WO2005076321A1 - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

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Hiroaki Takaiwa
Takashi Horiuchi
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Nikon Corporation
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    • H01L21/0274Photolithographic processes

Definitions

  • the present invention relates to an exposure apparatus that exposes a substrate by irradiating the substrate with exposure light via a projection optical system and a liquid, and a device manufacturing method using the exposure apparatus.
  • 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.
  • the exposure apparatus used in the photolithography process has a mask stage for supporting a mask and a substrate stage for supporting a substrate, and a projection optical system for projecting a mask pattern while sequentially moving the mask stage and the substrate stage. Transfer to the substrate via
  • 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.
  • the exposure wavelength used in the exposure apparatus has been shortened 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 also being put into practical use.
  • the depth of focus (D ⁇ F) is as important as the resolution.
  • the resolution R and the depth of focus ⁇ are expressed by the following equations, respectively.
  • is the exposure wavelength
  • is the numerical aperture of the projection optical system
  • k and k are process coefficients.
  • the depth of focus ⁇ becomes too narrow, it becomes difficult to match the substrate surface with the image plane of the projection optical system, and the focus margin during the exposure operation may be insufficient. Therefore, as a method of substantially shortening the exposure wavelength and widening the depth of focus, for example, the following method is used.
  • the liquid immersion method disclosed in Patent Document 1 has been proposed. In this immersion method, the space between the lower surface of the projection optical system and the substrate surface is filled with a liquid such as water or an organic solvent to form an immersion area, and the wavelength of the exposure light in the liquid is reduced to l / l in air.
  • the resolution is improved by using n (n is the refractive index of the liquid, which is usually about 1.2 to 1.6), and the depth of focus is increased about n times.
  • Patent Document 1 WO 99/49504 pamphlet
  • the liquid when liquid intrudes or adheres to a position other than the desired position due to the liquid in the liquid immersion area flowing out or the liquid for exposure leaking, the liquid causes failure or leakage of members of the apparatus. It may cause inconveniences such as electricity or shrinkage, which deteriorates exposure accuracy and measurement accuracy. Further, for example, if a substrate is loaded (loaded) onto a substrate holder while the liquid is attached to the substrate holder for holding the substrate, the liquid functions as a lubricating film, and the substrate is placed on the substrate holder. , Causing exposure accuracy and measurement accuracy to deteriorate.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an exposure apparatus and a device manufacturing method which can perform exposure processing and measurement processing via a liquid in a satisfactory manner.
  • each element is provided with a reference numeral in parentheses to correspond to the configuration of the embodiment shown in FIGS. 1 to 20. It is merely an example and does not limit each element.
  • the exposure apparatus (EX) of the present invention is an exposure apparatus that exposes the substrate (P) by irradiating the substrate (P) with exposure light (EL) via the projection optical system (PL) and the liquid (LQ).
  • a detection device that detects whether or not a liquid (LQ) exists on an object (P, PST, 300, 400, 500, etc.) located below the tip of the projection optical system (PL) ( 60).
  • the present invention it is possible to detect whether or not liquid exists on an object disposed below the tip of the projection optical system by using the detection device. Therefore, for example, when the liquid immersion area is not formed at the desired position, appropriate treatment for arranging the liquid at the desired position is performed based on the detection result of the detection device, thereby achieving high exposure accuracy and high measurement accuracy. Degree can be maintained.
  • the exposure apparatus (EX) includes an exposure apparatus that exposes a substrate (P) by irradiating exposure light (EU) onto a substrate (P) via a projection optical system (PL) and a liquid (LQ).
  • a detection device (60) is provided.
  • At least one of the size and the shape of the liquid immersion area is optically determined using the detection device, and the size and the shape of the liquid immersion area are determined based on the determined result.
  • Appropriate measures can be taken to bring the condition to the desired state. Accordingly, the optical path of the exposure light can be reliably filled with the liquid, and the exposure processing and the measurement processing can be favorably performed. Also, for example, if there is a possibility that the liquid immersion area may spread excessively and flow out, prevent the occurrence of inconvenience such as liquid outflow by taking appropriate measures based on the detection results of the detection device. Power S can.
  • the exposure apparatus (EX) of the present invention provides an exposure apparatus that exposes the substrate (P) by irradiating exposure light (EU) onto the substrate (P) via the projection optical system (PL) and the liquid (LQ).
  • a shape detection device (60) that determines the shape of the liquid (LQ) on an object (P, PST, 300, 400, 500, etc.) that can move on the image plane side of the projection optical system (PL) ).
  • the affinity of the liquid to the object specifically, the contact angle of the liquid to the object can be determined by determining the shape of the liquid using the shape detection device. Therefore, based on the obtained results, appropriate measures can be taken to maintain the affinity between the substrate and the upper surface of the substrate stage and the liquid in an optimal state, and high exposure accuracy and measurement accuracy can be achieved. Can be maintained.
  • the exposure apparatus (EX) of the present invention exposes the substrate (P) by irradiating the substrate (P) with exposure light (EL) via the projection optical system (PL) and the liquid (LQ).
  • the exposure apparatus is equipped with a detector (60) that detects the contact angle of the liquid (LQ) on the upper surface of the substrate stage (PST) holding the substrate (P) with respect to the upper surface of the substrate stage (PST). It is characterized by having.
  • the contact angle of the liquid with the upper surface of the substrate stage can be known, and based on the result, an optimal treatment for maintaining the affinity between the upper surface of the substrate stage and the liquid in an optimal state. And high exposure accuracy and high measurement accuracy can be maintained.
  • a device manufacturing method according to the present invention uses the above-described exposure apparatus.
  • the presence / absence of a liquid, the state of a liquid immersion area, or the shape and contact angle of a liquid on an object disposed below the tip of the projection optical system are detected using a detection device.
  • a detection device By doing so, it is possible to perform an optimal treatment for maintaining high exposure accuracy and measurement accuracy based on the detection result. Therefore, it is possible to produce a device having desired performance.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of an exposure apparatus of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the substrate stage as viewed from above.
  • FIG. 3 is a side view showing an embodiment of the detection device according to the present invention.
  • FIG. 4 is a side view showing another embodiment of the detection device according to the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view showing another embodiment of the detection device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view showing another embodiment of the detection device according to the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an example of an exposure operation of the exposure apparatus.
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a relationship between detection light and an object surface.
  • FIG. 9 is a perspective view showing another embodiment of the detection device according to the present invention.
  • FIG. 10 is a side view showing another embodiment of the detection device according to the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view of the same embodiment.
  • FIG. 12 is a side view showing another embodiment of the detection device according to the present invention.
  • FIG. 13A is a schematic view showing an example of the operation of the exposure apparatus.
  • FIG. 13B is a schematic view showing an example of the operation of the exposure apparatus.
  • FIG. 14 is a side view showing another embodiment of the detection device according to the present invention.
  • FIG. 15 is a side view showing another embodiment of the detection device according to the present invention.
  • FIG. 16 is a side view showing an example of the operation of the exposure apparatus.
  • FIG. 17 is a perspective view showing another embodiment of the detection device according to the present invention.
  • FIG. 18A is a side view of FIG. 17.
  • FIG. 18B is a sectional view taken along the line BB ′ in FIG. 17.
  • FIG. 19 is a plan view showing another embodiment of the detection device according to the present invention.
  • FIG. 20 is a flowchart showing an example of a semiconductor device manufacturing process.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the exposure apparatus of the present invention.
  • an exposure apparatus EX includes a mask stage MST supporting a mask M, a substrate stage PST supporting a substrate P, and an illumination for illuminating a mask M supported by the mask stage MST with exposure light EL.
  • a projection optical system PL for projecting and exposing the pattern image of the mask M illuminated by the optical system IL and the exposure light EL onto the substrate P supported on the substrate stage PST, and an image plane side tip of the projection optical system PL.
  • the control device CONT is connected with an alarm device K that issues a warning when an abnormality occurs in the exposure processing.
  • the exposure apparatus EX includes a main column 3 that supports the mask stage MST and the projection optical system PL.
  • the main column 3 is set on a base plate 4 placed horizontally on the floor.
  • the main column 3 is formed with an upper step 3A and a lower step 3B protruding inward.
  • the exposure apparatus EX of the present embodiment is an immersion exposure apparatus to which the immersion method is applied in order to substantially shorten the exposure wavelength and improve the resolution and to substantially widen the depth of focus.
  • the exposure system EX is designed to use at least the pattern image of the mask M While the image is transferred onto the substrate P, the liquid LQ supplied from the liquid supply mechanism 10 causes a portion of the projection optical system PL on the substrate P including the projection region AR1 to be larger than the projection region AR1 and higher than the substrate P. Also locally forms a small immersion area AR2.
  • 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 of the substrate P, and the gap between the projection optical system PL and the substrate P
  • the substrate P is exposed by projecting the pattern image of the mask M onto the substrate P via the liquid LQ and the projection optical system PL.
  • the exposure apparatus EX is a scanning type that exposes the pattern formed on the mask M to the substrate P while synchronously moving the mask M and the substrate P in different directions (opposite directions) in the running direction.
  • An example in which an exposure apparatus (a so-called scanning stepper) is used will be described.
  • the direction that coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL is the Z-axis direction
  • the synchronous movement direction (scanning direction) between the mask M and the substrate P in a plane perpendicular to the Z-axis direction is the X-axis direction
  • the direction perpendicular to the Z-axis direction and the X-axis direction (non-running direction) is defined as the Y-axis direction.
  • the directions of rotation (tilt) around the X, Y, and Z axes are the ⁇ ⁇ , 6 ⁇ , and 62 directions, respectively.
  • the “substrate” used herein includes a semiconductor wafer coated with a photoresist as a photosensitive material, and the “mask” includes a reticle on which a device pattern to be reduced and projected on the substrate is formed.
  • the illumination optical system IL is supported by a support column 5 fixed above the main column 3.
  • the illumination optical system IL illuminates the mask ⁇ supported by the mask stage MST with the exposure light EL, and includes an exposure light source, an optical integrator for equalizing the illuminance of a light beam emitted from the exposure light source, and an optical integrator. It has a condenser lens that condenses the exposure light EL from the camera, a relay lens system, and a variable field stop that sets the illumination area on the mask ⁇ ⁇ ⁇ with the exposure light EL in a slit shape. A predetermined illumination area on the mask ⁇ is illuminated by the illumination optical system IL with exposure light EL having a uniform illuminance distribution.
  • the exposure light EL emitted from the illumination optical system IL includes, for example, bright ultraviolet rays (g-rays, h-rays, i-rays) emitted from a mercury lamp and far ultraviolet light (DUV light) such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm). And vacuum ultraviolet light such as Ar F excimer laser light (wavelength 193 nm) and F laser light (wavelength 157 nm)
  • VUV light ArF excimer laser light
  • DUV light far ultraviolet light
  • emission lines g-line, h-line, i-line
  • KrF excimer laser light Wavelength 248 nm
  • the mask stage MST supports the mask M, and has an opening 34A at the center thereof, through which the pattern image of the mask M passes.
  • a mask surface plate 31 is supported on the upper step 3A of the main column 3 via a vibration isolation unit 6.
  • An opening 34B through which the pattern image of the mask M passes is also formed at the center of the mask platen 31.
  • a plurality of gas bearings (air bearings) 32, which are non-contact bearings, are provided on the lower surface of the mask stage MST.
  • the mask stage MST is supported in a non-contact manner with respect to the upper surface (guide surface) 31 A of the mask surface plate 31 by an air bearing 32, and is moved to the optical axis AX of the projection optical system PL by a mask stage driving mechanism such as a linear motor. It can move two-dimensionally in a vertical plane, that is, in the XY plane, and can rotate slightly in the ⁇ Z direction.
  • the movable mirror 35 is provided on the mask stage MST. Further, a laser interferometer 36 is provided at a position facing the movable mirror 35.
  • the position of the mask M on the mask stage MST in the two-dimensional direction and the rotation angle in the ⁇ Z direction are measured in real time by the laser interferometer 36 and the measurement results are obtained. Is output to the control unit CONT.
  • the control device CONT controls the position of the mask M supported by the mask stage MST by driving the mask stage driving mechanism based on the measurement result of the laser interferometer 36.
  • the projection optical system PL is for projecting and exposing the pattern of the mask M onto the substrate ⁇ at a predetermined projection magnification ⁇ , and includes a plurality of optical elements (lenses) 2 provided at the tip of the substrate ⁇ . These optical elements are supported by a lens barrel ⁇ .
  • the projection optical system PL is a reduction system whose projection magnification j3 is, for example, 1/4 or 1/5. Note that 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.
  • a flange portion FLG is provided on the outer periphery of the lens barrel PK.
  • a lens barrel base 8 is supported on the lower step portion 3B of the main column 3 via a vibration isolation unit 7.
  • the projection optical system PL is supported by the barrel base 8 by the engagement of the flange portion FLG of the projection optical system PL with the barrel base 8.
  • the optical element 2 at the distal end of the projection optical system PL of the present embodiment is exposed from the lens barrel PK, and comes into contact with the liquid LQ in the immersion area AR2.
  • the optical element 2 is made of fluorite. Since the fluorite surface has a high affinity for water, the liquid LQ can be brought into close contact with almost the entire liquid contact surface 2 ⁇ ⁇ of the optical element 2. That is, in the present embodiment, the affinity between the liquid contact surface 2 ⁇ of the optical element 2 and the liquid (water) LQ is high, so that the liquid contact surface 2 ⁇ of the optical element 2 and the liquid LQ The optical path between the optical element 2 and the substrate ⁇ , which has high adhesion to the substrate ⁇ , can be reliably filled with the liquid LQ.
  • the optical element 2 may be quartz having a high affinity for water.
  • the liquid contact surface 2 ⁇ 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 is movably provided while holding the substrate ⁇ ⁇ via the substrate holder ⁇ , and is movably provided with respect to the projection optical system PL.
  • the substrate holder PH holds the substrate P, and holds the substrate P by a vacuum suction method or an electrostatic chuck method.
  • On the lower surface of the substrate stage PST a plurality of gas bearings (air bearings) 42 as non-contact bearings are provided.
  • a board surface plate 41 is supported on the base plate 4 via a vibration isolation unit 9.
  • the air bearing 42 sucks gas between the lower surface (bearing surface) of the substrate stage PST and the guide surface 41A, and an outlet 42B for blowing out gas (air) to the upper surface (guide surface) 41A of the substrate surface plate 41.
  • the suction port 42A has a constant clearance between the lower surface of the substrate stage PST and the guide surface 41A by the balance between the repulsive force of the gas blowing from the outlet port 42B and the suction force of the suction port 42A. Hold.
  • the substrate stage PST is supported in a non-contact manner with respect to the upper surface (guide surface) 41A of the substrate surface plate 41 by the air bearing 42, and is moved to the optical axis AX of the projection optical system PL by a substrate stage driving mechanism such as a linear motor. It can be moved two-dimensionally in a vertical plane, that is, in the XY plane, and can be slightly rotated in the ⁇ Z direction.
  • the substrate holder PH is provided so as to be movable in the Z-axis direction, the ⁇ X direction, and the ⁇ Y direction by a holder driving mechanism.
  • the substrate stage drive mechanism is controlled by the controller CONT.
  • the exposure apparatus EX also includes a focus leveling detection system (not shown) that detects the position of the surface of the substrate P supported on the substrate stage PST.
  • the configuration of the focus leveling detection system is disclosed, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-37149. Can be used.
  • the detection result of the focus leveling detection system is output to the controller CONT.
  • the controller CONT can detect the position information of the surface of the substrate P in the Z-axis direction and the tilt information of the substrate P in the X and Y directions based on the detection result of the focus leveling detection system. .
  • the controller CONT drives a holder driving mechanism to control the focus position (Z position) and the tilt angle of the surface of the substrate P held by the substrate holder PH, thereby autofocusing the surface of the substrate P, And it is adjusted to the image plane of the projection optical system PL by the auto leveling method.
  • a recess 1 is provided on the substrate stage PST, and the substrate holder PH is disposed in the recess 1.
  • the upper surface 43 of the substrate stage PST is a flat surface that is substantially the same height as the surface of the substrate P held by the substrate holder PH.
  • the movable mirror 45 is provided on the substrate stage PST.
  • a laser interferometer 46 is provided at a position facing the movable mirror 45.
  • the position and rotation angle of the substrate P on the substrate stage PST in the two-dimensional direction are measured in real time by the laser interferometer 46, and the measurement results are output to the control device CONT.
  • the controller CONT drives the substrate stage drive mechanism including the linear motor based on the measurement result of the laser interferometer 46 to position the substrate P supported by the substrate stage PST in the X-axis direction and the Y-axis direction. .
  • the substrate stage PST is movably supported by the X guide stage 44 in the X-axis direction.
  • the substrate stage PST can be moved at a predetermined stroke in the X-axis direction by the X linear motor 47 while being guided by the X guide stage 44.
  • the X linear motor 47 includes a stator 47A provided on the X guide stage 44 so as to extend in the X-axis direction, and a mover 47B provided corresponding to the stator 47A and fixed to the substrate stage PST. Le, ru. Then, the substrate stage PST moves in the X-axis direction by driving the mover 47B with respect to the stator 47A.
  • the substrate stage PST is supported in a non-contact manner by a magnetic guide composed of a magnet and an actuator that maintains a predetermined gap in the Z-axis direction with respect to the X guide stage 44.
  • the substrate stage PST is moved in the X-axis direction by the X linear motor 47 while being supported by the X guide stage 44 in a non-contact manner.
  • a pair of Y linear motors 48, 48 capable of moving the X guide stage 44 in the Y axis direction together with the substrate stage PST are provided.
  • Each of the Y linear motors 48 includes a mover 48 ⁇ provided at both ends in the longitudinal direction of the X guide stage 44, and a stator 48 ⁇ provided corresponding to the mover 48 ⁇ . Then, when the mover 48 ⁇ is driven relative to the stator 48 ⁇ , the X guide stage 44 moves in the ⁇ axis direction together with the substrate stage PST.
  • the X guide stage 44 can also be rotated in the ⁇ direction by adjusting the drive of the linear motors 48 and 48. Therefore, the substrate stage PST can be moved in the ⁇ -axis direction and the ⁇ direction almost integrally with the X guide stage 44 by the ⁇ linear motors 48, 48.
  • guide portions 49 formed in an L shape in a front view and guiding the X guide stage 44 to move in the ⁇ -axis direction are provided. .
  • the guide part 49 is supported on the base plate 4.
  • ⁇ the stator 48 ⁇ of the linear motor 48 is provided on the flat portion 49 # of the guide portion 49.
  • a concave guided member 50 is provided at each of both longitudinal end portions of the lower surface of the X guide stage 44 .
  • the guide portion 49 is engaged with the guided member 50, and is provided such that the upper surface (guide surface) 49 ⁇ of the guide portion 49 and the inner surface of the guided member 50 face each other.
  • a gas bearing (air bearing) 51 which is a non-contact bearing is provided on the guide surface 49 ⁇ of the guide portion 49, and the X guide stage 44 is non-contact supported on the guide surface 49 ⁇ ⁇ ⁇ .
  • a gas bearing (air bearing) 52 which is a non-contact bearing is interposed between the stator 48 ⁇ of the linear motor 48 and the flat portion 49 ⁇ of the guide portion 49.
  • the bearing 52 supports the flat portion 49 ⁇ of the guide portion 49 in a non-contact manner. Therefore, the stator 48 ⁇ moves in the - ⁇ direction (+ ⁇ direction) according to the movement of the X guide stage 44 and the substrate stage PST in the + ⁇ direction (- ⁇ direction) according to the law of conservation of momentum.
  • the stator 48 ° the reaction force accompanying the movement of the X guide stage 44 and the substrate stage PST is canceled, and the change of the center of gravity can be prevented.
  • the stator 48 ⁇ has the merit of a so-called counter mass.
  • 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 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 section 11 is restricted. Controlled by the control device CONT.
  • the liquid supply mechanism 10 supplies the liquid LQ controlled at a predetermined temperature (for example, 23 ° C.) onto the substrate P.
  • the tank and the pressurizing pump of the liquid supply unit 11 do not necessarily have 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.
  • the temperature stability and the temperature uniformity of the liquid LQ supplied from the liquid supply mechanism 10 be controlled to about 0.01 to 0.001 ° C.
  • valves 15 for opening and closing the flow paths of the supply pipes 13A and 13B are provided, respectively.
  • the opening and closing operation of the valve 15 is controlled by the controller 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 drive source (power supply) of the exposure apparatus EX (control device CONT) stops due to a power failure or the like. It is a method.
  • 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.
  • a vacuum system suction device
  • the vacuum system in the factory where the exposure apparatus EX is installed 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.
  • the liquid recovery mechanism 20 recovers a predetermined amount of the liquid LQ on the substrate P supplied from the liquid supply mechanism 10.
  • a flow path forming member 70 is disposed near the optical element 2 that is in contact with the liquid LQ.
  • the flow path forming member 70 is an annular member provided to surround the side surface of the optical element 2 above the substrate P (substrate stage 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, or an alloy containing these.
  • the flow path forming member 70 is made of glass ( It may be constituted by a transparent member (optical member) having a light transmitting property such as quartz.
  • the flow path forming member 70 is provided above the substrate P (substrate stage PST), and has 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.
  • a mass flow controller that controls the amount of liquid supplied per unit time from the liquid supply unit 11 to each of the liquid supply ports 12A and 12B.
  • a flow controller 16 (16A, 16B) is provided. The control of the liquid supply amount by the flow controllers 16A and 16B is performed under the command signal of the controller CONT.
  • the flow path forming member 70 includes a liquid recovery port 22 (22A, 22B) provided above the substrate 3 (substrate stage PST) and arranged so as to face the surface of the substrate P. Te, ru.
  • 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.
  • One end of the recovery flow path is connected to the liquid recovery unit 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.
  • Collection ports 22A and 22B It is provided outside the liquid supply ports 12A and 12B of the liquid supply mechanism 10 with respect to the projection area AR1 of the shadow optical system PL.
  • the operations of the liquid supply unit 11 and the flow controller 16 are controlled by the control device CONT.
  • the control device CONT sends out 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.
  • the liquid supply ports 12A and 12B are arranged 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 through the liquid supply ports 12A and 12B. Can be supplied.
  • the amount of liquid LQ supplied to the substrate P from each of the liquid supply ports 12A and 12B per unit time can be individually controlled by the flow controllers 16A and 16B provided in the supply pipes 13A and 13B, respectively. It is.
  • the liquid recovery operation of liquid recovery unit 21 is controlled by 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 (two in this case) 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 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 surface of the member facing the exposed surface (surface) of the substrate P held on the substrate stage PST becomes lyophilic.
  • the lyophilic treatment is performed by forming a thin film of a substance with a highly polar molecular structure such as alcohol, for example, to form the optical element 2 and the flow path forming member.
  • the hydrophilicity is imparted to the liquid contact surface of No. 70. That is, when water is used as the liquid LQ, it is desirable to provide a liquid having a highly polar molecular structure such as an OH group on the liquid contact surface.
  • 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, and the flow path forming member 70
  • 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 A R2 can be satisfactorily formed within a desired range.
  • 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.
  • the contents of these documents may be incorporated by reference as far as is permitted by the laws of the country designated or selected in this international application.
  • the detection device 60 detects whether or not the liquid LQ is present on the substrate P or the substrate stage PST disposed below the tip of the projection optical system PL, and detects the detection light La.
  • An emission unit 61 for emitting light and a light receiving unit 62 arranged at a predetermined position with respect to the detection light La are provided.
  • the emission unit 61 is provided at a predetermined position of the main column 3, and the light receiving unit 62 is located at a position in the main column 3 facing the emission unit 61 across the projection area AR1 of the projection optical system PL. Is provided.
  • the detection light La emitted from the emission unit 61 of the detection device 60 is set so as to be irradiated substantially parallel to the surface of the substrate P and the upper surface 43 of the substrate stage PST which is substantially flush with the surface of the substrate P.
  • the detection light La emitted from the emission unit 61 passes below the optical element 2 provided at the tip of the projection optical system PL.
  • FIG. 2 is a plan view of a substrate stage PST that can move while holding the substrate P as viewed from above.
  • moving mirrors 45 are arranged on two mutually perpendicular edges of a substrate stage PST having a rectangular shape in plan view.
  • the projection area AR1 of the projection optical system PL has a length in the Y-axis direction. It is set to a rectangular shape in plan view with the hand direction and the X-axis direction as the short direction.
  • the emission unit 61 of the detection device 60 that emits the detection light La is fixed at a predetermined position (main column 3 in the present embodiment) away from the substrate stage PST by 1X with respect to the substrate stage PST. Is fixed at a predetermined position (main column 3) away from the + X side. Then, the emission unit 61 of the detection device 60 irradiates the detection light La from outside the substrate stage PST, and detects the liquid LQ on the substrate P or the substrate stage PST based on the light reception result at the light receiving unit 62. It is. That is, the detection device 60 optically detects the liquid LQ from outside the substrate stage PST that can move while holding the substrate P.
  • a concave portion 1 is formed substantially at the center of the substrate stage PST, and a substrate holder PH for holding the substrate P is arranged in the concave portion 1.
  • the upper surface 43 of the substrate stage PST other than the concave portion 1 is set at substantially the same height (level) as the surface of the substrate P held by the substrate holder PH. Since the upper surface 43 is provided substantially flush with the surface of the substrate P around the substrate P, even when the edge area E of the substrate P is subjected to liquid immersion exposure, the liquid surface is located on the image plane side of the projection optical system PL.
  • the liquid immersion area AR2 can be favorably formed while maintaining LQ.
  • the detection light La is located below the optical element 2 at the tip of the projection optical system PL and passes through the projection area AR1 of the projection optical system PL, that is, the optical path of the exposure light EL. Is set to pass. More specifically, the detection light La is set to pass between the optical element 2 and the substrate P (substrate stage PST). Note that the detection light La may be provided so as to pass through a region other than the optical path of the exposure light EL. Then, the detection light La is irradiated substantially parallel to the surface of the substrate P and the upper surface 43 of the substrate stage PST.
  • the upper surface 43 of the substrate stage PST is liquid-repellent and has liquid repellency.
  • a lyophobic material such as a fluorine-based resin material or an acrylic-based resin material is applied, or the thin film having the lyophobic material strength is attached.
  • the liquid repellent material for making the liquid repellent a material that is insoluble in the liquid LQ is used.
  • the whole or a part of the substrate stage PST may be formed of a liquid-repellent material such as a fluorine-based resin such as polytetrafluoroethylene (Teflon (registered trademark)).
  • a plate member having liquid repellency made of polytetrafluoroethylene or the like may be exchangeably disposed on the upper surface of the substrate stage PST.
  • a plate member 43P having a surface 43 is exchangeably arranged on the substrate stage PST.
  • a gap is formed between the side surface PB of the substrate P held by the substrate holder PH and the plate member 43P, but since this gap is as small as about several mm, the surface of the liquid LQ The inconvenience of liquid LQ penetrating into the gap is suppressed by the action of tension or the like.
  • the liquid supply ports 12A and 12B are provided on both sides of the projection area AR1 of the projection optical system PL in the X-axis direction (running direction). Specifically, the liquid supply port 12A is provided on one side (1X side) in the running direction with respect to the projection area AR1 of the lower surface 70A of the flow path forming member 70, and the liquid supply port 12B is provided on the other side (1X side). + X side). That is, the liquid supply ports 12A and 12B are provided near the projection area ARl, and are provided on both sides of the projection area AR1 in the running direction (X-axis direction) so as to sandwich the projection area AR1.
  • Each of the liquid supply ports 12A and 12B is formed in a substantially U-shaped (arc-shaped) slit shape extending in the Y-axis direction in plan view.
  • the length of the liquid supply ports 12A and 12B in the Y-axis direction is at least longer than the length of the projection area AR1 in the Y-axis direction.
  • the liquid supply ports 12A and 12B are provided so as to surround at least the projection area AR1.
  • the liquid supply mechanism 10 can simultaneously supply the liquid LQ on both sides of the projection area ARl via the liquid supply ports 12A and 12B.
  • the liquid 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, and extend in the X-axis direction (scanning direction). In this regard, they are provided on both sides of the projection area AR1 of the projection optical system PL. Specifically, the liquid recovery port 22A is provided on one side (1X side) in the scanning direction with respect to the projection area AR1 of the lower surface 70A of the flow path forming member 70, and the liquid recovery port 22B is provided on the other side (1X side). + X side).
  • Each of the liquid recovery ports 22A and 22B is formed in a substantially U-shaped (arc-shaped) slit shape extending in the Y-axis direction in plan view.
  • the liquid recovery ports 22A and 22B are provided so as to surround the projection area AR1 of the projection optical system PL and the liquid supply ports 12A and 12B.
  • the liquid immersion area AR2 filled with the liquid LQ is substantially in the area surrounded by the two liquid recovery ports 22A and 22B so as to include the projection area AR1 and on the substrate P It is formed locally in the area.
  • the liquid immersion area AR2 only needs to cover at least the projection area AR1, and the entire area surrounded by the two liquid recovery ports 22A and 22B is the liquid immersion area. It does not have to be.
  • the liquid supply ports 12 are provided on both sides of the projection area AR1 one by one. However, the number of liquid supply ports 12 may be arbitrary. Similarly, the liquid recovery port 22 may be divided into a plurality. Further, the liquid supply ports 12 provided on both sides of the projection area AR1 are formed to have substantially the same size (length) as each other, but may have different sizes. Similarly, each of the liquid collection rollers 22 provided on both sides of the projection area AR1 may have a different size.
  • the slit width of the supply port 12 and the slit width of the recovery port 22 may be the same, the slit width of the recovery port 22 may be larger than the slit width of the supply port 12, or conversely, the recovery width The slit width of the port 22 may be smaller than the slit width of the supply port 12 by J / J.
  • a reference member 300 is arranged on the substrate stage PST at a predetermined position outside the substrate P.
  • the reference member 300 includes, for example, a reference mark PFM detected by a substrate alignment system having a configuration as disclosed in JP-A-4-65603 and a reference mark PFM disclosed in JP-A-7-176468, for example.
  • the reference mark MFM detected by the mask alignment system having such a configuration is provided in a predetermined positional relationship.
  • the upper surface 301A of the reference member 300 is substantially flat, and is provided at substantially the same height (level) as the surface of the substrate P and the upper surface 43 of the substrate stage PST.
  • the substrate alignment system is provided near the substrate stage PST, and also detects an alignment mark on the substrate P.
  • the mask system is provided near the mask stage MST, and detects the reference mark MFM on the substrate stage PST via the mask M and the projection optical system PL.
  • an illuminance unevenness sensor 400 as disclosed in, for example, JP-A-57-117238 is arranged as a measurement sensor. ing.
  • the uneven illuminance sensor 400 includes an upper plate 401 having a rectangular shape in plan view.
  • the upper surface 401A of the upper plate 401 is substantially flat, and is provided at substantially the same height (level) as the surface of the substrate P and the upper surface 43 of the substrate stage PST.
  • the upper surface 401A of the upper plate 401 is provided with a pinhole 470 through which light can pass. Of the upper surface 401A, portions other than the pinhole portion 470 are covered with a light-shielding material such as chrome.
  • a measurement sensor is provided at a predetermined position on the substrate stage PST outside the substrate P.
  • an aerial image measurement sensor 500 as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-14005 is provided.
  • the aerial image measurement sensor 500 includes a rectangular upper plate 501 in plan view.
  • the upper surface 501A of the upper plate 501 is substantially flat, and is provided at substantially the same height (level) as the surface of the substrate P and the upper surface 43 of the substrate stage PST.
  • a slit portion 570 through which light can pass is provided on the upper surface 501A of the upper plate 501.
  • the upper surface 501A is covered with a light-shielding material such as chrome, except for the slit portion 570.
  • an irradiation sensor as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-16816 is also provided on the substrate stage PST.
  • the upper surface of the upper plate is provided at substantially the same height (level) as the surface of the substrate P and the upper surface 43 of the substrate stage PST.
  • the upper surface 43 of the substrate stage PST has substantially the same height (level) including the reference member 300 and the sensors 400 and 500, and has liquid repellency. Further, the upper surface of the movable mirror 45 is almost the same height (level) as the upper surface 43 of the substrate stage PST, and the upper surface and the reflection surface of the movable mirror 45 also have liquid repellency. As a result, the movement range of the substrate stage PST in the state where the liquid immersion area AR2 is formed can be increased, and the reference member 300, the sensor 400, 500, or the upper surface or the reflecting surface of the movable mirror 45, which can be moved by force, can be used. Even if liquid adheres to the surface, the adhered liquid can be easily removed.
  • the reference member 300, the upper plates 401 and 501, and the like are configured to be detachable from the substrate stage PST, and can be replaced when the liquid repellency of the upper surface is deteriorated.
  • FIG. 3 is a side view showing an example of a state where the detection device 60 is detecting the liquid LQ.
  • the detection device 60 emits the detection light La substantially parallel to the surface of the substrate P held by the substrate holder PH and the upper surface 43 of the substrate stage PST. Then, the detection device 60 detects whether or not the liquid LQ is present on the substrate P or the substrate stage PST based on the light reception result of the light reception 62.
  • the emitting unit 61 and the light receiving unit 62 face each other, and the detection light La emitted from the emitting unit 61 reaches the light receiving unit 62, and the light receiving unit 62 receives the light with a predetermined light amount (light intensity). Is being done.
  • the liquid is placed on the substrate P or on the substrate stage PST.
  • the detection light La is applied to the liquid LQ in the case where the liquid droplets (water droplets) of the body LQ are arranged, the detection light La is refracted, diffused, or absorbed by the liquid LQ.
  • the detection device 60 can detect whether or not the liquid LQ exists on the optical path of the detection light La based on the light reception result (light reception amount) of the light receiving unit 62. Then, by detecting whether or not the liquid LQ exists on the optical path of the detection light La, the detection device 60 can detect the liquid LQ on the substrate P or the substrate stage PST disposed below the tip of the projection optical system PL. The presence or absence of liquid LQ on top can be detected.
  • the liquid LQ in a relatively large area on the substrate stage PST including the substrate P is irradiated. Can be detected.
  • the detection light La and the substrate stage PST are relatively moved.
  • the position of the liquid LQ on the substrate P or the substrate stage PST can be obtained. That is, while monitoring the position of the substrate stage PST using the laser interferometer 46, the detection light La is emitted while moving the substrate stage PST.
  • the controller CONT determines the position of the liquid LQ in the coordinate system defined by the laser interferometer 46 based on the position measurement result of the laser interferometer 46 and the light reception result of the light receiving unit 62 of the detection device 60. Can be.
  • each of the emission section 61 and the light receiving section 62 is arranged on both sides of the substrate stage PST with respect to the X-axis direction, and emits the detection light La from the emission section 61.
  • the emission unit 61 and the light-receiving unit 62 are In the Y-axis direction
  • the substrate stage PST is disposed on both sides of the substrate stage PST, and the substrate stage PST is moved in the X-axis direction while the detection light La is emitted from the emission part 61, whereby the substrate PST is moved.
  • the position and range of the liquid LQ on the substrate stage PST in the X-axis direction can be detected.
  • the emission unit 61 and the light receiving unit 62 of the detection device 60 are arranged so as to face each other, but as shown in FIG.
  • Optical members 63 and 64 may be provided on the optical path as bending portions for bending the optical path of the detection light La. By doing so, it is possible to irradiate the detection light La to a desired position while arranging the emitting unit 61 and the light receiving unit 62 at arbitrary positions. The degree of freedom in designing the entire device EX can be improved.
  • the detection light La emitted from the emission section 61 may be made incident on the incident end of the optical fiber, and the detection light La emitted from the emission end of the optical fiber may be irradiated.
  • an optical fiber may be connected to the light receiving unit 62, and the detection light La transmitted through the optical fiber may be received by the light receiving unit 62.
  • the position of the liquid LQ on the substrate P or the substrate stage PST is detected by moving the substrate P and the substrate stage PST with respect to the detection light La of the detection device 60 while moving.
  • the position of the liquid LQ on the substrate P or the substrate stage PST can also be obtained by irradiating the detection light La two-dimensionally in a matrix. Can be requested.
  • a detection device 60 is disposed on the + Y side of the substrate stage PST and emits a plurality of detection lights La arranged in the X-axis direction, and one Y of the substrate stage PST. And the first light receiving section 62X arranged at a predetermined position with respect to the detection light La emitted from the first emitting section 61X, and the -X side of the substrate stage PST and arranged in the Y-axis direction.
  • a second emitting portion 61Y that emits a plurality of detection lights La, and a second light receiving portion arranged on the + X side of the substrate stage PST and arranged at a predetermined position with respect to the emitted detection light La A part 62Y is provided.
  • the first light receiving section 62X has a plurality of light receiving elements corresponding to the plurality of detection lights La emitted from the first emitting section 61X.
  • the second light receiving section 62Y has a second emitting section 61Y. It has a plurality of light receiving elements corresponding to a plurality of detection lights La emitted from the light receiving element.
  • the detection light La emitted from the first emission part 61X and the detection light La emitted from the second emission part 61Y are irradiated substantially parallel to the surface of the substrate P and the upper surface 43 of the substrate stage PST.
  • the optical paths of these detection lights LA are provided in a matrix in plan view.
  • the first light reception unit 62X Among the plurality of light receiving elements, the amount of light received by the light receiving element corresponding to the detection light Lax decreases.
  • the detection light is output from the plurality of light receiving elements of the second light reception unit 62Y.
  • the amount of light received by the light receiving element corresponding to Lay decreases.
  • the light reception results of the first and second light receiving units 62X and 62Y are output to the control device CONT.
  • the controller CONT can specify that the position of the liquid LQ is near the intersection of the detection light Lax and the detection light Lay based on the light reception results of the first and second light receiving units 62X and 62Y. .
  • the control device C ⁇ NT uses the position information of the light receiving element that receives the detection lights Lax and Lay based on the position information. , The position of the liquid LQ on the substrate P or the substrate stage PST.
  • the detection device 60 is provided on the substrate P or on the substrate stage based on the light reception result of the light receiving portion 62 when the detection light La is emitted from the emitting portion 61 to each of a plurality of positions.
  • the size of the liquid LQ on the PST the size of the area where the liquid LQ is located. That is, when the liquid LQ is disposed in a predetermined area on the substrate stage PST (or on the substrate P), the emitting unit 61 emits the detection light La to each of a plurality of positions including the edge LG of the liquid LQ. Irradiate.
  • the emission unit 61 irradiates a plurality of detection lights La arranged in the Y-axis direction along the X-axis direction.
  • the light receiving section 62 has a plurality of light receiving elements corresponding to the plurality of detection lights La.
  • the position information of these light receiving elements is known in advance by design values and the like.
  • the detecting device 60 determines the size of the liquid LQ (the area where the liquid LQ is arranged) based on the light receiving result of the light receiving element of the light receiving unit 62 that has received the detection light Lai and the positional information of the light receiving element. You can ask.
  • the detection device 60 detects the liquid LQ from the X-axis direction. Since the light La is irradiated, the size of the liquid LQ (the area where the liquid LQ is arranged) in the Y-axis direction can be obtained, but the liquid LQ is irradiated with the detection light La from the Y-axis direction. By doing so, the size of the liquid LQ in the X-axis direction can be obtained. In addition, it is of course possible to irradiate the detection light La from the direction inclined with respect to the X-axis (Y-axis) direction in the XY plane. The liquid crystal LQ is irradiated with the detection light La from a plurality of directions, and each light reception result is arithmetically processed. Region).
  • the emission unit 61 irradiates the plurality of detection lights La collectively. For example, as described with reference to FIG. While monitoring the position of the substrate stage PST using 46, while moving the substrate stage PST, one (or a predetermined plurality) of detection light La is irradiated by the emission unit 61, and the detection light La is irradiated. It is also possible to obtain the size or shape of the liquid LQ based on the light receiving result of the light receiving unit 62 at the time.
  • the detection device 60 (or the control device CONT) performs arithmetic processing on a plurality of light reception results at the light receiving section 62 corresponding to a plurality of positions of the substrate stage PST, thereby obtaining the size and shape of the liquid LQ. Ask for at least one.
  • the emission unit 61 emits the detection light La arranged in a plurality, but may be a sheet-like light flux irradiated so as to cover the liquid LQ.
  • the sheet light beam for example, a so-called laser sheet light generated by passing a laser light beam emitted from a laser light source through an optical system having a pinhole-cylindrical lens can be used.
  • the mask M is loaded (loaded) into the mask stage MST, and the substrate P to be exposed is loaded (loaded) into the substrate stage PST (step Sl).
  • the control device CONT moves the substrate stage PST to a load position set at a position distant from the projection optical system PL.
  • the substrate P is loaded at a loading position by a transfer system (loader device) (not shown).
  • step S2 After the substrate P is loaded on the substrate stage PST, the alignment process for the substrate P Measurement processing is performed (step S2).
  • the control device CONT detects the reference mark PFM formed on the reference member 300 using, for example, the above-described substrate alignment system, and uses the mask alignment system to project the reference member 300 through the projection optical system PL.
  • the distance between the detection reference position of the substrate alignment system and the projection position of the pattern image of the mask M in the coordinate system that defines the movement of the substrate stage PST (positional relationship) ) Is determined.
  • the controller CONT operates the liquid supply mechanism 10 and the liquid supply mechanism 10 with the projection optical system PL and the upper surface 301A of the reference member 300 facing each other.
  • control device CONT detects reference mark MFM on reference member 300 by the mask alignment system via projection optical system PL and liquid LQ.
  • the controller CONT uses the liquid recovery mechanism 20 or a predetermined liquid recovery mechanism provided separately from the liquid recovery mechanism 20 to control the upper surface of the reference member 300. Collect the liquid LQ in the liquid immersion area AR2 formed on 301A.
  • an alignment mark formed in a shot area that is an exposure target area on the substrate P is detected by a substrate alignment system, and The position information (deviation) of the shot area with respect to the detection reference position is obtained, and the substrate stage PST is moved from the position of the substrate stage PST at that time by the amount of deviation of the shot area obtained by the above baseline amount and the substrate alignment system.
  • the projection position of the pattern image of the mask M and its shot area can be aligned.
  • the control device CONT uses the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20, for example, with the projection optical system PL and the upper plate 401 of the illuminance unevenness sensor 400 facing each other.
  • the liquid LQ is supplied and collected to form a liquid immersion area AR2 for the liquid LQ between the optical element 2 at the tip of the projection optical system PL and the upper surface 401A of the upper plate 401.
  • the controller CONT emits the exposure light EL from the illumination optical system IL, and outputs the illuminance of the exposure light EL in the projection area AR1 by the illuminance unevenness sensor 400 via the projection optical system PL and the liquid LQ. Detect distribution.
  • the control device CONT appropriately corrects the irradiation distribution of the exposure light EL based on the detection result of the uneven illuminance sensor 400 so that the illuminance distribution of the exposure light EL in the projection area AR1 of the projection optical system PL is in a desired state. .
  • the controller CONT uses the liquid recovery mechanism 20 or a predetermined liquid recovery mechanism provided separately from the liquid recovery mechanism 20 to control the illuminance unevenness sensor.
  • the liquid LQ in the liquid immersion area AR2 formed on the upper surface 401A of the upper plate 401 of the 400 is collected.
  • the control device CONT uses the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20 to supply the liquid LQ with the projection optical system PL and the upper plate 501 of the aerial image measurement sensor 500 facing each other. Then, liquid immersion area AR2 of liquid LQ is formed between optical element 2 at the tip of projection optical system PL and upper surface 501A of upper plate 501. Then, the controller CONT emits the exposure light EL from the illumination optical system IL, and performs aerial image measurement by the aerial image measurement sensor 500 via the projection optical system PL and the liquid LQ. The controller CONT appropriately adjusts the image characteristics of the projection optical system PL based on the measurement results of the aerial image measurement sensor 500 so that the image characteristics via the projection optical system PL and the liquid LQ are in a desired state. to correct.
  • the controller CONT uses the liquid recovery mechanism 20 or a predetermined liquid recovery mechanism provided separately from the liquid recovery mechanism 20 to control the upper plate of the aerial image measurement sensor 500.
  • the liquid LQ in the liquid immersion area AR2 formed on the upper surface 501A of the 501 is collected.
  • control device CONT operates in the image plane side of projection optical system PL.
  • the irradiation amount (illuminance) of the exposure light EL is measured, and the illuminance of the exposure light EL is appropriately corrected based on the measurement result.
  • the control device C ⁇ NT collects the liquid LQ on the upper plate of the illuminance sensor using the liquid recovery mechanism 20 or the like.
  • the control device CONT uses the detection device 60 to deposit the liquid LQ on the substrate stage PST including the upper surfaces 301A, 401A, 501A, and the like. Detect whether or not there is.
  • the control device CONT uses the detection device 60 to detect whether or not the liquid LQ exists on the reference member 300.
  • the control device CONT controls the operation of the liquid recovery mechanism 20 based on the detection result of the detection device 60. Specifically, when it is determined that the liquid LQ is present on the reference member 300, the control device CONT again performs the operation of collecting the liquid LQ on the reference member 300 using the liquid recovery mechanism 20 or the like. Do. Next, control device CONT uses detection device 60 to detect again whether liquid LQ is present on reference member 300 or not.
  • control device CONT repeats the detecting operation by the detecting device 60 and the liquid collecting operation by the liquid collecting mechanism 20 until the detecting device 60 no longer detects the liquid LQ.
  • control device CONT performs the liquid detecting operation by the detecting device 60 and the liquid collecting operation by the liquid collecting mechanism 20 in parallel.
  • control device CONT continues the liquid recovery operation by the liquid recovery mechanism 20 until the detection device 60 stops detecting the liquid LQ.
  • the problem of the liquid LQ remaining on the substrate stage PST including the reference member 300 is avoided.
  • control device CONT uses detection device 60 to detect whether or not liquid LQ is present on upper surface 43 of substrate stage PST in addition to reference member 300. Then, when it is determined that the liquid LQ exists on the upper surface 43 of the substrate stage PST, the control device CONT uses the liquid recovery mechanism 20 to recover the liquid LQ on the upper surface 43.
  • the detection device 60 can obtain the positional information of the liquid LQ on the substrate stage PST (reference member 300). Therefore, the controller CONT moves the substrate stage PST based on the position information of the liquid LQ, and performs the liquid recovery operation in a state where the position where the liquid LQ is located and the liquid recovery port 22 of the liquid recovery mechanism 20 are aligned. Do That can be S. Thereby, the throughput of the liquid recovery operation can be improved.
  • the liquid may be collected while moving the substrate stage PST with respect to the liquid recovery port 12 so that the entire upper surface 43 of the substrate stage PST passes below the liquid recovery port 12.
  • the detection device 60 can obtain information on the size of the liquid LQ on the substrate stage PST (reference member 300) and, consequently, the amount of the liquid LQ. Therefore, the controller CONT controls the recovery force (suction force) of the liquid recovery mechanism 20 or controls the recovery time (suction time) based on the information on the size (amount) of the liquid LQ. Can control S. For example, when the size of the liquid LQ is large (when the amount is large), the control device CONT increases the recovery force of the liquid recovery mechanism 20 or prolongs the recovery time.
  • the control device CONT reduces the recovery power of the liquid recovery mechanism 20 or shortens the recovery time. Thereby, the throughput of the liquid recovery operation is improved.
  • the controller CONT uses the liquid recovery mechanism 20 It is also possible not to perform the liquid LQ recovery operation.
  • the measurement operation in a state where the liquid immersion area AR2 of the liquid LQ is formed on the upper surface 301A of the reference member 300 and the detection operation by the detection device 60 can be performed in parallel.
  • the detector 60 irradiates the detection light La between the optical element 2 of the projection optical system PL and the upper surface 301A during the measurement operation with the liquid immersion area AR2 of the liquid LQ formed on the upper surface 301A. To This makes it possible to detect whether or not the liquid LQ is filled between the optical element 2 of the projection optical system PL and the upper surface 301A of the reference member 300.
  • the control device CONT stops the measurement operation using, for example, the reference member 300, or sets the liquid supply conditions by the liquid supply mechanism 10 to fill the liquid LQ, for example. Take appropriate measures such as changing the liquid recovery conditions by the liquid recovery mechanism 20. Apply.
  • the measurement operation using the reference member 300 may be performed by passing the detection light La outside the liquid immersion area AR2 of the liquid LQ formed on the upper surface 301A of the reference member 300.
  • the detection device 60 can detect the outflow of the liquid LQ.
  • the control device CONT determines, based on the detection result of the detection device 60, that an abnormality such as the outflow of the liquid LQ has occurred, for example, it reduces the liquid supply amount per unit time by the liquid supply mechanism 10, or The supply of the liquid LQ by the liquid supply mechanism 10 is stopped.
  • the drive of the liquid supply unit 11 may be stopped, or the flow paths of the supply pipes 13A and 13B may be closed using the valves 15A and 15B. Good.
  • the control device CONT increases the liquid recovery amount per unit time by the liquid recovery mechanism 20. Further, the substrate stage PST may be stopped.
  • the operations of the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20 can be controlled based on the detection result of the detection device 60, whereby the liquid immersion area AR2 can be favorably formed. .
  • the liquid immersion area AR2 can be favorably formed.
  • the detection operation by the detection device 60 can be performed after the measurement process using the reference member 300 or in parallel with the measurement process, or can be performed before the measurement process.
  • the detection device 60 can detect whether or not the liquid immersion area AR2 is properly formed between the projection optical system PL and the reference member 300, and then perform the measurement process.
  • a liquid LQ immersion area is formed on the upper surface 301A of the reference member 300, measurement processing is performed, liquid recovery is performed, and the substrate including the upper surface 301A is detected using the detection device 60.
  • the case of detecting the liquid LQ on the stage PST has been described as an example.However, the liquid LQ immersion area is formed on the upper surface 401A of the upper plate 401 of the illuminance unevenness sensor 400, and measurement processing is performed.
  • the detection device 60 After recovering the liquid LQ, or forming an immersion area of the liquid LQ on the upper surface 501A of the upper plate 501 of the aerial image measurement sensor 500 and performing measurement processing, After collecting the liquid LQ, or after forming the liquid LQ immersion area on the upper surface of the upper plate of the illuminance sensor and performing measurement processing, and collecting the liquid LQ on the upper surface, the detection device 60 is used. Then, it is possible to detect whether or not the liquid LQ exists on the upper plate or the substrate stage PST. Then, the control device CONT can control the operations of the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20 based on the detection result of the detection device 60. Further, the detection operation by the detection device 60 can be performed in parallel with the measurement operation by the illuminance unevenness sensor 400 and the aerial image measurement sensor 500, and the detection operation by the detection device 60 can be performed before the measurement operation. It is also possible to do.
  • the control device CONT causes the projection optical system PL and the substrate P to face each other in order to perform the scanning exposure processing of the substrate P. Then, the control device CONT drives the liquid supply mechanism 10 to supply the liquid LQ onto the substrate P, and drives the liquid recovery mechanism 20 to recover a predetermined amount of the liquid LQ on the substrate P.
  • the liquid immersion area AR2 of the liquid LQ is formed between the optical element 2 at the tip of the projection optical system PL and the substrate P (step S3).
  • step S2 After the completion of the alignment process and the measurement process (step S2), the liquid LQ is not recovered, and the liquid LQ is held on the image plane side of the projection optical system PL. Is also good.
  • the control device 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. While moving the substrate stage PST in the X-axis direction (scanning direction), 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. (Step S4).
  • the liquid LQ supplied from the liquid supply unit 11 of the liquid supply mechanism 10 to form the liquid immersion area AR2 flows through the supply pipes 13A and 13B, and then is supplied into the flow path forming member 70.
  • the liquid is supplied onto the substrate P from the liquid supply ports 12A and 12B via the 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 substrate P and the lower end surface of the front end (optical element 2) of the projection optical system PL, and the projection area is formed.
  • a liquid immersion area AR2 smaller than the substrate P and larger than the projection area AR1 is partially located on the substrate P including the AR1. Formed locally.
  • the control device CONT sends the liquid from the liquid supply ports 12A and 12B arranged on both sides of the projection area AR1 in the X-axis direction (scan direction) of the liquid supply mechanism 10 from both sides of the projection area AR1 in the scan 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 of the present embodiment 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).
  • a partial 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 moves in the ⁇ X direction (or + X direction).
  • the substrate P moves with respect to the projection area AR1 in the + X direction (or one X direction) at a speed ⁇ ⁇ (/ 3 is the projection magnification).
  • 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 running 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 when supplying the liquid LQ to the substrate ⁇ ⁇ from both sides in the scanning direction of the projection area AR1, the control device CONT uses the flow controllers 16A and 16B of the liquid supply mechanism 10 to supply the liquid LQ. Adjust the liquid supply amount per unit time, and adjust the liquid amount (liquid supply amount per unit time) supplied from one side of the projection area AR1 in the scanning direction during scanning exposure of one shot area on the substrate P. And the amount of liquid supplied from the other side. Specifically, the control device CONT sets the liquid supply amount per unit time supplied before the projection area AR1 in the scanning direction larger than the liquid supply amount supplied on the opposite side.
  • the control device CONT when performing exposure processing while moving the substrate P in the + X direction, the control device CONT adjusts the liquid amount from the one X side (that is, the liquid supply port 12A) to the projection area AR1 on the + X side. That is, when the liquid amount from the liquid supply port 12B) is larger than the liquid amount from the liquid supply port 12B), while the substrate P is moved in the X direction and the exposure processing is performed, the liquid amount from the + X side to the projection area AR1 is reduced by 1 X More than the liquid from the side. As described above, the control device CONT changes the liquid supply amount per unit time from the liquid supply ports 12A and 12B according to the moving direction of the substrate P.
  • the liquid immersion exposure processing operation of the substrate P and the detection operation of the detection device 60 can be performed in parallel.
  • the detection device 60 irradiates the detection light La between the optical element 2 of the projection optical system PL and the substrate P. This makes it possible to detect whether or not the liquid LQ is filled between the optical element 2 of the projection optical system PL and the substrate P.
  • the control device CONT stops, for example, the liquid immersion exposure operation, or executes the liquid supply condition by the liquid supply mechanism 10 or the liquid recovery mechanism 20 to satisfy the liquid LQ. Take appropriate measures such as changing the liquid recovery conditions.
  • the exposure processing can be performed in a state where the liquid immersion area AR2 is well formed.
  • the substrate P may be subjected to the liquid immersion exposure processing in a state where the detection light La is irradiated to the outside of the liquid immersion area AR2 of the liquid LQ formed on the substrate P.
  • the detection device 60 can detect the flow of the liquid LQ.
  • the control device CONT determines that an abnormality such as the outflow of the liquid LQ has occurred based on the detection result of the detection device 60, for example, it reduces the liquid supply amount per unit time by the liquid supply mechanism 10, Alternatively, the supply of the liquid LQ by the liquid supply mechanism 10 is stopped.
  • the control device CONT increases the liquid recovery amount per unit time by the liquid recovery mechanism 20 based on the detection result of the detection device 60.
  • the control device CONT stops the exposure operation on the substrate P and the movement of the substrate stage PST based on the detection result of the detection device 60.
  • the detection operation by the detection device 60 can be performed before the liquid immersion exposure of the substrate P or before the liquid LQ is supplied onto the substrate P.
  • the detection device 60 before performing the immersion exposure, it is possible to detect the absence of liquid on the substrate P using the detection device 60, and then use the substrate alignment system to detect the alignment mark on the substrate P.
  • the liquid immersion exposure processing After detecting whether or not the liquid immersion area AR2 of the liquid LQ is well formed between the projection optical system PL and the substrate P by the detection device 60, the liquid immersion exposure processing can be performed.
  • the controller CONT uses the liquid recovery mechanism 20 or a predetermined liquid recovery mechanism provided separately from the liquid recovery mechanism 20 to form the liquid on the substrate P.
  • the liquid LQ in the formed liquid immersion area AR2 is collected. Further, the liquid LQ in the liquid immersion area AR2 formed on the substrate P may be scattered or flown out to the surroundings. Therefore, in addition to the liquid LQ remaining on the substrate P, the controller CONT also controls the liquid LQ remaining on the reference member 300 and the upper surface 43 of the substrate stage PST including the upper plates 401 and 501, for example.
  • the recovery is performed using the recovery mechanism 20 or a predetermined liquid recovery mechanism provided separately from the liquid recovery mechanism 20 (step S5).
  • the control device CONT After collecting the liquid LQ on the substrate stage PST including the surface of the substrate P, the control device CONT uses the detection device 60 to detect whether or not the liquid LQ exists on the substrate P or the substrate stage PST. I do.
  • the control device CONT controls the operation of the liquid recovery mechanism 20 based on the detection result of the detection device 60. Specifically, when it is determined that the liquid LQ is present on the substrate P or the substrate stage PST, the control device CONT uses the liquid recovery mechanism 20 or the like to execute the liquid LQ on the substrate P or the substrate stage PST. Is again performed. Next, the control device CONT uses the detection device 60 to detect again whether the liquid LQ exists on the substrate P or the substrate stage PST.
  • control device CONT repeats the detecting operation by detecting device 60 and the liquid collecting operation by liquid collecting mechanism 20 until liquid LQ is no longer detected by detecting device 60.
  • the control device CONT can perform the liquid detecting operation by the detecting device 60 and the liquid collecting operation by the liquid collecting mechanism 20 in parallel.
  • the control device CONT continues the liquid recovery operation by the liquid recovery mechanism 20 until the detection device 60 stops detecting the liquid LQ. This avoids the disadvantage that the liquid LQ remains on the substrate P or the substrate stage PST after the immersion exposure. However, it is not necessary to determine again that the liquid LQ has been collected in one liquid collection operation based on the detection result of the detection device 60 and perform the detection by the detection device 60 again.
  • the control device CONT determines the position of the substrate stage PST based on the position information of the liquid LQ.
  • the substrate stage PST is moved so that the entire upper surface 43 of the substrate stage PST including the surface of the substrate P passes under the liquid recovery port 12. The liquid may be collected while moving the liquid with respect to the liquid recovery port 12.
  • the detection device 60 can obtain information on the size of the liquid LQ on the substrate stage PST including the surface of the substrate P, and thus the amount of the liquid LQ. Therefore, the controller CONT controls the recovery force (suction force) of the liquid recovery mechanism 20 or controls the recovery time (suction time) based on the information on the size (amount) of the liquid LQ. can do. For example, when the size of the liquid LQ is large (when the amount is large), the control device CONT increases the recovery power of the liquid recovery mechanism 20 or prolongs the recovery time. Thereby, the liquid LQ is recovered well. On the other hand, when the size of the liquid LQ is small (when the amount is small), the control device CONT reduces the recovery power of the liquid recovery mechanism 20 or shortens the recovery time. Thereby, the throughput of the liquid recovery operation is improved.
  • the controller CONT determines if the liquid recovery mechanism 20 It is also possible not to perform the LQ collection operation.
  • the control device CONT After collecting the liquid LQ on the substrate P and the substrate stage PST, the control device CONT carries out (unloads) the exposed substrate P from the substrate stage PST (Step S6).
  • the control device CONT moves the substrate stage PST to an unload position set at a position distant from the projection optical system PL.
  • the substrate P is unloaded at the unload position by a transfer system (unloader device) (not shown).
  • the load position and the unload position may be the same position or different positions.
  • the detection device 60 detects whether or not the liquid LQ exists on the substrate stage PST including the surface of the substrate P.
  • the surface of the X guide stage 44 provided with the linear motors 47 and 48, the stator 47A of the linear motor 47 provided below, the air bearings 42, 51 and 52, or the side surface of the substrate stage PST The presence or absence of the liquid LQ can be detected.
  • substrate The liquid LQ in the liquid immersion area AR2 formed on P and the substrate stage PST may be scattered or flow out, and may adhere to the linear motor, air bearing, or the surface of the X guide stage 44, etc. is there.
  • the control device CONT uses the detection device 60 to detect the attached liquid LQ.
  • control device CONT determines that the detection result of detection device 60 is abnormal. For example, the power supply to the electric device may be stopped. By doing so, it is possible to prevent the occurrence of earth leakage.
  • control device CONT may stop the intake operation from the intake port 42A.
  • the control device CONT drives the alarm device K to issue an alarm. Can also be issued.
  • the operator can recognize that an abnormality such as leakage of the liquid LQ has occurred inside the exposure apparatus EX, and can take appropriate measures.
  • the alarm device K can issue an alarm using a warning light, a warning sound, a display, and the like.
  • the operator may be notified of the occurrence of the abnormality via, for example, a computer network.
  • the detection device 60 is connected to the X guide stage 4.
  • the controller CONT When detecting an abnormality such as a large amount of liquid LQ on the side of the PST 4 or the substrate stage PST, the controller CONT generates an abnormality such as the liquid LQ flowing out of the liquid immersion area AR2 on the substrate stage PST. Judge that you have done.
  • the control device CONT may stop the supply of the liquid LQ by the liquid supply mechanism 10 when determining that the detection result of the detection device 60 is abnormal.
  • control device CONT determines that the detection result of the detection device 60 is abnormal, it may stop the exposure operation.
  • the desired position or desired position of the substrate P, the substrate stage PST, or the X guide stage 44 disposed below the tip of the projection optical system PL using the detection device 60 is determined. It is possible to detect whether or not the liquid LQ exists at a position other than the position. Therefore, for example, when the liquid LQ is arranged at a position other than the desired position, based on the detection result of the detection device 60, the operation of the liquid supply mechanism 10, the liquid recovery mechanism 20, and the like is controlled or the liquid Appropriate processing such as removal of LQ can be performed, and even if an abnormality such as outflow of liquid LQ occurs, the spread of damage can be suppressed.
  • the emitting unit 61 and the light receiving unit 62 of the detecting device 60 are connected to the emitting unit 61 and the light receiving unit 60 of the force detecting device 60 provided outside the substrate stage PST (main column 3). At least one of the parts 62 can be provided on the substrate stage PST.
  • the emission unit 61 and the light receiving unit 62 of the detection device 60 are provided outside the substrate stage PST, and the liquid LQ is optically (non-contact) detected from outside the substrate stage PST.
  • the detection light La visible light or the like can be used, but it is preferable to use infrared light having a predetermined wavelength (a predetermined wavelength band).
  • the wavelength is an example.
  • the difference between the amount of light received by the light receiving section 62 when the detection light La is applied to the liquid LQ and the amount of light received by the light receiving section 62 when the detection light La is not applied to the liquid LQ increases.
  • the device 60 can detect the presence or absence of the liquid LQ with higher sensitivity.
  • the detection device 60 can distinguish the particles from the liquid LQ.
  • the liquid LQ is collected using the liquid supply mechanism 20 or the like, and when it is determined that there is a particle, the predetermined particle removal mechanism is used to remove the partake nore. Good.
  • the detection device 60 When detecting whether or not the liquid LQ is present on the upper surface 43 of the substrate stage PST or the upper surface of the substrate holder PH, for example, a member slightly projecting from the upper surface of the substrate holder PH (for example, the substrate P Even if there is a holding mechanism (a pin member that constitutes a part of the pin chuck mechanism) for holding, using the infrared light as the detection light La, the detection device 60 allows the protrusion member and the liquid LQ Can also be distinguished. Therefore, the inconvenience of erroneously determining that the projection member is the liquid LQ can be avoided, and the inconvenience of lowering the throughput by performing the liquid LQ recovery operation despite the absence of the liquid LQ can be avoided. Can be avoided.
  • the detection light La using infrared light having the wavelength for example, infrared light having a wavelength of about 1940nm and (2 beta m band laser beam)
  • infrared light having a wavelength of about 2950 nm 3 Irradiation may be performed with a two-wavelength laser beam in combination with the laser beam ( ⁇ m band laser beam).
  • the detection light may be emitted by combining three or more laser beams having different wavelengths (wavelength bands) from each other.
  • the detection light La is applied to the substrate P or the substrate stage PST. It is configured to irradiate almost parallel to the surface of the object, such as the object, and to detect whether the liquid LQ exists on the object by detecting whether the liquid LQ exists on the optical path of the detection light La. Configuration. That is, when there is a liquid LQ on an object, it is necessary to reliably irradiate the liquid LQ with the detection light La. Therefore, in order to reliably irradiate the detection light La to the liquid LQ existing on the object, the detection device 60 is configured to allow the detection light La to pass through an area within a predetermined distance from the object surface. Specifically, the detection light La is set so as to pass through an area within 5.5 mm from the object surface. This will be described with reference to FIG.
  • the liquid LQ is placed in a state of a liquid droplet (water droplet) on the surface of the object (the upper surface 43 of the substrate stage PST in FIG. 8). At this time,
  • the contact angle ⁇ is smaller than 180 °, the value of the height h is also 5.5 mm or less.
  • the contact angle ⁇ of the liquid (water) LQ to the upper surface 43 is about 115 °, and the height h is It is about 4.6 mm. If the amount of the liquid LQ is sufficient, the value of the height h does not change depending on the amount of the liquid LQ, and becomes a constant value.
  • the detection light La so as to pass through an area within a height range of 5.5 mm or less with respect to the object surface, in other words, the detection is performed so that the object surface and the object surface are irradiated almost in parallel.
  • the distance D from the light La By setting the distance D from the light La to be 5.5 mm or less, the liquid (water) LQ existing on the object surface can be detected.
  • the light emission La can be reliably applied.
  • the liquid LQ on the upper surface of the substrate stage PST including the surface of the substrate P by irradiating the detection light La When detecting the presence or absence of the substrate stage, drive the substrate stage PST in the Z-axis direction and adjust the position of the upper surface so that the detection light La passes through the area within 5.5 mm from the upper surface of the substrate stage PST. You may make it.
  • the position of the detection light La may be adjusted by moving the detection device 60 including the emission unit 61 and the optical member 63, or the positions of both the substrate stage PST and the detection light La may be moved. Moore.
  • the value of the height h varies depending on the surface condition of the object (contact angle ⁇ ) and the type (physical properties) of the liquid LQ used, for example, when a liquid other than water is used as the liquid LQ,
  • the height h may be obtained from the above equation (2A), and the distance D may be set based on the height h.
  • the detection light La can be applied to the liquid (droplet) LQ on the substrate stage PST.
  • FIG. 9 is a perspective view showing another embodiment of the present invention.
  • the detection device 60 includes a plurality of emission units 61A to 61H provided outside the substrate stage PST and a plurality of light receiving units 62A provided to correspond to the emission units 61A to 61H. — Equipped with 62H. These emitting sections 61A and 61H and light receiving sections 62A to 62H are fixed to the main column 3 and the like.
  • Detecting device 60 emits detection light La substantially parallel to the XY plane, that is, substantially parallel to upper surface 43 of substrate P and substrate stage PST, from each of emission units 61A-61H.
  • the plurality of detection lights La emitted from the respective emission sections 61A to 61H are applied to the vicinity of the edge LG of the liquid immersion area AR2 of the liquid LQ formed on the substrate P.
  • the detecting device 60 is configured such that the injection units 61A-61H can detect the plurality of directions from a plurality of different directions.
  • the detection light La is applied to each of the multiple positions near the edge LG of the immersion area AR2.
  • the emission units 61A and 61B irradiate the detection light La to the vicinity of the edge LG of the liquid immersion area AR2 from a direction substantially parallel to the X-axis direction.
  • the emission sections 61E and 6IF emit the detection light La from a direction substantially parallel to the Y-axis direction.
  • the emission portions 61C and 61D irradiate the detection light La to the edge portion LG of the liquid immersion area AR2 in the direction of inclination in the X-axis (Y-axis) direction, and the emission portions 61G and 61H emit the detection portion 61C
  • the detection light La is irradiated from a different tilt direction from the detection light La emitted from 61D. That is, the optical paths of the plurality of detection lights La emitted from the emission sections 61A and 61H are set so as to surround the liquid immersion area AR2.
  • the two detection lights La emitted from each of the emission units 61A and 61B are applied to the vicinity of the edge LG on both sides of the liquid immersion area AR2 with the liquid immersion area AR2 interposed therebetween. It is provided as follows. Similarly, the two detection lights La, which have also emitted the respective forces of the emission sections 61C and 61D, irradiate the vicinity of the edges LG on both sides of the liquid immersion area AR2, and are emitted from the emission sections 61E and 61F, respectively.
  • the two detection lights La are radiated to the vicinity of the edges LG on both sides of the liquid immersion area AR2, and the two detection lights La emitted from the emission sections 61G and 61H are the edges on both sides of the liquid immersion area AR2 It is provided to irradiate each area near LG.
  • the control device CONT forms the liquid immersion area AR2 on the substrate P with the detection light La emitted from each of the emission units 61A-61H, and irradiates the substrate P with the exposure light EL via the liquid LQ. And perform immersion exposure. That is, the control device CONT performs the detection operation by the detection device 60 and the exposure of the substrate P in parallel. Of course, the detection operation may be performed in parallel with the above-described measurement processing.
  • the optical path of the detection light La becomes the edge of the liquid immersion area AR2.
  • the unit is set at a position outside the LG by a predetermined distance. That is, when the liquid immersion area AR2 is formed in a desired state, the detection light La emitted from each of the emission sections 61A and 61H is not irradiated to the liquid LQ in the liquid immersion area AR2 and does not pass through the liquid LQ. It is provided so as to reach the light receiving sections 62A and 62H.
  • each of the optical paths of the plurality of detection lights La applied to the vicinity of the edge LG of the liquid immersion area AR2 is set according to the preset target shape or size of the liquid immersion area AR2.
  • the immersion area AR2 formed between the projection optical system PL and the substrate P is equal to or larger than a predetermined (desired) size.
  • the liquid LQ is arranged on the optical path of any one of the plurality of detection lights La. Also, when the liquid LQ flows out of the substrate P, or when the liquid LQ cannot be held on the image plane side of the projection optical system PL, and the liquid LQ flows out between the front end of the projection optical system PL and the substrate P, The liquid LQ is arranged on the optical path of the detection light La.
  • the detection device 60 detects an abnormality such as the size of the liquid immersion area AR2 becoming larger than the desired size or the outflow of the liquid LQ based on one of the light receiving results of the light receiving sections 62A to 62H. Can be detected.
  • the control device CONT reduces the liquid supply amount per unit time by the liquid supply mechanism 10, for example, in order to make the size of the liquid immersion area AR2 a desired size based on the detection result of the detection device 60, Controls such as increasing the amount of liquid recovered per unit time by the liquid recovery mechanism 20 are performed.
  • the control device CONT determines that the detection result of the detection device 60 is abnormal, for example, when the liquid immersion area AR2 becomes a predetermined size or more, or the liquid LQ on the substrate P flows out, the liquid supply mechanism Stop supply of liquid LQ by 10. This can prevent the liquid LQ from flowing out. Further, the control device CONT may stop the movement of the substrate stage PST or stop the exposure operation on the substrate P based on the detection result of the detection device 60.
  • At least two detection lights La of the plurality of detection lights La irradiate the vicinity of the edge LG on both sides of the liquid immersion area AR2.
  • the liquid immersion area AR2 Since the optical paths of the plurality of detection lights La are set so as to surround the liquid immersion area AR2, the direction of the liquid LQ flowing out can also be detected. Therefore, in order to suppress the outflow of the liquid LQ in that direction, the control device CONT uses the flow controllers 16A and 16B, for example, to individually control the amount of liquid supplied from the plurality of liquid supply ports 12A and 12B, respectively. Adjust separately or individually adjust the amount of liquid recovered through multiple liquid recovery ports 22A, 22B.
  • the detecting device 60 detects the direction in which the liquid LQ has flowed out, for example, after the end of the liquid immersion light, the liquid LQ is placed under the liquid recovery port 22 so that the liquid LQ flows out.
  • the substrate stage PST may be moved in the XY direction according to the direction in which the liquid has flowed out, and the liquid LQ may be collected.
  • the detection accuracy of the liquid LQ can be improved by using infrared light having a predetermined wavelength as the detection light La.
  • FIG. 10 is a side view showing another embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a plan view.
  • the detection device 60 irradiates the detection light La to the liquid immersion area AR2 of the liquid LQ formed between the projection optical system PL and the substrate P from the emission unit 61.
  • the emission unit 61 irradiates a plurality of detection lights La arranged in the Y-axis direction along the X-axis direction.
  • the control device CONT performs the exposure operation and the measurement operation of the substrate P and the detection operation by the detection device 60 in parallel.
  • the detection device 60 detects the liquid formed on the substrate P based on the detection result of the detection light La radiated from the injection unit 61 to each of the plurality of positions in the liquid immersion area AR2 at the light reception unit 62.
  • the size of the immersion area A R2 can be determined.
  • the light receiving section 62 has a plurality of light receiving elements corresponding to the plurality of detection lights La.
  • the position information of these light receiving elements is known in advance by design values and the like.
  • the detection light Lai corresponding to the detection light Lai is applied to the light receiving element of the light receiving unit 62. Does not reach, or the amount of light received by the light receiving element decreases.
  • the remaining part of the detection light La2 reaches the light receiving section 62 without passing through the liquid immersion area AR2. Therefore, the detection device 60 obtains the light reception result of the light receiving element of the light receiving section 62 that has received the detection light Lai,
  • the size of the liquid immersion area AR2 can be obtained based on
  • the detection device 60 irradiates the liquid LQ with the detection light La from the X-axis direction, the size of the liquid immersion area AR2 in the Y-axis direction can be obtained.
  • the size of the immersion area AR2 in the X-axis direction can be obtained.
  • the detection device 60 (or the control device CONT) obtains the shape of the liquid immersion region AR2 by performing arithmetic processing on each of the light reception results when the detection light La is irradiated on the immersion region AR2 from a plurality of directions. be able to.
  • the control device CONT controls the operation of at least one of the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20 based on the detection result of the detection device 60. For example, when it is detected that the immersion area AR2 is equal to or larger than a predetermined size, the control device CONT adjusts the immersion area A R2 to a desired size by, for example, the liquid supply mechanism 10 per unit time. Reduce the amount of liquid supply or increase the amount of liquid recovered per unit time by the liquid recovery mechanism 20. Alternatively, when it is detected that the liquid immersion area AR2 is equal to or larger than the predetermined size, the control device CONT may stop the supply of the liquid LQ by the liquid supply mechanism 10.
  • control device CONT controls the liquid supply mechanism 10 to change the liquid immersion area AR2 to a desired size per unit time. Increase the amount of liquid supplied or reduce the amount of liquid recovered per unit time by the liquid recovery mechanism 20.
  • the control device CONT causes the liquid LQ to flow out of the substrate P. It is determined that an abnormality, such as a failure, has occurred. In that case, the control device CONT stops the supply of the liquid LQ by the liquid supply mechanism 10.
  • the amount of liquid supplied from the plurality of liquid supply ports 12A and 12B per unit time is individually determined. Or adjust the amount of liquid recovered per unit time via multiple liquid recovery ports 22A and 22B, or control the drive of substrate stage PST By doing so, it is also possible to adjust the shape of the liquid immersion area AR2.
  • the detection device 60 since the detection device 60 is configured to irradiate the detection light La also on the optical path of the exposure light EL in the liquid immersion area AR2, for example, the optical element at the tip of the projection optical system PL It is also possible to detect the gas part between 2 and the substrate P. Therefore, when the detection device 60 detects the gas portion, that is, when it detects that the liquid is immersed in the liquid immersion area AR2, the control device CONT increases the liquid supply amount by the liquid supply mechanism 10 to eliminate the gas portion, Reduce the amount of liquid collected by the liquid recovery mechanism 20. Alternatively, when the gas portion is generated, the control device CONT may stop the exposure of the substrate P because the pattern image is not transferred well to the substrate P.
  • the emission unit 61 irradiates the detection light La arranged in a plurality, but may be a sheet-like luminous flux irradiated so as to cover the liquid immersion area AR2.
  • the sheet light beam for example, a so-called laser sheet light generated by passing a laser light beam emitted from a laser light source through an optical system having a pinhole-cylindrical lens can be used.
  • the irradiation area of the sheet-like light beam is set to have at least a size equal to or larger than the target size of the liquid immersion area AR2. In this way, when the liquid immersion area AR2 has a desired size, the light receiving section 62 can receive the detection light La2.
  • the detection accuracy of the presence or absence of the liquid LQ can be improved by using infrared light having a predetermined wavelength as the detection light La.
  • the plurality of detection lights La may be applied in a horizontal direction and applied in the vertical direction.
  • the liquid LQ is filled between the projection optical system PL and the substrate P, for example, the liquid LQ is disposed near the surface of the substrate P, while the optical element of the projection optical system PL is Even if a gas part is formed near the liquid contact surface 2A of (2), the gas part can be detected well, and after the liquid LQ is collected, the optical element 2 Liquid contact surface 2A 2Liquid adhering to lower surface 70A of flow path forming member 70 can also be detected.
  • the detection light La is irradiated substantially parallel to the upper surface of the substrate stage PST.
  • a concave portion is formed on the substrate stage PST.
  • the detection light La is irradiated almost parallel to the upper surface of the substrate stage PST, and the inside of the recess is It is difficult to detect liquid LQ.
  • the detection device irradiates the detection light La from above vertically or obliquely above the upper surface of the substrate stage PST.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a state in which the liquid LQ arranged inside the concave portion 1 formed on the substrate stage PST is detected.
  • the detection device 65 shown in FIG. 12 has both functions of an emission unit that irradiates the detection light La and a light reception unit that receives the light. Then, the detection device 65 irradiates the detection light La from above to the concave portion 1 formed on the substrate stage PST and in which the substrate holder PH is disposed, and receives the light from the concave portion 1; Based on the light reception result, whether or not the liquid LQ exists inside the concave portion 1 is detected. The detection device 65 irradiates the concave portion 1 with the detection light La from above.
  • the reflected light of the detection light La applied to the concave portion 1 is transmitted to the detecting device 65 at a predetermined light intensity. Received.
  • the detection light La applied to the concave portion 1 is scattered or absorbed by the liquid LQ, and the reflected light is weaker than the predetermined light intensity. The light is received by the detection device 65 at the light intensity.
  • the detection device 65 can detect whether or not the liquid LQ exists inside the concave portion 1 based on the result of receiving the reflected light.
  • the detection when irradiating the concave portion 1 (the upper surface of the substrate stage PST) with the detection light La, the detection can be performed while moving the substrate stage PST in the XY direction with respect to the detection light La. .
  • the detection light La emitted from the detection device 65 can be detected while moving, or both the substrate stage PST and the detection light La can be detected while moving. In this way, by detecting at least one of the substrate stage PST and the detection light La emitted from the detection device 65 while moving, it is possible to detect the presence or absence of the liquid LQ in a wide area inside the concave portion 1. it can.
  • the detection accuracy of the liquid LQ can be improved by using infrared light having a predetermined wavelength as the detection light La.
  • the concave portion is not limited to the concave portion in which the substrate holder PH is disposed, and the concave portion formed on an object disposed below the distal end of the projection optical system PL such as the substrate stage PST may be used. All included.
  • the detection device 65 can detect whether or not the liquid LQ is present on the substrate holder PH inside the recess 1; however, the detection device 65 irradiates the substrate holder PH with the detection light La by the detection device 65. This is preferably performed before placing the substrate P on the substrate holder PH, that is, before step S1 described with reference to FIG.
  • the control device CONT uses the predetermined liquid removal mechanism 25 to perform the operation of the substrate holder PH as shown in Fig. 13A. Collect the upper liquid LQ.
  • the liquid removing mechanism 25 shown in FIG. 13A has a suction nozzle for sucking and collecting the liquid LQ. The suction nozzle approaches from above the substrate holder PH and collects the liquid LQ on the substrate holder PH.
  • the liquid removing mechanism 25 may have a configuration in which gas is blown onto the substrate holder PH to blow off the liquid LQ, or a configuration in which the liquid LQ is absorbed using a liquid absorbing member.
  • the liquid LQ When the liquid LQ is placed on the substrate holder PH and the substrate P is loaded on the substrate holder PH, the liquid LQ functions as a lubricating film, and the substrate P This can cause misalignment, which can degrade exposure accuracy and measurement accuracy. Further, in the case where the substrate holder PH is configured to hold the substrate P by the vacuum suction method, there is a disadvantage that the liquid LQ flows into the vacuum system through the vacuum suction hole. However, before the substrate P is placed on the substrate holder PH, the presence or absence of the liquid LQ on the substrate holder PH is detected by the detector 65, and when the liquid LQ is detected, the liquid removal mechanism 25 detects the liquid LQ. By collecting, the substrate P can be reliably held on the substrate holder PH when the substrate P is placed on the substrate holder PH.
  • the detection device 65 can also detect the presence or absence of liquid LQ on a flat surface such as the surface of the substrate P or the upper surface 43 of the substrate stage PST.
  • a flat surface such as the surface of the substrate P or the upper surface 43 of the substrate stage PST.
  • the substrate holder PH when the substrate holder PH is configured to be movable in the Z-axis direction and the ⁇ X and ⁇ Y directions with respect to the plate member 43 of the substrate stage PST, the substrate holder PH When detecting the presence or absence of the liquid LQ above, the upper surface PHa of the substrate holder PH and the upper surface 43 of the substrate stage PST are made almost flush with each other using the holder drive mechanism PHL that drives the substrate holder PH, and the detection light La May be irradiated substantially parallel to the upper surface PHa of the substrate holder PH and the upper surface 43 of the substrate stage PST.
  • FIG. 15 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
  • the substrate stage PST includes the lower surface 2A of the optical element 2 at the image plane end of the projection optical system PL or the lower surface 70A of the flow path forming member 70 as a component provided in the vicinity thereof.
  • a detection device 66 for detecting the presence or absence of the liquid LQ is provided.
  • the detection device 66 has both functions of an emission unit that emits the detection light La and a light reception unit that receives the light.
  • the emission section and the light receiving section of the detection device 66 are provided at a position other than the substrate holder PH in the substrate stage PST, specifically, on the upper surface 43.
  • the detection device 66 is provided for the optical element 2 of the projection optical system PL before or after the exposure operation in the state where the liquid LQ is filled on the image plane side of the projection optical system PL, or before or after the measurement operation.
  • Lower surface 2A ⁇ ⁇ Irradiates lower surface 70A of flow path forming member 70 with detection light La. Then, when the liquid LQ is attached, the liquid LQ is removed by a predetermined liquid removing mechanism. If the liquid LQ adhering to the optical element 2 or the like is left unattended, a water mark (a so-called “water mark”) may be formed on the surface of the optical element 2, but the liquid LQ is applied to the optical element 2 by the detection device 66. The presence or absence of the above-mentioned inconvenience can be prevented by detecting whether or not the liquid LQ is attached and removing the liquid LQ if the liquid LQ is attached.
  • the control device CONT may supply the liquid LQ to the image plane side of the projection optical system PL to form the liquid immersion area AR2 and wet the optical element 2 as shown in FIG. 16, for example.
  • the liquid LQ is supplied between the projection optical system PL and the upper surface 43 of the substrate stage PST with the projection optical system PL and the upper surface 43 of the substrate stage PST facing each other.
  • An immersion area AR2 is formed. This can also prevent the inconvenience of forming a watermark.
  • the substrate P When unloading the exposed substrate P from the substrate stage PST, the substrate P is lifted with respect to the substrate holder PH (substrate stage PST) by, for example, a lift mechanism provided in the substrate holder PH. The back surface of P and the holding surface PHa of the substrate holder PH are separated. At this time, the detection device 66 may be used to detect whether or not the liquid LQ is attached to the rear surface of the raised substrate P.
  • an irradiating unit that irradiates the back surface of the substrate P with the detection light from obliquely below and a light receiving unit that receives the reflected light are provided, and the detection of the substrate P is performed based on the light receiving result of the light receiving unit. It is only necessary to detect whether or not liquid has adhered to the back surface.
  • an image pickup device CCD or the like capable of imaging the back surface of the substrate P may be provided as the detection device 66, and the force of the liquid attached to the back surface of the substrate P may be detected by image processing. ,.
  • the control device CONT removes the liquid LQ on the back surface of the substrate P by blowing gas by a predetermined liquid removing mechanism.
  • Detection of whether or not the liquid is attached to the back surface of substrate P is performed after unloading substrate P from substrate stage PST, that is, after the unloading device (not shown) receives substrate P. It may be. Then, when the adhesion of the liquid on the back surface of the substrate P is detected, Removal or warning may be performed. However, in this case, since there is a possibility that the liquid has adhered to the unload device (not shown), it is necessary to perform cleaning at a level where the liquid is removed from the unload device.
  • FIG. 17 is a perspective view showing another embodiment of the present invention
  • FIG. 18A is a side view of FIG. 17 viewed from the direction of arrow A
  • FIG. 18B is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
  • the detection device 60 includes a plurality of emission portions 61K that emit detection light La arranged in the Z-axis direction with respect to the upper surface 43 of the substrate stage PST, and a predetermined detection light La.
  • a light receiving section 62K arranged at the position.
  • the light receiving section 62K has a plurality of light receiving elements corresponding to the plurality of detection lights La emitted from the emitting section 61K.
  • the emission section 61K and the light receiving section 62K are fixed to, for example, the main column 3, and the emission section 61K is set so that the emitted detection light La passes through a position distant from the projection optical system PL. Have been.
  • the emitting unit 61K and the light receiving unit 62K are, for example, near the load position where the substrate P is loaded on the substrate stage PST, near the unload position where the substrate P is unloaded, or between the load position and the exposure position (the position below the projection optical system PL). It can be provided at a predetermined position between them, or at a predetermined position between the unload position and the exposure position.
  • the size and shape of the liquid LQ in the horizontal direction are detected by irradiating a plurality of detection lights La arranged in the horizontal direction (XY direction).
  • the detection device 60 since the plurality of detection lights La arranged in the vertical direction (Z-axis direction) are emitted, the detection device 60 detects the liquid (droplet) based on the light reception result of the light receiving unit 62K. ) LQ height can be determined.
  • the control device CONT detects the height h of the liquid LQ on the upper surface 43 using the detection device 60, and based on the detection result, as shown in Fig. 18A, the contact angle of the liquid LQ with the upper surface 43. It is also possible to ask for ⁇ . Specifically, after detecting the height h of the liquid LQ using the detection device 60, the control device CONT can calculate the contact angle ⁇ based on the above equation (1A) and the like.
  • the detection light La is applied substantially parallel to the Y-axis direction.
  • the force control device CONT moves the substrate stage PST in the direction crossing the optical path of the detection light La.
  • the detection light La can be emitted while moving in a certain X-axis direction.
  • Control device C ⁇ The NT calculates the shape of the liquid (droplet) LQ on the substrate stage PST in the Z-axis direction by performing arithmetic processing on the multiple light reception results of the light receiving unit 62K corresponding to the multiple positions of the substrate stage PST. be able to.
  • the controller CONT determines the affinity of the liquid LQ for the upper surface 43 of the substrate stage PST, specifically, the liquid LQ for the upper surface 43, as shown in FIG. 18B.
  • the upper surface 43 of the substrate stage PST (the surface of the object facing the lower surface 2A of the projection optical system PL) is preferably liquid-repellent. Since the upper surface 43 is liquid-repellent, even when the liquid LQ remains on the upper surface 43, the liquid LQ can be collected smoothly. It is also preferable that the surface of the substrate P on which the liquid immersion area AR2 of the liquid LQ is formed, the upper surface 301A of the reference member 300, the upper surface 401A of the illuminance unevenness sensor 400, and the upper surface 501A of the aerial image measurement sensor 500 are also lyophobic. .
  • the liquid immersion area AR2 of the liquid LQ can be formed well with the projection optical system PL, and the liquid LQ can be collected smoothly. it can.
  • the immersion area AR2 formed between the projection optical system PL and the surface of the substrate P can be formed even when immersion exposure is performed while moving the substrate P. It can be maintained well.
  • the liquid immersion area AR2 of the liquid LQ formed on each of the upper surfaces 301A, 401A, and 501A it is conceivable to perform measurement processing while moving the substrate stage PST.
  • the liquid immersion area AR2 can be favorably maintained.
  • the liquid repellency of the upper surface of the substrate stage PST including the upper surface 301A of the force reference plate 300 and the upper surfaces 401A and 501A of the upper plates 401 and 501 may deteriorate with time.
  • a liquid-repellent material is applied to make the upper surface of the substrate stage PST or the like liquid-repellent, or when the above member ⁇ upper plate or the like is formed of a liquid-repellent material, the exposure light EL is irradiated. In such a case, the liquid repellency may be deteriorated.
  • the liquid-repellent material when, for example, a fluorine-based resin is used as the liquid-repellent material and ultraviolet light is used as the exposure light EL, the liquid-repellency of the upper surface of the substrate stage PST or the like is easily deteriorated (it is easy to become lyophilic). Then, the liquid LQ tends to remain on the substrate stage PST, which causes deterioration in exposure accuracy and measurement accuracy.
  • the control device CONT uses the detection device 60 to control the upper surface 301 of the reference member 300. Periodically determine the contact angle ⁇ of the liquid LQ with respect to the upper surface 43 of the substrate stage PST including A and the upper surfaces 401A and 501A of the upper plates 401 and 501, that is, the affinity of the liquid LQ with respect to the upper surface 43. By determining the contact angle ⁇ , the level of liquid repellency of the upper surface 43 of the substrate stage PST can be determined. If the obtained contact angle ⁇ (liquid repellency level) is equal to or smaller than a preset contact angle (liquid repellency level) tolerance, an appropriate treatment is performed on the upper surface 43 of the substrate stage PST. Is done.
  • the contact angle ⁇ of the liquid LQ with respect to the upper surface 43 is detected, and the detected contact angle is detected.
  • control device CONT can of course detect the contact angle ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ with respect to the surface of the substrate P held on the substrate stage PST using the detection device 60.
  • the dynamic contact of the liquid LQ on the substrate stage PST (substrate P) is obtained.
  • the angle and fall angle can also be determined.
  • the liquid immersion area AR2 should be maintained as described above. And the liquid LQ in the immersion area AR2 may flow out. There is a potential. Therefore, by controlling the operation of at least one of the liquid supply mechanism 10 and the liquid recovery mechanism 20 based on the detected contact angle ⁇ , the force S for avoiding the above-described inconvenience can be obtained. For example, when the controller CONT determines that the liquid repellency level of the surface of the substrate P is low based on the detected contact angle ⁇ , the liquid supply for performing the immersion exposure while moving the substrate P is performed. Controls such as reducing the amount of liquid supply by the mechanism 10 and increasing the amount of liquid recovery (recovery power) by the liquid recovery mechanism 20 are performed.
  • the control device CONT can adjust the moving speed of the substrate P (substrate stage PST) when performing immersion exposure while moving the substrate P based on the detected contact angle ⁇ . is there. For example, when it is determined that the liquid repellency level on the substrate P is low, the controller CONT slows down the moving speed of the substrate P. Thereby, the possibility that the liquid LQ flows out of the desired area can be reduced.
  • the pressure in the immersion area AR2 changes according to the contact angle ⁇ (the liquid repellency level) of the surface of the substrate P, and when the pressure changes, the substrate P or the substrate stage PST is slightly moved. While doing so, there is a possibility of deformation. For example, if the liquid repellency level is high, the liquid immersion area AR2 becomes positive pressure, and if the liquid repellency level is low, the liquid immersion area AR2 becomes negative pressure. Therefore, based on the detected contact angle ⁇ , the liquid supply amount and the liquid recovery amount may be adjusted so as to reduce the force exerted on the substrate P and the substrate stage PST.
  • the detection accuracy of the contact angle ⁇ can be improved by using infrared light having a predetermined wavelength as the detection light La.
  • an imaging device may be applied as the detection device 60, and the state of the liquid placed on or adhered to the substrate stage PST (substrate P) by an operator or the like may be used. Can be easily grasped.
  • the present invention is also applicable to a twin-stage type exposure apparatus including two stages capable of independently placing substrates to be processed such as wafers and independently moving in the X and Y directions. It can also be applied to a twin-stage type exposure apparatus.
  • Twin stage type exposure apparatuses are disclosed, for example, in JP-A-10-163099 and JP-A-10-214783 (corresponding US Pat. Nos. 6,341,007, 6,400,444, 6,549,269 and 6,590,634).
  • No. 2000-505958 corresponding U.S. Pat. No. 5,969,441
  • U.S. Pat. No. 6,208,407 which are designated in this international application. Or to the extent permitted by the laws of the selected country, the disclosures of which are incorporated herein by reference.
  • FIG. 19 is a plan view showing a schematic configuration of a twin-stage type exposure apparatus.
  • the twin-stage type exposure apparatus includes first and second substrate stages PST1 and PST2 which can move independently on a common base.
  • the twin-stage type exposure apparatus has an exposure station ST1 and a measurement / exchange station ST2.
  • the exposure station ST1 includes an illumination optical system IL, a mask stage MST, and an illumination optical system IL as described with reference to FIG.
  • a projection optical system such as PL is mounted.
  • the measurement and exchange station ST2 is equipped with various measurement systems such as a board alignment system and a focus leveling detection system.
  • the substrate stage PST that has completed the exposure processing in the exposure station ST1 and moved to the measurement and exchange station ST2 moves to the unload position ST3 in order to unload the exposed substrate P.
  • the detecting device 60 that detects whether or not the liquid LQ exists on the substrate P or the substrate stage PST moves the substrate stage PST2 after the exposure processing to the unload position ST3. It is provided at a position until it does.
  • the controller CONT uses the detector 60 to detect whether or not the liquid LQ is present on the substrate P or the substrate stage PST until the substrate stage PST after the exposure processing is moved to the unload position ST3. .
  • the control device CONT When detecting the presence or absence of the liquid LQ using the detection device 60, the control device CONT emits the detection light La from the emission part 61 while moving the substrate stage PST to the unload position ST3. Note that the detection light La may be emitted while the substrate stage PST is temporarily stopped. Then, when the detecting device 60 does not detect the liquid LQ, the control device CONT moves the substrate stage PST to the unload position ST3, and Unload substrate P on PST with unloader. On the other hand, when the detection device 60 detects the liquid LQ, the control device CONT can also remove the liquid LQ using a predetermined liquid removal mechanism provided in advance at, for example, the unload position ST3.
  • the substrate stage PST can be returned to the measurement station ST2 or the exposure station ST1, and the liquid LQ can be removed using the liquid removal mechanism provided in advance in the exposure station ST1 or the measurement station ST2. It is possible. Then, after confirming that the liquid LQ has been removed, the control device CONT moves the substrate stage PST to the unload position ST3, and unloads the substrate P.
  • the detection device 60 may be configured as shown in FIG. 17 to measure the contact angle ⁇ of the liquid LQ that can be measured only by the presence or absence of the liquid LQ.
  • the present invention is also applied to an exposure apparatus including an exposure stage capable of holding and moving a substrate to be processed such as a wafer, and a measurement stage including various reference members and a measurement member such as a measurement sensor. be able to.
  • an exposure apparatus including an exposure stage capable of holding and moving a substrate to be processed such as a wafer, and a measurement stage including various reference members and a measurement member such as a measurement sensor.
  • a measurement stage including various reference members and a measurement member such as a measurement sensor.
  • the detection device 60 can detect the liquid LQ on the measurement stage.
  • An exposure apparatus provided with an exposure stage and a measurement stage is described, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-135400, and is described in this document to the extent permitted by the laws of the country designated or selected in this international application. Incorporate the content and make it part of the text.
  • 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.
  • the substrate P has a shorter wavelength of lZn, ie, about 134 nm, and higher resolution. can get.
  • 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 be further increased, and also in this respect, the resolution is improved.
  • the numerical aperture NA of the projection optical system may be 0.9-11.3.
  • the polarization effect may deteriorate the imaging performance of the randomly polarized light conventionally used as the exposure light. Is desirable.
  • linearly polarized illumination is performed in line with the longitudinal direction of the line pattern of the mask (retinator) line 'and' space pattern, and the S (polarized light) component (TE polarized component), It is preferable that a large amount of diffracted light of the polarization direction component along the longitudinal direction of the line pattern 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 diffracted light of S-polarized light component (TE-polarized light 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 exceeds 1.0. Even in such a case, high imaging performance can be obtained. 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 a line pattern as disclosed in JP-A-6-188169.
  • an ArF excimer laser is used as exposure light, and a fine line 'and' space pattern (for example, a line 'and' of about 25-50 nm is used) using a projection optical system PL with a reduction magnification of about 1/4.
  • the mask M acts as a polarizing plate due to the wave guide effect, and lowers the contrast. Since more S-polarized component (TE-polarized component) diffracted light is emitted from the mask M than diffracted light of the polarized component (TM-polarized component), it is desirable to use the linearly polarized illumination described above.
  • the polarization component (TE polarization component)
  • the polarization component for example, using an ArF excimer laser as the exposure light and using a projection optical system PL with a reduction ratio of about 1/4, a line 'and' space larger than 25 nm
  • the S-polarized component (TE polarized component) diffracted light is emitted from the mask M more than the P-polarized component (TM polarized component) diffracted light.
  • NA of the optical system PL is as large as 0.9-1.3, high resolution performance can be obtained.
  • the optical axis is centered. It is also effective to use a combination of the polarized illumination method and the oblique incidence illumination method, in which the light is linearly polarized in the tangential (circumferential) direction of the circle.
  • a plurality of line patterns extending in different directions where the pattern of the mask (reticle) is formed only by a line pattern extending in a predetermined direction, are 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, 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 EL light.
  • the exposure apparatus to which the above-described liquid immersion method is applied has a configuration in which the substrate P is exposed by filling the optical path space on the light emission side of the terminal optical element 2 of the projection optical system PL with liquid (pure water).
  • the optical path space on the light incident side of the terminal optical element 2 of the projection optical system PL may be filled with liquid (pure water).
  • the force between the projection optical system PL and the surface of the substrate P is a structure that is filled with the liquid LQ.
  • a cover glass made of a plane-parallel plate is removed from the surface of the substrate P.
  • a configuration in which the liquid LQ is filled in the attached state may be employed.
  • 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.
  • liquid LQ for example, perfluoropolyether (PFPE) or
  • It may be a fluorine-based fluid such as a fluorine-based oil.
  • the portion that comes into contact with the liquid LQ is subjected to lyophilic treatment by forming a thin film of a substance having a small molecular structure, for example, containing fluorine.
  • 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.
  • a liquid having a refractive index higher than the refractive index of the terminal optical element 2 of the projection optical system PL with respect to the exposure light EL can be used.
  • the substrate P in each of the above embodiments is not limited to a semiconductor wafer for manufacturing a semiconductor device, but may be a glass substrate for a display device, a ceramic wafer for a thin-film magnetic head, or a mask or a mask used in an exposure apparatus.
  • the original reticle synthetic quartz, silicon wafer is applied.
  • the exposure apparatus EX includes a step of scanning and exposing a pattern of the mask M by synchronously moving the mask M and the substrate P.
  • a scanning type exposure apparatus scanning stepper
  • a mask is also provided.
  • the method can be applied to a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper) in which the pattern of the mask M is exposed collectively while the M and the substrate P are stationary, and the substrate P is sequentially moved step by step.
  • the present invention is also applicable to a step-and-stitch type exposure apparatus for transferring at least two patterns partially overlapping on the substrate P.
  • the exposure apparatus that locally fills the liquid between the projection optical system PL and the substrate P is employed.
  • the entire surface of the substrate to be exposed is covered with the liquid.
  • the present invention is also applicable to a liquid immersion exposure apparatus.
  • 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 U.S. Patent No. 5,825,043. Etc. described in detail To the extent 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, or the like. It can be widely applied to an exposure device for manufacturing an image pickup device (CCD), a reticle or a mask, and the like.
  • CCD image pickup device
  • a linear motor (USP5, 623,853 or
  • each stage PST and MST may be a type that moves along a guide or a guideless type that does not have a guide.
  • each stage PST and MST is such that a magnet unit having two-dimensionally arranged magnets and an armature unit having two-dimensionally arranged coils are opposed to each other to drive each stage PST and MST by electromagnetic force.
  • a flat motor may be used.
  • one of the magnet unit and the armature unit may be connected to the stages PST and MST, and the other of the magnet unit and the armature unit may be provided on the moving surface side of the stages PST and MST.
  • the reaction force generated by the movement of the mask stage MST is mechanically controlled by using a frame member so as not to be transmitted to the projection optical system PL. You can escape to the floor (earth).
  • the exposure apparatus EX of the embodiment of the present application is capable of performing various mechanical subsystems including the components described 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.
  • Exposure equipment from various subsystems The assembling process includes mechanical connection between various subsystems, wiring connection of electric circuits, and piping connection of pneumatic circuits. Needless to say, there is an assembling process for each subsystem before the assembling process from these various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed, and various precisions of the entire exposure apparatus are secured. It is desirable to manufacture the exposure apparatus in a clean room in which the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
  • a micro device such as a semiconductor device includes a step 201 for performing a function 'performance design of a micro device, a step 202 for manufacturing a mask (reticle) based on this design step, Step 203 of manufacturing a substrate as a base material, exposure processing step 204 of exposing a mask pattern to the substrate by the exposure apparatus EX of the above-described embodiment, device assembly step (including dicing step, bonding step, and package step) 205 It is manufactured through the inspection step 206 and the like.
  • the detection device detects the presence or absence of a liquid, the state of a liquid immersion area, or the shape or contact angle of a liquid on an object placed below the tip of the projection optical system, and the detection is performed. Based on the results, it is possible to perform an optimal treatment for maintaining high exposure accuracy and measurement accuracy. For example, when the liquid immersion area is not formed at the desired position, an appropriate treatment for arranging the liquid at the desired position may be performed based on the detection result of the detection device. In addition, if the liquid flows out or adheres to a position other than the desired position, it is possible to take appropriate measures based on the detection result of the detection device, such as stopping supply of the liquid or removing the liquid. good. Thereby, a device having desired performance can be manufactured.

Abstract

 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、前記投影光学系の先端よりも下方に配置された物体上に液体が有るか否かを検出する検出装置を備える露光装置。また、投影光学系とその像面側に配置された物体との間に形成された液浸領域に対して検出光を射出する射出部と、前記検出光に対して所定位置に配置された受光部とを有し、前記受光部の受光結果に基づいて前記液浸領域の大きさ及び形状のうち少なくとも一方を求める検出装置も開示する。検出装置を使って、投影光学系の先端よりも下方に配置された物体上における液体の有無や液浸領域の状態、あるいは液体の形状や接触角を検出することで、その検出結果に基づいて高い露光精度及び計測精度を維持するための最適な処置を施す。

Description

明 細 書
露光装置及びデバイス製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、投影光学系と液体とを介して基板上に露光光を照射して基板を露光す る露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法に関するものである。 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、所謂フォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソダラ 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、デバイスパター ンのより一層の高集積化に対応するために投影光学系の更なる高解像度化が望ま れている。投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短いほど、また投影光学系 の開口数が大きいほど高くなる。そのため、露光装置で使用される露光波長は年々 短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。そして、現在主流の露光 波長は KrFエキシマレーザの 248nmである力 更に短波長の ArFエキシマレーザ の 193nmも実用化されつつある。また、露光を行う際には、解像度と同様に焦点深 度(D〇F)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)
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、 kはプロセス係数である。
1 2
(1)式、(2)式より、解像度 Rを高めるために、露光波長; Iを短くして、開口数 NAを 大きくすると、焦点深度 δが狭くなることが分かる。
[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 l/n (nは液体の屈折率で通常 1. 2— 1. 6程度 )になることを利用して解像度を向上するとともに、焦点深度を約 n倍に拡大するとい うものである。
特許文献 1:国際公開第 99/49504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、液浸露光装置にぉレ、ては液体の液浸領域を所望状態で形成することが 重要である。例えば基板上に液体の液浸領域が所望状態で形成されていないと、パ ターン像が劣化したり、あるいは露光光が基板上に到達しないなどの不都合が生じ て露光精度が劣化する。また、例えば基板ステージ上に設けられた計測部材ゃ計測 用センサを使って液体を介した計測処理を行うことも考えられるが、その場合におい ても基板ステージ上に液体の液浸領域が所望状態で形成されていないと計測精度 が劣化する。
[0005] また、液浸領域の液体が流出したり、あるいは露光用の液体が漏洩するなどして所 望位置以外の位置に液体が浸入'付着すると、その液体により装置'部材の故障、漏 電あるいは鲭び等といった不都合を引き起こす可能性があり、それによつて露光精度 や計測精度が劣化する。また、例えば基板を保持するための基板ホルダ上に液体が 付着している状態でその基板ホルダ上に基板を搬入(ロード)してしまうと、液体が潤 滑膜として機能し、基板ホルダに対する基板の位置ずれを引き起こし、それによつて 露光精度や計測精度が劣化する。
[0006] また、液浸領域を良好に形成するためや、液体を良好に回収するために、基板や 基板ステージ上面と液体との親和性を最適な状態に維持することが好ましい。液体を 回収しきれずに残存させてしまうと、その残存した液体が気化し、例えば基板や基板 ステージが熱変形したり、基板の置かれている環境 (温度、湿度)が変動し、基板の 位置情報などを計測する各種計測光の光路が変動するなどして露光精度や計測精 度が劣化する。また、残留した液体が気化した後に、水跡 (所謂ウォーターマーク)が 形成されてしまい、各種計測の誤差要因となったり、異物が発生して基板などを汚染 する可能性もある。
[0007] 本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、液体を介した露光処理及 び計測処理を良好に行うことができる露光装置、及びデバイス製造方法を提供する ことを目的とする。
課題を解決するための手段
[0008] 上記の課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用している。なお、以下の 説明において、各要素に括弧付き符号を付して、図 1一図 20に示す実施の形態の 構成と対応付けしているが、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎ ず、各要素を限定するものではない。
本発明の露光装置 (EX)は、投影光学系 (PL)と液体 (LQ)とを介して基板 (P)上 に露光光 (EL)を照射して基板 (P)を露光する露光装置にぉレ、て、投影光学系(PL )の先端よりも下方に配置された物体(P、 PST、 300、 400、 500など)上に液体(LQ )が有るか否力を検出する検出装置 (60)を備えたことを特徴とする。
[0009] 本発明によれば、検出装置を使って投影光学系の先端よりも下方に配置されてい る物体上に液体が有るか否かを検出することができる。したがって、例えば所望位置 に液浸領域が形成されていない場合には、検出装置の検出結果に基づいて、所望 位置に液体を配置するための適切な処置を施すことで、高い露光精度及び計測精 度を維持することができる。
同様に、所望位置以外の位置に液体が流出'付着している場合には、検出装置の 検出結果に基づいて、例えば液体の供給を止めたり、その液体を除去するなど適切 な処置を施すことで、高レ、露光精度及び計測精度を維持することができる。
[0010] 本発明の露光装置 (EX)は、投影光学系(PL)と液体 (LQ)とを介して基板 (P)上 に露光光 (EUを照射して基板 (P)を露光する露光装置にぉレ、て、投影光学系(PL )と投影光学系(PL)の像面側に配置された物体(P、 PST、 300、 400、 500など)と の間に形成された液浸領域 (AR2)に対して検出光 (La)を射出する射出部(61)と、 検出光(La)に対して所定位置に配置された受光部(62)とを有し、受光部(62)の受 光結果に基づいて液浸領域 (AR2)の大きさ及び形状のうち少なくとも一方を求める 検出装置 (60)を備えたことを特徴とする。
[0011] 本発明によれば、検出装置を使って液浸領域の大きさ及び形状のうち少なくとも一 方を光学的に求めることにより、その求めた結果に基づいて、液浸領域の大きさや形 状を所望状態にするための適切な処置を施すことができる。これにより、露光光の光 路を液体で確実に満たして露光処理や計測処理を良好に行うことができる。また、例 えば液浸領域が過剰に拡がって流出するおそれがある場合にも、検出装置の検出 結果に基づいて適切な処置を施すことにより、液体の流出などの不都合の発生を防 止すること力 Sできる。
[0012] 本発明の露光装置 (EX)は、投影光学系(PL)と液体 (LQ)とを介して基板 (P)上 に露光光 (EUを照射して基板 (P)を露光する露光装置にぉレ、て、投影光学系(PL )の像面側で移動可能な物体(P、 PST、 300、 400、 500など)上の液体(LQ)の形 状を求める形状検出装置 (60)を備えたことを特徴とする。
[0013] 本発明によれば、形状検出装置を使って液体の形状を求めることで、物体に対す る液体の親和性、具体的には物体に対する液体の接触角を求めることができる。した がって、その求めた結果に基づいて、基板や基板ステージ上面と液体との親和性を 最適な状態に維持するための適切な処置を施すことができ、高い露光精度及び計 測精度を維持することができる。
[0014] 本発明の露光装置 (EX)は、投影光学系(PL)と液体 (LQ)とを介して基板 (P)上 に露光光 (EL)を照射して基板 (P)を露光する露光装置にぉレ、て、基板 (P)を保持 する基板ステージ (PST)上面の液体 (LQ)の、その基板ステージ (PST)上面に対 する接触角を検出する検出装置 (60)を備えたことを特徴とする。
[0015] 本発明によれば、基板ステージ上面に対する液体の接触角を知ることができ、その 結果に基づいて基板ステージ上面と液体との親和性を最適な状態に維持するため の最適な処置を施すことができ、高い露光精度及び計測精度を維持することができ る。
[0016] 本発明の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、液体を介した露光処理及び計測処理を良好に行うことができる露 光装置を使って、所望の性能を発揮するデバイスを製造することができる。 発明の効果
[0017] 本発明によれば、検出装置を使って、投影光学系の先端よりも下方に配置された 物体上における液体の有無や液浸領域の状態、あるいは液体の形状や接触角を検 出することで、その検出結果に基づいて高い露光精度及び計測精度を維持するた めの最適な処置を施すことができる。したがって、所望の性能を有するデバイスを製 造すること力 Sできる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]本発明の露光装置の一実施形態を示す概略構成図である。
[図 2]基板ステージを上方から見た平面図である。
[図 3]本発明に係る検出装置の一実施形態を示す側面図である。
[図 4]本発明に係る検出装置の別の実施形態を示す側面図である。
[図 5]本発明に係る検出装置の別の実施形態を示す平面図である。
[図 6]本発明に係る検出装置の別の実施形態を示す平面図である。
[図 7]露光装置の露光動作の一例を示すフローチャート図である。
[図 8]検出光と物体表面との関係を説明するための模式図である。
[図 9]本発明に係る検出装置の別の実施形態を示す斜視図である。
[図 10]本発明に係る検出装置の別の実施形態を示す側面図である。
[図 11]同実施形態の平面図である。
[図 12]本発明に係る検出装置の別の実施形態を示す側面図である。
[図 13A]露光装置の動作の一例を示す模式図である。
[図 13B]同様に、露光装置の動作の一例を示す模式図である。
[図 14]本発明に係る検出装置の別の実施形態を示す側面図である。
[図 15]本発明に係る検出装置の別の実施形態を示す側面図である。
[図 16]露光装置の動作の一例を示す側面図である。
[図 17]本発明に係る検出装置の別の実施形態を示す斜視図である。
[図 18A]図 17の側面図である。
[図 18B]図 17の B-B'矢視断面図である。
[図 19]本発明に係る検出装置の別の実施形態を示す平面図である。 [図 20]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
[0019] 1…凹部、 2…光学素子、 10…液体供給機構、 20…液体回収機構、 43…(基板ステ ージ)上面、 60…検出装置、 61…射出部、 62…受光部、 63、 64…光学部材 (折り 曲げ部)、 65、 66…検出装置、 300…基準部材、 301A…上面、 401…上板、 401 A…上面、 501…上板、 501A…上面、 AR1…投影領域、 AR2…液浸領域、 C〇N T…制御装置、 EL…露光光、 EX…露光装置、 K…警報装置、 La…検出光、 LG— エッジ部、 LQ…液体、 P…基板、 PH…基板ホルダ、 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
[0020] 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が、本発明はこれ に限定されない。
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を支持するマスクステージ MSTと、基板 P を支持する基板ステージ PSTと、マスクステージ MSTに支持されてレ、るマスク Mを露 光光 ELで照明する照明光学系 ILと、露光光 ELで照明されたマスク Mのパターン像 を基板ステージ 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、投 影光学系 PLの像面側先端部よりも下方に配置された物体上に液体 LQが有るか否 力を検出する検出装置 60と、露光装置 EX全体の動作を統括制御する制御装置 CO NTとを備えている。制御装置 CONTには、露光処理に関して異常が生じたときに警 報を発する警報装置 Kが接続されている。更に、露光装置 EXは、マスクステージ MS T及び投影光学系 PLを支持するメインコラム 3を備えている。メインコラム 3は、床面 に水平に載置されたベースプレート 4上に設置されている。メインコラム 3には、内側 に向けて突出する上側段部 3A及び下側段部 3Bが形成されている。
[0021] 本実施形態の露光装置 EXは、露光波長を実質的に短くして解像度を向上するとと もに焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用した液浸露光装置であって、 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。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のパターン像を基板 P上に投影することによってこの基板 Pを露光する。
[0022] 本実施形態では、露光装置 EXとしてマスク Mと基板 Pとを走查方向における互い 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 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、投影光学系 PLの光軸 AXと一致する方向を Z軸方向 、 Z軸方向に垂直な平面内でマスク Mと基板 Pとの同期移動方向(走查方向)を X軸 方向、 Z軸方向及び X軸方向に垂直な方向(非走查方向)を Y軸方向とする。また、 X 軸、 Y軸、及び Z軸まわりの回転 (傾斜)方向をそれぞれ、 Θ Χ、 6丫、及び6 2方向と する。なお、ここでいう「基板」は半導体ウェハ上に感光性材料であるフォトレジストを 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。
[0023] 照明光学系 ILは、メインコラム 3の上部に固定された支持コラム 5により支持されて いる。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 Μ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、及び露光光 ELによるマスク Μ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 Μ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から射出される露光光 ELとしては、例えば水銀ランプから射出される輝線 (g線、 h 線、 i線)及び KrFエキシマレーザ光(波長 248nm)等の遠紫外光(DUV光)や、 Ar Fエキシマレーザ光(波長 193nm)及び Fレーザ光(波長 157nm)等の真空紫外光
2
(VUV光)等が用いられる。本実施形態においては ArFエキシマレーザ光が用いら れる。 [0024] 本実施形態において、液体 LQには純水が用いられる。純水は ArFエキシマレー ザ光のみならず、例えば水銀ランプから射出される輝線 (g線、 h線、 i線)及び KrFェ 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。
[0025] マスクステージ MSTは、マスク Mを支持するものであって、その中央部にマスク M のパターン像を通過させる開口部 34Aを備えている。メインコラム 3の上側段部 3Aに は、防振ユニット 6を介してマスク定盤 31が支持されている。マスク定盤 31の中央部 にも、マスク Mのパターン像を通過させる開口部 34Bが形成されている。マスクステ ージ MSTの下面には非接触ベアリングである気体軸受(エアベアリング) 32が複数 設けられている。マスクステージ MSTはエアベアリング 32によりマスク定盤 31の上面 (ガイド面) 31 Aに対して非接触支持されており、リニアモータ等のマスクステージ駆 動機構により、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には移動 鏡 35が設けられている。また、移動鏡 35に対向する位置にはレーザ干渉計 36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 θ Z方向 の回転角(場合によっては Θ X、 θ Y方向の回転角も含む)はレーザ干渉計 36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 CON Tは、レーザ干渉計 36の計測結果に基づいてマスクステージ駆動機構を駆動するこ とでマスクステージ MSTに支持されているマスク Mの位置を制御する。
[0026] 投影光学系 PLは、マスク Mのパターンを所定の投影倍率 βで基板 Ρに投影露光 するものであって、基板 Ρ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 ΡΚ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 j3が例えば 1/4あるいは 1/5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。鏡筒 PKの外周部にはフラ ンジ部 FLGが設けられている。また、メインコラム 3の下側段部 3Bには、防振ユニット 7を介して鏡筒定盤 8が支持されている。そして、投影光学系 PLのフランジ部 FLGが 鏡筒定盤 8に係合することによって、投影光学系 PLが鏡筒定盤 8に支持されている。 [0027] 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より露出しており、 液浸領域 AR2の液体 LQが接触する。光学素子 2は螢石で形成されている。螢石表 面は水との親和性が高いので、光学素子 2の液体接触面 2Α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、本実施形態においては光学素子 2の液体接触 面 2Αとの親和性が高レ、液体 (水) LQを供給するようにしてレ、るので、光学素子 2の 液体接触面 2Αと液体 LQとの密着性が高ぐ光学素子 2と基板 Ρとの間の光路を液 体 LQで確実に満たすことができる。なお、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 2Α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。
[0028] 基板ステージ PSTは、基板ホルダ ΡΗを介して基板 Ρを保持して移動可能に設けら れており、投影光学系 PLに対して移動可能に設けられている。基板ホルダ PHは基 板 Pを保持するものであって、真空吸着方式あるいは静電チャック方式によって基板 Pを保持する。基板ステージ PSTの下面には複数の非接触ベアリングである気体軸 受(エアベアリング) 42が設けられている。ベースプレート 4上には、防振ユニット 9を 介して基板定盤 41が支持されている。エアベアリング 42は、基板定盤 41の上面(ガ イド面) 41Aに対して気体 (エア)を吹き出す吹出口 42Bと、基板ステージ PST下面( 軸受面)とガイド面 41Aとの間の気体を吸引する吸気口 42Aとを備えており、吹出口 42Bからの気体の吹き出しによる反発力と吸気口 42Aによる吸引力との釣り合いによ り、基板ステージ PST下面とガイド面 41Aとの間に一定の隙間を保持する。つまり、 基板ステージ PSTはエアベアリング 42により基板定盤 41の上面(ガイド面) 41Aに 対して非接触支持されており、リニアモータ等の基板ステージ駆動機構により、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。更に、基板ホルダ PHは、ホルダ駆動機構により、 Z 軸方向、 Θ X方向、及び Θ Y方向にも移動可能に設けられている。基板ステージ駆 動機構は制御装置 CONTにより制御される。
[0029] また、露光装置 EXは、基板ステージ PSTに支持されている基板 Pの表面の位置を 検出する不図示のフォーカス'レべリング検出系を備えている。なお、フォーカス'レ ベリング検出系の構成としては、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。フォーカス'レべリング検出系の検出結果は制御装置 CON Tに出力される。制御装置 CONTはフォーカス'レべリング検出系の検出結果に基づ いて、基板 P表面の Z軸方向の位置情報、及び基板 Pの Θ X及び Θ Y方向の傾斜情 報を検出することができる。
[0030] 制御装置 CONTはホルダ駆動機構を駆動し、基板ホルダ PHに保持されている基 板 Pの表面のフォーカス位置 (Z位置)及び傾斜角を制御して基板 Pの表面をオート フォーカス方式、及びオートレべリング方式で投影光学系 PLの像面に合わせ込む。
[0031] 基板ステージ PST上には凹部 1が設けられており、基板ホルダ PHは凹部 1に配置 されている。そして、基板ステージ PSTの上面 43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になるような(面一になるような)平坦面となっている。
[0032] 基板ステージ PSTには移動鏡 45が設けられている。また、移動鏡 45に対向する位 置にはレーザ干渉計 46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 46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 46の計測結果 に基づいてリニアモータを含む基板ステージ駆動機構を駆動することで基板ステー ジ PST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。
[0033] また、基板ステージ PSTは、 Xガイドステージ 44により X軸方向に移動自在に支持 されている。基板ステージ PSTは、 Xガイドステージ 44に案内されつつ Xリニアモータ 47により X軸方向に所定ストロークで移動可能である。 Xリニアモータ 47は、 Xガイド ステージ 44に X軸方向に延びるように設けられた固定子 47Aと、この固定子 47Aに 対応して設けられ基板ステージ PSTに固定された可動子 47Bとを備えてレ、る。そし て、可動子 47Bが固定子 47Aに対して駆動することで基板ステージ PSTが X軸方向 に移動する。ここで、基板ステージ PSTは、 Xガイドステージ 44に対して Z軸方向に 所定量のギャップを維持する磁石及びァクチユエータからなる磁気ガイドにより非接 触で支持されている。基板ステージ PSTは Xガイドステージ 44に非接触支持された 状態で Xリニアモータ 47により X軸方向に移動する。
[0034] Xガイドステージ 44の長手方向両端には、この Xガイドステージ 44を基板ステージ PSTとともに Y軸方向に移動可能な一対の Yリニアモータ 48、 48が設けられている。 Yリニアモータ 48のそれぞれは、 Xガイドステージ 44の長手方向両端に設けられた 可動子 48Βと、この可動子 48Βに対応して設けられた固定子 48Αとを備えている。 そして、可動子 48Βが固定子 48Αに対して駆動することで Xガイドステージ 44が基 板ステージ PSTとともに Υ軸方向に移動する。また、 Υリニアモータ 48、 48のそれぞ れの駆動を調整することで Xガイドステージ 44は θ Ζ方向にも回転移動可能となって いる。したがって、この Υリニアモータ 48、 48により基板ステージ PSTが Xガイドステ ージ 44とほぼ一体的に Υ軸方向及び θ Ζ方向に移動可能となっている。
[0035] 基板定盤 41の X軸方向両側のそれぞれには、正面視 L字状に形成され、 Xガイドス テージ 44の Υ軸方向への移動を案内するガイド部 49が設けられてレ、る。ガイド部 49 はベースプレート 4上に支持されている。本実施形態において、ガイド部 49の平坦部 49Β上に、 Υリニアモータ 48の固定子 48Αが設けられている。一方、 Xガイドステー ジ 44の下面の長手方向両端部のそれぞれには凹形状の被ガイド部材 50が設けら れている。ガイド部 49は被ガイド部材 50と係合し、ガイド部 49の上面(ガイド面) 49Α と被ガイド部材 50の内面とが対向するように設けられている。ガイド部 49のガイド面 4 9Αには非接触ベアリングである気体軸受(エアベアリング) 51が設けられており、 X ガイドステージ 44はガイド面 49Αに対して非接触支持されている。
[0036] また、 Υリニアモータ 48の固定子 48Αとガイド部 49の平坦部 49Βとの間には非接 触ベアリングである気体軸受(エアベアリング) 52が介在されており、固定子 48Αは エアベアリング 52によりガイド部 49の平坦部 49Βに対して非接触支持される。このた め、運動量保存の法則により Xガイドステージ 44及び基板ステージ PSTの +Υ方向( -Υ方向)の移動に応じて固定子 48Αが- Υ方向(+Υ方向)に移動する。この固定子 48Αの移動により Xガイドステージ 44及び基板ステージ PSTの移動に伴う反力が相 殺されるとともに重心位置の変化を防ぐことができる。すなわち、固定子 48Αは所謂 カウンタマスとしての機肯 を有してレ、る。
[0037] 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。液体供給部 11は、液体 LQを収 容するタンク、及び加圧ポンプ等を備えている。液体供給部 11の液体供給動作は制 御装置 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、所定温度(例えば 23°C)に制御された液体 LQを基板 P上に供給する。な お、液体供給部 11のタンク、加圧ポンプなどは、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。
[0038] また、液体供給機構 10から供給される液体 LQの温度安定性及び温度均一性は、 0. 01-0. 001°C程度に制御されていることが望ましい。
[0039] 供給管 13A、 13Bの途中には、供給管 13A、 13Bの流路を開閉するバルブ 15が それぞれ設けられている。バルブ 15の開閉動作は制御装置 CONTにより制御される ようになつている。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。
[0040] 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 てもよレ、。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。
[0041] 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。
[0042] 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よい。
[0043] 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に設けられてレ、る。
[0044] 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 3A、 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。
[0045] 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、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 16 (16A、 16B)が設けられてい る。流量制御器 16A、 16B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。
[0046] 更に、流路形成部材 70は、基板!3 (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)を備えてレ、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に設けられている。
[0047] 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いる。
[0048] 本実施形態にぉレ、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。
[0049] 液体供給部 11及び流量制御器 16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 12 A、 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 LQの単位時間あたりの量は、供給管 13A、 13Bのそれぞれに設けられた流量 制御器 16A、 16Bにより個別に制御可能である。
[0050] 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。
[0051] 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 13A、 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 てもよレ、。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。
[0052] 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レ、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い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基など極性の大きい分子構造を持ったものを前記液体接触面に 設ける処理が望ましい。あるいは、 MgF、 Al O、 SiOなどの親液性材料を前記液
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体接触面に設けてもよい。
[0053] 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、所望の範囲内に液浸領域 A R2を良好に形成することができる。
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いて、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。
[0054] 検出装置 60は、投影光学系 PLの先端部よりも下方に配置された基板 P上あるいは 基板ステージ PST上に液体 LQが有るか否かを検出するものであって、検出光 Laを 射出する射出部 61と、検出光 Laに対して所定位置に配置された受光部 62とを備え ている。本実施形態において、射出部 61はメインコラム 3の所定位置に設けられてお り、受光部 62はメインコラム 3のうち投影光学系 PLの投影領域 AR1を挟んで射出部 61と対向する位置に設けられている。検出装置 60の射出部 61から射出された検出 光 Laは、基板 P表面及びこの基板 P表面とほぼ面一である基板ステージ PSTの上面 43とほぼ平行に照射されるように設定されている。射出部 61から射出された検出光 Laは、投影光学系 PLの先端部に設けられた光学素子 2の下方を通過する。
[0055] 図 2は基板 Pを保持して移動可能な基板ステージ PSTを上方から見た平面図であ る。
図 2において、平面視矩形状の基板ステージ PSTの互いに垂直な 2つの縁部に移 動鏡 45が配置されている。また、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。
[0056] 検出装置 60のうち、検出光 Laを射出する射出部 61は、基板ステージ PSTに対し て一 X側に離れた所定位置 (本実施形態ではメインコラム 3)に固定され、受光部 62 は +X側に離れた所定位置 (メインコラム 3)に固定されている。そして、検出装置 60 の射出部 61は基板ステージ PSTの外側より検出光 Laを照射し、受光部 62での受光 結果に基づいて、基板 P上又は基板ステージ PST上の液体 LQを検出するようにな つている。すなわち、検出装置 60は、基板 Pを保持して移動可能な基板ステージ PS Tの外側より液体 LQを光学的に検出するようになっている。
[0057] 基板ステージ PSTのほぼ中央部に凹部 1が形成されており、この凹部 1に基板 Pを 保持する基板ホルダ PHが配置されている。基板ステージ PSTのうち凹部 1以外の上 面 43は、基板ホルダ PHに保持された基板 P表面とほぼ同じ高さ(面一)に設定され ている。基板 Pの周囲に基板 P表面とほぼ面一の上面 43を設けたので、基板 Pのエツ ジ領域 Eを液浸露光するときにおレ、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。
[0058] 本実施形態においては、検出光 Laは、投影光学系 PLの先端部の光学素子 2の下 方であって、その投影光学系 PLの投影領域 AR1、すなわち露光光 ELの光路を通 過するように設定されている。更に具体的には、検出光 Laは光学素子 2と基板 P (基 板ステージ PST)との間を通過するように設定されている。なお、検出光 Laは露光光 ELの光路以外の領域を通過するように設けられていてもよい。そして、検出光 Laは 、基板 P表面及び基板ステージ PSTの上面 43とほぼ平行に照射される。
[0059] また、基板ステージ PSTの上面 43は撥液化処理されて撥液性を有している。上面 43の撥液化処理としては、例えばフッ素系樹脂材料あるいはアクリル系樹脂材料等 の撥液性材料を塗布、あるいは前記撥液性材料力 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))等のフッ素系樹脂をはじめとする撥液性を有する材料で形成してもよレ、。また 、上記ポリ四フッ化工チレンなどからなる撥液性を有するプレート部材を基板ステー ジ PSTの上面に交換可能に配置するようにしてもよい。本実施形態においては、上 面 43を有するプレート部材 43Pが基板ステージ PST上に対して交換可能に配置さ れている。
[0060] なお、基板ホルダ PHに保持されている基板 Pの側面 PBとプレート部材 43Pとの間 には隙間が形成されるが、この隙間は数 mm程度と僅かであるため、液体 LQの表面 張力の作用などによってその隙間に液体 LQが浸入する不都合が抑制されている。
[0061] 液体供給口 12A、 12Bは、 X軸方向(走查方向)に関し、投影光学系 PLの投影領 域 AR1を挟んだ両側のそれぞれに設けられている。具体的には、液体供給口 12A は、流路形成部材 70の下面 70Aのうち、投影領域 AR1に対して走查方向一方側 (一 X側)に設けられ、液体供給口 12Bは他方側(+ X側)に設けられている。つまり液体 供給口 12A、 12Bは投影領域 ARlの近くに設けられ、走查方向(X軸方向)に関し て投影領域 AR1を挟むようにその両側に設けられている。液体供給口 12A、 12Bの それぞれは、 Y軸方向に延びる平面視略コ字状(円弧状)のスリット状に形成されて いる。そして、液体供給口 12A、 12Bの Y軸方向における長さは少なくとも投影領域 AR1の Y軸方向における長さより長くなつている。液体供給口 12A、 12Bは、少なく とも投影領域 AR1を囲むように設けられている。液体供給機構 10は、液体供給口 12 A、 12Bを介して投影領域 ARlの両側で液体 LQを同時に供給可能である。
[0062] 液体回収口 22A、 22Bは、液体供給機構 10の液体供給口 12A、 12Bより投影光 学系 PLの投影領域 AR1に対して外側に設けられており、 X軸方向(走査方向)に関 し、投影光学系 PLの投影領域 AR1を挟んだ両側のそれぞれに設けられている。具 体的には、液体回収口 22Aは、流路形成部材 70の下面 70Aのうち、投影領域 AR1 に対して走査方向一方側 (一 X側)に設けられ、液体回収口 22Bは他方側(+X側)に 設けられている。液体回収口 22A、 22Bのそれぞれは、 Y軸方向に延びる平面視略 コ字状(円弧状)のスリット状に形成されている。液体回収口 22A、 22Bは、投影光学 系 PLの投影領域 AR1、及び液体供給口 12A、 12Bを囲むように設けられている。
[0063] そして、液体 LQが満たされた液浸領域 AR2は、投影領域 AR1を含むように実質 的に 2つの液体回収口 22A、 22Bで囲まれた領域内であって且つ基板 P上の一部 に局所的に形成される。なお、液浸領域 AR2は少なくとも投影領域 AR1を覆ってい ればよぐ必ずしも 2つの液体回収口 22A、 22Bで囲まれた領域全体が液浸領域に ならなくてもよい。
[0064] なお、液体供給口 12は投影領域 AR1の両側のそれぞれに 1つずつ設けられてレ、 る構成であるが、複数に分割されていてもよぐその数は任意である。同様に、液体 回収口 22も複数に分割されていてもよい。また、投影領域 AR1の両側に設けられた 液体供給口 12のそれぞれは互いにほぼ同じ大きさ(長さ)に形成されてレ、るが、互レ、 に異なる大きさであってもよい。同様に、投影領域 AR1の両側に設けられた液体回 収ロ 22のそれぞれが互いに異なる大きさであってもよレ、。また、供給口 12のスリット 幅と回収口 22のスリット幅とは同じであってもよいし、回収口 22のスリット幅を、供給 口 12のスリット幅より大きくしてもよいし、逆に回収口 22のスリット幅を、供給口 12のス リット幅より/ J、さくしてもよレヽ。
[0065] また、基板ステージ PST上にぉレ、て、基板 Pの外側の所定位置には、基準部材 30 0が配置されている。基準部材 300には、例えば特開平 4-65603号公報に開示さ れているような構成を有する基板ァライメント系により検出される基準マーク PFMと、 例えば特開平 7-176468号公報に開示されているような構成を有するマスクァラィメ ント系により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いる。基 準部材 300の上面 301Aはほぼ平坦面となっており、基板 P表面、及び基板ステー ジ PSTの上面 43とほぼ同じ高さ(面一)に設けられている。基板ァライメント系は基板 ステージ PSTの近傍に設けられ、基板 P上のァライメントマークも検出する。また、マ スクァライメント系はマスクステージ MSTの近傍に設けられ、マスク Mと投影光学系 P Lとを介して基板ステージ PST上の基準マーク MFMを検出する。
[0066] また、基板ステージ PST上のうち、基板 Pの外側の所定位置には、計測用センサと して例えば特開昭 57—117238号公報に開示されているような照度ムラセンサ 400 が配置されている。照度ムラセンサ 400は平面視矩形状の上板 401を備えている。 上板 401の上面 401Aはほぼ平坦面となっており、基板 P表面、及び基板ステージ P STの上面 43とほぼ同じ高さ(面一)に設けられている。上板 401の上面 401Aには、 光を通過可能なピンホール部 470が設けられている。上面 401Aのうち、ピンホール 部 470以外はクロムなどの遮光性材料で覆われている。
[0067] また、基板ステージ PST上のうち、基板 Pの外側の所定位置には、計測用センサと して例えば特開 2002-14005号公報に開示されているような空間像計測センサ 50 0が設けられている。空間像計測センサ 500は平面視矩形状の上板 501を備えてい る。上板 501の上面 501Aはほぼ平坦面となっており、基板 P表面、及び基板ステー ジ PSTの上面 43とほぼ同じ高さ(面一)に設けられている。上板 501の上面 501Aに は、光を通過可能なスリット部 570が設けられている。上面 501Aのうち、スリット部 57 0以外はクロムなどの遮光性材料で覆われている。
[0068] また、不図示ではあるが、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 P表面や基板ステージ PSTの上面 43とほぼ同じ高さ( 面一)に設けられている。
[0069] このように、基板ステージ PSTの上面 43は、基準部材 300、センサ 400、 500を含 めてほぼ同じ高さ(面一)で、撥液性を有している。さらに移動鏡 45の上面も基板ス テージ PSTの上面 43とほぼ同じ高さ(面一)であり、移動鏡 45の上面及び反射面も 撥液性を有してレ、る。これにより液浸領域 AR2を形成した状態での基板ステージ PS Tの移動範囲を大きくすることができるば力りでなぐ基準部材 300やセンサ 400、 50 0上、あるいは移動鏡 45の上面や反射面に液体が付着したとしても、その付着した 液体を容易に除去することができる。
[0070] そして、基準部材 300、及び上板 401、 501などは基板ステージ PSTに対して脱着 可能に構成されており、その上面の撥液性が劣化した場合などに交換することがで きる。
[0071] 図 3は検出装置 60が液体 LQを検出している状態の一例を示す側面図である。図 3 に示すように、検出装置 60は、基板ホルダ PHに保持された基板 Pの表面及び基板 ステージ PSTの上面 43とほぼ平行に検出光 Laを照射する。そして、検出装置 60は 、受光 62の受光結果に基づいて、基板 P上又は基板ステージ PST上に液体 LQが 有るか否かを検出する。
[0072] 射出部 61と受光部 62とは対向しており、射出部 61から射出された検出光 Laは受 光部 62に到達し、その受光部 62に所定の光量 (光強度)で受光されるようになって いる。このとき、例えば図 3に示すように、基板 P上あるいは基板ステージ PST上に液 体 LQの液滴(水滴)が配置されている場合において、検出光 Laが液体 LQに照射さ れると、その検出光 Laは液体 LQによって屈折又は散舌し、あるいは吸収される。した がって、検出光 Laの光路上に液体 LQが有る場合、受光部 62で受光される光量 (光 強度)が低下する、あるいは検出光 Laが受光部 62に到達しなくなる。そこで、検出装 置 60は、受光部 62の受光結果(受光量)に基づいて、検出光 Laの光路上に液体 L Qが有るか否力、を検出することができる。そして、検出光 Laの光路上に液体 LQが有 るか否かを検出することで、検出装置 60は、投影光学系 PLの先端部よりも下方に配 置された基板 P上又は基板ステージ PST上に液体 LQが有るか否力、を検出すること ができる。
[0073] また、検出装置 60の検出光 Laと基板ステージ PSTとを相対的に移動しながら、検 出光 Laを照射することにより、基板 Pを含む基板ステージ PST上の比較的広い領域 における液体 LQの有無を検出することができる。
[0074] 更に、基板 P上又は基板ステージ PST上に液体 LQが配置されている(あるいは液 体 LQが付着している)状態において、検出光 Laと基板ステージ PSTとを相対的に 移動しながら、検出光 Laを照射することにより、基板 P上又は基板ステージ PST上に おける液体 LQの位置を求めることができる。つまり、レーザ干渉計 46を使って基板ス テージ PSTの位置をモニタしつつ、基板ステージ PSTを移動しながら検出光 Laを照 射する。制御装置 CONTは、レーザ干渉計 46の位置計測結果と、検出装置 60の受 光部 62の受光結果とに基づいて、レーザ干渉計 46で規定される座標系における液 体 LQの位置を求めることができる。
[0075] また、図 3においては、射出部 61及び受光部 62のそれぞれが、 X軸方向に関し、 基板ステージ PSTを挟んだ両側のそれぞれに配置されており、射出部 61より検出光 Laを射出しつつ、基板ステージ PSTを Y軸方向に移動することで、基板 P又は基板 ステージ PST上における液体 LQの Y軸方向に関する位置を検出する構成であるが 、射出部 61及び受光部 62のそれぞれを、 Y軸方向に関し、基板ステージ PSTを挟 んだ両側のそれぞれにも配置し、その射出部 61より検出光 Laを射出しつつ、基板ス テージ PSTを X軸方向に移動することで、基板 P又は基板ステージ PST上における 液体 LQの X軸方向に関する位置と範囲も検出することができる。 [0076] また、図 3においては、検出装置 60の射出部 61と受光部 62とは対向して配置され ている構成であるが、図 4に示すように、検出装置 60の検出光 Laの光路上に、検出 光 Laの光路を折り曲げる折り曲げ部としての光学部材 63、 64を設けてもよい。こうす ることにより、射出部 61及び受光部 62を任意の位置に配置しつつ所望の位置に検 出光 Laを照射することができ、検出装置 60を構成する各部材及び機器の配置や露 光装置 EX全体の設計の自由度を向上することができる。
[0077] なお、射出部 61から射出された検出光 Laを光ファイバの入射端に入射させ、その 光ファイバの射出端より射出した検出光 Laを照射するようにしてもよい。また、受光部 62に光ファイバを接続し、その光ファイバを介した検出光 Laを受光部 62で受光する ようにしてもよい。
[0078] また、上述した構成においては、検出装置 60の検出光 Laに対して基板 P及び基板 ステージ PSTを移動しながら検出することで、基板 P上又は基板ステージ PST上に おける液体 LQの位置を検出している力 図 5に示すように、複数の検出光 Laをマトリ タス状に 2次元的に照射することによつても、基板 P上又は基板ステージ PST上にお ける液体 LQの位置を求めることができる。
[0079] 図 5において、検出装置 60は、基板ステージ PSTの +Y側に配置され、 X軸方向 に並んだ複数の検出光 Laを射出する第 1射出部 61Xと、基板ステージ PSTの一 Y側 に配置され、第 1射出部 61Xから射出された検出光 Laに対して所定位置に配置され た第 1受光部 62Xと、基板ステージ PSTの - X側に配置され、 Y軸方向に並んだ複数 の検出光 Laを射出する第 2射出部 61Yと、基板ステージ PSTの +X側に配置され、 第 2射出部 61Y力 射出された検出光 Laに対して所定位置に配置された第 2受光 部 62Yとを備えている。第 1受光部 62Xは、第 1射出部 61Xより射出される複数の検 出光 Laに対応した複数の受光素子を有しており、同様に、第 2受光部 62Yは、第 2 射出部 61 Yより射出される複数の検出光 Laに対応した複数の受光素子を有してい る。
[0080] 第 1射出部 61Xより射出された検出光 La、及び第 2射出部 61Yより射出された検出 光 Laのそれぞれは、基板 P表面及び基板ステージ PSTの上面 43とほぼ平行に照射 され、これら検出光 LAの光路は平面視においてマトリクス状に設けられている。 [0081] ここで図 5に示すように、第 1射出部 61Xから射出された複数の検出光 Laのうち特 定の検出光 Laxの光路上に液体 LQが有る場合、第 1受光部 62Xの複数の受光素 子のうち、その検出光 Laxに対応する受光素子で受光される光量が低下する。同様 に、第 2射出部 61Yから射出された複数の検出光 Laのうち特定の検出光 Layの光路 上に液体 LQがある場合、第 2受光部 62Yの複数の受光素子のうち、その検出光 La yに対応する受光素子で受光される光量が低下する。第 1、第 2受光部 62X、 62Yの 受光結果は制御装置 CONTに出力される。制御装置 CONTは、第 1、第 2受光部 6 2X、 62Yそれぞれの受光結果に基づいて、液体 LQの位置が検出光 Laxと検出光 L ayとの交点付近であることを特定することができる。ここで、検出光 Lax、 Layを受光 する受光素子の位置情報は設計値などにより予め分かっているため、制御装置 C〇 NTは、検出光 Lax、 Layを受光した受光素子の位置情報に基づいて、基板 P又は 基板ステージ PST上における液体 LQの位置を求めることができる。
[0082] また図 6に示すように、検出装置 60は、射出部 61から複数位置のそれぞれに検出 光 Laを照射したときの受光部 62の受光結果に基づいて、基板 P上又は基板ステー ジ PST上に有る液体 LQの大きさ(液体 LQが配置されている領域の大きさ)を求める こと力 Sできる。つまり、液体 LQが基板ステージ PST上(又は基板 P上)の所定領域に 配置されている場合において、射出部 61はその液体 LQのエッジ部 LGを含む複数 位置のそれぞれに対して検出光 Laを照射する。図 6に示す例では、射出部 61は Y 軸方向に並んだ複数の検出光 Laを X軸方向に沿って照射している。
[0083] 受光部 62は前記複数の検出光 Laに対応した複数の受光素子を有している。これ ら受光素子の位置情報は設計値などによって予め分かっている。射出部 61から射出 される複数の検出光 Laのうち、一部の検出光 Laiが液体 LQに照射されると、その検 出光 Laiに対応する受光部 62の受光素子には検出光 Laiが到達しなレ、、あるいは 受光素子で受光される光量が低下する。一方、残りの一部の検出光 La2は液体 LQ を介さないで受光部 62に到達する。したがって、検出装置 60は、検出光 Laiを受光 した受光部 62の受光素子の受光結果と、その受光素子の位置情報とに基づいて、 液体 LQ (液体 LQが配置される領域)の大きさを求めることができる。
[0084] なお図 6に示す例においては、検出装置 60は液体 LQに対して X軸方向より検出 光 Laを照射しているため、液体 LQ (液体 LQが配置されている領域)の Y軸方向に おける大きさを求めることができるが、液体 LQに対して Y軸方向より検出光 Laを照射 することにより、液体 LQの X軸方向における大きさを求めることができる。また、 XY平 面内において X軸 (Y軸)方向に対して傾斜方向から検出光 Laを照射することももち ろん可能である。そして、液体 LQに対して複数方向から検出光 Laを照射したときの それぞれの受光結果を演算処理することで、検出装置 60 (あるいは制御装置 CON T)は液体 LQ (液体 LQが配置されている領域)の形状を求めることができる。
[0085] なお図 6を参照して説明した例では、射出部 61は複数の検出光 Laを一括して照射 しているが、例えば図 3などを参照して説明したように、レーザ干渉計 46を使って基 板ステージ PSTの位置をモニタしつつ基板ステージ PSTを移動しながら、射出部 61 により 1つ(あるいは所定の複数)の検出光 Laを照射し、その検出光 Laを照射したと きの受光部 62の受光結果に基づいて、液体 LQの大きさあるいは形状を求めることも 可能である。その場合、検出装置 60 (あるいは制御装置 CONT)は、基板ステージ P STの複数の位置に応じた受光部 62での複数の受光結果を演算処理することで、液 体 LQの大きさ及び形状の少なくともいずれか一方を求める。
[0086] また、図 6を参照して説明した例では、射出部 61は複数並んだ検出光 Laを照射し ているが、液体 LQを覆うように照射されるシート状光束であってもよい。シート状光束 としては、例えばレーザ光源から射出されたレーザ光束を、ピンホールゃシリンドリカ ルレンズを有する光学系を通過させることで生成される所謂レーザシート光を用いる こと力 Sできる。
[0087] 次に、上述した構成を有する露光装置 EXを用いてマスク Mのパターン像を基板 P に露光する方法について、図 7に示すフローチャート図を参照しながら説明する。 まず、マスク Mがマスクステージ MSTに搬入(ロード)されるとともに、露光対象であ る基板 Pが基板ステージ PSTに搬入(ロード)される(ステップ Sl)。
基板 Pを基板ステージ PSTにロードするとき、制御装置 CONTは、基板ステージ P STを投影光学系 PLに対して離れた位置に設定されているロード位置に移動する。 基板 Pはロード位置において不図示の搬送系(ローダ装置)によりロードされる。
[0088] 基板 Pが基板ステージ PSTにロードされた後、基板 Pに対するァライメント処理及び 計測処理が行われる(ステップ S 2)。
ァライメント処理においては、制御装置 CONTは、例えば上記基板ァライメント系を 使って基準部材 300に形成されている基準マーク PFMを検出するとともに、マスクァ ライメント系を使って投影光学系 PLを介して基準部材 300に形成されている基準マ ーク MFMを検出することで、基板ステージ PSTの移動を規定する座標系における 基板ァライメント系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距離 (位 置関係)であるベースライン量を求める。マスクァライメント系を使って基準部材 300 上の基準マーク MFMを検出するとき、制御装置 CONTは、投影光学系 PLと基準部 材 300の上面 301Aとを対向させた状態で、液体供給機構 10及び液体回収機構 20 を使って、液体 LQの供給及び回収を行い、投影光学系 PLの先端部の光学素子 2と 基準部材 300の上面 301 A上との間に液体 LQの液浸領域 AR2を形成する。そして 、制御装置 CONTは、投影光学系 PLと液体 LQとを介して、マスクァライメント系によ り基準部材 300上の基準マーク MFMを検出する。
[0089] 基準マーク MFMの検出が終了した後、制御装置 CONTは、液体回収機構 20あ るいは液体回収機構 20とは別に設けられた所定の液体回収機構を使って、基準部 材 300の上面 301A上に形成された液浸領域 AR2の液体 LQを回収する。
[0090] 基板 Pに対して重ね合わせ露光をする際には、例えば基板 P上の露光対象領域で あるショット領域に形成されているァライメントマークを基板ァライメント系で検出して、 基板ァライメント系の検出基準位置に対するショット領域の位置情報 (ずれ)を求め、 そのときの基板ステージ PSTの位置から上記ベースライン量及び基板ァライメント系 で求めたショット領域のずれ分だけ基板ステージ 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ことができる。
[0091] また、計測処理においては、制御装置 CONTは、例えば投影光学系 PLと照度ムラ センサ 400の上板 401とを対向させた状態で、液体供給機構 10及び液体回収機構 20を使って、液体 LQの供給及び回収を行い、投影光学系 PLの先端部の光学素子 2と上板 401の上面 401A上との間に液体 LQの液浸領域 AR2を形成する。そして、 制御装置 CONTは、照明光学系 ILより露光光 ELを射出し、投影光学系 PLと液体 L Qとを介して、照度ムラセンサ 400により投影領域 AR1内における露光光 ELの照度 分布を検出する。制御装置 CONTは、照度ムラセンサ 400の検出結果に基づいて、 投影光学系 PLの投影領域 AR1内における露光光 ELの照度分布が所望状態となる ように、その露光光 ELの照射分布を適宜補正する。
[0092] 露光光 ELの照度分布の検出が終了した後、制御装置 CONTは、液体回収機構 2 0、あるいは液体回収機構 20とは別に設けられた所定の液体回収機構を使って、照 度ムラセンサ 400の上板 401の上面 401A上に形成された液浸領域 AR2の液体 LQ を回収する。
[0093] また、制御装置 CONTは、投影光学系 PLと空間像計測センサ 500の上板 501とを 対向させた状態で、液体供給機構 10及び液体回収機構 20を使って、液体 LQの供 給及び回収を行い、投影光学系 PLの先端部の光学素子 2と上板 501の上面 501A 上との間に液体 LQの液浸領域 AR2を形成する。そして、制御装置 CONTは、照明 光学系 ILより露光光 ELを射出し、投影光学系 PLと液体 LQとを介して、空間像計測 センサ 500により空間像計測を行う。制御装置 CONTは、空間像計測センサ 500の 計測結果に基づレ、て、投影光学系 PL及び液体 LQを介した像特性が所望状態とな るように、投影光学系 PLの像特性を適宜補正する。
[0094] 空間像計測が終了した後、制御装置 CONTは、液体回収機構 20あるいは液体回 収機構 20とは別に設けられた所定の液体回収機構を使って、空間像計測センサ 50 0の上板 501のの上面 501A上に形成された液浸領域 AR2の液体 LQを回収する。
[0095] 同様に、制御装置 CONTは、投影光学系 PLと上述した照度センサ(不図示)との 間に液体 LQの液浸領域 AR2を形成した状態で、投影光学系 PLの像面側における 露光光 ELの照射量 (照度)を計測し、その計測結果に基づいて、露光光 ELの照度 を適宜補正する。そして、照度センサを使った計測処理が終了した後、制御装置 C〇 NTは、液体回収機構 20等を使って、照度センサの上板上の液体 LQを回収する。
[0096] ところで、上記基準部材 300や照度ムラセンサ 400、あるいは空間像計測センサ 50 0や照度センサを使った液体 LQを介した計測処理が終了し、液体 LQが回収された 後、基準部材 300の上面 301Aなどに液体 LQが残留(付着)している可能性がある 。そこで、制御装置 CONTは、液体 LQの回収作業を行った後に、検出装置 60を使 つて、上記上面 301A、 401A、 501Aなどを含む基板ステージ PST上に液体 LQが 有るか否かを検出する。
[0097] 例えば、基準部材 300の上面 301A上の液体 LQを回収した後、制御装置 CONT は、検出装置 60を使って、基準部材 300上に液体 LQが有るか否かを検出する。制 御装置 CONTは、検出装置 60の検出結果に基づいて、液体回収機構 20の動作を 制御する。具体的には、基準部材 300上に液体 LQが有ると判断されたとき、制御装 置 CONTは、液体回収機構 20などを使って、基準部材 300上に有る液体 LQを回 収する動作を再び行う。次いで、制御装置 CONTは、検出装置 60を使って、基準部 材 300上に液体 LQが有るか否かを再び検出する。そして、制御装置 CONTは、検 出装置 60によって液体 LQが検出されなくなるまで、検出装置 60による検出動作と 液体回収機構 20による液体回収動作とを繰り返す。あるいは、制御装置 CONTは、 検出装置 60による液体検出動作と、液体回収機構 20による液体回収動作とを並行 して行うことちでさる。
この場合、検出装置 60が液体 LQを検出しなくなるまで、制御装置 CONTは液体 回収機構 20による液体回収動作を継続する。これにより、液体 LQを介した計測処理 後において、基準部材 300上を含む基板ステージ PST上に液体 LQが残留する不 都合の発生が回避される。ただし、検出装置 60の検出結果に基づく一度の液体回 収作業で液体 LQの回収が完了したと判断し、検出装置 60による検出を再度実行し なくてもよい。
[0098] また、基準部材 300の上面 301A上に液体 LQの液浸領域 AR2を形成したとき、そ の液浸領域 AR2の周囲に液体 LQが飛散や流出する可能性もある。したがって、制 御装置 CONTは、検出装置 60を使って、基準部材 300上に加えて、基板ステージ P STの上面 43などに液体 LQが有るか否かを検出する。そして、基板ステージ PSTの 上面 43に液体 LQが有ると判断されたとき、制御装置 CONTは、液体回収機構 20を 使って、その上面 43に有る液体 LQを回収する。
[0099] ここで、上述したように、検出装置 60は、基板ステージ PST (基準部材 300)上に有 る液体 LQの位置情報を求めることができる。したがって、制御装置 CONTは、前記 液体 LQの位置情報に基づいて基板ステージ PSTを移動して、液体 LQが有る位置 と液体回収機構 20の液体回収口 22とを位置合わせした状態で液体回収動作を行う こと力 Sできる。これにより、液体回収動作のスループットを向上することができる。もち ろん、基板ステージ PSTの上面 43の全域が液体回収口 12の下を通過するように、 基板ステージ PSTを液体回収口 12に対して移動しながら液体回収を行うようにして あよい。
[0100] また、上述したように、検出装置 60は、基板ステージ PST (基準部材 300)上にある 液体 LQの大きさ、ひいては液体 LQの量に関する情報を求めることができる。したが つて、制御装置 CONTは、前記液体 LQの大きさ(量)に関する情報に基づいて、液 体回収機構 20の回収力(吸引力)を制御したり、あるいは回収時間(吸引時間)を制 御すること力 Sできる。例えば、液体 LQの大きさが大きい場合(量が多い場合)、制御 装置 CONTは、液体回収機構 20の回収力を上昇させたり、あるいは回収時間を長く する。
これにより、液体 LQは良好に回収される。一方、液体 LQの大きさが小さい場合(量 が少ない場合)、制御装置 CONTは、液体回収機構 20の回収力を低下させたり、あ るいは回収時間を短くする。これにより、液体回収動作のスループットが向上される。
[0101] また、検出装置 60の検出結果に基づいて、基準部材 300上(基板ステージ PST上 )に有る液体 LQの量が、予め設定されているしきい値よりも少ないと判断したときや、 液体 LQが存在してレ、ても計測処理や露光処理に影響が少なレ、位置(物体上)に液 体 LQが有ると判断したときは、制御装置 CONTは、液体回収機構 20を使った液体 LQの回収動作を行わないようにすることも可能である。
[0102] また、基準部材 300の上面 301A上に液体 LQの液浸領域 AR2を形成した状態で の計測動作と、検出装置 60による検出動作とを並行して行うことも可能である。例え ば、上面 301A上に液体 LQの液浸領域 AR2を形成した状態での計測動作中に、検 出装置 60は投影光学系 PLの光学素子 2と上面 301Aとの間に検出光 Laを照射する 。これにより、投影光学系 PLの光学素子 2と基準部材 300の上面 301Aとの間に液 体 LQが満たされているか否かを検出することができる。そして、液体 LQが満たされ ていないと判断したときは、制御装置 CONTは、例えば基準部材 300を使った計測 動作を停止したり、液体 LQを満たすために例えば液体供給機構 10による液体供給 条件や液体回収機構 20による液体回収条件を変更するなどといった適切な処置を 施す。
[0103] また、基準部材 300の上面 301A上に形成される液体 LQの液浸領域 AR2の外側 に検出光 Laを通過させて、基準部材 300を使った計測動作を行うようにしてもよい。 これにより、例えば基準部材 300の上面 301A上から液体 LQが流出する等の異常 が生じた場合、検出装置 60は、その液体 LQの流出を検出することができる。制御装 置 CONTは、検出装置 60の検出結果に基づいて、液体 LQが流出するなどの異常 が生じたと判断したとき、例えば液体供給機構 10による単位時間当たりの液体供給 量を低減したり、あるいは液体供給機構 10による液体 LQの供給を停止する。液体 供給機構 10による液体 LQの供給を停止するときは、液体供給部 11の駆動を停止し てもよいし、バルブ 15A、 15Bを使って供給管 13A、 13Bの流路を閉じるようにしても よい。あるいは、制御装置 CONTは、液体回収機構 20による単位時間当たりの液体 回収量を増やす。また、基板ステージ PSTを停止するようにしてもよい。
[0104] 以上のように、検出装置 60の検出結果に基づいて、液体供給機構 10や液体回収 機構 20の動作を制御することができ、これにより液浸領域 AR2を良好に形成すること ができる。また、液体 LQの流出などといった異常が生じても、液体供給機構 10によ る液体 LQの供給を停止するなど、適切な処置を施すことにより、被害の拡大を抑え ること力 Sできる。
[0105] なお、検出装置 60による検出動作は、基準部材 300を使った計測処理の後や計 測処理と並行して行う他に、計測処理の前に行うことももちろん可能である。例えば 計測処理を行う前に、検出装置 60によって投影光学系 PLと基準部材 300との間に 液浸領域 AR2が良好に形成されたか否かを検出した後、計測処理を行うことができ る。
[0106] なおここでは、基準部材 300の上面 301A上に液体 LQの液浸領域を形成して計 測処理を行い、液体回収を行った後、検出装置 60を使って前記上面 301Aを含む 基板ステージ PST上の液体 LQの検出を行う場合を例にして説明したが、照度ムラセ ンサ 400の上板 401の上面 401A上に液体 LQの液浸領域を形成して計測処理し、 その上面 401A上の液体 LQを回収した後や、空間像計測センサ照 500の上板 501 の上面 501A上に液体 LQの液浸領域を形成して計測処理し、その上面 501A上の 液体 LQを回収した後、あるいは、照度センサの上板の上面上に液体 LQの液浸領 域を形成して計測処理し、その上面上の液体 LQを回収した後に、検出装置 60を使 つて、それら上板上や基板ステージ PST上に液体 LQが有るか否力を検出することが できる。そして、制御装置 CONTは、その検出装置 60の検出結果に基づいて、液体 供給機構 10や液体回収機構 20の動作を制御することができる。更には、照度ムラセ ンサ 400や空間像計測センサ 500などによる計測動作と並行して、検出装置 60によ る検出動作を行うことも可能であるし、計測動作の前に検出装置 60による検出動作 を行うことも可能である。
[0107] 上記ァライメント処理や計測処理が終了した後、基板 Pの走查露光処理を行うため に、制御装置 CONTは、投影光学系 PLと基板 Pとを対向させる。そして、制御装置 C ONTは、液体供給機構 10を駆動して基板 P上に液体 LQを供給するとともに、液体 回収機構 20を駆動して基板 P上の液体 LQを所定量回収する。これにより、投影光 学系 PLの先端部の光学素子 2と基板 Pとの間に液体 LQの液浸領域 AR2が形成さ れる(ステップ S3)。
なお、ァライメント処理及び計測処理 (ステップ S2)の終了後に液体 LQを回収せず に、投影光学系 PLの像面側に液体 LQを保持したまま、基板 Pの液浸露光処理動作 に移行してもよい。
[0108] 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の回収を行いつつ、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 (ステップ S4)。
[0109] 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の両側から基板 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。
[0110] 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(走查方向)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、走查露光 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(又は一 X方向 )に速度 ·ν ( /3は投影倍率)で移動する。そして、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 によって次のショット領域が走查開始位置に移動し、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。
[0111] なお本実施形態において、投影領域 AR1の走査方向両側から基板 Ρに対して液 体 LQを供給する際、制御装置 CONTは、液体供給機構 10の流量制御器 16A、 16 Bを使って単位時間あたりの液体供給量を調整し、基板 P上の 1つのショット領域の 走査露光中に、走査方向に関して投影領域 AR1の一方側から供給する液体量(単 位時間あたりの液体供給量)を、他方側から供給する液体量と異ならせる。具体的に は、制御装置 CONTは、走査方向に関して投影領域 AR1の手前から供給する単位 時間あたりの液体供給量を、その反対側で供給する液体供給量よりも多く設定する。 例えば、基板 Pを +X方向に移動しつつ露光処理する場合、制御装置 CONTは、投 影領域 AR1に対して一 X側(すなわち液体供給口 12A)からの液体量を、 +X側(す なわち液体供給口 12B)からの液体量より多くし、一方、基板 Pを一 X方向に移動しつ つ露光処理する場合、投影領域 AR1に対して + X側からの液体量を、一 X側からの 液体量より多くする。このように、制御装置 CONTは、基板 Pの移動方向に応じて、液 体供給口 12A、 12Bからのそれぞれの単位時間あたりの液体供給量を変える。
[0112] そして、基板 Pの液浸露光処理動作と、検出装置 60におる検出動作とを並行して 行うことができる。例えば、基板 P上に液体 LQの液浸領域 AR2を形成した状態での 計測動作中に、検出装置 60は投影光学系 PLの光学素子 2と基板 Pとの間に検出光 Laを照射する。これにより、投影光学系 PLの光学素子 2と基板 Pとの間に液体 LQが 満たされているか否かを検出することができる。そして、液体 LQが満たされていない と判断したときは、制御装置 CONTは、例えば液浸露光動作を停止したり、液体 LQ を満たすために例えば液体供給機構 10による液体供給条件や液体回収機構 20に よる液体回収条件を変更するなどといった適切な処置を施す。これにより、液浸領域 AR2を良好に形成した状態で露光処理できる。
[0113] また、基板 P上に形成される液体 LQの液浸領域 AR2の外側に検出光 Laを照射し た状態で、基板 Pを液浸露光処理するようにしてもよい。これにより、例えば基板 上 に形成された液浸領域 AR2から液体 LQが流出する等の異常が生じた場合、検出装 置 60は、その液体 LQの流出を検出することができる。制御装置 CONTは、検出装 置 60の検出結果に基づいて、液体 LQが流出するなどの異常が生じたと判断したと き、例えば液体供給機構 10による単位時間当たりの液体供給量を低減したり、ある いは液体供給機構 10による液体 LQの供給を停止する。液体供給機構 10による液 体 LQの供給を停止するときは、液体供給部 11の駆動を停止してもよいし、バルブ 1 5A、 15Bを使って供給管 13A、 13Bの流路を閉じるようにしてもよレ、。あるいは、制 御装置 CONTは、検出装置 60の検出結果に基づいて、液体回収機構 20による単 位時間当たりの液体回収量を増やす。あるいは、制御装置 CONTは、検出装置 60 の検出結果に基づいて、基板 Pに対する露光動作や基板ステージ PSTの移動を停 止する。
[0114] なお、検出装置 60による検出動作は、基板 Pの液浸露光前、あるいは基板 P上に 液体 LQを供給する前に行うことも可能である。例えば液浸露光を行う前に、基板 P上 に液体が無いことを検出装置 60を使って確認してから、基板ァライメント系を使って 基板 P上のァライメントマークの検出を行うこともできるし、検出装置 60によって投影 光学系 PLと基板 Pとの間に液体 LQの液浸領域 AR2が良好に形成されたか否かを 検出した後、液浸露光処理を行うことができる。
[0115] 基板 Pの液浸露光が終了した後、制御装置 CONTは、液体回収機構 20、あるいは 液体回収機構 20とは別に設けられた所定の液体回収機構を使って、基板 P上に形 成された液浸領域 AR2の液体 LQを回収する。また、基板 P上に形成された液浸領 域 AR2の液体 LQが周囲に飛散又は流出している可能性もある。そこで、制御装置 CONTは、基板 P上に残留している液体 LQの他に、例えば基準部材 300上や上板 401、 501を含む基板ステージ PSTの上面 43に残留している液体 LQも、液体回収 機構 20、あるいは液体回収機構 20とは別に設けられた所定の液体回収機構を使つ て回収する(ステップ S 5)。
[0116] 基板 P表面を含む基板ステージ PST上の液体 LQを回収した後、制御装置 CONT は、検出装置 60を使って、基板 P上や基板ステージ PST上に液体 LQが有るか否か を検出する。制御装置 CONTは、検出装置 60の検出結果に基づいて、液体回収機 構 20の動作を制御する。具体的には、基板 P上又は基板ステージ PST上に液体 LQ が有ると判断されたとき、制御装置 CONTは、液体回収機構 20などを使って、基板 P上又は基板ステージ PST上に有る液体 LQを回収する動作を再び行う。次いで、制 御装置 CONTは、検出装置 60を使って、基板 P上又は基板ステージ PST上に液体 LQが有るか否かを再び検出する。そして、制御装置 CONTは、検出装置 60によつ て液体 LQが検出されなくなるまで、検出装置 60による検出動作と液体回収機構 20 による液体回収動作とを繰り返す。あるいは、制御装置 CONTは、検出装置 60によ る液体検出動作と、液体回収機構 20による液体回収動作とを並行して行うこともでき る。この場合、検出装置 60が液体 LQを検出しなくなるまで、制御装置 CONTは液体 回収機構 20による液体回収動作を継続する。これにより、液浸露光後において、基 板 P上や基板ステージ PST上に液体 LQが残留する不都合の発生が回避される。 ただし、検出装置 60の検出結果に基づく一度の液体回収作業で液体 LQの回収 が完了したと判断し、検出装置 60による検出を再度実行しなくてもよい。
[0117] 検出装置 60は、基板 P上又は基板ステージ PST上に有る液体 LQの位置情報を求 めることができるので、制御装置 CONTは、前記液体 LQの位置情報に基づいて基 板ステージ PSTを移動して、液体 LQが有る位置と液体回収機構 20の液体回収口 2 2とを位置合わせした状態で液体回収動作を行うことができる。これにより、液体回収 動作のスループットを向上することができる。もちろん、基板 P表面を含む基板ステー ジ PSTの上面 43の全域が液体回収口 12の下を通過するように、基板ステージ PST を液体回収口 12に対して移動しながら液体回収を行うようにしてもよい。
[0118] また、上述したように、検出装置 60は、基板 P表面を含む基板ステージ PST上にあ る液体 LQの大きさ、ひいては液体 LQの量に関する情報を求めることができる。した がって、制御装置 CONTは、前記液体 LQの大きさ(量)に関する情報に基づいて、 液体回収機構 20の回収力(吸引力)を制御したり、あるいは回収時間(吸引時間)を 制御することができる。例えば、液体 LQの大きさが大きい場合(量が多い場合)、制 御装置 CONTは、液体回収機構 20の回収力を上昇させたり、あるいは回収時間を 長くする。これにより、液体 LQは良好に回収される。一方、液体 LQの大きさが小さい 場合 (量が少ない場合)、制御装置 CONTは、液体回収機構 20の回収力を低下さ せたり、あるいは回収時間を短くする。これにより、液体回収動作のスループットが向 上される。
[0119] また、検出装置 60の検出結果に基づいて、基板 P表面を含む基板ステージ PST上 に有る液体 LQの量が、予め設定されているしきい値よりも少ないと判断したときや、 液体 LQが存在してレ、ても計測処理や露光処理に影響が少なレ、位置(物体上)に液 体 LQが有ると判断したときは、制御装置 CONTは、液体回収機構 20を使った液体 LQの回収動作を行わないようにすることも可能である。
[0120] 基板 P上及び基板ステージ PST上の液体 LQを回収した後、制御装置 CONTは、 露光済みの基板 Pを基板ステージ PSTより搬出(アンロード)する(ステップ S6)。 基板 Pを基板ステージ PSTからアンロードするとき、制御装置 CONTは、基板ステ ージ PSTを投影光学系 PLに対して離れた位置に設定されているアンロード位置に 移動する。基板 Pはアンロード位置において不図示の搬送系(アンローダ装置)により アンロードされる。なお、ロード位置とアンロード位置とは同じ位置でもよいし別の位 置でもよい。
[0121] なお本実施形態においては、検出装置 60は、基板 P表面を含む基板ステージ PS T上に液体 LQが有るか否力、を検出しているが、投影光学系 PLの先端部よりも下方 に配置されている、例えばリニアモータ 47、 48や、リニアモータ 47の固定子 47Aが 設けられている Xガイドステージ 44の表面や、エアベアリング 42、 51、 52、あるいは 基板ステージ PSTの側面などに液体 LQが有るか否力、を検出することもできる。基板 P上や基板ステージ PST上に形成された液浸領域 AR2の液体 LQが飛散したり流出 するなどして、上記リニアモータやエアベアリング、あるいは Xガイドステージ 44の表 面などに付着する可能性がある。例えば Xガイドステージ 44のリニアモータ 47 (固定 子 47A)に液体 LQが付着した場合、漏電などの不都合が発生する。あるいはエアべ ァリング 42近傍に液体 LQが付着した場合、エアベアリング 42の吸気口 42Aに液体 LQが流入する不都合が発生する。あるいは、基板ステージ PSTの側面などに付着 した液体 LQを放置しておくと、鲭びが生じたり、その液体 LQが気化して基板 Pの置 かれている環境変動を引き起こす可能性もある。そこで、制御装置 CONTは、検出 装置 60を使ってその付着した液体 LQを検出する。 Xガイドステージ 44など所望位 置以外の位置 (部材)に液体 LQが付着していることは異常であるため、制御装置 CO NTは、検出装置 60の検出結果を異常であると判断したとき、所定の液体除去機構 等を使って、その液体 LQを除去することにより、上記不都合の発生を防止することが できる。
[0122] また、上記リニアモータ(電磁駆動源)をはじめとする電気機器近傍に液体 LQがあ ることを検出したとき、制御装置 CONTは、検出装置 60の検出結果が異常であると 判断し、例えばその電気機器への電力供給を停止するようにしてもよい。こうすること により、漏電の発生を防止することができる。
[0123] また、例えばエアベアリング 42の吸気口 42A近傍に液体 LQが有ることを検出した ときには、制御装置 CONTは、吸気口 42Aからの吸気動作を停止するようにしてもよ レ、。
[0124] また、 Xガイドステージ 44等に付着している液体 LQを検出するなど、検出装置 60 の検出結果が異常であると判断したとき、制御装置 CONTは、警報装置 Kを駆動し て警告を発することも可能である。これにより、例えばオペレータは露光装置 EX内部 において、液体 LQが漏洩するなどの異常が発生したことを把握できるため、適切な 処置を施すことができる。警報装置 Kは、警告灯、警告音、ディスプレイなどを使って 警報を発することができる。なお、検出装置 60の検出結果が異常と判断されたとき、 例えばコンピュータネットワークなどを介してオペレータに異常が生じた旨を伝えるよ うにしてもよい。 [0125] また、例えば基板 Pの液浸露光中や、基準部材 300や上板 401、 501上に液浸領 域 AR2を形成した状態での計測処理中において、検出装置 60が Xガイドステージ 4 4や基板ステージ PSTの側面などに多量の液体 LQが有るなどの異常を検出したとき 、制御装置 CONTは、基板ステージ PST上の液浸領域 AR2から液体 LQが流出し ているなどの異常が発生したと判断する。制御装置 CONTは、検出装置 60の検出 結果が異常であると判断したとき、液体供給機構 10による液体 LQの供給を停止す るようにしてもよレ、。これにより、漏電や流出した液体 LQの拡散、あるいは吸気口 42 Aへの液体 LQの流入などの不都合の発生を防止できる。また、この場合においても 、制御装置 CONTは、検出装置 60の検出結果が異常であると判断したとき、露光動 作を停止するようにしてもょレヽ。
[0126] 以上説明したように、検出装置 60を使って投影光学系 PLの先端部よりも下方に配 置されている基板 Pや基板ステージ PST、あるいは Xガイドステージ 44などの所望位 置あるいは所望の位置以外の位置に液体 LQが有るか否かを検出することができる。 したがって、例えば所望位置以外の位置に液体 LQが配置されている場合には、検 出装置 60の検出結果に基づいて、液体供給機構 10や液体回収機構 20などの動作 を制御したり、その液体 LQを除去するなどの適切な処理を施すことができ、液体 LQ の流出などといった異常が生じても被害の拡大を抑えることができる。
[0127] なお、上述した実施形態においては、検出装置 60の射出部 61及び受光部 62は、 基板ステージ PSTの外側 (メインコラム 3)に設けられている力 検出装置 60の射出 部 61及び受光部 62のうち少なくとも一方を基板ステージ PST上に設けることも可能 である。一方で、上述した実施形態のように、検出装置 60の射出部 61及び受光部 6 2を基板ステージ PSTの外側に設け、基板ステージ PSTの外側より液体 LQを光学 的に(非接触で)検出する構成とすることにより、例えば基板ステージ PST上に液体 L Qを検出するための検出素子やその検出素子に接続する配線や各種部材 (機器)な どを配置する必要がなレ、。そのため、基板ステージ PSTの移動に及ぼす影響を少な くすることができる。
[0128] なお、検出光 Laとしては可視光などを使用することもできるが、所定波長(所定波 長帯域)の赤外光を用いることが好ましい。具体的には、検出光 Laとして、波長が例 えば、約 1200nm、約 1450nm、約 1940nm、及び約 2950nmの赤外光を用レヽること が好ましい。水(液体) LQには、上記波長の光(赤外光)を吸収する性質があるため 、上記波長を有する検出光(赤外光) Laを液体 LQに照射したとき、その検出光 Laの 光エネルギーが水 (液体) LQに吸収され、受光部 62に受光される光量が大きく低下 する。したがって、検出光 Laが液体 LQに照射されたときの受光部 62での受光量と、 検出光 Laが液体 LQに照射されないときの受光部 62での受光量との差が大きくなる ため、検出装置 60は、液体 LQが有るか否カ^より高感度に検出することができる。
[0129] また、検出光 Laとして赤外光を用いることにより、例えば基板 P上に付着している異 物(パーティクル)に検出光 Laが照射されたときの受光部 62での受光量と、液体 LQ に検出光 Laが照射されたときの受光部 62での受光量とが大きく異なる値となるので 、検出装置 60はパーティクルと液体 LQとを区別することができる。そして、液体 LQ が有ると判断したときは、液体供給機構 20などを使って液体 LQを回収し、パーテイク ルが有ると判断したときは、所定のパーティクル除去機構を使ってそのパーテイクノレ を除去すればよい。
[0130] また、基板ステージ PSTの上面 43や基板ホルダ PHの上面などに液体 LQが有る か否かを検出する際において、例えば基板ホルダ PHの上面から僅かに突起する部 材 (例えば基板 Pを保持する保持機構 (ピンチャック機構)の一部を構成するピン部 材など)が存在していても、検出光 Laとして赤外光を用いることにより、検出装置 60 は、その突起部材と液体 LQとを区別することも可能となる。したがって、突起部材を 液体 LQであると誤った判断をする不都合の発生を回避できるため、液体 LQが無い にもかかわらず、液体 LQの回収動作を行ってスループットを低下させてしまう不都合 の発生を回避することができる。
[0131] なお検出光 Laとして上記波長を有する赤外光を用いる場合、例えば約 1940nmの 波長を有する赤外光(2 β m帯レーザ光)と、約 2950nmの波長を有する赤外光(3 μ m帯レーザ光)とを組み合わせた 2波長レーザ光を照射するようにしてもよい。ある レ、は、互いに異なる波長(波長帯域)を有する 3つ以上の複数のレーザ光を組み合わ せた検出光を照射するようにしてもょレ、。
[0132] ところで、上述した実施形態においては、検出光 Laは、基板 Pや基板ステージ PST などの物体の表面とほぼ平行に照射される構成であり、その検出光 Laの光路上に液 体 LQが有るか否かを検出することによって、物体上に液体 LQが有るか否かを検出 する構成である。つまり、物体上に液体 LQがある場合、検出光 Laを液体 LQに確実 に照射する必要がある。そのため、検出装置 60は、物体上に存在する液体 LQに検 出光 Laを確実に照射するために、検出光 Laが物体表面より所定距離以内の離れた 領域の内側を通過するようにしている。具体的には、検出光 Laは、物体表面より 5.5 mm以内の離れた領域を通過するように設定されてレ、る。このことにつレ、て図 8を参 照しながら説明する。
[0133] 図 8において、物体表面(図 8では基板ステージ PSTの上面 43)上には液体 LQが 液滴(水滴)の状態で配置されてレ、る。このとき、
cos0 = l-( p XgXh2)/(2X σ ) …(: 1A)の関係が成り立つ。ここで、 Θ:物体表面に対する液体 LQの接触角、
P:液体の密度、
h:液体(液滴)の高さ、
σ:表面張力係数、
g:重力加速度、である。本実施形態において液体 LQは水であるため、 p =998〔 kg/m3〕、 σ =73X10— 3〔N/m〕である。上記(1A)式を変形すると、
h = [(2X a ) X(l-cos0)/( p Xg)]1/2 …(2A)となる。物体表面が十分 な撥液性を有しており、 θ =180° (cosS =_1)とすると、 h=5.46X10— 3〔m〕、 すなわち約 5· 5mmとなる。
[0134] 実際には、接触角 Θは 180° より小さい値であるため、高さ hの値も 5.5mm以下と なる。例えば、上面 43がポリ四フッ化工チレン (テフロン (登録商標))で形成されてい る場合、その上面 43に対する液体 (水) LQの接触角 Θは約 115° 程度であるため、 高さ hは約 4.6mmとなる。そして、高さ hの値は、液体 LQの量が十分であればその 液体 LQの量によって変化せず一定の値となる。そこで、物体表面に対して 5.5mm 以内の高さの範囲の領域内を検出光 Laが通過するように設定することにより、換言 すれば、物体表面とその物体表面にほぼ平行に照射される検出光 Laとの距離 Dが 5 .5mm以下となるように設定することにより、物体表面に存在する液体 (水) LQに検 出光 Laを確実に照射することができる。
[0135] そして、例えば計測処理 (ステップ S2)の前や後、あるいは液浸露光処理 (ステップ S4)の前や後に、検出光 Laを照射して基板 P表面を含む基板ステージ PST上面の 液体 LQの有無を検出する場合には、検出光 Laが、基板ステージ PST上面より 5. 5 mm以内の領域を通過するように、基板ステージ PSTを Z軸方向に駆動してその上 面の位置を調整するようにしてもよい。あるいは、射出部 61や光学部材 63などを含 む検出装置 60を移動して検出光 Laの位置を調整してもよいし、基板ステージ PSTと 検出光 Laとの双方の位置を移動するようにしてもょレ、。
[0136] なお、高さ hの値は物体の表面状態(接触角 Θ )や、用いる液体 LQの種類 (物性) によって変化するため、例えば液体 LQとして水以外の液体を用いた場合には、上記 (2A)式より高さ hを求め、その高さ hに基づいて、距離 Dを設定すればよい。
[0137] また、液体 LQの量が少ない場合 (液滴の大きさが小さい場合)には、その高さ hの 値が小さくなる力 その場合においても、基板ステージ PSTや検出光 Laの位置を調 整することで、検出光 Laを基板ステージ PST上の液体 (液滴) LQに照射することが できる。
[0138] 次に、本発明の別の実施形態について説明する。以下の説明において、上述した 実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡 略もしくは省略する。
[0139] 図 9は本発明の別の実施形態を示す斜視図である。図 9に示すように、検出装置 6 0は、基板ステージ PSTの外側に設けられた複数の射出部 61A— 61H、及びそれら 射出部 61A— 61Hに対応するように設けられた複数の受光部 62A— 62Hを備えて いる。これら射出部 61A 61H、及び受光部 62A— 62Hはメインコラム 3などに固定 されている。
[0140] 検出装置 60は、各射出部 61 A— 61Hのそれぞれより、 XY平面にほぼ平行な、す なわち基板 P及び基板ステージ PSTの上面 43にほぼ平行な検出光 Laを射出する。 各射出部 61A— 61Hのそれぞれ力 射出された複数の検出光 Laは、基板 P上に形 成された液体 LQの液浸領域 AR2のエッジ部 LG近傍に対して照射される。そして、 検出装置 60は、これら射出部 61A— 61Hによって、互いに異なる複数の方向から、 液浸領域 AR2のエッジ部 LG近傍の複数位置のそれぞれに検出光 Laを照射してい る。具体的には、複数設けられた射出部 61A— 61Hのうち、射出部 61A、 61Bは X 軸方向にほぼ平行な方向から液浸領域 AR2のエッジ部 LG近傍に対して検出光 La を照射し、射出部 61E、 6 IFは Y軸方向にほぼ平行な方向から検出光 Laを照射する 。また、射出部 61C、 61Dは、 X軸 (Y軸)方向に対して傾斜方向力 液浸領域 AR2 のエッジ部 LGに対して検出光 Laを照射し、射出部 61G、 61Hは、射出部 61C、 61 Dから射出された検出光 Laとは異なる傾斜方向から検出光 Laを照射する。すなわち 、各射出部 61 A 61Hから射出される複数の検出光 Laの光路は、液浸領域 AR2の 周りを囲むように設定されている。
[0141] また、また、射出部 61A、 61Bのそれぞれから射出された 2つの検出光 Laは、液浸 領域 AR2を挟んでその液浸領域 AR2の両側のエッジ部 LG近傍のそれぞれに照射 されるように設けられている。同様に、射出部 61C、 61Dのそれぞれ力も射出された 2 つの検出光 Laは、液浸領域 AR2の両側のエッジ部 LG近傍のそれぞれに照射され 、射出部 61E、 61Fのそれぞれから射出された 2つの検出光 Laは、液浸領域 AR2の 両側のエッジ部 LG近傍のそれぞれに照射され、射出部 61G、 61Hのそれぞれから 射出された 2つの検出光 Laは、液浸領域 AR2の両側のエッジ部 LG近傍のそれぞれ に照射されるように設けられている。
[0142] 制御装置 CONTは、各射出部 61A— 61Hより検出光 Laを射出した状態で、基板 P上に液浸領域 AR2を形成し、その基板 Pに液体 LQを介して露光光 ELを照射して 液浸露光する。つまり、制御装置 CONTは、検出装置 60による検出動作と基板 Pの 露光とを並行して行う。もちろん、上述した計測処理と並行して検出動作を行ってもよ レ、。
[0143] ここで、基板 P上の液浸領域 AR2が所定の位置に所望状態 (所望の大きさ及び形 状)で形成されているとき、検出光 Laの光路は、液浸領域 AR2のエッジ部 LGより外 側に所定距離離れた位置に設定されている。すなわち、液浸領域 AR2が所望状態 で形成されているとき、各射出部 61A 61Hのそれぞれより射出された検出光 Laは 、液浸領域 AR2の液体 LQに照射されず、液体 LQを介さないで受光部 62A 62H に到達するように設けられている。 つまり、予め設定されている液浸領域 AR2の目標形状又は大きさに応じて、液浸 領域 AR2のエッジ部 LG近傍に照射される複数の検出光 Laの光路のそれぞれが設 定されている。
[0144] 例えば基板 Pを液浸露光中におレ、て、例えば投影光学系 PLと基板 Pとの間に形成 された液浸領域 AR2が予め設定されている所定 (所望)の大きさ以上になったとき、 複数の検出光 Laのうちいずれかの検出光 Laの光路上に液体 LQが配置される。また 、基板 P上より液体 LQが流出したり、投影光学系 PLの像面側に液体 LQを保持でき ず、投影光学系 PLの先端部と基板 Pとの間より液体 LQが流出したときも、検出光 La の光路上に液体 LQが配置される。そのため、検出装置 60は、受光部 62A— 62Hの いずれかの受光結果に基づいて、液浸領域 AR2の大きさが所望の大きさより大きく なったり、液体 LQが流出したなどの異常が生じたことを検出することができる。制御 装置 CONTは、検出装置 60の検出結果に基づいて、液浸領域 AR2の大きさを所望 の大きさにするために、例えば液体供給機構 10による単位時間当たりの液体供給量 を低減したり、液体回収機構 20による単位時間当たりの液体回収量を増やすなどの 制御を行う。また、制御装置 CONTは、液浸領域 AR2が所定の大きさ以上になった り、基板 P上の液体 LQが流出するなど、検出装置 60の検出結果を異常と判断したと き、液体供給機構 10による液体 LQの供給を停止する。これにより、液体 LQの流出 を防止することができる。更には、制御装置 CONTは、検出装置 60の検出結果に基 づいて、基板ステージ PSTの移動を停止したり、基板 Pに対する露光動作を停止す るようにしてもよい。
[0145] また、複数の検出光 Laのうち少なくとも 2つの検出光 Laは、液浸領域 AR2の両側 のエッジ部 LG近傍のそれぞれに照射されており、本実施形態においては、液浸領 域 AR2を囲むように複数の検出光 Laの光路が設定されているので、液浸領域 AR2 力 流出する液体 LQの方向を検出することもできる。したがって、制御装置 CONT は、その方向への液体 LQの流出を抑えるために、例えば複数の液体供給口 12A、 12Bから供給される液体供給量のそれぞれを流量制御器 16A、 16Bなどを使って個 別に調整したり、あるいは複数の液体回収口 22A、 22Bを介した液体回収量のそれ ぞれを個別に調整する。 [0146] また、投影光学系 PLと基板 Pとの間に液体 LQの液浸領域 AR2を形成した状態に おいて、基板 Pを保持した基板ステージ PSTを高速に移動すると、液浸領域 AR2の 液体 LQが移動する基板 Pに引っ張られて流出したり、液浸領域 AR2が大きくなる可 能性がある。そのような場合には、基板ステージ PSTの移動速度を低下してやれば よい。このように基板ステージ PSTの移動速度、あるいは移動方向を調整するなど基 板ステージ PSTの駆動制御を行うことで、液体 LQの流出を抑えることもできる。
[0147] また、検出装置 60によって液体 LQが流出した方向を検出したとき、例えば液浸露 光終了後において、流出した液体 LQが液体回収口 22の下に配置されるように、液 体 LQが流出した方向に応じて基板ステージ PSTを XY方向に移動し、その液体 LQ を回収するようにしてもよい。
[0148] また、本実施形態においても、検出光 Laとして所定波長の赤外光を用いることによ り、液体 LQの検出精度を向上することができる。
[0149] 図 10は本発明の別の実施形態を示す側面図、図 11は平面図である。図 10及び 図 11に示すように、検出装置 60は、射出部 61より投影光学系 PLと基板 Pとの間に 形成された液体 LQの液浸領域 AR2に対して検出光 Laを照射する。本実施形態に おいては、射出部 61は Y軸方向に並んだ複数の検出光 Laを X軸方向に沿って照射 している。本実施形態においては、制御装置 CONTは、基板 Pの露光動作や計測動 作と検出装置 60による検出動作とを並行して行っている。
[0150] 検出装置 60は、射出部 61から液浸領域 AR2の複数位置のそれぞれに照射した 検出光 Laの受光部 62での受光結果に基づレ、て、基板 P上に形成された液浸領域 A R2の大きさを求めることができる。
[0151] 受光部 62は前記複数の検出光 Laに対応した複数の受光素子を有している。これ ら受光素子の位置情報は設計値などによって予め分かっている。射出部 61から射出 される複数の検出光 Laのうち、一部の検出光 Laiが液浸領域 AR2に照射されると、 その検出光 Laiに対応する受光部 62の受光素子には検出光 Laiが到達しなレ、、あ るいは受光素子で受光される光量が低下する。一方、残りの一部の検出光 La2は液 浸領域 AR2を介さないで受光部 62に到達する。したがって、検出装置 60は、検出 光 Laiを受光した受光部 62の受光素子の受光結果と、その受光素子の位置情報と に基づレ、て、液浸領域 AR2の大きさを求めることができる。
[0152] なお本実施形態においては、検出装置 60は液体 LQに対して X軸方向より検出光 Laを照射しているため、液浸領域 AR2の Y軸方向における大きさを求めることができ るが、液浸領域 AR2に対して Y軸方向より検出光 Laを照射することにより、液浸領域 AR2の X軸方向における大きさを求めることができる。また、 XY平面内において X軸 方向に対して傾斜方向から検出光 Laを照射することももちろん可能である。そして、 液浸領域 AR2に対して複数方向から検出光 Laを照射したときのそれぞれの受光結 果を演算処理することで、検出装置 60 (あるいは制御装置 CONT)は液浸領域 AR2 の形状を求めることができる。
[0153] そして、制御装置 CONTは、検出装置 60の検出結果に基づいて、液体供給機構 10及び液体回収機構 20のうち少なくとも一方の動作を制御する。例えば、液浸領域 AR2が所定の大きさ以上であると検出されたとき、制御装置 CONTは、液浸領域 A R2を所望の大きさにするために、例えば液体供給機構 10による単位時間当たりの 液体供給量を減らしたり、液体回収機構 20による単位時間当たりの液体回収量を増 やす。あるいは、液浸領域 AR2が所定の大きさ以上であると検出されたとき、制御装 置 CONTは、液体供給機構 10による液体 LQの供給を停止するようにしてもよい。逆 に、液浸領域 AR2が所定の大きさ以下であると検出されたとき、制御装置 CONTは 、液浸領域 AR2を所望の大きさにするために、例えば液体供給機構 10による単位 時間当たりの液体供給量を増やしたり、液体回収機構 20による単位時間当たりの液 体回収量を減らす。
[0154] また、複数の検出光 La全ての光路上に液体 LQが配置され、検出光 Laが所定の 光量で受光部 62に受光されないとき、制御装置 CONTは、基板 P上より液体 LQが 流出したなどの異常が発生したと判断する。その場合、制御装置 CONTは、液体供 給機構 10による液体 LQの供給を停止する。
[0155] また、液浸領域 AR2の形状が予め設定されている目標形状と大きく異なるときは、 例えば複数の液体供給口 12A、 12Bから単位時間当たりに供給される液体量をそ れぞれ個別に調整したり、あるいは複数の液体回収口 22A、 22Bを介した単位時間 当たりの液体回収量を個別に調整したり、あるいは基板ステージ PSTの駆動を制御 することで、液浸領域 AR2の形状を調整することも可能である。
[0156] また、本実施形態においては、検出装置 60は液浸領域 AR2のうち露光光 ELの光 路上にも検出光 Laを照射する構成であるため、例えば投影光学系 PLの先端の光学 素子 2と基板 Pとの間にある気体部分を検出することも可能である。したがって、検出 装置 60が気体部分を検出したとき、すなわち液浸領域 AR2の液切れを検出したとき 、制御装置 CONTは、気体部分を無くすために、液体供給機構 10による液体供給 量を増やしたり、液体回収機構 20による液体回収量を減らす。あるいは、気体部分 が生成された場合、パターン像が基板 Pに良好に転写されないため、制御装置 CON Tは、基板 Pの露光を停止するようにしてもよい。
[0157] なお、本実施形態においては、射出部 61は複数並んだ検出光 Laを照射している が、液浸領域 AR2を覆うように照射されるシート状光束であってもよい。シート状光束 としては、例えばレーザ光源から射出されたレーザ光束を、ピンホールゃシリンドリカ ルレンズを有する光学系を通過させることで生成される所謂レーザシート光を用いる こと力 Sできる。
[0158] また、シート状光束の照射領域としては、少なくとも液浸領域 AR2の目標の大きさ 以上の大きさを有するように設定される。こうすることにより、液浸領域 AR2が所望の 大きさである場合には、受光部 62は検出光 La2を受光することができる。
[0159] なお、本実施形態においても、検出光 Laとして所定波長の赤外光を用いることによ り、液体 LQの有無の検出精度を向上することができる。
[0160] なお、上述した各実施形態においては、複数の検出光 Laは水平方向に並んで照 射されている力 垂直方向に並んで照射されてもよい。こうすることにより、投影光学 系 PLと基板 Pとの間に液体 LQを満たした場合において、例えば基板 P表面近傍に は液体 LQが配置されてレ、る一方で、投影光学系 PLの光学素子 2の液体接触面 2A 近傍には気体部分が形成されている状況が生じた場合であっても、その気体部分を 良好に検出することができるし、液体 LQを回収した後に、光学素子 2の液体接触面 2Aゃ流路形成部材 70の下面 70Aに付着した液体を検出することもできる。
[0161] ところで、上述した各実施形態においては、検出光 Laは基板ステージ PST上面と ほぼ平行に照射されている力 例えば基板ステージ PST上に凹部が形成されている 場合において、その凹部の内側(例えば、基板ホルダ PH上)に液体 LQが残留(付 着)している場合、検出光 Laを基板ステージ PST上面とほぼ平行に照射すると、そ の凹部の内側の液体 LQを検出することは困難である。この場合、検出装置は、基板 ステージ PSTの上面に対して垂直上方から、あるいは斜め上方から検出光 Laを照 射する。
[0162] 図 12は基板ステージ PST上に形成された凹部 1の内側に配置された液体 LQを検 出している状態を示す模式図である。図 12に示す検出装置 65は、検出光 Laを照射 する射出部と、光を受光する受光部との機能を兼ね備えている。そして、検出装置 6 5は、基板ステージ PST上に形成され、基板ホルダ PHが配置されている凹部 1に対 して上方から検出光 Laを照射するとともに、その凹部 1からの光を受光し、その受光 結果に基づいて、凹部 1の内側に液体 LQが有るか否力、を検出する。検出装置 65は 、凹部 1に対して上方から検出光 Laを照射する。
[0163] 基板ホルダ PHの上面(保持面) PHaを含む凹部 1の内側に液体 LQが存在しない 場合、凹部 1に対して照射した検出光 Laの反射光は所定の光強度で検出装置 65に 受光される。一方、凹部 1の内側に液体 LQが存在する場合、凹部 1に対して照射し た検出光 Laは、液体 LQで散乱あるいは吸収されるため、その反射光は、前記所定 の光強度よりも弱い光強度で検出装置 65に受光される。検出装置 65は、反射光の 受光結果に基づいて、凹部 1の内側に液体 LQが有るか否力を検出することができる
[0164] なお、本実施形態においても、凹部 1 (基板ステージ PST上面)に検出光 Laを照射 するときに、検出光 Laに対して基板ステージ PSTを XY方向に移動しつつ検出する ことができる。もちろん、検出装置 65から射出された検出光 Laを移動しつつ検出する ことも可能であるし、基板ステージ PST及び検出光 Laの双方を移動しつつ検出する ことも可能である。このように、基板ステージ PST及び検出装置 65から射出された検 出光 Laの少なくともいずれか一方を移動しながら検出することで、凹部 1の内側の広 い領域における液体 LQの有無を検出することができる。
[0165] また、この場合においても、検出光 Laとして所定波長の赤外光を用いることにより、 液体 LQの検出精度を向上することができる。 [0166] なお凹部としては、基板ホルダ PHを配置する凹部には限られず、基板ステージ PS Tをはじめとする投影光学系 PLの先端部よりも下方に配置された物体上に形成され た凹部は全て含まれる。
[0167] ところで、検出装置 65は、凹部 1の内側の基板ホルダ PH上に液体 LQが有るか否 力、を検出することができるが、検出装置 65による基板ホルダ PHに対する検出光 La の照射は、基板ホルダ PHに基板 Pを載置する前、すなわち図 7を参照して説明した ステップ S1の前に行われることが好ましい。
[0168] すなわち、検出装置 65によって基板ホルダ PH上に液体 LQが有ることを検出した とき、制御装置 CONTは、図 13Aに示すように、所定の液体除去機構 25を使って、 その基板ホルダ PH上の液体 LQを回収する。図 13Aに示す液体除去機構 25は、液 体 LQを吸引回収する吸引ノズルを有している。吸引ノズノレは基板ホルダ PHの上方 より接近し、基板ホルダ PH上の液体 LQを回収する。なお、液体除去機構 25として は、基板ホルダ PH上に気体を吹き付けて液体 LQを飛ばす構成であってもよレ、し、 液体吸収部材を使って液体 LQを吸収する構成であってもよい。そして、基板ホルダ PH上の液体 LQを回収した後、図 13Bに示すように、ローダ装置 80によって基板 P が基板ホルダ PH上に載置される。
[0169] 基板ホルダ PH上に液体 LQが配置されてレ、る状態でその基板ホルダ PH上に基板 Pをロードしてしまうと、液体 LQが潤滑膜として機能し、基板ホルダ PHに対する基板 Pの位置ずれを引き起こし、それによつて露光精度や計測精度が劣化する可能性が ある。また、基板ホルダ PHが真空吸着方式で基板 Pを保持する構成の場合、真空吸 着孔を介して真空系に液体 LQが流入する不都合も生じる。ところが、基板ホルダ P Hに基板 Pを載置する前に、基板ホルダ PH上における液体 LQの有無を検出装置 6 5で検出し、液体 LQを検出した場合には、液体除去機構 25で液体 LQを回収するこ とで、基板ホルダ PHに基板 Pを載置したときの基板ホルダ PHに対して基板 Pを確実 に保持することができる。
[0170] なお、検出装置 65による基板ホルダ PH上における液体 LQの検出動作は、液浸 露光を終えた基板 Pを基板ホルダ PHから搬出(アンロード)した後、つまり図 7を参照 して説明したステップ S6の後に行うことももちろん可能である。また、液体除去機構 2 5をローダ装置 80に取り付けてもよい。
[0171] なお、検出装置 65は、凹部の内側における液体 LQの有無を検出する他に、基板 P表面や基板ステージ PSTの上面 43など平坦面における液体 LQの有無を検出可 能であることはもちろんである。また、基板ホルダ PHに基板 Pを載置した状態で、基 板ステージ PSTの上面 43に液体 LQが有るか否力、を検出するときは、検出装置 65に よる検出動作と基板 Pに対する露光動作とを並行して行ってもよい。
[0172] なお、図 14に示すように、基板ホルダ PHを基板ステージ PSTのプレート部材 43に 対して Z軸方向、及び Θ X、 Θ Y方向に移動可能に構成した場合には、基板ホルダ P H上の液体 LQの有無を検出するときに、基板ホルダ PHを駆動するホルダ駆動機構 PHLを使って、基板ホルダ PHの上面 PHaと基板ステージ PSTの上面 43とをほぼ面 一にして、検出光 Laを基板ホルダ PHの上面 PHa及び基板ステージ PSTの上面 43 とほぼ平行に照射するようにしてもよい。
[0173] 図 15は本発明の別の実施形態を示す図である。図 15において、基板ステージ PS Tには、投影光学系 PLの像面側先端部の光学素子 2の下面 2A、あるいはその近傍 に設けられている部品としての流路形成部材 70の下面 70Aなどに液体 LQが有るか 否力を検出する検出装置 66が設けられている。検出装置 66は、図 12を参照して説 明した検出装置 65同様、検出光 Laを射出する射出部と、光を受光する受光部との それぞれの機能を兼ね備えている。検出装置 66の射出部及び受光部は、基板ステ ージ PSTのうち基板ホルダ PH以外の位置、具体的には上面 43に設けられている。
[0174] 検出装置 66は、投影光学系 PLの像面側に液体 LQを満たした状態での露光動作 の前又は後、あるいは計測動作の前又は後において、投影光学系 PLの光学素子 2 の下面 2Aゃ流路形成部材 70の下面 70Aに検出光 Laを照射する。そして、液体 LQ が付着している場合には、所定の液体除去機構によって液体 LQを除去する。光学 素子 2などに付着した液体 LQを放置しておくと、その光学素子 2表面に水跡 (所謂ゥ オーターマーク)が形成される不都合が生じるが、検出装置 66で光学素子 2に液体 L Qが付着しているか否力 ^検出し、付着している場合にはその液体 LQを除去するこ とで、上記不都合の発生を防止できる。
[0175] なお、検出装置 66によって光学素子 2に液体 LQが付着していることを検出したとき 、制御装置 CONTは、例えば図 16に示すように、投影光学系 PLの像面側に液体 L Qを供給して液浸領域 AR2を形成し、光学素子 2を濡らすようにしてもよい。図 16に 示す例では、投影光学系 PLと基板ステージ PSTの上面 43とを対向させた状態で、 その投影光学系 PLと基板ステージ PSTの上面 43との間に液体 LQを供給すること によって液浸領域 AR2が形成されている。こうすることによつても、ウォーターマーク が形成される不都合を防止できる。
[0176] 露光処理済みの基板 Pを基板ステージ PSTからアンロードするとき、基板 Pは例え ば基板ホルダ PHに設けられているリフト機構によって基板ホルダ PH (基板ステージ PST)に対して上昇され、基板 Pの裏面と基板ホルダ PHの保持面 PHaとが離れる。 このとき、検出装置 66を使って、上昇された基板 Pの裏面に液体 LQが付着している か否かを検出してもよい。この場合、検出装置 66として、基板 Pの裏面に斜め下方か ら検出光を照射する照射部とその反射光を受光する受光部とを備えておき、受光部 の受光結果に基づいて基板 Pの裏面に液体が付着しているか否力を検出すればよ レ、。あるいは検出装置 66として、基板 Pの裏面を撮像可能な撮像装置(CCDなど) 備えておき、画像処理によって基板 Pの裏面に液体が付着しているか否力を検出す るようにしてもよレ、。制御装置 CONTは、基板 Pの裏面に液体 LQが付着しているとき 、所定の液体除去機構によって気体を吹き付けるなどして基板 Pの裏面の液体 LQを 除去する。こうすることにより、例えばアンローダ装置が基板 Pの裏面を真空吸着孔を 介して吸着保持する構成であっても、真空吸着孔の内部に液体 LQが浸入したり、液 体 LQが潤滑膜となって基板 Pの位置ずれを起こすなどの不具合を回避でき、アン口 ーダ装置の支持面に対して基板 Pを確実に保持できる。
[0177] また、基板 Pの裏面に付着した液体が検出された場合には、その基板 Pのアンロー ド (搬出)を中止し、例えば警告などを出して、基板 Pをオペレータに取り出してもらう ようにしてもよい。この場合もアンロード装置への液体の付着などを防止することがで きる。
[0178] なお、基板 Pの裏面に液体が付着しているか否かの検出は、基板ステージ PSTか ら基板 Pを搬出した後、すなわち不図示のアンロード装置が基板 Pを受け取つてから 行うようにしてもよい。そして、基板 P裏面の液体の付着が検出されたときには、液体 除去あるいは警告などを行うようにすればよい。ただし、この場合には、不図示のアン ロード装置に液体が付着した可能性があるので、アンロード装置の液体除去あるレヽ はクリーニングを行う必要がある。
[0179] 図 17は本発明の別の実施形態を示す斜視図、図 18Aは図 17を矢印 A方向から見 た側面図、図 18Bは図 17の B—B'矢視断面図である。図 17及び図 18A、 18Bにお いて、検出装置 60は、基板ステージ PSTの上面 43に対して Z軸方向に複数並んだ 検出光 Laを射出する射出部 61Kと、検出光 Laに対して所定位置に配置された受光 部 62Kとを備えている。受光部 62Kは、射出部 61Kより射出される複数の検出光 La に対応した複数の受光素子を有してレ、る。
[0180] 射出部 61K及受光部 62Kは、例えばメインコラム 3に固定されており、射出部 61K 力 射出された検出光 Laは、投影光学系 PLとは離れた位置を通過するように設定さ れている。なお、射出部 61K及び受光部 62Kは、例えば基板 Pを基板ステージ PST にロードするロード位置やアンロードするアンロード位置近傍、あるいはロード位置と 露光位置(投影光学系 PLの下の位置)との間の所定の位置、あるいはアンロード位 置と露光位置との間の所定の位置に設けることができる。
[0181] 図 6などを参照して説明した実施形態においては、水平方向(XY方向)に複数並 んだ検出光 Laを照射することによって、液体 LQの水平方向における大きさや形状を 検出しているが、本実施形態においては、垂直方向(Z軸方向)に複数並んだ検出 光 Laを照射しているので、検出装置 60は、受光部 62Kの受光結果に基づいて、液 体 (液滴) LQの高さを求めることができる。
[0182] 制御装置 CONTは、検出装置 60を使って上面 43上における液体 LQの高さ hを検 出し、その検出結果に基づいて、図 18Aに示すように、上面 43に対する液体 LQの 接触角 Θを求めることも可能である。具体的には、制御装置 CONTは、検出装置 60 を使って液体 LQの高さ hを検出した後、上記(1A)式などに基づいて、接触角 Θを 算出することができる。
[0183] また、図 17に示す実施形態においては、検出光 Laは Y軸方向にほぼ平行に照射 されている力 制御装置 CONTは、基板ステージ PSTを検出光 Laの光路と交差す る方向である X軸方向に移動しつつ検出光 Laを照射することができる。制御装置 C〇 NTは、基板ステージ PSTの複数の位置に応じた受光部 62Kの複数の受光結果を 演算処理することで、基板ステージ PST上に有る液体 (液滴) LQの Z軸方向に関す る形状を求めることができる。そして、制御装置 CONTは、求めた液体 (液滴) LQの 形状に基づいて、図 18Bに示すように、基板ステージ PSTの上面 43に対する液体 L Qの親和性、具体的には上面 43に対する液体 LQの接触角 Θを求めることができる
[0184] ところで、基板ステージ PSTの上面 43 (投影光学系 PLの下面 2Aと対向する物体 の面)は撥液性であることが好ましい。上面 43が撥液性であることにより、上面 43に 液体 LQが残留している場合でもその液体 LQを円滑に回収することができる。また、 液体 LQの液浸領域 AR2が形成される基板 P表面、基準部材 300の上面 301A、照 度ムラセンサ 400の上面 401A、空間像計測センサ 500の上面 501Aなども撥液性 であることが好ましい。これら上面や基板 P表面を撥液性とすることで、投影光学系 P Lとの間で液体 LQの液浸領域 AR2を良好に形成することができ、また液体 LQを円 滑に回収することができる。また、基板 P表面を撥液性とすることで、その基板 Pを移 動しながら液浸露光する際にも、投影光学系 PLと基板 P表面との間に形成された液 浸領域 AR2を良好に維持することができる。同様に、各上面 301A、 401A、 501A 上に液体 LQの液浸領域 AR2を形成した状態で、基板ステージ PSTを移動しつつ 計測処理を行うことも考えられる力 上面 301A、 401A、 501Aを撥液性とすることで 、液浸領域 AR2を良好に維持することができる。
[0185] ところ力 基準咅 才 300の上面 301Aや、上板 401、 501の上面 401A、 501Aなど を含む基板ステージ PSTの上面の撥液性は、経時的に劣化する可能性がある。例 えば、基板ステージ PSTの上面などを撥液性にするために撥液性材料を塗布したり 、あるいは上記部材ゃ上板などを撥液性材料で形成した場合、露光光 ELが照射さ れると、その撥液性が劣化する可能性がある。特に、撥液性材料として例えばフッ素 系樹脂を用い、露光光 ELとして紫外光を用いた場合、基板ステージ PST上面など の撥液性は劣化しやすい (親液化しやすい)。すると、液体 LQが基板ステージ PST 上に残留しやすくなり、露光精度や計測精度の劣化を招くことになる。
[0186] そこで、制御装置 CONTは、検出装置 60を使って、上記基準部材 300の上面 301 Aや上板 401、 501の上面 401A、 501Aなどを含む基板ステージ PSTの上面 43に 対する液体 LQの接触角 Θ、すなわち上面 43に対する液体 LQの親和性を定期的に 求める。接触角 Θを求めることにより、基板ステージ PSTの上面 43の撥液性レベル を把握することができる。そして、求めた接触角 Θ (撥液性レベル)が、予め設定され ている接触角(撥液性レベル)の許容値以下である場合、基板ステージ PSTの上面 43に対して適切な処置が施される。
[0187] 例えば、基板ステージ PSTに対して交換可能に配置されている基準部材 300の上 面 301Aに対する液体 LQの接触角 Θを検出したとき、前記許容値以下である場合 には、その基準部材 300は、十分な撥液性を有している別の(新たな)基準部材 300 と交換される。
[0188] 同様に、上板 401の上面 401Aや上板 501の上面 501Aに対する液体 LQの接触 角 Θを検出したとき、前記許容値以下である場合には、その上板 401あるいは上板 5 01は、十分な撥液性を有している別の(新たな)上板 401、 501と交換される。
[0189] あるいは、上面 43に対する液体 LQの接触角 Θを検出し、その検出された接触角
Θに基づいて、基板ステージ PSTのうち上面 43を有するプレート部材 43Pを交換す ることも可肯である。
[0190] また、制御装置 CONTは、検出装置 60を使って、基板ステージ PST上に保持され た基板 P表面に対する接触角 Θを検出することももちろん可能である。
また、基板ステージ PSTを傾斜させた状態で図 17に示した検出装置 60を使って液 体 LQの滴の形状を求めることによって、基板ステージ PST (基板 P)上における液体 LQの動的な接触角や転落角を求めることもできる。
[0191] なお、上面 43等に対する液体 LQの接触角 Θを検出する際には、例えば液体供給 機構 10の液体供給口 12より上面 43上に少量の液体 (液滴)を供給し、その上面 43 に配置された液体 LQ力 射出部 61Kより射出される検出光 Laの光路上に配置され るように、基板ステージ PSTを移動してやればよい。
[0192] また、基板 P表面や上面 301A、 401A、 501Aを含む基板ステージ PST上面が十 分な撥液性を有していない場合、上述したように、液浸領域 AR2を良好に維持する ことが困難となり、例えば液浸領域 AR2の液体 LQが流出する不都合が発生する可 能性がある。そこで、検出された接触角 Θに基づいて、液体供給機構 10及び液体回 収機構 20のうち少なくとも一方の動作を制御することで、上記不都合の発生を回避 すること力 Sできる。例えば、制御装置 CONTは、検出された接触角 Θに基づいて、基 板 P表面の撥液性レベルが低いと判断したときは、基板 Pを移動しながら液浸露光す るときの、液体供給機構 10による液体供給量を低減したり、液体回収機構 20による 液体回収量(回収力)を増加するなどの制御を行う。
[0193] あるいは、制御装置 CONTは、検出された接触角 Θに基づいて、基板 Pを移動し ながら液浸露光するときの、基板 P (基板ステージ PST)の移動速度を調整することも 可能である。例えば、基板 P上の撥液性レベルが低いと判断したときは、制御装置 C ONTは基板 Pの移動速度を遅くする。これにより、液体 LQが所望領域から流出する 可能性を低減できる。
[0194] また、基板 P表面の接触角 Θ (撥液性レベル)に応じて液浸領域 AR2の圧力が変 化する可能性もあり、圧力変動が生じると、基板 Pや基板ステージ PSTを僅かながら 変形させてしまう可能性が生じる。例えば撥液性レベルが高いと液浸領域 AR2は陽 圧化し、撥液性レベルが低いと液浸領域 AR2は負圧化する。そこで、検出された接 触角 Θに基づいて、基板 Pや基板ステージ PSTに及ぼす力を低減するように、液体 供給量や液体回収量を調整するようにしてもょレ、。
[0195] なお本実施形態においても、検出光 Laとして所定波長の赤外光を用いることにより 、接触角 Θの検出精度を向上することができる。
また、上述の実施形態において、検出装置 60として、撮像装置を適用することもで き、オペレータなどが基板ステージ PST (基板 P)上に配置されている液体や付着し てレ、る液体の状態を容易に把握することできる。
[0196] また本発明は、ウェハ等の被処理基板を別々に載置して XY方向に独立に移動可 能な 2つのステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステ ージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置は、例えば特開平 1 0—163099号及び特開平 10— 214783号(対応米国特許 6, 341, 007、 6, 400, 4 41、 6, 549, 269及び 6, 590,634)、特表 2000— 505958号(対応米国特許 5, 9 69, 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。
[0197] 図 19はツインステージ型露光装置の概略構成を示す平面図である。ツインステー ジ型露光装置は共通のベース上を各々独立に移動可能な第 1、第 2基板ステージ P ST1、 PST2を備えている。ツインステージ型露光装置は、露光ステーション ST1と 計測'交換ステーション ST2とを有しており、露光ステーション ST1には、図 1を参照 して説明したような、照明光学系 IL、マスクステージ MST、及び投影光学系 PL等が 搭載されている。また、計測 ·交換ステーション ST2には、基板ァライメント系やフォー カス ·レベリング検出系などの各種計測系が搭載されてレ、る。
[0198] このようなツインステージ型露光装置の基本的な動作としては、例えば露光ステー シヨン ST1におレ、て第 2基板ステージ PST2上の基板 Pの露光処理中に、計測 ·交換 ステーション ST2において、第 1基板ステージ PST1上の基板 Pの交換及び計測処 理が行われる。そして、それぞれの作業が終了すると、第 2基板ステージ PST2が計 測'交換ステーション ST2に移動し、それと並行して第 1基板ステージ PST1が露光 ステーション ST1に移動し、今度は第 2基板ステージ PST2において計測及び交換 処理が行われ、第 1基板ステージ PST1上の基板 Pに対して露光処理が行われる。
[0199] 露光ステーション ST1において露光処理を終え、計測'交換ステーション ST2に移 動した基板ステージ PSTは、露光処理済みの基板 Pをアンロードするために、アン口 ード位置 ST3まで移動する。そして、図 19に示すように、基板 P上や基板ステージ P ST上に液体 LQが有るか否力を検出する検出装置 60は、露光処理を終えた基板ス テージ PST2がアンロード位置 ST3に移動するまでの間の位置に設けられている。 制御装置 CONTは、露光処理を終えた基板ステージ PSTをアンロード位置 ST3に 移動するまでの間に、検出装置 60を使って基板 Pや基板ステージ PST上に液体 LQ が有るか否かを検出する。検出装置 60を使って液体 LQの有無を検出する際には、 制御装置 CONTは、基板ステージ PSTをアンロード位置 ST3まで移動させつつ、射 出部 61より検出光 Laを射出する。なお、基板ステージ PSTを一旦停止した状態で、 検出光 Laを射出してもよい。そして、検出装置 60が液体 LQを検出しなかったとき、 制御装置 CONTは、基板ステージ PSTをアンロード位置 ST3まで移動し、基板ステ ージ PST上の基板 Pをアンロード装置でアンロードする。一方、検出装置 60が液体 L Qを検出したとき、制御装置 CONTは、例えばアンロード位置 ST3などに予め設けら れている所定の液体除去機構を使ってその液体 LQを除去することも可能であるし、 基板ステージ PSTを計測'交換ステーション ST2あるいは露光ステーション ST1まで 戻し、露光ステーション ST1や計測'交換ステーション ST2に予め設けられている所 定の液体除去機構を使ってその液体 LQを除去することも可能である。そして、液体 LQが除去されたことが確認された後、制御装置 CONTは基板ステージ PSTをアン ロード位置 ST3まで移動し、基板 Pをアンロードする。この場合、検出装置 60を、図 1 7に示されているような構成として、液体 LQの有無だけでなぐ液体 LQの接触角 Θ を計測するようにしてもよい。
また、本発明は、ウェハ等の被処理基板を保持して移動可能な露光ステージと、各 種の基準部材ゃ計測センサなどの計測部材を備えた計測ステージとを備えた露光 装置にも適用することができる。この場合、上述の実施形態において基板ステージ P STに配置されている基準部材ゃ各種計測センサの少なくとも一部を計測ステージに 配置することができ、検出装置 60は計測ステージ上の液体 LQの検出に用いることが できる。露光ステージと計測ステージとを備えた露光装置は、例えば特開平 11一 135 400号に記載されており、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 る限りにおいて、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。
[0200] 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。なお工場等から供給される純水の純度が低い場合には、露光装置が超純水製 造器を持つようにしてもよい。
[0201] 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の開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
[0202] 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いるランダム偏光光では偏光効果によって結像性 能が悪化することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、マスク(レ チタノレ)のライン 'アンド'スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた 直線偏光照明を行い、マスク(レチクル)のパターンからは、 S偏光成分 (TE偏光成 分)、すなわちラインパターンの長手方向に沿った偏光方向成分の回折光が多く射 出されるようにするとよい。投影光学系 PLと基板 P表面に塗布されたレジストとの間が 液体で満たされている場合、投影光学系 PLと基板 P表面に塗布されたレジストとの 間が空気(気体)で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与する S偏 光成分 (TE偏光成分)の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光 学系の開口数 NAが 1. 0を越えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。 また、位相シフトマスクゃ特開平 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。
[0203] また、例えば ArFエキシマレーザを露光光とし、 1/4程度の縮小倍率の投影光学 系 PLを使って、微細なライン 'アンド'スペースパターン(例えば 25— 50nm程度のラ イン 'アンド'スペース)を基板 P上に露光するような場合、マスク Mの構造 (例えばパ ターンの微細度やクロムの厚み)によっては、 Wave guide効果によりマスク Mが偏光 板として作用し、コントラストを低下させる P偏光成分 (TM偏光成分)の回折光より S 偏光成分 (TE偏光成分)の回折光が多くマスク Mから射出されるようになるので、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、 1/4程度の縮小倍率の投影光学系 PLを使って、 25nmより大きい ライン 'アンド'スペースパターンを基板 P上に露光するような場合には、 S偏光成分( TE偏光成分)の回折光が P偏光成分 (TM偏光成分)の回折光よりも多くマスク Mか ら射出されるので、投影光学系 PLの開口数 NAが 0. 9-1. 3のように大きい場合で も高い解像性能を得ることができる。
[0204] 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が大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。
[0205] 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レ、。
[0206] 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力、ないように堅固に固定してもよい。
また、上述の液浸法を適用した露光装置は、投影光学系 PLの終端光学素子 2の 光射出側の光路空間を液体 (純水)で満たして基板 Pを露光する構成になっているが 、国際公開第 2004Z019128号に開示されているように、投影光学系 PLの終端光 学素子 2の光入射側の光路空間も液体 (純水)で満たすようにしてもよい。
[0207] 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 ている構成である力 例えば基板 Pの表面に平行平面板からなるカバーガラスを取り 付けた状態で液体 LQを満たす構成であってもよい。
[0208] 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い、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レ、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。また、投影光学系 PLの終端光学 素子 2の露光光 ELに対する屈折率よりも高い屈折率を有する液体を用いることもで きる。
[0209] 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 コンウエノヽ)等が適用される。
[0210] 露光装置 EXとしては、マスク Mと基板 Pとを同期移動してマスク Mのパターンを走 查露光するステップ 'アンド'スキャン方式の走査型露光装置 (スキャニングステツパ) の他に、マスク Mと基板 Pとを静止した状態でマスク Mのパターンを一括露光し、基 板 Pを順次ステップ移動させるステップ'アンド'リピート方式の投影露光装置 (ステツ パ)にも適用すること力 S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 'スティツチ方式の露光装置にも適用できる
[0211] 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、露光対象の基板の表面全体が液体で覆われ る液浸露光装置にも本発明を適用可能である。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いて 、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。
[0212] 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。
[0213] 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レヽ。
[0214] 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ニッ 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い。
[0215] 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)に逃がしてもよレ、。
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(USP5, 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)に逃がしてもよレ、。
[0216] 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。各種サブシステムから露光装置 への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接 続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組 み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない 。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ 、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およ びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
[0217] 半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図 20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、検查ステップ 206等を経て製造される。
産業上の利用可能性
[0218] 検出装置を使って、投影光学系の先端よりも下方に配置された物体上における液 体の有無や液浸領域の状態、あるいは液体の形状や接触角を検出することで、その 検出結果に基づいて高い露光精度及び計測精度を維持するための最適な処置を 施すことができる。例えば所望位置に液浸領域が形成されていない場合には、検出 装置の検出結果に基づいて、所望位置に液体を配置するための適切な処置を施す せばよい。また、所望位置以外の位置に液体が流出 ·付着している場合には、検出 装置の検出結果に基づいて、例えば液体の供給を止めたり、その液体を除去するな ど適切な処置を施せば良い。これにより、所望の性能を有するデバイスを製造するこ とができる。

Claims

請求の範囲
[I] 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、
前記投影光学系の先端よりも下方に配置された物体上に液体が有るか否かを検出 する検出装置を備えたことを特徴とする露光装置。
[2] 前記検出装置は、検出光を射出する射出部と、前記検出光に対して所定位置に配 置された受光部とを有することを特徴とする請求項 1記載の露光装置。
[3] 前記射出部から複数位置に検出光を照射し、前記受光部の受光結果に基づいて 、前記液体の大きさ及び形状のうち少なくとも一方を求めることを特徴とする請求項 2 記載の露光装置。
[4] 前記検出装置の検出光と前記物体とを相対的に移動しながら検出することを特徴 とする請求項 2記載の露光装置。
[5] 前記物体は、前記投影光学系に対して移動可能であることを特徴とする請求項 4 記載の露光装置。
[6] 前記物体は、前記基板、前記基板を保持して移動可能な基板ステージ、及び前記 基板ステージ上の所定部材のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項 5記 載の露光装置。
[7] 前記検出装置の検出光の光路を折り曲げる折り曲げ部を有することを特徴とする請 求項 2記載の露光装置。
[8] 前記検出装置の検出光は、前記物体表面とほぼ平行に照射されることを特徴とす る請求項 2記載の露光装置。
[9] 前記受光部の受光結果に基づいて、前記検出光の光路上に液体が有るか否かを 検出することを特徴とする請求項 8記載の露光装置。
[10] 前記検出光は、前記物体表面より 5. 5mm以内の離れた領域を通過することを特 徴とする請求項 8記載の露光装置。
[II] 前記受光部の受光結果に基づいて、前記物体上における前記液体の位置を求め ることを特徴とする請求項 2のいずれか一項記載の露光装置。
[12] 前記検出装置は、前記投影光学系と前記物体との間に形成された液体の液浸領 域に対して検出光を照射することを特徴とする請求項 2— 11のいずれか一項記載の 露光装置。
[13] 前記検出装置は、前記物体表面に対して検出光を照射することを特徴とする請求 項 2— 7のいずれか一項記載の露光装置。
[14] 前記受光部は前記物体表面からの光を受光し、該受光結果に基づレ、て前記物体 表面の液体を検出することを特徴とする請求項 13記載の露光装置。
[15] 前記検出光が照射される前記物体表面は、前記物体上に形成された凹部を含む ことを特徴とする請求項 13記載の露光装置。
[16] 前記凹部は前記基板を保持して移動可能な基板ステージ上に設けられ、該凹部に は前記基板を保持する基板ホルダが配置されることを特徴とする請求項 15記載の露 光装置。
[17] 前記基板ホルダに対する前記検出光の照射は、前記基板ホルダに基板を載置す る前に行われることを特徴とする請求項 16記載の露光装置。
[18] 前記検出光は、所定波長の赤外光であることを特徴とする請求項 2— 17のいずれ か一項記載の露光装置。
[19] 前記検出光は、前記液体のうち所定の大きさ以上の領域を覆うように照射されるシ ート状光束を含むことを特徴とする請求項 2記載の露光装置。
[20] 液体を供給する液体供給機構と、
液体を回収する液体回収機構とを備え、
前記検出装置の検出結果に基づいて、前記液体供給機構及び前記液体回収機 構のうち少なくとも一方の動作が制御されることを特徴とする請求項 1記載の露光装 置。
[21] 前記検出装置の検出結果が異常と判断されたときに、前記液体供給機構による液 体の供給が停止されることを特徴とする請求項 20記載の露光装置。
[22] 前記検出装置の検出結果に基づいて、露光動作が制御されることを特徴とする請 求項 1記載の露光装置。
[23] 前記検出装置の検出結果が異常と判断されたときに、警告を発することを特徴とす る請求項 1記載の露光装置。
[24] 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、
前記投影光学系と前記投影光学系の像面側に配置された物体との間に形成され た液浸領域に対して検出光を射出する射出部と、前記検出光に対して所定位置に 配置された受光部とを有し、前記受光部の受光結果に基づいて前記液浸領域の大 きさ及び形状のうち少なくとも一方を求める検出装置を備えたことを特徴とする露光 装置。
[25] 前記液浸領域の複数位置のそれぞれに照射した前記検出光の受光結果に基づい て、前記液浸領域の大きさ及び形状のうち少なくとも一方を求めることを特徴とする請 求項 24記載の露光装置。
[26] 前記検出装置による検出は前記基板の露光と並行して行われることを特徴とする 請求項 24記載の露光装置。
[27] 前記液浸領域のエッジ部近傍に対して前記検出光が照射されることを特徴とする 請求項 24記載の露光装置。
[28] 前記液浸領域のエッジ部近傍の複数位置のそれぞれに前記検出光が照射される ことを特徴とする請求項 24記載の露光装置。
[29] 前記液浸領域の目標形状に応じて、前記エッジ部近傍に照射される複数の検出光 の光路のそれぞれが設定されることを特徴とする請求項 28記載の露光装置。
[30] 前記複数の検出光のうち少なくとも 2つの検出光は、前記液浸領域の両側のエッジ 部近傍のそれぞれに照射されることを特徴とする請求項 28記載の露光装置。
[31] 液体を供給する液体供給機構と、
液体を回収する液体回収機構とを備え、
前記検出装置の検出結果に基づいて、前記液体供給機構及び前記液体回収機 構のうち少なくともいずれか一方の動作が制御されることを特徴とする請求項 24記載 の露光装置。
[32] 前記検出装置の検出結果が異常と判断されたときに、前記液体供給機構による液 体の供給が停止されることを特徴とする請求項 31記載の露光装置。
[33] 投影光学系と基板との間に形成された液体の液浸領域が所定の大きさ以上になつ たとき、前記液体供給機構による液体の供給が停止されることを特徴とする請求項 3 1記載の露光装置。
[34] 前記検出光は、所定波長の赤外光であることを特徴とする請求項 24記載の露光装 置。
[35] 前記検出光は、前記液体のうち所定の大きさ以上の領域を覆うように照射されるシ ート状光束を含むことを特徴とする請求項 24記載の露光装置。
[36] 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、
前記投影光学系の像面側で移動可能な物体上の液体の形状を求める形状検出装 置を備えたことを特徴とする露光装置。
[37] 前記検出装置は、前記物体表面に対して垂直方向に複数並んだ検出光を射出す る射出部と、前記検出光に対して所定位置に配置された受光部とを有し、前記受光 部の受光結果に基づいて、前記液体の形状を求めることを特徴とする請求項 36記 載の露光装置。
[38] 前記求めた液体の形状に基づいて、前記物体に対する前記液体の親和性を求め ることを特徴とする請求項 36記載の露光装置。
[39] 前記求めた液体の形状に基づいて、前記物体に対する前記液体の接触角を求め ることを特徴とする請求項 36記載の露光装置。
[40] 前記検出装置は、前記物体上における前記液体の高さを検出し、該検出結果に基 づいて、前記物体に対する前記液体の接触角を求めることを特徴とする請求項 39記 載の露光装置。
[41] 前記物体は、前記基板、前記基板を保持する基板ステージ、及び前記基板ステー ジ上の所定部材のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項 36記載の露光 装置。
[42] 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、
前記基板を保持する基板ステージ上面の液体の、その基板ステージ上面に対する 接触角を検出する検出装置を備えたことを特徴とする露光装置。
[43] 前記基板ステージ上面に対する液体の接触角を定期的に求めることを特徴とする 請求項 42記載の露光装置。
[44] 前記基板ステージ上面は、前記基板ステージに交換可能に配置された所定部材 表面を含み、
前記検出された接触角に基づいて、前記所定部材が交換されることを特徴とする 請求項 42記載の露光装置。
[45] 前記基板ステージ上面は、前記基板ステージに保持された基板表面を含むことを 特徴とする請求項 42記載の露光装置。
[46] 液体を供給する液体供給機構と、
液体を回収する液体回収機構とを備え、
前記検出された接触角に基づレ、て、前記液体供給機構及び前記液体回収機構の うち少なくとも一方の動作が制御されることを特徴とする請求項 42記載の露光装置。
[47] 前記検出装置は、前記基板ステージ上の液体に所定波長の赤外光を照射すること によって、前記接触角を検出することを特徴とする請求項 42記載の露光装置。
[48] 請求項 1、請求項 24、請求項 36、請求項 42のいずれか一項記載の露光装置を用 レ、ることを特徴とするデバイス製造方法。
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