JP4752375B2 - Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents
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本発明は、液体を介して基板を露光する露光装置、及びデバイス製造方法に関するものである。 The present invention relates to an exposure apparatus that exposes a substrate through a liquid and a device manufacturing method.
半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。近年、デバイスパターンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる高解像度化が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短いほど、また投影光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、現在主流の露光波長はＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍであるが、更に短波長のＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍも実用化されつつある。また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度（ＤＯＦ）も重要となる。解像度Ｒ、及び焦点深度δはそれぞれ以下の式で表される。
Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡ … （１）
δ＝±ｋ２・λ／ＮＡ２ … （２）
ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系の開口数、ｋ１、ｋ２はプロセス係数である。（１）式、（２）式より、解像度Ｒを高めるために、露光波長λを短くして、開口数ＮＡを大きくすると、焦点深度δが狭くなることが分かる。
Semiconductor devices and liquid crystal display devices are manufactured by a so-called photolithography technique in which a pattern formed on a mask is transferred onto a photosensitive substrate. An exposure apparatus used in this photolithography process has a mask stage for supporting a mask and a substrate stage for supporting a substrate, and a mask pattern is transferred via a projection optical system while sequentially moving the mask stage and the substrate stage. It is transferred to the substrate. In recent years, in order to cope with higher integration of device patterns, higher resolution of the projection optical system is desired. The resolution of the projection optical system becomes higher as the exposure wavelength used is shorter and the numerical aperture of the projection optical system is larger. Therefore, the exposure wavelength used in the exposure apparatus is shortened year by year, and the numerical aperture of the projection optical system is also increasing. The mainstream exposure wavelength is 248 nm of the KrF excimer laser, but the 193 nm of the shorter wavelength ArF excimer laser is also being put into practical use. Also, when performing exposure, the depth of focus (DOF) is important as well as the resolution. The resolution R and the depth of focus δ are each expressed by the following equations.
R = k 1 · λ / NA (1)
δ = ± k 2 · λ / NA 2 (2)
Here, λ is the exposure wavelength, NA is the numerical aperture of the projection optical system, and k 1 and k 2 are process coefficients. From the equations (1) and (2), it can be seen that the depth of focus δ becomes narrower when the exposure wavelength λ is shortened and the numerical aperture NA is increased in order to increase the resolution R.
焦点深度δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させることが困難となり、露光動作時のフォーカスマージンが不足するおそれがある。そこで、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば下記特許文献１に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影光学系の下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たして液浸領域を形成し、液体中での露光光の波長が空気中の１／ｎ（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。
ところで、液浸法に基づく露光処理を良好に行うためには、液浸領域を所望状態にすることが不可欠である。そのため、液体の液浸領域の状態を把握し、液浸領域が所望状態であることを確認した後、露光処理を行うことが望ましい。 By the way, in order to perform exposure processing based on the immersion method satisfactorily, it is indispensable to make the immersion region in a desired state. For this reason, it is desirable to perform exposure processing after confirming the state of the liquid immersion area and confirming that the liquid immersion area is in the desired state.
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、液体の液浸領域の状態を把握することができる露光装置及び露光方法並びにその露光装置及び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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides an exposure apparatus and an exposure method capable of grasping the state of a liquid immersion area, and a device manufacturing method using the exposure apparatus and the exposure method. For the purpose.
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。 In order to solve the above-described problems, the present invention employs the following configurations corresponding to the respective drawings shown in the embodiments. However, the reference numerals with parentheses attached to each element are merely examples of the element and do not limit each element.
本発明の第１の態様に従えば、投影光学系（ＰＬ）と投影光学系（ＰＬ）の像面側に形成された液浸領域（ＬＲ１）の液体（ＬＱ１）とを介して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、投影光学系（ＰＬ）は、投影光学系（ＰＬ）の像面に最も近い第１光学素子（ＬＳ１）を有し、投影光学系（ＰＬ）の像面側に設けられた所定面（６５）と第１光学素子（ＬＳ１）との間に液体（ＬＱ１）の液浸領域（ＬＲ１）を形成する液浸機構（１２，１４など）と、液浸領域（ＬＲ１）の状態を観察する観察装置（６０）とを備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the substrate (P) is interposed between the projection optical system (PL) and the liquid (LQ1) in the immersion region (LR1) formed on the image plane side of the projection optical system (PL). ), The projection optical system (PL) has a first optical element (LS1) closest to the image plane of the projection optical system (PL), and is located on the image plane side of the projection optical system (PL). An immersion mechanism (12, 14 etc.) for forming an immersion area (LR1) of the liquid (LQ1) between the provided predetermined surface (65) and the first optical element (LS1); and an immersion area (LR1) An exposure apparatus (EX) provided with an observation apparatus (60) for observing the state of ().
本発明の第２の態様に従えば、投影光学系（ＰＬ）と投影光学系（ＰＬ）の像面側に形成された液浸領域（ＬＲ２）の液体（ＬＱ２）とを介して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、投影光学系（ＰＬ）は、投影光学系（ＰＬ）の像面に最も近い第１光学素子（ＬＳ１）と、第１光学素子（ＬＳ１）に次いで像面に近い第２光学素子（ＬＳ２）とを有し、第１光学素子（ＬＳ１）と第２光学素子（ＬＳ２）との間に液体（ＬＱ２）の液浸領域（ＬＲ２）を形成する液浸機構（３２，３４など）と、液浸領域（ＬＲ２）の状態を観察する観察装置（６０）とを備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the substrate (P) is interposed between the projection optical system (PL) and the liquid (LQ2) in the immersion region (LR2) formed on the image plane side of the projection optical system (PL). ), The projection optical system (PL) is closest to the image plane next to the first optical element (LS1) closest to the image plane of the projection optical system (PL) and the first optical element (LS1). A liquid immersion mechanism (32) having a second optical element (LS2) and forming a liquid immersion area (LR2) of the liquid (LQ2) between the first optical element (LS1) and the second optical element (LS2). , 34, and the like) and an observation apparatus (60) for observing the state of the liquid immersion area (LR2) are provided.
また本発明の第３の態様に従えば、光学素子（ＬＳ１）と該光学素子の光射出側に形成された液浸領域（ＬＲ１）の液体（ＬＱ１）とを介して基板（Ｐ）を露光する露光装置において、光学素子（ＬＳ１）の光射出側に配置された所定面（６５）と光学素子（ＬＳ１）との間を液体で満たすための液浸機構（１２，１４など）と、光学素子（ＬＳ１）と所定面（６５）との間の液体（ＬＱ１）の状態を観察する観察装置（６０）とを備えた露光装置（ＥＸ）が提供される。 According to the third aspect of the present invention, the substrate (P) is exposed through the optical element (LS1) and the liquid (LQ1) in the liquid immersion area (LR1) formed on the light emission side of the optical element. In the exposure apparatus, an immersion mechanism (12, 14 etc.) for filling a space between the predetermined surface (65) arranged on the light emission side of the optical element (LS1) and the optical element (LS1), an optical An exposure apparatus (EX) including an observation apparatus (60) for observing the state of the liquid (LQ1) between the element (LS1) and a predetermined surface (65) is provided.
本発明の第１〜第３の態様によれば、液浸領域の状態を観察する観察装置を設けたので、その観察装置の観察結果に基づいて、形成された液浸領域が所望状態であるか否かを確認することができる。そして、観察装置の観察結果に基づいて、形成された液浸領域が所望状態であると判断した後、例えば基板の露光を行うことで、液浸領域の液体を介して基板を良好に露光することができる。一方、観察装置の観察結果に基づいて、形成された液浸領域が所望状態でないと判断された場合には、液浸領域を所望状態にするための適切な処置、例えば液体の入れ替えを行うことができる。 According to the first to third aspects of the present invention, since the observation device for observing the state of the immersion region is provided, the formed immersion region is in a desired state based on the observation result of the observation device. It can be confirmed whether or not. Then, after determining that the formed immersion area is in a desired state based on the observation result of the observation apparatus, the substrate is exposed through the liquid in the immersion area, for example, by exposing the substrate, for example. be able to. On the other hand, when it is determined that the formed immersion area is not in the desired state based on the observation result of the observation apparatus, an appropriate treatment for bringing the immersion area into the desired state, for example, replacement of the liquid is performed. Can do.
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。 According to the fourth aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method using the exposure apparatus (EX) of the above aspect.
本発明の第４の態様によれば、形成された液浸領域が所望状態であることを確認した後に、その液浸領域の液体を介してデバイスを製造するための露光処理や計測処理などを良好に行うことができる。したがって、所望の性能を有するデバイスを提供することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, after confirming that the formed immersion region is in a desired state, exposure processing and measurement processing for manufacturing a device through the liquid in the immersion region are performed. It can be done well. Therefore, a device having desired performance can be provided.
本発明の第５の態様に従えば、光学素子（ＬＳ１及び／またはＬＳ２）の光射出側に形成された液浸領域（ＬＲ１及び／またはＬＲ２）の液体（ＬＱ１及び／またはＬＱ２）を介して基板（Ｐ）を露光する露光方法であって、前記液浸領域の液体を介して基板を露光することと、露光した基板（Ｐ）を未露光の基板（Ｐ）と交換すること、基板の交換中に、前記液浸領域の液体中の気体部分を検出することとを含む露光方法が提供される。 According to the fifth aspect of the present invention, the liquid (LQ1 and / or LQ2) in the liquid immersion region (LR1 and / or LR2) formed on the light emission side of the optical element (LS1 and / or LS2) is used. An exposure method for exposing a substrate (P), wherein the substrate is exposed through the liquid in the immersion area, the exposed substrate (P) is replaced with an unexposed substrate (P), And detecting a gas portion in the liquid of the immersion area during the exchange.
本発明の第５の態様によれば、液浸領域の液体中の気体部分を検出することで、液浸領域の状態を把握し、液浸領域に適宜必要な処置を施すことにより、良好な液浸領域を維持することができる。また、基板の交換時に気体部分の検出を行うので、気体部分の検出が露光動作に影響を及ぼすことがなく、露光装置の所望のスループットを維持することができる。なお、「液体中の気体部分」は液体中の気泡だけでなく、液体中の空隙（Ｖｏｉｄ）も含む。 According to the fifth aspect of the present invention, by detecting a gas portion in the liquid in the liquid immersion region, the state of the liquid immersion region is grasped, and a necessary treatment is appropriately performed on the liquid immersion region. The immersion area can be maintained. In addition, since the gas portion is detected when the substrate is replaced, the detection of the gas portion does not affect the exposure operation, and the desired throughput of the exposure apparatus can be maintained. The “gas portion in the liquid” includes not only bubbles in the liquid but also voids in the liquid.
本発明の第６の態様に従えば、上記本発明の露光方法により基板を露光することと、露光した基板を現像することと、現像した基板を加工することを含むデバイスの製造方法が提供される。本デバイス製造方法は本発明の露光方法を採用しているので、所望の性能を有するデバイスを提供することができる。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method including exposing a substrate by the exposure method of the present invention, developing the exposed substrate, and processing the developed substrate. The Since this device manufacturing method employs the exposure method of the present invention, a device having desired performance can be provided.
本発明によれば、観察装置を使って液体の液浸領域が所望状態であることを確認し、基板を良好に露光することができる。 According to the present invention, it is possible to confirm that the liquid immersion area is in a desired state using an observation apparatus, and to satisfactorily expose the substrate.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
＜第１の実施形態＞
図１は第１の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を支持して移動可能なマスクステージＭＳＴと、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有し、基板ホルダＰＨに基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージＰＳＴ１と、露光処理に関する計測を行う計測器を保持し、基板ステージＰＳＴ１とは独立して移動可能な計測ステージＰＳＴ２と、マスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴ１に支持されている基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴとを備えている。制御装置ＣＯＮＴには、露光処理に関する情報を表示する表示装置ＤＹが接続されている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic block diagram that shows an exposure apparatus EX according to the first embodiment. In FIG. 1, an exposure apparatus EX includes a mask stage MST that can move while supporting a mask M, and a substrate holder PH that holds a substrate P, and a substrate stage that can move while holding the substrate P in the substrate holder PH. Illumination optics that illuminates the exposure stage EL with a PST1 and a measurement stage PST2 that can move independently of the substrate stage PST1 and a mask M supported by the mask stage MST. A system IL, a projection optical system PL that projects an image of the pattern of the mask M illuminated by the exposure light EL onto the substrate P supported by the substrate stage PST1, and a control device CONT that controls the overall operation of the exposure apparatus EX. And. The control device CONT is connected to a display device DY that displays information related to the exposure process.
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、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と基板Ｐとの間を第１液体ＬＱ１で満たして第１液浸領域ＬＲ１を形成する第１液浸機構１を備えている。第１液浸機構１は、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と基板Ｐとの間に第１液体ＬＱ１を供給する第１液体供給機構１０と、第１液体供給機構１０で供給された第１液体ＬＱ１を回収する第１液体回収機構２０とを備えている。第１液浸機構１の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
The exposure apparatus EX of the present embodiment is an immersion exposure apparatus to which an immersion method is applied in order to substantially shorten the exposure wavelength to improve the resolution and substantially widen the depth of focus. Among the plurality of optical elements LS1 to LS7 constituting the PL, the first liquid LQ1 fills the space between the lower surface T1 of the first optical element LS1 closest to the image plane of the projection optical system PL and the substrate P, and the first liquid immersion. A
また、投影光学系ＰＬの像面側近傍、具体的には投影光学系ＰＬの像面側端部の光学素子ＬＳ１の近傍には、第１液浸機構１の一部を構成するノズル部材７０が配置されている。ノズル部材７０は、基板Ｐ（基板ステージＰＳＴ）の上方において投影光学系ＰＬの先端部の周りを囲むように設けられた環状部材である。
Further, in the vicinity of the image plane side of the projection optical system PL, specifically, in the vicinity of the optical element LS1 at the end of the projection optical system PL on the image plane side, a
また、露光装置ＥＸは、第１光学素子ＬＳ１と、第１光学素子ＬＳ１に次いで投影光学系ＰＬの像面に近い第２光学素子ＬＳ２との間を第２液体ＬＱ２で満たして第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液浸機構２を備えている。第２光学素子ＬＳ２は第１光学素子ＬＳ１の上方に配置されており、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２は、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３と対向するように配置されている。第２液浸機構２は、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間に第２液体ＬＱ２を供給する第２液体供給機構３０と、第２液体供給機構３０で供給された第２液体ＬＱ２を回収する第２液体回収機構４０とを備えている。第２液浸機構２の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
Further, the exposure apparatus EX fills a space between the first optical element LS1 and the second optical element LS2 close to the image plane of the projection optical system PL next to the first optical element LS1 with the second liquid LQ2 to fill the second liquid immersion. A
本実施形態における露光装置ＥＸは、第１液浸領域ＬＲ１を基板Ｐ上の一部に局所的に形成する局所液浸方式を採用している。また、露光装置ＥＸは、第２液浸領域ＬＲ２も、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２の一部に局所的に形成する。露光装置ＥＸは、少なくともマスクＭのパターン像を基板Ｐ上に転写している間、第１液浸機構１を使って、第１光学素子ＬＳ１とその像面側に配置された基板Ｐとの間に第１液体ＬＱ１を満たして第１液浸領域ＬＲ１を形成するとともに、第２液浸機構２を使って、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間に第２液体ＬＱ２を満たして第２液浸領域ＬＲ２を形成する。
The exposure apparatus EX in the present embodiment employs a local liquid immersion method in which the first liquid immersion region LR1 is locally formed in a part on the substrate P. The exposure apparatus EX also locally forms the second immersion region LR2 on a part of the upper surface T2 of the first optical element LS1. The exposure apparatus EX uses the first
また、計測ステージＰＳＴ２には、第１液浸領域ＬＲ１及び第２液浸領域ＬＲ２のそれぞれの状態を観察可能な観察装置６０が設けられている。観察装置６０は計測ステージ６０の内部に設けられている。
The measurement stage PST2 is provided with an
本実施形態では、露光装置ＥＸとしてマスクＭと基板Ｐとを走査方向における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスクＭに形成されたパターンを基板Ｐに露光する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）を使用する場合を例にして説明する。以下の説明において、水平面内においてマスクＭと基板Ｐとの同期移動方向（走査方向）をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（非走査方向）、Ｘ軸及びＹ軸方向に垂直で投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。なお、ここでいう「基板」は半導体ウエハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。 In the present embodiment, the exposure apparatus EX is a scanning exposure apparatus (so-called so-called exposure apparatus EX) that exposes the pattern formed on the mask M onto the substrate P while synchronously moving the mask M and the substrate P in different directions (reverse directions) in the scanning direction. A case where a scanning stepper) is used will be described as an example. In the following description, the synchronous movement direction (scanning direction) of the mask M and the substrate P in the horizontal plane is the X-axis direction, the direction orthogonal to the X-axis direction in the horizontal plane is the Y-axis direction (non-scanning direction), the X-axis, and A direction perpendicular to the Y-axis direction and coincident with the optical axis AX of the projection optical system PL is defined as a Z-axis direction. Further, the rotation (inclination) directions around the X axis, Y axis, and Z axis are the θX, θY, and θZ directions, respectively. Here, the “substrate” includes a semiconductor wafer coated with a resist, and the “mask” includes a reticle on which a device pattern to be reduced and projected on the substrate is formed.
照明光学系ＩＬは、露光光ＥＬを射出する露光用光源、露光用光源から射出された露光光ＥＬの照度を均一化するオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光ＥＬを集光するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、及び露光光ＥＬによるマスクＭ上の照明領域を設定する視野絞り等を有している。マスクＭ上の所定の照明領域は照明光学系ＩＬにより均一な照度分布の露光光ＥＬで照明される。露光用光源から射出される露光光ＥＬとしては、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）や、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）などが用いられる。本実施形態においてはＡｒＦエキシマレーザ光が用いられる。 The illumination optical system IL includes an exposure light source that emits exposure light EL, an optical integrator that equalizes the illuminance of the exposure light EL emitted from the exposure light source, a condenser lens that collects the exposure light EL from the optical integrator, and a relay. A lens system and a field stop for setting an illumination area on the mask M by the exposure light EL are included. A predetermined illumination area on the mask M is illuminated with the exposure light EL having a uniform illuminance distribution by the illumination optical system IL. As the exposure light EL emitted from the exposure light source, for example, far ultraviolet light (DUV light) such as bright lines (g-line, h-line, i-line) and KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) emitted from a mercury lamp, Further, vacuum ultraviolet light (VUV light) such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and F 2 laser light (wavelength 157 nm) is used. In this embodiment, ArF excimer laser light is used.
本実施形態においては、第１液体供給機構１０から供給される第１液体ＬＱ１、及び第２液体供給機構３０から供給される第２液体ＬＱ２として純水が用いられる。すなわち、本実施形態においては、第１液体ＬＱ１と第２液体ＬＱ２とは同一の液体である。純水はＡｒＦエキシマレーザ光のみならず、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）も透過可能である。
In the present embodiment, pure water is used as the first liquid LQ1 supplied from the first
マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持して移動可能であって、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内、すなわちＸＹ平面内で２次元移動可能及びθＺ方向に微小回転可能である。マスクステージＭＳＴはリニアモータ等を含んで構成されるマスクステージ駆動機構ＭＳＴＤにより駆動される。マスクステージ駆動機構ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。マスクステージＭＳＴ上には移動鏡５２が設けられている。また、移動鏡５２に対向する位置にはレーザ干渉計５３が設けられている。マスクステージＭＳＴ上のマスクＭの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５３によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５３の計測結果に基づいてマスクステージ駆動機構ＭＳＴＤを駆動することでマスクステージＭＳＴに支持されているマスクＭの位置決めを行う。
The mask stage MST can move while holding the mask M, can move two-dimensionally in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL, that is, in the XY plane, and can be rotated slightly in the θZ direction. The mask stage MST is driven by a mask stage drive mechanism MSTD including a linear motor and the like. The mask stage drive mechanism MSTD is controlled by the control device CONT. A
投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターンを所定の投影倍率βで基板Ｐに投影するものであって、基板Ｐ側の先端部に設けられた第１光学素子ＬＳ１を含む複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７で構成されており、これら複数の光学素子ＬＳ１〜ＬＳ７は鏡筒ＰＫで支持されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４、１／５、あるいは１／８の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは、屈折素子と反射素子とを含む反射屈折系、反射素子を含まない屈折系、屈折素子を含まない反射系のいずれであってもよい。照明光学系ＩＬより射出された露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬに物体面側より入射し、複数の光学素子ＬＳ７〜ＬＳ１を通過した後、投影光学系ＰＬの像面側より射出され、基板Ｐ上に到達する。具体的には、露光光ＥＬは、複数の光学素子ＬＳ７〜ＬＳ３のそれぞれを通過した後、第２光学素子ＬＳ２の上面Ｔ４の所定領域を通過し、下面Ｔ３の所定領域を通過した後、第２液浸領域ＬＲ２に入射する。第２液浸領域ＬＲ２を通過した露光光ＥＬは、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２の所定領域を通過した後、下面Ｔ１の所定領域を通過し、第１液浸領域ＬＲ１に入射した後、基板Ｐ上に到達する。 The projection optical system PL projects the pattern of the mask M onto the substrate P at a predetermined projection magnification β, and includes a plurality of optical elements LS1 to LS1 including the first optical element LS1 provided at the front end portion on the substrate P side. The plurality of optical elements LS1 to LS7 are supported by a lens barrel PK. In the present embodiment, the projection optical system PL is a reduction system having a projection magnification β of, for example, 1/4, 1/5, or 1/8. Note that the projection optical system PL may be either an equal magnification system or an enlargement system. The projection optical system PL may be any one of a catadioptric system including a refractive element and a reflective element, a refractive system not including a reflective element, and a reflective system not including a refractive element. The exposure light EL emitted from the illumination optical system IL is incident on the projection optical system PL from the object plane side, passes through the plurality of optical elements LS7 to LS1, and then is emitted from the image plane side of the projection optical system PL, and the substrate. Reach on P. Specifically, after passing through each of the plurality of optical elements LS7 to LS3, the exposure light EL passes through a predetermined region on the upper surface T4 of the second optical element LS2, passes through a predetermined region on the lower surface T3, The light enters the two-immersion region LR2. The exposure light EL that has passed through the second immersion region LR2 passes through a predetermined region on the upper surface T2 of the first optical element LS1, then passes through a predetermined region on the lower surface T1, and enters the first immersion region LR1. It reaches on the substrate P.
本実施形態においては、第１光学素子ＬＳ１は露光光ＥＬを透過可能な無屈折力の平行平面板であって、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１と上面Ｔ２とはほぼ平行である。一方、第２光学素子ＬＳ２は屈折力（レンズ作用）を有している。なお、第１光学素子ＬＳ１が屈折力（レンズ作用）を有していてもよい。 In the present embodiment, the first optical element LS1 is a non-refractive parallel plane plate capable of transmitting the exposure light EL, and the lower surface T1 and the upper surface T2 of the first optical element LS1 are substantially parallel. On the other hand, the second optical element LS2 has a refractive power (lens action). Note that the first optical element LS1 may have refractive power (lens action).
基板ステージＰＳＴ１は、基板Ｐを保持する基板ホルダＰＨを有しており、投影光学系ＰＬの像面側において、ベースＢＰ上で移動可能に設けられている。基板ステージＰＳＴは基板ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１により駆動される。基板ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。基板ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１は、例えばリニアモータやボイスコイルモータ等を含んで構成されており、基板ステージＰＳＴ１をＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向、θＸ、θＹ、及びθＺ方向のそれぞれに移動可能である。したがって、基板ステージＰＳＴ１は、基板ホルダＰＨに保持されている基板ＰをＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向、θＸ、θＹ、及びθＺ方向のそれぞれに移動可能である。 The substrate stage PST1 has a substrate holder PH that holds the substrate P, and is provided so as to be movable on the base BP on the image plane side of the projection optical system PL. The substrate stage PST is driven by the substrate stage drive mechanism PSTD1. The substrate stage drive mechanism PSTD1 is controlled by the control device CONT. The substrate stage drive mechanism PSTD1 includes, for example, a linear motor and a voice coil motor, and can move the substrate stage PST1 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, and in the θX, θY, and θZ directions. It is. Therefore, the substrate stage PST1 can move the substrate P held by the substrate holder PH in each of the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, and the θX, θY, and θZ directions.
基板ステージＰＳＴ１の側面には移動鏡５４が設けられている。また、移動鏡５４に対向する位置にはレーザ干渉計５５が設けられている。基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐの２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５５によりリアルタイムで計測され、計測結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５５の計測結果に基づいて、レーザ干渉計５５で規定される２次元座標系内で、基板ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１を介して基板ステージＰＳＴ１を駆動することで基板ステージＰＳＴ１に支持されている基板ＰのＸ軸方向及びＹ軸方向における位置決めを行う。
A
また、露光装置ＥＸは、例えば特開平８−３７１４９号公報に開示されているような、基板Ｐ表面の面位置情報を検出する斜入射方式のフォーカス検出系を有している。フォーカス検出系は、投影光学系ＰＬの像面に対する基板Ｐ表面のＺ軸方向における位置（フォーカス位置）を検出する。また、基板Ｐの表面における複数の各点での各フォーカス位置を求めることにより、フォーカス検出系は基板Ｐの傾斜方向の姿勢を求めることもできる。制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス検出系の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１を介して基板ステージＰＳＴ１を駆動し、基板ＰのＺ軸方向における位置（フォーカス位置）及び、θＸ、θＹ方向における位置を制御して、基板Ｐの表面（露光面）を投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱを介して形成される像面に合わせ込む。また、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１）あるいは米国特許６，２０８，４０７に開示されているように、投影光学系ＰＬから離れた位置で基板Ｐ表面の位置情報（凹凸情報）を計測してもよい。 The exposure apparatus EX has an oblique incidence type focus detection system that detects surface position information on the surface of the substrate P as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-37149. The focus detection system detects a position (focus position) in the Z-axis direction of the surface of the substrate P with respect to the image plane of the projection optical system PL. Further, by obtaining the focus positions at a plurality of points on the surface of the substrate P, the focus detection system can also obtain the posture of the substrate P in the tilt direction. The control device CONT drives the substrate stage PST1 via the substrate stage drive mechanism PSTD1 based on the detection result of the focus detection system, and the position (focus position) of the substrate P in the Z-axis direction and the position in the θX and θY directions. To adjust the surface (exposure surface) of the substrate P to the image surface formed through the projection optical system PL and the liquid LQ. Further, as disclosed in Japanese translations of PCT publication No. 2000-505958 (corresponding US Pat. No. 5,969,441) or US Pat. Concavity and convexity information) may be measured.
なお、フォーカス検出系は液浸領域ＬＲ１の外側で液体ＬＱ１を介さずに基板Ｐの表面位置を検出ものであってもよいし、液体ＬＱ１を介して基板Ｐの表面位置を検出するものとの併用であってよい。 The focus detection system may detect the surface position of the substrate P outside the liquid immersion region LR1 without using the liquid LQ1, or detect the surface position of the substrate P via the liquid LQ1. It may be used in combination.
基板ステージＰＳＴ１上には凹部５０が設けられており、基板ホルダＰＨは凹部５０に配置されている。そして、基板ステージＰＳＴ１上のうち凹部５０以外の上面５１は、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの表面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面となっている。基板ステージＰＳＴ１の上面５１は第１液体ＬＱ１に対して撥液性を有している。基板Ｐの周囲に基板Ｐ表面とほぼ面一の上面５１を設けたので、基板Ｐの表面の周縁領域を液浸露光するときにおいても、投影光学系ＰＬの像面側に第１液体ＬＱ１を保持して第１液浸領域ＬＲ１を良好に形成することができる。なお、第１液浸領域ＬＲ１を良好に維持することができるならば、基板ホルダＰＨに保持された基板Ｐの表面と上面５１とに段差があってもよい。
A
計測ステージＰＳＴ２は、露光処理に関する計測を行う各種計測器を搭載しており、投影光学系ＰＬの像面側において、ベースＢＰ上で移動可能に設けられている。計測ステージＰＳＴ２は計測ステージ駆動機構ＰＳＴＤ２により駆動される。計測ステージ駆動機構ＰＳＴＤ２は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。そして、制御装置ＣＯＮＴは、ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１、ＰＳＴＤ２のそれぞれを介して、基板ステージＰＳＴ１及び計測ステージＰＳＴ２のそれぞれをベースＢＰ上で互いに独立して移動可能である。計測ステージ駆動機構ＰＳＴＤ２は基板ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１と同等の構成を有し、計測ステージＰＳＴ２は、計測ステージ駆動機構ＰＳＴＤ２によって、基板ステージＰＳＴ１と同様に、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸方向、θＸ、θＹ、及びθＺ方向のそれぞれに移動可能である。また、計測ステージＰＳＴ２の側面には、レーザ干渉計５７用の移動鏡５６が設けられている。計測ステージＰＳＴ２の２次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計５７によりリアルタイムで計測され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計５７の計測結果に基づいて、計測ステージＰＳＴ２の位置を制御する。
The measurement stage PST2 is equipped with various measuring instruments that perform measurement related to exposure processing, and is provided on the base BP so as to be movable on the image plane side of the projection optical system PL. Measurement stage PST2 is driven by measurement stage drive mechanism PSTD2. The measurement stage drive mechanism PSTD2 is controlled by the control device CONT. The control device CONT can move the substrate stage PST1 and the measurement stage PST2 independently of each other on the base BP via the stage drive mechanisms PSTD1 and PSTD2, respectively. The measurement stage drive mechanism PSTD2 has the same configuration as the substrate stage drive mechanism PSTD1, and the measurement stage PST2 is measured by the measurement stage drive mechanism PSTD2 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, θX, similarly to the substrate stage PST1. , ΘY, and θZ directions. A
投影光学系ＰＬの像面側に配置されている計測ステージＰＳＴ２上には開口部６４Ｋが形成されており、その開口部６４Ｋには透明部材６４が配置されている。透明部材６４は例えばガラス板によって構成されている。なお、透明部材６４の材料は、後述する撮像素子に導かれる光の波長により、蛍石や石英などを適宜選択することができる。透明部材６４の上面６５は平坦面である。また、計測ステージＰＳＴ２上のうち開口部６４Ｋ以外の上面５８も平坦面である。そして、計測ステージＰＳＴ２の上面５８と、開口部６４Ｋに配置された透明部材６４の上面６５とはほぼ同じ高さ（面一）になるように設けられており、計測ステージＰＳＴ２の上面５８は透明部材６４の上面６５を含んだ構成となっている。なお、計測ステージＰＳＴ２の上面５８や透明部材６４の上面６５は液体ＬＱに対して撥液性であることが望ましい。
An
また、透明部材６４の上面６５を含む計測ステージＰＳＴ２の上面５８は、基板Ｐの表面を含む基板ステージＰＳＴ１の上面５１に並んだ位置に設けられており、基板ステージＰＳＴ１の上面５１と計測ステージＰＳＴ２の上面５８とは、ほぼ同じ高さ位置となるように設けられている。
The
計測ステージＰＳＴ２には、開口部６４Ｋに接続する内部空間６６が形成されている。そして、計測ステージＰＳＴ２の内部空間６６には観察装置６０が配置されている。観察装置６０は、透明部材６４の下側に配置された光学系６１と、ＣＣＤ等によって構成されている撮像素子６３とを備えている。撮像素子６３は、液体（ＬＱ１、ＬＱ２）や光学素子（ＬＳ１、ＬＳ２）などの光学像（画像）を透明部材６４及び光学系６１を介して取得可能である。撮像素子６３は取得した画像を電気信号に変換し、その信号（画像情報）を制御装置ＣＯＮＴに出力する。また、観察装置６０は、光学系６１の焦点位置を調整可能な調整機構６２を有している。また、観察装置６０は、第１液浸領域ＬＲ１及び第２液浸領域ＬＲ２の全体を観察可能な視野を有している。撮像素子６３は、例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ）を用いることができるが、それに限らず種々の素子を用いることができる。なお、電荷結合素子もまた、それに入射する光（の波長）に高感度の素子を適宜選択することができる。
An
なお観察装置６０の全部が計測ステージＰＳＴ２の内部に配置されていてもよいが、例えば光学系６１を構成する複数の光学素子のうち一部の光学素子や撮像素子６３等が計測ステージＰＳＴ２の外側に配置されていてもよい。また、調整機構６２が省略された構成であってもよい。あるいは撮像素子６３を省略して、光信号をそのまま光ファイバや導波管を通じて制御装置ＣＯＮＴに導いて、制御装置内で光信号のまま処理したり光電変換してもよい。あるいは、光信号をそのまま表示装置ＤＹに導いて、表示装置ＤＹで第１液浸領域ＬＲ１及び第２液浸領域ＬＲ２の状態を観測しても良い。
Note that all of the
図２は基板ステージＰＳＴ１及び計測ステージＰＳＴ２を上方から見た平面図である。図２において、計測ステージＰＳＴ２の上面５８には、計測器として、投影光学系ＰＬを介したマスクＭのパターンの像に対する基板Ｐのアライメント位置を規定するために、パターンの像の投影位置と不図示の基板アライメント系の検出基準とのＸＹ平面内での位置関係（ベースライン量）を測定するための基準部材３００が設けられている。その基準部材３００には、基準マークＰＦＭと基準マークＭＦＭとが所定の位置関係で形成されている。基準マークＰＦＭは、例えば特開平４−６５６０３号公報に開示されているようなＦＩＡ（フィールド・イメージ・アライメント）方式の基板アライメント系により、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱ１、ＬＱ２を介さずに検出される。また基準マークＭＦＭは、例えば特開平７−１７６４６８号公報に開示されているようなＶＲＡ（ビジュアル・レチクル・アライメント）方式のマスクアライメント系により、投影光学系ＰＬ及び液体ＬＱ１、ＬＱ２を介して検出される。また、上面５８には、計測器として、例えば特開昭５７−１１７２３８号公報に開示されているように照度ムラを計測したり、特開２００１−２６７２３９号公報に開示されているように投影光学系ＰＬの露光光ＥＬの透過率の変動量を計測するためのムラセンサ４００の一部を構成する上板４０１、特開２００２−１４００５号公報に開示されているような空間像計測センサ５００の一部を構成する上板５０１、及び特開平１１−１６８１６号公報に開示されているような照射量センサ（照度センサ）６００の一部を構成する上板６０１が設けられている。これら基準部材３００の上面や上板４０１、５０１、６０１の上面は、計測ステージＰＳＴ２の上面５８及び透明部材６４の上面６５とほぼ面一になっている。また、これら基準部材３００の上面、上板４０１、５０１、６０１の上面も、計測ステージＰＳＴ２の上面５８及び透明部材６４の上面６５と同様、撥液性となっている。
FIG. 2 is a plan view of the substrate stage PST1 and the measurement stage PST2 as viewed from above. In FIG. 2, on the
この実施形態では、計測ステージＰＳＴ２は露光処理に関する計測処理を行うための専用のステージであって、基板Ｐを保持しない構成となっており、基板ステージＰＳＴ１は、露光処理に関する計測を行う計測器が搭載されていない構成となっている。なお、計測ステージＰＳＴ２については、例えば特開平１１−１３５４００号公報においてより詳細に開示されている。 In this embodiment, the measurement stage PST2 is a dedicated stage for performing a measurement process related to the exposure process and does not hold the substrate P. The substrate stage PST1 is a measuring instrument that performs a measurement related to the exposure process. The configuration is not installed. The measurement stage PST2 is disclosed in more detail in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-135400.
次に、図１及び図３を参照しながら、第１液浸機構１及び第２液浸機構２について説明する。図３は投影光学系ＰＬの像面側先端部近傍を示す拡大断面図である。
Next, the first
第１液浸機構１の第１液体供給機構１０は、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１の像面側の第１空間Ｋ１に第１液体ＬＱ１を供給するためのものであって、第１液体ＬＱ１を送出可能な第１液体供給部１１と、第１液体供給部１１にその一端部を接続する第１供給管１３とを備えている。第１供給管１３の他端部はノズル部材７０に接続されている。本実施形態においては、第１液体供給機構１０は純水を供給するものであって、第１液体供給部１１は、純水製造装置、供給する第１液体（純水）ＬＱ１の温度を調整する温調装置、及び供給する第１液体ＬＱ１中の気体成分を低減するための脱気装置等を備えている。なお、所定の品質条件を満たしていれば、露光装置ＥＸに純水製造装置を設けずに、露光装置ＥＸが配置される工場の純水製造装置（用力）を用いるようにしてもよい。同様に、温調装置および脱気装置などをすべてを露光装置ＥＸで備えている必要はなく、それらの少なくとも一部の代わりに露光装置ＥＸが配置される工場などの設備を使用してもよい。
The first
また、第１供給管１３の途中には、第１液体供給部１１から送出され、投影光学系ＰＬの像面側に供給される単位時間あたりの液体量を制御するマスフローコントローラと呼ばれる流量制御器１６が設けられている。流量制御器１６による液体供給量の制御は制御装置ＣＯＮＴの指令信号の下で行われる。
Further, in the middle of the
第１液浸機構１の第１液体回収機構２０は、投影光学系ＰＬの像面側の第１液体ＬＱ１を回収するためのものであって、第１液体ＬＱ１を回収可能な第１液体回収部２１と、第１液体回収部２１にその一端部を接続する第１回収管２３とを備えている。第１回収管２３の他端部はノズル部材７０に接続されている。第１液体回収部２１は例えば真空ポンプ等の真空系（吸引装置）、回収された第１液体ＬＱ１と気体とを分離する気液分離器及び回収した液体ＬＱを収容するタンク等を備えている。なお真空系、気液分離器、タンクなどの少なくとも一部を露光装置ＥＸに設けずに、露光装置ＥＸが配置される工場などの設備を用いるようにしてもよい。
The first
投影光学系ＰＬの像面側近傍には環状部材であるノズル部材７０が配置されている。ノズル部材７０と投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫとの間には隙間が設けられており、ノズル部材７０は投影光学系ＰＬに対して振動的に分離されるように所定の支持機構で支持されている。ノズル部材７０の下面７０Ａは、基板Ｐの表面（基板ステージＰＳＴ１の上面５１）と対向している。
A
ノズル部材７０の下面７０Ａには、基板Ｐ上に第１液体ＬＱ１を供給する第１供給口１２が設けられている。第１供給口１２はノズル部材７０の下面７０Ａに複数設けられている。また、ノズル部材７０の内部には、第１供給管１３の他端部と第１供給口１２とを接続する内部流路１４が形成されている。内部流路１４の一端部は第１供給管１３の他端部に接続しており、内部流路１４の他端部は、複数の第１供給口１２のそれぞれに接続するように途中で分岐している。
The
更に、ノズル部材７０の下面７０Ａには、基板Ｐ上の第１液体ＬＱ１を回収する第１回収口２２が設けられている。本実施形態において、第１回収口２２は、ノズル部材７０の下面７０Ａにおいて、第１供給口１２を囲むように、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して第１供給口１２の外側に環状に設けられている。また、ノズル部材７０の内部には、第１回収管２３の他端部と第１回収口２２とを接続する内部流路２４が形成されている。内部流路２４は、環状の第１回収口２２に応じて形成された環状流路２４Ｋと、環状流路２４Ｋの一部と第１回収管２３の他端部とを接続するマニホールド流路２４Ｍとを有している。また本実施形態においては、第１回収口２２には多孔質体２２Ｐが設けられている。なお、ノズル部材７０の構成（供給口の位置、回収口の位置など）は、上述したものに限られず、各種構成のノズル部材を用いることができ、その一例が米国特許公開第２００４／０１６５１５９号公報に開示されている。
Further, a
第１液体供給部１１及び第１液体回収部２１の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。第１空間Ｋ１に第１液体ＬＱ１の第１液浸領域ＬＲ１を形成する際、制御装置ＣＯＮＴは、第１液体供給部１１より第１液体ＬＱ１を送出し、第１供給管１３、及びノズル部材７０の内部流路１４を介して、基板Ｐの上方に設けられている第１供給口１２より基板Ｐ上に第１液体ＬＱ１を供給する。また、第１空間Ｋ１の第１液体ＬＱ１は、第１回収口２２より回収され、ノズル部材７０の内部流路２４、及び第１回収管２３を介して第１液体回収部２１に回収される。
The operations of the first
本実施形態においては、露光装置ＥＸは、基板Ｐの露光中に、投影光学系ＰＬの投影領域ＡＲを含む基板Ｐ上の一部に、投影領域ＡＲよりも大きく且つ基板Ｐよりも小さい第１液浸領域ＬＲ１を局所的に形成する局所液浸方式を採用している。ここで、ノズル部材７０の下面７０Ａ、及び第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１のそれぞれはほぼ平坦面であり、ノズル部材７０の下面７０Ａと第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１とはほぼ面一となっている。これにより、所望の範囲内に第１液浸領域ＬＲ１を良好に形成することができる。また、第１光学素子ＬＳ１のうち第１液浸領域ＬＲ１の第１液体ＬＱ１と接触する下面Ｔ１、及びノズル部材７０のうち第１液浸領域ＬＲ１の第１液体ＬＱ１と接触する下面７０Ａは、第１液体ＬＱ１に対して親液性を有している。
In the present embodiment, during the exposure of the substrate P, the exposure apparatus EX has a first part larger than the projection region AR and smaller than the substrate P on a part of the substrate P including the projection region AR of the projection optical system PL. A local liquid immersion method in which the liquid immersion region LR1 is locally formed is employed. Here, the
第２液浸機構２の第２液体供給機構３０は、第２液体ＬＱ２を投影光学系ＰＬの第２光学素子ＬＳ２と第１光学素子ＬＳ１との間の第２空間Ｋ２に供給するためのものであって、第２液体ＬＱ２を送出可能な第２液体供給部３１と、第２液体供給部３１にその一端部を接続する第２供給管３３とを備えている。第２液体供給部３１は第１液体供給部１１とほぼ同等の構成を有している。すなわち、第２液体供給部３１は、純水製造装置、供給する第２液体（純水）ＬＱ２の温度を調整する温調装置、及び供給する第２液体ＬＱ２中の気体成分を低減するための脱気装置等を備えている。第２供給管３３の他端部は、鏡筒ＰＫの内部に形成された供給流路３４の一端部に接続されている。また、供給流路３４の他端部は鏡筒ＰＫの内側（内部空間）に配置された供給部材３５に接続されている。供給部材３５には第２液体ＬＱ２が流れる内部流路が形成されており、供給部材３５の所定位置には前記内部流路に接続し、第２空間Ｋ２に対して第２液体ＬＱ２を供給する第２供給口３２が形成されている。すなわち、第２空間Ｋ２に対しては、温度調整され、脱気された第２液体ＬＱ２が第２供給口３２から供給される。なお、純水製造装置、温調装置、脱気装置などのすべてを露光装置ＥＸに設けずに、それらの少なくとも一部の代わりに露光装置ＥＸが設置される向上などの設備を利用してもよい。
The second
また、第２供給管３３の途中には、第２液体供給部３１から送出され、第２空間Ｋ２に供給される単位時間あたりの液体量を制御する流量制御器（マスフローコントローラ）３６が設けられている。流量制御器３６による液体供給量の制御は制御装置ＣＯＮＴの指令信号の下で行われる。
A flow rate controller (mass flow controller) 36 that controls the amount of liquid per unit time that is sent from the second
第２液浸機構２の第２液体回収機構４０は、投影光学系ＰＬの第２光学素子ＬＳ２と第１光学素子ＬＳ１との間の第２空間Ｋ２の第２液体ＬＱ２を回収するためのものであって、第２液体ＬＱ２を回収可能な第２液体回収部４１と、第２液体回収部４１にその一端部を接続する第２回収管４３とを備えている。第２液体回収部４１は第１液体回収部２１とほぼ同等の構成を有している。第２回収管４３の他端部は、鏡筒ＰＫの内部に形成された回収流路４４の一端部に接続されている。回収流路４４の他端部は鏡筒ＰＫの内側（内部空間）に配置された回収部材４５に接続されている。回収部材４５には第２液体ＬＱ２が流れる内部流路が形成されており、回収部材４５の所定位置には前記内部流路に接続し、第２空間Ｋ２の第２液体ＬＱ２を回収する第２回収口４２が設けられている。本実施形態においては、回収部材４５は第２液浸領域ＬＲ２を囲む環状部材であって、第２回収口４２は、回収部材４５のうち第２液浸領域ＬＲ２を向く面に複数設けられている。なお第２液浸機構２の構成は、上述のものに限られず、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の光路を第２液体ＬＱ２で満たすことができれば、各種の構成を採用することができる。
The second
第２液体供給部３１及び第２液体回収部４１の動作は制御装置ＣＯＮＴにより制御される。第２空間Ｋ２に第２液体ＬＱ２の第２液浸領域ＬＲ２を形成する際、制御装置ＣＯＮＴは、第２液体供給部３１より第２液体ＬＱ２を送出し、第２供給管３３、供給流路３４、供給部材３５の内部流路を介して、第２供給口３２より第２空間Ｋ２に第２液体ＬＱ２を供給する。また、第２空間Ｋ２の第２液体ＬＱ２は、第２回収口４２より回収され、回収部材４５の内部流路、回収流路４４、及び第２回収管４３を介して第２液体回収部４１に回収される。
The operations of the second
なお、第１液体供給部１１、及び第２液体供給部３１の脱気装置としては、例えば国際公開第２００４／０５３９５０号公報に開示されている装置を適用することができ、その構造については図１２との関係で後に詳述する。
In addition, as a deaeration apparatus of the 1st
また本実施形態においては、露光装置ＥＸは、第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２のうち露光光ＥＬが通過する領域ＡＲ’を含む一部の領域のみに第２液体ＬＱ２の第２液浸領域ＡＲ’を局所的に形成する。 In the present embodiment, the exposure apparatus EX includes the second immersion area AR of the second liquid LQ2 only in a part of the upper surface T2 of the first optical element LS1 including the area AR ′ through which the exposure light EL passes. 'Form locally.
本実施形態においては、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１側の第１空間Ｋ１と、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の第２空間Ｋ２とは独立した空間である。制御装置ＣＯＮＴは、第１液浸機構１による第１空間Ｋ１に対する第１液体ＬＱ１の供給動作及び回収動作と、第２液浸機構２による第２空間Ｋ２に対する第２液体ＬＱ２の供給動作及び回収動作とを互いに独立して行うことができ、第１空間Ｋ１及び第２空間Ｋ２の一方から他方への液体（ＬＱ１、ＬＱ２）の出入りは生じない。
In the present embodiment, the first space K1 on the lower surface T1 side of the first optical element LS1 and the second space K2 between the first optical element LS1 and the second optical element LS2 are independent spaces. The control device CONT supplies and recovers the first liquid LQ1 to the first space K1 by the first
そして、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１側の第１空間Ｋ１、及び上面Ｔ２側の第２空間Ｋ２のそれぞれの光路空間を第１液体ＬＱ１、及び第２液体ＬＱ２で満たすことで、第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３や第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２での反射損失が低減され、大きな像側開口数を確保した状態で、基板Ｐを良好に露光することができる。 Then, by filling the respective optical path spaces of the first space K1 on the lower surface T1 side and the second space K2 on the upper surface T2 side of the first optical element LS1 with the first liquid LQ1 and the second liquid LQ2, the second optical The reflection loss on the lower surface T3 of the element LS2 and the upper surface T2 of the first optical element LS1 is reduced, and the substrate P can be exposed well with a large image-side numerical aperture secured.
なお、本実施形態においては、第１光学素子ＬＳ１は、鏡筒ＰＫに対して容易に取り付け・外し可能（交換可能）となっているため、第１光学素子ＬＳ１が汚染された場合には、清浄な第１光学素子ＬＳ１と交換することで、光学素子の汚染に起因する露光精度及び投影光学系ＰＬを介した計測精度の劣化を防止できる。 In the present embodiment, the first optical element LS1 is easily attachable / detachable (replaceable) with respect to the lens barrel PK. Therefore, when the first optical element LS1 is contaminated, By exchanging with the clean first optical element LS1, it is possible to prevent deterioration of exposure accuracy and measurement accuracy via the projection optical system PL due to contamination of the optical element.
また、図４に示すように、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１の下に形成された第１液浸領域ＬＲ１は、基板ステージＰＳＴ１上と計測ステージＰＳＴ２上との間で移動可能となっている。第１液浸領域ＬＲ１を移動する際には、制御装置ＣＯＮＴは、ステージ駆動機構ＰＳＴＤ１、ＰＳＴＤ２を使って、基板ステージＰＳＴ１と計測ステージＰＳＴ２とを接触又は接近した状態で、基板ステージＰＳＴ１と計測ステージＰＳＴ２とをＸＹ方向に一緒に移動し、第１液浸領域ＬＲ１を基板ステージＰＳＴ１の上面と計測ステージＰＳＴ２の上面との間で移動する。こうすることにより、基板ステージＰＳＴ１と計測ステージＰＳＴ２との隙間（ギャップ）からの第１液体ＬＱ１の流出を抑えつつ、投影光学系ＰＬの像面側の第１空間Ｋ１（光路空間）を第１液体ＬＱ１で満たした状態で、基板ステージＰＳＴ１上と計測ステージＰＳＴ２上との間で第１液浸領域ＬＲ１を移動することができる。 As shown in FIG. 4, the first immersion region LR1 formed below the first optical element LS1 of the projection optical system PL can be moved between the substrate stage PST1 and the measurement stage PST2. ing. When moving the first immersion region LR1, the control unit CONT uses the stage drive mechanisms PSTD1 and PSTD2 to bring the substrate stage PST1 and the measurement stage PST2 into contact with each other or approach each other, and the measurement stage PST1 and the measurement stage PST2. PST2 is moved together in the XY direction, and the first immersion region LR1 is moved between the upper surface of the substrate stage PST1 and the upper surface of the measurement stage PST2. Thus, the first space K1 (optical path space) on the image plane side of the projection optical system PL is set to the first while suppressing the outflow of the first liquid LQ1 from the gap (gap) between the substrate stage PST1 and the measurement stage PST2. The first immersion region LR1 can be moved between the substrate stage PST1 and the measurement stage PST2 while being filled with the liquid LQ1.
したがって、例えば基板Ｐの交換などのために、基板ステージＰＳＴ１が投影光学系ＰＬの下から移動する場合には、第１液浸領域ＬＲ１は基板ステーＰＳＴ１上から計測ステージＰＳＴ２上へ移動し、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１と計測ステージＰＳＴ２の上面との間で第１液体ＬＱ１を保持して、観察装置６０、基準部材３００、ムラセンサ４００、空間像計測センサ５００、照射量センサ６００の少なくとも一つを用いた動作を第１液体ＬＱ１を介して実行する。この場合、その動作の結果がその後の露光動作などに反映される。また、基板ステージＰＳＴ１が投影光学系ＰＬの下へ移動する場合には、第１液浸領域ＬＲ１は計測ステージＰＳＴ２上から基板ステージＰＳＴ１上に移動し、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１と基板ステージＰＳＴ１の上面（基板Ｐ表面含む）との間で第１液体ＬＱ１を保持して、基板Ｐの露光動作などを実行する。
Accordingly, when the substrate stage PST1 moves from below the projection optical system PL, for example, for exchanging the substrate P, the first immersion region LR1 moves from the substrate stay PST1 onto the measurement stage PST2, and is projected. The first liquid LQ1 is held between the first optical element LS1 of the optical system PL and the upper surface of the measurement stage PST2, and the
次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸを用いて基板Ｐを露光する手順について図５のフローチャート図、及び図６を参照しながら説明する。 Next, a procedure for exposing the substrate P using the exposure apparatus EX having the above-described configuration will be described with reference to the flowchart of FIG. 5 and FIG.
まず、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬと計測ステージＰＳＴ２上の透明部材６４とを対向させた状態で、第１液浸機構１及び第２液浸機構２のそれぞれを駆動し、第１液浸領域ＬＲ１及び第２液浸領域ＬＲ２のそれぞれを形成する（ステップＳＡ１）。これにより、図６に示すように、透明部材６４の上面６５を含む計測ステージＰＳＴ２の上面５８上に第１液浸領域ＬＲ１が形成される。
First, the control device CONT drives each of the first
制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６０を使って、透明部材６４上に形成された第１液浸領域ＬＲ１の状態を観察する（ステップＳＡ２）。観察装置６０は、透明部材６４の上面６５上の第１液浸領域ＬＲ１の状態を、透明部材６４を介して観察する。なお、観察装置６０が第１液浸領域ＬＲ１の状態を観察しているときには、計測ステージＰＳＴ２はほぼ静止している。透明部材６４の下側の内部空間６６には観察装置６０の光学系６１が配置されており、撮像素子６３は、透明部材６４上にある第１液浸領域ＬＲ１を形成する第１液体ＬＱ１の画像を透明部材６４及び光学系６１を介して取得する。観察装置６０を使って第１液浸領域ＬＲ１の状態を観察するとき、制御装置ＣＯＮＴは、調整機構６２を使って光学系６１の焦点位置を第１液浸領域ＬＲ１のＺ軸方向の位置に合わせる。したがって、撮像素子６３は透明部材６４上にある第１液浸領域ＬＲ１を形成している第１液体ＬＱ１の画像を良好に取得可能である。また、観察装置６０は、第１液浸領域ＬＲ１よりも大きい視野を有しているため、第１液浸領域ＬＲ１を形成する第１液体ＬＱ１の画像を一括して取得可能である。
The control device CONT uses the
なお、第１液浸領域ＬＲ１の大きさは、第１液浸機構１による液体供給量や液体回収量によって変化する可能性があるが、観察装置６０は予想される最大の第１液浸領域ＬＲ１が観察できる視野を有している。
Note that the size of the first immersion region LR1 may vary depending on the amount of liquid supplied and the amount of liquid recovered by the
撮像素子６３で取得された第１液浸領域ＬＲ１に関する画像情報は制御装置ＣＯＮＴに出力される（ステップＳＡ３）。制御装置ＣＯＮＴは、撮像素子６３から出力された信号（画像情報）に基づいて、第１液浸領域ＬＲ１を形成している第１液体ＬＱの画像を表示装置ＤＹで表示する。
Image information regarding the first immersion region LR1 acquired by the
次に、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６０を使って、第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察する（ステップＳＡ４）。観察装置６０は、第１液浸領域ＬＲ１の第１液体ＬＱ１、及び第１光学素子ＬＳ１を介して、第２液浸領域ＬＲ２を観察する。なお、観察装置６０が第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察しているときにも、計測ステージＰＳＴ２はほぼ静止している。第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察装置６０を使って観察するとき、制御装置ＣＯＮＴは、調整機構６２を使って光学系６１の焦点位置を第２液浸領域ＬＲ２のＺ軸方向の位置に合わせる。したがって、撮像素子６３は第２液浸領域ＬＲ２を形成している第２液体ＬＱ２の画像を良好に取得可能である。また、観察装置６０は、第２液浸領域ＬＲ２よりも大きい視野を有しているため、第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２の画像を一括して取得可能である。
Next, the control device CONT uses the
撮像素子６３で取得された第２液浸領域ＬＲ２に関する画像情報は制御装置ＣＯＮＴに出力される（ステップＳＡ５）。制御装置ＣＯＮＴは、撮像素子６３から出力された信号（画像情報）に基づいて、第２液浸領域ＬＲ２を形成している第２液体ＬＱ２の画像を表示装置ＤＹで表示する。
Image information regarding the second immersion region LR2 acquired by the
なおここでは、第１液浸領域ＬＲ１の状態を観察した後、第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察しているが、第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察した後、第１液浸領域ＬＲ１の状態を観察するようにしてもよい。 Here, after observing the state of the first immersion region LR1, the state of the second immersion region LR2 is observed. However, after observing the state of the second immersion region LR2, the first immersion region LR2 is observed. You may make it observe the state of LR1.
制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳＡ３、及びステップＳＡ５において、撮像素子６３から出力された信号を演算処理（画像処理）し、その処理結果に基づいて、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２が所望状態であるか否かを判別する（ステップＳＡ６）。制御装置ＣＯＮＴは、特に液体（ＬＱ１、ＬＱ２）にパーティクルや気体部分（気塊や気泡など）が存在していないか否かを判別する。例えば、制御装置ＣＯＮＴは、撮像素子６３から出力を画素毎に明暗を判断し、孤立した画素または画素の集団を液体中の気泡の存在とみなして、そのような画素または画素集団の数から気泡の数や量を求めることができる。あるいは、制御装置ＣＯＮＴは、気泡の数や量が既知の複数の液体サンプルの画像データを制御装置ＣＯＮＴのメモリに記憶しておき、そのデータとの比較において気泡の数や量を判断してもよい。この場合に、画像データは画素の明部または暗部の平均面積や平均数を気泡の数や量に対応付けても良い。画像データや基準データは、制御装置のメモリに保存してよく、あるいは露光装置に別途設けたメモリに記憶してもよい。また同様にして、あるいは液体中の空隙の位置や大きさを検知することもできる。
In step SA3 and step SA5, the control device CONT performs arithmetic processing (image processing) on the signal output from the
例えば、第１液浸機構１が第１液浸領域ＬＲ１の形成動作を開始した直後（第１液体ＬＱ１の供給を開始した直後）においては、第１液浸領域ＬＲ１が投影領域ＡＲを十分に覆っていない状態（液切れ状態）が生じていたり、あるいは第１液体ＬＱ１中に気泡が混入する等の不具合が発生する可能性が高くなる。また、第１液浸領域ＬＲ１の形成動作を開始した直後に限らず、第１液浸機構１の動作状態などに応じても、第１液浸領域ＬＲ１の状態が変動し、上記不具合が発生する可能性がある。そのような不具合が発生している状態の第１液浸領域ＬＲ１を介して露光処理や計測処理を行った場合、良好な露光精度や計測精度を得ることができなくなる。本実施形態においては、観察装置６０を使って第１液浸領域ＬＲ１の状態を観察することで、第１液浸領域ＬＲ１に不具合が生じているか否かを把握することができる。同様に、第２液浸領域ＬＲ２においても、液切れ状態が生じたり、気泡が混入する等の不具合が発生する可能性があるが、観察装置６０を使って第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察することで、第２液浸領域ＬＲ２に不具合が生じているか否かを把握することができる。なお、本実施形態の観察装置６０は、例えば径が０．１ｍｍ以上の気泡を観察（検出）できるが、観察装置６０の観察（検出）能力は、露光装置ＥＸで基板Ｐ上に形成されるパターンの線幅などに応じて決めればよく、例えば０．０１ｍｍ以上の気泡を観察できるようにしてもよい。
For example, immediately after the
第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２が所望状態であると判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、計測ステージＰＳＴ２に搭載された各計測器を使って計測処理を行う（ステップＳＡ７）。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、計測ステージＰＳＴ２をＸＹ方向に移動し、第１液浸領域ＬＲ１を透明部材６４上から、基準部材３００、上板４０１、上板５０１、及び上板６０１のうちいずれか１つの上に移動する。例えば、第１液浸領域ＬＲ１を透明部材６４上から照度ムラセンサ４００の上板４０１上に移動したときには、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬ、第１液浸領域ＬＲ１の第１液体ＬＱ１、及び第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２を介して、上板４０１上に露光光ＥＬを照射し、露光光ＥＬの照度ムラを照度ムラセンサ４００を使って計測する。同様に、制御装置ＣＯＮＴは、第１液浸領域ＬＲ１を、基準部材３００上、上板５００上、及び上板６００上に順次移動し、基準部材３００、空間像計測センサ５００、及び照射量センサ６００のそれぞれを使った計測処理を行う。そして、上記各計測器を使った計測結果に基づいて、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬのキャリブレーション処理などを適宜行う。
When determining that the first and second liquid immersion regions LR1 and LR2 are in the desired state, the control device CONT performs a measurement process using each measuring instrument mounted on the measurement stage PST2 (step SA7). That is, the control device CONT moves the measurement stage PST2 in the XY directions, and moves the first immersion region LR1 from the
なお、ステップＳＡ７の各種計測動作と並行して、あるいは計測動作の前後に、基準部材３００上の基準マークＰＦＭが不図示の基板アライメント系により検出され、ベースライン量が決定される。
In parallel with various measurement operations in step SA7 or before and after the measurement operation, the reference mark PFM on the
一方、第１液浸領域ＬＲ１及び第２液浸領域ＬＲ２のうち少なくともいずれか一方が所望状態でないと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、上述した不具合（液切れ状態、気泡の混入など）が解消されるまで待ち時間を設けたり、上記の不具合を解消するために、所望状態でないと判断された液浸領域が形成された空間への液体供給を停止するとともに液体の回収を行い、再度液体を供給して、液浸領域を作り直す処置を講ずる。あるいは上記不具合を解消するために第１、第２液浸機構１、２の動作状態を変更するなどの適切な処置を講ずる（ステップＳＡ８）。ここで、第１、第２液浸機構１、２の動作状態の変更とは、例えば第１、第２液浸機構１、２の第１、第２液体供給機構１０、３０による単位時間あたりの液体供給量の変更、第１、第２液体供給機構１０、３０に設けられている脱気装置の調整等を含む。そして、観察装置６０を使って第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の状態を再び観察し（ステップＳＡ２、ＳＡ４）、上記不具合が解消されたことを確認した後、計測処理（ステップＳＡ７）を行う。
On the other hand, if it is determined that at least one of the first liquid immersion area LR1 and the second liquid immersion area LR2 is not in the desired state, the control device CONT eliminates the above-described problems (liquid running out, bubble mixing, etc.). In order to eliminate the above-mentioned problems, the liquid supply to the space in which the liquid immersion area determined to be not in the desired state is stopped, the liquid is recovered, and the liquid is discharged again. Supply and take steps to recreate the immersion area. Alternatively, appropriate measures such as changing the operating state of the first and second
計測ステージＰＳＴ２を使った計測処理が完了した後、図４を参照して説明したように、制御装置ＣＯＮＴは、計測ステージＰＳＴ２上に形成されている第１液体ＬＱ１の第１液浸領域ＬＲ１を、基板Ｐを支持している基板ステージＰＳＴ１上に移動する。そして、基板ステージＰＳＴ１上に第１液浸領域ＬＲ１を移動した後、制御装置ＣＯＮＴは、投影光学系ＰＬ、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２、及び第１液浸領域ＬＲ１の第１液体ＬＱ１を介して、基板Ｐ上に露光光ＥＬを照射して、その基板Ｐを露光する（ステップＳＡ９）。 After the measurement process using the measurement stage PST2 is completed, as described with reference to FIG. 4, the control device CONT uses the first immersion region LR1 of the first liquid LQ1 formed on the measurement stage PST2. Then, the substrate P is moved onto the substrate stage PST1 supporting the substrate P. Then, after moving the first liquid immersion area LR1 onto the substrate stage PST1, the control device CONT performs the projection optical system PL, the second liquid LQ2 in the second liquid immersion area LR2, and the first liquid in the first liquid immersion area LR1. The substrate P is exposed by irradiating the substrate P with the exposure light EL through the liquid LQ1 (step SA9).
なお、表示装置ＤＹに表示されている第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の画像に基づいて、例えば作業者が、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２が所望状態であるか否かを判断するようにしてもよい。この場合は、作業者などが次の動作を制御装置ＣＯＮＴへ指令する。 Note that, based on the images of the first and second liquid immersion regions LR1 and LR2 displayed on the display device DY, for example, the operator determines whether the first and second liquid immersion regions LR1 and LR2 are in a desired state. You may make it judge. In this case, an operator or the like instructs the control device CONT to perform the next operation.
以上説明したように、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の状態を観察する観察装置６０を設けたので、その観察装置６０の観察結果に基づいて、形成された第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２が所望状態であるか否かを確認することができる。そして、観察装置６０の観察結果に基づいて、形成された第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２が所望状態であると判断した後、基板Ｐの露光を行うことで、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２を介して基板Ｐを良好に露光することができる。一方、観察装置６０の観察結果に基づいて、形成された第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２に気体（気泡）が混入している等、所望状態でないと判断した場合、このような状態の第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２を介して露光処理や計測処理を行った場合には良好な露光精度や計測精度を得ることができなくなる。そこで、制御装置ＣＯＮＴは、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２を所望状態にするための適切な処置を施し、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２が所望状態になったことを確認した後、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の第１、第２液体ＬＱ１、ＬＱ２を介して基板Ｐを露光することで、基板Ｐを良好に露光することができる。
As described above, since the
また、第１液浸領域ＬＲ１は投影光学系ＰＬとその投影光学系ＰＬの像面側に配置された透明部材６４との間に形成され、観察装置６０は透明部材６４を介して第１液浸領域ＬＲ１を観察するので、第１液浸領域ＬＲ１の状態を良好に観察できる。
In addition, the first immersion region LR1 is formed between the projection optical system PL and the
＜第２の実施形態＞
図７は第２の実施形態を示す図である。以下の説明において、上述した第１の実施形態と同一又は同等の構成要素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。
<Second Embodiment>
FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment. In the following description, the same or equivalent components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
図７に示すように、観察装置６０を使って第２液浸領域ＬＲ２を観察するとき、制御装置ＣＯＮＴは、第１液浸領域ＬＲ１を形成せずに、第２液浸機構２を駆動して、第２液浸領域ＬＲ２のみを形成するようにしてもよい。この場合であっても、観察装置６０は、第１光学素子ＬＳ１を介して第２空間Ｋ２の第２液浸領域ＬＲ２を観察できる。
As shown in FIG. 7, when observing the second immersion region LR2 using the
また、第１液浸領域ＬＲ１の観察は、第２液浸領域ＬＲ２の観察の前、又は後に、第２液浸領域ＬＲ２を形成した状態あるいは第２液浸領域を形成しない状態で実行される。 In addition, the observation of the first immersion region LR1 is performed in a state where the second immersion region LR2 is formed or a state where the second immersion region LR2 is not formed before or after the observation of the second immersion region LR2. .
＜第３の実施形態＞
図８は第３の実施形態を示す図である。図８において、観察装置６０は基板ステージＰＳＴ１の内部空間６６’に設けられている。そして、基板ステージＰＳＴ１の上面５１の一部には、内部空間６６’に接続するように開口部６４Ｋ’が形成されており、その開口部６４Ｋ’に透明部材６４が配置されている。このように、透明部材６４及び観察装置６０を、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージＰＳＴ１に設けてもよい。
<Third Embodiment>
FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment. In FIG. 8, the
なお、上述した各実施形態においては、観察装置６０は第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２よりも大きい視野を有しているが、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２よりも小さい視野を有していてもよい。その場合、投影光学系ＰＬに対して、観察装置６０が搭載された計測ステージＰＳＴ２（あるいは基板ステージＰＳＴ１）をＸＹ方向に動かしながら、すなわち、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２と観察装置６０の視野とを相対的に移動しながら観察することにより、第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２それぞれの全域を良好に観察することができる。
In each of the above-described embodiments, the
また、観察装置６０にズーム光学系を搭載して、液浸領域ＬＲ１を観察するときと液浸領域ＬＲ２を観察するときとで観察視野の大きさを変化させたり、液浸領域の一部分を拡大して観察するようにしてもよい。
In addition, a zoom optical system is mounted on the
なお上述した実施形態においては、観察装置６０の撮像素子６３で取得された画像情報に基づいて、制御装置ＣＯＮＴが表示装置ＤＹに第１、第２液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２の画像を表示させているが、観察装置６０が、画像処理機能や表示装置ＤＹを有した構成としてもよい。
In the above-described embodiment, based on the image information acquired by the
また、上述の実施形態において、制御装置ＣＯＮＴは第１液浸機構１，２が第１液浸領域ＬＲ１，ＬＲ２の形成したときに、観察装置６０を使って観察動作を実行するようにしているが、所定時間間隔毎、あるいは所定基板処理枚数毎に観察動作を実行するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the control device CONT performs the observation operation using the
また、基板Ｐの交換（例えば、露光した基板と未露光の基板の交換）中に、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１と計測ステージＰＳＴ２との間に液体ＬＱ１が保持されている状態で観察動作を実行することもできる。この場合、基板Ｐの交換毎に観察装置６０による観察動作を実行することもできるが、所定の基板処理枚数毎に観察動作を実行してもよい。図９は、観察装置６０による観察のタイミングの一例を示すもので、４枚の基板の露光処理毎に観察装置６０による観察動作を実行する手順を示すものである。なお、図９においては、図５のフローチャートで説明したステップＳＡ９の露光（１枚目の基板の露光）に続く処理手順を示す。
Further, during the exchange of the substrate P (for example, exchange of the exposed substrate and the unexposed substrate), the liquid LQ1 is held between the first optical element LS1 of the projection optical system PL and the measurement stage PST2. An observation operation can also be performed. In this case, the observation operation by the
ステップＳＡ９で１枚目の基板の露光処理後、基準部材３００を用いたベースライン量の計測が実行される（ステップＳＡ１０）。次に、２枚目の基板の露光処理が実行され（ステップＳＡ１１）、その後にムラセンサ４００を用いた透過率の変動量の計測が実行される（ステップＡ１２）。次に、３枚目の基板の露光処理が実行され（ステップＳＡ１３）、その後に、空間像計測センサ５００を用いた像面位置計測が実行される（ステップＳＡ１４）。次に、４枚目の基板の露光処理が実行され（ステップＳＡ１５）、その後に観察装置６０による液浸領域ＬＲ１の観察が実行される（ステップＳＡ１６）。次に、５枚の基板の露光処理が実行され（ステップＳＡ１７）、以降ステップＳＡ１０〜ＳＡ１７が、繰り返し行われる。なお、図９のフローチャートは一例にすぎず、観察装置６０、基準部材３００、センサ４００，５００を用いた各動作の順番は適宜入れ替えることが可能でき、各動作の実行頻度も必要に応じて決定することができる。
After the exposure processing of the first substrate in step SA9, the baseline amount is measured using the reference member 300 (step SA10). Next, exposure processing of the second substrate is executed (step SA11), and thereafter, measurement of the amount of variation in transmittance using the
なお、計測ステージＰＳＴ２に搭載される計測部材や計測装置は、上述のものに限られず、各種計測部材や計測装置を必要に応じて搭載すればよい。例えば、国際公開第９９／６０３６１号パンフレット（対応ＵＳ出願第０９／７１４，１８３号）、特開２００２−７１５１４号、ＵＳ特許第６６５０３９９号などに開示されている波面収差測定装置や、例えば特開昭６２−１８３５２２号公報に開示されている反射部を計測ステージＰＳＴ２に搭載してもよい。 Note that the measurement members and measurement devices mounted on the measurement stage PST2 are not limited to those described above, and various measurement members and measurement devices may be mounted as necessary. For example, the wavefront aberration measuring apparatus disclosed in International Publication No. 99/60361 pamphlet (corresponding US application 09 / 714,183), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-71514, US Patent No. 6650399, etc. The reflection part disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-183522 may be mounted on the measurement stage PST2.
また、上述の実施形態においては、基板ステージＰＳＴ１の基板交換動作の前後において、基板ステージＰＳＴ１及び計測ステージＰＳＴ２の一方から他方へ第１液浸領域ＬＲ１を移動させるために、基板ステージＰＳＴ１と計測ステージＰＳＴ２とを接触又は接近させているが、その他の動作のときにも必要に応じて２つのステージを接触又は接近させてもよい。例えば、基板Ｐの露光を開始する前に基板Ｐ上の複数のアライメントマークを検出するアライメント処理が実行されるが、そのアライメント処理中に第１液浸領域ＬＲ１の一部が基板ステージＰＳＴ１の上面５１から外れるおそれがある場合には、第１液浸領域ＬＲ１を維持するために、２つのステージを接触又は接近させてもよい。また、基板Ｐの露光中に第１液浸領域ＬＲ１の一部が基板ステージＰＳＴ１の上面５１から外れるおそれがある場合には、第１液浸領域ＬＲ１を維持するために、２つのステージを接触又は接近させてもよい。このようにすることで、基板ステージＰＳＴ１の上面５１の面積が小さくても、第１液浸領域ＬＲ１を維持することができる。
In the above-described embodiment, the substrate stage PST1 and the measurement stage are used to move the first immersion region LR1 from one of the substrate stage PST1 and the measurement stage PST2 before and after the substrate exchange operation of the substrate stage PST1. Although PST2 is contacted or approached, the two stages may be contacted or approached as necessary during other operations. For example, an alignment process for detecting a plurality of alignment marks on the substrate P is executed before the exposure of the substrate P is started. During the alignment process, a part of the first immersion region LR1 is the upper surface of the substrate stage PST1. If there is a risk of detachment from 51, the two stages may be brought into contact or approached to maintain the first immersion region LR1. Further, when there is a possibility that a part of the first liquid immersion area LR1 is detached from the
なお、図９のフローチャートには明記していないが、各ステップ間においては、一方のステージ上から他方のステージ上への第１液浸領域ＬＲ１の移動が行われており、さらに、ステップＳＡ１０、ＳＡ１２、ＳＡ１４，ＳＡ１６における各動作と並行して、露光された基板と次に露光される基板との交換動作が基板ステージＰＳＴ１を使って実行されている。 Although not clearly shown in the flowchart of FIG. 9, the movement of the first immersion region LR1 from one stage to the other stage is performed between the steps, and further, step SA10, In parallel with the operations in SA12, SA14, and SA16, an exchange operation between the exposed substrate and the next exposed substrate is performed using the substrate stage PST1.
また、観察装置６０を用いた観察動作の度に、第１液浸領域ＬＲ１と第２液浸領域ＬＲ２を観察する必要はなく、どちらか一方を観察するようにしてもよい。
Further, it is not necessary to observe the first liquid immersion area LR1 and the second liquid immersion area LR2 each time an observation operation using the
＜第４実施形態＞
第４実施形態について説明する。上述の実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６０の観察結果に基づいて、液浸領域が所望状態であるか否かを判別し（図５のステップＳＡ６）、液浸領域が所望状態でないと判断した場合、不具合を解消するための種々の処置を講じている（図５のステップＳＡ８）が、本実施形態においては、液浸領域を形成する液体中に気泡などの気体部分がある場合、制御装置ＣＯＮＴは、その気体部分を低減又は消失させるための処置として、脱気された液体ＬＱを所定時間供給する。すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、計測ステージＰＳＴ２に搭載された観察装置６０の観察結果に基づいて、例えば第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２中に気体部分があると判断したとき、脱気された第２液体ＬＱ２を第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の第２空間Ｋ２に所定時間供給するとともに、脱気された第２液体ＬＱ２の供給量に応じて、第２空間Ｋ２から所定量の第２液体ＬＱ２を回収するように、第２液浸機構２を制御する。上述のように、第２液浸機構２の第２液体供給部３１は、第２液体ＬＱ２中の気体成分を低減するための脱気装置を備えているため、制御装置ＣＯＮＴは、第２液体供給部３１に設けられた脱気装置を使って第２液体ＬＱ２を十分に脱気した後、第２液浸機構２を制御して、脱気された第２液体ＬＱ２を第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の第２空間Ｋ２に供給することができる。そして、十分に脱気された第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に対して所定時間供給することにより、第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２中の気体部分（気泡）を第２液体ＬＱ２中に溶かし込んで低減又は消失させることができる。
<Fourth embodiment>
A fourth embodiment will be described. In the above-described embodiment, the control device CONT determines whether or not the liquid immersion region is in a desired state based on the observation result of the observation device 60 (step SA6 in FIG. 5), and the liquid immersion region is in the desired state. However, in this embodiment, there are gas portions such as bubbles in the liquid forming the liquid immersion area, although various measures are taken to solve the problem (step SA8 in FIG. 5). In this case, the control device CONT supplies the degassed liquid LQ for a predetermined time as a treatment for reducing or eliminating the gas portion. That is, when the control device CONT determines that there is a gas portion in the second liquid LQ2 that forms the second immersion region LR2 based on the observation result of the
図１０は脱気された第２液体ＬＱ２を所定時間供給する動作の一例を説明するためのフローチャート図である。ここでは、観察装置６０による観察動作が第２液体ＬＱ２を交換するときに実行される場合を例にして説明する。第２液体ＬＱ２の交換とは、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の第２空間Ｋ２に第２液体ＬＱ２が満たされている場合において、第２液浸機構２による第２空間Ｋ２に対する第２液体ＬＱ２の供給動作と第２空間Ｋ２の第２液体ＬＱ２の回収動作とを並行して行い、先に第２空間Ｋ２に満たされていた第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２より回収するとともに、所定温度に調整された清浄な新たな第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に供給する動作を言う。
FIG. 10 is a flowchart for explaining an example of an operation of supplying the degassed second liquid LQ2 for a predetermined time. Here, a case where the observation operation by the
本実施形態においては、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２の交換動作は、基板Ｐのロット毎（所定基板処理枚数毎）に行われるものとする。そして、基板Ｐの露光中においては、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の第２空間Ｋ２に第２液体ＬＱ２が満たされるものの、第２液浸機構２による第２液体ＬＱ２の供給動作及び回収動作は行われないものとする。こうすることにより、基板Ｐの露光中において、第２液浸機構２による液体供給動作及び回収動作に起因する振動の発生を防止することができる。そして、基板Ｐのロット毎（所定基板処理枚数毎）に第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２の交換動作を行うことで、第２空間Ｋ２を所望温度の第２液体ＬＱ２で満たすことができる。
In the present embodiment, it is assumed that the replacement operation of the second liquid LQ2 in the second liquid immersion region LR2 is performed for each lot of substrates P (every predetermined number of substrates processed). During exposure of the substrate P, the second liquid LQ2 is filled in the second space K2 between the first optical element LS1 and the second optical element LS2, but the second liquid LQ2 by the
また、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２を交換するときには、第２空間Ｋ２から第２液体ＬＱ２を完全に除去することなく、常に第２空間Ｋ２に第２液体ＬＱ２が満たされているように、先に第２空間Ｋ２に満たされている第２液体ＬＱ２と新たな第２液体ＬＱ２とを徐々に入れ換えることが好ましい。こうすることにより、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２の交換に伴って、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２中に気体部分（気泡）が生成されてしまうことを抑制することができる。 Further, when the second liquid LQ2 in the second immersion region LR2 is replaced, the second space K2 is always filled with the second liquid LQ2 without completely removing the second liquid LQ2 from the second space K2. As described above, it is preferable that the second liquid LQ2 previously filled in the second space K2 and the new second liquid LQ2 are gradually replaced. By doing so, it is possible to suppress the generation of gas parts (bubbles) in the second liquid LQ2 in the second immersion region LR2 due to the replacement of the second liquid LQ2 in the second immersion region LR2. Can do.
所定ロットの最終の基板Ｐの露光が完了した後（ステップＳＡ１８）、制御装置ＣＯＮＴは、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２の交換を行う（ステップＳＡ１９）。制御装置ＣＯＮＴは、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２の交換を行うために、第２液浸機構２による第２空間Ｋ２に対する第２液体ＬＱ２の供給動作と第２空間Ｋ２の第２液体ＬＱ２の回収動作とを並行して行う。また、所定ロットの最終の基板Ｐの露光が完了した後、制御装置ＣＯＮＴは、計測ステージＰＳＴ２を投影光学系ＰＬと対向する位置に移動し、計測ステージＰＳＴ２に搭載された観察装置６０で第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２を観察できる状態で第２液体ＬＱ２の交換動作を開始する。
After the exposure of the final substrate P of the predetermined lot is completed (step SA18), the control device CONT replaces the second liquid LQ2 in the second liquid immersion area LR2 (step SA19). The control device CONT supplies the second liquid LQ2 to the second space K2 by the second
第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２の交換が完了した後、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６０を使って、第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察する。そして、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６０の観察結果に基づいて、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２中に気体部分（気泡）があるか否かを判別する（ステップＳＡ２０）。
After the replacement of the second liquid LQ2 in the second liquid immersion area LR2 is completed, the control device CONT uses the
ステップＳＡ２０において、第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２中に気泡がないと判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、次のロットの基板Ｐの露光を実行する（ステップＳＡ２１）。 In Step SA20, when it is determined that there are no bubbles in the second liquid LQ2 forming the second immersion area LR2, the control device CONT performs exposure of the substrate P of the next lot (Step SA21).
一方、ステップＳＡ２０において、第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２中に気泡があると判断した場合、制御装置ＣＯＮＴは、脱気された第２液体ＬＱ２を所定時間供給するように、第２液浸機構２を制御する（ステップＳＡ２２）。ここで、気泡を低減又は消失させるために第２空間Ｋ２に対して第２液体ＬＱ２を供給するときの単位時間当たりの液体供給量と、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２を交換するときの単位時間当たりの液体供給量とはほぼ同じであってもよいし、気泡を低減又は消失させるために第２空間Ｋ２に対して第２液体ＬＱ２を供給するときの単位時間当たりの液体供給量が、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２を交換するときの単位時間当たりの液体供給量よりも多くてもよい。
On the other hand, when it is determined in step SA20 that there are bubbles in the second liquid LQ2 forming the second immersion region LR2, the control device CONT supplies the degassed second liquid LQ2 for a predetermined time. The
図１１は、第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２中に気泡があると判断された後、脱気された第２液体ＬＱ２が第２空間Ｋ２に供給されている状態を示す図である。図１１に示すように、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６０で第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察しつつ、第２液浸機構２の第２液体供給部３１より、脱気された第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に対して供給する。図１１においては、第１液浸領域ＬＲ１は形成されていない。制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６０で第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察しつつ、第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２中の気泡の大きさ又は量が所定レベル以下になるまで、第２液体供給部３１より十分に脱気された第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に対して供給するとともに、第２液体回収部４１により第２空間Ｋ２の第２液体ＬＱ２を回収する。十分に脱気された第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に所定時間供給し続けることにより、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２中の気泡を低減又は消失させることができる。また、例えば気泡が第１光学素子ＬＳ１の上面Ｔ２や第２光学素子ＬＳ２の下面Ｔ３に付着している状態であっても、十分に脱気された第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に所定時間供給し続けることにより、その気泡を消失させることができる。
FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which the degassed second liquid LQ2 is supplied to the second space K2 after it is determined that there are bubbles in the second liquid LQ2 forming the second immersion region LR2. It is. As shown in FIG. 11, the control device CONT observes the state of the second immersion region LR2 with the
気泡を低減又は消失させるために第２空間Ｋ２に供給される第２液体ＬＱ２は、基板Ｐを露光するときに第２空間Ｋ２に満たされる液体と同じものである。本実施形態においては、第２液体供給部３１に設けられた脱気装置３８は、気泡を低減又は消失させるために第２空間Ｋ２に供給する第２液体ＬＱ２の溶存気体濃度が５ｐｐｍ以下となるように、第２液体ＬＱ２を脱気する。更に具体的には、脱気装置３８は、溶存酸素濃度５ｐｐｍ以下、溶存炭酸ガス濃度５ｐｐｍ以下、及び溶存窒素濃度５ｐｐｍ以下の少なくとも一つの条件を満たすように第２液体ＬＱ２の脱気を行う。第２空間Ｋ２に供給する第２液体ＬＱ２の溶存気体濃度を５ｐｐｍ以下に抑えることで、第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２中の気泡を第２液体ＬＱ２中に溶かして低減又は消失させることができる。
The second liquid LQ2 supplied to the second space K2 in order to reduce or eliminate bubbles is the same as the liquid that fills the second space K2 when the substrate P is exposed. In the present embodiment, the
図１２は脱気装置３８の概略構成を示す断面図である。ハウジング１７１の内部に筒状の中空糸束１７２が所定空間１７３を介して収容されている。中空糸束１７２はストロー状の中空糸膜１７４の複数を平行に束ねたものであり、各中空糸膜１７４は、疎水性が高く気体透過性に優れた素材（例えば、ポリ４メチルペンテン１）で形成されている。ハウジング１７１の両端には真空キャップ部材１７５ａ、１７５ｂが固定されており、ハウジング１７１の両端外側に密閉空間１７６ａ、１７６ｂを形成している。真空キャップ部材１７５ａ、１７５ｂには不図示の真空ポンプに接続された脱気口１７７ａ、１７７ｂが設けられている。また、ハウジング１７１の両端には、中空糸束１７２の両端のみが密閉空間１７６ａ、１７６ｂに連結されるように封止部１７８ａ、１７８ｂが形成されており、脱気口１７７ａ、１７７ｂに接続された真空ポンプによりそれぞれの中空糸膜１７４の内側を減圧状態にすることができる。中空糸束１７２の内部には、所定の液体供給源に接続された管１７９が配置されている。管１７９には複数の液体供給穴１８０が設けられており、封止部１７８ａ、１７８ｂ及び中空糸束１７２で囲まれた空間１８１に、液体供給穴１８０から液体ＬＱが供給される。液体供給穴１８０から空間１８１に液体ＬＱの供給を続けられると、液体ＬＱは平行に束ねた中空糸膜１７４の層を横切るように外側へ向かって流れ、液体ＬＱが中空糸膜１７４の外表面と接触する。前述したように中空糸膜１７４はそれぞれ、疎水性が高く気体透過性に優れた素材で形成されているので、液体ＬＱは中空糸膜１７４の内側に入ることなく、各中空糸膜１７４の間を通って中空糸束１７２の外側の空間１７３に移動する。一方、液体ＬＱ中に溶解している気体（分子）は、中空糸膜１７４の内側が減圧状態（２０Ｔｏｒｒ程度）になっているので、各中空糸膜１７４の内側へ移動する（吸収される）。このように、中空糸膜１７４の層を横切る間に液体ＬＱから除去（脱気）された気体成分は、矢印１８３で示すように、中空糸束１７２の両端から密閉空間１７６ａ、１７６ｂ介して脱気口１７７ａ、１７７ｂから排出される。また、脱気処理された液体ＬＱは、ハウジング１５１に設けられた液体出口１８２から第２供給管３３（第２空間Ｋ２）に供給される。本実施形態においては、第２液体供給部３１は、脱気装置３８を使って、第２空間Ｋ２に供給する第２液体ＬＱ２の溶存気体濃度を５ｐｐｍ以下にする。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the
また、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６０の観察結果に基づいて、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２中の気泡の大きさや気泡の量を求めることができるため、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２中の気泡の大きさ又は量に応じて、第２液体供給部３１より脱気された第２液体ＬＱ２を供給する時間を調整してもよい。制御装置ＣＯＮＴにはタイマーＴＭが接続されており、制御装置ＣＯＮＴはタイマーＴＭによって時間を管理することができ、時間を管理しつつ、脱気された第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に対して所定時間供給することにより、第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２中の気泡を低減又は消失させることができる。具体的には、気泡の大きさが大きかったりあるいは気泡の量が多い場合には、制御装置ＣＯＮＴは、脱気された第２液体ＬＱ２を供給する時間を長くし、気泡の大きさが小さかったりあるいは気泡の量が少ない場合には、脱気された第２液体ＬＱ２を供給する時間を短くする。こうすることにより、気泡の大きさが大きかったりあるいは気泡の量が多い場合には、その気泡を確実に低減又は消失させることができ、気泡の大きさが小さかったりあるいは気泡の量が少ない場合には、気泡が低減又は消失したにもかかわらず脱気された第２液体ＬＱ２を供給し続けるといった無駄を省くことができる。
Further, since the control device CONT can obtain the size of bubbles and the amount of bubbles in the second liquid LQ2 in the second immersion region LR2 based on the observation result of the
また、制御装置ＣＯＮＴは、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２中の気泡の大きさ又は量に応じて、第２液体供給部３１より脱気された第２液体ＬＱ２を供給するときの単位時間当たりの液体供給量を調整することもできる。例えば、気泡の大きさが大きかったりあるいは気泡の量が多い場合には、制御装置ＣＯＮＴは、脱気された第２液体ＬＱ２を供給するときの単位時間当たりの液体供給量を多くし、気泡の大きさが小さかったりあるいは気泡の量が少ない場合には、脱気された第２液体ＬＱ２を供給するときの単位時間当たりの液体供給量を少なくする。
Further, the control device CONT supplies the second liquid LQ2 deaerated from the second
そして、脱気された第２液体ＬＱ２を所定時間供給した後、観察装置６０の観察結果に基づいて、第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２中の気泡の大きさ又は量が所定レベル以下になったことを確認した後、次のロットの基板Ｐの露光を開始する。
Then, after supplying the degassed second liquid LQ2 for a predetermined time, the size or amount of bubbles in the second liquid LQ2 forming the second immersion region LR2 is determined based on the observation result of the
なお本実施形態においては、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６０で第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察しつつ、脱気された第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に所定時間供給しているが、脱気された第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に供給している間、常に観察装置６０を使って第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察していなくてもよい。例えば第１の時点において、観察装置６０を使って第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察し、その観察装置６０の観察結果に基づいて、第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２中に気泡があると判断した後、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６０の観察動作を行うことなく、第２液体供給部３１より脱気された第２液体ＬＱ２を所定時間供給するようにしてもよい。そして、所定時間経過後、第２の時点において、観察装置６０を用いて第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２中の気泡が低減又は消失したか否かを確認することにより、制御装置ＣＯＮＴは、次のロットの基板を露光するか、あるいは脱気された第２液体ＬＱ２の供給を更に継続するかを判断することができる。この場合においても、制御装置ＣＯＮＴは、第１の時点における観察装置６０の観察結果に基づいて、第２液浸領域ＬＲ２中の気泡の大きさ又は量を求めることができるので、その気泡の大きさ又は量に応じて、脱気された第２液体ＬＱ２を供給する供給時間を調整することができる。脱気された第２液体ＬＱ２の供給時間を調整する場合、制御装置ＣＯＮＴは、タイマーＴＭをモニタしつつ供給時間を調整することができる。
In the present embodiment, the control device CONT supplies the degassed second liquid LQ2 to the second space K2 for a predetermined time while observing the state of the second immersion region LR2 with the
なお本実施形態においては、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２の交換が完了した後、観察装置６０が第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察しているが、もちろん、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２の交換を行いつつ、観察装置６０による第２液浸領域ＬＲ２の状態の観察を行うようにしてもよい。
In this embodiment, the
なお、図１１に示したように、観察装置６０が計測ステージＰＳＴ２に設けられている場合には、観察装置６０の観察動作と、基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐの交換動作（所定ロットの最終基板と次のロットの基板との交換動作）とを並行して行うことができる。一方、第３実施形態で説明したように、観察装置６０が基板ステージＰＳＴ１に設けられていてもよい。この場合には、観察装置６０の観察動作の前又は後に、基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐの交換動作を行うことができる。また、図１１では、観察装置６０を使って第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察しているときには第１液浸領域ＬＲ１は形成されていないが、第１液浸領域ＬＲ１が形成されていてもよい。この場合、観察装置６０は、第１液浸領域ＬＲ１の第１液体ＬＱ１を介して第２液浸領域ＬＲ２を観察する。一方、図１１に示すように、観察装置６０を使って第２液浸領域ＬＲ２の状態を観察しているときには、第１液浸領域ＬＲ１を形成しないことにより、第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２中の気泡の有無をより高精度に観察することができる。
As shown in FIG. 11, when the
なお本実施形態においては、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２の交換動作を、基板Ｐのロット毎（すなわちマスクステージＭＳＴに対するマスクＭの交換毎）に行っているが、所定時間間隔毎、あるいは所定基板処理枚数毎に行うようにしてもよい。 In the present embodiment, the replacement operation of the second liquid LQ2 in the second immersion region LR2 is performed for each lot of the substrate P (that is, for each replacement of the mask M with respect to the mask stage MST), but at predetermined time intervals. Alternatively, it may be performed every predetermined number of processed substrates.
また本実施形態では、観察装置６０による観察動作は、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２の交換毎に行っているが、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２の交換時以外のタイミングで行うようにしてもよい。例えば、第２液体ＬＱ２が無い状態の第２空間Ｋ２に対して第２液体ＬＱ２を供給するときに、観察装置６０による観察を行うようにしてもよい。あるいは、１つのロットの途中であっても、基板ステージＰＳＴ１上の基板Ｐの交換を行っているときには、投影光学系ＰＬと計測ステージＰＳＴ２とが対向するため、計測ステージＰＳＴ２に観察装置６０が設けられている構成の場合には、そのロットの途中の基板交換時に、第２液浸領域ＬＲ２の観察を行うことができる。そして、観察装置６０の観察結果に基づいて、第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２中に気泡があると判断したときには、制御装置ＣＯＮＴは、基板ステージＰＳＴ１にロードされた基板Ｐの露光を行わずに、第２液浸領域ＬＲ２中の気泡を低減又は消失させるために、脱気された第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に対して所定時間供給することができる。
In the present embodiment, the observation operation by the
なお本実施形態においては、第２液浸領域ＬＲ２の第２液体ＬＱ２の交換動作は、ロット毎（あるいは所定時間間隔毎、所定基板処理枚数毎）に行われるが、基板Ｐの露光中においても、第２液浸機構２は、第２空間Ｋ２に対する第２液体ＬＱ２の供給動作及び第２空間Ｋ２の第２液体ＬＱ２の回収動作を常時行うようにしてもよい。この場合、基板Ｐの交換中などの非露光動作時に第２液浸領域ＬＲ２（第２液体ＬＱ２）の状態を観察し、第２液体ＬＱ２中に気泡があると判断したときには、制御装置ＣＯＮＴは、次の基板Ｐの露光を開始せずに、脱気された第２液体ＬＱ２の供給動作と回収動作を行って、第２液体ＬＱ２中の気泡を低減又は消失させる。このとき、気泡を低減又は消失させるために第２空間Ｋ２に対して脱気された第２液体ＬＱ２を供給するときの単位時間当たりの液体供給量と、基板Ｐを露光するときに第２空間Ｋ２に対して第２液体ＬＱ２を供給するときの単位時間当たりの液体供給量とは同じであってもよいし、気泡を低減又は消失させるために第２空間Ｋ２に対して脱気された第２液体ＬＱ２を供給するときの単位時間当たりの液体供給量を、基板Ｐを露光するときに第２空間Ｋ２に対して第２液体ＬＱ２を供給するときの単位時間当たりの液体供給量よりも多くしてもよい。
In the present embodiment, the replacement operation of the second liquid LQ2 in the second immersion area LR2 is performed for each lot (or for each predetermined time interval or for each predetermined number of processed substrates). The
また、本実施形態においては、第２液浸領域を形成する第２液体ＬＱ２中に気泡があると判断したときに、その気体部分を低減又は消失させるために脱気された第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に所定時間供給するようにしているが、脱気された第２液体ＬＱ２の液体供給時間を管理せずに、第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２中に気泡があると判断したときに、脱気された第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に供給しながら観察装置６０で第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２を連続的又は断続的に観察し、第２液体ＬＱ２中の気体部分が露光や計測に影響のない程度に低減又は消失したと判断した時点で脱気された第２液体ＬＱ２の供給停止、及び／又は露光光ＥＬの照射を実行するようにしてもよい。
In the present embodiment, when it is determined that there are bubbles in the second liquid LQ2 forming the second immersion region, the second liquid LQ2 that has been deaerated to reduce or eliminate the gas portion is used. Although the liquid is supplied to the second space K2 for a predetermined time, bubbles are generated in the second liquid LQ2 forming the second liquid immersion region LR2 without managing the liquid supply time of the degassed second liquid LQ2. When it is determined that there is, the second liquid LQ2 forming the second liquid immersion region LR2 is continuously or intermittently observed by the
また、本実施形態においては、第２液浸領域ＬＲ２を形成する第２液体ＬＱ２中に気泡があると判断したとき、脱気された第２液体ＬＱ２を第２空間Ｋ２に所定時間供給しているが、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６０の観察結果に基づいて、第１液浸領域ＬＲ１を形成する第１液体ＬＱ１中に気泡があると判断したとき、脱気された第１液体ＬＱ１を所定時間供給するように、第１液浸機構１を制御するようにしてもよい。第１液浸機構１の第１液体供給部１１も脱気装置を備えているため、第１液浸機構１の第１液体供給部１１は脱気された第１液体ＬＱ１を供給可能である。
In the present embodiment, when it is determined that there are bubbles in the second liquid LQ2 forming the second immersion region LR2, the degassed second liquid LQ2 is supplied to the second space K2 for a predetermined time. However, when the control device CONT determines that there are bubbles in the first liquid LQ1 forming the first immersion region LR1 based on the observation result of the
＜第５の実施形態＞
上述の各実施形態において、観察装置６０を用いた観察動作を実行するときに、この実施形態で説明するように、液浸領域ＬＲ１、ＬＲ２を光源からの光で照明するようにしてもよい。この実施形態では種々の照明方法及びそのための装置・構造を説明する。例えば、照明光として、露光光ＥＬを用いることができ、この場合には強度を低下させてもよい。また、透明部材６４の材料として露光光ＥＬの波長に応じて透明な材料（例えば蛍石や石英など）を適宜選択する。また、露光光ＥＬの波長に応じて高感度な撮像素子や検出素子を用いることが好ましい。
<Fifth Embodiment>
In each of the above-described embodiments, when performing an observation operation using the
図１３に示すように、観察装置６０に照明用の光源６７を持たせてもよい。照明用の光源としては、例えばＬＥＤ（白色ＬＥＤなど）やＥＬ素子（無機ＥＬシートなど）を用いることができる。また照明光の照明方法として暗視野照明法や明視野照明法を用いることができ、暗視野照明法と明視野照明法とを切換可能にすることもできる。この場合、例えば、明視野照明法を用いて空間Ｋ１，Ｋ２が液体ＬＱ１、ＬＱ２で十分に満たされているか否かを観察し、暗視野照明法を用いて液体ＬＱ１、ＬＱ２中に小さな気泡やパーティクルが混入していない否かを観察することができる。
As shown in FIG. 13, the
また、図１４に示すように、第２液浸領域ＬＲ２を照明するための照明装置６８を、第２液浸領域ＬＲ２の上方、すなわち第２液浸領域ＬＲ２を挟んで観察装置６０と対向する位置に配置し、第２液浸領域ＬＲ２に対して上方から照明光を照射するようにしてもよい。照明装置６８は、例えばＬＥＤ（白色ＬＥＤなど）やＥＬ素子（無機ＥＬシートなど）によって構成可能である。図１４に示す照明装置６８は、露光光ＥＬの光路空間に対して進退可能に設けられており、制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６０を使って第２液浸領域ＬＲ２の観察を行う場合、照明装置６８を露光光ＥＬの光路空間に配置し、照明装置６８より射出された照明光を、第２液浸領域ＬＲ２に対して上方から照射する。照射装置６８から射出された照明光は、投影光学系ＰＬの各光学素子を通過した後、第２空間Ｋ２の第２液浸領域ＬＲ２を照明することができる。そして、基板Ｐを露光するときなど、投影光学系ＰＬに露光光ＥＬを通過させる場合には、制御装置ＣＯＮＴは、照明装置６８を露光光ＥＬの光路空間より退避させる。図１４に示す例では、照明装置６８はマスクステージＭＳＴ（マスクＭ）と投影光学系ＰＬとの間に配置されるが、マスクステージＭＳＴ（マスクＭ）の上方に配置されてもよい。
Further, as shown in FIG. 14, the
また、図１５に示すように、照明装置６８をマスクステージＭＳＴの下面に取り付けてもよい。こうすることによっても、第２液浸領域ＬＲ２に対して上方から照明光を照射することができる。制御装置ＣＯＮＴは、観察装置６０を使って第２液浸領域ＬＲ２の観察を行う場合、マスクステージＭＳＴを駆動して、照明装置６８を投影光学系ＰＬの上方に配置し、照明装置６８より射出された照明光を、投影光学系ＰＬの各光学素子を介して、第２液浸領域ＬＲ２に対して上方から照射する。
Further, as shown in FIG. 15, the
また、図１６に示すように、蛍光部材（蛍光板）６９をマスクステージＭＳＴで保持し、蛍光板６９から発生した光（照明光）を、第２液浸領域ＬＲ２に対して上方から照射するようにしてもよい。マスクステージＭＳＴには露光光ＥＬを通過させるための開口部Ｋｍが設けられているが、蛍光板６９から発生した光はその開口部Ｋｍを通過した後、投影光学系ＰＬの各光学素子を介して、第２液浸領域ＬＲ２に照射される。蛍光板６９を蛍光させるためには、例えば蛍光板６９に露光光ＥＬを照射すればよい。あるいは、マスクステージＭＳＴの一部に開口部Ｋｍとは別の蛍光板用開口部を設け、その蛍光板用開口部に蛍光板を固定するようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 16, the fluorescent member (fluorescent plate) 69 is held by the mask stage MST, and the light (illumination light) generated from the
なお、図１４〜図１６を参照して説明した照明光を使って第１液浸領域ＬＲ１を照明することも可能である。 It is also possible to illuminate the first immersion region LR1 using the illumination light described with reference to FIGS.
また、図１７に示すように、照明装置６８をノズル部材７０近傍に設け、その照明装置６８より照明光を射出することにより、その照明光は第１液浸領域ＬＲ１を傾斜方向から照明することができる。図１７に示す例では、照明装置６８は、第１支持機構８１を介して、露光装置ＥＸのボディ（コラム）１００の一部に支持されている。コラム１００は投影光学系ＰＬの鏡筒ＰＫに設けられたフランジＰＦを支持している。また、コラム１００は、第２支持機構８２を介して、ノズル部材７０を支持することができる。
Further, as shown in FIG. 17, an
また、上述の説明においては、透明部材６４を介して液浸領域（ＬＲ１、ＬＲ２）を形成する液体（ＬＱ１、ＬＱ２）の状態を観察しているが、図１７に示した照明装置６８の替わりに観察装置（例えば、撮像装置や気泡検出器）を設けて、第１液浸領域ＬＱ１を形成する第１液体ＬＱ１を側方から観察するようにしてもよい。このような観察装置として、例えば、ＷＯ ２００４／０５３９５８に開示されているような気泡検出器を用いてもよい。この気泡検出器は投影光学系の光軸から離れた位置に設置された投射系と検出系を有している。より具体的には、投射系と検出系は、投影光学系の投影領域を挟むように走査方向（Ｘ方向）に設けられており、投射系の複数の投射部から液浸領域に検出光が斜入射され、液浸領域に気泡が存在しない場合には液浸領域の底面または界面（本願では透明部材６４の上面）で反射して受光系で受光される。液浸領域に気泡が存在する場合には、気泡により光が散乱するために、受光系とは異なる位置に設けられた別の受光系により光が受光され、その受光量に基づいて気泡の量が求められる（暗視野検出）。
In the above description, the state of the liquids (LQ1, LQ2) forming the liquid immersion regions (LR1, LR2) is observed through the
また、計測ステージＰＳＴ２が投影光学系ＰＬと対向していない状態で第１液浸領域ＬＱ１を形成する第１液体ＬＱ１の状態を側方から観察（チェック）することができる観察装置を計測ステージＰＳＴ２に設けてもよい。この場合、例えば、基板ステージＰＳＴ１に保持されている基板Ｐの露光中にも、基板ステージＰＳＴ１（基板Ｐ）上に形成されている第１液浸領域ＬＲ１の状態（液体ＬＱ１中の泡の有無や液体ＬＱ１の漏れ出しなど）を、計測ステージＰＳＴ２に設けた観察装置を使ってチェックすることができる。 Further, an observation apparatus that can observe (check) the state of the first liquid LQ1 forming the first liquid immersion region LQ1 from the side in a state where the measurement stage PST2 is not opposed to the projection optical system PL is a measurement stage PST2. May be provided. In this case, for example, even during the exposure of the substrate P held on the substrate stage PST1, the state of the first immersion region LR1 formed on the substrate stage PST1 (substrate P) (presence of bubbles in the liquid LQ1) Or leakage of the liquid LQ1) can be checked using an observation device provided on the measurement stage PST2.
また、上述のした各実施形態においては、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１側の第１空間Ｋ１と上面Ｔ２側の第２空間Ｋ２のそれぞれを液体で満たした状態で使用される投影光学系ＰＬを採用しているが、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１側の第１空間Ｋ１のみを液体で満たした状態で使用される投影光学系ＰＬを採用することもできる。この場合、観察装置６０による観察対象は第１液浸領域ＬＲ１のみとなる。
In each of the above-described embodiments, the projection optical system PL used in a state where the first space K1 on the lower surface T1 side and the second space K2 on the upper surface T2 side of the first optical element LS1 are filled with liquid. However, it is also possible to employ the projection optical system PL that is used in a state where only the first space K1 on the lower surface T1 side of the first optical element LS1 of the projection optical system PL is filled with the liquid. In this case, the observation target by the
また、観察装置６０を液浸領域ＬＲ１，ＬＲ２の観察だけでなく、投影光学系ＰＬの第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１の観察やノズル部材７０の下面７０Ａや不図示の基板アライメント系の対物レンズ下面の観察に用いることもできる。この場合、観察装置６０を用いて取得された画像から、第１光学素子ＬＳ１の下面Ｔ１、第１光学素子ＬＳ１の保持部、ノズル部材の下面７０Ａなどの汚染状態を確認したり、基板アライメント系の対物レンズ下面や基板アライメント系の筐体などに液体（水）が付着していないかどうかを確認することができる。
In addition to observing the liquid immersion regions LR1 and LR2, the
上述した各実施形態における液体ＬＱは純水である。純水は、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板Ｐ上のフォトレジストや光学素子（レンズ）等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板Ｐの表面、及び投影光学系ＰＬの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待できる。なお工場等から供給される純水の純度が低い場合には、露光装置が超純水製造器を持つようにしてもよい。 The liquid LQ in each embodiment described above is pure water. Pure water has an advantage that it can be easily obtained in large quantities at a semiconductor manufacturing factory or the like, and has no adverse effect on the photoresist, optical element (lens), etc. on the substrate P. In addition, pure water has no adverse effects on the environment, and since the impurity content is extremely low, it can be expected to clean the surface of the substrate P and the surface of the optical element provided on the front end surface of the projection optical system PL. . When the purity of pure water supplied from a factory or the like is low, the exposure apparatus may have an ultrapure water production device.
上記実施形態において気泡を観測する場合に、撮像素子や透過率センサを用いる場合には、それらの素子やセンサの感度を向上させるために添加物を加えても良い。例えば、気泡液体の区別を明確にするために、液体中に色素を添加してもよい。この場合、露光光に対して吸収帯を持たない色素であることが望ましい。このような添加物を加えた液体を液浸状態を観測する場合に用い、実際の露光時には添加物を加えない純水を用いても良い。 In the case where bubbles are observed in the above-described embodiment, when an image sensor or a transmittance sensor is used, an additive may be added to improve the sensitivity of the element or sensor. For example, a pigment may be added to the liquid in order to clarify the distinction between the bubble liquids. In this case, it is desirable that the dye does not have an absorption band for exposure light. A liquid to which such an additive is added may be used for observing the immersion state, and pure water to which no additive is added may be used during actual exposure.
そして、波長が１９３ｎｍ程度の露光光ＥＬに対する純水（水）の屈折率ｎはほぼ１．４４と言われており、露光光ＥＬの光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を用いた場合、基板Ｐ上では１／ｎ、すなわち約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約ｎ倍、すなわち約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。 The refractive index n of pure water (water) with respect to the exposure light EL having a wavelength of about 193 nm is said to be approximately 1.44. When ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the light source of the exposure light EL, On the substrate P, the wavelength is shortened to 1 / n, that is, about 134 nm, and a high resolution can be obtained. Furthermore, since the depth of focus is enlarged by about n times, that is, about 1.44 times compared with that in the air, the projection optical system PL can be used when it is sufficient to ensure the same depth of focus as that in the air. The numerical aperture can be further increased, and the resolution is improved in this respect as well.
なお、液浸法において開口数を上げるためには、屈折率が高い液体、例えば屈折率が１．６以上の液体を用いることが考えられる。この場合、投影光学系ＰＬの大きさ（径）を抑えるために、投影光学系の一部のレンズ（特に像面に近いレンズ）を高屈折率の材料で形成することが望ましい。例えば、投影光学系ＰＬ中の光学素子のうち第２液体ＬＱ２に接する第２光学素子ＬＳ２を、ＣａＯ（酸化カルシウム）及びＭｇＯ（酸化マグネシウム）のうち少なくとも一方の材料で形成することのが好ましい。こうすることにより、実現可能なサイズのもとで、高い開口数を実現することができる。たとえばＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を用いた場合にも、１．５程度、あるいはそれ以上の高い開口数を実現することが可能となる。 In order to increase the numerical aperture in the immersion method, it is conceivable to use a liquid having a high refractive index, for example, a liquid having a refractive index of 1.6 or more. In this case, in order to suppress the size (diameter) of the projection optical system PL, it is desirable to form a part of the projection optical system (especially a lens close to the image plane) with a material having a high refractive index. For example, it is preferable that the second optical element LS2 in contact with the second liquid LQ2 among the optical elements in the projection optical system PL is formed of at least one material of CaO (calcium oxide) and MgO (magnesium oxide). By doing so, a high numerical aperture can be realized under a feasible size. For example, even when an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) is used, it is possible to realize a high numerical aperture of about 1.5 or more.
上述の各実施形態では、最も像面側（基板Ｐ側）に配置される第１光学素子ＬＳ１が屈折力を有しない平行平面板の形態であるが、この第１光学素子ＬＳ１が屈折力を有する場合には、この最も像面側に配置される第１光学素子ＬＳ１をＣａＯ及びＭｇＯのうち少なくとも一方の材料で形成することが好ましい。 In each of the above-described embodiments, the first optical element LS1 arranged closest to the image plane side (substrate P side) is in the form of a plane parallel plate having no refractive power, but the first optical element LS1 has a refractive power. When it has, it is preferable to form this 1st optical element LS1 arrange | positioned at the most image surface side with the material of at least one among CaO and MgO.
すなわち、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系が、最も像面側に配置されてＣａＯ（酸化カルシウム）及びＭｇＯ（酸化マグネシウム）のうち少なくとも一方の材料で形成された第１光学素子を備えることが好ましい。また、像面側に形成された液浸領域の液体を介して基板上に物体の像を投影する投影光学系が、最も像面側に配置された第１光学素子と、第１光学素子の物体側に隣接して配置された第２光学素子とを備え、第１光学素子と第２光学素子との少なくとも一方が、ＣａＯ（酸化カルシウム）及びＭｇＯ（酸化マグネシウム）のうち少なくとも一方の材料で形成されることが好ましい。例えば、第１光学素子ＬＳ１及び第２光学素子ＬＳ２の一方をＣａＯ（酸化カルシウム）で形成し、他方をＭｇＯ（酸化マグネシウム）で形成することができる。 That is, a projection optical system for projecting an image of an object onto a substrate through a liquid in an immersion area formed on the image plane side is arranged on the most image plane side and is CaO (calcium oxide) and MgO (magnesium oxide). It is preferable to provide the 1st optical element formed with at least one material. In addition, a projection optical system that projects an image of an object on a substrate via a liquid in an immersion area formed on the image plane side includes a first optical element disposed closest to the image plane, and a first optical element A second optical element disposed adjacent to the object side, and at least one of the first optical element and the second optical element is made of at least one material of CaO (calcium oxide) and MgO (magnesium oxide). Preferably it is formed. For example, one of the first optical element LS1 and the second optical element LS2 can be formed of CaO (calcium oxide) and the other can be formed of MgO (magnesium oxide).
なお、第１光学素子ＬＳ１が屈折力を有する場合、第１光学素子ＬＳ１と第２光学素子ＬＳ２との間の光路空間は第２液体ＬＱ２で満たさなくてもよい。 When the first optical element LS1 has refractive power, the optical path space between the first optical element LS1 and the second optical element LS2 may not be filled with the second liquid LQ2.
また、ＣａＯ（酸化カルシウム）及びＭｇＯ（酸化マグネシウム）は露光光ＥＬの波長（例えば１９３ｎｍ）において固有複屈折を有するが、固有複屈折の符号はＣａＯ（酸化カルシウム）とＭｇＯ（酸化マグネシウム）とで互いに逆向きである。従って、投影光学系の像面側（基板Ｐ側）に近い光学素子のうちの１つをＣａＯ又はＭｇＯで形成した場合、当該光学素子の近傍の光学素子をＭｇＯ又はＣａＯで形成して、これらの光学素子の光軸方向の厚みを固有複屈折の影響を低減させるように定めることが好ましい。ここで、これらの光学素子の結晶方向がそろっていることが好ましい。また、ＣａＯで形成された光学素子とＭｇＯで形成された光学素子とが隣り合っていなくてもよい。 CaO (calcium oxide) and MgO (magnesium oxide) have intrinsic birefringence at the wavelength of the exposure light EL (for example, 193 nm), but the signs of intrinsic birefringence are CaO (calcium oxide) and MgO (magnesium oxide). They are opposite to each other. Therefore, when one of the optical elements close to the image plane side (substrate P side) of the projection optical system is formed of CaO or MgO, the optical element near the optical element is formed of MgO or CaO. It is preferable to determine the thickness of the optical element in the optical axis direction so as to reduce the influence of intrinsic birefringence. Here, it is preferable that the crystal directions of these optical elements are aligned. Further, the optical element formed of CaO and the optical element formed of MgO may not be adjacent to each other.
例えば第２光学素子ＬＳ２をＭｇＯ（又はＣａＯ）で形成し、且つ第３光学素子ＬＳ３をＣａＯ（又はＭｇＯ）で形成した場合を考えると、これらの第２光学素子ＬＳ２の光軸方向の厚みと第３光学素子ＬＳ３の光軸方向の厚みとを、ＣａＯ及びＭｇＯが有する固有複屈折の値の逆数にほぼ比例するように定めることが好ましい。上述の場合、最も像面側（基板Ｐ側）の第１光学素子ＬＳ１を石英ガラスで形成することができる。 For example, considering the case where the second optical element LS2 is formed of MgO (or CaO) and the third optical element LS3 is formed of CaO (or MgO), the thickness of these second optical elements LS2 in the optical axis direction and The thickness of the third optical element LS3 in the optical axis direction is preferably determined so as to be substantially proportional to the reciprocal of the intrinsic birefringence value of CaO and MgO. In the case described above, the first optical element LS1 closest to the image plane side (substrate P side) can be formed of quartz glass.
また、第１光学素子ＬＳ１が屈折力を有している場合には、第１光学素子ＬＳ１をＭｇＯ（又はＣａＯ）で形成し、且つ第２光学素子ＬＳ２をＣａＯ（又はＭｇＯ）で形成し、第１光学素子ＬＳ１の光軸方向の厚みと第２光学素子ＬＳ２の光軸方向の厚みとを、ＣａＯ及びＭｇＯが有する固有複屈折の値の逆数にほぼ比例するように定めるようにしてもよい。 When the first optical element LS1 has refractive power, the first optical element LS1 is formed of MgO (or CaO), and the second optical element LS2 is formed of CaO (or MgO). The thickness in the optical axis direction of the first optical element LS1 and the thickness in the optical axis direction of the second optical element LS2 may be determined so as to be substantially proportional to the reciprocal of the intrinsic birefringence values of CaO and MgO. .
さて、ＣａＯ（酸化カルシウム）で光学素子を形成する場合には、当該光学素子の光学面上にＭｇＯ（酸化マグネシウム）を含む反射防止コートを形成することが好ましい。また、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）で光学素子を形成する場合には、当該光学素子の光学面上にＣａＯ（酸化カルシウム）を含む反射防止コートを形成することが好ましい。 Now, when forming an optical element with CaO (calcium oxide), it is preferable to form an antireflection coating containing MgO (magnesium oxide) on the optical surface of the optical element. Moreover, when forming an optical element with MgO (magnesium oxide), it is preferable to form an antireflection coating containing CaO (calcium oxide) on the optical surface of the optical element.
なお、上述したように液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数ＮＡが０．９〜１．５になることもある。このように投影光学系の開口数ＮＡが大きくなる場合には、従来から露光光として用いられているランダム偏光光では偏光効果によって結像性能が悪化することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、マスク（レチクル）のライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明を行い、マスク（レチクル）のパターンからは、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射出されるようにするとよい。投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされている場合、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が空気（気体）で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与するＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系の開口数ＮＡが１．０を越えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。また、位相シフトマスクや特開平６−１８８１６９号公報に開示されているようなラインパターンの長手方向に合わせた斜入射照明法（特にダイポール照明法）等を適宜組み合わせると更に効果的である。特に、直線偏光照明法とダイポール照明法との組み合わせは、ライン・アンド・スペースパターンの周期方向が所定の一方向に限られている場合や、所定の一方向に沿ってホールパターンが密集している場合に有効である。例えば、透過率６％のハーフトーン型の位相シフトマスク（ハーフピッチ４５ｎｍ程度のパターン）を、直線偏光照明法とダイポール照明法とを併用して照明する場合、照明系の瞳面においてダイポールを形成する二光束の外接円で規定される照明σを０．９５、その瞳面における各光束の半径を０．１２５σ、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ＝１．２とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度（ＤＯＦ）を１５０ｎｍ程度増加させることができる。 As described above, when the immersion method is used, the numerical aperture NA of the projection optical system may be 0.9 to 1.5. When the numerical aperture NA of the projection optical system becomes large in this way, the imaging performance may deteriorate due to the polarization effect with random polarized light conventionally used as exposure light. desirable. In that case, linearly polarized illumination is performed in accordance with the longitudinal direction of the line pattern of the mask (reticle) line-and-space pattern. From the mask (reticle) pattern, the S-polarized light component (TE-polarized light component), that is, the line pattern It is preferable that a large amount of diffracted light having a polarization direction component is emitted along the longitudinal direction. When the space between the projection optical system PL and the resist applied on the surface of the substrate P is filled with a liquid, the space between the projection optical system PL and the resist applied on the surface of the substrate P is filled with air (gas). Compared with the case where the transmittance of the diffracted light of the S-polarized component (TE-polarized component) contributing to the improvement of the contrast is high on the resist surface, the numerical aperture NA of the projection optical system exceeds 1.0. Even in this case, high imaging performance can be obtained. Further, it is more effective to appropriately combine a phase shift mask and an oblique incidence illumination method (particularly a dipole illumination method) or the like according to the longitudinal direction of the line pattern as disclosed in JP-A-6-188169. In particular, the combination of the linearly polarized illumination method and the dipole illumination method is used when the periodic direction of the line-and-space pattern is limited to a predetermined direction or when the hole pattern is densely aligned along the predetermined direction. It is effective when For example, when illuminating a halftone phase shift mask (pattern with a half pitch of about 45 nm) with a transmittance of 6% using both the linearly polarized illumination method and the dipole illumination method, a dipole is formed on the pupil plane of the illumination system. If the illumination σ defined by the circumscribed circle of the two luminous fluxes is 0.95, the radius of each luminous flux on the pupil plane is 0.125σ, and the numerical aperture of the projection optical system PL is NA = 1.2, the randomly polarized light is The depth of focus (DOF) can be increased by about 150 nm rather than using it.
また、直線偏光照明と小σ照明法（照明系の開口数ＮＡｉと投影光学系の開口数ＮＡｐとの比を示すσ値が０．４以下となる照明法）との組み合わせも有効である。 A combination of linearly polarized illumination and the small σ illumination method (an illumination method in which the σ value indicating the ratio between the numerical aperture NAi of the illumination system and the numerical aperture NAp of the projection optical system is 0.4 or less) is also effective.
また、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、微細なライン・アンド・スペースパターン（例えば２５〜５０ｎｍ程度のライン・アンド・スペース）を基板Ｐ上に露光するような場合、マスクＭの構造（例えばパターンの微細度やクロムの厚み）によっては、Wave guide効果によりマスクＭが偏光板として作用し、コントラストを低下させるＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光が多くマスクＭから射出されるようになる。この場合、上述の直線偏光照明を用いることが望ましいが、ランダム偏光光でマスクＭを照明しても、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。 Further, for example, an ArF excimer laser is used as the exposure light, and a fine line and space pattern (for example, a line and space of about 25 to 50 nm) is formed on the substrate by using the projection optical system PL with a reduction magnification of about 1/4. When exposing on P, depending on the structure of the mask M (for example, the fineness of the pattern and the thickness of chromium), the mask M acts as a polarizing plate due to the Wave guide effect, and the P-polarized component (TM polarized light) that lowers the contrast More diffracted light of the S polarization component (TE polarization component) than the diffracted light of component) is emitted from the mask M. In this case, it is desirable to use the above-mentioned linearly polarized illumination, but even if the mask M is illuminated with random polarized light, it is high even when the numerical aperture NA of the projection optical system PL is as large as 0.9 to 1.3. Resolution performance can be obtained.
また、マスクＭ上の極微細なライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合、Wire Grid効果によりＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）がＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）よりも大きくなる可能性もあるが、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系ＰＬを使って、２５ｎｍより大きいライン・アンド・スペースパターンを基板Ｐ上に露光するような場合には、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光がＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりも多くマスクＭから射出されるので、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。 When an extremely fine line-and-space pattern on the mask M is exposed on the substrate P, the P-polarized component (TM-polarized component) is larger than the S-polarized component (TE-polarized component) due to the Wire Grid effect. For example, an ArF excimer laser is used as exposure light, and a line and space pattern larger than 25 nm is exposed on the substrate P using the projection optical system PL with a reduction magnification of about 1/4. In this case, since the diffracted light of the S polarization component (TE polarization component) is emitted from the mask M more than the diffracted light of the P polarization component (TM polarization component), the numerical aperture NA of the projection optical system PL is 0.9. High resolution performance can be obtained even when the value is as large as -1.3.
更に、マスク（レチクル）のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明（Ｓ偏光照明）だけでなく、特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線（周）方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、マスク（レチクル）のパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在（周期方向が異なるライン・アンド・スペースパターンが混在）する場合には、同じく特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影光学系の開口数ＮＡが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。例えば、透過率６％のハーフトーン型の位相シフトマスク（ハーフピッチ６３ｎｍ程度のパターン）を、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法（輪帯比３／４）とを併用して照明する場合、照明σを０．９５、投影光学系ＰＬの開口数をＮＡ＝１．００とすると、ランダム偏光光を用いるよりも、焦点深度（ＤＯＦ）を２５０ｎｍ程度増加させることができ、ハーフピッチ５５ｎｍ程度のパターンで投影光学系の開口数ＮＡ＝１．２では、焦点深度を１００ｎｍ程度増加させることができる。 Furthermore, not only linearly polarized illumination (S-polarized illumination) matched to the longitudinal direction of the line pattern of the mask (reticle) but also a circle centered on the optical axis as disclosed in JP-A-6-53120. A combination of the polarization illumination method that linearly polarizes in the tangential (circumferential) direction and the oblique incidence illumination method is also effective. In particular, when not only a line pattern extending in a predetermined direction but also a plurality of line patterns extending in different directions (a mixture of line and space patterns having different periodic directions) is included in the mask (reticle) pattern, Similarly, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-53120, an aperture of the projection optical system can be obtained by using both the polarization illumination method that linearly polarizes in the tangential direction of the circle centered on the optical axis and the annular illumination method. Even when the number NA is large, high imaging performance can be obtained. For example, a polarized illumination method and an annular illumination method (annular ratio) in which a half-tone phase shift mask having a transmittance of 6% (a pattern having a half pitch of about 63 nm) is linearly polarized in a tangential direction of a circle around the optical axis. 3/4), when the illumination σ is 0.95 and the numerical aperture of the projection optical system PL is NA = 1.00, the depth of focus (DOF) is more than that of using randomly polarized light. If the projection optical system has a numerical aperture NA = 1.2 with a pattern with a half pitch of about 55 nm, the depth of focus can be increased by about 100 nm.
更に、上述の各種照明法に加えて、例えば特開平４−２７７６１２号公報や特開２００１−３４５２４５号公報に開示されている累進焦点露光法や、多波長（例えば二波長）の露光光を用いて累進焦点露光法と同様の効果を得る多波長露光法を適用することも有効である。 Further, in addition to the above-described various illumination methods, for example, a progressive focus exposure method disclosed in JP-A-4-277612 and JP-A-2001-345245, or exposure light with multiple wavelengths (for example, two wavelengths) is used. It is also effective to apply a multi-wavelength exposure method that obtains the same effect as the progressive focus exposure method.
上述の各実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子ＬＳ１が取り付けられており、このレンズにより投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整を行うことができる。なお、投影光学系ＰＬの先端に取り付ける光学素子としては、投影光学系ＰＬの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露光光ＥＬを透過可能な平行平面板であってもよい。 In each of the above-described embodiments, the optical element LS1 is attached to the tip of the projection optical system PL, and the optical characteristics of the projection optical system PL, for example, aberration (spherical aberration, coma aberration, etc.) can be adjusted by this lens. it can. The optical element attached to the tip of the projection optical system PL may be an optical plate used for adjusting the optical characteristics of the projection optical system PL. Alternatively, it may be a plane parallel plate that can transmit the exposure light EL.
なお、液体ＬＱの流れによって生じる投影光学系ＰＬの先端の光学素子と基板Ｐとの間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなく、その圧力によって光学素子が動かないように堅固に固定してもよい。 When the pressure between the optical element at the tip of the projection optical system PL generated by the flow of the liquid LQ and the substrate P is large, the optical element is not exchangeable but the optical element is moved by the pressure. It may be fixed firmly so that there is no.
なお、上述した実施形態では、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面との間は液体ＬＱで満たされている構成であるが、例えば基板Ｐの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り付けた状態で液体ＬＱを満たす構成であってもよい。 In the above-described embodiment, the space between the projection optical system PL and the surface of the substrate P is filled with the liquid LQ. However, for example, a cover glass made of a plane parallel plate is attached to the surface of the substrate P. The structure which fills the liquid LQ may be sufficient.
なお、上述した各実施形態の液体ＬＱは水（純水）であるが、水以外の液体であってもよい、例えば、露光光ＥＬの光源がＦ２レーザである場合、このＦ２レーザ光は水を透過しないので、液体ＬＱとしてはＦ２レーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）やフッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、液体ＬＱと接触する部分には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体ＬＱとしては、その他にも、露光光ＥＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬや基板Ｐ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。この場合も表面処理は用いる液体ＬＱの極性に応じて行われる。 Although the liquid LQ of the above embodiments is water (pure water), a liquid other than water may be, for example, when the light source of exposure light EL is an F 2 laser, the F 2 laser beam Since the liquid LQ does not transmit water, the liquid LQ may be, for example, a fluorine-based fluid such as perfluorinated polyether (PFPE) or fluorine-based oil that can transmit the F 2 laser beam. In this case, the lyophilic treatment is performed by forming a thin film with a substance having a molecular structure having a small polarity including fluorine, for example, at a portion in contact with the liquid LQ. In addition, as the liquid LQ, the liquid LQ is transmissive to the exposure light EL, has a refractive index as high as possible, and is stable with respect to the photoresist applied to the projection optical system PL and the surface of the substrate P (for example, Cedar). Oil) can also be used. Also in this case, the surface treatment is performed according to the polarity of the liquid LQ to be used.
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エハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、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。 The substrate P in each of the above embodiments is not only a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, but also a glass substrate for a display device, a ceramic wafer for a thin film magnetic head, or an original mask or reticle used in an exposure apparatus. (Synthetic quartz, silicon wafer) or the like is applied.
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。 As the exposure apparatus EX, in addition to the step-and-scan type scanning exposure apparatus (scanning stepper) that scans and exposes the pattern of the mask M by moving the mask M and the substrate P synchronously, the mask M and the substrate P Can be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper) in which the pattern of the mask M is collectively exposed while the substrate P is stationary and the substrate P is sequentially moved stepwise.
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パターンの縮小像を投影光学系（例えば１／８縮小倍率で反射素子を含まない屈折型投影光学系）を用いて基板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ッチ方式の一括露光装置にも適用できる。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。 Further, as the exposure apparatus EX, a reduced image of the first pattern is projected with the first pattern and the substrate P being substantially stationary (for example, a refraction type projection optical system that does not include a reflecting element at 1/8 reduction magnification). The present invention can also be applied to an exposure apparatus that performs batch exposure on the substrate P using the above. In this case, after that, with the second pattern and the substrate P substantially stationary, a reduced image of the second pattern is collectively exposed onto 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. Further, the stitch type exposure apparatus can be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus in which at least two patterns are partially transferred on the substrate P, and the substrate P is sequentially moved.
また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報などに開示されているツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の場合は、基板を保持する二つの基板ステージのそれぞれに観察装置６０の少なくとも一部を設けてもよいし、一方の基板ステージのみに観察装置６０の少なくとも一部を設けることもできる。
The present invention can also be applied to a twin stage type exposure apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-163099, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-214783, and Japanese Translation of PCT International Publication No. 2000-505958. In the case of a twin stage type exposure apparatus, at least part of the
また上述の実施形態においては、計測ステージと基板ステージとを備えた露光装置に本発明を適用した場合について説明したが、計測ステージを備えずに、一つの基板ステージのみを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。この場合は、上述の第３実施形態で説明したように、基板ステージに観察装置６０の少なくとも一部が搭載される。
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the exposure apparatus including the measurement stage and the substrate stage has been described. However, the exposure apparatus includes only one substrate stage without including the measurement stage. The present invention can be applied. In this case, as described in the third embodiment, at least a part of the
また、上述の各実施形態においては、基板ステージや計測ステージに透明部材６４と光学系６１と撮像素子６３が搭載されているが、例えば特開平１０−２８４４１２号公報に開示されているようにして、透明部材６４をステージに配置するとともに、ステージとは分離して設けられた部材（例えばベースＢＰ）に撮像素子６３を配置して、透明部材６４を介して撮像素子６３で光を受けて、液浸領域（ＬＲ１、ＬＲ２）を形成する液体（ＬＱ１、ＬＱ２）の状態を観察するようにしてもよい。
In each of the above-described embodiments, the
また、図８に示した第３実施形態においては、基板ステージＰＳＴ１に透明部材６４と光学系６１と撮像素子６３が搭載されているが、透明部材６４と第１送光系を基板ステージＰＳＴ１に配置するとともに、第２送光系と撮像素子６３を計測ステージＰＳＴ２に搭載し、基板ステージＰＳＴ１と計測ステージＰＳＴ２とが所定の位置関係にある状態で、透明部材６４を介して第１送光系に入射した光を第２送光系を介して撮像素子６３で受光して、液浸領域（ＬＲ１、ＬＲ２）を形成する液体（ＬＱ１、ＬＱ２）の状態を観察するようにしてもよい。
In the third embodiment shown in FIG. 8, the
また、上述の第４実施形態においては、撮像素子６３を有する観察装置６０を使って気泡（気体部分）を検出して、気泡が検出された場合に脱気した液体を流して気泡を低減または消滅させるようにしているが、気泡（気体部分）を検出する方式は撮像素子６３を用いる方式に限られず、他の方式で気泡を検出して脱気した液体を流すようにしてもよい。例えば、撮像素子に代えて受光素子を設置し、液浸領域に第５実施形態で例示したような方法で光を照射して液浸領域を透過した光の透過率を受光素子で検出することもできる。この場合、気泡が許容範囲内である場合の透過率を予め基準値として求めておき、基準値に対する検出値を比較することで気泡量を判断することができる。なお、そのような受光素子の設置位置は、投影光学系の下方（光軸位置）に限らず、前述のＷＯ ２００４／０５３９５８に開示されている気泡検出器のように投影光学系の光軸から外れた位置に設置してもよい。
Further, in the above-described fourth embodiment, bubbles (gas portions) are detected using the
さらに、観察装置６０の一部または全部を、計測ステージや基板ステージに対して脱着可能に構成することもできる。
Furthermore, a part or all of the
また、第１液浸領域ＬＲ１の状態を側方から観察する観察装置を使っても良い。この場合、観察装置を露光装置ＥＸ内に配置してもよく（露光装置のパーツとしてもよく）、あるいは露光装置とは別のユニット（例えばオプショナルモジュール）であってもよい。 Further, an observation device that observes the state of the first immersion region LR1 from the side may be used. In this case, the observation apparatus may be arranged in the exposure apparatus EX (may be a part of the exposure apparatus), or may be a unit (for example, an optional module) different from the exposure apparatus.
また、上述の実施形態においては、投影光学系ＰＬと基板Ｐとの間に局所的に液体を満たす露光装置を採用しているが、本発明は、例えば、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに詳細に開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体で覆われる液浸露光装置にも適用可能である。 In the above-described embodiment, an exposure apparatus that locally fills the liquid between the projection optical system PL and the substrate P is adopted. However, the present invention is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-124873. The present invention is also applicable to an immersion exposure apparatus in which the entire surface of a substrate to be exposed is covered with a liquid as disclosed in detail in Kaihei 10-303114, US Pat. No. 5,825,043 and the like.
露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。 The type of the exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element that exposes a semiconductor element pattern on the substrate P, but an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, an image sensor (CCD). ) Or an exposure apparatus for manufacturing reticles or masks.
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が、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電子マスクを用いてもよい。 In the above-described embodiment, a light-transmitting mask in which a predetermined light-shielding pattern (or phase pattern / dimming pattern) is formed on a light-transmitting substrate is used. As disclosed in Japanese Patent No. 6,778,257, an electronic mask that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on electronic data of a pattern to be exposed may be used.
また、本発明の露光装置は投影光学系を持たないタイプの露光装置にも適用することができる。この場合、光源からの露光光が光学素子を通過して液浸領域に照射されることになる。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）にも本発明を適用することができる。 The exposure apparatus of the present invention can also be applied to a type of exposure apparatus that does not have a projection optical system. In this case, exposure light from the light source passes through the optical element and is irradiated onto the liquid immersion area. As disclosed in the pamphlet of International Publication No. 2001/035168, the present invention is also applied to an exposure apparatus (lithography system) that exposes a line and space pattern on a substrate P by forming interference fringes on the substrate P. The invention can be applied.
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。 As described above, the exposure apparatus EX according to the embodiment of the present application maintains various mechanical subsystems including the respective constituent elements recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling. In order to ensure these various accuracies, before and after assembly, various optical systems are adjusted to achieve optical accuracy, various mechanical systems are adjusted to achieve mechanical accuracy, and various electrical systems are Adjustments are made to achieve electrical accuracy. The assembly process from the various subsystems to the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, pneumatic circuit piping connection and the like 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 as the entire exposure apparatus. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１８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露光処理ステップ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工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。なお、露光処理ステップには、図５、９及び１０で説明した液浸領域の観察や処置などプロセスや基板の現像プロセスを含む。
As shown in FIG. 18, a microdevice such as a semiconductor device includes a
１…第１液浸機構、２…第２液浸機構、３８…脱気装置、５１…基板ステージ上面、５８…計測ステージ上面、６０…観察装置、６１…光学系、６２…調整機構、６３…撮像素子、６４…透明部材、６５…透明部材上面、３００…基準部材、４００…照度ムラセンサ、５００…空間像計測センサ、６００…照射量センサ、ＣＯＮＴ…制御装置、ＤＹ…表示装置、ＥＸ…露光装置、ＬＱ１…第１液体、ＬＱ２…第２液体、ＬＲ１…第１液浸領域、ＬＲ２…第２液浸領域、ＬＳ１…第１光学素子、ＬＳ２…第２光学素子、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系、ＰＳＴ１…基板ステージ、ＰＳＴ２…計測ステージ
DESCRIPTION OF
Claims (32)
前記投影光学系は、該投影光学系の像面に最も近い第１光学素子を有し、
前記投影光学系の像面側に設けられた透明部材の表面を含む所定面と前記第１光学素子との間に液体の液浸領域を形成する液浸機構と、
撮像素子を含み、前記透明部材を介して前記液浸領域を形成する液体の画像を前記撮像素子で取得する観察装置と、を備えた露光装置。 In an exposure apparatus that exposes a substrate via a projection optical system and a liquid in an immersion area formed on the image plane side of the projection optical system,
The projection optical system has a first optical element closest to the image plane of the projection optical system,
A liquid immersion mechanism for forming a liquid immersion region between a predetermined surface including a surface of a transparent member provided on the image plane side of the projection optical system and the first optical element;
Comprising an image sensor, an observation apparatus for obtaining by the image pickup device an image of the liquid forming the liquid immersion area via the transparent member, provided with an exposure apparatus.
前記ステージの上面は前記所定面を含む請求項１記載の露光装置。 A stage movable on the image plane side of the projection optical system;
The upper surface of the stage exposure apparatus according to claim 1 comprising the predetermined plane.
前記第１ステージは前記基板を保持して移動し、前記第２ステージは露光処理に関する計測を行う計測器を保持して移動し、
前記第２ステージの上面が前記所定面を含む請求項２又は３記載の露光装置。 The stage includes a first stage and a second stage that are movable independently of each other,
The first stage holds and moves the substrate, and the second stage holds and moves a measuring instrument that performs measurement related to exposure processing,
The exposure apparatus according to claim 2 or 3, wherein an upper surface of the second stage includes the predetermined surface.
前記液浸機構は、前記第１光学素子と前記所定面との間に第１液浸領域を形成する第１液浸機構と、
前記第１光学素子と前記第２光学素子との間に第２液浸領域を形成する第２液浸機構とを含み、
前記観察装置は、前記第１液浸領域及び前記第２液浸領域のそれぞれの画像を取得可能である請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。 The projection optical system has a second optical element close to the first optical element next to the image plane of the projection optical system,
The liquid immersion mechanism includes a first liquid immersion mechanism that forms a first liquid immersion region between the first optical element and the predetermined surface;
A second immersion mechanism that forms a second immersion region between the first optical element and the second optical element;
The observation device, the first liquid immersion area and the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5 which is a respective image can be obtained in the second liquid immersion area.
前記焦点位置を調整することで、前記第１液浸領域、及び前記第２液浸領域のそれぞれの画像を取得する請求項６又は７記載の露光装置。 The observation apparatus has an adjustment mechanism capable of adjusting the focal position of the optical system of the observation apparatus,
The exposure apparatus according to claim 6 or 7 , wherein images of the first liquid immersion area and the second liquid immersion area are acquired by adjusting the focal position.
前記液浸領域と前記視野とを相対的に移動しながら画像を取得する請求項１〜８のいずれか一項記載の露光装置。 The observation device has a smaller field of view than the immersion area;
Exposure apparatus according to any one of claims 1-8 to obtain an image while relatively moving the said and the liquid immersion area field.
前記観察装置の観察結果に基づいて、前記液浸領域を形成する液体中に気体部分があると判断したとき、脱気された液体を供給するように前記液浸機構を制御する制御装置を有する請求項１〜１２のいずれか一項記載の露光装置。 The liquid immersion mechanism has a degassing device for degassing the liquid,
A controller that controls the liquid immersion mechanism to supply the degassed liquid when it is determined that a gas portion is present in the liquid forming the liquid immersion area based on the observation result of the observation apparatus; The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 12 .
前記投影光学系は、該投影光学系の像面に最も近い第１光学素子と、前記第１光学素子に次いで前記像面に近い第２光学素子とを有し、
前記第１光学素子と前記第２光学素子との間に液体の液浸領域を形成する液浸機構と、
撮像素子を含み、前記投影光学系の像面側に設けられた透明部材及び前記第１光学素子を介して前記液浸領域を形成する液体の画像を前記撮像素子で取得する観察装置と、を備えた露光装置。 In an exposure apparatus that exposes a substrate via a projection optical system and a liquid in an immersion area formed on the image plane side of the projection optical system,
The projection optical system includes a first optical element closest to the image plane of the projection optical system, and a second optical element closest to the image plane next to the first optical element,
An immersion mechanism for forming a liquid immersion area between the first optical element and the second optical element;
An observation device that includes an imaging element and acquires an image of a liquid that forms the liquid immersion region via the first optical element, with a transparent member provided on the image plane side of the projection optical system, and the imaging device. An exposure apparatus provided.
前記光学素子の光射出側に配置された透明部材の表面を含む所定面と前記光学素子との間を液体で満たすための液浸機構と、
撮像素子を含み、前記透明部材を介して前記光学素子と前記所定面との間の液体の画像を前記撮像素子で取得する観察装置と、を備えた露光装置。 In an exposure apparatus that exposes a substrate through an optical element and a liquid in a liquid immersion region formed on the light emission side of the optical element,
An immersion mechanism for filling a space between the optical element and a predetermined surface including a surface of a transparent member disposed on the light emission side of the optical element;
Comprising an image sensor, the exposure apparatus and a viewing device for obtaining by the image pickup device an image of the liquid between the transparent member and the optical element via the said predetermined plane.
前記光学素子は、前記投影光学系の像面に最も近い光学素子である請求項２１記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 21 , further comprising a projection optical system, wherein the optical element is an optical element closest to an image plane of the projection optical system.
前記液浸領域の液体を介して基板を露光することと、
露光した基板を未露光の基板と交換すること、
基板の交換中に、前記光学素子の光射出側に配置された透明部材を介して、前記液浸領域の液体の画像を撮像素子で取得して、前記液浸領域の液体中の気体部分を検出することと、を含む露光方法。 An exposure method for exposing a substrate through a liquid in a liquid immersion area formed on a light emission side of an optical element,
Exposing the substrate through the liquid in the immersion area;
Replacing the exposed substrate with an unexposed substrate;
During replacement of the substrate, an image of the liquid in the liquid immersion area is acquired by the imaging element through a transparent member disposed on the light emission side of the optical element , and a gas portion in the liquid in the liquid immersion area is obtained. exposure method comprising detecting, the.
露光した基板を現像することと、
現像した基板を加工することを含むデバイスの製造方法。 Exposing the substrate by the exposure method according to any one of claims 24 to 31 ;
Developing the exposed substrate;
A method for manufacturing a device, comprising processing a developed substrate.
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