WO2005076323A1 - 露光装置及びデバイス製造方法、メンテナンス方法及び露光方法 - Google Patents

露光装置及びデバイス製造方法、メンテナンス方法及び露光方法 Download PDF

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WO2005076323A1
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substrate
liquid supply
optical system
projection optical
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Kenichi Shiraishi
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Nikon Corporation
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70341—Details of immersion lithography aspects, e.g. exposure media or control of immersion liquid supply
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
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    • G—PHYSICS
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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716—Stages

Definitions

  • Exposure apparatus device manufacturing method, maintenance method, and exposure method
  • the present invention relates to an exposure apparatus and a device manufacturing method for exposing a substrate by irradiating the substrate with exposure light via a projection optical system and a liquid, as well as a maintenance method and an exposure method.
  • 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 the photolithography process has a mask stage for supporting a mask and a substrate stage for supporting a substrate, and sequentially moves the mask stage and the substrate stage to project a pattern of the mask through a projection optical system. Transfer to the substrate.
  • further improvement in the resolution of the projection optical system has been desired in order to cope with higher integration of device patterns.
  • the resolution of the projection optical system increases as the exposure wavelength used decreases and as the numerical aperture of the projection optical system increases. Therefore, the exposure wavelength used in the exposure apparatus is becoming shorter year by year, and the numerical aperture of the projection optical system is also increasing.
  • the mainstream exposure wavelength is 248 nm of KrF excimer laser, and 193 nm of short wavelength ArF excimer laser is being put to practical use.
  • the depth of focus (DOF) is as important as the resolution.
  • the resolution R and the depth of focus ⁇ are respectively represented by the following equations.
  • ⁇ is the exposure wavelength
  • ⁇ is the numerical aperture of the projection optical system
  • k is the process coefficient
  • the space between the lower surface of the projection optical system and the surface of the substrate is filled with a liquid such as water or an organic solvent to form an immersion region, and the wavelength of the exposure light in the liquid is changed to lZn ( n is the refractive index of the liquid, which is usually about 1.2.1.6), which improves resolution and expands the depth of focus to about ⁇ times.
  • Patent Document 1 International Publication No. 99-49504 pamphlet
  • the adhesion of the liquid forms on the optical member at the image-side tip of the projection optical system ⁇ on a predetermined member such as a measurement member on the substrate stage Or the adhesion of foreign matter, which causes deterioration of exposure accuracy and measurement accuracy.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an exposure apparatus and a device manufacturing method, a maintenance method, and a method capable of preventing inconvenience of supplying a liquid with reduced cleanliness.
  • An object of the present invention is to provide an exposure method. Further, it is an object of the present invention to provide an exposure apparatus, a device manufacturing method, and a maintenance method and an exposure method, which can prevent a disadvantage that an adhesion mark of a liquid is formed on a member that comes into contact with the liquid.
  • Means for [0006] In order to solve the above-described problems, the present invention employs the following configuration corresponding to Figs. 1 to 4 shown in the embodiment.
  • An exposure apparatus of the present invention irradiates an exposure light onto a substrate through a projection optical system and a liquid to expose the substrate.
  • a liquid supply mechanism for supplying a liquid and a liquid supply mechanism are provided.
  • a measuring device for measuring the liquid supply stop time is provided.
  • the stoppage time of liquid supply from the liquid supply mechanism is measured using a measuring device, and based on the measurement result, for example, the liquid is stagnant inside the supply pipe and the cleanliness level is reduced.
  • Appropriate measures such as restarting the liquid supply and flushing the inside of the supply pipe before dropping can be taken. Therefore, it is possible to prevent the problem that the liquid having a reduced degree of cleanliness is supplied onto the substrate.
  • take appropriate measures such as supplying the liquid and wetting the specified member before the remaining liquid dries and forms the adhesion mark of the liquid on the specified member. be able to. In this way, even if there is a possibility that inconvenience may occur due to the suspension of liquid supply from the liquid supply mechanism, appropriate measures can be taken based on the measurement results of the measuring instrument, and Can be prevented.
  • a device manufacturing method uses the exposure apparatus described above. According to the present invention, an appropriate measure can be taken based on the measurement result of the measuring device that measures the suspension time of the liquid supply from the liquid supply mechanism, so that the liquid supply from the liquid supply mechanism is stopped. Can be prevented from occurring. Therefore, a device having desired performance can be manufactured.
  • a maintenance method of the present invention is a maintenance method for a projection optical system that projects an image of a pattern via a liquid, wherein an end surface of the projection optical system on the image surface side is in a liquid immersion state force and a non-liquid immersion state. It is characterized by measuring the elapsed time of force.
  • the present invention by measuring the time required for the end surface of the projection optical system on the image plane side to change from the immersion state to the non-immersion state, the remaining liquid is measured based on the measurement result.
  • the liquid can be supplied to wet the end surface before it is dried and an adhesion mark is formed on the end surface on the image side of the projection optical system. Therefore, it is possible to prevent the inconvenience that an adhesion mark is formed on the end surface on the image plane side of the projection optical system. In this way, the appropriate Since it is possible to perform a sharp treatment, it is possible to prevent the occurrence of inconvenience due to the immersion state force and the non-immersion state.
  • the exposure method of the present invention includes exposing a substrate by projecting an image of a device pattern onto the substrate via a liquid using a projection optical system maintained using the above-described method.
  • exposure accuracy and measurement accuracy can be favorably maintained.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an exposure apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state in which liquid supply of a liquid supply mechanism is stopped.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state where the liquid supply of the liquid supply mechanism is restarted.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a semiconductor device manufacturing process.
  • 2A end face, 10 ⁇ liquid supply mechanism, 13 ⁇ supply pipe (flow path), 15 ⁇ valve, 16 ⁇ flow meter, 51 ⁇ top face (flat part), 60 ⁇ Measurement instrument, 300... Reference member (flat portion), EL... Exposure light, EX—Exposure device, LQ... Liquid, P... Substrate, PL... Projection optical system, PST... Substrate stage Best for carrying out the invention
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the exposure apparatus of the present invention.
  • the exposure apparatus EX has a mask stage MST that can move and support a mask M, and a substrate holder PH that holds a substrate P, and can move while holding the substrate P in the substrate holder PH.
  • the illumination optical system IL that illuminates the mask M with the exposure light EL, and the pattern image of the mask M illuminated with the exposure light EL is supported by the substrate stage PST.
  • Optical system PL for projecting and exposing the substrate P, a measuring device (timer) 60 for measuring time, and a system for controlling the overall operation of the exposure system EX
  • a control device CONT and a storage device MRY connected to the control device CONT and storing various information related to exposure processing are provided.
  • the exposure apparatus EX of the present embodiment is an immersion exposure apparatus to which the immersion method is applied in order to improve the resolution by substantially shortening the exposure wavelength and increase the depth of focus.
  • pure water is used for the liquid LQ.
  • the exposure apparatus EX at least partially transfers the pattern image of the mask M onto the substrate P using the liquid LQ supplied from the liquid supply mechanism 10 on the substrate P including the projection area AR1 of the projection optical system PL. Then, an immersion area AR2 larger than the projection area AR1 and smaller than the substrate P is locally formed.
  • the exposure apparatus EX fills the liquid LQ between the optical element 2 at the image plane side tip of the projection optical system PL and the surface (exposure surface) of the substrate P, and the projection optical system PL and the substrate P
  • the substrate P is exposed by projecting a pattern image of the mask M onto the substrate P via the liquid LQ and the projection optical system PL.
  • the pattern formed on the mask M is synchronously moved in the scanning direction (predetermined direction) with the mask M and the substrate P in directions different from each other (opposite direction) as the exposure apparatus EX.
  • a scanning exposure apparatus that exposes P a so-called scanning stepper
  • the synchronous movement direction (scanning direction, predetermined direction) between 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 direction perpendicular to the X-axis and Y-axis directions and coinciding with the optical axis AX of the projection optical system PL is defined as the Z-axis direction.
  • the rotation (tilt) directions around the X, Y, and Z axes are defined as 0X, 0Y, and 0Z directions, respectively.
  • the “substrate” includes a semiconductor wafer coated with a resist
  • the “mask” includes a reticle on which a device pattern to be reduced and projected onto the substrate is formed.
  • the illumination optical system IL illuminates the mask M supported by the mask stage MST with the exposure light EL, and is used to equalize the illuminance of the exposure light source and the light flux emitted from the exposure light source. It has an integrator, a condenser lens that collects the exposure light EL from the optical integrator, a relay lens system, and a variable field stop that sets the illumination area on the mask M by the exposure light EL in a slit shape.
  • the specified illumination area on the mask M It is illuminated with the exposure light EL having a uniform illuminance distribution by the bright optical system IL.
  • Exposure light EL that is emitted is, for example, a bright line (g-line, h-line, i-line) that also emits a mercury lamp power, or a deep ultraviolet light (DUV light) such as a KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) And vacuum ultraviolet light (VUV) such as ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) and F laser light (wavelength 157 nm).
  • DUV light deep ultraviolet light
  • KrF excimer laser light wavelength 248 nm
  • VUV vacuum ultraviolet light
  • ArF excimer laser light wavelength 193 nm
  • F laser light wavelength 157 nm
  • the liquid LQ in the present embodiment is pure water, and can be transmitted even when the exposure light EL is ArF excimer laser light.
  • pure water can transmit the ultraviolet rays (DUV light) such as the emission lines (g-line, h-line, i-line) and the KrF excimer laser beam (wavelength: 248 nm) from which the mercury lamp power is also emitted.
  • DUV light ultraviolet rays
  • the emission lines g-line, h-line, i-line
  • KrF excimer laser beam wavelength: 248 nm
  • the mask stage MST is movable while holding the mask M, is two-dimensionally movable in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL, ie, in the XY plane, and is small in the ⁇ Z direction. It is rotatable.
  • the mask stage MST is driven by a mask stage driving device MSTD such as a linear motor.
  • the mask stage drive MSTD is controlled by the controller CONT.
  • the movable mirror 40 is provided on the mask stage MST.
  • a laser interferometer 41 is provided at a position facing the movable mirror 40.
  • the position and the rotation angle of the mask M on the mask stage MST in the two-dimensional direction are measured in real time by the laser interferometer 41, and the measurement results are output to the control device CONT.
  • the control device CONT drives the mask stage driving device MSTD based on the measurement result of the laser interferometer 41 to position the mask M supported by the mask stage MST.
  • the projection optical system PL projects and exposes the pattern of the mask M onto the substrate P at a predetermined projection magnification 13, and includes a plurality of optical elements (lenses) 2 provided at the front end of the substrate P. These optical elements are supported by a lens barrel PK.
  • the projection optical system PL is a reduction system with a projection magnification j8 of, for example, 1Z4 or 1Z5.
  • the projection optical system PL may be either a unity magnification system or an enlargement system.
  • the projection optical system PL may be any of a reflection system not including a refraction element, a refraction system not including a reflection element, and a catadioptric system including a refraction element and a reflection element.
  • the optical element 2 at the distal end of the projection optical system PL of the present embodiment is provided so as to be detachable (replaceable) from the lens barrel PK.
  • the optical element 2 at the tip is exposed from the lens barrel PK, and the liquid LQ in the liquid immersion area AR2 is Contacts the optical element 2. This prevents corrosion of the lens barrel PK, which also has metallic strength.
  • the optical element 2 is made of fluorite. Since fluorite has a high affinity for pure water, the liquid LQ can be brought into close contact with almost the entire liquid contact surface (end surface) 2A of the optical element 2. In other words, in the present embodiment, since the affinity for the liquid contact surface 2A of the optical element 2 is high and the liquid (water) LQ is supplied, the liquid contact surface 2A of the optical element 2 is supplied.
  • the optical element 2 having high adhesion between the liquid and the liquid LQ may be quartz having a high affinity for water.
  • the liquid contact surface 2A of the optical element 2 may be subjected to a hydrophilic (lyophilic) treatment to further enhance the affinity with the liquid LQ.
  • the substrate stage PST includes a Z stage 52 that holds the substrate P via a substrate holder PH, and an XY stage 53 that supports the Z stage 52.
  • the XY stage 53 is supported on a base 54.
  • the substrate stage PST is driven by a substrate stage driving device PSTD such as a linear motor.
  • the substrate stage drive PSTD is controlled by the controller CONT.
  • the Z stage 52 can move the substrate P held by the substrate holder PH in the Z-axis direction and in the X, ⁇ Y directions (tilt directions).
  • the XY stage 53 can move the substrate P held by the substrate holder PH through the Z stage 52 in the XY direction (a direction substantially parallel to the image plane of the projection optical system PL) and the Z direction. is there. It should be noted that the Z stage and the XY stage are integrally provided, needless to say.
  • a concave portion 55 is provided on the substrate stage PST, and the substrate holder PH is disposed in the concave portion 55.
  • the upper surface 51 of the substrate stage PST other than the concave portion 55 has a flat surface (flat portion) which is almost the same height (level) as the surface of the substrate P held in the substrate holder PH. .
  • the plate member 50 having the upper surface 51 is exchangeably disposed on the substrate stage PST. Since the upper surface 51 is provided substantially flush with the surface of the substrate P around the substrate P, the liquid LQ is held on the image plane side of the projection optical system PL even when the edge area E of the substrate P is subjected to immersion exposure. As a result, the liquid immersion area AR2 can be formed favorably.
  • the liquid LQ can be held below the projection optical system PL by the plate member 50.
  • the liquid immersion area AR2 can be formed so that the optical path space on the image plane side of the projection optical system PL is filled with the liquid LQ, even if there is a slight step between the surface of the substrate P and the upper surface 51.
  • the upper surface 51 may be lower than the surface of the substrate P in the Z direction.
  • the movable mirror 42 is provided on the substrate stage PST (Z stage 52).
  • a laser interferometer 43 is provided at a position facing the movable mirror 42.
  • the two-dimensional position and rotation angle of the substrate P on the substrate stage PST are measured in real time by the laser interferometer 43, and the measurement result is output to the control device CONT.
  • the controller CONT drives the XY stage 53 via the substrate stage driving device PSTD in the two-dimensional coordinate system defined by the laser interferometer 43, and Stage P Positions the substrate P supported by the ST in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the exposure apparatus EX has a focus detection system 30 for detecting surface position information on the surface of the substrate P.
  • the focus detection system 30 has a projection unit 30A and a light reception unit 30B, and projects the detection light La from the projection unit 30A to the surface (exposure surface) of the substrate P via a liquid LQ from an oblique direction, and simultaneously transmits the substrate P By detecting the reflected light from the light receiving portion 30B via the liquid LQ, the surface position information on the surface of the substrate P is detected.
  • the controller CONT controls the operation of the focus detection system 30 and detects the position (focus position) of the surface of the substrate P with respect to a predetermined reference plane (image plane) in the Z-axis direction based on the light reception result of the light receiving unit 30B. .
  • the focus detection system 30 can also obtain the attitude of the substrate P in the tilt direction by obtaining each focus position at each of a plurality of points on the surface of the substrate P.
  • the configuration of the focus detection system 30 for example, the configuration disclosed in JP-A-8-37149 can be used.
  • the focus detection system 30 a system that detects surface position information on the surface of the substrate P without using the liquid LQ may be employed. In that case, the projection position of the detection light La of the focus detection system 30 may be set to a position distant from the projection area AR1 of the projection optical system PL.
  • the control device CONT drives the Z stage 52 of the substrate stage PST via the substrate stage driving device PSTD, and thereby the position (focus position) of the substrate P held on the Z stage 52 in the Z-axis direction, and ⁇ X, ⁇ Control the position in the Y direction.
  • the Z stage 52 operates based on a command from the control device CONT based on the detection result of the focus detection system 30, and controls the focus position (Z position) and the tilt angle of the substrate P to control the substrate P.
  • the surface (exposure surface) is adjusted to the image surface formed via the projection optical system PL and the liquid LQ.
  • a substrate alignment system 350 for detecting the alignment mark 1 on the substrate P or the substrate-side reference mark PFM on the reference member 300 provided on the Z stage 52 is provided.
  • the substrate stage PST is stopped and illumination light such as white light from a halogen lamp is irradiated on the mark, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 465603/1993.
  • an FIA (field image alignment) method is adopted in which an image of the obtained mark is imaged within a predetermined imaging field of view by an image sensor, and the position of the mark is measured by image processing.
  • a mask alignment system for detecting a mask-side reference mark MFM on a reference member 300 provided on the Z stage 52 via the mask M and the projection optical system PL. 360 is provided.
  • the mask alignment system 360 of this embodiment for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-176468, a mark is irradiated with light, and image data of the mark captured by a CCD camera or the like is used as an image.
  • the VRA (Visual Reticle Alignment) method that detects the mark position by processing is adopted! /
  • the liquid supply mechanism 10 is for supplying a predetermined liquid LQ to the image plane side of the projection optical system PL, and includes a liquid supply unit 11 capable of sending out the liquid LQ and a liquid supply unit 11. And a supply pipe 13 (13A, 13B) for connecting one end.
  • the supply pipe 13 has a flow path for flowing the liquid LQ.
  • the liquid supply unit 11 includes a tank for storing the liquid LQ, a pressure pump, and the like. The liquid supply operation of the liquid supply unit 11 is controlled by the control device CONT.
  • the liquid supply mechanism 10 supplies the liquid LQ onto the substrate P.
  • the tank, the pressure pump, and the like of the liquid supply unit 11 do not necessarily need to be provided in the exposure apparatus EX, and may be replaced by equipment such as a factory in which the exposure apparatus EX is installed.
  • Valves 15A and 15B for opening and closing the flow paths of the supply pipes 13A and 13B are provided in the supply pipes 13A and 13B, respectively.
  • the opening and closing operation of valve 15 (15A, 15B) is restricted. It is controlled by the control device CONT.
  • the valve 15 in the present embodiment is a so-called normally closed valve that mechanically closes the flow paths of the supply pipes 13A and 13B when the driving source (power supply) of the exposure apparatus EX (control device CONT) stops due to, for example, a power failure. It is a method.
  • the measuring instrument 60 for measuring time is connected to the valve 15 (15A, 15B).
  • the measuring device 60 can detect whether or not the valve 15 closes the flow path of the supply pipe 13, and starts measuring time when the control device CONT detects that the valve 15 is closed.
  • the measuring device 60 measures the elapsed time of the force when the valve 15 closes the flow path of the supply pipe 13, that is, the stop time of the liquid supply from the liquid supply mechanism 10, and the measurement result is referred to as the control device C. Output to ONT.
  • the control device CONT detects that the valve 15 has been opened, the measuring instrument 60 stops the time measurement and resets the measurement time (returns to zero).
  • the measuring device 60 can measure the elapsed time from when the valve 15 opens the flow path of the supply pipe 13, that is, the liquid supply time by the liquid supply mechanism 10. The measurement result of the measuring device 60 is output to the control device CONT.
  • the liquid recovery mechanism 20 is for recovering the liquid LQ on the image plane side of the projection optical system PL, and includes a liquid recovery unit 21 capable of recovering the liquid LQ and one end of the liquid recovery unit 21. And a collection pipe 23 (23A, 23B) for connecting the tubing.
  • the liquid recovery unit 21 includes, for example, a vacuum system (suction device) such as a vacuum pump, a gas-liquid separator that separates the recovered liquid LQ and gas, a tank that stores the recovered liquid LQ, and the like. Note that, as the vacuum system, a vacuum system of a factory where the exposure apparatus EX is disposed may be used without providing a vacuum pump in the exposure apparatus EX.
  • the liquid recovery operation of the liquid recovery unit 21 is controlled by the controller CONT. In order to form the liquid immersion area AR2 on the substrate P, the liquid recovery mechanism 20 recovers a predetermined amount of the liquid LQ on the substrate P supplied from the liquid supply mechanism 10.
  • the vacuum system, the gas-liquid separator, the tank, and the like of the liquid recovery unit 21 need not necessarily be provided in the exposure apparatus EX, but may be replaced by equipment such as a factory in which the exposure apparatus EX is installed.
  • a flow path forming member 70 is disposed near the optical element 2 that is in contact with the liquid LQ.
  • the passage forming member 70 is connected to the substrate P (substrate stage).
  • An annular member provided above the optical element 2 above the PST).
  • a gap is provided between the flow path forming member 70 and the optical element 2, and the flow path forming member 70 is supported by a predetermined support mechanism so as to be separated from the optical element 2 by vibration. I have.
  • the flow path forming member 70 can be formed of, for example, aluminum, titanium, stainless steel, duralumin, and an alloy containing these.
  • the flow path forming member 70 may be formed of a transparent member (optical member) having light transmittance, such as glass (quartz).
  • the flow path forming member 70 is provided above the substrate P (substrate stage PST), and includes the liquid supply ports 12 (12A, 12B) arranged to face the surface of the substrate P.
  • the flow path forming member 70 has two liquid supply ports 12A and 12B.
  • the liquid supply ports 12A and 12B are provided on the lower surface 70A of the flow path forming member 70.
  • the flow path forming member 70 has a supply flow path corresponding to the liquid supply ports 12A and 12B therein.
  • a plurality (two) of supply pipes 13A and 13B are provided to correspond to the liquid supply ports 12A and 12B and the supply flow path.
  • One end of the supply flow path is connected to the liquid supply unit 11 via supply pipes 13A and 13B, and the other end is connected to the liquid supply ports 12A and 12B, respectively.
  • the control device CONT can determine whether or not the liquid supply mechanism 10 supplies the liquid via the supply pipe 13 based on the measurement result of the flow meter 16. That is, when determining that the liquid LQ is not flowing in the flow path of the supply pipe 13 based on the measurement result of the flow meter 16, the control device CONT determines that the liquid supply from the liquid supply mechanism 10 is stopped. can do. On the other hand, when it is determined that the liquid LQ is flowing in the flow path of the supply pipe 13 based on the measurement result of the flow meter 16, the control device CONT supplies the liquid by the liquid supply mechanism 10. Is determined.
  • the liquid supply unit 1 is provided in the middle of each of the supply pipes 13A and 13B.
  • a flow controller called a mass flow controller that controls a liquid supply amount per unit time to each of the liquid supply ports 12A and 12B is provided.
  • the control of the liquid supply by the flow controller is performed under the command signal of the controller CONT.
  • the flow path forming member 70 is provided above the substrate P (substrate stage PST), and has a liquid recovery port 22 (22A, 22B) disposed so as to face the surface of the substrate P. I have.
  • the flow path forming member 70 has two liquid recovery ports 22A and 22B.
  • the liquid recovery ports 22A and 22B are provided on the lower surface 70A of the flow path forming member 70.
  • the flow path forming member 70 has a recovery flow path corresponding to the liquid recovery ports 22A and 22B inside.
  • a plurality (two) of recovery pipes 23A and 23B are provided to correspond to the liquid recovery ports 22A and 22B and the recovery flow path. Then, one end of the recovery flow path is connected to the liquid recovery section 21 via the recovery pipes 23A and 23B, and the other end is connected to the liquid recovery ports 22A and 22B, respectively.
  • the flow path forming member 70 constitutes a part of each of the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20.
  • the liquid supply ports 12A and 12B that constitute the liquid supply mechanism 10 are provided at respective positions on both sides in the X-axis direction across the projection area AR1 of the projection optical system PL.
  • the recovery ports 22A and 22B are provided outside the liquid supply ports 12A and 12B of the liquid supply mechanism 10 with respect to the projection area AR1 of the projection optical system PL.
  • the projection area AR1 of the projection optical system PL in the present embodiment is set to have a rectangular shape in plan view with the Y-axis direction as the long direction and the X-axis direction as the short direction.
  • the operations of the liquid supply unit 11 and the flow controller are controlled by the controller CONT.
  • the control device CONT sends the liquid LQ from the liquid supply unit 11 and is provided above the substrate P via the supply pipes 13A and 13B and the supply flow path.
  • Liquid LQ is supplied onto substrate P from liquid supply ports 12A and 12B.
  • the liquid supply ports 12A and 12B are disposed on both sides of the projection area AR1 of the projection optical system PL, and the liquid LQ is supplied from both sides of the projection area AR1 via the liquid supply ports 12A and 12B. It can be supplied.
  • the liquid L supplied onto the substrate P from each of the liquid supply ports 12A and 12B The amount of Q per unit time can be individually controlled by flow controllers provided in each of the supply pipes 13A and 13B.
  • the liquid recovery operation of the liquid recovery unit 21 is controlled by the controller CONT.
  • the control device CONT can control the amount of liquid collected by the liquid recovery unit 21 per unit time.
  • the liquid LQ on the substrate P recovered from the liquid recovery ports 22A and 22B provided above the substrate P is supplied to the liquid recovery section 21 via the recovery flow path of the flow path forming member 70 and the recovery pipes 23A and 23B. Recovered.
  • the supply pipes 13A and 13B are connected to one liquid supply section 11, but a plurality of liquid supply sections 11 (here, two) corresponding to the number of supply pipes are provided.
  • Each of the supply pipes 13A and 13B may be connected to each of the plurality of liquid supply units 11.
  • the recovery pipes 23A and 23B are provided with a plurality (two in this case) of liquid recovery sections 21 corresponding to the number of power recovery pipes connected to one liquid recovery section 21, and each of the recovery pipes 23A and 23B is provided. May be connected to each of the plurality of liquid recovery units 21.
  • the mechanism for locally forming the liquid immersion area AR2 on the substrate P is not limited to the above, and for example, a mechanism disclosed in U.S. Patent Publication No. 2004Z020782 may be employed. To the extent permitted by the laws of the country designated or selected in this international application, the contents of these documents will be incorporated by reference into the text.
  • the liquid contact surface 2A of the optical element 2 of the projection optical system PL and the lower surface (liquid contact surface) 70A of the flow path forming member 70 have lyophilicity (hydrophilicity).
  • the lyophilic treatment is performed on the liquid contact surfaces of the optical element 2 and the flow path forming member 70, and the lyophilic processing causes the liquid contact surfaces of the optical element 2 and the flow path forming member 70 to change.
  • at least the liquid contact surface of the member facing the exposed surface (surface) of the substrate P held by the substrate stage PST becomes lyophilic!
  • the lyophilic treatment is performed by forming a thin film with a substance having a large polarity and a molecular structure such as alcohol, for example. It imparts hydrophilicity to the liquid contact surface of the element 2 and the flow path forming member 70. That is, when water is used as the liquid LQ, a substance having a large polar molecular structure, such as an OH group, is provided on the liquid contact surface. It is desirable to provide processing.
  • a lyophilic material such as MgF, Al O, SiO
  • the lower surface (surface facing the substrate P side) 70A of the flow path forming member 70 is substantially flat, and the lower surface (liquid contact surface) 2A of the optical element 2 is also flat.
  • the lower surface 70A of the optical element 2 and the lower surface 2A of the optical element 2 are substantially flush. Thereby, the liquid immersion area AR2 can be favorably formed in a wide range.
  • the lower surface 70A of the flow path forming member 70 and the lower surface 2A of the optical element 2 need not necessarily be flush with each other even if there is a step between the lower surface 70A of the flow path forming member 70 and the lower surface 2A of the optical element 2.
  • the lower surface 2A of the optical element 2 may be arranged at a position shifted from the lower surface 70A of the flow path forming member 70 in the + Z direction.
  • the upper surface 51 of the substrate stage PST is a flat surface (flat portion) and has a liquid repellency after being subjected to a liquid repelling treatment.
  • a liquid repellent material such as a fluorine resin material or an acrylic resin material is applied, or a thin film made of the liquid repellent material is attached.
  • a material that is insoluble in the liquid LQ is used as the liquid-repellent material for making the liquid-repellent.
  • the whole or a part of the substrate stage PST may be formed of a liquid-repellent material such as a fluorine resin such as polytetrafluoroethylene (Teflon (registered trademark)).
  • the plate member 50 having the upper surface 51 of the substrate stage PST may be formed of a material having a strong lyophobic property, such as polytetrafluoroethylene.
  • a reference member 300 is provided at a predetermined position outside the substrate P.
  • the reference member 300 is provided with a reference mark PFM detected by the substrate alignment system 350 without passing the liquid and a reference mark MFM detected by the mask alignment system 360 via the liquid in a predetermined positional relationship.
  • the upper surface 301A of the reference member 300 is a substantially flat surface (flat portion), and is provided at substantially the same height (level) as the surface of the substrate P held by the substrate stage PST and the upper surface 51 of the substrate stage PST. I have.
  • the upper surface 301A of the reference member 300 can also serve as a reference surface of the focus detection system 30.
  • the substrate alignment system 350 also detects the alignment mark 1 formed on the substrate P.
  • a predetermined position on the substrate stage PST outside the substrate P is provided as a measurement sensor, for example, an illuminance unevenness sensor as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-117238. Is arranged.
  • the illuminance unevenness sensor has an upper plate having a flat surface (flat portion) provided at substantially the same height (level) as the upper surface 51 of the substrate stage PST and a surface of the substrate P held by the substrate stage PST. I have.
  • a light receiving element (detector) constituting an illuminance unevenness sensor is embedded inside the substrate stage PST (below the upper plate), and receives exposure light through the liquid on the upper plate.
  • an aerial image measurement sensor such as that disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-14005 is provided as a measurement sensor.
  • the aerial image measurement sensor also includes an upper plate having a flat surface (flat portion) provided at substantially the same height (level) as the upper surface 51 of the substrate stage PST and the upper surface 51 of the substrate stage PST.
  • an irradiation sensor as disclosed in, for example, JP-A-11-16816 is also provided. It is provided at substantially the same height (level) as the surface of the substrate P held by the stage PST and the upper surface 51 of the substrate stage PST.
  • Each of the above-described measurement sensors receives light via the liquid on the upper plate and performs various measurements.
  • the positional relationship (baseline amount) between the detection reference position of the substrate alignment system 350 and the projection position of the pattern image of the mask M is determined by the substrate alignment system 350, It is assumed that measurement has already been performed using the mask alignment system 360, reference member 300, and the like.
  • a substrate P to be exposed is carried (loaded) onto a substrate stage PST by a transfer system (loader device) H.
  • the substrate stage PST is moved to a load position that is located at a position distant from the projection optical system PL.
  • the substrate P T is loaded.
  • the control device CONT drives the knob 15 to close the flow path of the supply pipe 13 and stops the liquid supply by the liquid supply mechanism 10. As described above, the stop time of the liquid supply from the liquid supply mechanism 10 is measured (monitored) by the measuring device 60.
  • the control device CONT uses an alignment mark 1 formed in association with each of the plurality of shot areas on the substrate ⁇ with a substrate alignment system. Measure using 350.
  • the position of the substrate stage PST when the substrate alignment system 350 is measuring the alignment mark 1 is measured by the laser interferometer 43.
  • the control device CONT measures the alignment mark 1 in a state where no liquid immersion area of the liquid LQ is formed on the substrate P (in a non-immersion state).
  • the controller CONT drives the valve 15 to close the flow path of the liquid supply pipe 13 of the liquid supply mechanism 10, and stops the liquid supply from the liquid supply mechanism 10. The measurement of the liquid supply stop time by the measuring device 60 is continued.
  • the control device CONT obtains the position information of the shot area with respect to the detection reference position of the substrate alignment system 350 based on the detection result of the alignment mark 1, and measures the position information and the baseline amount beforehand. By moving the substrate stage PST based on the above, the projection position of the pattern image of the mask M and the shot area thereof are aligned.
  • the control device CONT drives the valve 15 to open the flow path of the supply pipe 13 and supplies the liquid by the liquid supply mechanism 10.
  • the measuring device 60 detects that the flow path of the supply pipe 13 has been opened, stops measuring the liquid supply stop time, and resets the measured time (returns to zero).
  • the controller CONT supports the substrate P while collecting the liquid LQ on the substrate P by the liquid recovery mechanism 20 in parallel with the supply of the liquid LQ onto the substrate P by the liquid supply mechanism 10.
  • the pattern image of the mask M is projected and exposed on the substrate P via the liquid LQ between the projection optical system PL and the substrate P and the projection optical system PL. I do.
  • the liquid LQ supplied from the liquid supply unit 11 of the liquid supply mechanism 10 to form the liquid immersion area AR2 is formed inside the flow path forming member 70 after flowing through the supply pipes 13A and 13B.
  • the liquid is supplied onto the substrate P from the liquid supply ports 12A and 12B via the supply flow path.
  • the liquid LQ supplied onto the substrate P from the liquid supply ports 12A and 12B is supplied so as to spread between the lower end surface of the front end portion (optical element 2) of the projection optical system PL and the substrate P, and the projection area
  • An immersion area AR2 smaller than the substrate P and larger than the projection area AR1 is locally formed on a part of the substrate P including AR1.
  • the control device CONT sends the liquid supply ports 12A and 12B arranged on both sides of the projection area AR1 in the X-axis direction (scanning direction) of the liquid supply mechanism 10 to control both sides of the projection area AR1 in the scanning direction.
  • the liquid LQ is supplied onto the substrate P at the same time. Thereby, the liquid immersion area AR2 is formed uniformly and well.
  • the exposure apparatus EX projects and exposes the pattern image of the mask M onto the substrate P while moving the mask M and the substrate P in the X-axis direction (scanning direction). Then, a part of the pattern image of the mask M is projected into the projection area AR1 via the liquid LQ in the immersion area AR2 and the projection optical system PL, and the mask M is moved in the ⁇ X direction (or + X direction) at a velocity V. In synchronization with the movement, the substrate P moves with respect to the projection area AR1 in the + X direction (or the X direction) at a speed ⁇ ′ ⁇ where a projection magnification is used. A plurality of shot areas are set on the substrate ⁇ . After the exposure of one shot area is completed, the next shot area is moved to the scanning start position by the stepping movement of the substrate ⁇ . Scanning exposure processing is sequentially performed on each shot area while moving the substrate by the AND scan method.
  • the control device CONT closes the flow path of the supply pipe 13 by driving the valve 15, and stops the liquid supply by the liquid supply mechanism 10.
  • the measuring device 60 detects that the flow path of the supply pipe 13 is closed by the valve 15, and measures the time during which the flow path of the supply pipe 13 is closed based on the time point, that is, the liquid supply.
  • the measurement of the suspension time of the liquid supply from the mechanism 10 is started.
  • the measurement result of the liquid supply stop time by the measuring device 60 is output to the control device CONT.
  • the control device CONT continues to drive the liquid recovery mechanism 20 for a predetermined time, and holds the exposed substrate P and the substrate P.
  • the liquid LQ remaining on the substrate stage PST is recovered.
  • the substrate stage PST may be moved in the XY direction with respect to the liquid recovery port 22. This allows a wide range of substrate P and substrate stage PST The liquid LQ remaining in the enclosure can be recovered.
  • the control device CONT moves the substrate stage PST away from the projection optical system PL. Move to the unload position at the position. Then, at the unload position, the exposed substrate P on the substrate stage PST is carried out (unloaded) by the transfer system (unloader device).
  • the supply pipe 13 If the suspension time of the liquid supply from the liquid supply mechanism 10 (the time from the start of the suspension of the liquid supply from the liquid supply mechanism 10 to the restart of the force liquid supply) is long, for example, the supply pipe 13 The liquid LQ staying inside becomes stagnant, and its cleanliness decreases. When the liquid LQ with reduced cleanliness is supplied to the substrate P or the substrate stage PST (including the reference member 300 and the upper plate of the measurement sensor) during the next exposure processing or measurement processing of the substrate P. In addition, the members inside the supply pipe 13 and on the substrate P and the substrate stage PST are contaminated, thereby deteriorating the exposure accuracy and the measurement accuracy.
  • the control device CONT compares the stop time measured by the measuring device 60 with the predetermined allowable time, and when the liquid supply stop time exceeds the predetermined allowable time, the liquid supply mechanism 10 Resumes liquid supply from. For example, if a problem occurs in the unloading operation of the substrate P and the state where the exposed substrate P is held on the substrate stage PST continues, the liquid supply stop time may exceed the specified allowable time. There is. As described above, when the liquid supply stop time exceeds the predetermined allowable time, the control device CONT restarts the liquid supply from the liquid supply mechanism 10. By doing so, the liquid LQ staying inside the supply pipe 13 can be discharged (flushing), and the stay of the liquid LQ inside the supply pipe 13 can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the disadvantage that the cleanliness of the liquid LQ in the supply pipe 13 is reduced.
  • the allowable time that is, the allowable time from the start of stopping the liquid supply of the liquid supply mechanism 10 to the restart of the liquid supply is, for example, the amount of the liquid LQ staying inside the supply pipe 13 and remaining.
  • the degree of cleanliness can be set based on time without deteriorating below the allowable level. Information on the permissible time is obtained in advance by experiments, simulations, and the like, and is stored in the storage device MRY.
  • the permissible time is determined in consideration of the bacterial growth time in the flow path of the supply pipe 13.
  • the permissible time T in this case must be obtained in advance by experiment or simulation and stored in the storage device MRY.
  • the liquid supply mechanism 10 supplies the liquid.
  • the substrate P is irradiated with the exposure light EL in a state where the image-side end surface 2A of the projection optical system PL is in contact with the liquid LQ (liquid immersion state).
  • the liquid LQ is recovered and the liquid LQ is brought into a non-immersion state, and then the liquid LQ adheres to (remains on) the image side end face 2A of the projection optical system PL. If left for a long time, the liquid LQ dries and forms a mark of liquid adhesion (hereinafter referred to as a “water mark”) on the image-side end surface 2A of the projection optical system PL, or adheres foreign matter.
  • the allowable time may be determined in consideration of the drying time of the liquid LQ attached to the image-side end face 2A of the projection optical system PL. Alternatively, it may be determined that the liquid LQ attached to the end face 2A of the projection optical system PL is not dried and the impurities are not attached to the end face 2A.
  • the allowable time T for this watermark formation is also determined by experiments and
  • the control device CONT uses the measuring instrument 60 to measure the elapsed time of the force when the end surface 2A on the image plane side of the projection optical system PL is in the immersion state force and non-immersion state, and the elapsed time ( That is, the liquid supply mechanism When the liquid supply stop time from 10 exceeds the allowable time T, the projection optical system PL
  • the liquid supply from the liquid supply mechanism 10 is restarted after the projection optical system PL and the flat surface on the substrate stage PST face each other as shown in FIG. . That is, when the suspension time of the liquid supply from the liquid supply mechanism 10 exceeds the predetermined allowable time, the control device CONT controls the projection optical system PL and the substrate stage PST based on the measurement result of the laser interferometer 43.
  • the liquid supply mechanism 10 restarts the liquid supply from the liquid supply mechanism 10 when it is determined whether or not the flat surface faces the flat surface of the projection optical system PL and the flat surface on the substrate stage PST. By doing so, the end face 2A of the projection optical system PL can be wet with the liquid LQ.
  • the flat surface on the substrate stage PST is the upper surface 51 of the substrate stage PST, the surface of the substrate P held on the substrate stage PST, the reference member 300, and measurement sensors (illuminance unevenness sensor, aerial image sensor, etc.). Includes upper plate. If it is determined that the projection optical system PL does not face the flat surface on the substrate stage PST, the controller CONT moves the substrate stage PST based on the measurement result of the laser interferometer 43. The liquid supply from the liquid supply mechanism 10 is started with the projection optical system PL and the flat surface on the substrate stage PST facing each other. Further, when the liquid supply from the liquid supply mechanism 10 is started, it is desirable that the substrate P is held on the substrate stage PST.
  • the allowable time is not limited to T and T described above, but may be, for example, on the reference member 300, on the upper plate, or on the upper plate.
  • the permissible time for the surface 51 is also determined in advance, and when the force on the reference member 300 or the like changes from the immersion state to the non-immersion state and the elapsed time of the force exceeds the permissible time, the reference member 300 or the like is liquid LQ. You may make it wet. Thus, by preventing the formation of the water mark on the reference member 300 or the upper plate, it is possible to prevent the measurement accuracy of a sensor using the reference member 300 or the upper plate from deteriorating.
  • the focus detection system 30 a configuration in which a predetermined optical member among a plurality of optical members constituting the optical system of the focus detection system 30 is brought into contact with the liquid immersion area AR2 is conceivable. Therefore, an allowable time for preventing a watermark from being formed on the optical member may be determined, and the liquid supply by the liquid supply mechanism 10 may be restarted when the allowable time is exceeded. By doing so, the detection accuracy of the focus detection system 30 can be maintained.
  • the suspension time of the liquid supply becomes the allowable time. If it exceeds, liquid supply by the liquid supply mechanism 10 may be restarted during the processing. For example, while the liquid supply is stopped and the reference mark PFM on the reference member 300 or the alignment mark 1 on the substrate P is measured in a non-immersion state in the substrate alignment system 350, the allowable time T ( Or T) has elapsed, the board alignment
  • the measurement operation by the scanning system 350 is stopped and the flat surface on the substrate stage PST different from the reference member 300 is opposed to the end surface 2A of the projection optical system PL, and the liquid supply is restarted. Then, after wetting the end face 2A of the projection optical system PL, the liquid LQ is recovered by the liquid recovery mechanism 20, and the measurement operation by the substrate alignment system 350 may be resumed.
  • the liquid supply can be restarted during the maintenance of the exposure apparatus EX or during manual assist. That is, a situation may arise in which the liquid supply from the liquid supply mechanism 10 needs to be stopped during maintenance of the exposure apparatus EX, such as replacement of components not only during replacement of the substrate P, but also. Even in such a case, the stoppage time of the liquid supply from the liquid supply mechanism 10 measured by the measuring device 60 can be measured, and the optimum treatment can be performed based on the measurement result.
  • the substrate stage PST is moved so as to face the end surface 2A of the projection optical system PL when the above-mentioned allowable time is exceeded. Then, the liquid supply may be resumed.
  • the substrate P to be exposed is not held on the substrate stage PST (substrate holder PH) due to, for example, maintenance or a transport error
  • the dummy substrate is held on the substrate stage PST
  • the liquid supply may be restarted while the stage PST is moved below the projection optical system PL.
  • the liquid LQ penetrates into the concave portion 55 of the substrate stage PST, and the leakage occurs. Can be prevented.
  • the liquid LQ stagnates and the cleanliness is reduced.
  • the liquid LQ with reduced cleanliness can be applied to the substrate P, the reference member 300 that is a measurement member, and the upper plate of the measurement sensor by taking appropriate measures such as restarting the liquid supply and executing the flushing operation before Inconveniences supplied above can also be prevented.
  • appropriate treatment such as wetting with the liquid LQ before a watermark is formed on the end surface 2A of the projection optical system PL or the reference member 300 can be performed.
  • the liquid LQ supplied from the liquid supply mechanism 10 may be collected by a different collection mechanism from the liquid recovery mechanism 20 as a measure against the cleaning of the supply pipe 13 and the watermark on the end face 2A.
  • a different collection mechanism from the liquid recovery mechanism 20 as a measure against the cleaning of the supply pipe 13 and the watermark on the end face 2A.
  • batterias may occur inside the recovery port 22 and the recovery pipe 23 of the liquid recovery mechanism 20. 22 cleanings can be performed.
  • the substrate stage PST when resuming the liquid supply, the substrate stage PST is moved so as to face the end surface 2A of the projection optical system PL, but the substrate stage PST is moved by a predetermined alarm device. It may be notified that the liquid supply will be resumed! By doing so, for example, an operator working inside the exposure apparatus EX during maintenance can know that the substrate stage PST moves and that the liquid supply will be resumed.
  • the alarm device any means such as a warning sound, a warning light, and a display can be used.
  • the measuring time of the measuring device 60 exceeds a predetermined allowable time, it may be simply notified to the operator by a predetermined alarm device. In this way, the operator can perform an operation for restarting the liquid supply from the liquid supply mechanism 10.
  • control device CONT determines whether or not another member such as a measurement stage faces the projection optical system PL, and then supplies the liquid from the liquid supply mechanism 10. It is desirable to start.
  • the order in which the plurality of processes are performed is set so as not to exceed the allowable time. It may be.
  • the stoppage time of the liquid supply becomes the allowable time.
  • the processing in the liquid immersion state for example, the measurement processing of the reference mark MFM by the mask alignment system 360, the measurement processing using the illuminance unevenness sensor, and the processing in the non-immersion state are alternately performed.
  • the force measuring device 60 detects whether the flow path of the supply pipe 13 is closed by the valve 15 or not in the control device CONT. It may be arranged to start the force time measurement when the control device CONT operates the valve 15 so as to close the flow path of the supply pipe 13.
  • the operating force of the valve 15 is also the force for determining the stop of the liquid supply from the liquid supply mechanism 10, as described above, based on the measurement result of the flow meter 16.
  • the control device CONT may start the time measurement by the measuring device 60 based on the measurement result of the flow meter 16.
  • the time measurement of the measuring device 60 may be started based on a time when the flow rate measured by the flow meter 16 provided in the supply pipe 13 becomes smaller than a predetermined amount.
  • the time measurement of the measuring instrument 60 is performed based on when the flow rate measured by the flow meter of the collection pipe 23 becomes smaller than the predetermined amount. Let's start.
  • a sensor for detecting the presence or absence of liquid on the image plane side of the optical element 2 of the projection optical system PL is mounted. Then, the time measurement of the measuring device 60 may be started based on the time when the sensor detects that the liquid is empty!
  • a focus detection system 30 may be used. The detection light (reflected light) of the focus detection system 30 passes through the image plane side of the projection optical system PL, and the liquid LQ disappears on the image plane side of the projection optical system PL, that is, the optical path of the detection light (reflected light). If this occurs, a detection error occurs in the focus detection system 30. By monitoring the detection error, the presence or absence of liquid on the image plane side of the optical element 2 of the projection optical system PL can be detected.
  • a plurality of mechanisms are provided for detecting that the liquid supply from the liquid supply mechanism 10 has been stopped or that the end surface 2A of the optical element 2 of the projection optical system PL is in a non-immersion state.
  • the time measurement of the measuring device 60 may be started by appropriately combining them.
  • the suspension time of the liquid supply from the liquid supply mechanism 10 may exceed the allowable time, such as during maintenance of the exposure apparatus EX, the liquid supply from the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery from the liquid recovery mechanism 20 After cleaning the liquid contact surfaces, such as the end surface 2A of the optical element 2 of the projection optical system PL, the lower surface 70A of the nozzle member 70, and the upper surface 51 of the substrate stage PST, with a clean liquid LQ, supply the liquid.
  • the liquid supply from the mechanism 10 may be stopped. By doing so, even if the liquid LQ remains on the end face 2A or the like of the optical element 2, the amount of impurities and contaminants contained in the remaining liquid LQ can be reduced. Formation can be suppressed.
  • the measurement of the liquid supply stop time may be continued, and the supply pipe 13 or the optical element 2 may be replaced based on the result.
  • the stop time of the liquid supply to the light emission side (image plane side) of the optical element 2 of the projection optical system PL is measured.
  • the optical path space on the light incident side of the optical element 2 of the projection optical system PL is disclosed in If the liquid is also filled with liquid (pure water), the supply of liquid to the light incident side of the optical element 2 is stopped, or after the light incident side of the optical element 2 is changed from the liquid immersion state to the non-immersion state. You may try to measure the time of.
  • the non-liquid immersion state of the end surface 2A of the optical element 2 of the projection optical system PL mounted on the exposure apparatus EX is measured by measuring the suspension time of the liquid supply from the liquid supply mechanism 10.
  • the projection optical system It is conceivable to perform various measurements by immersing the end face 2A of the PL in liquid.
  • the end surface 2A of the projection optical system PL is changed from the liquid immersion state to the non-immersion state, and the elapsed time of the force is measured.For example, after a predetermined allowable time has elapsed, the end surface 2A is immersed in the liquid. I'll do it.
  • the liquid LQ in the present embodiment is composed of pure water.
  • Pure water has the advantage that it can be easily obtained in large quantities at a semiconductor manufacturing plant or the like, and that it has no adverse effect on the photoresist on the substrate P, optical elements (lenses), and the like.
  • pure water has no adverse effect on the environment and has an extremely low impurity content, so it is expected to have the effect of cleaning 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. it can.
  • the exposure apparatus may have an ultrapure water maker.
  • 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, and ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used as the light source of the exposure light EL. If used, the wavelength is shortened to lZn, that is, about 134 nm on the substrate P, and high resolution is obtained. Furthermore, since the depth of focus is expanded to about n times, that is, about 1.44 times as compared to that in the air, if it is sufficient to secure the same depth of focus as that used in the air, the projection optical system PL Can further increase the numerical aperture, and in this regard, the resolution is also improved.
  • the numerical aperture NA of the projection optical system may be 0.9-11.
  • the numerical aperture NA of the projection optical system is increased as described above, it has been conventionally used as the exposure light! /, Since the random polarization light may deteriorate the imaging performance due to the polarization effect, It is desirable to use polarized illumination.
  • the mask Lines of the reticle Linearly illuminated in accordance with the longitudinal direction of the line pattern of the 'and' space pattern. From the pattern of the mask (reticle), the S-polarized component (TE-polarized component), It is preferable that a large amount of diffracted light of the polarization direction component along is emitted.
  • the space between the projection optical system PL and the resist applied to the surface of the substrate P is filled with air (gas).
  • the transmittance of the diffracted light of the S-polarized component (TE-polarized component), which contributes to the improvement of contrast, on the resist surface is higher than that of the case where the numerical aperture NA of the projection optical system is 1.0. Higher imaging performance can be obtained even in the case of exceeding. Further, it is more effective to appropriately combine a phase shift mask such as an oblique incidence illumination method (particularly a dipole illumination method) adapted to the longitudinal direction of the line pattern as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-188169.
  • an ArF excimer laser is used as exposure light
  • a fine line 'and' space pattern (for example, a line 'and' space of about 25-50 nm) is used using a projection optical system PL with a reduction magnification of about 1Z4.
  • the mask M acts as a polarizing plate due to the wave guide effect, and reduces the contrast.
  • the amount of diffracted light of the S-polarized component (TE polarized component) becomes larger than that of the diffracted light of the (TM polarized component) and is emitted by the mask M, it is desirable to use the linearly polarized illumination described above. Even when the mask M is illuminated, high resolution performance can be obtained even when the numerical aperture NA of the projection optical system PL is as large as 0.9-1.3. Also, when exposing a very fine line 'and' space pattern on the mask M 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.
  • the projection optical system PL when an ArF excimer laser is used as the 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 ratio of about 1Z4 Since the diffracted light of the S-polarized component (TE polarized component) is emitted from the mask M more than the diffracted light of the P-polarized component (TM polarized component), the numerical aperture NA of the projection optical system PL is 0.9. Even in the case of a large value such as 1.3, high resolution performance can be obtained.
  • linearly polarized illumination (S) adjusted to the longitudinal direction of the line pattern of the mask (reticle) is used.
  • S linearly polarized illumination
  • a combination of a polarized illumination method and a grazing incidence illumination method that linearly polarizes light in the tangential (circumferential) direction of a circle centered on the optical axis as disclosed in JP-A-6-53120.
  • the combination is also effective.
  • a plurality of line patterns extending in different directions which are formed only by a line pattern in which a mask (reticle) pattern extends in one predetermined direction, are mixed, as disclosed in JP-A-6-53120.
  • the optical element 2 is attached to the tip of the projection optical system PL, and the lens is used to adjust the optical characteristics of the projection optical system PL, for example, aberrations (spherical aberration, coma aberration, etc.). be able to.
  • 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 exposed light EL.
  • the space between the projection optical system PL and the surface of the substrate P is filled with the liquid LQ.
  • a cover glass that also has a plane-parallel plate force is attached to the surface of the substrate P. It may be configured to fill the liquid LQ in the closed state.
  • the liquid LQ of the present embodiment may be a liquid other than water, which is water.
  • the light source of the exposure light EL is an F laser
  • the F laser light does not pass through water. So
  • liquid LQ for example, perfluoropolyether (PFPE) or
  • the part in contact with the liquid LQ has a small polarity, for example, containing fluorine! ⁇ ⁇ Lyophilization treatment is performed by forming a thin film using a substance with a molecular structure.
  • other liquid LQs that are transparent to the exposure optical system EL and have a refractive index as high as possible and are stable to the photo resist coated on the surface of the substrate P (for example, Cedar) Oil) can also be used.
  • the surface treatment is performed according to the polarity of the liquid LQ used.
  • the substrate P in each of the above embodiments is a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device.
  • a glass substrate for a display device, a ceramic wafer for a thin-film magnetic head, or an original mask or reticle (synthetic quartz or silicon wafer) used in an exposure apparatus is applied.
  • the exposure apparatus EX is a step-and-scan type scanning type exposure apparatus that scans and exposes the pattern of the mask M by synchronously moving the mask M and the substrate P (in addition to the scanning stepper, The pattern of the mask M is exposed collectively while the substrate P and the substrate P are stationary, and a step-and-repeat type projection exposure apparatus (a step-and-repeat device that sequentially moves the substrate P stepwise.
  • the invention can also be applied to an exposure apparatus of the step 'and' stitch type in which at least two patterns are partially overlapped and transferred on the substrate P.
  • the present invention is also applicable to a multi-stage type exposure apparatus including a plurality of substrate stages capable of holding a substrate to be processed such as a wafer.
  • a twin-stage type exposure apparatus having two substrate stages are described in, for example, JP-A-10-163099 and JP-A-10-214783 (corresponding to U.S. Pat. Nos. 6,341,007, 6,400, 441, 6, 54 9, 269 and 6, 590, 634), JP 2000-505958 (corresponding U.S. Patent 5,969, 441) or U.S. Patent 6,208, 407, which are designated or designated in this international application. To the extent permitted by the laws of the selected country, these disclosures are incorporated by reference into the text.
  • the exposure apparatus that locally fills the liquid between the projection optical system PL and the substrate P is employed.
  • the present invention applies the entire surface of the substrate to be exposed to light.
  • the present invention is also applicable to an immersion exposure apparatus that performs exposure in a state covered with a liquid.
  • the structure and exposure operation of an immersion exposure apparatus in which the entire surface of a substrate to be exposed is covered with a liquid are described in, for example, JP-A-6-124873, JP-A-10-303114, and US Pat. No. 5,825,043. To the extent that it is described in detail and permitted by the laws of the country designated or selected in this international application, the contents of this document will be incorporated by reference.
  • the type of the exposure apparatus EX is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element for exposing a semiconductor element pattern onto a substrate P, but may be an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element or a display, a thin film magnetic head, Image sensor (CCD) or reticle or mask It can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing.
  • a linear motor (USP 5,623,853 or USP 5,623,853 or
  • each stage PST and MST may be of a type that moves along a guide or a guideless type that does not have a guide.
  • each stage PST, MST is such that a magnet cut in which magnets are arranged two-dimensionally and an armature unit in which coils are arranged two-dimensionally face each other, and each stage PST, MST is driven by electromagnetic force. May be used.
  • one of the magnet unit and the armature unit should be connected to the stages PST and MST, and the other of the magnet unit and the armature unit should be provided on the moving surface side of the stages PST and MST!
  • a reaction force generated by the movement of the substrate stage PST is not transmitted to the projection optical system PL by using a frame member. May be mechanically released to the floor (ground).
  • the exposure apparatus EX of the present embodiment performs various types of subsystems including the components listed in the claims of the present application with predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. Manufactured by assembling to keep. Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, and various electrical For, adjustments are made to achieve electrical accuracy.
  • Various subsystems The process of assembling into the exposure apparatus includes mechanical connection, electrical circuit wiring connection, and pneumatic circuit piping connection between the various subsystems. Needless to say, there is an assembling process for each subsystem before the assembling process into the exposure apparatus.
  • a microdevice such as a semiconductor device has a step 201 for designing the function and performance of the microdevice, a step 202 for manufacturing a mask (reticle) based on the design step, and a substrate for the device.
  • Step 203 of manufacturing a certain substrate exposure processing step 204 of exposing a mask pattern to the substrate using the exposure apparatus EX of the above-described embodiment, device assembly step (including dicing step, bonding step, package step) 205, inspection step Manufactured through 206 etc.

Abstract

　清浄度の低下した液体を供給してしまう不都合を防止するとともに、ウォーターマークが形成される不都合を防止することができる露光装置を提供する。露光装置（ＥＸ）は、投影光学系（ＰＬ）と液体（ＬＱとを介して基板（Ｐ）上に露光光（ＥＬ）を照射して、基板（Ｐ）を露光するものであって、液体（ＬＱ）を供給するための液体供給機構（１０）と、液体供給機構（１０）からの液体供給の停止時間を計測する計測器（６０）とを備えている。

Description

露光装置及びデバイス製造方法、メンテナンス方法及び露光方法 技術分野
[0001] 本発明は、投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射して基板を露光す る露光装置及びデバイス製造方法、並びにメンテナンス方法及び露光方法に関する ものである。
本願は、 2004年 2月 10日に出願された特願 2004— 033679号に対し優先権を主 張し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 半導体デバイスや液晶表示デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の 基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソ グラフイエ程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支 持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながら マスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。近年、デバイス ノターンのより一層の高集積ィ匕に対応するために投影光学系の更なる高解像度化 が望まれている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短いほど、また投影 光学系の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光波長 は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、現在主流の 露光波長は KrFエキシマレーザの 248nmである力 更に短波長の ArFエキシマレ 一ザの 193nmも実用化されつつある。
また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深度 (DOF)も重要となる。解像度 R 、及び焦点深度 δはそれぞれ以下の式で表される。
R=k · λ /ΝΑ … (1)
δ = ±k - λ /ΝΑ2
2 … (2)
ここで、 λは露光波長、 ΝΑは投影光学系の開口数、 k ロセス係数である。
1、 kはプ
2
(1)式、（2)式より、解像度 Rを高めるために、露光波長えを短くして、開口数 NAを 大きくすると、焦点深度 δが狭くなることが分力る。 [0003] 焦点深度 δが狭くなり過ぎると、投影光学系の像面に対して基板表面を合致させる ことが困難となり、露光動作時のフォーカスマージンが不足するおそれがある。そこで 、実質的に露光波長を短くして、且つ焦点深度を広くする方法として、例えば下記特 許文献 1に開示されている液浸法が提案されている。この液浸法は、投影光学系の 下面と基板表面との間を水や有機溶媒等の液体で満たして液浸領域を形成し、液 体中での露光光の波長が空気中の lZn (nは液体の屈折率で通常 1. 2-1. 6程度 )になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約 η倍に拡大するとい うものである。
特許文献 1：国際公開第 99Ζ49504号パンフレット
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] ところで、液浸露光装置にぉ 、て、例えば液体を供給する液体供給管などに液体 が滞留すると、その液体は液体供給管の中で淀んだ状態となるため清浄度が低下す る可能性がある。そして、清浄度が低下した液体を基板上に供給し、その液体を介し て露光処理や計測処理を行うと、基板が汚染されたり、露光精度及び計測精度の劣 化を招く。また、例えば投影光学系の像面側における液体の回収動作を行った後、 投影光学系の像面側先端部の光学部材ゃ基板ステージ上の計測部材などの所定 の部材に回収しきれずに残留した液体を長時間放置しておくと、その液体が乾燥し たときに投影光学系の像面側先端部の光学部材ゃ基板ステージ上の計測部材など の所定の部材に液体の付着跡が形成されたり、異物が付着して露光精度や計測精 度の劣化を招く。
[0005] 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、清浄度の低下した液体を 供給してしまう不都合を防止することができる露光装置及びデバイス製造方法、並び にメンテナンス方法及び露光方法を提供することを目的とする。また、液体と接触す る部材に液体の付着跡が形成される不都合を防止することができる露光装置及びデ バイス製造方法、並びにメンテナンス方法及び露光方法を提供することを目的とする 課題を解決するための手段 [0006] 上記の課題を解決するため、本発明は実施の形態に示す図 1一図 4に対応付けし た以下の構成を採用している。
本発明の露光装置は、投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射して、 基板を露光する露光装置において、液体を供給するための液体供給機構と、液体供 給機構からの液体供給の停止時間を計測する計測器とを備えたことを特徴とする。
[0007] 本発明によれば、液体供給機構からの液体供給の停止時間を計測器を使って計 測することで、その計測結果に基づいて、例えば供給管内部で液体が淀んで清浄度 が低下する前に液体供給を再開して供給管内部をフラッシングするなど適切な処置 を施すことができる。したがって、淀んで清浄度が低下した液体が基板上に供給され る不都合を防止することができる。また、計測器の計測結果に基づいて、残留した液 体が乾燥して所定の部材上に液体の付着跡が形成される前に液体を供給して所定 の部材を濡らすなど適切な処置を施すことができる。このように、液体供給機構から の液体供給を停止したことに起因して不都合が生じる可能性があっても、計測器の 計測結果に基づ 、て適切な処置を施すことができるので、不都合の発生を防止する ことができる。
[0008] 本発明のデバイス製造方法は、上記記載の露光装置を用いることを特徴とする。本 発明によれば、液体供給機構からの液体供給の停止時間を計測する計測器の計測 結果に基づ 、て適切な処置を施すことができるので、液体供給機構からの液体供給 を停止したことに起因する不都合の発生を防止することができる。したがって、所望の 性能を有するデバイスを製造することができる。
[0009] 本発明のメンテナンス方法は、液体を介してパターンの像を投影する投影光学系 のメンテナンス方法であって、投影光学系の像面側の端面が液浸状態力 非液浸状 態になって力もの経過時間を計測することを特徴とする。
[0010] 本発明によれば、投影光学系の像面側の端面が液浸状態から非液浸状態になつ て力もの時間を計測することで、その計測結果に基づいて、例えば残留した液体が 乾燥して投影光学系の像面側の端面に付着跡が形成される前に液体を供給して端 面を濡らすことができる。したがって、投影光学系の像面側の端面に付着跡が形成さ れる不都合を防止することができる。このように、経過時間の計測結果に基づいて適 切な処置を施すことができるので、液浸状態力 非液浸状態にしたことに起因する不 都合の発生を防止することができる。
[0011] 本発明の露光方法は、上記記載の方法を用いてメンテナンスされた投影光学系を 用いて、デバイスパターンの像を液体を介して基板上に投影することによって、基板 を露光することを特徴とする。
[0012] 本発明によれば、液体の付着跡の形成を防止された状態で、投影光学系及び液 体を介して基板を良好に露光することができる。
発明の効果
[0013] 本発明によれば、露光精度及び計測精度を良好に維持することができる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
[図 2]液体供給機構の液体供給が停止している状態を示す図である。
[図 3]液体供給機構の液体供給を再開した状態を示す図である。
[図 4]半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
符号の説明
[0015] 2A…端面、 10· ··液体供給機構、 13· ··供給管 (流路）、 15· ··バルブ、 16· ··流量計、 51 · ··上面 (平坦部）、 60· ··計測器、 300…基準部材 (平坦部）、 EL…露光光、 EX— 露光装置、 LQ…液体、 P…基板、 PL…投影光学系、 PST…基板ステージ 発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明の露光装置について図面を参照しながら説明する。図 1は本発明の 露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図 1において、露光装置 EXは、マスク Mを支持して移動可能なマスクステージ MS Tと、基板 Pを保持する基板ホルダ PHを有し、基板ホルダ PHに基板 Pを保持して移 動可能な基板ステージ PSTと、マスクステージ MSTに支持されて!、るマスク Mを露 光光 ELで照明する照明光学系 ILと、露光光 ELで照明されたマスク Mのパターンの 像を基板ステージ PSTに支持されている基板 Pに投影露光する投影光学系 PLと、 時間計測を行う計測器 (タイマー) 60と、露光装置 EX全体の動作を統括制御する制 御装置 CONTと、制御装置 CONTに接続され、露光処理に関する各種情報を記憶 した記憶装置 MRYとを備えて ヽる。
[0017] 本実施形態の露光装置 EXは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとと もに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、 基板 P上に液体 LQを供給する液体供給機構 10と、基板 P上の液体 LQを回収する 液体回収機構 20とを備えている。本実施形態において、液体 LQには純水が用いら れる。露光装置 EXは、少なくともマスク Mのパターン像を基板 P上に転写している間 、液体供給機構 10から供給した液体 LQにより投影光学系 PLの投影領域 AR1を含 む基板 P上の少なくとも一部に、投影領域 AR1よりも大きく且つ基板 Pよりも小さい液 浸領域 AR2を局所的に形成する。具体的には、露光装置 EXは、投影光学系 PLの 像面側先端部の光学素子 2と基板 Pの表面 (露光面）との間に液体 LQを満たし、この 投影光学系 PLと基板 Pとの間の液体 LQ及び投影光学系 PLを介してマスク Mのパタ 一ン像を基板 P上に投影することによって、基板 Pを露光する。
[0018] ここで、本実施形態では、露光装置 EXとしてマスク Mと基板 Pとを走査方向（所定 方向）における互いに異なる向き（逆方向）に同期移動しつつマスク Mに形成された パターンを基板 Pに露光する走査型露光装置 (所謂スキャニングステツパ）を使用す る場合を例にして説明する。以下の説明において、水平面内においてマスク Mと基 板 Pとの同期移動方向（走査方向、所定方向）を X軸方向、水平面内において X軸方 向と直交する方向を Y軸方向（非走査方向）、 X軸及び Y軸方向に垂直で投影光学 系 PLの光軸 AXと一致する方向を Z軸方向とする。また、 X軸、 Y軸、及び Z軸まわり の回転 (傾斜)方向をそれぞれ、 0 X、 0 Y、及び 0 Z方向とする。なお、ここでいう「 基板」は半導体ウェハ上にレジストを塗布したものを含み、「マスク」は基板上に縮小 投影されるデバイスパターンを形成されたレチクルを含む。
[0019] 照明光学系 ILは、マスクステージ MSTに支持されているマスク Mを露光光 ELで照 明するものであり、露光用光源、露光用光源から射出された光束の照度を均一化す るオプティカルインテグレータ、オプティカルインテグレータからの露光光 ELを集光 するコンデンサレンズ、リレーレンズ系、露光光 ELによるマスク M上の照明領域をスリ ット状に設定する可変視野絞り等を有している。マスク M上の所定の照明領域は照 明光学系 ILにより均一な照度分布の露光光 ELで照明される。照明光学系 IL力 射 出される露光光 ELとしては、例えば水銀ランプ力も射出される輝線 (g線、 h線、 i線） 及び KrFエキシマレーザ光（波長 248nm)等の遠紫外光（DUV光）や、 ArFエキシ マレーザ光（波長 193nm)及び Fレーザ光（波長 157nm)等の真空紫外光 (VUV
2
光)などが用いられる。本実施形態では、 ArFエキシマレーザ光が用いられる。上述 したように、本実施形態における液体 LQは純水であって、露光光 ELが ArFエキシ マレーザ光であっても透過可能である。また、純水は水銀ランプ力も射出される輝線 (g線、 h線、 i線)及び KrFエキシマレーザ光 (波長 248nm)等の遠紫外光 (DUV光） も透過可能である。
[0020] マスクステージ MSTは、マスク Mを保持して移動可能であって、投影光学系 PLの 光軸 AXに垂直な平面内、すなわち XY平面内で 2次元移動可能及び θ Z方向に微 小回転可能である。マスクステージ MSTはリニアモータ等のマスクステージ駆動装 置 MSTDにより駆動される。マスクステージ駆動装置 MSTDは制御装置 CONTに より制御される。マスクステージ MST上には移動鏡 40が設けられている。また、移動 鏡 40に対向する位置にはレーザ干渉計 41が設けられている。マスクステージ MST 上のマスク Mの 2次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計 41によりリアルタイム で計測され、計測結果は制御装置 CONTに出力される。制御装置 CONTはレーザ 干渉計 41の計測結果に基づいてマスクステージ駆動装置 MSTDを駆動することで マスクステージ MSTに支持されているマスク Mの位置決めを行う。
[0021] 投影光学系 PLは、マスク Mのパターンを所定の投影倍率 13で基板 Pに投影露光 するものであって、基板 P側の先端部に設けられた光学素子 (レンズ) 2を含む複数の 光学素子で構成されており、これら光学素子は鏡筒 PKで支持されている。本実施形 態において、投影光学系 PLは、投影倍率 j8が例えば 1Z4あるいは 1Z5の縮小系 である。なお、投影光学系 PLは等倍系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光 学系 PLは、屈折素子を含まない反射系、反射素子を含まない屈折系、屈折素子と 反射素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、本実施形態の投影光 学系 PLの先端部の光学素子 2は鏡筒 PKに対して着脱 (交換)可能に設けられてい る。また、先端部の光学素子 2は鏡筒 PKより露出しており、液浸領域 AR2の液体 LQ は光学素子 2に接触する。これにより、金属力もなる鏡筒 PKの腐蝕等が防止されて いる。
[0022] 光学素子 2は蛍石で形成されて 、る。蛍石は純水との親和性が高!、ので、光学素 子 2の液体接触面 (端面） 2Aのほぼ全面に液体 LQを密着させることができる。すな わち、本実施形態にぉ 、ては光学素子 2の液体接触面 2Aとの親和性が高 、液体（ 水) LQを供給するようにしているので、光学素子 2の液体接触面 2Aと液体 LQとの密 着性が高ぐ光学素子 2は水との親和性が高い石英であってもよい。また光学素子 2 の液体接触面 2Aに親水化 (親液化)処理を施して、液体 LQとの親和性をより高める ようにしてもよい。
[0023] 基板ステージ PSTは、基板 Pを基板ホルダ PHを介して保持する Zステージ 52と、 Z ステージ 52を支持する XYステージ 53とを備えている。 XYステージ 53はベース 54 上に支持されて 、る。基板ステージ PSTはリニアモータ等の基板ステージ駆動装置 PSTDにより駆動される。基板ステージ駆動装置 PSTDは制御装置 CONTにより制 御される。 Zステージ 52は基板ホルダ PHに保持されている基板 Pを Z軸方向、及び Θ X、 θ Y方向（傾斜方向）に移動可能である。 XYステージ 53は基板ホルダ PHに 保持されて ヽる基板 Pを Zステージ 52を介して XY方向（投影光学系 PLの像面と実 質的に平行な方向）、及び Θ Z方向に移動可能である。なお、 Zステージと XYステー ジとを一体的に設けてょ 、ことは言うまでもな 、。
[0024] 基板ステージ PST上には凹部 55が設けられており、基板ホルダ PHは凹部 55に配 置されている。そして、基板ステージ PSTのうち凹部 55以外の上面 51は、基板ホル ダ PHに保持された基板 Pの表面とほぼ同じ高さ（面一）になるような平坦面 (平坦部） となっている。本実施形態では、上面 51を有するプレート部材 50が基板ステージ PS T上に対して交換可能に配置されている。基板 Pの周囲に基板 P表面とほぼ面一の 上面 51を設けたので、基板 Pのエッジ領域 Eを液浸露光するときにおいても、投影光 学系 PLの像面側に液体 LQを保持して液浸領域 AR2を良好に形成することができ る。また、基板 Pのエッジ部とその基板 Pの周囲に設けられた平坦面 (上面） 51を有す るプレート部材 50との間には 0. 1— 2mm程度の隙間がある力 液体 LQの表面張力 によりその隙間に液体 LQが流れ込むことはほとんどなぐ基板 Pの周縁近傍を露光 する場合にも、プレート部材 50により投影光学系 PLの下に液体 LQを保持することが できる。
なお、投影光学系 PLの像面側の光路空間が液体 LQで満たされるように液浸領域 AR2を形成することができるならば、基板 Pの表面と上面 51とに多少の段差があって もよぐ例えば、 Z方向に関して、基板 Pの表面よりも上面 51を低くしてもよい。
[0025] 基板ステージ PST(Zステージ 52)上には移動鏡 42が設けられている。また、移動 鏡 42に対向する位置にはレーザ干渉計 43が設けられている。基板ステージ PST上 の基板 Pの 2次元方向の位置、及び回転角はレーザ干渉計 43によりリアルタイムで 計測され、計測結果は制御装置 CONTに出力される。制御装置 CONTはレーザ干 渉計 43の計測結果に基づ 、て、レーザ干渉計 43で規定される 2次元座標系内で基 板ステージ駆動装置 PSTDを介して XYステージ 53を駆動することで基板ステージ P STに支持されている基板 Pの X軸方向及び Y軸方向における位置決めを行う。
[0026] また、露光装置 EXは、基板 P表面の面位置情報を検出するフォーカス検出系 30を 有している。フォーカス検出系 30は、投射部 30Aと受光部 30Bとを有し、投射部 30 Aから液体 LQを介して基板 P表面 (露光面）に斜め方向から検出光 Laを投射すると ともに、その基板 Pからの反射光を液体 LQを介して受光部 30Bで受光することによつ て、基板 P表面の面位置情報を検出する。制御装置 CONTは、フォーカス検出系 30 の動作を制御するとともに、受光部 30Bの受光結果に基づいて、所定基準面 (像面） に対する基板 P表面の Z軸方向における位置 (フォーカス位置）を検出する。また、基 板 P表面における複数の各点での各フォーカス位置を求めることにより、フォーカス 検出系 30は基板 Pの傾斜方向の姿勢を求めることもできる。なお、フォーカス検出系 30の構成としては、例えば特開平 8— 37149号公報に開示されているものを用いるこ とができる。また、フォーカス検出系 30は、液体 LQを介さずに基板 P表面の面位置 情報を検出するものを採用してもよい。その場合、フォーカス検出系 30の検出光 La の投射位置を、投影光学系 PLの投影領域 AR1から離れた位置に設定してもよ 、。
[0027] 制御装置 CONTは基板ステージ駆動装置 PSTDを介して基板ステージ PSTの Z ステージ 52を駆動することにより、 Zステージ 52に保持されている基板 Pの Z軸方向 における位置（フォーカス位置）、及び Θ X、 Θ Y方向における位置を制御する。すな わち、 Zステージ 52は、フォーカス検出系 30の検出結果に基づく制御装置 CONTか らの指令に基づ 、て動作し、基板 Pのフォーカス位置 (Z位置)及び傾斜角を制御し て基板 Pの表面 (露光面)を投影光学系 PL及び液体 LQを介して形成される像面に 合わせ込む。
[0028] 投影光学系 PLの先端近傍には、基板 P上のァライメントマーク 1あるいは Zステージ 52上に設けられた基準部材 300上の基板側基準マーク PFMを検出する基板ァライ メント系 350が設けられている。なお本実施形態の基板ァライメント系 350では、例え ば特開平 4 65603号公報に開示されているような、基板ステージ PSTを静止させて マーク上にハロゲンランプからの白色光等の照明光を照射して、得られたマークの画 像を撮像素子により所定の撮像視野内で撮像し、画像処理によってマークの位置を 計測する FIA (フィールド ·イメージ ·ァライメント）方式が採用されて!、る。
[0029] また、マスクステージ MSTの近傍には、マスク Mと投影光学系 PLとを介して Zステ ージ 52上に設けられた基準部材 300上のマスク側基準マーク MFMを検出するマス クァライメント系 360が設けられて 、る。なお本実施形態のマスクァライメント系 360で は、例えば特開平 7— 176468号公報に開示されているような、マークに対して光を 照射し、 CCDカメラ等で撮像したマークの画像データを画像処理してマーク位置を 検出する VRA (ビジュアル ·レチクル ·ァライメント)方式が採用されて！/、る。
[0030] 液体供給機構 10は、所定の液体 LQを投影光学系 PLの像面側に供給するための ものであって、液体 LQを送出可能な液体供給部 11と、液体供給部 11にその一端部 を接続する供給管 13 (13A、 13B)とを備えている。供給管 13は液体 LQを流すため の流路を有している。液体供給部 11は、液体 LQを収容するタンク、及び加圧ポンプ 等を備えて!/、る。液体供給部 11の液体供給動作は制御装置 CONTにより制御され る。基板 P上に液浸領域 AR2を形成する際、液体供給機構 10は液体 LQを基板 P上 に供給する。
なお、液体供給部 11のタンク、加圧ポンプ等は、必ずしも露光装置 EXが備えてい る必要はなぐ露光装置 EXが設置される工場などの設備を代用することもできる。
[0031] 供給管 13A、 13Bの途中には、供給管 13A、 13Bの流路の開閉を行うためのバル ブ 15A、 15Bがそれぞれ設けられている。バルブ 15 (15A、 15B)の開閉動作は制 御装置 CONTにより制御されるようになっている。なお、本実施形態におけるバルブ 15は、例えば停電等により露光装置 EX (制御装置 CONT)の駆動源 (電源）が停止 した場合に供給管 13A、 13Bの流路を機械的に閉塞する所謂ノーマルクローズ方式 となっている。
[0032] 時間計測を行う計測器 60はバルブ 15 (15A、 15B)に接続されて!、る。計測器 60 は、バルブ 15が供給管 13の流路を閉じているか否かを検知可能であり、制御装置 C ONTによってバルブ 15が閉じられたことを検知したときに時間計測を開始する。計 測器 60は、バルブ 15が供給管 13の流路を閉じたとき力もの経過時間、すなわち、液 体供給機構 10からの液体供給の停止時間を計測して、その計測結果は制御装置 C ONTに出力される。また、制御装置 CONTによってバルブ 15が開けられたことを検 知したときは、計測器 60は時間計測を停止、計測時間をリセットする (零に戻す)。
[0033] また、計測器 60は、バルブ 15が供給管 13の流路を開けたときからの経過時間、す なわち液体供給機構 10による液体供給時間を計測可能である。計測器 60の計測結 果は制御装置 CONTに出力される。
[0034] 液体回収機構 20は、投影光学系 PLの像面側の液体 LQを回収するためのもので あって、液体 LQを回収可能な液体回収部 21と、液体回収部 21にその一端部を接 続する回収管 23 (23A、 23B)とを備えている。液体回収部 21は例えば真空ポンプ 等の真空系（吸引装置)、回収された液体 LQと気体とを分離する気液分離器、及び 回収した液体 LQを収容するタンク等を備えている。なお真空系として、露光装置 EX に真空ポンプを設けずに、露光装置 EXが配置される工場の真空系を用いるようにし てもよい。液体回収部 21の液体回収動作は制御装置 CONTにより制御される。基板 P上に液浸領域 AR2を形成するために、液体回収機構 20は液体供給機構 10より供 給された基板 P上の液体 LQを所定量回収する。
なお、液体回収部 21の真空系、気液分離器、タンク等は、必ずしも露光装置 EXが 備えている必要はなぐ露光装置 EXが設置される工場などの設備を代用することも できる。
[0035] 投影光学系 PLを構成する複数の光学素子のうち、液体 LQに接する光学素子 2の 近傍には流路形成部材 70が配置されている。流路形成部材 70は、基板 P (基板ステ ージ PST)の上方において、光学素子 2の側面を囲むように設けられた環状部材で ある。流路形成部材 70と光学素子 2との間には隙間が設けられており、流路形成部 材 70は光学素子 2に対して振動的に分離されるように所定の支持機構で支持されて いる。
[0036] 流路形成部材 70は、例えばアルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ジュラルミン、及び これらを含む合金によって形成可能である。あるいは、流路形成部材 70は、ガラス（ 石英)等の光透過性を有する透明部材 (光学部材）によって構成されてもょ ヽ。
[0037] 流路形成部材 70は、基板 P (基板ステージ PST)の上方に設けられ、その基板 P表 面に対向するように配置された液体供給口 12 (12A、 12B)を備えている。本実施形 態において、流路形成部材 70は 2つの液体供給口 12A、 12Bを有している。液体供 給口 12A、 12Bは流路形成部材 70の下面 70Aに設けられている。
[0038] また、流路形成部材 70は、その内部に液体供給口 12A、 12Bに対応した供給流 路を有している。また、液体供給口 12A、 12B及び供給流路に対応するように複数（ 2つ）の供給管 13A、 13Bが設けられている。そして、供給流路の一端部は供給管 1 3 A、 13Bを介して液体供給部 11にそれぞれ接続され、他端部は液体供給口 12A、 12Bにそれぞれ接続されている。
[0039] また、 2つの供給管 13A、 13Bのそれぞれの途中には、液体供給部 11から送出さ れ、供給管 13A、 13Bの流路を流れる液体 LQの単位時間当たりの流量を計測する 流量計 16 (16A、 16B)が設けられている。流量計 16A、 16Bの計測結果は制御装 置 CONTに出力される。
[0040] また、制御装置 CONTは、流量計 16の計測結果に基づ 、て、液体供給機構 10に よって供給管 13を介した液体供給が行われているか否かを判断可能である。つまり 、流量計 16の計測結果に基づいて、供給管 13の流路に液体 LQが流れていないと 判断したとき、制御装置 CONTは、液体供給機構 10からの液体供給が停止している と判断することができる。一方、流量計 16の計測結果に基づいて、供給管 13の流路 に液体 LQが流れていると判断したとき、制御装置 CONTは、液体供給機構 10によ る液体供給が行われて ヽると判断する。
[0041] また、不図示ではあるが、供給管 13A、 13Bのそれぞれの途中には、液体供給部 1 1力も送出され、液体供給口 12A、 12Bのそれぞれに対する単位時間あたりの液体 供給量を制御するマスフローコントローラと呼ばれる流量制御器が設けられている。 流量制御器による液体供給量の制御は制御装置 CONTの指令信号の下で行われ る。
[0042] 更に、流路形成部材 70は、基板 P (基板ステージ PST)の上方に設けられ、その基 板 P表面に対向するように配置された液体回収口 22 (22A、 22B)を備えている。本 実施形態において、流路形成部材 70は 2つの液体回収口 22A、 22Bを有している。 液体回収口 22A、 22Bは流路形成部材 70の下面 70Aに設けられて!/、る。
[0043] また、流路形成部材 70は、その内部に液体回収口 22A、 22Bに対応した回収流 路を有している。また、液体回収口 22A、 22B及び回収流路に対応するように複数（ 2つ）の回収管 23A、 23Bが設けられている。そして、回収流路の一端部は回収管 2 3A、 23Bを介して液体回収部 21にそれぞれ接続され、他端部は液体回収口 22A、 22Bにそれぞれ接続されて 、る。
[0044] 本実施形態にぉ ヽて、流路形成部材 70は、液体供給機構 10及び液体回収機構 2 0それぞれの一部を構成している。そして、液体供給機構 10を構成する液体供給口 12A、 12Bは、投影光学系 PLの投影領域 AR1を挟んだ X軸方向両側のそれぞれ の位置に設けられており、液体回収機構 20を構成する液体回収口 22A、 22Bは、投 影光学系 PLの投影領域 AR1に対して液体供給機構 10の液体供給口 12A、 12Bの 外側に設けられている。なお、本実施形態における投影光学系 PLの投影領域 AR1 は、 Y軸方向を長手方向とし、 X軸方向を短手方向とした平面視矩形状に設定され ている。
[0045] 液体供給部 11及び流量制御器の動作は制御装置 CONTにより制御される。基板 P上に液体 LQを供給する際、制御装置 CONTは、液体供給部 11より液体 LQを送 出し、供給管 13A、 13B、及び供給流路を介して、基板 Pの上方に設けられている液 体供給口 12A、 12Bより基板 P上に液体 LQを供給する。このとき、液体供給口 12A 、 12Bは投影光学系 PLの投影領域 AR1を挟んだ両側のそれぞれに配置されており 、その液体供給口 12A、 12Bを介して、投影領域 AR1の両側から液体 LQを供給可 能である。また、液体供給口 12A、 12Bのそれぞれから基板 P上に供給される液体 L Qの単位時間あたりの量は、供給管 13A、 13Bのそれぞれに設けられた流量制御器 により個別に制御可能である。
[0046] 液体回収部 21の液体回収動作は制御装置 CONTにより制御される。制御装置 C ONTは液体回収部 21による単位時間あたりの液体回収量を制御可能である。基板 Pの上方に設けられた液体回収口 22A、 22Bから回収された基板 P上の液体 LQは、 流路形成部材 70の回収流路、及び回収管 23A、 23Bを介して液体回収部 21に回 収される。
[0047] なお、本実施形態において、供給管 13A、 13Bは 1つの液体供給部 11に接続され ているが、供給管の数に対応した液体供給部 11を複数 (ここでは 2つ)設け、供給管 13 A、 13Bのそれぞれを前記複数の液体供給部 11のそれぞれに接続するようにし てもよい。また、回収管 23A、 23Bは、 1つの液体回収部 21に接続されている力 回 収管の数に対応した液体回収部 21を複数 (ここでは 2つ)設け、回収管 23A、 23Bの それぞれを前記複数の液体回収部 21のそれぞれに接続するようにしてもよい。 なお、基板 P (基板ステージ PST)上に局所的に液浸領域 AR2を形成するための 機構は、上述に限られず、例えば米国特許公開第 2004Z020782号公報に開示さ れている機構を採用することもでき、本国際出願で指定または選択された国の法令 で許容される限りにお 、て、これらの文献の記載内容を援用して本文の記載の一部 とする。
[0048] 投影光学系 PLの光学素子 2の液体接触面 2A、及び流路形成部材 70の下面 (液 体接触面） 70Aは親液性 (親水性)を有している。本実施形態においては、光学素子 2及び流路形成部材 70の液体接触面に対して親液処理が施されており、その親液 処理によって光学素子 2及び流路形成部材 70の液体接触面が親液性となっている 。換言すれば、基板ステージ PSTに保持された基板 Pの被露光面 (表面）と対向する 部材の表面のうち少なくとも液体接触面は親液性となって!/、る。本実施形態における 液体 LQは極性の大きい水であるため、親液処理 (親水処理）としては、例えばアルコ ールなど極性の大き!/、分子構造の物質で薄膜を形成することで、この光学素子 2や 流路形成部材 70の液体接触面に親水性を付与する。すなわち、液体 LQとして水を 用いる場合には OH基など極性の大き ヽ分子構造を持ったものを前記液体接触面に 設ける処理が望ましい。あるいは、 MgF、 Al O、 SiOなどの親液性材料を前記液
2 2 3 2
体接触面に設けてもよい。
[0049] 流路形成部材 70の下面 (基板 P側を向く面） 70Aはほぼ平坦面であり、光学素子 2 の下面 (液体接触面） 2Aも平坦面となっており、流路形成部材 70の下面 70Aと光学 素子 2の下面 2Aとはほぼ面一となつている。これにより、広い範囲で液浸領域 AR2 を良好に形成することができる。
なお、流路形成部材 70の下面 70Aと光学素子 2の下面 2Aとは必ずしも面一であ る必要はなぐ流路形成部材 70の下面 70Aと光学素子 2の下面 2Aとに段差があつ てもよい。例えば、流路形成部材 70の下面 70Aよりも +Z方向側にずれた位置に光 学素子 2の下面 2Aを配置してもよ ヽ。
[0050] また、基板ステージ PSTの上面 51は平坦面（平坦部）となっており、撥液化処理さ れて撥液性を有している。上面 51の撥液化処理としては、例えばフッ素系榭脂材料 あるいはアクリル系榭脂材料等の撥液性材料を塗布、あるいは前記撥液性材料から なる薄膜を貼付する。撥液性にするための撥液性材料としては液体 LQに対して非 溶解性の材料が用いられる。なお、基板ステージ PST全体又は一部を例えばポリ四 フッ化工チレン (テフロン (登録商標) )等のフッ素系榭脂をはじめとする撥液性を有 する材料で形成してもよい。また、基板ステージ PSTの上面 51を有するプレート部材 50を上記ポリ四フッ化工チレンなど力 なる撥液性を有する材料によって形成しても よい。
[0051] 基板ステージ PST上において、基板 Pの外側の所定位置には、基準部材 300が配 置されている。基準部材 300には、基板ァライメント系 350により液体を介さずに検出 される基準マーク PFMと、マスクァライメント系 360により液体を介して検出される基 準マーク MFMとが所定の位置関係で設けられて!/、る。基準部材 300の上面 301A はほぼ平坦面（平坦部）となっており、基板ステージ PSTに保持された基板 P表面、 及び基板ステージ PSTの上面 51とほぼ同じ高さ（面一）に設けられている。基準部 材 300の上面 301Aは、フォーカス検出系 30の基準面としての役割も果たすことが できる。また、基板ァライメント系 350は、基板 P上に形成されたァライメントマーク 1も 検出する。 [0052] また不図示ではあるが、基板ステージ PST上のうち、基板 Pの外側の所定位置には 、計測用センサとして例えば特開昭 57-117238号公報に開示されているような照 度ムラセンサが配置されている。照度ムラセンサは、基板ステージ PSTに保持された 基板 P表面、及び基板ステージ PSTの上面 51とほぼ同じ高さ（面一）に設けられた平 坦面 (平坦部）を有する上板を有している。また、基板ステージ PST内部（上板の下） には照度ムラセンサを構成する受光素子 (ディテクタ）が埋設されており、前記上板上 の液体を介して露光光を受光する。同様に、基板ステージ PST上のうち、基板 Pの外 側の所定位置には、計測用センサとして例えば特開 2002— 14005号公報に開示さ れているような空間像計測センサが設けられている。空間像計測センサも、基板ステ ージ PSTに保持された基板 P表面、及び基板ステージ PSTの上面 51とほぼ同じ高 さ（面一）に設けられた平坦面 (平坦部）を有する上板を有している。また、基板ステ ージ PST上には、例えば特開平 11— 16816号公報に開示されているような照射量 センサ（照度センサ)も設けられており、その照射量センサの上板の上面は基板ステ ージ PSTに保持された基板 P表面や基板ステージ PSTの上面 51とほぼ同じ高さ（面 一）に設けられている。なお、上述した計測用センサはいずれもその上板の上の液体 を介して光を受光し、各種の計測を行うものである。
[0053] 次に、上述した構成を有する露光装置 EXを用いてマスク Mのパターン像を基板 P に露光する方法にっ 、て説明する。
[0054] なお、基板 Pの露光を開始する前に、基板ァライメント系 350の検出基準位置とマス ク Mのパターン像の投影位置との位置関係（ベースライン量）は、基板ァライメント系 3 50、マスクァライメント系 360、基準部材 300等を使って既に計測されているものとす る。
[0055] また、基板ステージ PSTに搭載されている各種センサによる計測も既に完了し、そ の計測結果に基づく補正などの処置が施されているものとする。
[0056] まず、図 2に示すように、露光処理対象である基板 Pが搬送系（ローダ装置) Hによ つて基板ステージ PST上に搬入 (ロード)される。基板 Pを基板ステージ PSTにロード するとき、基板ステージ PSTは、投影光学系 PLに対して離れた位置にあるロード位 置に移動される。基板 Pは、ロード位置において、搬送系 Hによって基板ステージ PS T上〖こロードされる。
[0057] 基板ステージ PSTがロード位置にあるとき、制御装置 CONTは、ノ レブ 15を駆動 して供給管 13の流路を閉じ、液体供給機構 10による液体供給を停止している。上述 したように、液体供給機構 10からの液体供給の停止時間は、計測器 60によって計測 (モニタ）されている。
[0058] 次に、制御装置 CONTは、基板 Ρに対して重ね合わせ露光をするために、基板 Ρ 上の複数のショット領域のそれぞれに付随して形成されているァライメントマーク 1を 基板ァライメント系 350を使って計測する。基板ァライメント系 350がァライメントマ一 ク 1を計測しているときの基板ステージ PSTの位置はレーザ干渉計 43によって計測 されている。制御装置 CONTは、基板 P上に液体 LQの液浸領域を形成しない状態 で (非液浸状態で)、ァライメントマーク 1を計測する。ァライメントマーク 1を計測して いる間、制御装置 CONTはバルブ 15を駆動して液体供給機構 10の液体供給管 13 の流路を閉じ、液体供給機構 10からの液体供給を停止しているので、計測器 60によ る液体供給の停止時間の計測が継続している。
[0059] 制御装置 CONTは、ァライメントマーク 1の検出結果に基づいて、基板ァライメント 系 350の検出基準位置に対するショット領域の位置情報を求め、その位置情報と先 に計測して 、たベースライン量とに基づ 、て基板ステージ PSTを移動することで、マ スク Mのパターン像の投影位置とそのショット領域とを位置合わせする。
[0060] 基板 Pのショット領域の露光を開始するときは、制御装置 CONTは、バルブ 15を駆 動して供給管 13の流路を開け、液体供給機構 10による液体供給を行う。計測器 60 は、供給管 13の流路が開いたことを検知して、液体供給の停止時間の計測をストツ プし、その計測時間をリセットする（零に戻す)。そして、制御装置 CONTは、液体供 給機構 10による基板 P上に対する液体 LQの供給と並行して、液体回収機構 20によ る基板 P上の液体 LQの回収を行 、つつ、基板 Pを支持する基板ステージ PSTを X 軸方向（走査方向）に移動しながら、マスク Mのパターン像を投影光学系 PLと基板 P との間の液体 LQ及び投影光学系 PLを介して基板 P上に投影露光する。
[0061] 液浸領域 AR2を形成するために液体供給機構 10の液体供給部 11から供給され た液体 LQは、供給管 13A、 13Bを流通した後、流路形成部材 70内部に形成された 供給流路を介して液体供給口 12A、 12Bより基板 P上に供給される。液体供給口 12 A、 12Bから基板 P上に供給された液体 LQは、投影光学系 PLの先端部 (光学素子 2)の下端面と基板 Pとの間に濡れ拡がるように供給され、投影領域 AR1を含む基板 P上の一部に、基板 Pよりも小さく且つ投影領域 AR1よりも大きい液浸領域 AR2を局 所的に形成する。このとき、制御装置 CONTは、液体供給機構 10のうち投影領域 A R1の X軸方向（走査方向）両側に配置された液体供給口 12A、 12Bのそれぞれより 、走査方向に関して投影領域 AR1の両側カゝら基板 P上への液体 LQの供給を同時 に行う。これにより、液浸領域 AR2は均一且つ良好に形成されている。
[0062] 本実施形態における露光装置 EXは、マスク Mと基板 Pとを X軸方向（走査方向）に 移動しながらマスク Mのパターン像を基板 Pに投影露光するものであって、走査露光 時には、液浸領域 AR2の液体 LQ及び投影光学系 PLを介してマスク Mの一部のパ ターン像が投影領域 AR1内に投影され、マスク Mがー X方向（又は +X方向）に速度 Vで移動するのに同期して、基板 Pが投影領域 AR1に対して +X方向（又は X方向 )に速度 β 'Υ βは投影倍率)で移動する。基板 Ρ上には複数のショット領域が設定 されており、 1つのショット領域への露光終了後に、基板 Ρのステッピング移動によつ て次のショット領域が走査開始位置に移動し、以下、ステップ'アンド'スキャン方式で 基板 Ρを移動しながら各ショット領域に対する走査露光処理が順次行われる。
[0063] 基板 Ρの液浸露光が終了した後、制御装置 CONTは、バルブ 15を駆動して供給 管 13の流路を閉じ、液体供給機構 10による液体供給を停止する。計測器 60は、バ ルブ 15によって供給管 13の流路が閉じられたことを検知して、その時点を基準とし た、供給管 13の流路が閉じられている時間の計測、すなわち液体供給機構 10から の液体供給の停止時間の計測を開始する。計測器 60による液体供給の停止時間の 計測結果は、制御装置 CONTに出力される。
[0064] また、制御装置 CONTは、液体供給機構 10による液体供給を停止した後も、液体 回収機構 20の駆動を所定時間継続し、露光済みの基板 P及びその基板 Pを保持し て 、る基板ステージ PST上に残留して 、る液体 LQを回収する。なお液体供給機構 20によって液体 LQを回収しているとき、液体回収口 22に対して基板ステージ PST を XY方向に移動してもよい。これにより、基板 P及び基板ステージ PST上の広い範 囲において残留した液体 LQを回収することができる。
[0065] 液体供給機構 10による液体供給を停止し、基板 P及び基板ステージ PST上の液 体回収動作を終了した後、制御装置 CONTは、基板ステージ PSTを、投影光学系 P Lに対して離れた位置にあるアンロード位置に移動する。そして、アンロード位置にお いて、基板ステージ PST上の露光済みの基板 Pが搬送系（アンローダ装置）によって 搬出（アンロード）される。
[0066] 上述したように、基板 Pのロード及びアンロード中や、基板ァライメント系 350による 非液浸状態での計測処理中などにおける、液体供給機構 10からの液体供給の停止 時間は、計測器 60によって計測（モニタ）されて！/、る。
[0067] 液体供給機構 10からの液体供給の停止時間 (液体供給機構 10からの液体供給の 停止を開始して力 液体供給を再開するまでの時間）が長時間に及ぶと、例えば供 給管 13内部に滞留している液体 LQは淀んだ状態となるため、清浄度が低下する。 その清浄度が低下した液体 LQが、次の基板 Pの露光処理時や計測処理時に基板 P 上あるいは基板ステージ PST上 (基準部材 300や計測用センサの上板を含む）に供 給されると、供給管 13内や基板 Pや基板ステージ PST上の部材が汚染され、露光精 度や計測精度の劣化を招く。
[0068] そこで、制御装置 CONTは、計測器 60で計測される停止時間と所定の許容時間と を比較して、液体供給の停止時間が所定の許容時間を超えたときに、液体供給機構 10からの液体供給を再開する。例えば、基板 Pのアンロード動作に不具合が生じて、 露光が完了した基板 Pが基板ステージ PST上に保持された状態が続くと、液体供給 の停止時間が所定の許容時間を超えてしまう可能性がある。このように液体の供給 停止時間が所定の許容時間を超えた場合には、制御装置 CONTは液体供給機構 1 0からの液体供給を再開する。こうすることにより、供給管 13内部に滞留している液体 LQを排出（フラッシング)することができるとともに、供給管 13内部の液体 LQの滞留 を防止することができる。したがって、供給管 13内部の液体 LQの清浄度が低下する 不都合の発生が防止される。
[0069] 前記許容時間、つまり液体供給機構 10の液体供給の停止を開始してから液体供 給を再開するまでの許容時間は、例えば供給管 13内部に滞留して 、る液体 LQの 清浄度が許容レベル以下に劣化しな 、時間に基づ 、て設定可能である。この許容 時間に関する情報は、実験やシミュレーションなどによって予め求められており、記 憶装置 MRYに記憶されて ヽる。
[0070] 例えば、上述したように、供給管 13内部に液体 LQが滞留した状態で長時間放置 しておくと、供給管 13内部や供給口 12近傍にバクテリアなどの菌類が増殖し、液体 LQの清浄度を低下させる。したがって、前記許容時間は、供給管 13の流路におけ るバクテリアの増殖時間を考慮して決定されることが好まし 、。この場合の許容時間 T は、実験やシミュレーションによって予め求めて記憶装置 MRYに記憶しておくこと
B
ができる。そして、液体供給機構 10からの液体供給の停止時間が、ノ クテリアの増殖 時間を考慮して決定された許容時間 Tを越えたときに、液体供給機構 10からの液
B
体供給を再開することで、供給管 13内部や供給口 12近傍におけるバクテリアの発生 (増殖)を防止することができる。
[0071] また、基板 Pの液浸露光中には、投影光学系 PLの像面側端面 2Aを液体 LQに接 触させた状態 (液浸状態)で基板 P上に露光光 ELを照射するが、基板 Pの液浸露光 が終了し、液体 LQの回収動作を行って非液浸状態にした後、投影光学系 PLの像 面側端面 2Aに液体 LQが付着 (残留）した状態で長時間放置しておくと、その液体 L Qが乾燥し、投影光学系 PLの像面側端面 2Aに液体の付着跡 (以降、「ウォーターマ ーク」という）が形成されたり、異物が付着するなどの不都合が生じる。ウォーターマー クは、端面 2Aに付着した液体 LQに周囲の不純物が溶け込んだり混入した後、その 液体 LQが乾燥することで生じると考えられる。一方で、ウォーターマークは、その端 面 2Aを液体 LQで濡らすことで、その形成を抑制されたり除去されると考えられる。し たがって、上記許容時間は、投影光学系 PLの像面側端面 2Aに付着した液体 LQの 乾燥時間を考慮して決定されてもよい。あるいは、投影光学系 PLの端面 2Aに付着 して 、る液体 LQの乾燥によって、その端面 2Aに不純物が付着しな 、ように決定され てもよい。このウォーターマーク形成に関する許容時間 T も実験やシミュレーション
WM
によって予め求めて記憶装置 MRYに記憶しておくことができる。そして、制御装置 C ONTは、計測器 60を使って、投影光学系 PLの像面側の端面 2Aが液浸状態力 非 液浸状態になって力もの経過時間を計測し、その経過時間 (すなわち液体供給機構 10からの液体供給の停止時間）が許容時間 T を越えたときに、投影光学系 PLの
WM
端面 2Aが液体 LQを接触するように (液体 LQで濡れるように）、液体供給機構 10か らの液体供給を再開することで、ウォーターマークの発生を防止することができる。 液浸状態力 非液浸状態に移行して力 の経過時間が許容時間 T を越え、液体
WM
供給機構 10による液体供給を再開するときは、図 3に示すように、投影光学系 PLと 基板ステージ PST上の平坦面とを対向させた後に、液体供給機構 10からの液体供 給を再開する。すなわち、液体供給機構 10からの液体供給の停止時間が所定の許 容時間を超えたときに、制御装置 CONTは、レーザ干渉計 43の計測結果に基づい て、投影光学系 PLと基板ステージ PST上の平坦面とが対向しているかどうかを判断 し、投影光学系 PLと基板ステージ PST上の平坦面とが対向していると判断した場合 に、液体供給機構 10から液体供給を再開する。こうすること〖こより、投影光学系 PLの 端面 2Aを液体 LQで濡らすことができる。なお、この場合の基板ステージ PST上の 平坦面とは、基板ステージ PSTの上面 51、基板ステージ PSTに保持された基板 P表 面、基準部材 300、計測用センサ (照度ムラセンサ、空間像センサなど)の上板を含 む。なお、投影光学系 PLと基板ステージ PST上の平坦面とが対向していない判断し た場合には、制御装置 CONTは、レーザ干渉計 43の計測結果に基づいて基板ステ ージ PSTを移動し、投影光学系 PLと基板ステージ PST上の平坦面とを対向させて カゝら液体供給機構 10からの液体供給を開始する。また、液体供給機構 10からの液 体供給を開始する場合には、基板ステージ PST上に基板 Pが保持されていることが 望ましい。
また、上述したように、基準部材 300上や計測用センサの上板上に液体 LQを配置 した液浸状態で計測処理を行った後、非液浸状態に移行したとき、基準部材 300上 や計測用センサの上板上、あるいは基板ステージ PSTの上面 51などにウォーターマ ークが形成される可能性がある。そこで、投影光学系 PLの端面 2Aを濡らすときは、 投影光学系 PLと基準部材 300 (あるいは計測用センサの上板)とを対向させた状態 で、液体供給機構 10より液体 LQを供給することで、投影光学系 PLの端面 2Aにゥォ 一ターマークが形成されることを防止できるとともに、基準部材 300上などにウォータ 一マークが形成される不都合も防止することができる。 [0073] また、バクテリアの増殖時間を考慮して決定された許容時間を T、ウォーターマー
Β
クが形成される時間を考慮して決定された許容時間を Τ 、液体供給機構 10による
WM
液体供給の停止時間（液浸状態力 非液浸状態に移行して力 の経過時間）を丁と したとき、 T=min (T、 T )となった時点で、液体供給を再開するようにしてもよ!ヽ。
B WM
[0074] また、許容時間は、上述の Tや T に限らず、例えば基準部材 300上や上板、上
B WM
面 51に関しても許容時間を予め定めておき、基準部材 300上などが液浸状態から 非液浸状態になって力もの経過時間が許容時間を超えたときに、基準部材 300など を液体 LQで濡らすようにしてもよい。このように、基準部材 300や上板などにウォータ 一マークが形成されることを防止することにより、これら基準部材 300や上板を使った センサの計測精度の劣化を防止することができる。
[0075] また、フォーカス検出系 30においては、フォーカス検出系 30の光学系を構成する 複数の光学部材のうち所定の光学部材を液浸領域 AR2に接触させる構成が考えら れる。したがって、この光学部材にウォーターマークが形成されることを防止するため の許容時間を決めておき、その許容時間を超えたときに液体供給機構 10による液体 供給を再開するようにしてもよい。こうすることにより、フォーカス検出系 30の検出精 度を維持することができる。
[0076] また、基板 Pを基板ステージ PSTにロードした後、その基板 Pを液浸露光して基板 ステージ PSTからアンロードするまでの一連の処理の途中で、液体供給の停止時間 が許容時間を超えたときは、処理の途中で液体供給機構 10による液体供給を再開 するよう〖こしてもよい。例えば、液体供給を停止し、基板ァライメント系 350で非液浸 状態で基準部材 300上の基準マーク PFMあるいは基板 P上のァライメントマーク 1の 計測を行って ヽる最中に、許容時間 T (又は T )が経過したときは、基板ァライメン
B WM
ト系 350による計測動作をー且中止し、基準部材 300とは別の基板ステージ PST上 の平坦面を投影光学系 PLの端面 2Aに対向させ、液体供給を再開する。そして、投 影光学系 PLの端面 2Aを濡らした後、液体回収機構 20で液体 LQを回収し、基板ァ ライメント系 350による計測動作を再開すればよい。
[0077] また、上述した実施形態においては、基板 Pを基板ステージ PSTにロードした後、 その基板 Pを液浸露光して基板ステージ PSTからアンロードするまでの一連の処理 を例にして説明したが、露光装置 EXのメンテナンス時、あるいはマニュアルアシスト 時に液体供給の再開を行うことももちろん可能である。すなわち、基板 Pの交換中だ けでなぐ部品交換などの露光装置 EXのメンテナンス中などにも液体供給機構 10か らの液体供給を停止しなければならない状況も生じ得る。このような場合も、計測器 6 0で計測される液体供給機構 10からの液体供給の停止時間を計測して、その計測 結果に基づ 、て最適な処置を施すことができる。例えば露光装置 EXのメンテナンス 中に、液体供給機構 10からの液体供給を停止しているときには、上記許容時間を超 えたときに、基板ステージ PSTを投影光学系 PLの端面 2Aに対向させるように移動し 、液体供給を再開すればよい。また、例えばメンテナンス中や搬送エラーなどによつ て、露光処理対象である基板 Pが基板ステージ PST (基板ホルダ PH)上に保持され ていないときは、ダミー基板を基板ステージ PSTに保持し、基板ステージ PSTを投影 光学系 PLの下に移動させた状態で液体供給を再開するようにしてもよい。このように 、基板ホルダ PHに基板 Pあるいはダミー基板を保持した状態で、液体供給を再開す ることで、基板ステージ PSTの凹部 55内部などに液体 LQが浸入して、漏電ゃ鲭び が発生する不都合を防止することができる。
[0078] 以上説明したように、液体供給機構 10からの液体供給の停止時間を計測器 60を 使って計測することで、その計測結果に基づいて、例えば液体 LQが淀んで清浄度 が低下する前に液体供給を再開してフラッシング動作を実行するなど適切な処置を 施すことができ、清浄度が低下した液体 LQが基板 P上や計測部材である基準部材 3 00や計測用センサの上板上に供給される不都合を防止することもできる。また、計測 器 60の計測結果に基づ 、て、投影光学系 PLの端面 2Aや基準部材 300上にウォー ターマークが形成される前に液体 LQで濡らすなど適切な処置を施すことができる。 したがって、投影光学系 PLの端面 2Aなどにウォーターマークが形成される不都合を 防止することができる。このように、液体供給機構 10からの液体供給を停止したことに 起因して不都合が生じる可能性があっても、計測器 60の計測結果に基づいて適切 な処置を施すことができるので、上記不都合の発生を防止することができる。
[0079] ノ クテリアなどの発生を防止するために、液体 LQ中に防腐剤などの添加剤を添カロ することも考えられるが、本実施形態のように液体 LQとして純水を使用する場合、液 体 LQの材料特性が変化するため、添加剤を添加することは好ましくない。したがって 、本発明のように、液体供給を再開して供給管 13をフラッシング (クリーニング)する 構成とすることにより、液体 LQの材料特性をバクテリア対応にすることなぐバクテリア の発生を防止することができる。
[0080] なお、供給管 13のクリーニングや端面 2Aのウォーターマーク対策として液体供給 機構 10から供給された液体 LQは、液体回収機構 20とは別の回収機構で回収され てもよい。一方で、液体回収機構 20の回収口 22や回収管 23内部においても、バタ テリアが発生する可能性があるので、液体回収機構 20を使って液体回収を行うこと で、回収管 23や回収口 22のクリーニングを行うことができる。
[0081] なお、上述したように、液体供給の再開を行う場合、基板ステージ PSTを投影光学 系 PLの端面 2Aに対向するように移動させるが、所定の警報装置で基板ステージ PS Tが移動する旨や液体供給が再開される旨を報知するようにしてもよ!ヽ。こうすること により、例えばメンテナンス中に露光装置 EX内部で作業を行っているオペレータは、 基板ステージ PSTが移動する旨や液体供給が再開される旨を知ることができる。な お警報装置としては、警告音、警告灯、ディスプレイ表示など、任意の手段を用いる ことができる。
また、計測器 60の計測時間が所定の許容時間を超えたら、所定の警報装置でォ ペレータにそれを通報するだけでもよい。このようにすることで、オペレータが液体供 給機構 10からの液体供給を再開するための操作を行なうこともできる。
[0082] また、液体供給を再開するときは、投影光学系 PLの端面 2Aと基板ステージ PSTと を対向させる構成の他に、平坦面を有する基板ステージ PSTとは別の部材 (装置)を 投影光学系 PLの端面 2Aに対向させるようにしてもょ 、。
たとえば、特開平 11— 135400号公報に開示されているように、基板ステージ PST とは別に、計測用のステージが備えられている場合には、その計測用ステージを投 影光学系 PLと対向させた状態で液体供給機構 10からの液体供給を開始するように してちよい。
このような場合も、制御装置 CONTは、計測用ステージなどの別の部材が投影光 学系 PLに対向している力否かを判断した後に、液体供給機構 10からの液体供給を 開始するのが望ましい。
[0083] また、上述したような複数の処理 (搬送処理、計測処理、及び露光処理を含む)を 順次行う場合、上記許容時間を超えないように、複数の処理を行う順番を設定するよ うにしてもよい。つまり、例えば、非液浸状態での基板ァライメント系 350による基準マ ーク PFMの計測や基板 P上のァライメントマーク 1の計測を連続して行うと、液体供 給の停止時間が許容時間を超える可能性が高くなるが、液浸状態での処理、例えば マスクァライメント系 360による基準マーク MFMの計測処理や照度ムラセンサを使つ た計測処理と非液浸状態での処理とを例えば交互に行うことにより、液体供給の停 止時間が許容時間を超える可能性が低くなる。このように、上記許容時間に基づい て、複数の処理を非液浸状態及び液浸状態で順次行う場合、上記許容時間に基づ V、て、前記複数の処理を行う順番を設定するようにしてもよ!、。
[0084] また、上述の実施形態においては、バルブ 15により供給管 13の流路が閉じられて いる力否かを計測器 60が検知するようにしている力 計測器 60を制御装置 CONT 内に配置し、制御装置 CONTが供給管 13の流路を閉じるようにバルブ 15を動作さ せたとき力 時間計測を開始するようにしてもょ 、。
[0085] また、上述した実施形態にお!、ては、バルブ 15の動作力も液体供給機構 10からの 液体供給の停止を判断している力 上述したように、流量計 16の計測結果に基づい て、液体供給の停止を判断することもできる。したがって、液体供給機構 10による液 体供給を停止したときは、制御装置 CONTは、流量計 16の計測結果に基づいて、 計測器 60による時間計測を開始するようにしてもよい。
[0086] また、供給管 13に設けられている流量計 16で計測された流量が所定量よりも少な くなつたときを基準として、計測器 60の時間計測を開始してもよい。
[0087] さらに回収管 23に流量計を設けて、その流量をモニタすることによつても、液体供 給機構 10からの液体供給が停止されたことや投影光学系 PLの光学素子 2の端面 2 Aが非液浸状態になったことを検知することができるので、回収管 23の流量計で計 測された流量が所定量よりも少なくなつたときを基準として計測器 60の時間計測を開 始するようにしてちょい。
[0088] また投影光学系 PLの光学素子 2の像面側の液体の有無を検知するセンサを搭載 して、そのセンサが液体がな!、ことを検知したときを基準として計測器 60の時間計測 を開始するようにしてもよい。このセンサとして、例えばフォーカス検出系 30を用いて もよい。フォーカス検出系 30の検出光 (反射光）は投影光学系 PLの像面側を通過し ており、投影光学系 PLの像面側、すなわち検出光 (反射光)の光路に液体 LQがなく なってしまうとフォーカス検出系 30に検出エラーが生じるため、その検出エラーをモ ニタすることで、投影光学系 PLの光学素子 2の像面側の液体の有無を検知できる。
[0089] また、上述したような、液体供給機構 10からの液体供給が停止されたことや、投影 光学系 PLの光学素子 2の端面 2Aが非液浸状態を検知するための機構を複数用意 しておき、それらを適宜組み合わせて計測器 60の時間計測を開始するようにしてもよ い。
また、露光装置 EXのメンテナンスなど、液体供給機構 10からの液体供給の停止時 間が許容時間を超える可能性がある場合には、液体供給機構 10からの液体供給と 液体回収機構 20の液体回収を所定時間だけ継続し、投影光学系 PLの光学素子 2 の端面 2A、ノズル部材 70の下面 70A、基板ステージ PSTの上面 51などの液体接 触面を清浄な液体 LQで洗浄した後に、液体供給機構 10からの液体供給を停止す るようにしてもよい。このようにすることで、仮に液体 LQが光学素子 2の端面 2Aなど に残留しても、その残留した液体 LQに含まれる不純物や汚染物を少なくすることで きるので、ウォーターマークなどの付着跡の形成を抑えることができる。
[0090] さらに上述の実施形態においては、液体供給機構 10からの液体供給の停止時間 が所定許容時間を経過したときに、液体供給機構 10からの液体供給を再開して停 止時間の長期化に起因する不都合を防止するようにしている。しかしながら、メンテ ナンスゃ各種エラー力 の復帰のために所定の許容時間が経過しても液体供給を 開始できない場合もある。
その場合には、液体供給の停止時間の計測を継続し、その結果に基づいて、供給 管 13や光学素子 2の交換などを行うようにしてもよい。
[0091] また、上述の実施形態においては、投影光学系 PLの光学素子 2の光射出側 (像面 側)への液体供給の停止時間を計測するようにしているが、国際公開第 2004Z019 128号に開示されているように、投影光学系 PLの光学素子 2の光入射側の光路空 間も液体 (純水)で満たす場合には、光学素子 2の光入射側への液体供給の停止時 間、あるいは光学素子 2の光入射側が液浸状態から非液浸状態に変更されてからの 時間を計測するようにしてもょ 、。
また、上述の実施形態においては、液体供給機構 10からの液体供給の停止時間 を計測することで、露光装置 EXに搭載された投影光学系 PLの光学素子 2の端面 2 Aの非液浸状態の時間を計測できるようにして 、るが、投影光学系 PLを露光装置 E Xに搭載する前の調整工程などにおいても、例えば国際公開第 2004Z057295号 公報に記載されて 、るように、投影光学系 PLの端面 2Aを液体に浸して各種の計測 を行うことが考えられる。このような場合も、投影光学系 PLの端面 2Aを液浸状態から 非液浸状態にして力もの経過時間を計測しておき、例えば所定の許容時間が経過し たら端面 2Aを液体に浸すようにするとよ 、。
[0092] 上述したように、本実施形態における液体 LQは純水により構成されている。純水は 、半導体製造工場等で容易に大量に入手できるとともに、基板 P上のフォトレジストや 光学素子 (レンズ)等に対する悪影響がない利点がある。また、純水は環境に対する 悪影響がないとともに、不純物の含有量が極めて低いため、基板 Pの表面、及び投 影光学系 PLの先端面に設けられている光学素子の表面を洗浄する作用も期待でき る。なお工場等力 供給される純水の純度が低い場合には、露光装置が超純水製 造器を持つようにしてもよい。
[0093] そして、波長が 193nm程度の露光光 ELに対する純水（水）の屈折率 nはほぼ 1. 4 4と言われており、露光光 ELの光源として ArFエキシマレーザ光（波長 193nm)を用 いた場合、基板 P上では lZn、すなわち約 134nmに短波長化されて高い解像度が 得られる。更に、焦点深度は空気中に比べて約 n倍、すなわち約 1. 44倍に拡大され るため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、 投影光学系 PLの開口数をより増カロさせることができ、この点でも解像度が向上する。
[0094] なお、上述したように液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数 NAが 0. 9 一 1. 3になることもある。このように投影光学系の開口数 NAが大きくなる場合には、 従来から露光光として用いられて!/、るランダム偏光光では偏光効果によって結像性 能が悪ィ匕することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、マスク (レ チクル）のライン 'アンド'スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた 直線偏光照明を行い、マスク（レチクル)のパターンからは、 S偏光成分 (TE偏光成 分)、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射 出されるようにするとよい。投影光学系 PLと基板 P表面に塗布されたレジストとの間が 液体で満たされて ヽる場合、投影光学系 PLと基板 P表面に塗布されたレジストとの 間が空気 (気体)で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与する S偏 光成分 (TE偏光成分)の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光 学系の開口数 NAが 1. 0を越えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。 また、位相シフトマスクゃ特開平 6— 188169号公報に開示されているようなラインパ ターンの長手方向に合わせた斜入射照明法 (特にダイポール照明法)等を適宜組み 合わせると更に効果的である。
[0095] また、例えば ArFエキシマレーザを露光光とし、 1Z4程度の縮小倍率の投影光学 系 PLを使って、微細なライン 'アンド'スペースパターン（例えば 25— 50nm程度のラ イン 'アンド'スペース）を基板 P上に露光するような場合、マスク Mの構造 (例えばパ ターンの微細度やクロムの厚み）によっては、 Wave guide効果によりマスク Mが偏光 板として作用し、コントラストを低下させる P偏光成分 (TM偏光成分)の回折光より S 偏光成分 (TE偏光成分)の回折光が多くマスク M力 射出されるようになるので、上 述の直線偏光照明を用いることが望ましいが、ランダム偏光光でマスク Mを照明して も、投影光学系 PLの開口数 NAが 0. 9-1. 3のように大きい場合でも高い解像性能 を得ることができる。また、マスク M上の極微細なライン 'アンド'スペースパターンを 基板 P上に露光するような場合、 Wire Grid効果により P偏光成分 (TM偏光成分）が S 偏光成分 (TE偏光成分)よりも大きくなる可能性もあるが、例えば ArFエキシマレー ザを露光光とし、 1Z4程度の縮小倍率の投影光学系 PLを使って、 25nmより大きい ライン 'アンド'スペースパターンを基板 P上に露光するような場合には、 S偏光成分（ TE偏光成分）の回折光が P偏光成分 (TM偏光成分）の回折光よりも多くマスク Mか ら射出されるので、投影光学系 PLの開口数 NAが 0. 9-1. 3のように大きい場合で も高 、解像性能を得ることができる。
[0096] 更に、マスク（レチクル)のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明（S 偏光照明）だけでなぐ特開平 6-53120号公報に開示されているように、光軸を中 心とした円の接線 (周）方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合 わせも効果的である。特に、マスク（レチクル)のパターンが所定の一方向に延びるラ インパターンだけでなぐ複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在する場合 には、同じく特開平 6— 53120号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の 接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影 光学系の開口数 NAが大き ヽ場合でも高！ヽ結像性能を得ることができる。
[0097] 本実施形態では、投影光学系 PLの先端に光学素子 2が取り付けられており、この レンズにより投影光学系 PLの光学特性、例えば収差 (球面収差、コマ収差等)の調 整を行うことができる。なお、投影光学系 PLの先端に取り付ける光学素子としては、 投影光学系 PLの光学特性の調整に用いる光学プレートであってもよい。あるいは露 光光 ELを透過可能な平行平面板であってもよ ヽ。
[0098] なお、液体 LQの流れによって生じる投影光学系 PLの先端の光学素子と基板 Pと の間の圧力が大きい場合には、その光学素子を交換可能とするのではなぐその圧 力によって光学素子が動かな 、ように堅固に固定してもよ 、。
[0099] なお、本実施形態では、投影光学系 PLと基板 P表面との間は液体 LQで満たされ ている構成であるが、例えば基板 Pの表面に平行平面板力もなるカバーガラスを取り 付けた状態で液体 LQを満たす構成であってもよ ヽ。
[0100] なお、本実施形態の液体 LQは水である力 水以外の液体であってもよ 、、例えば 、露光光 ELの光源が Fレーザである場合、この Fレーザ光は水を透過しないので、
2 2
液体 LQとしては Fレーザ光を透過可能な例えば、過フッ化ポリエーテル (PFPE)や
2
フッ素系オイル等のフッ素系流体であってもよい。この場合、液体 LQと接触する部分 には、例えばフッ素を含む極性の小さ！ヽ分子構造の物質で薄膜を形成することで親 液化処理する。また、液体 LQとしては、その他にも、露光光 ELに対する透過性があ つてできるだけ屈折率が高ぐ投影光学系 PLや基板 P表面に塗布されているフオトレ ジストに対して安定なもの（例えばセダー油）を用いることも可能である。この場合も表 面処理は用いる液体 LQの極性に応じて行われる。
[0101] なお、上記各実施形態の基板 Pとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウェハ のみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミック ウェハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版 (合成石英、シリ コンウェハ）等が適用される。
[0102] 露光装置 EXとしては、マスク Mと基板 Pとを同期移動してマスク Mのパターンを走 查露光するステップ ·アンド'スキャン方式の走査型露光装置 (スキャニングステツノ の他に、マスク Mと基板 Pとを静止した状態でマスク Mのパターンを一括露光し、基 板 Pを順次ステップ移動させるステップ ·アンド ·リピート方式の投影露光装置 (ステツ ノ にも適用することができる。また、本発明は基板 P上で少なくとも 2つのパターンを 部分的に重ねて転写するステップ 'アンド'ステイッチ方式の露光装置にも適用できる
[0103] また、本発明は、ウェハなどの被処理基板を保持可能な基板ステージを複数備え たマルチステージ型の露光装置にも適用できる。例えば、基板ステージを 2つ備えた ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平 10— 163099 号及び特開平 10— 214783号（対応米国特許 6, 341, 007、 6, 400, 441、 6, 54 9, 269及び 6, 590,634)、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に開示されており、本国際出願で指定または選択さ れた国の法令で許容される限りにおいて、それらの開示を援用して本文の記載の一 部とする。
[0104] 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、露光対象の基板の表面全体を液 体で覆った状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。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の構造及び露光動作は、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 どに詳細に記載されており、本国際出願で指定または選択された国の法令で許容さ れる限りにお 、て、この文献の記載内容を援用して本文の記載の一部とする。
[0105] 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。
[0106] 基板ステージ PSTやマスクステージ MSTにリニアモータ（USP5,623,853または
USP5,528,118参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびロー レンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各 ステージ PST、 MSTは、ガイドに沿って移動するタイプでもよぐガイドを設けないガ イドレスタイプであってもよ 、。
[0107] 各ステージ PST、 MSTの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ュ-ッ トと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージ PST、 MSTを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子 ユニットとのいずれか一方をステージ PST、 MSTに接続し、磁石ユニットと電機子ュ ニットとの他方をステージ PST、 MSTの移動面側に設ければよ!、。
[0108] 基板ステージ PSTの移動により発生する反力は、投影光学系 PLに伝わらないよう に、特開平 8— 166475号公報（USP5,528,118)に記載されているように、フレーム部 材を用いて機械的に床 (大地）に逃がしてもよい。
マスクステージ MSTの移動により発生する反力は、投影光学系 PLに伝わらないよ うに、特開平 8— 330224号公報 (米国特許第 5,874,820)に記載されているように、 フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよ 、。
[0109] 以上のように、本願実施形態の露光装置 EXは、本願特許請求の範囲に挙げられ た各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的 精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、 この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調 整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系につい ては電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステム力 露光装置 への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接 続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステム力 露光装置への組 み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない 。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ 、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およ びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図 4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、パッケージェ 程を含む） 205、検査ステップ 206等を経て製造される。

Claims

請求の範囲
[1] 投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射して、前記基板を露光する露 光装置において、
前記液体を供給するための液体供給機構と、
前記液体供給機構からの液体供給の停止時間を計測する計測器とを備えたことを 特徴とする露光装置。
[2] 前記停止時間が所定の許容時間を超えたときに、前記液体供給機構力もの液体 供給を再開することを特徴とする請求項 1記載の露光装置。
[3] 前記液体供給機構は液体を流すための流路を有し、
前記許容時間は、前記流路におけるバクテリアの増殖時間を考慮して決定されるこ とを特徴とする請求項 2記載の露光装置。
[4] 前記露光光は、前記投影光学系の端面が前記液体に接触した状態で前記基板上 に照射され、
前記許容時間は、前記投影光学系の端面に付着した液体の乾燥時間を考慮して 決定されることを特徴とする請求項 2記載の露光装置。
[5] 前記許容時間は、前記投影光学系の端面の液体の乾燥により、その端面に不純 物が付着しな 、ように決定されることを特徴とする請求項 4記載の露光装置。
[6] 前記投影光学系の端面が液体と接触するように、前記液体供給機構からの液体供 給を再開することを特徴とする請求項 4記載の露光装置。
[7] 前記基板を保持する基板ステージを備え、
前記許容時間を超えたときに、前記投影光学系と前記基板ステージの平坦部とを 対向させた後に、前記液体供給機構力 の液体供給を再開することを特徴とする請 求項 2記載の露光装置。
[8] 前記基板ステージ上に基板又はダミー基板を保持した状態で前記液体供給機構 からの液体供給を再開することを特徴とする請求項 7記載の露光装置。
[9] 前記液体は純水であることを特徴とする請求項 1記載の露光装置。
[10] 前記液体供給機構は、前記液体を流すための流路と該流路の開閉を行うためのバ ルブとを有し、 前記液体供給機構力もの液体供給の停止は、前記バルブの動作力 判断すること を特徴とする請求項 1記載の露光装置。
[11] 前記液体供給機構は、前記液体を流すための流路と該流路を流れる液体の流量 を計測する流量計とを有し、
前記液体供給機構からの液体供給の停止は、前記流量計の計測結果に基づ 、て 判断されることを特徴とする請求項 1記載の露光装置。
[12] 前記投影光学系と所定物体とを対向させた状態で、前記液体供給機構力 の液体 供給を再開する請求項 2記載の露光装置。
[13] 前記物体は、前記投影光学系の像面で移動可能なステージを含む請求項 12記載 の露光装置。
[14] 請求項 1記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
[15] 液体を介してパターンの像を投影する投影光学系のメンテナンス方法であって、 前記投影光学系の像面側の端面が液浸状態から非液浸状態になってからの経過 時間を計測することを特徴とするメンテナンス方法。
[16] 前記経過時間が所定の許容時間を超えたときに、前記投影光学系の像面側の端 面を液体で濡らすことを特徴とする請求項 15記載のメンテナンス方法。
[17] 請求項 15記載の方法を用いてメンテナンスされた投影光学系を用いて、デバイス ノターンの像を液体を介して基板上に投影することによって、前記基板を露光するこ とを特徴とする露光方法。
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