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TWI612557B - 曝光方法及曝光裝置以及元件製造方法 - Google Patents

曝光方法及曝光裝置以及元件製造方法 Download PDF

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TWI612557B
TWI612557B TW104112367A TW104112367A TWI612557B TW I612557 B TWI612557 B TW I612557B TW 104112367 A TW104112367 A TW 104112367A TW 104112367 A TW104112367 A TW 104112367A TW I612557 B TWI612557 B TW I612557B
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Hiroyuki Nagasaka
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Abstract

為提供一種曝光方法，對於分別設有複數種光阻層之複數個基板，能夠順利的進行液浸曝光。
透過投影光學系統及液體將圖案像投影至基板上以進行基板曝光之際，係依基板上的液體接觸面所形成的膜構件，決定施加於基板的液浸條件。

Description

曝光方法及曝光裝置以及元件製造方法
本發明係關於，透過投影光學系統與液體將圖案像投影至基板上以進行基板曝光之曝光方法、曝光裝置、以及元件製造方法。
製造半導體元件或液晶顯示元件時，所利用的方法，係將形成於光罩上的圖案轉印至感光性基板上、亦即所謂微影方法。該微影製程所使用之曝光裝置係具備，用以支持光罩之光罩載台及用以支持基板之基板載台，其逐次移動光罩載台及基板載台，且透過投影光學系統將光罩圖案轉印至基板者。近年來，為對應於元件圖案朝更高集積度發展，投影光學系統亦要求更高解析度。投影光學系統的解析度，依使用的曝光波長之愈短而愈高，且依投影光學系統之數值孔徑的愈大而愈高。因而，曝光裝置所使用之曝光波長年年朝更短波長進展，投影光學系統之數值孔徑亦漸增。又，現在主流之曝光波長係為KrF準分子雷射之248nm，然而，更短波長的ArF準分子雷射之193nm亦進入實用化階段。又，在進行曝光之際，焦點深度(DOF)與解析度同樣的重要。對解析度R及焦點深度δ分別以下式表示。
R=K1‧λ/NA..............(1)
δ=±K2‧λ/NA2.......(2)
此處，λ表示曝光之波長，NA表示投影光學系統之數值孔 徑，K1、K2表示條件係數。由(1)式、(2)式可得知，為了提高解析度R，若縮短曝光波長、加大數值孔徑NA，則焦點深度δ愈小。
若是焦點深度δ過小，基板表面不易與投影光學系統之像面一致，恐造成曝光動作時之裕度(margin)不足。於是，關於可實質縮短曝光波長且加深焦點深度的方法，例如有國際公開第99/49504號公報所揭示之液浸法。該液浸法，係在投影光學系統的下面與基板表面之間充滿水或有機溶劑等液體，利用曝光光源在液體中的波長為空氣中的1/n(n為液體的折射率，通常為1.2~1.6左右)之現象來提高解析度，同時擴大焦點深度約達n倍。
此外，作為曝光對象之設於基板上之光阻層，或是設於其上層之被塗層(top coat)等膜構件，一般可使用各式構件，但在液浸曝光時，若液浸區域液體之接觸面、即上述膜構件其種類改變時，對於液浸曝光用的液體之親和性將有不同。在液浸曝光中，將液體供給至基板上之動作，以及自基板上回收液體之動作，若是因液體對膜構件的親和性改變，有可能導致液體回收動作或液體供給動作無法順利進行。此時，液浸曝光裝置的泛用性將明顯降低。
本發明係有鑑於上揭問題而揭示者，其目的在於提供一種曝光方法及曝光裝置，對於設有不同種類膜構件之基板俱能順利地施以液浸曝光，且提供相關之元件製造方法。尤為特別者，對形成於基板上之各種膜構件，能以最佳之液浸條件實施液浸曝光。
為解決上揭問題，本發明係採用實施形態之對應於圖1~圖 8之以下構成。然而，附於各要素之符號僅僅表示該要素之一種例示，並非用來限定各要素者。
根據本發明之第一態樣，係透過液體(1)將圖案像投影於基板(P)上以進行基板(P)曝光之曝光方法，其依基板(P)上之液體接觸面所形成的膜構件(SP)而決定基板(P)的液浸條件，並以決定出之液浸條件進行基板之曝光。
根據本發明，係依基板上的液體接觸面所形成之膜構件(具體而言係光阻層或更上層的覆塗層)，以決定透過液體進行基板之曝光時所採用的液浸條件。對於設有不同種類膜構件之複數個基板進行液浸曝光時，能夠採用各自決定之最佳液浸條件來實施曝光。本說明書中的「液浸條件」，係指透過液體進行基板之曝光之際，在基板上形成液浸區域的條件，其概念係包含，液體供給至基板上的條件、自基板上回收液體的條件、及供給至基板上之液體種類等。
根據本發明之第2態樣，係透過液體將圖案像投影至基板上以進行上述基板曝光之曝光裝置(EX)，其具備：投影光學系統(PL)，其係用以將圖案像投影至基板上；及液體供給機構(10)，其係用以供給上述液體；且上述液體供給機構(10)係依上述基板(P)上之液體接觸面所形成之膜構件(SP)，改變所供給的液體。
根據本發明之曝光裝置，係依基板上的液體接觸面所形成之膜構件來改變液浸曝光所使用之液體，因而，對於設有不同種類膜構件之複數個基板，能夠分別以良好的液浸條件來進行液浸曝光。
根據本發明之第3態樣，係透過液體(1)將圖案像投影至基 板(P)上以進行上述基板曝光之曝光裝置(EX)，其具備：投影光學系統(PL)，其係用以將圖案像投影至基板上；及量測裝置(70)，其係用以量測上述基板上之液體接觸面所形成的膜構件(SP)與上述液體之親和性。
根據本發明，係設有量測裝置，用以量測基板上液體接觸面所形成的膜構件與液浸曝光用的液體間之親和性，能夠根據於該量測結果來決定最佳之液浸條件。因之，即是對於設有不同種類膜構件之複數個基板實施液浸曝光時，亦能夠分別以良好的液浸條件，對各基板順利的進行曝光處理。
根據本發明之第4態樣，係透過液體(1)將圖案像投影至基板(P)上以進行上述基板曝光之曝光裝置(EX)，其具備：投影光學系統(PL)，用以將圖案像投影至基板上；及記憶裝置(MRY)，記憶有複數組上述液體間之親和性、以及該親和性所對應之液浸條件之相互關係；且依上述基板上之液體接觸面所形成之膜構件(SP)，自上述記憶裝置選擇液浸條件。
根據本發明，係在記憶裝置中預先記憶有，液體與膜構件之親和性、與其相對應之液浸條件間的相互關係，藉而，能夠依曝光對象之膜構件的相關資訊，選擇並決定最佳液浸條件。故而，即是對於設有不同種類膜構件之複數個基板實施液浸曝光，亦能夠分別以良好的液浸條件對各基板施以順利的曝光處理。
根據本發明之第5態樣，係透過液體(1)將圖案像投影至基板(P)上以進行上述基板曝光之曝光裝置(EX)，其具備：投影光學系統(PL)，用以將圖案像投影於基板上；記憶裝置(MRY)，其記憶有，上述基板上之液體接觸面可形成之各種膜構件(SP)、與各種膜構件所適用之液浸條件間的相 互關係。根據該曝光裝置，記憶裝置預先記憶有膜構件以及各種膜構件之最佳液浸條件，因而，一旦決定了膜構件，即可立即由記憶裝置中選出最佳之液浸條件，例如包含有，液體供給至基板上之條件、自基板上回收液體的條件、以及供給至基板上之液體種類等。因而，在液浸曝光之際，即使變更了曝光對象物或膜構件，亦能夠迅速地找到最佳之液浸條件來因應。且，曝光裝置中更具有控制裝置(CONT)，其依液浸曝光所使用之膜構件，自上述記憶裝置選擇液浸條件兩設定液浸條件，藉而，能以自動化方式進行最佳之液浸曝光。
根據本發明之第6態樣，係透過液體(1)將圖案像投影至基板(P)上以進行上述基板曝光之曝光裝置(EX)，其具備：液體供給機構(10)，其具有供給口(13A、14A)以供給液體(1)，且供給口(13A、14A)的大小或形狀之至少一者為可變。若根據該曝光裝置，因供給口的大小或形狀之至少一者係可變，例如，即使在液浸曝光之際變更了曝光對象物或膜構件，仍能夠迅速的以最佳之液浸條件來因應。
根據本發明之第7態樣，係透過液體(1)將圖案像投影至基板(P)上以進行上述基板曝光之曝光裝置(EX)，其具備：液體回收機構(30)，具有回收口(31A、32A)以回收液體(1)，且回收口(31A、32A)的大小或形狀之至少一者為可變。根據該曝光裝置，因回收口的大小或形狀之至少一者係可變，例如，即使在液浸曝光之際變更了曝光對象物或膜構件，仍能夠迅速的以最佳之液浸條件來因應。
根據本發明之第8態樣，係一種元件製造方法，其特徵在於，係使用上述態樣之曝光方法。又，本發明之第9態樣，係一種元件製 造方法，其特徵在於，係使用上述態樣之曝光裝置(EX)。根據本發明，對於各種基板俱能以良好的液浸條件達到圖案轉印時之高轉印精度，所提供之元件將能發揮期待之性能。
EX‧‧‧曝光裝置
MST‧‧‧光罩載台
PST‧‧‧基板載台
IL‧‧‧照明光學系統
EL‧‧‧曝光光源
PL‧‧‧投影光學系統
CONT‧‧‧控制裝置
AR1‧‧‧投影區域
AR2‧‧‧液浸區域
SP‧‧‧膜構件
MSTD‧‧‧光罩載台驅動裝置
PK‧‧‧鏡筒
SP‧‧‧膜構件
MRY‧‧‧記憶裝置
M‧‧‧光罩
P‧‧‧基板
1‧‧‧液體
1A‧‧‧照明區域
2‧‧‧光學元件
2a‧‧‧液體接觸面
3‧‧‧光學特性控制裝置
4‧‧‧聚焦檢測系統
4a‧‧‧發光部
4b‧‧‧受光部
10‧‧‧液體供給機構
11‧‧‧第1液體供給部
12‧‧‧第2液體供給部
13、14‧‧‧供給構件
13A、14A‧‧‧供給口
13B‧‧‧分岐管
15‧‧‧第1配管系統
16‧‧‧第2配管系統
17、18‧‧‧連接管
17A、18A‧‧‧閥
19‧‧‧供給管
21‧‧‧第3液體供給部
22‧‧‧第4液體供給部
30‧‧‧液體回收機構
31、32‧‧‧回收構件
31A、32A‧‧‧回收口
33、34‧‧‧液體回收部
33A、34A‧‧‧回收管
40‧‧‧本體構件
41‧‧‧滑動構件
42‧‧‧擋板構件
50‧‧‧移動鏡
51‧‧‧雷射干涉計
52‧‧‧Z載台
53‧‧‧XY載台
54‧‧‧基座
55‧‧‧移動鏡
56‧‧‧雷射干涉計
57‧‧‧輔助板
60‧‧‧輸入裝置
70‧‧‧量測裝置
71‧‧‧裝載用臂
72‧‧‧滴落部
73‧‧‧檢測部
74‧‧‧旋轉驅動部
80‧‧‧導管
圖1係本發明之曝光裝置的一實施形態之概略構成圖。
圖2係本發明之實施形態中，用以表示液體供給機構及液體回收機構之配置例的俯視圖。
圖3(a)~(d)，係用以表示供給構件及回收構件之一種實施形態的截面圖。
圖4(a)及(b)，係以示意圖來說明液體供給位置及液體回收位置的改變。
圖5係本發明實施形態中，用以表示控制系統之方塊圖一例。
圖6(a)及(b)，係以一概略結構圖來表示量測裝置之一種實施形態。
圖7(a)及(b)，係用以表示供給構件及回收構件之一種實施形態的截面圖。
圖8係本發明之實施形態中，用以表示半導體元件的一種製程例之流程圖。
以下參照圖式來說明本發明之曝光裝置，然而，本發明並未侷限於文中所載。
圖1係本發明之曝光裝置的一種實施形態之概略結構圖。圖1中的曝光裝置EX具備有：光罩載台MST，用以支持光罩(標線片)M；基 板載台PST，用以支持基板P；照明光學系統IL，以EL照明於光罩載台MST所支持之光罩M；投影光學系統PL，係使得被曝光光源EL所照射的光罩M之圖案像，能投影曝光於基板載台PST所支持的基板P；控制裝置CONT，其係整合控制曝光裝置EX全體之動作；以及記憶裝置MRY，其係連接於控制裝置CONT，用以記憶曝光動作之各種相關資訊。
本實施形態之曝光裝置EX，係採用浸夜法(為了實質縮短曝光波長以提高解析度並同時顧及焦點深度之擴大)之液浸曝光裝置，其中具備：液體供給機構10，用以將液體1供給至基板P上；以及液體回收機構30，用以自基板P上回收液體1。該曝光裝置EX，至少在將光罩M的圖案像轉印至基板P上之過程中，由液體供給機構10所供給的液體1，係在基板P上之至少一部分(係包含投影光學系統PL之投影區域AR1)形成液浸區域AR2。具體而言，曝光裝置EX，係在投影光學系統PL的前端部之光學元件2及基板P的表面(曝光面)間充滿液體1，透過位於投影光學系統PL及基板P間的液體1以及投影光學系統PL，使光罩M的圖案像投影於基板P上，藉此進行基板P之曝光。
此處，本實施形態中的說明例，其曝光裝置EX係掃描型曝光裝置(即掃描步進機)，其係使光罩M及基板P在掃描方向(既定方向)走向互異(逆向)地進行同步移動，並邊將光罩M所形成的圖案曝光於基板P。在以下的說明當中，在水平面內光罩M與基板P進行同步移動的方向(掃描方向、既定方向)，係X軸方向；在水平面內正交於X軸的方向，係Y軸方向(非掃描方向)；垂直於X軸方向及Y軸方向且與投影光學系統PL的光軸AX一致的方向，係Z軸方向。又，繞X軸、繞Y軸及繞Z 軸的方向，個別表示為θ X方向、θ Y方向、及θ Z方向。
該基板P在元件基材(半導體晶圓或玻璃基板)上，係具備光阻層、或是該光阻層的上層所設之覆塗層(保護層)所構成之膜構件SP。因而，設置在基板P上之最上層的膜構件SP，乃形成了在液浸曝光時與液體1接觸之液體接觸面。所使用之光阻層，可例舉東京應化工業株式會社製造之"P6111"產品；所使用之覆塗層，可例舉為東京應化工業株式會社製造之"TSP-3A"產品。本發明能依該些膜構件的構件特性，特別是與使用液體間的潤濕性或接觸角，而決定其液浸條件。
照明光學系統IL，係對光罩載台MST所支持的光罩M提供曝光光源EL之照明，其包含有：曝光用光源；光學積分器，其係使得射自曝光光源之光束的照度均一化；聚焦透鏡，其係使得來自光學積分器的曝光光源EL發生聚光效果；中繼透鏡系統；以及可變視野光圈，其係將曝光光源EL對光罩M上之照明區域1A設定成狹縫狀。光罩M上之既定照明區域IA，係由照明光學系統IL照射具有均勻照度分布之曝光光源EL。射自照明光學系統IL之曝光光源EL，可例舉：由水銀燈所射出之紫外區的明線(g線、h線、i線)及KrF準分子雷射光(波長248nm)等遠紫外光(DUV光)，ArF準分子雷射光(波長193nm)及F2雷射光(波長157nm)等真空紫外光(VUV光)。本實施形態係使用ArF準分子雷射光。
光罩載台MST係用以支持光罩M者，於投影光學系統PL的光軸AX之垂直平面內、即XY平面內，可進行2維移動且可微幅旋轉於θ Z方向。光罩載台MST係由線型馬達等光罩載台驅動裝置MSTD而驅動。光罩載台驅動裝置MSTD係由控制裝置CONT所控制。在光罩載台MST上 設置有移動鏡50。又，在對向於移動鏡50的位置設有雷射干涉計51。光罩載台MST上的光罩M，其2維方向的位置以及旋轉角係藉由雷射干涉計51即時量測，將其量測結果輸出至控制裝置CONT。控制裝置CONT係根據於雷射干涉計51的量測結果來驅動光罩載台驅動裝置MSTD，藉以進行由光罩載台MST所支持的光罩M之定位。
投影光學系統PL係以既定之投影倍率β將光罩M的圖案投影曝光於基板P，其結構為複數個光學元件，包含了設置在基板P側之前端部的光學元件(透鏡)2，該些光學元件係由鏡筒PK所支持。又，投影光學系統PL中設置有成像特性(光學特性)控制裝置3，以調整該投影光學系統PL之成像特性(光學特性)。成像特性控制裝置3之結構包含有：光學元件驅動機構，可移動構成投影光學系統PL之複數個光學元件中的一部分；壓力調整機構，可調整鏡筒PK內之複數個光學元件間之特定空間的壓力。構成投影光學系統PL之複數個光學元件中之既定光學元件，係藉光學元件驅動機構來移動於光軸AX方向，或與光軸AX傾斜。成像特性控制裝置3係由控制裝置CONT所控制。控制裝置CONT可透過成像特性控制裝置3來調整投影光學系統PL的投影倍率或像面位置。
本實施形態中的投影光學系統PL，例如為投影倍率1/4或1/5之縮小系統。再者，投影光學系統PL亦可為等倍系統或擴大系統之任一種。又，本實施形態之投影光學系統PL的前端部光學元件2，其設置方式可自鏡筒PK脫離(可替換)。又，前端部的光學元件2係外露於鏡筒PK，液浸區域AR2的液體1接觸於光學元件2。藉而，可防止由金屬所構成的鏡筒PK受到腐蝕。
又，曝光裝置EX具有聚焦檢測系統4。聚焦檢測系統4具有發光部4a及受光部4b，來自發光部4a的檢測光透過液體1斜向投射至基板P表面(曝光面)，由受光部4b接收其反射光。控制裝置CONT在控制聚焦檢測系統4的動作之同時，根據於受光部4b之受光結果，檢測出基板P表面相對於既定基準面在Z軸方向的位置(聚焦位置)。又，由聚焦檢測系統4來求得基板P表面之複數個點之個別聚焦位置，亦可求得基板P之傾斜方向的姿勢。
基板載台PST係用以支持基板P者，其中具備：Z載台52，用以透過基板保持器來保持基板P；XYZ載台53，係用以支持Z載台52；及基座54，係用以支持XY載台53。基板載台PST係藉由線型馬達等基板載台驅動裝置PSTD所驅動。基板載台驅動裝置PSTD係由控制裝置CONT所控制。再者，可將Z載台與XY載台設成一體，此點應無庸贅言。藉由驅動基板載台PST的XY載台53，可據以控制基板P在XY方向的位置(即實質上與投影光學系統PL的像面平行之方向的位置)。
在基板載台PST(Z載台52)上，設有與基板載台PST一起相對於投影光學系統PL移動之移動鏡55。又，在對向於移動鏡55的位置，設置有雷射干涉計56。基板載台PST上之基板P，其在2維方向之位置以及旋轉角係由雷射干涉計56即時量測，將其量測結果輸出至控制裝置CONT。該控制裝置CONT乃根據於雷射干涉計56的量測結果，透過基板載台驅動裝置PSTD來驅動XY載台53，以進行由基板載台PST所支持的基板P在X軸方向及Y軸方向的定位。
又，控制裝置CONT係透過基板載台驅動裝置PSTD來驅動 基板載台PST之Z載台52，據以對於由Z載台52所保持的基板P在Z軸方向的位置(聚焦位置)、及θ X、θ Y方向的位置進行控制。亦即Z載台52，係根據聚焦檢測系統4的檢測結果而依控制裝置CONT的指令動作，俾控制基板P的聚焦位置(Z位置)及傾斜角，使得基板P的表面(曝光面)與透過投影光學系統PL及液體1所形成的像面一致。
在基板載台PST(Z載台52)上，以包圍基板P的方式設有表面平坦的輔助板(plate)57。輔助板57設置成，其表面與基板保持器所保持之基板P的表面大致同高。此處，在基板P的邊緣部與輔助板57之間雖有1~2mm左右之間隙，然而，基於液體1的表面張力，液體1幾乎不會流入該間隙內，在曝光基板P的周緣附近進行曝光時，亦可藉輔助板57將液體1保持於投影光學系統PL之下。
液體供給機構10係用以將液浸曝光用之液體1供給至基板P上者，可供給複數種類之液體1。在本實施形態中的液體供給機構10能供給2種之液體1，即作為第1液體的純水及作為第2液體的氟系油(氟系流體)。液體供給機構10係具備：可送出第1液體(純水)之第1液體供給部11及第2液體供給部12；可送出第2液體(氟系油)之第3液體供給部21及第4液體供給部22；第1配管系統15，其係連接於第1液體供給部11及第3液體供給部21，選擇第1液體(純水)或第2液體(氟系油)中之任一種，將選擇的液體1供給至基板P上；以及第2配管系統16，其係連接至第2液體供給部12及第4液體供給部22，選擇第1液體(純水)或第2液體(氟系油)中之任一種，將選擇的液體1供給至基板P上。
圖2所示，係液體供給機構10及液體回收機構30的概略結 構之俯視圖。如圖1及圖2所示般，第1配管系統15具有供給管19，用以流通自第1液體供給部11及第3液體供給部21的任一方所送出的液體1。該供給管19的一端部，係透過管17、18分別連接至第1液體供給部11及第3液體供給部21。另一方面，供給管19的另一端部，係透過複數個分岐管13B分別連接於複數個第1供給構件13。複數個第1供給構件13係並排配置於Y軸方向，其供給口13A係朝向基板P的表面呈近接配置。本實施形態中係並排配置有5個第1供給構件13。又，該些第1供給構件13，相對於以Y軸方向(非掃描方向)為長邊方向之投影光學系統PL的狹縫狀(矩形狀)投影區域AR1，係設於掃描方向的一端側(-X)側。
管17、18分別設有閥17A、18A。閥17A、18A的動作係由控制裝置CONT所控制。控制裝置CONT運用閥17A、18A，在管17打開的同時關閉管18，並驅動第1液體供給部11，藉以使得來自第1液體供給部11的第1液體(純水)透過管17、供給管19及第1供給構件13，由供給口13A供給至基板P上。另一方面，控制裝置CONT使用閥17A、18A，在管18打開的同時關閉管17，並驅動第3液體供給部21，藉以使得來自第3液體供給部21的第2液體(氟系油)透過管18、供給管19及第1供給構件13，由供給口13A供給至基板P上。
第2配管系統16具有供給管25，用以流通自第2液體供給部12及第4液體供給部22的任一方所送出的液體1，在該供給管25的一端，係透過管23、24分別連接至第2液體供給部12及第4液體供給部22。另一方面，在供給管25的另一端，係透過複數個分岐管14B分別連接於複數個第2供給構件14。複數個第2供給構件14係並排配置於Y軸方向，其 供給口14A配置成近接於基板P的表面。第2供給構件14係與第1供給構件13同樣地並排配置有5個。又，該等第2供給構件14，係相對於投影區域AR1配置於掃描方向的另一側(+X)側。
管23、24分別設有閥23A、24A。閥23A、24A的動作係由控制裝置CONT所控制。控制裝置CONT運用閥23A、24A，在管23打開的同時關閉管24，並驅動第2液體供給部12，藉以使得來自第2液體供給部12的第1液體(純水)透過管23、供給管25及第2供給構件14，由供給口14A供給至基板P上。另一方面，控制裝置CONT使用閥23A、24A，在管24打開的同時關閉管23，並驅動第4液體供給部22，藉以使得來自第4液體供給部22的第2液體(氟系油)透過管24、供給管25及第2供給構件14，由供給口14A供給至基板P上。
上述第1~第4之各液體供給部11、12、21、22中，分別具有儲存液體1之儲存槽及加壓泵。該些液體供給部11、12、21、22各自的液體供給動作，係由控制裝置CONT所控制。利用控制裝置CONT之控制，能夠由各個液體供給部11、12、21、22對基板P上分別提供不同的單位時間之液體供給量。又，各液體供給部11、12、21、22分別具有液體之溫度調整機構，供給至基板P上之液體1，其溫度能夠與裝置收容槽內的溫度約略相同的保持於23℃。
如此般，液體供給機構10在進行液體供給動作時，係使用配管系統15、16，自複數種(此處為2種)液浸曝光用的液體1中選擇適用之液體。如圖2所示般，充滿液體1的液浸區域AR2，係包含投影區域AR1而形成於基板P上的一部份。液體供給機構10係分別藉由複數之第1、 第2供給構件13、14之供給口13A、14A，自投影區域AR1的兩側同時供給液體1。
以下所說明者，係由液體供給機構10供給純水以作為液浸曝光用液體1之示例。使用純水時，即使以ArF準分子雷射光為曝光光源EL時亦能穿透。又，紫外區的明線(g線、h線、i線)及KrF準分子雷射光(波長248nm)等遠紫外光(DUV)亦能穿透純水。又，投影光學系統PL的前端之光學元件2係由螢石形成。螢石與純水的親和性佳，故可使得液體1幾乎全面的密合於光學元件2的液體接觸面2a。在本實施形態中所供給者，係與光學元件2的液體接觸面2a間具有高親和性之液體(純水)1，因而，光學元件2的液體接觸面2a可使用與液體1的密合性高、對於水具有高親和性之石英。又，亦可對光學元件2的液體接觸面2a施以親水化(親液體化)處理，以進一步提昇與液體1間的親和性。
液體回收機構30係用以回收基板P上之液體1。液體回收機構30具備有：複數個第1、第2回收構件31、32，其在靠近基板P的表面配置有回收口31A、32A；及第1、第2液體回收部33、34、其係分別透過回收管33A、34A連接於該第1及第2回收構件31、32。回收管33A分別連接至複數個第1回收構件31，回收管34A亦分別連接複數個第2回收構件32，但在圖2中省略了其中一部分。複數個第1回收構件31，係以大致圓弧狀配置於投影區域AR1的-X側，其回收口31A係朝向基板P的表面。又，複數個第2回收構件32係以大致圓弧狀配置於投影區域AR2的+X側，其回收口32A係朝向基板P的表面。上述複數個第1回收構件及第2回收構件31、32配置成，圍繞著液體供給機構10之第1及第2供給構件 13、14與投影區域AR1。
第1及第2液體回收部33、34具有例如真空泵等吸引裝置、以及用以儲存回收液體1之儲存槽等，透過第1及第2回收構件31、32，以及回收管33A、34A來回收基板P上之液體1。第1及第2液體回收部33、34的液體回收動作，係由控制裝置CONT所控制。控制裝置CONT可控制第1及第2液體回收部33、34之單位時間的液體回收量(回收能力)。由第1及第2供給構件13、14之供給口而供給至基板P上之液體1，供給量足可在投影光學系統PL的前端部(光學元件2)之下端面與基板P之間擴展開來。又，相對於投影區域AR1往第1及第2供給構件13、14的外側流出的液體1，係自較該第1、第2供給構件13、14位於投影區域AR1之更外側的第1及第2回收構件31、32之回收口，來進行回收。
圖3係第1供給構件13的擴大截面圖。圖3(a)中的第1供給構件13具備有：本體構件40；滑動構件41，其係位於本體構件40的下方，可相對於本體構件40朝X方向滑動；及擋板構件42，其係設在滑動構件41的下端部之供給口13A，可相對於滑動構件41朝X方向滑動，以改變供給口13A的大小。滑動構件41及擋板構件42，係藉由未圖示之驅動裝置來使其滑動。如圖3(b)所示般，當滑動構件41相對於本體構件40朝+X方向移動，造成供給口13A的位置朝+X側移動。又，如圖3(c)所示般，使滑動構件41相對於本體構件40朝-X方向移動，將造成供給口13A的位置朝-X側移動。再者，如圖3(d)所示般，藉使擋板構件42朝供給口13A的內側移動，可縮小供給口13A。
又，第2供給構件14、第1回收構件31、及第2回收構件 32，分別具有相等於第1供給構件13的結構。因之，第2供給構件14可變更供給口14A的位置及其大小。再者，供給口13A、14A，亦可僅變更位置及其大小之其中一方。同樣的，第1及第2回收構件31、32能夠分別變更回收口31A、32A的位置及其大小。回收口31A、32A同樣亦可僅變更位置及其大小之其中一方。
圖4所示之示意圖係呈現，第1及第2供給構件13、14的液體供給位置以及第1及第2回收構件31、32的液體回收位置被變更時的樣子。控制裝置CONT係驅動第1及第2供給構件13、14之驅動裝置，以及第1及第2回收構件31、32之驅動裝置，藉而，如圖4(a)所示般，能夠使得第1及第2供給構件13、14之液體供給位置靠近投影光學系統PL之投影區域AR1，同時，能使第1及第2回收構件31、32之液體回收位置遠離投影區域AR1。又，如圖4(b)所示般，控制裝置CONT驅動第1及第2供給構件13、14之驅動裝置，以及第1及第2回收構件31、32之驅動裝置，能使得第1及第2供給構件13、14之液體供給位置自投影區域AR1遠離，同時能使得第1及第2回收構件31、32之液體回收位置靠近投影區域AR1。又，第1及第2供給構件13、14之液體供給位置，以及第1及第2回收構件31、32之液體回收位置，能夠獨立的加以調整。
接著所欲說明者，係使用上述曝光裝置EX將光罩M的圖案像透過投影光學系統PL及液浸區域AR2的液體1而投影曝光於基板P上之方法。
此處，本實施形態中的曝光裝置EX，係使光罩M與基板P邊移動於X軸方向(掃描方向)邊使得光罩M的圖案像投影曝光至基板P 者。該曝光裝置EX在進行掃描曝光時，對應於照明區域IA之光罩M的部分圖案像，係投影至位於投影光學系統PL之前端部正下方呈狹縫狀(矩形狀)之投影區域AR1，在此同時，光罩M以速度V相對於投影光學系統PL朝-X方向(或+X方向)移動，基板P與其同步，亦即以β‧V(β為投影倍率)之速度透過XY載台53移動於+X方向(或-X方向)。又，在基板P上設定有複數個照射區域(shot)，在完成了對1個照射區域的曝光後，係藉著基板P的步進移動而移動至下一個照射區域之掃描開始位置。以下，係藉由步進掃描方式，一邊移動基板P，在此同時，對各照射區域SA依序進行掃描曝光處理。
又，如圖5的方塊圖所示般，記憶裝置MRY內乃記憶著，有關於進行液浸曝光之液浸條件的資訊(液浸條件資料庫)。具體而言，在記憶裝置MRY中記憶著複數組對應資料，其內容係為，液浸曝光時基板P上之液體1的接觸面所形成之膜構件SP與液體1的親和性，以及該親和性所對應之液浸條件間的相互關係。此處，膜構件SP與液體1的親和性之相關資訊，係包含液體1對膜構件SP之接觸角。再者，記憶裝置MRY當中，係預先記憶著液體1的構件特性(例如揮發性、黏性、密度、表面張力等)所對應之液浸曝光條件。再者，如稍後所述般，亦可預先調查好各種膜構件SP及適於該些膜構件SP之液體種類，將膜構件SP與適於該膜構件之液體種類的組合，以及適於該組合之最佳液浸條件，保存於記憶裝置MRY內。
在進行液浸曝光處理之際，應予以曝光處理之基板P，其膜構件資訊之輸入，乃是透過連接於控制裝置CONT之輸入裝置60而取得。所輸入之膜構件資訊中，包含有膜構件SP與液體1之接觸角之相關資訊。 控制裝置CONT係因應於所輸入之膜構件資訊(接觸角之相關資訊)，參照預先記憶於記憶裝置MRY之膜構件SP與液體1的親和性(接觸角)，以及該親和性(接觸角)所對應之液浸條件的關係(對應資料)，從中選擇對待曝光處理之基板P而言最佳之液浸條件。
此處之液浸條件包含有，將液浸曝光用的液體1供給至基板P上之條件。又，液體1之供給條件包含有，對基板P上之液體供給位置及單位時間液體供給量之至少一者。
再者，液浸條件包含有，將液浸曝光用的液體1自基板P上回收之條件。又，液體1之回收條件包含有，基板P上之液體回收位置及單位時間液體回收量(液體回收能力)之至少一者。
例如，控制裝置CONT因應於液體1對膜構件SP的接觸角，調整液體供給機構10之液體供給量及液體回收機構30之液體回收量。
具體而言，當液體1對膜構件SP具有大的接觸角時，膜構件SP對液體1具有撥液性(撥水性)，因之，朝基板P(膜構件SP)上供給液體1之際，該液體1不會過於擴散開來。液體1對膜構件SP的供給係如上述狀況時，例如，可增加液體供給機構10在單位時間之液體供給量。藉此作法，能使液體1良好的擴散於基板P(膜構件SP)的表面，可順利的形成液浸區域AR2。又，當膜構件SP具有撥液性時，一旦基板P為掃描曝光作業而進行掃描移動，液體1雖易自基板P(膜構件SP)剝離，然而因增加了液體供給量之故，可抑制液體1發生剝離。
再者，膜構件SP對液體1具有撥液性(撥水性)時，液體1不會過於擴散開來，故液體回收機構30較易自基板P(膜構件SP)上回收液 體1。因而，即使降低液體回收機構30之液體回收能力(液體回收部之驅動力)，亦即降低單位時間之液體回收量，亦能順利的回收液體1。故而，可抑制因液體回收部的驅動而造成之振動。
另一方面，當液體1對膜構件SP具有小的接觸角時，膜構件SP對液體1具有親液性(親水性)，因之，朝基板P(膜構件SP)上供給液體1之際，該液體1較易於擴散開來。因此，對該膜構件SP供給液體1時，即使減少液體供給機構10在單位時間之液體供給量，仍能使液體1良好的擴散於基板P(膜構件SP)的表面，而順利的形成液浸區域AR2。又，因為降低了液體1的液體供給量，可抑制液體1的浪費，能夠抑制因液體供給部的驅動而造成之振動。
又，膜構件SP對液體1具有親液性(親水性)時，液體1易在基板P(膜構件SP)上擴散開來，因而，可能造成液體回收機構30較難自基板P(膜構件SP)上回收液體1。故而，乃增加液體回收機構30之液體回收能力(液體回收部之驅動力)，亦即單位時間內之液體回收量。藉此作法，液體回收機構30可順利的回收液體1。
例如，控制裝置CONT亦可因應於液體1對膜構件SP的接觸角，調整液體供給機構10之液體供給位置及液體回收機構30之液體回收位置。
例如，當液體1對膜構件SP具有大的接觸角時，膜構件SP對液體1具有撥液性(撥水性)，因之，朝基板P(膜構件SP)上供給液體1之際，該液體1難以擴散開來，因而，為進行掃描曝光而使液體1相對移動於基板P之際，較可能造成液體1自基板P(膜構件SP)剝離。若是將液體 供給機構10之液體供給位置，置於遠離投影光學系統PL的投影區域AR1之處，亦即，拉長液體供給位置至投影光學系統PL的投影區域AR1之距離，以形成較大的液浸區域AR2，藉此作法，在掃描移動基板P之際能夠抑制液體1發生剝離。液體供給位置的調整，可參考圖3所示般，使得滑動構件41相對於供給構件13、14之本體構件40進行滑動即可達成。
又，膜構件SP對液體1具有撥液性(撥水性)時，因為並不會過於擴散開來，遂如以上所述般地，液體回收機構30較易自基板P(膜構件SP)上回收液體1。故而，即使液體回收機構30中的液體回收位置靠近投影光學系統PL之投影區域AR1，亦即，縮短了液體回收位置至投影光學系統PL的投影區域AR1之距離，仍可順利的回收液體1。因之，可減少液體回收機構30所占有的空間。
另一方面，液體1對膜構件SP具有小接觸角時，膜構件SP對液體1具有親液性(親水性)，因之，朝基板P(膜構件SP)供給液體1之際，液體1易於擴散開來。因而，將液體1供給至膜構件SP係如上述情況時，若使得液體供給機構10所提供之液體供給位置位在靠近投影光學系統PL之投影區域AR1之處，亦即，縮短液體供給位置至投影光學系統PL之投影區域AR1的距離，可抑制液體1洩漏至外側。
又，膜構件SP對液體1具有親液性(親水性)時，液體1易在基板P(膜構件SP)上擴散開來，因而，可能造成液體回收機構30較難自基板P(膜構件SP)上回收液體1。若將液體回收機構30的液體回收位置遠離投影光學系統PL之投影區域AR1，亦即，拉長了液體回收位置至投影光學系統PL的投影區域AR1之距離，藉而，液體回收機構30可順利的回收 液體1。亦即，當液體1易於擴散開來時，乃在遠離液體供給位置處進行液體的回收，藉此作法，回收時，係處於所供給的液體1業已降低流勢之狀態。因而，在回收對膜構件SP具親液性的液體1時，希望將液體回收位置設定在遠離液體供給位置之處，亦即，遠離投影區域AR1的位置。
又，控制裝置CONT可因應於液體1對膜構件SP的接觸角，據以調整液體供給機構10的液體供給口13A、14A之大小，以及液體回收機構30的液體回收口31A、32A的大小。
例如，當液體1對膜構件SP具有較大接觸角時，膜構件SP對液體1具有撥液性(潑水性)，因之，液體1易自基板P剝離。此時，若是縮小液體供給口13A、14A，可增強供給至基板P上之液體1的流勢，能抑制剝離現象。液體供給口大小之調整，可參照圖3所示，移動供給構件13、14之擋板構件42即可達成。
又，當液體1對膜構件SP具有撥液性(撥水性)時，如以上所述般，液體回收機構30較易自基板P(膜構件SP)上回收液體1。此時，可縮小液體回收機構30之液體回收口31A、32A。藉由縮小液體回收口31A、32A，在回收液體1之際空氣較難滲入，故而，液體回收機構30可順利的回收基板P上之液體1。
另一方面，當液體1對膜構件SP具有小接觸角時，膜構件SP對液體1具有親液性(親水性)，因而，即使加大了朝基板P上供給液體1之液體供給口13A、14A，仍可順利的形成液浸區域AR2。
又，膜構件SP對液體1具有親液性(親水性)時，液體1易在基板P(膜構件SP)上擴散開來，因而，可能造成液體回收機構30較難 自基板P(膜構件SP)上回收液體1。此處，係加大液體回收口31A、32A俾以較大的範圍來回收液體1，藉此作法，可順利地回收基板P上之液體1。
如以上所說明者，本發明，係預先求得液體1對膜構件SP之接觸角(親和性)所對應之最佳液浸條件(供給量、回收量、供給位置、回收位置等)，並將該最佳液浸條件之相關資訊預先記憶在記憶裝置MRY內，控制裝置CONT透過輸入裝置60，取得應予曝光處理的基板P之膜構件SP的相關資訊(液體1對膜構件SP之接觸角資訊)，由記憶中的複數組液浸條件中，選擇最佳之液浸條件，根據於所選擇之液浸條件，如上述般的設定最佳液體供給量、液體回收量、或是液體供給位置、液體回收位置。在此狀態下，由控制裝置CONT對基板P施以液浸曝光。
液浸曝光處理之進行係如以下所述。控制裝置CONT使用基板搬送系統將基板P載置於基板載台PST，之後，驅動該液體供給機構10，以開始對基板P上供給液體。為形成液浸區域AR2而分別自液體供給機構10的第1及第2液體供給部送來的液體1，通過第1及第2配管系統15、16後，透過第1及第2供給構件13、14而供給至基板P上，致在投影光學系統PL與基板P之間形成液浸區域AR2。第1及第2供給構件13、14的供給口13A、14A係配置在投影區域AR1之X軸方向(掃描方向)兩側。控制裝置CONT係由供給口13A、14A同時將液體1供給至基板P上。藉而，供給至基板P上之液體1，在基板P上形成了範圍至少較投影區域AR1為大的液浸區域AR2。
本實施形態中，自投影區域AR1的掃描方向兩側朝基板P供給液體1之際，控制裝置CONT控制了液體供給機構10之第1及第2液 體供給部11、12之液體供給動作，使得掃描方向上之投影區域AR1前方之單位時間液體供給量，要多於來自其相反側的液體供給量。例如，當基板P邊移動於+X方向邊進行曝光處理時，控制裝置CONT中所設定之液體供給量中，來自投影區域AR1之-X側(亦即供給口13A)之液體量，要多於來自+X側(亦即供給口14A)之液體量。另一方面，當基板P邊朝-X方向移動邊進行曝光處理時，來自投影區域AR1之+X側的液體量，要多於來自-X側之液體量。
又，控制裝置CONT係控制液體回收機構30之第1及第2液體回收部33、34，俾與液體供給機構10之液體1的供給動作並行地，進行基板P上之液體回收動作。藉而，由第1及第2供給構件13、14的供給口13A、14A流向投影區域AR1外側之基板P上的液體1，係由第1及第2回收構件33、34的回收口31A、32A而回收。如此般，液體回收機構30，係自圍繞投影區域AR1之回收口31A、32A回收基板P上之液體1。
此處，選擇液浸條件時，控制裝置CONT亦可考量基板P的移動條件。例如，在邊移動基板P邊進行掃描曝光時，若是基板P的膜構件SP對液體1具有親液性，即使僅是從掃描方向的其中一側來供給液體1，仍能使液體1良好的擴散於基板P上，可順利的形成液浸區域AR2。例如，使基板P移動於+X方向邊進行液浸曝光之際，可使液體供給機構10自第1供給構件13供給液體1，而停止自第2供給構件14供給液體；或者，使得來自第2供給構件14的液體供給量較來自第1供給構件13的液體供給量為少。另一方面，基板P的膜構件SP對液體1具有撥液性時，可以自掃描方向兩側來供給液體1，以順利的形成液浸區域AR2。
又，控制裝置CONT因應基板P在X軸方向(掃描方向)的速度或加速度，據以決定液浸條件。例如，當基板P具有較高速的掃描速度(或是加速度)時，控制裝置CONT在增加對基板P的液體供給量之同時，亦增大基板P上之液體回收能力。另一方面，當基板P具有較低速的掃描速度(或是加速度)時，即使控制裝置CONT減少對基板P之液體供給量，降低基板P上之液體回收能力，仍可順利的形成液浸區域AR2。
又，基板P的掃描速度(或加速度)高速化時，易造成液體1的剝離，因而，由液體供給機構10增加單位時間液體供給量的同時，並將其供給位置設定在自投影光學系統PL的投影區域AR1遠離之處，以增大液浸區域AR2。藉此作法，可抑制液體1的剝離。同樣的，隨著基板P的掃描速度(或加速度)之高速化，基板P上的液體1的回收漸趨困難，是故，使液體回收機構30增加液體回收能力的同時，尚將其回收位置設定在遠離投影光學系統PL的投影區域AR1的位置，回收液體1時係在液體1的流勢業已趨緩的位置，據此，可順利的回收液體1。
再者，控制裝置CONT因應於基板P之移動方向，包含基板P的掃描方向(X軸方向)及步進移動方向(Y軸方向)，以決定液浸條件。例如，當基板P步進移動於Y軸方向時，乃停止液體供給機構10之液體供給動作，或者，提供較掃描曝光時為低之液體供給量。或者，控制裝置CONT可以使得繞投影區域AR1而配置之複數個回收構件31、32當中，令配置於投影區域AR1之Y方向側的回收構件31、32具有更多的液體回收量。
又，控制裝置CONT亦可因應膜構件SP，改變液浸條件之 一的液體供給口13A、14A之形狀、或液體回收口31A、32A的形狀。本實施形態中，藉由驅動擋板構件42，可使得供給口或回收口能切換於寬縫(大致正方形狀)及狹線(長方形狀)之間，例如，可因應膜構件SP來選擇圓形、橢圓形、或多角形等各種形狀之供給口及回收口。
此外，如以上所揭示者，本實施形態之曝光裝置EX，其中可供給至基板P上的液體，能夠切換於：作為第1液體之純水，以及作為第2液體的氟系油。控制裝置CONT係依曝光處理的基板P之膜構件SP，改變供給至基板P上的液體1。例如，當膜構件SP為胺系物質等易溶於純水的物質時，作為液浸曝光用的液體1係使用氟系油為較佳。透過輸入裝置60而取得膜構件SP之相關資訊後，控制裝置CONT乃控制液體供給機構10以選擇待供給至基板P的液體1。接著，控制裝置CONT因應於所使用的液體1來決定其液浸條件。
在記憶裝置MRY中所預先記憶者亦包含有，該膜構件SP與液體(第2液體)1之親和性，以及該親和性與所對應的液浸條件的關係。控制裝置CONT係依擬予以曝光處理的基板P(膜構件SP)而決定液浸條件，包含液體供給量、回收量、或是液體供給位置、回收位置等。
依膜構件SP而改變供給至基板P上之液體1時，可將膜構件SP、以及適合該膜構件SP之液體別的組合、以及使用該組合之液浸條件，預先保存於記憶裝置MRY。藉此作法，當曝光裝置的操作者選定(輸入)了膜構件SP，即可自動決定包含液體別之液浸條件。亦即，亦可將液體別的選定視為液浸條件的一種。再者，預先記憶之膜構件SP之內容，可包含有，光阻材料、製造廠商、產品編號等。
又，亦可根據於供給至基板P上之液體1的構件特性，來改變液浸條件。例如，當液體1為易揮發液體時，可增加單位時間之液體供給量。藉而，即是易揮發之液體1，亦可順利的形成液浸區域AR2。又，使用易揮發之液體1時，具備因揮發作用而自基板P去除之效，故而，亦可降低液體回收能力。亦即，控制裝置CONT能夠根據供給至基板P上之液體1的構件特性中之揮發特性，調整液浸條件。
又，當供給至基板P上的液體1具有高黏性時，例如，因應液體1的構件特性當中的黏性，使得控制裝置CONT能藉由增加基板保持器施加於基板P之基板保持力等，據以調整其液浸曝光條件。亦即，當液體1具有高黏性，在掃描曝光之際，有可能因液體1的黏性使得基板P受液體1的拉力影響，以致造成曝光中的基板P之位置偏離基板保持器。本實施形態中，控制裝置CONT可因應液體1的黏性來調整基板保持器施以基板P的保持力。具體而言，若該構造之基板保持器係透過真空吸附的方式來保持基板P，可藉由控制裝置CONT來增強對基板P的真空吸附力。另一方面，當液體1的黏度低時，在掃描曝光中基板P發生位置偏離的可能性較小，故而，考量到基板P的翹曲問題，可由控制裝置CONT降低對基板P之真空吸附力。
再者，在液體1變更時，液體1的比熱亦依之改變，因而，例如，可以調整曝光光源EL的光量，或者是，考量到液體1的溫度變化所伴隨之液體1折射率改變，故可控制基板P的聚焦位置及傾斜。例如，亦可對於聚焦檢測系統4之焦點位置檢測結果施以補償控制。
又，若是改變液體1及膜構件SP的親和性(接觸角)，亦會 改變液體1施於基板P的壓力，因之，亦可考量液體1施加於基板P之壓力變化，控制基板P的焦點位置及傾斜。
此外，改變液體1時，對於透過投影光學系統PL及液體1而成像者，其成像特性會改變。此時，控制裝置CONT可根據於預先記憶在記憶裝置MRY內之液體1的構件特性及光學特性，驅動該成像特性控制裝置3，對於變更液體1所造成之成像特性的改變來加以補償。再者，控制裝置CONT亦可藉由調整基板載台PST在Z軸方向的位置，或是θ X、θ Y方向之姿勢，使得基板P表面能與依液體1之變更而改變之像面位置一致。
記憶於記憶裝置MRY內的對應資料可隨時更新。再者，對於具有不同種類的膜構件SP之基板P進行曝光時，或者，使用新種類之液體1時，例如，可由實驗作成該新種膜構件SP或液體1之對應資料，以將記憶於記憶裝置MRY內之對應資料予以更新。又，對應資料之更新方式，亦可透過包含網際網路之通訊裝置來進行，以遠距方式對曝光裝置EX(記憶裝置)提供資料之更新。
又，在上述實施形態中的液體供給機構10，可因應膜構件SP而供給2種液體，然而，即是僅供給1種液體之結構亦可，能提供3種以上之液體者亦佳。
又，在上述實施形態中，記憶於記憶裝置MRY者，係膜構件SP與液體1之親和性，以及該親和性與相對應之液浸條件間的相互關係，然而，在預先知道膜構件SP的種類及使用液體1之種類時，可預在記憶裝置MRY內記憶著膜構件SP與液浸條件的關係，可逕由操作者所選擇(輸入)的膜構件SP之資訊直接決定其液浸條件。
又，本實施形態中，依膜構件SP與液體1之接觸角(親和性)以決定液浸條件時，係考量基板P之移動條件(例如，在掃描曝光當中基板P的速度或加速度，或上述兩者)，然而，亦可根據膜構件SP與液體1之接觸角(親和性)來決定基板P之移動條件(例如，在掃描曝光中基板P的速度或加速度、或上述兩者)。例如，當液體1對膜構件SP具有較高的親和性時，則增加掃描曝光中基板P的速度或加速度。當膜構件SP與液體1具較高親和性時，液體1易在基板P上擴散開來，因而，即使增加基板P的速度或加速度，仍可順利的形成液浸區域AR2。相反的，當液體1對膜構件SP具較低親和性時，液體1較難在基板P上擴散開來，故而，若是基板P的速度或加速度過快，可能導致液體1的剝離，而在投影光學系統PL及基板P之間未能充滿液體1。當液體1對膜構件SP具較低的親和性時，係減緩掃描曝光中基板P的速度或加速度。
又，亦可依膜構件SP所決定之液浸條件，據此決定基板P的移動條件。例如，依膜構件SP而決定液體回收機構30具較小的液體回收能力時，可減緩基板P的掃描速度或加速度，以防止液體1的剝離或洩漏。
又，本實施形態之構成，係預以實驗求取膜構件SP與液體1之接觸角(親和性)等，將已得知之接觸角所對應之液浸條件，預先記憶在記憶裝置內，然而，亦可在曝光處理之前，以曝光裝置EX所設置之量測裝置，量測該基板P上之液體接觸面所形成的膜構件SP與液體1的親和性，根據該量測結果來決定液浸條件。
圖6所示者，係用以量測膜構件SP及液體1之親和性的量 測裝置70之示意圖。在本實施形態中的量測裝置70，係設置在基板P的搬送路徑上。圖6(a)中的量測裝置70，具備有：裝載用臂71，其係構成基板搬送系統的一部分；滴落部72，可將液體1之液滴，滴落在由裝載用臂71所保持的基板P上；以及檢測部73，可用來檢測液體1之液滴。裝載用臂71，係將待曝光處理的基板P載置於基板載台PST。裝載用臂71具有旋轉驅動部74，可驅使裝載用臂71繞軸向而旋轉，在旋轉時處於保持基板P之狀態。該旋轉驅動部74的驅動係由控制裝置CONT所控制。該檢測部73，用以將液滴的檢測信號輸出至控制裝置CONT。
在量測膜構件SP與液體1之親和性(接觸角)時，係在裝載用臂71水平保持基板P的狀態下，由滴落部72朝基板P的膜構件SP滴落液體1之液滴。一旦液體1的液滴落於基板P的膜構件SP上，裝載用臂71乃旋轉於圖6(a)中箭頭r所示方向，造成被保持的基板P之傾斜。依著基板P的傾斜，遂如圖6(b)所示般，液體1自基板P(膜構件SP)表面滾落。落下的液體由檢測部73檢測之。將其檢測信號輸出至控制裝置CONT，控制裝置CONT乃根據此時旋轉驅動部74之驅動量，算得基板P之傾斜角度(滾落角度)θ。滾落角度θ，係基板P傾斜於水平面時，液體1的液滴自基板P的膜構件SP表面滾落之角度。該滾落角度θ係對應於液體1與膜構件SP之接觸角。例如，當滾落角度θ較小時，膜構件SP對液體1具有撥液性，其接觸角較大。因之，藉由滾落角度θ的取得，可得知液體1對膜構件SP的接觸角。控制裝置CONT乃根據於量測裝測70所測得之接觸角來設定液浸條件，對於由裝載用臂71載置於基板載台PST上的基板P，施以液浸曝光。
再者，本實施形態係如圖3所揭示般，分別在供給構件13、14及回收構件31、32設置有滑動機構，其係以驅動滑動機構的方式，改變液體供給位置及液體回收位置，然而，其構成亦可如圖7所示般，以撓性導管80構成供給構件及回收構件的一部分，藉著使導管80彎曲，遂如圖7(a)及(b)所示般，能夠變更其供給位置及回收位置。
再者，上述實施形態中的曝光裝置EX，其中所使用之液體1可交替使用純水與氟系油，其中，使用純水的好處在於，在半導體製造工廠易於大量取得，同時，對於基板P上的光阻或光學元件(透鏡)等無不良影響。又，純水不僅對環境無不良影響，其雜質之含量亦極低，對於基板P的表面，以及設在投影光學系統PL的前端面之光學元件表面，亦具備洗淨作用。
又，純水(水)對於波長193nm之曝光光源EL的折射率n大致為1.44左右，若使用ArF準分子雷射光(波長193nm)作為曝光光源EL時，在基板P上，能因為1/n(即134nm)的短波長化效果而取得高解析度。再者，與空氣中相較，其焦點深度為n倍，亦即擴大為約1.44倍，當其焦點深度與空氣中相同程度即可時，更可藉由增加投影光學系統PL之數值孔徑，而同樣有提高解析度之效。
本實施形態中，在投影光學系統PL的前端安裝了光學元件2，利用該透鏡，可調整投影光學系統PL之光學特性，例如像差(球面像差、彗形像差等)。又，安裝在投影光學系統PL前端的光學元件，亦可以是用以調整投影光學系統PL之光學特性的光學片。或者是可穿透曝光光源EL之平行平面板亦可。接觸於液體1之光學元件，若使用較透鏡更為廉價 之平行平面板，即使在曝光裝置EX的搬運、組裝、調整時，在該平面平行板附著了矽系有機物等不利於投影光學系統PL之穿透率、基板P上之曝光光源EL的照度、或照度分布均勻性之物質，此時，僅須在供給液體1之前置換該平行平面板即可，較諸於以透鏡作為接觸於液體1之光學元件，其交換成本已然降低，是其優點之一。亦即，肇因於曝光光源EL的照射而自光阻產生的飛散粒子、以及液體1的雜質附著等，雖然會污染接觸於液體1的光學元件表面，以致必須定期更換該光學元件，然而，藉著以廉價的平行平面板來作為該光學元件，較諸於使用透鏡時，交換零件的成本降低，且交換所需時間更短，可抑制維護成本(運轉成本)的上昇或產能的降低。
再者，因液體1的流動而導致投影光學系統PL的前端光學元件與基板P間產生較大壓力時，亦可使該光學元件採用非替換式，而採固定方式以避免受該壓力而帶動光學元件。
又，本實施形態的結構，係在投影光學系統PL與基板PL表面間充滿液體1，然而，其適用例中，若是在基板P的表面安裝有平行平面板所構成之外罩玻璃而在該狀態下充滿液體1，亦是可行作法。
另一方面，例如，以F2雷射作為曝光光源EL時，因為該F2雷射光無法穿透水，故以可穿透F2雷射光之上述氟系油等氟系流體來作為液體1，為較佳選擇。此時，與液體1接觸的部分，例如，係以含氟之極性小的分子結構物來形成薄膜，以進行親液化處理。又關於液體1，除此外，對曝光光源EL具穿透性、折射率盡可能高、並對投影光學系統PL或塗布於基板P表面之光阻呈安定性質者(例如柏木油)，亦可使用。此時亦因應所使用的液體1之極性而施以表面處理。
又，上述各實施形態之基板P，並不侷限於製造半導體元件所用之半導體晶圓，凡顯示面板用之玻璃基板、薄膜磁性讀取頭用之陶瓷晶圓、甚至曝光裝置所用的光罩、甚至是標線片之原版(合成石英、矽晶圓)等，皆可適用。
曝光裝置EX所適用者，除了同步移動光罩M與基板P以實施光罩M圖案之掃描曝光者，即步進掃描方式之掃描型曝光裝置(掃描步進機)，此外亦能適用於，在光罩與基板的靜止狀態下使光罩M的圖案一舉曝光，進而依序移動基板，即步進重複方式之投影曝光裝置(步進機)。又，本發明亦適用於，在基板P上至少重疊2個圖案之部分以進行轉印，即步進貼合(step and stitch)方式之曝光裝置。
又，本發明亦適用於雙載台型之曝光裝置。雙載台型曝光裝置之結構及曝光動作，例如日本專利特開平10-163099號及特開平10-214783號(對應之美國專利6,341,007；6,400,441；6,549,269；以及6,590,634)；日本專利特表2000-505958號(對應之美國專利號5,969,441)、或是美國專利6,208,407等專利內容中所揭示者，在本國際申請案所指定(或選擇)國家的法令允許範圍內，援引該些揭示內容作為本文記載的一部分。
可適用的曝光裝置EX之種類，並不限於將半導體元件圖案曝光於基板P之半導體元件製造用的曝光裝置，凡液晶顯示元件製造用或顯示器製造用之曝光裝置、製造薄膜磁性讀取頭、攝像元件(CCD)、光罩、標線片等之曝光裝置，俱在適用之列。
又，基板載台PST或曝光裝置載台MST係使用線型馬達時，使用氣體軸承之氣浮型、或是使用勞倫茲力或阻抗力之磁浮型，均為 可選用者。又，各載台PST、MST，可以是沿著導軌移動的方式，或者是未設有導軌(無軌式)者亦可。於載台使用線型馬達之示例，如美國專利5,623,853及5,528,118號中所揭示者，在本國際申請案所指定(選擇)的國家之法令允許範圍內，援引上揭內容作為本文記載的一部分。
各載台PST、MST之驅動機構，可使用平面馬達方式，其具有二維配置磁鐵而成之磁鐵單元、以及二維配置線圈而成的電樞單元，使兩單元相對向而以所產生之電磁力來驅動各載台PST、MST。此時，可使磁鐵單元或電樞單元的任一方連接於載台PST、MST，使磁鐵單元或電樞單元的另一方設於PST、MST的移動面側。
為了避免基板載台PST因移動而形成之反作用力傳達至投影光學系統PL，可使用框架(frame)構件以機械方式排至地面(大地)。此反作用力的處理方法之例示，如美國專利5,528,118(日本專利特開平8-166475號公報)中所詳述者，在本國際申請案所指定(或選擇)國家的法令允許範圍內，援引該些揭示內容作為本文記載的一部分。
為了避免光罩載台MST因移動而形成之反作用力傳達至投影光學系統PL，可使用框架構件以機械方式而排至地面。此反作用力的處理方法之例示，如美國專利5,874,820(日本專利特開平8-330224號公報)中所詳述者，在本國際申請案所指定(或選擇)國家的法令允許範圍內，援引該些揭示內容作為本文記載的一部分。
上揭之本申請案之實施形態當中，曝光裝置EX之製造方法，係將各種子系統(包含本申請案之專利範圍所舉之各構成要素)以既定之機械精度、電氣精度、光學精度予以組裝。為了確保上述各種精度，在該 組裝前後，尚進行各種調整，例如，對各種光學系統施以調整以達光學精度、對各種機械系統施以調整以達機械精度、對各種電氣系統施以調整以達電氣精度。由各種子系統組裝成曝光裝置之過程，亦包含各種子系統相互間的機械連接、電路之接線、及氣壓回路之配管連接等。由各種子系統組裝成曝光裝置前，理所當然的，必定有各子系統分別之組裝製程。一旦完成由各子系統組裝成曝光裝置之製程，即進行綜合調整，以確保曝光裝置整體之各種精度。再者，曝光裝置之製造地點，希在溫度及潔淨度等業經嚴格管控之無塵室內進行為佳。
半導體元件等微小元件之製造過程，係如圖8所示般，由步驟201進行微小元件之機能、性能設計，繼而根據該設計步驟，由步驟202製作光罩(標線片)，由步驟203製造出作為元件基材的基板，且由曝光處理步驟204以上述實施形態之曝光裝置將光罩圖案曝光於基板，經元件組裝步驟(含切割製程、接合製程、封裝製程)205、檢查步驟206等，完成製造。
根據本發明，能因應基板上之液體接觸面所形成的膜構件，據以決定對基板實施之液浸條件，而對於設有不同種類的膜構件之複數個基板，能夠順利的進行液浸曝光處理，具備極佳的通用性。特別是，在具有半導體元件或液晶顯示元件等各種不同的曝光處理對象之生產線當中，利用本發明，能夠迅速的切換液浸條件，俾能以高產能來產出高集積化元件。
EX‧‧‧曝光裝置
MST‧‧‧光罩載台
PST‧‧‧基板載台
IL‧‧‧照明光學系統
EL‧‧‧曝光光源
PL‧‧‧投影光學系統
CONT‧‧‧控制裝置
AR1‧‧‧投影區域
AR2‧‧‧液浸區域
SP‧‧‧膜構件
MSTD‧‧‧光罩載台驅動裝置
PK‧‧‧鏡筒
SP‧‧‧膜構件
MRY‧‧‧記憶裝置
M‧‧‧光罩
P‧‧‧基板
1‧‧‧液體
1A‧‧‧照明區域
2‧‧‧光學元件
2a‧‧‧液體接觸面
3‧‧‧光學特性控制裝置
4‧‧‧聚焦檢測系統
4a‧‧‧發光部
4b‧‧‧受光部
10‧‧‧液體供給機構
11‧‧‧第1液體供給部
12‧‧‧第2液體供給部
13、14‧‧‧供給構件
13A、14A‧‧‧供給口
15‧‧‧第1配管系統
16‧‧‧第2配管系統
17、18‧‧‧連接管
17A、18A‧‧‧閥
19‧‧‧供給管
21‧‧‧第3液體供給部
22‧‧‧第4液體供給部
30‧‧‧液體回收機構
31、32‧‧‧回收構件
31A、32A‧‧‧回收口
33、34‧‧‧液體回收部
33A、34A‧‧‧回收管
50‧‧‧移動鏡
51‧‧‧雷射干涉計
52‧‧‧Z載台
53‧‧‧XY載台
54‧‧‧基座
55‧‧‧移動鏡
56‧‧‧雷射干涉計
57‧‧‧輔助板

Claims (48)

  1. 一種曝光裝置，係透過投影光學系統與液體以曝光用之光將基板曝光，其特徵在於：具備基板載台，載置前述基板；液浸構件，具有前述液體之供給口、從藉由透過前述供給口供給之前述液體而形成於前述投影光學系統之下之液浸區域回收液體之回收口；液體供給裝置，透過連接於前述供給口之供給路供給前述液體，透過前述供給路之一部分從前述供給口供給與前述液體相異之液體；液體回收裝置，透過連接於前述回收口之回收路回收前述液浸區域之液體；控制裝置，以於前述投影光學系統與藉由前述基板載台而與前述投影光學系統對向配置之前述基板之一部分之間以前述液體形成液浸區域之方式控制前述液體供給裝置；前述液體供給裝置為了與使用前述液體之前述基板之曝光動作不同之動作而供給前述相異之液體。
  2. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，前述液體係純水。
  3. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，前述液浸構件係配置於與前述液浸區域之液體接觸之前述投影光學系統之光學元件之周圍。
  4. 如申請專利範圍第3項之曝光裝置，其中，前述回收口係以包圍前述曝光用之光照射之前述投影光學系統之投影區域之方式設於前述液浸構件之下端側。
  5. 如申請專利範圍第4項之曝光裝置，其中， 前述供給口係以相對於前述投影區域配置於比前述回收口內側之方式設於前述液浸構件之下端側。
  6. 如申請專利範圍第1項之曝光裝置，其中，前述控制裝置係以於前述投影光學系統、與前述投影光學系統對向配置之前述基板載台之間，以前述相異之液體形成液浸區域之方式控制前述液體供給裝置。
  7. 如申請專利範圍第6項之曝光裝置，其中，前述控制裝置係以前述液體與前述相異之液體選擇性地往前述投影光學系統之下供給之方式控制前述液體供給裝置。
  8. 如申請專利範圍第7項之曝光裝置，其中，前述液體與前述相異之液體係對應於前述基板之膜構件之種類選擇性地供給。
  9. 如申請專利範圍第1~8項中任一項之曝光裝置，其中，前述控制裝置係於相對於形成於前述投影光學系統與前述基板之一部分之間之前述液體之液浸區域之前述基板之相對移動中，根據基於關於前述基板與前述液體之接觸角之資訊而決定之速度與加速度之至少一方來控制前述基板載台之驅動。
  10. 如申請專利範圍第9項之曝光裝置，其中，前述基板載台可分別載置具有前述接觸角互相不同之表面之複數之基板，前述決定之速度與加速度之至少一方係隨前述複數之基板而異。
  11. 如申請專利範圍第1~8項中任一項之曝光裝置，其中，前述基板載台可分別載置具有與前述液浸區域之液體之接觸角互相不同之表面之複數之基板，前述控制裝置係以於相對於形成於前述投影光學系統與前述基板之一部分之間之前述液浸區域之前述基板之相對移動中之速度與加速度之至少 一方隨前述複數之基板而異之方式控制前述基板載台之驅動。
  12. 如申請專利範圍第11項之曝光裝置，其中，前述複數之基板之中，前述接觸角越小之基板，前述速度與加速度之至少一方越高。
  13. 如申請專利範圍第11項之曝光裝置，其中，前述基板載台係以前述基板之曝光動作中之速度與加速度之至少一方隨前述複數之基板而異之方式驅動。
  14. 如申請專利範圍第11項之曝光裝置，其中，前述基板載台係以於前述相對移動中容許之速度與加速度之至少一方隨前述複數之基板而異之方式驅動。
  15. 如申請專利範圍第1~8項中任一項之曝光裝置，其中，根據於相對於形成於前述投影光學系統與前述基板之一部分之間之前述液體之液浸區域之前述基板之相對移動中之速度與加速度之至少一方，用來形成前述液浸區域之液浸條件相異。
  16. 如申請專利範圍第1~8項中任一項之曝光裝置，其中，基於關於前述基板與前述液體之接觸角之資訊，調整用來形成前述液浸區域之液浸條件。
  17. 如申請專利範圍第1~8項中任一項之曝光裝置，其中，前述基板載台具有設於其上面之一部分、保持前述基板之保持具，前述基板係以其表面與前述基板載台之上面成為大致同一面之方式保持於前述保持具。
  18. 如申請專利範圍第1~8項中任一項之曝光裝置，其中，進一步具備驅動與前述液浸區域之前述液體接觸之前述液浸構件之一部分之驅動裝置。
  19. 如申請專利範圍第18項之曝光裝置，其中， 藉由前述驅動裝置驅動之前述液浸構件之一部分具有前述供給口與前述回收口之一方或雙方。
  20. 如申請專利範圍第18項之曝光裝置，其中，前述控制裝置係以前述液浸構件之一部分移動於與前述投影光學系統之光軸正交之方向之方式控制前述驅動裝置。
  21. 如申請專利範圍第18項之曝光裝置，其中，以前述基板載台係以複數之移動條件分別驅動，隨前述複數之移動條件使前述液浸構件之一部分之驅動相異之方式控制前述驅動裝置。
  22. 如申請專利範圍第21項之曝光裝置，其中，前述移動條件包含前述基板載台之速度與加速度之至少一方。
  23. 如申請專利範圍第21項之曝光裝置，其中，前述基板載台可分別載置具有與前述液浸區域之液體之接觸角互相不同之表面之複數之基板，隨前述複數之基板而前述移動條件相異。
  24. 一種元件製造方法，其特徵在於：包含準備光罩之步驟；曝光處理步驟；在前述曝光處理步驟係使用申請專利範圍第1~23項中任一項之曝光裝置，將前述光罩之圖案轉印至基板。
  25. 一種曝光方法，係透過投影光學系統與液體以曝光用之光將基板曝光，其特徵在於：包含於前述投影光學系統與藉由載置前述基板之基板載台而與前述投影光學系統對向配置之前述基板之一部分之間，以透過配置於前述投影光學系統之下端側之液浸構件之供給口與連接於前述供給口之供給路供給之前述 液體形成液浸區域之動作；為了將前述基板曝光，透過前述投影光學系統與前述液體之液浸區域對前述基板照射前述曝光用之光之動作；為了與使用前述液體之前述基板之曝光動作相異之動作，透過前述供給路之一部分從前述供給口供給與前述液體相異之液體之動作；透過前述液浸構件之回收口、與前述同收口連接之回收路，從前述液浸區域回收前述液體。
  26. 如申請專利範圍第25項之曝光方法，其中，前述液體係純水。
  27. 如申請專利範圍第25項之曝光方法，其中，前述液浸構件係配置於與前述液浸區域之液體接觸之前述投影光學系統之光學元件之周圍。
  28. 如申請專利範圍第27項之曝光方法，其中，前述回收口係以包圍前述曝光用之光照射之前述投影光學系統之投影區域之方式設於前述液浸構件之下端側。
  29. 如申請專利範圍第28項之曝光方法，其中，前述供給口係以相對於前述投影區域配置於比前述回收口內側之方式設於前述液浸構件之下端側。
  30. 如申請專利範圍第25項之曝光方法，其中，藉由透過前述供給路之一部分從前述供給口供給之前述相異之液體，於前述投影光學系統、與前述投影光學系統對向配置之前述基板載台之間形成液浸區域。
  31. 如申請專利範圍第30項之曝光方法，其中，前述液體與前述相異之液體係選擇性地往前述投影光學系統之下供給。
  32. 如申請專利範圍第31項之曝光方法，其中，前述液體與前述相異之液體係對應於前述基板之膜構件之種類選擇性地供給。
  33. 如申請專利範圍第25~32項中任一項之曝光方法，其中，於相對於形成於前述投影光學系統與前述基板之一部分之間之前述液體之液浸區域之前述基板之相對移動中，根據基於關於前述基板與前述液體之接觸角之資訊而決定之速度與加速度之至少一方來控制前述基板載台之驅動。
  34. 如申請專利範圍第33項之曝光方法，其中，前述基板載台分別載置具有前述接觸角互相不同之表面之複數之基板，前述決定之速度與加速度之至少一方係隨前述複數之基板而異。
  35. 如申請專利範圍第25~32項中任一項之曝光方法，其中，前述基板載台分別載置具有與前述液浸區域之液體之接觸角互相不同之表面之複數之基板，以於相對於形成於前述投影光學系統與前述基板之一部分之間之前述液體之液浸區域之前述基板之相對移動中之速度與加速度之至少一方隨前述複數之基板而異之方式控制前述基板載台之驅動。
  36. 如申請專利範圍第35項之曝光方法，其中，前述複數之基板之中，前述接觸角越小之基板，前述速度與加速度之至少一方越高。
  37. 如申請專利範圍第35項之曝光方法，其中，前述基板載台係以前述基板之曝光動作中之速度與加速度之至少一方隨前述複數之基板而異之方式驅動。
  38. 如申請專利範圍第35項之曝光方法，其中，前述基板載台係以於前述相對移動中容許之速度與加速度之至少一方隨前述複數之基板而異之方式驅動。
  39. 如申請專利範圍第25~32項中任一項之曝光方法，其中，根據於相對於形成於前述投影光學系統與前述基板之一部分之間之前述液體之液浸區域之前述基板之相對移動中之速度與加速度之至少一方，用來形成前述液浸區域之液浸條件相異。
  40. 如申請專利範圍第25~32項中任一項之曝光方法，其中，基於關於前述基板與前述液體之接觸角之資訊，調整用來形成前述液浸區域之液浸條件。
  41. 如申請專利範圍第25~32項中任一項之曝光方法，其中，前述基板係以其表面與前述基板載台之上面成為大致同一面之方式載置於前述基板載台。
  42. 如申請專利範圍第25~32項中任一項之曝光方法，其中，移動與前述液浸區域之前述液體接觸之前述液浸構件之一部分。
  43. 如申請專利範圍第42項之曝光方法，其中，前述液浸構件之一部分具有前述供給口與前述回收口之一方或雙方。
  44. 如申請專利範圍第42項之曝光方法，其中，前述液浸構件之一部分係移動於與前述投影光學系統之光軸正交之方向。
  45. 如申請專利範圍第42項之曝光方法，其中，前述基板載台係以複數之移動條件分別驅動，隨前述複數之移動條件使前述液浸構件之一部分之驅動相異。
  46. 如申請專利範圍第45項之曝光方法，其中，前述移動條件包含前述基板載台之速度與加速度之至少一方。
  47. 如申請專利範圍第45項之曝光方法，其中，前述基板載台分別載置具有與前述液浸區域之液體之接觸角互相不同之表面之複數之基板，隨前述複數之基板而前述移動條件相異。
  48. 一種元件製造方法，其特徵在於：包含準備光罩之步驟；曝光處理步驟；在前述曝光處理步驟係使用申請專利範圍第25~47項中任一項之曝光方法，將前述光罩之圖案轉印至基板。
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