曝光装置、曝光方法及组件制造方法

专利名称：曝光装置、曝光方法及组件制造方法
技术领域：
本发明涉及透过液体使基板曝光之曝光装置、曝光方法及组件制造方法。
背景技术：
在半导体组件或液晶显示组件等组件之工序之一的光刻工序中，系使用将形成于掩模上之图案投影曝光至感光性基板上的曝光装置。此曝光装置，具有支撑掩模之掩模载台与支撑基板之基板载台，一边使掩模载台与基板载台逐次移动一边透过投影光学系统将掩模之图案投影曝光至基板。于微组件之制造中，为进行组件之高密度化，皆要求基板上所形成之图案的微细化。为满足此要求，对曝光装置进一步期望具有更高分辨率。作为实现该高分辨率之一手段，提出了一种如下述专利文献1所揭示之以液体充满投影光学系统与基板之间来形成液浸区域，透过该液浸区域之液体来进行曝光处理的液浸曝光装置。
国际公开第99/49504号公报液浸曝光装置中，有可能因液体性质等之变化而使透过液体之成像特性等产生变动，而无法维持所希望之曝光精度。

发明内容
本发明为解决上述问题，其目的在提供一种曝光装置、曝光方法及使用该曝光装置之组件制造方法，其能在透过液体进行曝光时将曝光精度维持于所希望状态。
为解决上述课题，本发明系采用对应图1～图10所示之实施形态的以下构成。但赋予各要件后括号内之符号仅系例示该要件，并无限定各要件之意图。
本发明第1形式之曝光装置，系透过液体使基板曝光，其特征在于，具备投影光学系统；以及测量装置，系用以测量该液体之光学特性。
根据本发明之第1形式，由于设有用以测量液体之光学特性的测量装置，因此能根据其测量结果，掌握液体之光学特性，以谋求适当之处置。故能在透过液体进行曝光时将曝光精度维持于所希望状态。
本发明第2形式之曝光装置，系透过液体使基板曝光，其特征在于，具备投影光学系统；液体供应机构，系对该投影光学系统之像面侧供应液体；以及混合装置，系设于该液体供应机构，用以混合多种类之液体；该液体供应机构，系供应以该混合装置混合之液体。
根据本发明之第2形式，使用混合装置将多种类之液体加以彼此适当的混合，即能制成具有所希望特性之液体。因此，能在透过液体进行曝光时将曝光精度成为所希望状态。
本发明之第3形式，系提供一种使用上述曝光装置的组件制造方法。根据本发明之第3形式，由于能维持所希望之曝光精度，因此能制造具有所希望性能之组件。
本发明第4形式之曝光方法，系以既定图案像透过液体使基板曝光，其特征在于，包含在对既定图案像之形成区域供应该液体之前，测量该液体之光学特性的步骤；调整曝光条件的步骤；以及以该既定图案像透过液体使基板曝光的步骤。
根据本发明第4形式之曝光方法，由于系在对既定图案像之形成区域供应该液体之前测量该液体之光学特性，因此能根据该测量结果将该图案之所希望像形成在基板上。
本发明第5形式之曝光方法，系以既定图案像透过液体使基板曝，其特征在于，包含混合多种液体的步骤；测量该液体之混合前、及/或混合后之液体之光学特性的步骤；以及透过该混合后之液体使基板曝光的步骤。
根据本发明第5形式之曝光方法，由于系在混合多种液体之前、及/或混合后，测量该液体之光学特性，因此能根据该测量结果将所希望之液体供应至基板上。
本发明第6形式之曝光方法，系以既定图案像透过液体使基板曝，其特征在于，包含混合多种液体的步骤；调整图案像之成像特性，以获得该既定图案之所希望像的步骤；以及透过该混合后之液体使基板曝光的步骤。
根据本发明第6形式之曝光方法，可通过混合多种液体以将所希望液体供应于液浸曝光的步骤，以及调整图案像之成像特性，以透过该调制之液体获得既定图案之所希望像的步骤，来将含成像特性之液浸曝光的条件予以最佳化。
本发明第7形式之组件制造方法，包含依照上述任一形式之曝光方法使基板曝光的步骤；对曝光后之基板进行显影的步骤；以及对显影后之基板进行加工的步骤。根据本发明第7形式之组件制造方法，能制造具有所希望性能之组件。
根据本发明，能在透过液体进行曝光时将曝光精度维持于所希望状态，并提供具有所希望性能之组件。


图1是第1实施形态之曝光装置的概略构成图。
图2是显示液体供应机构的构成图。
图3是显示测量装置的外观立体图。
图4是显示测量装置的截面图。
图5是显示一曝光方法例的流程图。
图6是第1光学元件附近的放大图。
图7是显示第2实施形态之液体供应机构的构成图。
图8的(A)、(B)是显示第3实施形态之测量装置的图。
图9是显示第4实施形态之第1光学元件附近的放大图。
图10是显示微组件之一工序例的流程图。
符号说明
1 液浸机构10液体供应机构19混合装置20液体回收机构30测量装置31第1测量器32第2测量器42调温装置60处理装置70喷嘴构件CONT 控制装置EL曝光用光EX曝光装置INF 通报装置LC成像特性调整装置LQ液体LQ1 第1液体LQ2 第2液体LS1 第1光学元件MRY 存储装置P 基板PL投影光学系统PST 基板载台PSTD 基板载台驱动装置T1下面具体实施方式
以下，参照图式说明本发明之实施形态，但本发明并不受限于下述实施形态。
<第1实施形态>
图1，系显示本发明第1实施形态之曝光装置EX的概略构成图。图1中，曝光装置EX，具备能保持掩模M进行移动之掩模载台MST，能保持基板P进行移动之基板载台PST，以曝光用光EL照明被掩模载台MST所保持之掩模M的照明光学系统IL，将以曝光用光EL照明之掩模M之图案像投影至被基板载台PST所保持之基板P上的投影光学系统PL，以及统筹控制曝光装置EX全体之动作的控制装置CONT。于控制装置CONT，连接用以储存与曝光处理相关之各种信息的存储装置MRY。此外，于控制装置CONT，亦连接有用以通报与曝光处理相关之信息的通报装置INF。
本实施形态之曝光装置EX，系为实质上缩短曝光波长以提升解像度，且为了实质上获得较广之焦深，而采用了液浸法之液浸曝光装置，具备用以在基板P上形成液体LQ之液浸区域LR的液浸机构1。液浸机构1，系设在投影光学系统PL之像面附近，具备具有供应液体LQ之供应口18及回收液体LQ之回收口28的喷嘴构件70，透过设于喷嘴构件70之供应口18将液体LQ供应至投影光学系统PL之像面侧的液体供应机构10，以及透过设于喷嘴构件70之回收口28来回收投影光学系统PL像面侧之液体LQ的液体回收机构20。喷嘴构件70，系在基板P(基板载台PST)上方，以包围构成投影光学系统PL之多个光学元件LS1～LS5中、最接近投影光学系统PL像面之第1光学元件LS1之方式，形成为环状。
曝光装置EX，至少在将掩模M之图案像转印至基板P上之期间，通过液体供应机构10所供应之液体1，在包含投影光学系统PL之投影区域AR的基板P上之一部分，局部的形成大于投影区域AR且小于基板P之液浸区域LR。具体而言，曝光装置EX，系采用将最接近投影光学系统PL像面之第1光学元件LS1、与配置在投影光学系统PL像面侧之基板P表面间之光路空间，以液体LQ加以充满的局部液浸方式，于基板P之一部分形成液体LQ之液浸区域，透过液体LQ及投影光学系统PL将通过掩模M曝光用光EL照射于基板P，将掩模M之图案投影曝光至基板P。控制装置CONT，使用液体供应机构10对基板P上供应既定量之液体LQ，且使用液体回收机构20来回收既定量基板P上之液体LQ，据以在基板P上局部的形成液体LQ之液浸区域LR。
又，曝光装置EX，具备用以测量液体LQ之光学特性的测量装置30。测量装置30，系以光学方式测量以液体供应机构10供应之液体LQ的特性，能测量液体LQ之折射率、及液体LQ之光透射率中之至少一种。此外，液体供应机构10，具备将多种液体加以彼此混合的混合装置19，将混合装置19所制成之液体LQ供应至投影光学系统PL之像面侧。
本实施形态中，系以使用扫描型曝光装置(所谓之扫描步进器)之情形为例来进行说明，此型之曝光装置，系一边使掩模M与基板P于扫描方向以彼此不同之面向(反方向)同步移动，一边将掩模M上所形成之图案曝光至基板P。以下之说明中，系在水平面内取掩模M与基板P之同步移动方向(扫描方向)为X轴方向、水平面内与X轴方向正交方向为Y轴方向(非扫描方向)、与X轴及Y轴方向垂直且与投影光学系统PL之光轴AX一致的方向为Z轴方向。此外，取绕X轴、Y轴、及Z轴方向(倾斜)分别为θX方向、θY方向、及θZ方向。又，此处所指之「基板」包含在半导体晶片上涂有光刻胶(感光性材料)者，所谓之「掩模」则包含其上形成欲缩小投影至基板上之组件图案的标线片。
照明光学系统IL，具有曝光用光源，用以使曝光用光源所射出之光束照度均匀化之光学积分器，用以将来自光学积分器之曝光用光EL加以聚光之聚光透镜，中继透镜系统，及可变视野光阑(用来设定曝光用光EL在掩模M上之照明区域)等。掩模M上之既定照明区域，系使用照明光学系统IL以照度分布均匀之曝光用光EL来加以照明。从照明光学系统IL射出之曝光用光EL，例如系使用从水银灯射出之紫外线带之亮线(g线、h线、i线)以及KrF准分子激光(波长248nm)等之远紫外光(DUV光)、ArF准分子激光(波长193nm)及F2激光(波长157nm)等之真空紫外光等。本实施形态，系使用ArF准分子激光。
掩模载台MST能保持掩模M并进行移动。掩模载台MST系以真空吸附(或静电吸附)方式保持掩模M。掩模载台MST，能通过控制装置CONT所控制之含线性马达等之掩模载台驱动装置MSTD之驱动，于保持掩模M的状态下，在与投影光学系统PL之光轴AX垂直的平面内，亦即能在XY平面内进行2维移动及θZ方向之微小旋转。掩模载台MST上设有移动镜81。又，与移动镜81相对之位置设有激光干涉器82。掩模载台MST上之掩模M之2维方向位置、及θZ方向之旋转角(视情形亦包含θX、θY方向之旋转角)系以激光干涉器82实时加以测量。激光干涉器82之测量结果被送至控制装置CONT。控制装置CONT，根据激光干涉器82之测量结果来驱动掩模载台驱动装置MSTD，据以进行掩模载台MST所支持之掩模M之位置控制。
投影光学系统PL，系以既定投影倍率β将掩模M之图案投影曝光至基板P。投影光学系统PL，包含多个光学元件LS1～LS5，这些光学元件LS1～LS5系以镜筒PK来加以支持。本实施形态中，投影倍率β系例如1/4、1/5或1/8之缩小系统。又，投影光学系统PL可以是等倍系统或放大系统之任一者。此外，本实施形态投影光学系统PL虽系不包含反射元件之折射系统，但亦可以是包含折射元件与反射元件之折反射系统。
此外，投影光学系统PL中、最接近投影光学系统PL像面之第1光学元件LS1，具有与液浸区域LR之液体LQ接触的凹面部2。凹面部2，系设在第1光学元件LS1中、与基板P相对的下面T1，系往离开基板P之方向凹陷。凹面部2之形状为曲面形状。另一方面，第1光学元件LS1之上面T2之形状，则系朝向投影光学系统PL之物体面侧(掩模侧)膨起之凸状的曲面形状。
又，于投影光学系统PL，设有例如特开平11-95602号公报所揭示之像特性调整装置LC。成像特性调整装置LC，可通过驱动投影光学系统PL中所含之多个光学元件LS1～LS2中之特定光学元件、或进行镜筒PK内部之压力调整，来调整投影光学系统PL之像面位置等的成像特性。
基板载台PST，具有用以保持基板P之基板保持具PH，能使该基板保持具PH在投影光学系统PL之像面侧移动。基板保持具PH，例如系以真空吸收等方式保持基板P。于基板载台PST上设有凹部86，用以保持基板P之基板保持具PH即系设在凹部86。此外，基板载台PST中除凹部86以外之上面87，系一平坦面(平坦部)，其与基板保持具PH所保持之基板P表面大致同高(同一面)。
基板载台PST，能通过控制装置CONT所控制之含线性马达等之基板载台驱动装置PSTD之驱动，于透过基板保持具PH保持基板P的状态下，在基座构件BP上、在XY平面内进行2维移动及θZ方向之微小旋转。进一步，基板载台PST亦能在Z轴方向、θX方向及θY方向移动。因此，被基板载台PST所支持之基板P表面，能在X轴、Y轴、Z轴、θX、θY及θZ方向之6自由度方向移动。于基板载台PST侧面，固设有与基板载台PST一起移动之移动镜83。又，在移动镜83之相对位置设有激光干涉器84。基板载台PST上基板P之2维方向位置及旋转角，系以激光干涉器84实时加以测量。此外，曝光装置EX，具备例如揭示于特开平8-37149号公报，用以检测基板载台PST所支持之基板P表面之面位置信息的斜入射方式之聚焦、调平检测系统(未图示)。聚焦、调平检测系统，系用以检测基板P表面之面位置信息(Z轴方向之位置信息、及基板P之θX方向及θY方向的倾斜信息)。此外，聚焦、调平检测系统，亦可采使用静电容型方式者。激光干涉仪84之测量结果输出至控制装置CONT。聚焦、调平检测系统之检测结果亦输出至控制装置CONT。控制系统CONT根据聚焦、调平检测系统之检测结果，驱动基板载台驱动装置PSTD，控制基板P之聚焦位置(Z位置)及倾斜角(θX、θY)将基板P表面对齐于投影光学系统PL之像面，并根据激光干涉仪84之检测结果进行基板P在X轴方向、Y轴方向及θZ方向之位置控制。又，基板P表面之面位置信息之检测，可以例如特开2004-207710号公报所揭示之方式进行。
其次，说明液浸机构1之液体供应机构10及液体回收机构20。以下说明中，系将液体LQ及第1光学元件LS1对曝光用光EL(ArF激光波长193nm)之折射率，单纯的记载为「折射率」。
图2系显示液体供应机构10的图。如图1及图2所示，具备可送出第1液体LQ1之第1液体供应部11，可送出第2液体LQ2之第25液体供应部12，以及将第1液体供应部11所送出之液体LQ1与第2液体供应部12所送出之液体LQ2加以混合的混合装置19，将混合装置19所制成之液体LQ供应至投影光学系统PL的像面侧。第1液体LQ1与第2液体LQ2系光学特性彼此不同的液体，混合装置19，则将将此2种光学特性不同之液体LQ1，LQ2加以彼此混合。以下之说明中，将以混合装置制成之液体称为「液体LQ」。
第1、第2液体供应部11，12，分别具备收纳第1、第2液体LQ，LQ2之容器，加压泵，用以调整所供应之第1、第2液体LQ1，LQ2之温度的调温装置，以及除去第1、第2液体LQ1，LQ2中之异物(含微粒(particle)或气泡(bubble))的过滤单元等。又，液体供应机构10之容器、加压泵、过滤单元等，不需全由曝光装置EX来具备，亦可以设置曝光装置EX之工厂等之设备来代用。于第1液体供应部11连接第1供应管13之一端部，第1供应管13之另一端部则连接于集合管15。又，于第2液体供应部12连接第2供应管14之一端部，第2供应管14之另一端部则连接于集合管15。从第1液体供应部11送出之第1液体LQ1，在流过第1供应管13后，透过集合管15被供应至混合装置19。从第2液体供应部12送出之第2液体LQ2，在流过第2供应管14后，透过集合管15被供应至混合装置19。
此处，作为混合装置19所制成、以液体供应机构10供应至投影光学系统PL像面侧之液体LQ，例如，有异丙醇(Isopropanol、折射率约1.50)及丙三醇(Glycerol、折射率约1.61)等具有C-H键、O-H键之既定液体，己烷、庚烷、癸烷等之既定液体(有机溶剂)，或纯水等。此外，作为液体供应机构10供应之液体LQ，亦可以是将纯水、与会释出H+、Cs+、K+、Cl+、SO42-、PO42-等阳离子或阴离子之碱或酸之既定物质加以混合者。进一步，亦可以是将纯水、与Al氧化物之微粒子等既定物质加以混合者。从第1、第2液体供应部11，12，对混合装置19送出用以制成上述液体LQ之不同种类的第1、第2液体LQ1，LQ2(含上述既定物质)，于混合装置19，为制成上述液体LQ，而将第1、第2液体供应部11，12所供应之第1、第2液体LQ1，LQ2加以混合。本实施形态中，作为第1液体LQ1系供应丙三醇(折射率约1.61)、作为第2液体LQ2系供应异丙醇。
又，第1、第2液体供应部11，12，亦可供应相同种类(材质)之液体来作为第1、第2液体LQ1，LQ2。例如，亦可由第1液体供应部11供应具有第1温度之纯水作为第1液体LQ1，由第2液体供应部12供应具有第2温度(不同于第1温度)之纯水作为第2液体LQ2。此时，虽然第1、第2液体LQ1，LQ2之材质相同，但由于温度不同，因此第1、第2液体LQ1，LQ2之光学特性(折射率)彼此不同。于混合装置19，制成因应第1、第2温度之液体LQ。
又，作为第1、第2液体LQ1，LQ2，可以是相同材质，但性质或成分(液体为水时系水质)不同者。此处，作为液体性质或成分之项目，例如有液体之电阻系数、液体中之总有机碳(TOCtotal organiccarbon)、包含液体中所含微粒(particle)或气泡(bubble)之异物、包含溶氧(DOdissolved oxygen)及溶氮(DNdissolved nitrogen)之溶气、金属离子含有量、以及液体中之二氧化硫浓度、生菌等。
作为上述以液体供应机构10所供应之液体LQ，可使用能使ArF准分子激光透射之液体。又，作为液体LQ，以ArF准分子激光之吸收系数小、特性受温度影响少、对投影光学系统PL及基板P表面所涂之光刻胶安定者较佳。
此外，于第1、第2供应管13，14分别设有阀13B，14B。阀13B，14B之动作系以控制装置CONT加以控制。控制装置CONT，通过调整阀13B，14B(阀13B，14B之开启度)，来分别调整从第1、第2液体供应部11，12透过第1、第2供应管13，14及集合管15供应至混合装置19之第1、第2液体LQ1，LQ2之每单位时间的供应量。
又，对混合装置19，亦能供应从液体回收机构20所回收之液体LQ。从液体回收机构20回收之液体LQ，系透过回流管27被供应至混合装置19。混合装置19，将透过第1、第2供应管13，14及集合管15从第1、第2液体供应部11，12供应之第1、第2液体供应部11，12，与透过回流管27从液体回收机构20供应之液体LQ加以混合。此外，于混合装置19连接供应管16之一端部，另一端部则连接于喷嘴构件70。于喷嘴构件70，形成有其一端部连接于供应口18之供应用内部流路，供应管16之另一端部则系连接于喷嘴构件70之供应用内部流路之另一端部。以混合装置19制成之液体LQ，透过供应管16供应至喷嘴构件70，在流过喷嘴构件70之供应用内部流路后，从供应口18供应至配置在投影光学系统PL像面侧之基板P上。
图1中，液体回收机构20，为回收投影光学系统PL像面侧之液体LQ，具备能回收液体LQ之液体回收部21，与一端部连接于液体回收部21之回收管26。回收管26之另一端部系连接于喷嘴构件70。液体回收部21，例如具备真空泵等之真空系统(吸引装置)、将所回收之液体LQ与气体加以分离之气液分离器、及用以收纳所回收之液体LQ的容器等。液体回收机构20之真空系统、气液分离器、容器等，不需全由曝光装置EX来具备，亦可以设置曝光装置EX之工厂等之设备来代用。于喷嘴构件70，形成有其一端部连接于回收口28之回收用内部流路，回收管26之另一端部则系连接于喷嘴构件70之回收用内部流路之另一端部。藉驱动液体回收部21之真空系统，配置在投影光学系统PL像面侧之基板P上之液体LQ，即从回收口28流入回收用内部流路，透过回收管26被回收至液体回收部21。
此处，供应口18，系在喷嘴构件70中与基板P相相对之下面70A，设置成围绕投影光学系统PL之投影区域AR。又，回收口28，系在喷嘴构件70之下面70A，相对投影区域AR设在供应口18之外侧。回收口28，系在喷嘴构件70之下面70A，形成为环状的狭缝状。而液浸区域LR之液体LQ，则系充满在第1光学元件LS1之下面T1、及喷嘴构件70之下面70A与基板P之间。
此外，液体回收机构20，具备对所回收之液体LQ施以既定处理的处理装置60。液体回收机构20，使处理装置60处理后之液体LQ透过回流管27回流至液体供应机构10之混合装置19。处理装置60，系用以清洁所回收之液体LQ，具备例如过滤单元、蒸馏装置等。以液体回收机构20回收之液体LQ，由于与基板P表面之光刻胶(感光材)接触，有可能包含基板P(光刻胶)所产生之杂质。此外，以液体回收机构20回收之液体LQ，系在与大气接触后被回收，因此，亦有可能包含大气中之杂质(包含气体)。因此，液体回收机构20，将回收之液体LQ以处理装置60加以清洁后，使该清洁后之液体LQ回流至液体供应机构10之混合装置19。又，液体回收机构20，将所回收之液体LQ之其余的一部分排出(废弃)至曝光装置EX之外部(不回流至液体供应机构10)。液体供应机构10，将从液体回收机构20回流之液体LQ再次供应至投影光学系统PL之像面侧，将其再利用于液浸曝光。此外，液体回收机构20，亦可将回收之液体LQ全部送回至液体供应机构10。
又，液体供应机构10具备测量装置30，以测量液体LQ的光学特性。测量装置30，系用以测量以液体供应机构10供应至投影光学系统PL像面侧之液体LQ的光学特性，具备设在液体回收机构20之处理装置60与混合装置19间之回流管27途中的第1测量器31、以及设在混合装置19与喷嘴构件70间之供应管16途中的第2测量器32。第1测量器31，系测量从液体回收机构20之处理装置60回流、被供应至混合装置19之前之液体LQ的光学特性，第2测量器32，则系测量以混合装置19制成、透过喷嘴构件70被供应至投影学系统PL像面侧之前之液体LQ的光学特性。第1测量器31与第2测量器32具有大致同等之构成，能测量液体LQ之折射率、及液体LQ之透射率中的至少一方。
以下，参照图3及图4说明第1测量器31。图3系显示第1测量器31的概略立体图、图4系截面图。又，如前所述，由于第1测量器31与第2测量器32具有大致同等之构成，因此省略第2测量器32之说明。
图3及图4中，第1测量器31，具备设在回流管27(液体LQ流动之管)途中的流路形成构件33、对流路形成构件33照射测量用光La的投光部34、用以将通过流路形成构件33之测量用光La加以聚光的光学元件(聚光光学系统)35、以及用以接收透过光学元件35之测量用光La由CCD等构成的摄影元件36。从投光部34照射于流路形成构件33之测量用光La，系具有适当截面积之平行光线。光学元件35与摄影元件36之距离，系设为与光学元件35之焦距大致相等，光学元件35，系将通过光学元件35之测量用光La聚光于摄影元件36上。从投光部34射出之测量用光La，具有与曝光用光EL大致相同之波长(ArF准分子激光之波长，193nm)。
流路形成构件33，系由石英或萤石等能使测量用光La(曝光用光EL)通过之构件形成，为截面形成为三角形之管状构件。流路形成构件33具有棱镜之功能。于流路形成构件33内部，形成有液体LQ流通之流路37。以流路形成构件33所形成之流路37的一端部，系连接于回流管27，从液体回收机构20之处理装置60送回之液体LQ，透过回流管27流入流路37之一端部。又，以流路形成构件33所形成之流路37的另一端部，则系透过回流管27连接于混合装置19，流入流路37之一端部的液体LQ，在流过流路37后从另一端部流出，透过回流管27被供应至混合装置19。亦即，于流路形成构件33之流路37，系流过以液体供应机构10供应至投影光学系统PL像面侧之液体LQ。流路37，供应至投影光学系统PL像面侧之液体LQ所充满。
使用第1测量器31测量液体LQ之光学特性时，控制装置CONT，系在流路形成构件33之流路37中充满液体LQ之状态下，对流路形成构件33之第1面33A从投光部34以斜入射方式照射测量用光La。由于流路形成构件33能使测量用光La透射(穿透)，因此照射于流路形成构件33之测量用光La，会照射于流过流路37之液体LQ。照射于流过流路37之液体LQ的测量用光La，在通过该液体LQ后，从流路形成构件33之第2面33B射出至外部。从流路形成构件33之第2面33B射出之测量用光La，以光学元件35将其聚光至摄影元件36上。
测量用光La在摄影元件36上之聚光位置，会因流过流路37之液体LQ之光学特性而变化。具体而言，会视充满在流路37中之液体LQ对测量用光La之折射率，而使得在第1面33A与液体LQ之接口的入射角及射出角分别产生变化，导致通过液体LQ之测量用光La之光路产生变动，因此，测量用光La在摄影元件36上之聚光位置，亦即摄影元件36之测量用光La之受光位置，会产生如图4之箭头F1所示之变化。摄影元件36之受光结果系输出至控制装置CONT。此处，连接于控制装置CONT之存储装置MRY中，预先储存有测量用光La在摄影元件36上之受光位置、与流过流路37之液体LQ之折射率间的关系。控制装置CONT，能根据摄影元件36之受光结果、与存储装置MRY中所储存之存储信息，来求出流过流路37之液体LQ对测量用光La之折射率。
此外，亦会因流过流路37之液体LQ对测量用光La之光透射率，而使摄影元件36之测量用光La受光量产生变化。摄影元件36之受光结果系输出至控制装置CONT。此处，连接于控制装置CONT之存储装置MRY中，预先储存有测量用光La在摄影元件36上之受光量、与流过流路37之液体LQ之光透射率间的关系。控制装置CONT，亦能根据摄影元件36之受光结果、与存储装置MRY中所储存之存储信息，来求出流过流路37之液体LQ对测量用光La之光透射率。
又，由于测量用光La具有与曝光用光EL大致相同之波长，因此，控制装置CONT能求出液体LQ对曝光用光EL之折射率及光透射率。如以上所述，第1测量器31，系使用测量用光La，以光学方式求出包含液体LQ对曝光用光EL之折射率及光透射率中至少一方的光学特性。同样的，第2测量器32，亦系使用测量用光La，以光学方式求出通过混合装置19之液体LQ的光学特性。
测量用光La虽具有与曝光用光EL大致相同之波长，其可以是投光部34具有能产生与曝光用光EL大致相同波长之测量用光La的光源，亦可以是以分支装置将来自照明光学系统IL之曝光用光EL加以分支，将所分支之曝光用光EL的一部分用作为测量用光La。此时，投光部34系构成为分支装置的一部分。将光源设于投光部34之情形时，由于本实施形态中曝光用光EL系ArF准分子激光，因此作为投光部34之光源，亦可使用在193nm之固体激光或ArF准分子灯、氚灯等组合窄频化元件(滤光片、光栅)的组合物，并将光源射出之光的波长与曝光用光EL之波长一致。又，从投光部34照射于流路形成构件33之测量用光La，亦可以是具有与曝光用光EL不会波长之光。此时，预先求出使用与曝光用光EL具相同波长之测量用光La时在摄影元件36上之受光位置(或受光量)、与使用与曝光用光EL具不同波长之测量用光La时在摄影元件36上之受光位置(或受光量)的关系。然后，根据上述关系来修正使用与曝光用光EL具不同波长之测量用光La进行测量动作时的测量结果(受光位置、受光量)，即能求出液体LQ对曝光用光EL之折射率信息及光透射率信息。
第1、第2测量器31，32，系以光学方式测量流过流路37(液体供应机构10之供应路的一部分)之液体LQ的特性。在液体LQ一边流动的情形下测量该液体LQ之光学特性，能在在液体LQ无大的温度变化下进行测量，而提升测量精度。此外，基板P之液浸曝光时，系以液体供应机构10将液体LQ供应至基板P上，此时，由于能直接测量流过液体供应机构10之供应路的液LQ，因此能在进行基板P之液浸曝光的同时，随时测量(监测)液体LQ的特性。亦即，由于能一边进行液体LQ之供应动作一边进行液体LQ之测量动作，因此不须停止曝光装置EX之运转，即能进行液体LQ之测量动作。因此，能防止曝光装置EX运转率降低等不良情形。
本实施形态中，流路形成构件33，系构成为以液体供应机构10供应至投影光学系统PL像面侧之液体LQ之流路的一部分，而形成为液体LQ之全部流过以流路形成构件33所形成之流路37的构成。以此方式，由于能直接测量实际供应至投影光学系统PL像面侧之液体LQ的特性，因此能提升测量精度。另一方面，亦可考虑对回流管27及供应管16设置分支之分支管，使液体LQ之一部分流至分支管，并以第1、第2测量器31，32来测量流过该分支管之液体LQ。通过此构成，能谋求第1、第2测量器31，32之小型化。
又，当液体LQ中有微粒子(particle)或气泡(bubble)等异物时，由于在摄影元件36上之受光量会降低，因此，第1、第2测量器31，32亦能检测出液体LQ中是否有异物。此外，通过对测量用光La在多个既定位置分别配置摄影元件36，当在液体LQ中有异物时，照射于液体LQ之测量用光La会因异物而散射，因此根据该散射光，第1、第2测量器31，32能检测出液体LQ中是否有异物。又，根据本实施形态之第1、第2测量器31，32，亦能检测液体LQ对测量用光La(曝光用光EL)之色分散(阿贝数)再者，亦可在第1、第2测量器31，32之附近分别配置温度传感器，作为液体LQ之光学特性来测量液体LQ之温度。
其次，参照图5之流程图，说明使用具有上述构成之曝光装置EX来使基板P曝光之动作。在进行基板P之曝光时，控制装置CONT，使用液浸机构1来开始液体LQ之液浸区域LR之形成动作。又，待进行曝光处理之基板P系假设已被供应至基板保持具PH。在开始液浸区域LR之形成动作时，控制装置CONT，使投影光学系统PL之第1光学元件LS1、与基板载台PST之上面87(含基板P表面)相相对的状态下，开始以液浸机构1之液体供应机构10进行之液体LQ之供应动作、以及以液体回收机构20进行之液体LQ之回收动作。
通过液体供应机构10进行之液体LQ的供应动作、及以液体回收机构20进行之液体LQ的回收动作，在投影光学系统PL之像面侧形成液体LQ之液浸区域LR。以液体回收机构20回收之液体LQ，在经处理装置60加以处理后，透过回流管27送回至液体供应机构10。控制装置CONT，使用测量装置30之第1测量器31，来测量以液体回收机构20送回之液体LQ的光学特性(步骤S1)。
控制装置CONT，根据第1测量器31之测量结果，调整设于第1、第2供应管13，14之第1、第2阀13B，14B，以调整从第1、第2液体供应部11，12分别供应至混合装置19之第1、第2液体LQ1，LQ2每单位时间之供应量。换言之，控制装置CONT，根据第1测量器31之测量结果，来调整从第1、第2液体供应部11，12分别供应、于混合装置19被混合之第1、第2液体LQ1，LQ2的混合比(步骤S2)。
第1、第2液体LQ1，LQ2，其光学特性(折射率、光透射率)彼此不同。此实施形态中，第1液体LQ1之折射率高于第2液体LQ2之折射率。因此，控制装置CONT，为了将混合装置19所制成之液体LQ之光学特性调整为所希望状态，具体而言，为了将混合装置19所制成之液体LQ之折射率及光透射率中之至少一方维持于既定值，系根据第1测量器31之测量结果，来调整以混合装置19所混合之第1、第2液体LQ1，LQ2的混合比。第1测量器31，由于系测量从液体回收机构20回流之液体LQ的光学特性，因此，控制装置CONT仅需根据该第1测量器31之测量结果，对回流之液体LQ，以第1、第2液体供应部11，12来适当、适量的追加第1、第2液体LQ1，LQ2，即能将混合装置19所制成之液体LQ之光学特性维持于所希望状态。
此处，第1、第2液体LQ1，LQ2之混合比、和以该混合比制成之液体LQ之光学特性的关系，例如系以实验或模拟方式预先求出，与此关系相关之信息，预先储存在连接于控制装置CONT之存储装置MRY。控制装置CONT，即能根据存储装置MRY中储存之信息、与第1测量器31之测量结果，调整第1、第2阀13B，14B，来决定为获得液体LQ之所希望光学特性的第1、第2液体LQ1，LQ2的混合比。然后，控制装置CONT，根据所决定之混合比，使用混合装置19进行以第1、第2液体供应部11，12送出之第1、第2液体LQ1，LQ2、以及以液体回收机构20送回之液体LQ的混合，来制成液体LQ(步骤S3)。
例如，当第1液体LQ1之折射率高于第2液体LQ2之折射率时，控制装置CONT根据第1测量器31之测量结果，判断出液体LQ之折射率低于期望值时，即控制第1、第2阀13B，14B，使供应至混合装置19之第1液体LQ1之量多于第2液体LQ2之量。又，当根据第1测量器31之测量结果，判断出液体LQ之折射率高于期望值时，控制装置CONT即控制第1、第2阀13B，14B，使供应至混合装置19之第2液体LQ2之量多于第1液体LQ1之量。通过此方式，即能将液体LQ之折射率控制于期望值。
如以上所述，根据第1测量器31之测量结果，来调整以混合装置19制成之液体LQ的光学特性。
又，于混合装置19，为调整液体LQ之光学特性中的折射率，可如前所述，于液体LQ中混合(添加)Al氧化物之微粒子等的既定物质，亦可于液体LQ中混合(添加)用以调整光透射率之既定物质。作为混入液体LQ之既定物质，可以是固体、亦可以是浆状。此外，可以是将固体微粒子分散至液体LQ，亦可以是将固体投入液体LQ后，使该固体溶解于液体LQ。
以混合装置19制成之液体LQ，系透过供应管16供应至第2测量器32。控制装置CONT，以测量装置30之第2测量器32来测量以混合装置19制成之液体LQ的光学特性。第2测量器32，系测量根据第1测量器31之测量结果进行光学特性调整后的液体LQ(步骤S4)。
控制装置CONT，根据第2测量器32之测量结果，调整成像特性，并调整透过投影光学系统PL与液体LQ形成之像面位置、与基板P表面的位置关系(步骤S5)。
以混合装置19制成之液体LQ之光学特性中，例如有可能因折射率些微的变动，而使得透过投影光学系PL及液体LQ之像面位置产生变动。或者，亦有可能无法将混合装置19制成之液体LQ的光学特性调整至期望状态。因此，控制装置CONT，根据第2测量器32之测量结果，藉驱动构成投影光学系统PL之多个光学元件LS1～LS2中的特定光学元件、或进行镜筒PK内部之压力调整，来调整投影光学系统PL成像特性之像面位置。或者，成像特性调整装置LC，亦可进行构成投影光学系统PL之多个光学元件LS1～LS2中的特定光学元件之温度调整来改变特定光学元件之温度、或改变镜筒PK内部之温度，据以调整投影光学系统PL之成像特性。控制装置CONT，能视该液体LQ之光学特性(折射率)调整成像特性，据以使例如透过投影光学系统PL与液体LQ形成之像面位置、与基板P表面一致。
又，控制装置CONT，可取代以成像特性调整装置LC进行之投影光学系统PL之调整、或与成像特性调整装置LC进行之调整并行，根据液体LQ之光学特性(折射率)，透过基板载台驱动装置PSTD来控制基板载台PST驱动。此时，基板载台驱动装置PSTD，具有作为调整基板载台PST之位置之调整装置的功能。
例如，液体LQ之折射率高于期望值时，透过投影光学系统PL与液体LQ形成之像面位置，与液体LQ之折射率为期望值时透过投影光学系统PL与液体LQ形成之像面位置相较，会往-Z侧移动。因此，控制装置CONT，为了使透过投影光学系统PL与液体LQ形成之像面位置、与基板P表面一致，系根据第2测量器32之测量结果，藉基板载台驱动装置PSTD来使保持基板P之基板载台PST往-Z侧移动。
或者，亦可透过掩模载台驱动装置MSTD，来驱动保持掩模M之掩模载台MST。此时，掩模载台驱动装置MSTD，具有作为调整成像特性之调整装置的功能。或者，亦可在喷嘴构件70与第2测量器32之间设置用来进行液体LQ温度之微调整的调温装置，来调整供应至投影光学系统PL像面侧之液体LQ的温度。或者，亦可调整照明光学系统IL(曝光用光源)，来调整曝光用光EL之波长。或者，由于液体LQ之折射率亦会因该液体LQ之压力而变动，因此亦可通过调整液体LQ之压力，来调整透过投影光学系统PL与液体LQ形成之像面位置。调整液体LQ之压力时，例如系于喷嘴构件70设置与供应口18及回收口28不同的第2口。然后，对液体LQ之液浸区域LR(根据供应口18及回收口28之液体供应动作及液体回收动作所形成)，透过第2口进行液体LQ之追加或一部分之回收。通过此方式，即能调整充满在投影光学系统PL与基板P间之光路空间中之液体LQ的压力。或者，亦可通过调整收纳曝光装置EX之处理室内之压力，来调整充满在投影光学系统PL与基板P间之光路空间中之液体LQ的压力。
此处，液体LQ之光学特性、与透过投影光学系统PL及液体LQ形成之像面位置间的关系，例如系以实验或模拟方式预先求出，与此关系相关之信息，预先储存在连接于控制装置CONT之存储装置MRY。控制装置CONT，即能根据存储装置MRY中储存之信息、与第2测量器32之测量结果，使用包含成像特性调整装置LC、基板载台驱动装置PSTD、掩模载台驱动装置MSTD、调温装置等各调整机构的至少一种，来使透过投影光学系统PL及液体LQ形成之像面位置、与基板P表面一致。又，曝光装置EX并不须要具备上述所有的调整机构，视需要适当的装载于曝光装置EX即可。
又，不仅限于因液体LQ之光学特性使透过液体LQ形成之像面产生变化的情形，在因液体LQ之光学特性(折射率)，使得波面像差及畸变等其它成像特性亦变化情形时，亦根据第2测量器35所测量之液体LQ的光学特性来进行调整即可。此外，不仅限于液体LQ之折射率，当以混合装置19制成之液体LQ之光学特性中之光透射率产生变动、或无法将光透射率调整至所希望状态之情形时，控制装置CONT，可根据第2测量器32之测量结果，例如，可调整含光源之照明光学系统IL等，来调整曝光用光EL之照射量(照度)、调整基板P之扫描速度、调整曝光用光EL之脉冲发光周期、调整曝光用光EL在基板P上之扫描方向宽度、或适当组合这些调整，来实施因应液体LQ透射率之最佳曝光量控制(剂量控制)。
如以上所述，控制装置CONT，根据第1测量器31之测量结果，调整第1、第2液体LQ1，LQ2混合比，或于液体LQ中混合(添加)既定物质来调整液体LQ之光学特性，且根据第2测量器32之测量结果，调整成像特性(例如，像面位置)。并在根据第1测量器31之测量结果调整液体LQ之光学特性、以及根据第2测量器32之测量结果调整包含成像特性等曝光条件后，控制装置CONT，即在该调整后之曝光条件下，透过投影光学系统PL及液体LQ进行基板P之液浸曝光(步骤S6)。
此外，上述实施形态中，亦可考量第2测量器32之测量结果来调整混合装置19之混合比，来进行第1液体供应部11、第2液体供应部12所供应之第1液体LQ1之温度及第2液体LQ2之温度调整。亦即，控制装置CONT可调整混合装置19之混合比、或控制第1液体LQ1及第2液体LQ2之温度(反馈控制)。此外，在基板P之液浸曝光中，液体LQ之光学特性，亦系以第1、第2测量器31，32随时监测。控制装置CONT，在基板P之液浸曝光中，亦可根据第1测量器31之监测信息进行液体LQ光学调整，且根据第2测量器32之监测信息，进行成像特性之调整等。
又，于控制装置CONT连接有通报装置INF，控制装置CONT可通过通报装置INF，来通报测量装置30之测量结果。通报装置INF，系由显示装置(display)、使用声音或光来发出警报(警告)之警报装置等所构成，例如以显示装置等来显示第1、第2测量器31，32之测量结果(液体LQ之折射率信息、光透射率信息等)。或者，在第1、第2测量器31，32之测量结果超过预先设定之容许值时，控制装置CONT以通报装置INF来发出警告。此时，第2测量器32之测量结果，最好是考虑能以成像特性调整等来补偿之范围，来进行设定。
本实施形态中，液体供应机构10系供应混合装置19所制成之液体LQ的构成，通过调整第1、第2液体LQ1，L2之混合比、或于液体LQ中混合既定物质，即能制成具有所希望光学特性的液体LQ。本实施形态中，液体供应机构10之混合装置19，系视构成投影光学系统PL之多个光学元件LS1～LS5中、最接近投影光学系统PL像面之第1光学元件LS1的光学特性，来制成用以充满第1光学元件LS1之下面T1与基板P间之光路空间的液体LQ。
液体供应机构10，系供应其折射率高于(大于)构成投影光学系统PL之多个光学元件LS1～LS5中、最接近投影光学系统PL像面之第1光学元件LS1之折射率的液体LQ。通过该具高折射率之液体LQ，来充满配置在投影光学系统PL像面侧之基板P(或基板载台PST)与第1光学元件LS1间之光路空间。本实施形态中，第1光学元件LS1系以石英形成，液体LQ之折射率高于石英之折射率。此处，石英之折射率约为1.5左右，液体供应机构10之混合装置19所供应之液体LQ在1.6～1.8左右。又，第1光学元件LS1亦可以萤石形成。
第1光学元件LS1之形成材料石英，能使曝光用光EL之ArF准分子激光穿透(透射)。又，由于石英系折射率大的材料，因此，例如能缩小第1光学元件LS1之大小，使投影光学系统PL及曝光装置EX更为小型化。此外，例如亦可以萤石来形成光学元件LS2～LS5、以石英形成光学元件LS1，亦可以石英来形成光学元件LS2～LS5、而以萤石形成光学元件LS1，或者亦可以石英(或萤石)来形成所有光学元件LS1～LS5。
图6，系显示最接近投影光学系统PL像面之第1光学元件LS1附近的放大截面图。图6中，第1光学元件LS1中、与基板P相相对之下面T1形成有凹面部2。第1光学元件LS1之上面T2的光路空间系充满气体(氮气)，第1光学元件LS1之下面T1的光路空间则系充满液体LQ。第1光学元件LS1之上面T2之形状，系朝向投影光学系统PL之物体面侧(掩模侧)膨起之凸状的曲面形状。
如前所述，通过使用折射率高于第1光学元件LS1(最接近投影光学系统PL之像面)之折射率的液体LQ，能大幅提升分辨率及焦深。此外，由于第1光学元件LS1具有与该液体LQ接触之凹面部(曲面部)，能抑制从第1光学元件LS1射入液体LQ时之全反射，使曝光用光EL良好的到达投影光学系统PL之像面侧。
如以上之说明，以混合装置19适当混合多种类之液体，即能制成具有对应曝光特性之所希望特性的液体LQ。承上所述，由于能任意供应例如具有所希望折射率之液体LQ，因此能提升透过液体LQ进行曝光时之分辨率及焦深，将曝光精度维持于所希望状态。此外，由于设有测量液体LQ之光学特性的测量装置30，因此能根据该测量装置30之测量结果，掌握液体LQ之光学特性，而采取将液体LQ之光学特性调整于所希望状态、或调整成像特性等适当之处置。再者，测量装置30，为测量流于液体供应机构10之供应路之液体LQ的特性，可测量(监测)供应至投影光学系统PL像面侧之前一刻的液体LQ。因此，可根据供应前一刻之液体LQ的测量结果，调整液体LQ之光学特性及成像特性等，而能在所希望之曝光条件下以良好精度进行曝光。
又，作为上述第1液体LQ1、或第2液体LQ2所使用之液体(功能液)系在液体制造工厂(液体制造商)工业生产时，该液体之特性有可能产生变动。亦即，工业生产之功能液其特性有可能产生批差异。本实施形态中，由于液体供应机构10之混合装置19，系根据测量装置30(第1测量器31)之测量结果，一边适当调整第1、第2液体LQ1，LQ2之混合比一边制成液体LQ，因此，例如在使用第1批功能液作为第1液体LQ1、第2批功能液作为第2液体LQ2，而使相同材质之功能液存在批差异时，亦能消除该批差异，制成具有所希望特性之液体LQ。
又，本实施形态之构成，由于系根据第1测量器31之测量结果调整液体LQ之光学特性，以第2测量器32来测量该调整后之液体因此LQ，因此，即使产生无法完全将液体LQ之光学特性调整至所希望状态之情形时，亦能根据第2测量器32之测量结果，进行成像特性之调整等，因此能在所希望之曝光条件下以良好精度进行基板P之曝光。
又，液体回收机构20，由于系将回收之液体LQ送回至液体供应机构10，因此，即使使用的是工业生产之高价产品或稀少产品亦能将该液体LQ加以再利用，而抑制组件之生产成本。此外，以液体回收机构20送回至液体供应机构10之液体LQ的光学特性，例如，有可能因处理装置60之能力等而产生变动，但可通过混合装置19来再次调整被送回之液体LQ的光学特性，因此能将回收并被送回之液体LQ调整至所希望状态后，进行再利用。
<第2实施形态>
其次，参照图7说明第2实施形态。以下之说明中，对与上述实施形态相同或相等之构成部分系赋予相同符号，简化或省略其说明。
第2实施形态之特征部分，系液体供应机构10具备用以检测供应至投影光学系统PL之像面侧之液体LQ之温度的温度检测器41，以及用以调整液体LQ之温度的调温装置42。温度检测器41，系设于供应管16途中，用以检测混合装置19制成之液体LQ的温度。又，调温装置42系设于供应管16之温度检测器41与第2测量器32(喷嘴构件70)之间，用以调整以温度检测器41进行温度检测后之液体LQ的温度。控制装置CONT，根据温度检测器41之检测结果，使用调温装置42来调整被供应至投影光学系统PL像面侧之液体LQ的温度。
例如，当液体LQ之温度高于期望值时，液体LQ之折射率会降低，透过投影光学系统PL及液体LQ之像面位置，与液体LQ温度为期望值时透过投影光学系统PL及液体LQ形成之像面位置相较，会往+Z侧位移。因此，控制装置CONT，为了使透过投影光学系统PL及液体LQ形成之像面位置与基板P表面一致，通过调温装置42来调整液体LQ之温度(降低)。或者，控制装置CONT，为了使透过投影光学系统PL及液体LQ形成之像面位置与基板P表面一致，根据调温装置42之检测结果，使保持有基板P之基板载台PST往+Z侧位移、或驱动成像特性调整机构。
又，图7中，亦可在使用调温装置42调整液体LQ之温度时，考虑第2测量器2之测量结果、与温度检测器41之检测结果的双方。此外，图7中，亦可不设置温度检测器41。控制装置CONT，为了使第2测量器32所测量之液体LQ的折射率为期望值，可根据第2测量器32之测量结果，使用调温装置42来调整液体LQ之温度，以使液体LQ之折射率成为期望值。
使用折射率之温度依存性高的液体LQ(对温度变化之折射率变化大的液体LQ)时，以调温装置42加以温度调整，充满于投影光学系统PL与基板P间之光路空间之液体LQ的光学特性(折射率)，有可能因收容曝光装置EX之处理室(chamber)内的温度变动、或光路空间附近环境之温度变动而产生变动。因此，例如设置能测量光路空间附近之环境温度的温度测量器，根据该温度测量器之测量结果，因应光路空间附近环境之温度变动，以调温装置42进行液体LQ之温度调整，或进行第1、第2液体LQ1，LQ2之混合比调整亦可。
<第3实施形态>
接着，说明第3实施形态。第3实施形态之特征部分，系测量液体LQ之光学特性的测量装置30’，设于喷嘴构件70。图8，系显示第3实施形态之喷嘴构件70附近的侧视截面图，图8(B)系从下方观察喷嘴构件70的图。
图8中，喷嘴构件70，系形成为围绕构成投影光学系统PL之多个光学元件LS1～LS5中、最接近投影光学系统PL像面侧之第1光学元件LS1的环状。于喷嘴构件70之内侧面70T中、与液浸区域LR之液体LQ接触的既定位置设有棱镜33’。又，于喷嘴构件70之内侧面70T中、在隔着液浸区域LR与棱镜33’相相对之位置，设有光学元件(聚光光学系统)35。再者，于喷嘴构件70之既定位置，设有用以接收透过光学元件35之光线的摄影元件36。此外，于棱镜33’照射来自投光部34之测量用光La。又，图8之喷嘴构件70虽系以示意方式显示，但于喷嘴构件70确保有测量用光La通过之光路。从投光部34照射于棱镜33’之测量用光La，在通过棱镜33’后，通过液浸区域LR之液体LQ之中。通过液体LQ之测量用光La，透过光学元件35被摄影元件36接收。测量装置30’测量液体LQ之学特性的原理，与参照图3及图4说明之第1测量器31相同。测量装置30’，可用来替代测量装置30之第2测量器32，亦可与第2测量器32并用。无论何种情形，皆能使用设于喷嘴构件70之测量装置30’，来测量投影光学系统PL与基板P间之光路空间中所配置之液体LQ的光学特性，根据该测量结果，调整液体LQ之光学特性及成像特性等。
<第4实施形态>
其次，参照图9说明第4实施形态。第4实施形态之特征部分，系投影光学系统PL之第1光学元件LS1的下面T1大致为平坦面，液体供应机构10之混合装置19，系制成与该第1光学元件LS1之折射率大致相同折射率之液体LQ。液体供应机构10，供应以混合装置19制成之液体LQ。
图9，系显示最接近投影光学系统PL像面之第1光学元件LS1附近的放大截面图。图9中，第1光学元件LS1之与基板P相相对的下面T1为平坦面。第1光学元件LS1之上面T2侧之光路空间系充满气体(氮气)，第1光学元件LS1之下面T1侧之光路空间则系充满液体LQ。第1光学元件LS1之上面T2之形状，系朝向投影光学系统PL之物体面侧(掩模侧)膨起之凸状的曲面形状。第1光学元件LS1之折射率与液体LQ之折射率大致相同。
又，第1光学元件LS1之下面T1系平面形状。此外，如前所述，由于第1光学元件LS1之折射率与液体LQ之折射率大致相同，因此到达基板P表面之曝光用光EL，在第1光学元件LS1之下面T1几乎不会产生折射。本实施形态，亦可通过具有折射率(n)之液体LQ来将数值孔径NA放大至约n倍，以大幅提升分辨率及焦深。此外，第4实施形态中，第1光学元件LS1之折射率与液体LQ之折射率亦可不同。
又，上述第1～第4实施形态中，液体供应机构10虽系以混合装置19来混合2种类的第1、第2液体LQ1，LQ2，将以该混合装置19制成之液体LQ供应至投影光学系统PL之像面侧，但当然亦可以混合装置19混合3种类以上之任意多种类的液体，并供应以该混合装置19制成之液体LQ。
或者，液体供应机构10，亦可不混合多种类之液体，而供应1种液体。此时，液体供应机构10可省略混合装置19。控制装置CONT，可使用测量装置30(第2测量器32)测量液体LQ之光学特性，根据该测量结果，使用包含成像特性调整装置LC、基板载台驱动装置PSTD、掩模载台驱动装置MSTD、调温装置等各调整机构之至少一种，来进行成像特性之调整等。又，虽系将液体回收机构20所回收之至少一部分的液体LQ送回至液体供应机构10，但亦可将液体回收机构20所回收之液体LQ全数废弃，而由液体供应机构10供应新的洁净液体LQ。此外，喷嘴构件70等液浸机构1之构造，不限于以上所述，例如，亦可使用欧洲专利公开第1420298号公报、国际公开第2004/055803号公报、国际公开第2004/057589号公报、国际公开第2004/057590号公报、国际公开第2005/029559号公报中所记载者。
又，在上述实施形态中，虽系就液体LQ充满投影光学系统PL之第1光学元件LS1光射出侧光路空间的曝光装置作了说明，但亦可将其它光路空间以液体(水)来加以充满。例如，可采用如国际公开第2004/019128号之揭示，将第1光学元件LS1之光入射侧光路空间亦以液体(纯水)来加以充满，将液体供应至此光路空间时，可适用参照图2及图7所说明之液体供应机构。
此外，使用如上所述之液浸法时，而使得投影光学系统PL之数值孔径NA变大时，由于习知用作为曝光用光之随机偏振光有时会因偏光效果不同而使成像性能恶化，因此最好是使用偏光照明。此时，最好是进行对齐掩模(标线片)之线/空间(line and space)图案之线图案长边方向的直线偏光照明，而从掩模(标线片)之图案射出较多S偏光成分(TE偏光成分)、亦即沿线图案长边方向之偏光方向成分的衍射光。在投影光学系统PL与涂布于基板P表面之光刻胶间充满液体时，与在投影光学系统PL与涂布于基板P表面之光刻胶间充满空气(气体)的情形相较，由于有助于提高对比之S偏光成分(TE偏光成分)之衍射光在光刻胶表面之透射率会变高，因此即使在投影光学系统之数值孔径NA超过1.0之情形时，亦能得到高成像性能。又，若适当组合移相掩模或如特开平6-188169号公报所揭示之对齐线图案长边方向的斜入射照明法(特别系偶极(dipole)照明法)等，则更具效果。特别是，直线偏光照明法与偶极照明法之组合，在当线/空间图案之周期方向限于既定一方向时、或窗图案沿既定一方向密集形成时相当有效。例如，并用直线偏光照明法及偶极照明法，来照明透射率6％之半色调(half-tone)型移相掩模(半间距45nm左右之图案)时，将照明系统之瞳面中形成偶极之二光束的外接圆所规定之照明σ设为0.95、各光束在该光瞳面之半径设为0.125σ、投影光学系统PL之数值孔径设为NA＝1.2时，与使用随机偏极光之情形相较，能使焦深(DOF)增加150nm左右。
此外，直线偏光照明与小σ照明法(代表照明系统数值孔径NAi与投影光学系统数值孔径NAp之比的σ值为0.4以下的照明法)之组合亦是有效的。
又，例如以ArF准分子激光为曝光用光，使用1/4左右之缩小倍率的投影光学系统PL，将微细之线/空间图案(例如25～50nm左右之线/空间)曝光于基板P上时，依掩模M构造(例如图案之细微度或铬之厚度)的不同，通过波导效果(Wave guide)使掩模M发挥偏光板之作用，而使从掩模M射出S偏光成分(TE偏光成分)之衍射光多于使对比下降之P偏光成分(TM偏光成分)的衍射光。此时，虽最好是使用上述直线偏光照明，但即使以随机偏极光来照明掩模M，而投影光学系统PL之数值孔径NA较大之情形时，亦能得到高解析性能。
又，当将掩模M上之极微细线/空间图案曝光于基板P上时，通过线栅(Wire Grid)效果虽亦有可能使P偏光成分(TM偏光成分)大于S偏光成分(TE偏光成分)，但例如以ArF准分子激光为曝光用光，并使用1/4左右之缩小倍率的投影光学系统PL将较25nm大之线/空间图案曝光于基板P上时，由于从掩模M射出S偏光成分(TE偏光成分)之衍射光多于P偏光成分(TM偏光成分)的衍射光，因此即使投影光学系统PL之数值孔径NA较大之情形时，亦能得到高解析性能。
再者，除了与掩模(标线片)之线图案长边方向对齐的直线偏光照明(S偏光照明)以外，如特开平6-53120号公报所揭示，将以光轴为中心之圆的切线(周)方向直线偏光的偏光照明法与斜入射照明法的组合亦具有效果。特别是，除了掩模(标线片)之图案沿既定一方向延伸之线图案以外，在沿多个相异方向延伸之线图案混合(周期方向相异之线/空间图案混合)的情形下，同样如特开平6-53120号公报所揭示，通过并用偏光照明法(沿以光轴为中心之圆的接线方向直线偏光)与环带照明法，即使投影光学系统PL之数值孔径NA较大时，亦能得到高成像性能。例如，在并用偏光照明法(沿以光轴为中心之圆的接线方向直线偏光)与环带照明法(环带比3/4)，来照明透射率6％之半透光型相移掩模(半间距63nm左右之图案)的情形下，将照明σ设为0.95、将投影光学系统PL之数值孔径设为NA＝1.00时，与使用随机偏极光之情形相较，能使焦深(DOF)增加250nm左右，若系半间距为55nm左右之图案且投影光学系统PL之数值孔径为NA＝1.2时，则能使焦深增加100nm左右。
进一步，除上述各种照明法外，采用例如特开平4-277612号公报及特开2001-1345245号公报所揭示之累进焦点曝光法、或采用能与累进焦点曝光法获得相同效果之多波长(使用多波长(例如双波长)之曝光用光)曝光法，亦是有效的。
此外，因液体LQ流动所产生之投影光学系统PL前端之第1光学元件LS1与基板P间的压力较大时，亦可不将该第1光学元件LS1作成能更换之构造，而将第1光学元件LS1坚固地固定成不会因该压力而移动。
又，作为上述各实施形态之基板P，除了半导体组件制造用之半导体晶片以外，亦能适用于显示器组件用之玻璃基板、薄膜磁头用之陶瓷晶片、或在曝光装置所使用之掩模或标线片的原版(合成石英、硅晶片)等。
曝光装置EX，除了能适用于使掩模M与基板P同步移动来对掩模M之图案进行扫描曝光的步进扫描方式之扫描型曝光装置(扫描步进器)以外，亦能适用于在使掩模M与基板P静止之状态下，使掩模M之图案一次曝光，并使基板P依序步进移动的之步进重复方式的投影曝光装置(步进器)。
又，作为曝光装置EX，亦能适用下述曝光装置，即在使第1图案与基板P大致静止之状态下，使用投影光学系统(例如1/8缩小倍率且不含反射元件之折射型投影光学系统)将第1图案之缩小像一次曝光于基板P之方式的曝光装置。此时，进一步于其后，亦能适用于接合方式之一次曝光装置，其系在使第2图案与基板P大致静止之状态下，使用该投影光学系统使第2图案之缩小像与第1图案部分重迭而一次曝光于基板P。又，作为接合方式之曝光装置，亦能适用于步进接合方式之曝光装置，其系在基板P上将至少2个图案部分重迭而转印，并依序移动基板P。又，上述实施形态中，虽系以具备投影光学系统PL之曝光装置为例作了说明，但本发明亦能适用于不使用投影光学系统PL之曝光装置及曝光方法。
又，本发明亦能适用于双载台型之曝光装置。双载台型曝光装置之构造及曝光动作，例如已揭示于特开平10-163099号及特开平10-214783号(对应美国专利6,341,007、6,400,441、6,549,69及6,590,634)，特表2000-505958号(对应美国专利5,969,441)或美国专利6,208,407，此处，援用这些之揭示作为本文记载的一部分。
又，上述实施形态中，虽系采用在投影光学系统PL与基板P之间局部的充满液体之曝光装置，但本发明亦能适用于如特开平6-124873号公报、特开平10-303114号公报、美国专利第5,825,043号等所揭示之在曝光对象基板之表面全体浸没于液体中的状态下，进行基板之曝光的曝光装置。这些液浸曝光装置之构造及动作，已详细的记载于美国专利第5,825,043号，此处，援用该美国专利之记载内容作为本文记载的一部分。
作为曝光装置EX之种类，并不限于将半导体组件图案曝光至基板P之半导体组件制造用曝光装置，而亦能广泛适用于液晶显示元件制造用或显示器制造用之曝光装置、或用以制造薄膜磁头、摄影元件(CCD)、标线片、以及掩模等之曝光装置等。
当于基板载台PST或掩模载台MST使用线性马达(参照USP5,623,853或USP5,528,118)时，亦可采用使用了空气轴承之气浮型及使用了劳伦兹(Lorentz)力或电抗之磁浮型中的任一者。又，各载台PST、MST，可以是沿导件移动之类型，或亦可是不设导件之无导件类型。于载台使用线性马达之例，已揭示于美国专利5,623,853及5,528,118，此处，援用这些文献之记载内容作为本文记载的一部分。
作为各载台PST、MST之驱动机构亦可使用平面马达，其系使二维配置有磁铁之磁铁单元与二维配置有线圈之电枢单元相对，通过电磁力来驱动各载台PST、MST。此时，只要将磁铁单元与电枢单元中之任一方连接于载台PST、MST、并将磁铁单元与电枢单元中之另一方设置于载台PST、MST之移动面侧即可。
因基板载台PST之移动所产生的反作用力，可如特开平8-166475号公报(USP 5,528,118)之记载，使用框构件以机械方式释放至地面(大地)，以避免其传至投影光学系统PL。此处，援用美国专利5,528,118之记载内容作为本文记载的一部分。。
因掩模载台MST之移动所产生的反作用力，可如特开平8-330224号公报(美国专利5,874,820)之记载，使用框构件以机械方式释放至地面(大地)，以避免传至投影光学系统PL。此处，援用美国专利5,874,820之记载内容作为本文记载的一部分。
如上所述，本实施形态的曝光装置EX，系通过组装各种次系统(含本案申请范围中所列举的各构成要素)，以能保持既定之机械精度、电气精度、光学精度之方式所制造。为确保这些各种精度，于组装前后，系进行对各种光学系统进行用以达成光学精度之调整、对各种机械系统进行用以达成机械精度之调整、对各种电气系统进行用以达成电气精度之调整。从各种次系统至曝光装置之组装工序，系包含机械连接、电路之配线连接、气压回路之配管连接等。当然，从各种次系统至曝光装置之组装工序前，系有各次系统个别之组装工序。当各种次系统至曝光装置之组装工序结束后，即进行综合调整，以确保曝光装置整体之各种精度。此外，曝光装置之制造最好是在温度及清洁度等皆受到管理之洁净室进行。
半导体组件之微组件，如图10所示，系经过进行微组件之功能、性能设计的步骤201、根据此设计步骤制作掩模(标线片)之步骤202、制造构成组件基材之基板的步骤203、通过前述实施形态之曝光装置EX将掩模图案曝光于基板的曝光处理步骤204、组件组装步骤(包含切割步骤、接合步骤、封装步骤)205、检查步骤206等来加制造。又，于基板处理步骤204中，包含以图5所说明之液体测量及液体比之调整等的步骤。
根据本发明，由于能通过测量并调整液浸曝光所使用之液体的光学特性来维持所希望之成像特性，因此能制造具有更高分辨率及密度之组件图案的组件。
权利要求
1.一种曝光装置，透过液体使基板曝光，其特征在于，具备投影光学系统；以及测量装置，用以测量所述液体的光学特性。
2.如权利要求1所述的曝光装置，其中，所述光学特性包含液体的折射率、及液体的光透射率中的至少一种。
3.如权利要求1所述的曝光装置，其进一步具备将液体供应至光学系统的像面侧的液体供应机构；所述测量装置以光学方式测量所述液体供应机构所供应的液体的光学特性。
4.如权利要求1所述的曝光装置，其中，所述液体供应机构具有液体流动的供应路；所述测量装置以光学方式测量流于所述供应路的液体的光学特性。
5.如权利要求1所述的曝光装置，其进一步具备根据测量装置的检测结果调整曝光条件的调整机构。
6.如权利要求5所述的曝光装置，其中，所述调整包含液体的光学特性的调整。
7.如权利要求6所述的曝光装置，其中，所述调整是在液体中混合既定物质。
8.如权利要求6所述的曝光装置，其中，具备混合多种类液体的混合装置，以所述混合装置制成的液体来充满所述光路空间；所述调整包含多种类液体的混合比的调整。
9.如权利要求8所述的曝光装置，其中，所述多种类液体的光学特性彼此不同。
10.如权利要求8所述的曝光装置，其进一步具备存储装置，该存储装置预先储存有所述混合比和以所述混合比混合后的液体的光学特性间的关系；所述混合装置根据所述储存信息来进行混合。
11.如权利要求5所述的曝光装置，其中，所述调整包含透过所述投影光学系统及所述液体形成的像面位置和所述基板表面间的位置关系的调整。
12.如权利要求11所述的曝光装置，其进一步具备存储装置，该存储装置预先储存有所述液体光学特性和透过所述投影光学系统及所述液体形成的像面位置间的关系；所述调整装置根据所述储存信息来进行调整。
13.如权利要求11所述的曝光装置，其进一步具备能保持和移动所述基板的基板载台；所述调整机构包含调整所述基板载台的位置的载台调整装置。
14.如权利要求5所述的曝光装置，其中，所述调整机构包含调整成像特性的成像特性调整装置。
15.如权利要求5所述的曝光装置，其中，所述调整包含液体的温度调整。
16.如权利要求5所述的曝光装置，其中，所述测量装置具有测量液体的第1测量器和测量根据所述第1测量器的测量结果进行调整后的液体的第2测量器。
17.如权利要求16所述的曝光装置，其中，根据所述第1测量器的测量结果，调整液体的光学特性；根据所述第2测量器的测量结果，调整所述投影光学系统的像面位置与基板表面间的位置关系。
18.如权利要求3所述的曝光装置，其进一步具备液体回收机构，该液体回收机构用以回收所述投影光学系统像面侧的液体，且为了进行再利用而使所回收的所述液体的至少一部分回到所述液体供应机构。
19.如权利要求1所述的曝光装置，其进一步具备通告所述测量装置的测量结果的通告装置。
20.如权利要求1至19中任一项所述的曝光装置，其中，对于所述曝光用光，所述液体的折射率大于构成所述投影光学系统的多个光学元件中、最接近该投影光学系统像面的第1光学元件的折射率。
21.如权利要求1所述的曝光装置，其中，所述投影光学系统像面侧的光路是以所述液体加以充满，透过所述投影光学系统与所述液体使基板曝光。
22.如权利要求16所述的曝光装置，其进一步具备温度调整装置，该温度调整装置用以调整根据所述第1测量器的测量结果进行调整后的液体的温度。
23.一种曝光装置，透过液体使基板曝光，其特征在于，具备投影光学系统；液体供应机构，对所述投影光学系统的像面侧供应液体；以及混合装置，设于所述液体供应机构，用以混合多种类的液体；所述液体供应机构供应以所述混合装置混合后的液体。
24.如权利要求23所述的曝光装置，其中，所述混合装置进一步混合光学特性彼此不同的液体。
25.如权利要求23所述的曝光装置，其中，具备用以测量以所述混合装置混合后的液体的测量装置。
26.如权利要求25所述的曝光装置，其中，所述测量装置测量所述液体的光学特性。
27.如权利要求24所述的曝光装置，其中，所述光学特性包含液体的折射率及液体的光透射率的至少一种。
28.如权利要求23所述的曝光装置，其中，所述混合装置根据构成所述投影光学系统的多个光学元件中、最接近该投影光学系统像面的第1光学元件的光学特性，来混合供应至所述投影光学系统像面侧的液体。
29.如权利要求28所述的曝光装置，其中，所述混合装置将所述液体混合成其折射率大于所述第1光学元件的折射率。
30.如权利要求28所述的曝光装置，其中，所述混合装置将所述液体混合成其折射率与所述第1光学元件的折射率大致相同。
31.如权利要求23至30中任一项所述的曝光装置，其具备用以回收所述液体供应机构所供应的液体的液体回收机构；所述液体回收机构将所回收的液体送回至液体供应机构。
32.如权利要求31所述的曝光装置，其中，所述液体回收机构送回所回收的液体的一部分。
33.如权利要求31所述的曝光装置，其中，所述液体回收机构具备对所回收的液体施以既定处理的处理装置，将以所述处理装置处理后的液体送回所述液体供应机构。
34.如权利要求33所述的曝光装置，其中，所述处理装置使所回收的液体洁净。
35.如权利要求31所述的曝光装置，其中，所述液体供应机构将从所述液体回收机构送回的液体再次供应至所述投影光学系统的像面侧。
36.如权利要求1所述的曝光装置，其中，所述投影光学系统像面侧的光路是以所述液体加以充满，透过所述投影光学系统与所述液体使基板曝光。
37.如权利要求25所述的曝光装置，其进一步具备控制装置，该控制装置根据所述测量装置的测量结果，来调整所述混合装置中多种液体的混合比。
38.一种组件制造方法，其特征在于使用权利要求1或23所述的曝光装置。
39.一种曝光方法，以既定图案像、透过液体使基板曝光，其特征在于，包含在对既定图案像的形成区域供应所述液体之前，测量所述液体的光学特性的步骤；调整曝光条件的步骤；以及以所述既定图案像、透过液体使基板曝光的步骤。
40.如权利要求39所述的曝光方法，其中，所述光学特性液体的折射率及液体的光透射率中的至少一种。
41.如权利要求39所述的曝光方法，其中，所述曝光条件是图案像的成像特性及液体的光学特性中的至少一种。
42.如权利要求39至41中任一项所述的曝光方法，其中包含将所述液体供应至欲形成既定图案像的区域，并在回收后再供应至所述区域的步骤；以及测量所述回收后的且再供应之前的液体的光学特性的步骤。
43.如权利要求42所述的曝光方法，其中，进一步包含在所述回收后且再供应之前，调整液体的成分或温度的步骤。
44.如权利要求43所述的曝光方法，其中，进一步包含在调整所述液体的成分或温度后，测量液体的光学特性的步骤。
45.一种曝光方法，以既定图案像、透过液体使基板曝光，其特征在于，包含混合多种液体的步骤；测量所述液体的混合前或混合后的液体的光学特性的步骤；以及透过所述混合后的液体使基板曝光的步骤。
46.如权利要求45所述的曝光方法，其中，进一步包含根据所述混合前液体的光学特性的测量结果来调整液体的混合比的步骤。
47.如权利要求45所述的曝光装置，其中，进一步包含根据所述混合后液体的光学特性的测量结果来调整既定图案像的成像特性的步骤。
48.如权利要求45所述的曝光方法，其包含调整混合后液体的温度的步骤。
49.如权利要求45所述的曝光方法，其中，通过光学元件将所述既定图案像投影至基板上，所述液体是供应至基板与所述光学元件之间，液体的折射率大于等于光学元件的折射率。
50.如权利要求45至49中任一项所述的曝光方法，其中包含将所述混合后的液体供应至欲形成既定图案像的区域，并在回收后再供应至所述区域的步骤；测量所述回收后且再供应之前的液体的光学特性的步骤；以及根据所述回收后且再供应之前的液体光学特性的测量结果，调整液体的混合比的步骤。
51.一种曝光方法，以既定图案像、透过液体使基板曝光，其特征在于，包含混合多种液体的步骤；调整图案像的成像特性，以获得所述既定图案的所希望像的步骤；以及透过所述混合后的液体使基板曝光的步骤。
52.一种组件制造方法，其特征在于，包含以权利要求39、45或51中任一项所述的曝光方法使基板曝光的步骤；对曝光后的基板进行显影的步骤；以及对显影后的基板进行加工的步骤。
全文摘要
提供一种曝光装置(EX)，以液体(LQ)充满投影光学系统(PL)像面侧之光路空间，透过投影光学系统(PL)与液体(LQ)使基板(P)曝光。曝光装置(EX)具备用以测量液体(LQ)之光学特性的测量装置(30)。可根据测量结果以液体混合装置(19)来调整液体之光学特性。能将液浸曝光时之曝光精度维持于所希望状态。
文档编号G03F7/20GK101031996SQ20058003280
公开日2007年9月5日 申请日期2005年10月12日 优先权日2004年10月13日
发明者长坂博之 申请人:株式会社尼康