KR101106497B1 - 노광 장치, 공급 방법 및 회수 방법, 노광 방법, 및디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치, 공급 방법 및 회수 방법, 노광 방법, 및디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

노광 정밀도 및 계측 정밀도의 열화를 방지할 수 있는 노광 장치를 제공한다.
노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 것으로서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부의 광학 소자 (2) 와 그 광학 소자 (2) 에 대향하는 기판 (P) 사이에 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급 기구 (10) 와, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 개시되고 나서부터의 시간을 계측하는 타이머 (60) 와, 타이머 (60) 의 계측 결과에 기초하여, 광학 소자 (2) 와 기판 (P) 사이의 적어도 노광광 (EL) 의 광로를 포함하는 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워졌는지 여부를 판단하는 제어 장치 (CONT) 를 구비한다.
Figure R1020067019407
노광 장치, 계측 정밀도, 투영 광학계, 광학 소자, 액체 공급기구

Description

노광 장치, 공급 방법 및 회수 방법, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS, SUPPLY METHOD AND RECOVERY METHOD, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE PRODUCING METHOD}
기술분야
본 발명은, 투영 광학계와 액체를 통해서 기판 상에 노광광을 조사하여 기판을 노광하는 노광 장치, 액체의 공급 방법 및 회수 방법, 그리고 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
본원은, 2004년 2월 20일에 출원된 일본 특허출원 제 2004-45102호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
배경기술
반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스는, 마스크 상에 형성된 패턴을 감광성의 기판 상에 전사하는 이른바 포토리소그래피 수법에 의해 제조된다. 이 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치는, 마스크를 지지하는 마스크 스테이지와 기판을 지지하는 기판 스테이지를 갖고, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지를 축차 이동시키면서 마스크의 패턴을 투영 광학계를 통해 기판에 전사하는 것이다. 최근, 디바이스 패턴이 보다 더 고집적화되는 것에 대응하기 위해 투영 광학계의 고해상도화에 추가적인 향상이 요구되고 있다. 투영 광학계의 해상도는, 사용하는 노광 파장이 짧을수록, 또 투영 광학계의 개구수가 클수록 높아진다. 그 때문에, 노광 장치에서 사용되는 노광 파장은 해마다 단파장화되고 있고, 투영 광학계의 개구수도 증가하고 있다. 그리고, 현재 주류인 노광 파장은 KrF 엑시머 레이저의 248㎚ 이지만, 더욱 단파장인 ArF 엑시머 레이저의 193㎚ 도 실용화되고 있는 중이다.
또한, 노광할 때에는, 해상도와 마찬가지로 초점 심도 (DOF) 도 중요해진다. 해상도 (R) 및 초점 심도 (δ) 는 각각 이하의 식에 의해 나타난다.
R=k1ㆍλ/NA … (1)
δ=±k2ㆍλ/NA2 … (2)
여기서, λ 는 노광 파장, NA 는 투영 광학계의 개구수, k1, k2 는 프로세스 계수이다. (1) 식, (2) 식에서, 해상도 (R) 를 높이기 위해 노광 파장 (λ) 을 짧게 하고 개구수 (NA) 를 크게 하면, 초점 심도 (δ) 가 좁아지는 것을 알 수 있다.
초점 심도 (δ) 가 지나치게 좁아지면, 투영 광학계의 이미지면에 대하여 기판 표면을 합치시키는 것이 어려워져, 노광 동작시의 포커스 마진이 부족해질 우려가 있다. 그래서, 실질적으로 노광 파장을 짧게 하고, 또 초점 심도를 넓히는 방법으로서, 예를 들어 하기 특허문헌 1 에 개시되어 있는 액침법이 제안되어 있다. 이 액침법은, 투영 광학계의 하면과 기판 표면의 사이를 물이나 유기용매 등의 액체로 채워 액침 영역을 형성하고, 액체 중에서의 노광광의 파장이 공기 중의 1/n (n 은 액체의 굴절률로 통상 1.2∼1.6 정도) 이 되는 것을 이용하여 해상도 를 향상시킴과 함께, 초점 심도를 약 n 배로 확대한다는 것이다.
특허문헌 1: 국제 공개 제99/49504호 팜플렛
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그런데, 액침 노광에 있어서는 액체의 액침 영역을 양호하게 형성하는 것이 중요하다. 예를 들어 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 기판 사이에 액체의 액침 영역이 양호하게 형성되어 있지 않으면, 기판 상에 패턴 이미지를 형성하기 위한 노광광이 기판 상에 도달하지 않거나, 또는 기판 상에 패턴 이미지를 형성하기 위한 노광광이 기판 상의 원하는 위치에 도달하지 않는 등의 현상이 생겨, 노광 정밀도의 열화를 초래한다. 또한, 액침 영역의 액체를 통한 계측 처리를 실시하는 구성도 생각할 수 있지만, 그 경우에 있어서도 액침 영역이 양호하게 형성되어 있지 않으면, 계측광이 계측기에 도달하지 않거나, 또는 계측광이 원하는 위치에 도달하지 않은 등의 현상이 생겨 계측 정밀도의 열화를 초래한다. 그래서, 액침 영역이 양호하게 형성되어 있는지 여부를 판단하여, 적절한 처치를 실시하는 것이 중요하다.
또한, 액체의 액침 영역을 사용하여 노광 처리나 계측 처리를 실시한 후, 그 액체를 양호하게 회수하는 것도 중요하다. 액체를 충분히 회수할 수 없으면, 잔류된 액체가 기판이나 기판 스테이지의 외측으로 유출된 가능성이 있어, 주변 기기나 주변 부재에 영향을 미친다. 또한, 잔류된 액체를 장시간 방치해 두면, 그 액체가 건조될 때에 기판 스테이지 상의 계측 부재나 투영 광학계의 이미지면측 선단부 등에 부착 자국 (소위 워터 마크) 이 형성되거나, 이물이 부착되어 노광 정밀도나 계측 정밀도의 열화를 초래한다. 또한, 기판 상의 액체를 완전히 회수하지 못한 상태에서 그 기판을 기판 스테이지로부터 언로드하면, 반송 경로 상으로 액체가 비산하여, 반송 경로 상의 기기나 부재에 영향을 미친다. 그래서, 액체를 양호하게 회수할 수 있었는지 여부를 판단하여, 적절한 처치를 실시하는 것이 중요하다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 노광 정밀도 및 계측 정밀도의 열화를 방지할 수 있는 노광 장치, 액체의 공급 방법 및 회수 방법, 그리고 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 실시형태에 나타낸 도 1∼도 7 에 대응시킨 이하의 구성을 채용하고 있다. 또, 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해서, 일 실시형태를 나타내는 도면 중의 부호를 대응하는 구성에 부가하였는데, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부 (2) 와 그 선단부 (2) 에 대향하는 물체 (P, PST, 300, 400, 500, 600 등) 사이에 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급 기구 (10) 와, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 개시되고 나서부터의 시간을 계측하는 타이머 (60) 와, 타이머 (60) 의 계측 결과에 기초하여, 투영 광학계 (PL) 의 이미 지면측 선단부 (2) 와 물체 (P, PST, 300, 400, 500, 600 등) 사이의 적어도 노광광 (EL) 의 광로를 포함하는 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워졌는지 여부를 판단하는 제어 장치 (CONT) 를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 액체 공급 기구에 의한 액체 공급이 개시되고 나서부터의 시간을 타이머를 사용하여 계측함으로써, 예를 들어 미리 설정되어 있는 소정 시간과 타이머의 계측 결과에 기초하여 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 물체 사이의 공간이 액체로 채워졌는지 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 상기 공간의 액체를 검지하기 위한 시스템을 구축하지 않고서, 비교적 간이한 구성으로 액체가 채워졌는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 그리고, 상기 공간이 액체로 채워진 후에 액체를 통한 노광 처리나 계측 처리를 실시할 수 있기 때문에, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
본 발명의 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부 (2) 와 그 선단부 (2) 에 대향하는 물체 (P, PST, 300, 400, 500, 600 등) 사이에 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급 기구 (10) 와, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 정지되고 나서부터의 시간을 계측하는 타이머 (60) 와, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급 중, 및 액체 공급이 정지된 후에도 액체 (LQ) 를 회수하는 액체 회수 기구 (20) 와, 타이머 (60) 의 계측 결과에 기초하여, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부 (2) 와 물체 (P, PST, 300, 400, 500, 600 등) 사이의 공간 (SP) 으로부터 액체 (LQ) 가 회수되었는지 여 부를 판단하는 제어 장치 (CONT) 를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 액체 공급 기구에 의한 액체 공급이 정지되고 나서부터의 시간을 타이머를 사용하여 계측함으로써, 예를 들어 미리 설정되어 있는 소정 시간과 타이머의 계측 결과에 기초하여, 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 물체 사이의 공간으로부터 액체가 회수되었는지 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 상기 공간의 액체를 검지하기 위한 시스템을 구축하지 않고, 비교적 간이한 구성으로 액체가 회수되었는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다.
그리고, 액체를 회수한 후에 기판의 반출이나 액체를 통하지 않은 계측 처리 등의 소정 처리를 실시할 수 있어, 액체의 비산 등의 문제 발생을 방지하고, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
본 발명의 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부 (2) 와 그 선단부 (2) 에 대향하는 물체 (P, PST, 300, 400, 500, 600 등) 사이에 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급 기구 (10) 와, 액체 (LQ) 를 회수하는 액체 회수 기구 (20) 와, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급량을 계측하는 제 1 계측기 (16) 와, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수량을 계측하는 제 2 계측기 (26) 와, 제 1 계측기 (16) 및 제 2 계측기 (26) 의 계측 결과에 기초하여, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부 (2) 와 그 선단부 (2) 에 대향하는 물체 (P, PST, 300, 400, 500, 600 등) 사이의 적어도 노광광 (EL) 의 광로를 포함하는 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워졌는지 여부를 판단하는 제어 장치 (CONT) 를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 액체 공급량 및 액체 회수량을 제 1 계측기 및 제 2 계측기를 사용하여 계측함으로써, 예를 들어 이들 계측 결과의 차에 기초하여, 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 물체 사이의 공간이 액체로 채워졌는지 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 상기 공간의 액체를 검지하기 위한 시스템을 구축하지 않고, 비교적 간이한 구성으로 액체가 채워졌는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 그리고, 상기 공간이 액체로 채워진 후에 액체를 통한 노광 처리나 계측 처리를 실시할 수 있기 때문에, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
본 발명의 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부 (2) 와 그 선단부 (2) 에 대향하는 물체 (P, PST, 300, 400, 500, 600 등) 사이의 공간 (SP) 에 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급 기구 (10) 와, 액체 (LQ) 를 회수하는 액체 회수 기구 (20) 와, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 정지된 후, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수량을 계측하는 계측기 (26) 와, 계측기 (26) 의 계측 결과에 기초하여, 공간 (SP) 으로부터 액체 (LQ) 가 회수되었는지 여부를 판단하는 제어 장치 (CONT) 를 구비한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 액체 공급을 정지한 후의 액체 회수량을 계측기를 사용하여 계측함으로써, 그 계측 결과에 기초하여, 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 물체 사이의 공간으로부터 액체가 회수되었는지 여부를 판단할 수 있다. 따라 서, 상기 공간의 액체를 검지하기 위한 시스템을 구축하지 않고서, 비교적 간이한 구성으로 액체가 회수되었는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 그리고, 액체를 회수한 후에 기판의 반출이나 액체를 통하지 않은 계측 처리 등의 소정 처리를 실시할 수 있어, 액체의 비산 등의 문제 발생을 방지하고, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
본 발명의 공급 방법은, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부 (2) 와 그 선단부에 대향하는 물체 (P, PST, 300, 400, 500, 600 등) 사이의 공간 (SP) 에 액체 (LQ) 를 공급하는 공급 방법으로서, 공간 (SP) 에 액체 (LQ) 를 공급하는 단계와, 공급 개시후의 경과 시간을 계측하는 단계와, 경과 시간이 소정 시간을 초과한 시점에서 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 에 의해서 채워졌다고 판단하는 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 액체 공급 개시후의 경과 시간을 계측함으로써, 그 계측한 경과 시간이 예를 들어 미리 설정되어 있는 소정 시간을 초과한 시점에서, 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 물체 사이의 공간이 액체로 채워졌는지 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 상기 공간의 액체를 검지하기 위한 시스템을 구축하지 않고서, 비교적 간이한 구성으로 액체가 채워졌는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 그리고, 상기 공간이 액체로 채워진 후에 액체를 통한 노광 처리나 계측 처리를 실시할 수 있기 때문에, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
본 발명의 공급 방법은, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부 (2) 와 그 선단부 (2) 에 대향하는 물체 (P, PST, 300, 400, 500, 600 등) 사이의 공간 (SP) 에 액체 (LQ) 를 공급하는 공급 방법으로서, 공간 (SP) 으로의 액체 (LQ) 의 공급과 공간 (SP) 으로부터의 액체 (LQ) 의 회수를 동시에 실시하는 단계와, 단위 시간당 액체 (LQ) 의 공급량과 회수량을 계측하는 단계와, 공급량과 회수량의 차가 소정치보다 작아진 시점, 또는 공급량과 회수량의 차가 소정치보다 작아지고 난 후 소정 시간 경과한 시점 중 어느 일방의 시점에서, 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 에 의해서 채워졌다고 판단하는 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 액체 공급량 및 액체 회수량을 계측함으로써, 예를 들어 이들 계측 결과의 차에 기초하여, 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 물체 사이의 공간이 액체로 채워졌는지 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 상기 공간의 액체를 검지하기 위한 시스템을 구축하지 않고서, 비교적 간이한 구성으로 액체가 채워졌는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 그리고, 상기 공간이 액체로 채워진 후에 액체를 통한 노광 처리나 계측 처리를 실시할 수 있기 때문에, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
본 발명의 회수 방법은, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부 (2) 와 그 선단부 (2) 에 대향하는 물체 (P, PST, 300, 400, 500, 600 등) 사이의 공간 (SP) 에 채워진 액체 (LQ) 를 회수하는 회수 방법으로서, 공간 (SP) 으로의 액체 (LQ) 의 공급과 공간 (SP) 으로부터의 액체 (LQ) 의 회수를 동시에 실시하는 단계와, 액체 (LQ) 의 공급을 정지하는 단계와, 정지후의 경과 시간을 계측하는 단계와, 경과 시간이 소정 시간을 초과한 시점에서 공간 (SP) 을 채우고 있던 액체 (LQ) 의 회수가 완료되었다고 판단하는 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 액체 공급 정지후의 경과 시간을 계측함으로써, 그 계측한 경과 시간이, 예를 들어 미리 설정되어 있는 소정 시간을 초과한 시점에서, 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 물체 사이의 공간으로부터 액체가 회수되었는지 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 상기 공간의 액체를 검지하기 위한 시스템을 구축하지 않고서, 비교적 간이한 구성으로 액체가 회수되었는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 그리고, 액체를 회수한 후에 기판의 반출이나 액체를 통하지 않은 계측 처리 등의 소정 처리를 실시할 수 있어, 액체의 비산 등의 문제 발생을 방지하고, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
본 발명의 회수 방법은, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부 (2) 와 그 선단부 (2) 에 대향하는 물체 (P, PST, 300, 400, 500, 600 등) 사이의 공간 (SP) 에 채워진 액체 (LQ) 를 회수하는 회수 방법으로서, 공간 (SP) 으로의 액체 (LQ) 의 공급과 공간 (SP) 으로부터의 액체 (LQ) 의 회수를 동시에 실시하는 단계와, 단위 시간당 액체 (LQ) 의 공급량과 회수량을 계측하는 단계와, 액체 (LQ) 의 공급을 정지하는 단계와, 회수량이 소정량보다 작아진 시점, 또는 회수량이 소정치보다 작아지고 난 후 소정 시간 경과한 시점 중 어느 일방의 시점에서, 공간 (SP) 을 채우고 있던 액체 (LQ) 의 회수가 완료되었다고 판단하는 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 액체 공급을 정지한 후의 액체 회수량을 계측함으로써, 그 계측 결과에 기초하여, 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 물체 사이의 공간으로부터 액체가 회수되었는지 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 상기 공간의 액 체를 검지하기 위한 시스템을 구축하지 않고서, 비교적 간이한 구성으로 액체가 회수되었는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 그리고, 액체를 회수한 후에 기판의 반출이나 액체를 통하지 않은 계측 처리 등의 소정 처리를 실시할 수 있어, 액체의 비산 등의 문제 발생을 방지하고, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
본 발명의 노광 방법은, 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 그 선단부에 대향하는 물체 사이의 공간에 액체를 공급하고, 그 액체를 통해서 상기 물체를 노광하는 노광 방법으로서, 상기에 기재된 공급 방법을 사용하여 액체를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의하면, 비교적 간이한 구성으로 액체의 공급이 완료되었는지 여부를 용이하게 판단하여 노광을 실시할 수 있다.
본 발명의 노광 방법은, 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 그 선단부에 대향하는 물체 사이의 공간에 액체를 공급하고, 그 액체를 통해서 상기 물체를 노광하는 노광 방법으로서, 상기에 기재된 회수 방법을 사용하여 액체를 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이것에 의하면, 비교적 간이한 구성으로 액체의 회수가 완료되었는지 여부를 용이하게 판단할 수 있어, 빠르게 후속 처리를 실행할 수 있다.
본 발명의 디바이스 제조 방법은, 상기에 기재된 노광 장치 (EX) 를 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 양호하게 유지한 상태에서 디바이스를 제조할 수 있기 때문에, 원하는 성능을 발휘하는 디바이스를 제조할 수 있다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 양호하게 유지할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 노광 장치의 일 실시형태를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는 기판 스테이지를 상방에서 본 평면도이다.
도 3 은 본 발명에 관련된 노광 방법의 일 실시형태를 나타내는 플로우차트도이다.
도 4 는 본 발명에 관련된 노광 방법의 별도 실시형태를 나타내는 플로우차트도이다.
도 5 는 공간에 액체를 채울 때의 공급량 및 회수량을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 6 은 공간으로부터 액체를 회수할 때의 공급량 및 회수량을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7 은 반도체 디바이스 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우차트도이다.
(부호의 설명)
2: 광학 소자 (선단부) 10: 액체 공급 기구
12: 공급구 13: 공급관 (유로)
15: 밸브 16: 제 1 유량계 (제 1 계측기)
20: 액체 회수 기구 26: 제 2 유량계 (제 2 계측기)
30: 포커스 검출계 (검출기) 60: 타이머
CONT: 제어 장치 EL: 노광광
EX: 노광 장치 LQ: 액체
P: 기판 (물체) PL: 투영 광학계
PST: 기판 스테이지 (물체) SP: 공간
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 노광 장치에 관해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 은 본 발명의 노광 장치의 일 실시형태를 나타내는 개략 구성도이다.
도 1 에 있어서, 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 를 지지하여 이동 가능한 마스크 스테이지 (MST) 와, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH) 를 가지고, 기판 홀더 (PH) 에 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지 (PST) 와, 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 에 의해 조명하는 조명 광학계 (IL) 와, 노광광 (EL) 에 의해 조명된 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 스테이지 (PST) 에 지지되어 있는 기판 (P) 에 투영 노광하는 투영 광학계 (PL) 와, 시간 계측을 하는 타이머 (60) 와, 노광 장치 (EX) 전체의 동작을 통괄 제어하는 제어 장치 (CONT) 와, 제어 장치 (CONT) 에 접속되어, 노광 처리에 관한 각종 정보를 기억하는 기억 장치 (MRY) 를 구비하고 있다.
본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상시킴과 함께 초점 심도를 실질적으로 넓히기 위해 액침법을 적용한 액침 노광 장치로서, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급 기구 (10) 와, 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 회수하는 액체 회수 기구 (20) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 액체 (LQ) 에는 순수 (純水) 가 사용된다. 노광 장치 (EX) 는, 적어도 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 상에 전사하고 있는 동안, 액체 공급 기구 (10) 로부터 공급된 액체 (LQ) 에 의해 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 포함하는 기판 (P) 상의 적어도 일부에 투영 영역 (AR1) 보다 크면서 기판 (P) 보다는 작은 액침 영역 (AR2) 을 국소적으로 형성한다. 구체적으로는, 노광 장치 (EX) 는 액체 공급 기구 (10) 에 의해, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부의 광학 소자 (2) 와 그 광학 소자 (2) 에 대향하는 기판 (P) 표면 사이의 공간 (SP) 에 액체 (LQ) 를 공급한다. 그리고 노광 장치 (EX) 는, 상기 공간 (SP) 중 적어도 노광광 (EL) 의 광로를 포함하는 공간에 액체 (LQ) 를 채운 상태에서, 투영 광학계 (PL) 및 상기 공간 (SP) 의 액체 (LQ) 를 통해서 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 상에 투영함으로써, 기판 (P) 을 노광한다.
여기서, 본 실시형태에서는, 노광 장치 (EX) 로서 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 주사 방향 (소정 방향) 에서의 서로 다른 방향 (역방향) 으로 동기 이동시키면서 마스크 (M) 에 형성된 패턴을 기판 (P) 에 노광하는 주사형 노광 장치 (이른바 스캐닝 스테퍼) 를 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 수평면 내에서 마스크 (M) 와 기판 (P) 의 동기 이동 방향 (주사 방향, 소정 방향) 을 X 축 방향, 수평면 내에서 X 축 방향과 직교하는 방향을 Y 축 방향 (비주사 방향), X 축 및 Y 축 방향에 수직이고 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 일치하는 방향을 Z 축 방향으로 한다. 또한, X 축, Y 축, 및 Z 축 둘레의 회전 (경사) 방향을 각각 θX, θY, 및 θZ 방향으로 한다. 또, 여기서 말하는 「기판 」은 반도체 웨이퍼 상에 레지스트를 도포한 것을 포함하고, 「마스크」는 기판 상에 축소 투영되는 디바이스 패턴이 형성된 레티클을 포함한다.
조명 광학계 (IL) 는 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 에 의해 조명하는 것으로, 노광용 광원, 노광용 광원으로부터 사출된 광속의 조도를 균일화하는 옵티컬 인터그레이터, 옵티컬 인터그레이터로부터 사출된 노광광 (EL) 을 집광하는 콘덴서 렌즈, 릴레이 렌즈계, 노광광 (EL) 에 의한 마스크 (M) 상의 조명 영역을 슬릿형상으로 설정하는 가변 시야 조리개 등을 갖고 있다. 마스크 (M) 상의 소정 조명 영역은 조명 광학계 (IL) 에 의해 균일한 조도 분포의 노광광 (EL) 에 의해 조명된다. 조명 광학계 (IL) 로부터 사출되는 노광광 (EL) 으로는, 예를 들어 수은 램프로부터 사출되는 자외역의 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광) 이나, ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 및 F2 레이저광 (파장 157㎚) 등의 진공 자외광 (VUV 광) 등이 사용된다. 본 실시형태에서는 ArF 엑시머 레이저광이 사용된다. 상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 액체 (LQ) 는 순수로서, 노광광 (EL) 이 ArF 엑시머 레이저광이라도 투과 가능하다. 또한, 순수는 자외역의 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광) 도 투과 가능하다.
마스크 스테이지 (MST) 는 마스크 (M) 를 유지하여 이동 가능한 것으로서, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 수직인 평면 내, 즉 XY 평면 내에서 2차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 마스크 스테이지 (MST) 는 리니어 모터 등의 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 에 의해 구동된다. 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 는 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 마스크 스테이지 (MST) 상에는 이동경 (40) 이 설치되어 있다. 또한, 이동경 (40) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (41) 가 설치되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 상의 마스크 (M) 의 2차원 방향의 위치, 및 회전각은 레이저 간섭계 (41) 에 의해 실시간으로 계측되고, 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는 레이저 간섭계 (41) 의 계측 결과에 기초하여 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 를 구동함으로써 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 의 위치를 결정한다.
투영 광학계 (PL) 는 마스크 (M) 의 패턴을 소정의 투영 배율 (β) 로 기판 (P) 에 투영 노광하는 것으로서, 기판 (P) 측의 선단부에 설치된 광학 소자 (렌즈: 2) 를 포함하는 복수의 광학 소자로 구성되어 있고, 이들 광학 소자는 경통 (PK) 에 의해 지지되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 투영 광학계 (PL) 는, 투영 배율 (β) 이 예를 들어 1/4 또는 1/5 의 축소계이다. 또, 투영 광학계 (PL) 는 등배계 및 확대계 중 어느 것도 상관없다. 또한, 본 실시형태의 투영 광학계 (PL) 의 선단부의 광학 소자 (2) 는 경통 (PK) 에 대하여 착탈 (교환) 가능하게 설치되어 있다. 또한, 선단부의 광학 소자 (2) 는 경통 (PK) 으로부터 노출되어 있고, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 가 광학 소자 (2) 에 접촉한다. 이것에 의해, 금속으로 이루어지는 경통 (PK) 의 부식 등이 방지되어 있다.
광학 소자 (2) 는 형석으로 형성되어 있다. 형석은 순수와의 친화성이 높기 때문에, 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2A: 단면) 의 거의 전체면에 액체 (LQ) 를 밀착시킬 수 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서는 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2A) 과의 친화성이 높은 액체 (LQ: 물) 를 공급하도록 하고 있기 때문에, 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2A) 과 액체 (LQ) 와의 밀착성이 높고, 광학 소자 (2) 는 물과의 친화성이 높은 석영이어도 된다. 또 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2A) 에 친수화 (친액화) 처리를 실시하여, 액체 (LQ) 와의 친화성을 보다 높이도록 해도 된다.
기판 스테이지 (PST) 는, 기판 (P) 을 기판 홀더 (PH) 를 개재하여 유지하는 Z 스테이지 (52) 와, Z 스테이지 (52) 를 지지하는 XY 스테이지 (53) 를 구비하고 있다. XY 스테이지 (53) 는 베이스 (54) 상에 지지되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 는 리니어 모터 등의 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 에 의해 구동된다. 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 는 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. Z 스테이지 (52) 는 기판 홀더 (PH) 에 유지되어 있는 기판 (P) 을 Z 축 방향, 및 θX, θY 방향 (경사 방향) 으로 이동 가능하다. XY 스테이지 (53) 는 기판 홀더 (PH) 에 유지되어 있는 기판 (P) 을 Z 스테이지 (52) 를 통해 XY 방향 (투영 광학계 (PL) 의 이미지면과 실질적으로 평행한 방향), 및 θZ 방향으로 이동 가능하다. 또, Z 스테이지와 XY 스테이지를 일체적으로 형성해도 됨은 말할 필요도 없다.
기판 스테이지 (PST) 상에는 오목부 (55) 가 형성되어 있고, 기판 홀더 (PH) 는 오목부 (55) 에 설치되어 있다. 그리고, 기판 스테이지 (PST) 중 오목부 (55) 외의 상면 (51) 은, 기판 홀더 (PH) 에 유지된 기판 (P) 의 표면과 대략 같은 높이 (면일) 가 되는 평탄면 (평탄부) 으로 되어 있다. 기판 (P) 의 주위에 기판 (P) 표면과 대략 면일한 상면 (51) 을 형성하였기 때문에, 기판 (P) 의 에지 영역 (E) 를 액침 노광할 때에 있어서도, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 액체 (LQ) 를 유지하여 액침 영역 (AR2) 을 양호하게 형성할 수 있다. 또한, 기판 (P) 의 에지부와 그 기판 (P) 의 주위에 형성된 평탄면 (상면: 51) 사이에는 0.1∼2㎜ 정도의 간극이 있지만, 액체 (LQ) 의 표면 장력에 의해 그 간극으로 액체 (LQ) 가 흘러 들어오는 경우가 거의 없어, 기판 (P) 의 둘레가장자리 근방을 노광하는 경우에도 평탄면 (51) 에 의해 투영 광학계 (PL) 밑에 액체 (LQ) 를 유지할 수 있다.
기판 스테이지 (PST) (Z 스테이지 (52)) 상에는 이동경 (42) 이 설치되어 있다. 또한, 이동경 (42) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (43) 가 설치되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 상의 기판 (P) 의 2차원 방향의 위치, 및 회전각은 레이저 간섭계 (43) 에 의해 실시간으로 계측되고, 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는 레이저 간섭계 (43) 의 계측 결과에 기초하여, 레이저 간섭계 (43) 에 의해 규정되는 2차원 좌표계 내에서 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 를 통해 XY 스테이지 (53) 를 구동함으로써 기판 스테이지 (PST) 에 지지되어 있는 기판 (P) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향에서의 위치를 결정한다.
또한, 노광 장치 (EX) 는, 기판 (P) 표면의 면위치 정보를 검출하는 포커스 검출계 (30) 를 갖고 있다. 포커스 검출계 (30) 는, 투사부 (30A) 와 수광부 (30B) 를 가지고, 투사부 (30A) 에서 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 표면 (노광면) 에 경사 방향으로부터 검출광 (La) 을 투사함과 함께, 그 기판 (P) 으로부터의 반사광을 액체 (LQ) 를 통하여 수광부 (30B) 에서 수광함으로써, 기판 (P) 표면의 면위치 정보를 검출한다. 제어 장치 (CONT) 는, 포커스 검출계 (30) 의 동작을 제어함과 함께, 수광부 (30B) 의 수광 결과에 기초하여 소정 기준면 (이미지면) 에 대한 기판 (P) 표면의 Z 축 방향에서의 위치 (포커스 위치) 를 검출한다. 또한, 기판 (P) 표면에 있어서 복수의 각 점에서의 각 포커스 위치를 구함으로써, 포커스 검출계 (30) 는 기판 (P) 의 경사 방향의 자세를 구할 수도 있다. 또한, 포커스 검출계 (30) 의 구성으로는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평8-37149호에 개시되어 있는 것을 사용할 수 있다.
제어 장치 (CONT) 는 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 를 통하여 기판 스테이지 (PST) 의 Z 스테이지 (52) 를 구동함으로써, Z 스테이지 (52) 에 유지되어 있는 기판 (P) 의 Z 축 방향에서의 위치 (포커스 위치), 및 θX, θY 방향에서의 위치를 제어한다. 즉, Z 스테이지 (52) 는 포커스 검출계 (30) 의 검출 결과에 기초한 제어 장치 (CONT) 로부터의 지령에 따라서 동작하여, 기판 (P) 의 포커스 위치 (Z 위치) 및 경사각을 제어해서 기판 (P) 의 표면 (노광면) 을 투영 광학계 (PL) 및 액체 (LQ) 를 통해서 형성되는 이미지면에 맞춰 넣는다.
투영 광학계 (PL) 의 선단 근방에는, 기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크 (1) 또는 Z 스테이지 (52) 상에 형성된 기준 부재 (300) 상의 기판측 기준 마크 (PFM) 를 검출하는 기판 얼라인먼트계 (350) 가 형성되어 있다. 또 본 실시형태의 기판 얼라인먼트계 (350) 에서는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평4-65603호에 개시되어 있는, 기판 스테이지 (PST) 를 정지시켜 마크 상에 할로겐 램프로부터의 백색광 등의 조명광을 조사하고, 얻어진 마크의 화상을 촬상 소자에 의해 소정의 촬상 시야 내에서 촬상하여, 화상 처리에 의해 마크의 위치를 계측하는 FIA (필드 이미지 얼라인먼트) 방식이 채용되어 있다.
또한, 마스크 스테이지 (MST) 의 근방에는, 마스크 (M) 와 투영 광학계 (PL) 를 통하여 Z 스테이지 (52) 상에 형성된 기준 부재 (300) 상의 마스크측 기준 마크 (MFM) 를 검출하는 마스크 얼라인먼트계 (360) 가 형성되어 있다. 또 본 실시형태의 마스크 얼라인먼트계 (360) 에서는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평7-176468호에 개시되어 있는, 마크에 대하여 빛을 조사하고, CCD 카메라 등으로 촬상한 마크의 화상 데이터를 화상 처리하여 마크 위치를 검출하는 VRA (비주얼 레티클 얼라인먼트) 방식이 채용되어 있다.
액체 공급 기구 (10) 는, 소정의 액체 (LQ) 를 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부와 기판 (P) 사이의 공간 (SP) 에 공급하기 위한 것으로서, 액체 (LQ) 를 송출 가능한 액체 공급부 (11) 와, 액체 공급부 (11) 에 그 일단부가 접속되고, 타단부가 후술하는 노즐 부재 (70) 의 공급구 (12: 12A, 12B) 에 접속된 공급관 (13: 13A, 13B) 을 구비하고 있다. 공급관 (13) 은 액체 (LQ) 를 흐르게 하기 위한 유로를 갖고 있다. 액체 공급부 (11) 는, 액체 (LQ) 를 수용하는 탱크, 및 가압 펌프 등을 구비하고 있다. 액체 공급부 (11) 의 액체 공급 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 기판 (P) 상에 액침 영역 (AR2) 을 형성할 때, 액체 공급 기구 (10) 는 액체 (LQ) 를 기판 (P) 상에 공급한다.
공급관 (13A, 13B) 의 도중에는, 공급관 (13A, 13B) 의 유로를 개폐하기 위한 밸브 (15A, 15B) 가 각각 설치되어 있다. 밸브 (15 (15A, 15B)) 의 개폐 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어되도록 되어 있다. 제어 장치 (CONT) 는 밸브 (15) 에 의해 공급관 (13) 의 유로를 닫음으로써, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급을 정지할 수 있다. 한편, 제어 장치 (CONT) 는, 밸브 (15) 에 의해서 공급관 (13) 의 유로를 개방함으로써, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급을 개시할 수 있다. 또, 본 실시형태에서의 밸브 (15) 는, 예를 들면 정전 등에 의해 노광 장치 (EX) (제어 장치 (CONT)) 의 구동원 (전원) 이 정지한 경우에 공급관 (13A, 13B) 의 유로를 기계적으로 폐색하는 이른바 노멀 클로즈 방식으로 되어 있다.
타이머 (60) 는 밸브 (15 (15A, 15B)) 에 접속되어 있고, 밸브 (15) 가 열려 있는 시간 및 닫혀 있는 시간을 계측 가능하다. 또한, 타이머 (60) 는, 밸브 (15) 가 공급관 (13) 의 유로를 닫고 있는지 여부를 검지 가능하다. 타이머 (60) 는, 밸브 (15) 가 공급관 (13) 의 유로를 열었음을 검지했을 때에 시간 계측을 개시한다. 또한, 타이머 (60) 는, 밸브 (15) 가 공급관 (13) 의 유로를 닫았음을 검지했을 때에도 시간 계측을 개시할 수 있다.
타이머 (60) 는, 밸브 (15) 가 공급관 (13) 의 유로를 열었을 때로부터의 경과 시간, 즉, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 개시되고 나서부터의 경과 시간을 계측할 수 있다. 타이머 (60) 에 의해서 계측된 상기 경과 시간에 관한 정보는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 또한, 타이머 (60) 는, 밸브 (15) 가 공급관 (13) 의 유로를 닫았음을 검지했을 때, 시간 계측 동작을 정지함과 함께, 계측 시간을 리셋한다 (영으로 되돌린다).
또한, 타이머 (60) 는, 밸브 (15) 가 공급관 (13) 의 유로를 닫았을 때로부터의 경과 시간, 즉, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 정지되고 나서부터의 경과 시간을 계측할 수 있다. 타이머 (60) 에 의해서 계측된 상기 경과 시간에 관한 정보는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 또한 타이머 (60) 는, 밸브 (15) 가 공급관 (13) 의 유로를 열였음을 검지했을 때, 시간 계측 동작을 정지함과 함께, 계측 시간을 리셋한다 (영으로 되돌린다).
액체 회수 기구 (20) 는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측의 액체 (LQ) 를 회수하는 것으로서, 액체 (LQ) 를 회수 가능한 액체 회수부 (21) 와, 액체 회수부 (21) 에 그 일단부가 접속되고, 타단부가 후술하는 노즐 부재 (70) 의 회수구 (22: 22A, 22B) 에 접속된 회수관 (23: 23A, 23B) 을 구비하고 있다. 액체 회수부 (21) 는 예를 들면 진공 펌프 등의 진공계 (흡인 장치), 회수된 액체 (LQ) 와 기체를 분리하는 기액 분리기, 및 회수한 액체 (LQ) 를 수용하는 탱크 등을 구비하고 있다. 또 진공계로서, 노광 장치 (EX) 에 진공 펌프를 형성하지 않고서, 노광 장치 (EX) 가 배치되는 공장의 진공계를 사용하도록 해도 된다. 액체 회수부 (21) 의 액체 회수 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 기판 (P) 상에 액침 영역 (AR2) 을 형성하기 위해서, 액체 회수 기구 (20) 는 액체 공급 기구 (10) 로부터 공급된 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 소정량 회수한다.
회수관 (23A, 23B) 의 도중에는, 회수관 (23A, 23B) 의 유로를 개폐하기 위한 밸브 (25A, 25B) 가 각각 설치되어 있다. 밸브 (25 (25A, 25B)) 의 개폐 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어되도록 되어 있다. 제어 장치 (CONT) 는 밸브 (25) 에 의해 회수관 (23) 의 유로를 닫음으로써, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수를 정지할 수 있다. 한편, 제어 장치 (CONT) 는, 밸브 (25) 에 의해서 회수관 (23) 의 유로를 개방함으로써, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수를 개시할 수 있다.
투영 광학계 (PL) 를 구성하는 복수의 광학 소자 중, 액체 (LQ) 에 접하는 광학 소자 (2) 의 근방에는 노즐 부재 (70) 가 배치되어 있다. 노즐 부재 (70) 는, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 있어서, 광학 소자 (2) 의 측면을 둘러싸도록 형성된 고리형 부재이다. 노즐 부재 (70) 와 광학 소자 (2) 사이에는 간극이 형성되어 있고, 노즐 부재 (70) 는 광학 소자 (2) 에 대하여 진동적으로 분리되도록 소정의 지지 기구에 의해 지지되어 있다.
노즐 부재 (70) 는 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 설치되고, 그 기판 (P) 표면에 대향하도록 배치된 액체 공급구 (12 (12A, 12B)) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 노즐 부재 (70) 는 2개의 액체 공급구 (12A, 12B) 를 갖고 있다. 액체 공급구 (12A, 12B) 는 노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 에 형성되어 있다.
또한, 노즐 부재 (70) 는, 그 내부에 액체 공급구 (12A, 12B) 에 대응한 공급 유로를 갖고 있다. 또한, 액체 공급구 (12A, 12B) 및 공급 유로에 대응하도 록 복수 (2개) 의 공급관 (13A, 13B) 이 설치되어 있다. 그리고, 공급 유로의 일단부는 공급관 (13A, 13B) 을 통하여 액체 공급부 (11) 에 각각 접속되고, 타단부는 액체 공급구 (12A, 12B) 에 각각 접속되어 있다.
또한, 2개의 공급관 (13A, 13B) 각각의 도중에는, 액체 공급부 (11) 로부터 송출되고, 공급관 (13A, 13B) 의 유로를 흐르는 액체 (LQ) 의 단위 시간당 유량을 계측하는 제 1 유량계 (16 (16A, 16B)) 가 설치되어 있다. 공급관 (13) 을 흐르는 액체 (LQ) 의 유량을 계측함으로써, 제 1 유량계 (16) 는, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 단위 시간당 액체 공급량을 계측할 수 있다. 제 1 유량계 (16) 의 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다.
또한, 제어 장치 (CONT) 는, 제 1 유량계 (16) 의 계측 결과에 기초하여, 액체 공급 기구 (10) 에 의해서 공급관 (13) 을 통한 액체 공급이 이루어지고 있는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제 1 유량계 (16) 의 계측 결과에 기초하여, 공급관 (13) 의 유로에 액체 (LQ) 가 흐르고 있지 않다고 판단했을 때, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 로부터의 액체 공급이 정지되어 있다고 판단할 수 있다. 한편, 제 1 유량계 (16) 의 계측 결과에 기초하여, 공급관 (13) 의 유로에 액체 (LQ) 가 흐르고 있다고 판단했을 때, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 실시되고 있다고 판단할 수 있다.
또한, 도시를 생략했지만, 공급관 (13A, 13B) 의 각각의 도중에는, 액체 공급부 (11) 로부터 송출되고, 액체 공급구 (12A, 12B) 의 각각에 대한 단위 시간당 액체 공급량을 제어하는 매스플로우 컨트롤러라고 불리는 유량 제어기가 설치되어 있다. 유량 제어기에 의한 액체 공급량의 제어는 제어 장치 (CONT) 의 지령 신호하에서 실시된다.
또, 노즐 부재 (70) 는, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 형성되고, 그 기판 (P) 표면에 대향하도록 배치된 액체 회수구 (22 (22A, 22B)) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 노즐 부재 (70) 는 2개의 액체 회수구 (22A, 22B) 를 갖고 있다. 액체 회수구 (22A, 22B) 는 노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 에 형성되어 있다.
또한, 노즐 부재 (70) 는, 그 내부에 액체 회수구 (22A, 22B) 에 대응한 회수 유로를 갖고 있다. 또한, 액체 회수구 (22A, 22B) 및 회수 유로에 대응하도록 복수 (2개) 의 회수관 (23A, 23B) 가 형성되어 있다. 그리고, 회수 유로의 일단부는 회수관 (23A, 23B) 를 통하여 액체 회수부 (21) 에 각각 접속되고, 타단부는 액체 회수구 (22A, 22B) 에 각각 접속되어 있다.
또한, 2개의 회수관 (23A, 23B) 각각의 도중에는, 액체 회수구 (22A, 22B) 를 통하여 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측으로부터 회수되어, 회수관 (23A, 23B) 의 유로를 흐르는 액체 (LQ) 의 단위 시간당 유량을 계측하는 제 2 유량계 (26 (26A, 26B)) 가 설치되어 있다. 회수관 (23) 를 흐르는 액체 (LQ) 의 유량을 계측함으로써, 제 2 유량계 (26) 는 액체 회수 기구 (20) 에 의한 단위 시간당 액체 회수량을 계측할 수 있다. 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다.
또한, 제어 장치 (CONT) 는, 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과에 기초하여 액 체 회수 기구 (20) 에 의해서 회수관 (23) 를 통한 액체 회수가 이루어지고 있는지 여부를 판단할 수 있다. 즉, 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과에 기초하여, 회수관 (23) 의 유로에 액체 (LQ) 가 흐르고 있지 않다고 판단했을 때, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수가 정지되어 있다고 판단할 수 있다. 한편, 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과에 기초하여, 회수관 (23) 의 유로에 액체 (LQ) 가 흐르고 있다고 판단했을 때, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수가 실시되고 있다고 판단할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 노즐 부재 (70) 는, 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 각각의 일부를 구성하고 있다. 그리고, 액체 공급 기구 (10) 를 구성하는 액체 공급구 (12A, 12B) 는, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 사이에 둔 X 축 방향 양측의 각각의 위치에 형성되어 있고, 액체 회수 기구 (20) 를 구성하는 액체 회수구 (22A, 22B) 는, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 에 대하여 액체 공급 기구 (10) 의 액체 공급구 (12A, 12B) 의 외측에 형성되어 있다. 또, 본 실시형태에 있어서의 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 은, Y 축 방향을 긴 길이 방향으로 하고, X 축 방향을 짧은 길이 방향으로 한 평면에서 보아 직사각형상으로 설정되어 있다.
액체 공급부 (11) 및 상기 유량 제어기의 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 공급할 때, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급부 (11) 로부터 액체 (LQ) 를 송출하여, 공급관 (13A, 13B) 및 공급 유로를 통해, 기판 (P) 의 상방에 형성되어 있는 액체 공급구 (12A, 12B) 로부터 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 공급한다. 이 때, 액체 공급구 (12A, 12B) 는 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 사이에 끼운 양측의 각각에 배치되어 있고, 그 액체 공급구 (12A, 12B) 를 통해 투영 영역 (AR1) 의 양측으로부터 액체 (LQ) 를 공급 하는 것이 가능하다. 또한, 액체 공급구 (12A, 12B) 의 각각으로부터 기판 (P) 상에 공급되는 액체 (LQ) 의 단위 시간당 양은, 공급관 (13A, 13B) 의 각각에 설치된 유량 제어기에 의해 개별적으로 제어 가능하다.
액체 회수부 (21) 의 액체 회수 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 제어 장치 (CONT) 는 액체 회수부 (21)에 의한 단위 시간당 액체 회수량을 제어 가능하다. 기판 (P) 의 상방에 형성된 액체 회수구 (22A, 22B) 로부터 회수된 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 는, 노즐 부재 (70) 의 회수 유로 및 회수관 (23A, 23B) 를 통하여 액체 회수부 (21) 에 회수된다.
또, 본 실시형태에 있어서, 공급관 (13A, 13B) 은 1개의 액체 공급부 (11) 에 접속되어 있지만, 공급관의 수에 대응한 액체 공급부 (11) 를 복수개 (여기서는 2개) 설치하여, 공급관 (13A, 13B) 의 각각을 상기 복수의 액체 공급부 (11) 의 각각에 접속하도록 해도 된다. 또, 회수관 (23A, 23B) 은, 1개의 액체 회수부 (21) 에 접속되어 있지만, 회수관의 수에 대응한 액체 회수부 (21) 를 복수개 (여기서는 2개) 설치하고, 회수관 (23A, 23B) 의 각각을 상기 복수의 액체 회수부 (21) 의 각각에 접속하도록 해도 된다.
또한, 공급관 (13) 을 1개로 하고, 그 도중에 밸브 (15) 및 유량계 (16) 를 설치하도록 해도 된다. 또 공급관 (13) 을 1개로 한 경우에는, 그 일단부를 액 체 공급부 (11) 에 접속하고, 타단부를 도중에서 분지시켜 공급구 (12A, 12B) 에 접속하도록 해도 된다.
투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2A), 및 노즐 부재 (70) 의 하면 (액체 접촉면: 70A) 은 친액성 (친수성) 을 갖고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 광학 소자 (2) 및 노즐 부재 (70) 의 액체 접촉면에 대하여 친액 처리가 실시되어 있고, 그 친액 처리에 의해서 광학 소자 (2) 및 노즐 부재 (70) 의 액체 접촉면이 친액성으로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 피노광면 (표면) 과 대향하는 부재의 표면 중 적어도 액체 접촉면은 친액성으로 되어 있다. 본 실시형태에 있어서의 액체 (LQ) 는 극성이 큰 물이기 때문에, 친액 처리 (친수 처리) 로는, 예를 들어 알코올 등 극성이 큰 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써 이 광학 소자 (2) 나 노즐 부재 (70) 의 액체 접촉면에 친수성을 부여한다. 즉, 액체 (LQ) 로서 물을 사용하는 경우에는 OH 기 등 극성이 큰 분자 구조를 가진 것을 상기 액체 접촉면에 형성하는 처리가 바람직하다. 또는, MgF2, Al2O3, SiO2 등의 친액성 재료를 상기 액체 접촉면에 형성해도 된다.
노즐 부재 (70) 의 하면 (70A: 기판 (P) 측을 향하는 면) 은 대략 평탄면이고, 광학 소자 (2) 의 하면 (2A: 액체 접촉면) 도 평탄면으로 되어 있어, 노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 과 광학 소자 (2) 의 하면 (2A) 은 대략 면일하게 되어 있다. 이것에 의해, 넓은 범위에서 액침 영역 (AR2) 을 양호하게 형성할 수 있 다.
또한, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (51) 은 평탄면 (평탄부) 으로 되어 있고, 발액 (撥液) 처리되어 발액성을 갖고 있다. 상면 (51) 의 발액화 처리로는, 예를 들어 불소계 수지 재료 또는 아크릴계 수지 재료 등의 발액성 재료를 도포, 또는 상기 발액성 재료로 이루어지는 박막을 부착한다. 발액성으로 하기 위한 발액성 재료로는 액체 (LQ) 에 대하여 비용해성인 재료가 사용된다. 또, 상면 (51) 을 포함하는 기판 스테이지 (PST) 전체 또는 일부를 예를 들어 폴리 4불화에틸렌 (테플론 (등록 상표)) 등의 불소계 수지를 비롯한 발액성을 갖는 재료로 형성해도 된다.
도 2 는, Z 스테이지 (52) (기판 스테이지 (PST)) 를 상방에서 본 평면도이다. 기판 스테이지 (PST) 상에 있어서, 기판 (P) 외측의 소정 위치에는 기준 부재 (300) 가 배치되어 있다. 기준 부재 (300) 에는, 기판 얼라인먼트계 (350) 에 의해 액체 (LQ) 를 통하지 않고서 검출되는 기준 마크 (PFM) 와, 마스크 얼라인먼트계 (360) 에 의해 액체 (LQ) 를 통해서 검출되는 기준 마크 (MFM) 가 소정의 위치 관계로 형성되어 있다. 기준 부재 (300) 의 상면은 대략 평탄면 (평탄부) 으로 되어 있고, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 표면, 및 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (51) 은 대략 같은 높이 (면일) 로 형성되어 있다. 기준 부재 (300) 의 상면은, 포커스 검출계 (30) 의 기준면으로서의 역할도 할 수 있다. 또한, 기판 얼라인먼트계 (350) 는, 기판 (P) 상의 복수의 쇼트 영역 (S1∼S24) 에 부수하여 형성된 얼라인먼트 마크 (1) 도 검출한다.
또한, 기판 스테이지 (PST) 상 중, 기판 (P) 외측의 소정 위치에는 계측용 센서로서 예를 들어 일본 공개특허공보 소57-117238호에 개시되어 있는 조도 불균일 센서 (400) 가 배치되어 있다. 조도 불균일 센서 (400) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 표면, 및 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (51) 과 대략 같은 높이 (면일) 에 형성된 평탄면 (평탄부) 을 갖는 상판 (401) 을 가지고 있다. 또한, 기판 스테이지 (PST) 내부 (상판 아래) 에는 조도 불균일 센서 (400) 를 구성하는 수광 소자 (디텍터) 가 매설되어 있어, 상기 상판 (401) 상에 형성된 액침 영역의 액체 (LQ) 를 통하여 노광광 (EL) 을 수광한다.
마찬가지로, 기판 스테이지 (PST) 상 중, 기판 (P) 외측의 소정 위치에는, 계측용 센서로서 예를 들어 일본 공개특허공보 2002-14005호에 개시되어 있는 공간 이미지 계측 센서 (500) 가 설치되어 있다. 공간 이미지 계측 센서 (500) 도, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 표면, 및 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (51) 과 대략 같은 높이 (면일) 에 형성된 평탄면 (평탄부) 을 갖는 상판 (501) 을 가지고 있다. 또한, 기판 스테이지 (PST) 상에는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평11-16816호에 개시되어 있는 조사량 센서 (600: 조도 센서) 도 설치되어 있고, 그 조사량 센서 (600) 의 상판 (601) 의 상면은 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 표면이나 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (51) 과 대략 같은 높이 (면일) 에 형성되어 있다. 또, 상기 서술한 계측용 센서는 모두 그 상판 위에 형성된 액침 영역의 액체 (LQ) 를 통하여 빛을 수광하여, 각종 계측을 실시하는 것이다.
다음으로, 상기 서술한 구성을 갖는 노광 장치 (EX) 를 사용하여 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 노광하는 방법에 관해서 도 3 의 플로우차트도를 참조하면서 설명한다.
또, 기판 (P) 의 노광을 개시하기 전에, 기판 얼라인먼트계 (350) 의 검출 기준 위치와 마스크 (M) 의 패턴 이미지의 투영 위치와의 위치 관계 (베이스라인량) 는, 기판 얼라인먼트계 (350), 마스크 얼라인먼트계 (360), 기준 부재 (300) 등을 사용하여 미리 계측되어 있는 것으로 한다. 또한, 기판 스테이지 (PST) 에 탑재되어 있는 각종 센서에 의한 계측도 이미 완료되어, 그 계측 결과에 기초한 보정 등의 처치가 실시되어 있는 것으로 한다.
우선, 노광 처리 대상인 기판 (P) 이 반송계 (로더 장치) 에 의해 기판 스테이지 (PST) 상으로 반입 (로드) 된다. 다음으로, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 에 대하여 중첩 노광을 하기 위해, 기판 (P) 상의 복수의 쇼트 영역 각각에 부수하여 형성되어 있는 얼라인먼트 마크 (1) 를 기판 얼라인먼트계 (350) 를 사용하여 계측한다. 기판 얼라인먼트계 (350) 가 얼라인먼트 마크 (1) 를 계측하고 있을 때의 기판 스테이지 (PST) 의 위치는 레이저 간섭계 (43) 에 의해 계측되고 있다. 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역을 형성하지 않은 상태에서 (비액침 상태에서), 얼라인먼트 마크 (1) 를 계측한다. 제어 장치 (CONT) 는, 얼라인먼트 마크 (1) 의 검출 결과에 기초하여 기판 얼라인먼트계 (350) 의 검출 기준 위치에 대한 쇼트 영역의 위치 정보를 구하고, 그 위치 정보와 먼저 계측해 둔 베이스라인량에 기초하여 기판 스테이지 (PST) 를 이동시킴으로써, 마스크 (M) 의 패턴 이미지의 투영 위치와 그 쇼트 영역을 위치 맞춤한다.
상기 기판 (P) 의 로드시나, 얼라인먼트 마크 (1) 를 계측하고 있는 동안, 제어 장치 (CONT) 는 밸브 (15) 를 구동하여 액체 공급 기구 (10) 의 공급관 (13) 의 유로를 닫고 있다.
다음으로, 제어 장치 (CONT) 는, 액침 노광 개시의 지령 신호를 출력한다. 제어 장치 (CONT) 는, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 기판 (P) 을 포함하는 기판 스테이지 (PST) 상의 소정 영역을 대향시킨 상태에서 밸브 (15) 를 구동하여 공급관 (13) 의 유로를 열고, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급을 개시한다. 타이머 (60) 는, 공급관 (13) 의 유로가 열려 있음을 검지하여, 계측 시간을 리셋함 (영으로 되돌림) 과 함께, 시간 계측을 개시한다 (단계 SA1).
즉 타이머 (60) 는 밸브 (15) 에 의해서 공급관 (13) 의 유로가 열린 것을 검지하여, 그 시점을 기준으로 한, 공급관 (13) 의 유로가 열려 있는 시간의 계측, 즉 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 개시되고 나서부터의 경과 시간을 계측한다. 제어 장치 (CONT) 는 타이머 (60) 의 계측 결과를 모니터하고, 타이머 (60) 의 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다.
또한, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급의 개시와 거의 동시에, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수를 개시한다 (단계 SA2). 여기서, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 단위 시간당 액체 공급량, 및 액체 회수 기구 (20) 에 의한 단위 시간당 액체 회수량은 거의 일정치이다.
또, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수 동작 (흡인 동작) 은, 액체 공 급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 개시되기 전부터 (액체 공급이 정지되어 있는 상태에 있어서도) 실시할 수 있다.
또, 기판 (P) 의 노광전에 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 동작은, 액침 영역 (AR2) 을 형성한 후에 계속되는 동작에 따라서, 액침 영역 (AR2) 의 형성을 기판 스테이지 (PST) 상의 특정한 위치에서 실시하는 것이 바람직하고, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 기판 (P) 이 대향하는 위치에서 실시해도 되며, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 기판 스테이지 (PST) 의 예를 들어 상면 (51) 이 대향하는 위치에서 실시해도 된다. 예를 들어, 기판 (P) 상의 제 1 노광 영역의 노광 개시 위치에서 액침 영역 (AR2) 을 형성해도 되고, 액침 영역 내의 기체부분의 검출 (단계 SA5, 상세 후술) 을 실시하기에 적합한 기준 부재 (300) 와 대향하는 위치에서 실시해도 된다. 광학 소자 (2) 와 상면 (51) 이 대향한 위치에서 액체 (LQ) 의 공급 및 회수를 실시하여 상면 (51) 상에 액침 영역 (AR2) 을 형성했을 때에는, 기판 (P) 을 액침 노광할 때에, 기판 스테이지 (PST) 를 XY 방향으로 이동하여 기판 (P) 상에 액침 영역 (AR2) 을 이동시키면 된다.
제어 장치 (CONT) 는, 타이머 (60) 의 계측 결과에 기초하여, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 개시되고 나서부터의 경과 시간이 소정 시간을 초과했는지 여부를 판별한다 (단계 SA3).
여기서, 소정 시간이란, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 개시되고 난 후, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 기판 (P) (또는 기판 스테이지 (PST)) 표면 사이의 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워지기까지의 시간으로서, 예를 들어 미리 실험이나 시뮬레이션에 의해 구한다. 또한, 공간 (SP) 을 액체 (LQ) 로 채운 직후에는, 직경 100㎛ 이하의 이른바 마이크로 버블이 잔존하고 있는 경우가 있다. 그 때문에, 소정 시간은 이 마이크로 버블이 없어질 때까지의 대기 시간을 가산한 시간으로 해도 된다. 그리고, 이 소정 시간에 관한 정보는 기억 장치 (MRY) 에 기억되어 있다.
액체 공급 기구 (10) 의 액체 공급부 (11) 로부터 송출된 액체 (LQ) 는 공급관 (13) 을 흐른 후, 공급구 (12) 로부터 공간 (SP) 에 공급되어, 그 공간 (SP) 을 채우는 구성이다. 따라서, 액체 공급부 (11) 로부터 액체 공급을 개시한 후, 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워질 때까지 소정 시간을 필요로 한다. 그리고, 그 소정 시간은, 단위 시간당 액체 유량 (공급량), 공급관 (13) 및 공급구 (12) 를 포함하는 공급 유로의 용적, 및 공간 (SP) 의 용적 (액침 영역 (AR2) 의 용적) 등에 따라서 변화한다. 그래서, 상기 소정 시간에 관한 정보를 예를 들어 실험이나 시뮬레이션 등에 의해 미리 구해 둠으로써, 제어 장치 (CONT) 는, 상기 소정 시간과 타이머 (60) 의 계측 결과에 기초하여 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워졌는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 경과 시간이 상기 소정 시간에 도달했다고 판단했을 때, 제어 장치 (CONT) 는, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 기판 (P) (또는 기판 스테이지 (PST)) 표면 사이의 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워져 액침 상태가 되었다고 판단한다 (단계 SA4). 액체 공급 기구 (10) 에 의한 단위 시간당 액체 공급량 및 액체 회수 기구 (20) 에 의한 단위 시간당 액체 회수량은 거의 일정하여, 제어 장 치 (CONT) 는, 미리 구해 둔 소정 시간과 타이머 (60) 의 계측 결과인 경과 시간에 기초하여 공간 (SP) 이 액침 상태가 되었는지 여부를 판단할 수 있다.
한편, 상기 경과 시간이 상기 소정 시간에 도달하고 있지 않다고 판단했을 때, 제어 장치 (CONT) 는, 공간 (SP) 이 아직 액침 상태가 아니라고 판단한다 (단계 SA11). 그리고, 상기 경과 시간이 상기 소정 시간에 도달할 때까지, 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (LQ) 의 공급 및 회수를 계속한다.
또 여기서는 제어 장치 (CONT) 가 타이머 (60) 를 모니터하여, 타이머 (60) 의 계측 결과에 기초해서 액체 공급이 개시되고 나서부터의 경과 시간이 기억 장치 (MRY) 에 기억되어 있는 소정 시간을 초과했는지 여부를 판별하는 구성이지만, 타이머 (60) 에 상기 소정 시간에 관한 정보를 기억시켜 두고, 상기 경과 시간이 상기 소정 시간을 초과했을 때에, 타이머 (60) 가, 상기 경과 시간이 상기 소정 시간을 초과했다는 내용의 신호를 제어 장치 (CONT) 에 출력하도록 해도 된다.
제어 장치 (CONT) 는, 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워져 액침 상태가 되었다고 판단한 후, 포커스 검출계 (30) 를 사용하여 공간 (SP) 을 채운 액체 (LQ) 중의 기체부분을 검출한다 (단계 SA5).
여기서, 기체부분이란, 액체 (LQ) 중에서 부유하고 있는 기포나, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 상에 부착되어 있는 기포를 포함한다. 또는, 기체부분으로는, 예를 들어 기판 (P) 의 이동에 수반되는 액체 (LQ) 의 박리나 액체 공급 기구 (10) 의 동작 불량 등으로 인해, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 가 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 표면이나 광학 소자 (2) 의 단면에 밀착되지 않은 것에 기인하여 생성되는 기체부분을 포함한다.
포커스 검출계 (30) 를 사용하여 기체부분을 검출할 때에는, 제어 장치 (CONT) 는, 투사부 (30A) 로부터 공간 (SP) 에 검출광 (La) 을 투사한다. 공간 (SP) 의 액체 (LQ) 중에 기포 등이 있는 경우, 기포에 조사된 검출광 (La) 은 산란이나 굴절 등을 일으킨다. 따라서, 기포에 조사된 검출광 (La) 은, 수광부 (30B) 에 광량이 저하된 상태로 수광되거나, 또는 그 광로를 변화시키기 때문에 수광되지 않는다. 즉, 액체 (LQ) 중에 기포 (기체부분) 가 있는 경우, 수광부 (30B) 에 수광되는 광강도가 변화 (저하) 한다. 따라서, 포커스 검출계 (30) 는, 수광부 (30B) 의 출력에 기초하여, 공간 (SP) 에 배치되어 있는 액체 (LQ) 중에 존재하는 기포 (기체부분) 를 광학적으로 검출할 수 있다.
또, 액체 (LQ) 중의 기체부분의 검출은, 포커스 검출계 (30) 를 대신하여 전용 검출계를 사용해서 검출하도록 해도 된다. 예를 들어, 소정의 조사부로부터 공간 (SP) 의 액체 (LQ) 에 대하여 기판 (P) 의 표면과 대략 평행하게 레이저 빔을 조사하고, 레이저 빔에 대하여 소정의 위치 관계로 배치된 수광부에 의해 액체 (LQ) 를 통하여 레이저 빔을 수광한 후, 그 수광 결과에 기초하여 기체부분을 광학적으로 검출하도록 해도 된다. 기체부분이 있는 경우에는, 조사한 레이저빔은 산란 등을 일으켜 수광부에 수광되는 광강도를 변화시키기 때문에, 기체부분을 광학적으로 검출할 수 있다.
제어 장치 (CONT) 는, 타이머 (60) 의 계측 결과에 기초하여 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워졌다고 판단함과 함께, 포커스 검출계 (30) 의 검출 결과에 기초하여 공간 (SP) 의 액체 (LQ) 중에 기체부분 (기포) 이 없는 것을 확인한 후, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 기판 (P) 을 대향시킨다. 그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (LQ) 의 공급 및 회수를 실시하면서 기판 (P) 을 지지하는 기판 스테이지 (PST) 를 X 축 방향 (주사방향) 으로 이동시키면서 노광광 (EL) 을 조사하여, 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 투영 광학계 (PL) 및 공간 (SP) 의 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 상에 투영 노광한다 (단계 SA6).
본 실시형태에 있어서의 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 X 축 방향 (주사방향) 으로 이동시키면서 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 투영 노광하는 것으로, 주사 노광시에는, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 및 투영 광학계 (PL) 를 통해서 마스크 (M) 의 일부의 패턴 이미지가 투영 영역 (AR1) 내에 투영되고, 마스크 (M) 가 －X 방향 (또는 ＋X 방향) 으로 속도 V 로 이동하는 데 동기하여 기판 (P) 이 투영 영역 (AR1) 에 대하여 ＋X 방향 (또는 －X 방향) 으로 속도 βㆍV (β 는 투영 배율) 로 이동한다. 기판 (P) 상에는 복수의 쇼트 영역이 설정되어 있고, 하나의 쇼트 영역에 대한 노광 종료 후에 기판 (P) 의 스테핑 이동에 의해 다음 쇼트 영역이 주사 개시 위치로 이동하고, 이하, 스텝 앤드 스캔 방식에 의해 기판 (P) 을 이동시키면서 각 쇼트 영역에 대한 주사 노광 처리가 순차 이루어진다.
기판 (P) 의 액침 노광이 종료된 후, 제어 장치 (CONT) 는, 밸브 (15) 를 구 동하여 공급관 (13) 의 유로를 닫고, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급을 정지시킨다. 타이머 (60) 는, 공급관 (13) 의 유로가 닫힌 것을 검지하여, 계측 시간을 리셋함 (영으로 되돌림) 과 함께, 시간 계측을 개시한다 (단계 SA7).
즉 타이머 (60) 는 밸브 (15) 가 공급관 (13) 의 유로를 닫은 것을 검지하고, 그 시점을 기준으로 한, 공급관 (13) 의 유로가 닫혀 있는 시간의 계측, 즉 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 정지되고 나서부터의 경과 시간을 계측한다. 제어 장치 (CONT) 는 타이머 (60) 의 계측 결과를 모니터하고, 타이머 (60) 의 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다.
여기서, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 정지된 후에도, 소정 시간만큼 액체 회수 기구 (20) 에 의해 액체 (LQ) 를 회수한다. 액체 (LQ) 를 회수할 때, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수 기구 (20) 의 액체 회수구 (22) 에 대하여 기판 스테이지 (PST) 를 XY 방향으로 상대 이동시키면서, 기판 (P) 상이나 기판 스테이지 (PST) (상면 (51)) 상에 잔류하는 액체 (LQ) 를 회수한다. 이것에 의해, 기판 (P) 및 기판 스테이지 (PST) 상의 넓은 범위에 있어서 잔류된 액체 (LQ) 를 회수할 수 있다. 또, 기판 (P) 상이나 기판 스테이지 (PST) 상의 액체 (LQ) 를 회수할 때, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 스테이지 (PST) 를 Z 축 방향으로 이동시켜서 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 과 회수구 (22) 를 근접시킨 상태에서 액체 회수를 실시하도록 해도 된다.
제어 장치 (CONT) 는 타이머 (60) 의 계측 결과에 기초하여, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 정지되고 나서부터의 경과 시간이 소정 시간을 초과했는 지 여부를 판별한다 (단계 SA8).
여기서, 소정 시간이란, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 정지되고 나서부터, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 기판 (P) (또는 기판 스테이지 (PST)) 표면 사이의 공간 (SP) 을 채우고 있던 액체 (LQ) 가 회수되기까지의 시간으로서, 예를 들어 실험이나 시뮬레이션 등에 의해 미리 구한다. 그리고, 이 소정 시간에 관한 정보는 기억 장치 (MRY) 에 기억되어 있다.
상기 경과 시간이 상기 소정 시간에 도달했다고 판단했을 때, 제어 장치 (CONT) 는, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 기판 (P) (또는 기판 스테이지 (PST)) 표면 사이의 공간 (SP) 을 채우고 있던 액체 (LQ) 의 회수가 완료되고, 비액침 상태가 되었다고 판단한다 (단계 SA9).
한편, 상기 경과 시간이 상기 소정 시간에 도달하고 있지 않다고 판단했을 때, 제어 장치 (CONT) 는, 공간 (SP) 이 아직 비액침 상태가 아니라고 판단한다 (단계 SA12). 그리고, 상기 경과 시간이 상기 소정 시간에 도달할 때까지, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (LQ) 의 회수를 계속한다.
또 이 경우에 있어서도 타이머 (60) 에 상기 소정 시간에 관한 정보를 기억시켜 두고, 상기 경과 시간이 상기 소정 시간을 초과했을 때, 타이머 (60) 가, 상기 경과 시간이 상기 소정 시간을 초과했다는 내용의 신호를 제어 장치 (CONT) 에 출력하도록 해도 된다.
기판 (P) 및 기판 스테이지 (PST) 상의 액체 (LQ) 의 회수가 완료되어 비액침 상태가 되었다고 판단한 후, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 스테이지 (PST) 를, 투 영 광학계 (PL) 에 대하여 떨어진 위치에 있는 언로드 위치로 이동시킨다. 그리고, 언로드 위치에 있어서, 기판 스테이지 (PST) 상의 노광 완료된 기판 (P) 이 반송계 (언로더 장치) 에 의해 반출 (언로드) 된다 (단계 SA10).
또, 도 3 을 참조하여 설명한 실시형태에 있어서는, 기판 (P) 을 액침 노광할 때에, 기판 (P) 상이나 상면 (51) 상에 액체 (LQ) 를 배치하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 계측 부재 (300) 나 계측 센서 (400, 500, 600) 상 등, 기판 스테이지 (PST) 상의 소정의 평탄부 상에 액체 (LQ) 를 배치한 상태에서 계측 처리를 실시하는 경우에도 적용 가능하다. 예를 들어 계측 센서 (400) 상에 액체 (LQ) 를 배치하여 계측 처리를 실시하는 경우에는, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 계측 센서 (400) 의 상판 (401) 을 대향시킨 상태에서, 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (LQ) 의 공급 및 회수를 실시한다. 그리고, 광학 소자 (2) 와 상판 (401) 사이의 공간이 액체 (LQ) 로 채워졌는지 여부를 판단할 때에는, 제어 장치 (CONT) 는, 타이머 (60) 의 계측 결과에 기초하여 상기 판단을 실시할 수 있다. 또한, 계측 처리가 종료된 후, 액체 회수를 실시하는 경우에는, 제어 장치 (CONT) 는, 타이머 (60) 의 계측 결과에 기초하여 액체 (LQ) 가 회수되었는지 여부를 판단할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 액체 공급이 개시되고 나서부터의 경과 시간에 기초하여 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워졌는지 여부를 판단할 수 있다. 따라서, 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 가 채워졌는지 여부를 검지하기 위한 시스템을 새롭게 구축하지 않고, 비교적 간이한 구성으로 액체 (LQ) 가 채워졌는지 여부를 용이하게 판별할 수 있다. 그리고, 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워진 후에 액체 (LQ) 를 통한 노광 처리나 계측 처리를 실시할 수 있기 때문에, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
또한, 액체 공급이 정지되고 나서부터의 경과 시간에 기초하여, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 공간 (SP) 으로부터 액체 (LQ) 가 회수되었는지 여부를 판단할 수도 있다. 따라서, 공간 (SP) 의 액체 (LQ) 를 검지하기 위한 시스템을 새롭게 구축하지 않고서, 비교적 간이한 구성으로 액체 (LQ) 가 회수되었는지 여부를 용이하게 판단할 수 있다. 그리고, 액체 (LQ) 를 회수한 후에 기판 (P) 의 반출이나 액체 (LQ) 를 통하지 않은 계측 처리 등의 소정 처리를 실시할 수 있어, 액체 (LQ) 의 비산 등의 문제 발생을 방지하고, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 밸브 (15) 의 동작에 기초하여 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급의 개시 또는 정지를 판단하고 있지만, 전술한 바와 같이, 제 1 유량계 (16) 의 계측 결과에 기초하여 액체 공급의 개시 또는 정지를 판단할 수도 있다. 따라서, 액체 공급 기구 (10) 에 의해 액체 공급을 개시하거나 또는 정지했을 때에, 제어 장치 (CONT) 는, 제 1 유량계 (16) 의 계측 결과에 기초하여 타이머 (60) 에 의한 시간 계측을 개시하도록 해도 된다.
또한, 공급관 (13) 에 설치되어 있는 제 1 유량계 (16) 에 의해 계측된 유량이 소정량보다 많아졌을 때를 기준으로 하여, 액체 공급이 개시되고 나서부터의 시간 계측을 개시해도 된다. 마찬가지로, 공급관 (13) 에 설치되어 있는 제 1 유 량계 (16) 에 의해 계측된 유량이 소정량보다 적어졌을 때를 기준으로 하여, 액체 공급이 정지되고 나서부터의 시간 계측을 개시해도 된다.
또한 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 의 이미지면측의 액체의 유무를 검지하는 센서를 탑재하여, 그 센서의 검출 결과에 기초해서 타이머 (60) 에 의한 시간 계측을 개시하도록 해도 된다. 예를 들어 상기 센서가 액체 (LQ) 의 존재를 검지했을 때를 기준으로 하여, 액체 공급이 개시되고 나서부터의 시간 계측을 개시할 수 있다. 또한 상기 센서가 액체 (LQ) 가 없음을 검지했을 때를 기준으로 하여, 액체 공급이 정지되고 나서부터의 시간 계측을 개시할 수 있다. 이러한 센서로서 포커스 검출계 (30) 를 사용할 수 있다. 포커스 검출계 (30) 의 검출광 (반사광) 은 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측을 통과하고 있어, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측, 즉 검출광 (반사광) 의 광로에 액체 (LQ) 가 없어지면 포커스 검출계 (30) 에 검출 에러가 생기기 때문에, 그 검출 에러를 모니터함으로써 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 의 이미지면측 액체의 유무를 검지할 수 있다.
또한 전술한 바와 같은, 액체 공급 기구 (10) 로부터의 액체 공급이 개시 또는 정지된 것이나, 공간 (SP) 이 액침 상태인지 여부를 검지하기 위한 기구를 복수개 준비해 두고, 이들을 적절히 조합하여 타이머 (60) 의 시간 계측을 개시하도록 해도 된다.
다음으로, 본 발명의 별도의 실시형태에 관해서 도 4 의 플로우차트도를 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일하거나 또는 동등한 구성부분에 관해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 간략하게 하 거나 또는 생략한다.
기판 (P) 이 기판 스테이지 (PST) 에 로드된 후, 제어 장치 (CONT) 는, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 기판 (P) 을 포함하는 기판 스테이지 (PST) 상의 소정 영역을 대향시킨 상태에서, 밸브 (15) 를 구동하여 공급관 (13) 의 유로를 열고, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급을 개시한다. 또한, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급을 개시한 것과 거의 동시에, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수를 개시한다 (단계 SB1).
제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (LQ) 의 공급 및 회수의 개시와 동시에 (또는 소정 시간 경과 후에), 제 1 유량계 (16) 및 제 2 유량계 (26) 를 사용하여 단위 시간당 액체 공급량 및 액체 회수량의 계측을 개시한다 (단계 SB2).
제 1 유량계 (16) 및 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는 제 1 유량계 (16) 및 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과에 기초하여, 액체 공급량과 액체 회수량의 차가 소정치보다 작아졌는지 여부를 판별한다 (단계 SB3).
여기서, 도 5 를 참조하면서 상기 소정치에 관해서 설명한다. 도 5 는, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 단위 시간당 액체 공급량 및 액체 회수 기구 (20) 에 의한 단위 시간당 액체 회수량과 시간의 관계를 나타내는 그래프로, 횡축은 시간, 종축은 유량이다. 도 5 에 있어서, 액체 공급 기구 (10) 에 의해 액체 공급을 개시한 시점은 t1, 액체 회수 기구 (20) 에 의해 액체 회수를 개시한 시점은 t2 이고, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 단위 시간당 액체 공급량, 및 액체 회수 기구 (20) 에 의한 단위 시간당 액체 회수량은 일정한 것으로 한다. 또한, 유량은 제 1 유량계 (16) 및 제 2 유량계 (26) 에서 계측된 값이다. 시점 t1 과 시점 t2 사이의 시간차 (ΔT) 는, 액체 공급부 (11) 로부터 송출된 액체 (LQ) 가 제 1 유량계 (16) 를 통과하는 시점과, 그 액체 (LQ) 가 공간 (SP) 을 채운 후 제 2 유량계 (26) 를 통과하는 시점 사이의 시간차이고, 제 1 유량계 (16) 로부터 제 2 유량계 (26) 까지 사이의 유로의 체적에 기인하는 것이다. 그리고, 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워져서 액침 영역 (AR2) 이 양호하게 형성되어 있는 상태는, 액체 공급량 (즉 제 1 유량계 (16) 의 계측 결과) 과 액체 회수량 (즉 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과) 이 거의 동일한 상태이다. 그래서, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급량과 액체 회수량이 균형을 이뤄, 제 1 유량계 (16) 의 계측 결과와 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과의 차이가 거의 없어진 시점에서, 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워져 액침 영역 (AR2) 이 양호하게 형성되었다고 판단한다. 즉 도 5 에 있어서는, 제 1 유량계 (16) 의 계측 결과 F1 과 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과 F2 의 차가 거의 없어져서 그 차가 소정치 (ΔF) 이하가 된 시점 t3 에서, 제어 장치 (CONT) 는 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워졌다고 판단한다.
그리고, 이 소정치 (ΔF) 에 관한 정보는, 예를 들어 실험이나 시뮬레이션 등에 의해 미리 구해져서, 기억 장치 (MRY) 에 기억되어 있다.
제 1 유량계 (16) 의 계측 결과와 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과의 차가 소정치 (ΔF) 이하가 되었다고 판단했을 때, 제어 장치 (CONT) 는, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 기판 (P) (또는 기판 스테이지 (PST)) 표면 사이의 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워져 액침 상태가 되었다고 판단한다 (단계 SB4).
여기서, 상기 차가 소정치 (ΔF) 이하로 되어 있지 않은 경우, 제어 장치 (CONT) 는, 공간 (SP) 이 아직 액침 상태가 아니라고 판단한다 (단계 SB11). 그리고, 미리 설정된 제한 시간을 경과했는지 여부를 판단한다 (단계 SB13). 그 제한 시간이 경과되어 있지 않은 경우, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (LQ) 의 공급 및 회수를 계속한다.
한편, 상기 제한 시간을 경과하고 있는 경우, 제어 장치 (CONT) 는, 노광 장치 (EX) 에 이상이 생겼다고 판단하여, 소정의 처치를 실시한다 (단계 SB14). 예를 들어, 상기 제한 시간을 경과한 시점에 있어서, 액체 공급량의 값이 커 상기 차가 ΔF 이하로 되지 않은 경우, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급량이 과잉인 것으로 판단하여, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 상으로부터 액체 (LQ) 가 유출되는 등의 문제를 방지하기 위해서, 예를 들어 밸브 (15) 를 닫고 액체 공급을 정지하거나, 도시하지 않은 경보 장치 (알람음, 경고등 등) 를 구동하는 등의 적절한 처치를 실시한다. 한편, 액체 회수량의 값이 커 상기 차가 ΔF 이하로 되지 않은 경우, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수량이 과잉인 것으로 판단하여, 액침 영역 (AR2) 이 고갈되는 등의 문제를 방지하기 위해서, 예를 들면 액체 공급량을 많게 하는 등의 적절한 처치를 실시한다. 이와 같이, 제어 장치 (CONT) 는, 제 1 유량계 (16) 의 계측 결과와 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과에 기초하여, 노광 장치 (EX) 에 이상이 발생했는지 여부를 판단할 수도 있다.
제어 장치 (CONT) 는, 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채우져서 액침 상태가 되었다고 판단한 후, 포커스 검출계 (30) 를 사용하여 공간 (SP) 을 채운 액체 (LQ) 중의 기체부분을 검출한다 (단계 SB5). 제어 장치 (CONT) 는, 액침 상태가 되었다고 판단한 후, 마이크로 버블 소멸을 위한 대기 시간의 경과를 기다린 다음 기체부분의 검출을 실행하도록 해도 된다.
제어 장치 (CONT) 는, 제 1 유량계 (16) 및 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과에 기초하여 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워졌다고 판단함과 함께, 포커스 검출계 (30) 의 검출 결과에 기초하여 공간 (SP) 의 액체 (LQ) 중에 기체부분 (기포) 이 없음을 확인한 후, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 기판 (P) 을 대향시킨다. 그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (LQ) 의 공급 및 회수를 실시하면서, 기판 (P) 을 지지하는 기판 스테이지 (PST) 를 X 축 방향 (주사방향) 으로 이동시키면서 노광광 (EL) 을 조사하여, 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 투영 광학계 (PL) 및 공간 (SP) 의 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 상에 투영 노광한다 (단계 SB6).
기판 (P) 의 액침 노광이 종료된 후, 제어 장치 (CONT) 는, 밸브 (15) 를 구동하여 공급관 (13) 의 유로를 닫고, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급을 정지한다. 한편, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수 를 계속한다. 제 2 유량계 (26) 는, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 정지된 후, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수량을 계측한다 (단계 SB7).
제어 장치 (CONT) 는, 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과에 기초하여, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수량이 소정치보다 작아졌는지 여부를 판별한다 (단계 SB8).
여기서, 도 6 을 참조하면서 상기 소정치에 관해서 설명한다. 도 6 은, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 단위 시간당 액체 공급량 및 액체 회수 기구 (20) 에 의한 단위 시간당 액체 회수량과 시간의 관계를 나타내는 그래프로, 횡축은 시간, 종축은 유량이다. 도 6 에 있어서, 액체 공급 기구 (10) 의 액체 공급을 정지한 시점은 t5 이다. 또한, 유량은 제 1 유량계 (16) 및 제 2 유량계 (26) 에서 계측된 값이다. 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급을 정지함으로써, 제 1 유량계 (16) 의 계측 결과는 급속히 영에 가까워진다. 한편, 액체 회수 기구 (20) 는, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급의 정지후, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 상의 액체 (LQ) 의 회수를 서서히 실시하기 때문에, 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과는 완만하게 영에 가까워진다. 그리고, 공간 (SP) 에 채워진 액체 (LQ) 가 양호하게 회수되는 상태는, 액체 회수량 (즉, 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과) 이 대략 영이 되는 상태이다. 그래서, 제어 장치 (CONT) 는, 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과가 미리 설정된 소정치 F3 이하 (거의 영)이 된 시점 t6 에서, 공간 (SP) 을 채우고 있던 액체 (LQ) 의 회수가 완료되었다고 판단한다. 그리 고, 이 소정치 F3 에 관한 정보는 기억 장치 (MRY) 에 기억되어 있다.
제 2 유량계 (26) 의 계측 결과가 상기 소정치 F3 이하로 되었다고 판단했을 때, 제어 장치 (CONT) 는, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 기판 (P) (또는 기판 스테이지 (PST)) 표면 사이의 공간 (SP) 을 채우고 있던 액체 (LQ) 의 회수가 완료되어 비액침 상태가 되었다고 판단한다 (단계 SB9).
여기서, 상기 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과가 상기 소정치 F3 이하로 되어 있지 않다고 판단했을 때, 제어 장치 (CONT) 는, 공간 (SP) 이 아직 비액침 상태가 아니라고 판단한다 (단계 SB12). 그리고, 미리 설정된 제한 시간을 경과했는지 여부를 판단한다 (단계 SB15). 그 제한 시간이 경과되어 있지 않은 경우, 제어 장치 (CONT) 는 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (LQ) 의 회수를 계속한다.
한편, 상기 제한 시간이 경과되어 있는 경우, 제어 장치 (CONT) 는 노광 장치 (EX) 에 이상이 생겼다고 판단하여, 소정의 처치를 실시한다 (단계 SB16). 예를 들어, 상기 제한 시간을 경과한 시점에서도 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과가 소정치 F3 이하로 되지 않은 경우, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급이 정지되어 있거나, 또는 공급관 (13) 의 도중 등에서 액체 (LQ) 가 누설되고 있을 가능성이 있기 때문에, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 (LQ) 의 누출을 방지하기 위해, 예를 들어 밸브 (15) 를 닫고 액체 공급을 정지하거나, 또는 노광 장치 (EX) 전체의 동작을 정지하거나, 도시하지 않은 경보 장치 (알람음, 경고등 등) 를 구동하는 등의 처치를 실시한다. 이와 같이, 제어 장치 (CONT) 는, 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과에 기초하여 노광 장치 (EX) 에 이상이 발생했는지 여부를 판단할 수도 있다.
기판 (P) 및 기판 스테이지 (PST) 상의 액체 (LQ) 의 회수가 완료되어 비액침 상태가 되었다고 판단한 후, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 스테이지 (PST) 를 투영 광학계 (PL) 에 대하여 떨어진 위치에 있는 언로드 위치로 이동시킨다. 그리고, 언로드 위치에 있어서, 기판 스테이지 (PST) 상의 노광이 끝난 기판 (P) 이 반송계 (언로더 장치) 에 의해서 반출 (언로드) 된다 (단계 SB10).
또 상기 단계 SB4 에 있어서, 제 1 유량계 (16) 의 계측 결과와 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과의 차가 소정치 (ΔF) 이하가 되었다고 판단했을 때, 제어 장치 (CONT) 는, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 기판 (P) (또는 기판 스테이지 (PST)) 표면 사이의 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워졌다고 판단하고 있다. 한편으로, 제 1 유량계 (16) 및 제 2 유량계 (26) 와 타이머 (60) 를 병용하여, 상기 차가 소정치 (ΔF) 보다 작아진 시점 t3 으로부터 소정 시간이 경과한 시점 t4 (도 5 참조) 에서, 제어 장치 (CONT) 는 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워졌다고 판단하도록 해도 된다. 이렇게 함으로써, 액침 영역 (AR2) 이 안정화되는 것을 기다린 다음에, 노광 처리를 실시할 수 있다. 예를 들어 도 5 의 부호 F2' 로 나타내는 바와 같이, 상기 차가 일단 ΔF 이하가 되었음에도 불구하고, 회수측 유량이 오버슈트하여 일정 기간만큼 ΔF 이상으로 되어 버릴 가능성이 있다. 그 상태에서, 기판 스테이지 (PST) 를 이동시키면서 기판 (P) 의 액침 노광을 개시하면, 액침 영역 (AR2) 이 고갈되거나, 반대로 액체 (LQ) 가 유출될 가능성이 높아지는 등의 문제가 생긴다. 그래서, 상기 차가 소정치 ΔF 보다 작아지고 나서, 액체 공급량 및 액체 회수량의 안정화를 위해 소정 시간이 경과한 시점 t4 에서 공간 (SP) 이 액체 (LQ) 로 채워졌다고 판단함으로써, 상기 문제의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 상기 단계 SB9 에 있어서는, 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과가 소정치 F3 이하가 되었다고 판단했을 때, 제어 장치 (CONT) 는 액체 회수가 완료되었다고 판단하고 있지만, 이 경우에 있어서도, 제 1 유량계 (16) 및 제 2 유량계 (26) 와 타이머 (60) 를 병용하여, 제 2 유량계 (26) 의 계측 결과가 소정치 F3 이하가 된 시점 t6 으로부터 소정 시간이 경과한 시점 t7 (도 6 참조) 에서 액체 회수가 완료되었다고 판단하도록 해도 된다. 이렇게 함으로써, 액체 (LQ) 가 잔존할 가능성을 더욱 줄일 수 있어, 액체 회수를 양호하게 실시할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서 액체 (LQ) 는 순수에 의해 구성되어 있다. 순수는 반도체 제조 공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있음과 함께, 기판 (P) 상의 포토레지스트나 광학 소자 (렌즈) 등에 대한 악영향이 없다는 이점이 있다. 또한, 순수는 환경에 대한 악영향이 없음과 함께 불순물의 함유량이 매우 낮기 때문에, 기판 (P) 의 표면 및 투영 광학계 (PL) 의 선단면에 설치되어 있는 광학 소자의 표면을 세정하는 작용도 기대할 수 있다. 또한 공장 등으로부터 공급되는 순수의 순도가 낮은 경우에는, 노광 장치가 초순수 제조기 를 가지도록 해도 된다.
그리고, 파장이 193㎚ 정도인 노광광 (EL) 에 대한 순수 (물) 의 굴절률 n 은 대략 1.44 로 알려져 있어, 노광광 (EL) 의 광원으로서 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 을 사용한 경우, 기판 (P) 상에서는 1/n, 즉 약 134㎚ 정도로 단파장화되어 높은 해상도가 얻어진다. 또, 초점 심도는 공기 중과 비교하여 약 n 배, 즉 약 1.44 배 정도로 확대되기 때문에, 공기 중에서 사용하는 경우와 동일한 정도의 초점 심도를 확보할 수 있으면 되는 경우에는 투영 광학계 (PL) 의 개구수를 보다 증가시킬 수 있어, 이 점에서도 해상도가 향상한다.
또, 상기 서술한 바와 같이 액침법을 사용한 경우에는, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 0.9∼1.3 이 되는 경우도 있다. 이와 같이, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 커지는 경우에는, 종래부터 노광광으로서 사용되고 있는 랜덤 편광광에서는 편광 효과에 의해 결상 성능이 악화되는 경우도 있기 때문에 편광 조명을 사용하는 것이 바람직하다. 그 경우, 마스크 (레티클) 의 라인 앤드 스페이스 패턴의 라인 패턴의 긴 길이 방향에 매칭시킨 직선 편광 조명을 실시하고, 마스크 (레티클) 의 패턴으로부터는 S 편광 성분 (TE 편광 성분), 즉 라인 패턴의 긴 길이 방향을 따른 편광 방향 성분의 회절광이 많이 사출되도록 하면 된다. 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면에 도포된 레지스트 사이가 액체로 채워져 있는 경우, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면에 도포된 레지스트의 사이가 공기 (기체) 로 채워져 있는 경우와 비교하여 콘트라스트의 향상에 기여하는 S 편광 성분 (TE 편광 성분) 의 회절광의 레지스트 표면에서의 투과율이 높아지기 때문에, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 1.0 을 초과하는 경우라도 높은 결상 성능을 얻을 수 있다. 또한, 위상 시프트 마스크나 일본 공개특허공보 평6-188169호에 개시되어 있는 라인 패턴의 긴 길이 방향에 매칭시킨 사입사 조명법 (특히 다이볼 조명법) 등을 적절히 조합하면 더욱 효과적이다.
또한, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저를 노광광으로 하고, 1/4 정도의 축소 배율의 투영 광학계 (PL) 를 사용하여 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴 (예를 들면 25∼50㎚ 정도의 라인 앤드 스페이스) 를 기판 (P) 상에 노광하는 경우, 마스크 (M) 의 구조 (예를 들어 패턴의 미세도나 크롬의 두께) 에 따라서는 Wave guide 효과에 의해 마스크 (M) 가 편광판으로서 작용하여, 콘트라스트를 저하시키는 P 편광 성분 (TM 편광 성분) 의 회절광보다 S 편광 성분 (TE 편광 성분) 의 회절광이 많이 마스크 (M) 로부터 사출되게 되므로, 상기 서술한 직선 편광 조명을 사용하는 것이 바람직하지만, 랜덤 편광광으로 마스크 (M) 를 조명하더라도, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 0.9∼1.3 과 같이 큰 경우에서도 높은 해상 성능을 얻을 수 있다. 또한, 마스크 (M) 상의 극미세한 라인 앤드 스페이스 패턴을 기판 (P) 상에 노광하는 경우, Wire Grid 효과에 의해 P 편광 성분 (TM 편광 성분) 이 S 편광 성분 (TE 편광 성분) 보다 커질 가능성도 있지만, 예를 들면 ArF 엑시머 레이저를 노광광으로 하고, 1/4 정도의 축소 배율의 투영 광학계 (PL) 를 사용하여 25㎚ 보다 큰 라인 앤드 스페이스 패턴을 기판 (P) 상에 노광하는 경우에는, S 편광 성분 (TE 편광 성분) 의 회절광이 P 편광 성분 (TM 편광 성분) 의 회절광보다 많이 마스크 (M) 로부터 사출되기 때문에, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 0.9∼1.3 과 같이 큰 경우에서도 높은 해상 성능을 얻을 수 있다.
그리고, 마스크 (레티클) 의 라인 패턴의 긴 길이 방향에 매칭시킨 직선 편광 조명 (S 편광 조명) 뿐만 아니라, 일본 공개특허공보 평6-53120호에 개시되어 는 바와 같이, 광축을 중심으로 한 원의 접선 (둘레) 방향으로 직선 편광하는 편광 조명법과 사입사 조명법과의 조합도 효과적이다. 특히, 마스크 (레티클) 의 패턴이 소정 일 방향으로 연장되는 라인 패턴 뿐만 아니라, 복수의 상이한 방향으로 연장되는 라인 패턴이 혼재하는 경우에는, 역시 공개특허공보 평6-53120호에 개시되어 있는 바와 같이, 광축을 중심으로 한 원의 접선방향으로 직선 편광하는 편광 조명법과 윤대 조명법을 병용함으로써, 투영 광학계의 개구수 (NA) 가 큰 경우라도 높은 결상 성능을 얻을 수 있다.
본 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 의 선단에 광학 소자 (2) 가 장착되어 있고, 이 렌즈에 의해 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성, 예를 들어 수차 (구면 수차, 코마 수차 등) 를 조정할 수 있다. 또, 투영 광학계 (PL) 의 선단에 장착되는 광학 소자로는 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성 조정에 사용되는 광학 플레이트여도 된다. 또는 노광광 (EL) 을 투과 가능한 평행 평면판이어도 된다.
그리고, 액체 (LQ) 의 흐름에 의해 생기는 투영 광학계 (PL) 선단의 광학 소자와 기판 (P) 사이의 압력이 큰 경우에는, 그 광학 소자를 교환 가능하게 하는 것이 아니라, 그 압력에 의해 광학 소자가 움직이지 않도록 견고하게 고정해도 된다.
또, 본 실시형태에서는 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면 사이가 액체 (LQ) 로 채워져 있는 구성이지만, 예를 들어 기판 (P) 의 표면에 평행 평면판으로 이루어지는 커버 유리를 장착한 상태에서 액체 (LQ) 를 채우는 구성이어도 된다.
또, 본 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 선단의 광학 부재 (광학 소자 (2)) 의 사출측 광로 공간을 액체 (LQ) 로 채워 기판 (P) 을 노광하는 구성으로 되어 있지만, 국제 공개 제2004/019128호에 개시되어 있는 바와 같이, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 의 입사측의 광로 공간도 액체 (LQ) 로 채워지도록 해도 된다. 이 경우, 광학 소자 (2) 의 입사측의 광로 공간으로의 액체 (LQ) 의 공급, 및 그 공간으로부터의 액체 (LQ) 의 회수에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다.
본 실시형태의 액체 (LQ) 는 물이지만, 물 이외의 액체일 수도 있고, 예를 들어 노광광 (EL) 의 광원이 F2 레이저인 경우, 이 F2 레이저광은 물을 투과하지 못하기 때문에, 액체 (LQ) 로는 F2 레이저광을 투과 가능한 예를 들어 과불화폴리에테르 (PFPE) 나 불소계 오일 등의 불소계 유체여도 된다. 이 경우, 액체 (LQ) 와 접촉하는 부분에는, 예를 들어 불소를 함유하는 극성이 작은 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써 친액화 처리한다. 또, 액체 (LQ) 로는, 그 밖에도 노광광 (EL) 에 대한 투과성이 있고 가능한 한 굴절률이 높으며, 투영 광학계 (PL) 나 기판 (P) 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 대하여 안정적인 것 (예를 들어 시더유) 를 사용할 수도 있다. 이 경우도 표면 처리는 사용하는 액체 (LQ) 의 극성에 따라서 실시된다.
또, 상기 각 실시형태의 기판 (P) 으로는, 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용의 유리 기판이나, 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼, 또는 노광 장치에서 사용되는 마스크 또는 레티클의 원판 (합성 석영, 규소 웨이퍼) 등이 적용된다.
노광 장치 (EX) 로는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 동기 이동하여 마스크 (M) 의 패턴을 주사 노광하는 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 노광 장치 (스캐닝 스테퍼) 외에, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 정지시킨 상태에서 마스크 (M) 의 패턴을 일괄 노광하고, 기판 (P) 을 순차 스텝 이동시키는 스텝 앤드 리피트 방식의 투영 노광 장치 (스테퍼) 에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 기판 (P) 상에서 적어도 2개의 패턴을 부분적으로 겹쳐서 전사하는 스텝 앤드 스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 일본 공개특허공보 평10-163099호, 일본 공개특허공보 평10-214783호 (대응 미국 특허 6,341,007호, 6,400,441호, 6,549,269호 및 6,590,634호), 일본 특허공표공보 2000-505958호 (대응 미국 특허 5,969,441호) 또는 미국 특허 6,208,407호 등에 개시되어 있는 트윈 스테이지형의 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 일본 공개특허공보 평11-135400호에 개시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼 등의 피처리 기판을 유지하여 이동 가능한 노광 스테이지와, 각종 계측 부재나 센서를 구비한 계측 스테이지를 갖춘 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 국소적으로 액체를 채우는 노광 장치를 채용하고 있지만, 본 발명은, 일본 공개특허공보 평6-124873호에 개시되어 있는, 노광 대상인 기판을 유지한 스테이지를 액조 중에서 이동시키는 액침 노광 장치에도 적용 가능하다.
노광 장치 (EX) 의 종류로는, 기판 (P) 에 반도체 소자 패턴을 노광하는 반도체 소자 제조용의 노광 장치에 한정되지 않고, 액정 표시 소자 제조용 또는 디스플레이 제조용의 노광 장치나, 박막 자기 헤드, 촬상 소자 (CCD) 또는 레티클 또는 마스크 등을 제조하기 위한 노광 장치 등에도 널리 적용할 수 있다.
기판 스테이지 (PST) 나 마스크 스테이지 (MST) 에 리니어 모터 (USP5,623,853 또는 USP5,528,118 참조) 를 사용하는 경우에는, 에어 베어링을 사용한 에어 부상형 및 로렌츠력 또는 리액턴스력을 사용한 자기 부상형 중 어느 것을 사용해도 상관없다. 또, 각 스테이지 (PST, MST) 는, 가이드를 따라서 이동하는 타입일 수도 있고, 가이드를 설치하지 않은 가이드리스 타입일 수도 있다.
각 스테이지 (PST, MST) 의 구동 기구로는, 2차원으로 자석을 배치한 자석 유닛과 2차원으로 코일을 배치한 전기자 유닛을 대향시켜 전자력에 의해 각 스테이지 (PST, MST) 를 구동하는 평면 모터를 사용해도 된다. 이 경우, 자석 유닛과 전기자 유닛 중 임의의 일방을 스테이지 (PST, MST) 에 접속하고, 자석 유닛과 전기자 유닛의 타방을 스테이지 (PST, MST) 의 이동면측에 형성하면 된다.
기판 스테이지 (PST) 의 이동에 의해 발생하는 반력은, 투영 광학계 (PL) 에 전해지지 않도록, 일본 공개특허공보 평8-166475호 (USP5,528,118) 에 기재된 바와 같이, 프레임 부재를 사용하여 기계적으로 바닥 (대지) 으로 빠져나가게 할 수도 있다.
마스크 스테이지 (MST) 의 이동에 의해 발생하는 반력은, 투영 광학계 (PL) 에 전해지지 않도록, 일본 공개특허공보 평8-330224호 (US S/N 08/416,558) 에 기재된 바와 같이, 프레임 부재를 사용하여 기계적으로 바닥 (대지) 으로 빠져나가게 할 수도 있다.
또한, 상기 서술한 각 실시형태에서는 노광 동작 중에 있어서의 액체 (LQ) 의 공급 및 회수에 관해서 설명하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 메인터넌스시나 제어 장치 (CONT) 의 리셋시에 있어서, 액체 회수 동작 및 액체 공급 동작을 단독으로 실시하는 경우에도 적용할 수 있다.
이상과 같이, 본원의 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 본원 특허청구의 범위에 열거된 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브 시스템을, 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하게끔 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해, 이 조립의 전후에는, 각종 광학계에 관해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 관해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 관해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 실시된다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에 대한 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호의 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에 대한 조립 공정 전에, 각 서브 시스템 개개의 조립 공정이 있음은 물론이다. 각종 서브 시스템의 노광 장치에 대한 조립 공정이 종료되면 종합 조정이 실시되어, 노광 장치 전체적으로 각종 정밀도가 확보된다. 또, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 실시하는 것이 바람직하다.
반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는, 도 7 에 나타내는 바와 같이 마이크로 디바이스의 기능ㆍ성능을 설계하는 단계 (201), 이 설계 단계에 기초한 마스크 (레티클) 를 제작하는 단계 (202), 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계 (203), 전술한 실시형태의 노광 장치 (EX) 에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 노광 처리 단계 (204), 디바이스 조립 단계 (205: 다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함), 검사 단계 (206) 등을 거쳐 제조된다.

Claims (24)

  1. 투영 광학계와 액체를 통해서 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 그 선단부에 대향하는 물체 사이에 액체를 공급하는 액체 공급 기구,
    상기 액체 공급 기구에 의한 액체 공급이 개시되고 나서부터의 시간을 계측하는 타이머, 및
    상기 타이머의 계측 결과에 기초하여, 상기 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 상기 물체 사이의 적어도 상기 노광광의 광로를 포함하는 공간이 상기 액체로 채워졌는지 여부를 판단하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 타이머의 계측 결과에 기초하여, 상기 액체 공급이 개시되고 나서부터의 시간이 소정 시간에 도달했을 때에 상기 공간이 상기 액체로 채워졌다고 판단하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 액체 공급 기구는, 액체를 공급하는 공급구와, 상기 공급구에 접속하는 유로를 개폐하는 밸브를 갖고,
    상기 타이머는 상기 밸브가 상기 유로를 열었을 때 시간 계측을 개시하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    액체 중의 기체부분을 검출하는 검출기를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 공간이 상기 액체로 채워졌다고 판단한 후, 상기 공간을 채운 상기 액체 중의 기체부분을 검출하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 공간이 상기 액체로 채워졌다고 판단한 후, 상기 노광광을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  6. 투영 광학계와 액체를 통해서 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 그 선단부에 대향하는 물체 사이에 액체를 공급하는 액체 공급 기구,
    상기 액체 공급 기구에 의한 액체 공급이 정지되고 나서부터의 시간을 계측하는 타이머,
    상기 액체 공급 기구에 의한 액체 공급 중 및 액체 공급이 정지된 후에도 액체를 회수하는 액체 회수 기구, 및
    상기 타이머의 계측 결과에 기초하여, 상기 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 상기 물체 사이의 공간으로부터 상기 액체가 회수되었는지 여부를 판단하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 타이머의 계측 결과에 기초하여, 상기 액체 공급이 정지되고 나서부터의 시간이 소정 시간에 도달했을 때에 상기 공간으로부터 상기 액체가 회수되었다고 판단하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 액체 공급 기구는, 액체를 공급하는 공급구와, 상기 공급구에 접속하는 유로를 개폐하는 밸브를 갖고,
    상기 타이머는, 상기 밸브가 상기 유로를 닫았을 때, 시간 계측을 개시하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  9. 투영 광학계와 액체를 통해서 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 그 선단부에 대향하는 물체 사이에 액체를 공급하는 액체 공급 기구,
    상기 액체를 회수하는 액체 회수 기구,
    상기 액체 공급 기구에 의한 액체 공급량을 계측하는 제 1 계측기,
    상기 액체 회수 기구에 의한 액체 회수량을 계측하는 제 2 계측기, 및
    상기 제 1 계측기 및 제 2 계측기의 계측 결과에 기초하여, 상기 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 그 선단부에 대향하는 물체 사이의 적어도 상기 노광광의 광로를 포함하는 공간이 상기 액체로 채워졌는지 여부를 판단하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제 1 계측기의 계측 결과와 상기 제 2 계측기의 계측 결과의 차가 소정치 이하로 되었을 때, 상기 공간이 상기 액체로 채워졌다고 판단하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제 1 계측기의 계측 결과와 상기 제 2 계측기의 계측 결과의 차에 기초하여, 이상이 발생했는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 공간이 상기 액체로 채워졌다고 판단한 후, 상기 노광광을 조사하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  13. 투영 광학계와 액체를 통해서 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 그 선단부에 대향하는 물체 사이의 공간에 액체를 공급하는 액체 공급 기구,
    상기 액체를 회수하는 액체 회수 기구,
    상기 액체 공급 기구에 의한 액체 공급이 정지된 후, 상기 액체 회수 기구에 의한 액체 회수량을 계측하는 계측기, 및
    상기 계측기의 계측 결과에 기초하여, 상기 공간으로부터 상기 액체가 회수되었는지 여부를 판단하는 제어 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 액체 회수 기구의 회수구와 상기 물체를 상대 이동시키면서, 액체 회수를 실시하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 물체는, 상기 기판 또는 상기 기판을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지를 포함하고,
    상기 기판 또는 상기 기판 스테이지 상의 소정 영역과 상기 투영 광학계 사이에 액체가 채워지는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  16. 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 그 선단부에 대향하는 물체 사이의 공간에 액체를 공급하는 공급 방법으로서,
    상기 공간에 액체를 공급하는 단계,
    상기 공급 개시후의 경과 시간을 계측하는 단계, 및
    상기 경과 시간이 소정 시간을 초과한 시점에서 상기 공간이 상기 액체에 의해서 채워졌다고 판단하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 공급 방법.
  17. 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 그 선단부에 대향하는 물체 사이의 공간에 액체를 공급하는 공급 방법으로서,
    상기 공간으로의 액체의 공급과 상기 공간으로부터의 액체의 회수를 동시에 실시하는 단계,
    단위 시간당 액체의 공급량과 회수량을 계측하는 단계, 및
    상기 공급량과 상기 회수량의 차가 소정치보다 작아진 시점, 또는 상기 공급량과 상기 회수량의 차가 소정치보다 작아지고 난 후 소정 시간 경과한 시점 중 어느 일방의 시점에서, 상기 공간이 상기 액체에 의해서 채워졌다고 판단하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 공급 방법.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 공간이 상기 액체에 의해서 채워졌다고 판단한 후, 투영 광학계와 상기 액체를 통해서 기판에 노광광을 조사하여, 상기 기판을 노광하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 공급 방법.
  19. 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 그 선단부에 대향하는 물체 사이의 공간에 채워진 액체를 회수하는 회수 방법으로서,
    상기 공간으로의 액체의 공급과 상기 공간으로부터의 액체의 회수를 동시에 실시하는 단계,
    상기 액체의 공급을 정지하는 단계,
    상기 정지후의 경과 시간을 계측하는 단계, 및
    상기 경과 시간이 소정 시간을 초과한 시점에서 상기 공간을 채우고 있던 액체의 회수가 완료되었다고 판단하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 회수 방법.
  20. 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 그 선단부에 대향하는 물체 사이의 공간에 채워진 액체를 회수하는 회수 방법으로서,
    상기 공간으로의 액체의 공급과 상기 공간으로부터의 액체의 회수를 동시에 실시하는 단계,
    단위 시간당 액체의 공급량과 회수량을 계측하는 단계,
    상기 액체의 공급을 정지하는 단계, 및
    상기 회수량이 소정량보다도 작아진 시점, 또는 상기 회수량이 소정치보다 작아지고 난 후 소정 시간 경과한 시점 중 어느 일방의 시점에서, 상기 공간을 채우고 있던 액체의 회수가 완료되었다고 판단하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 회수 방법.
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    상기 액체 공급의 정지에 앞서, 상기 투영 광학계와 상기 액체를 통해서 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 단계와,
    상기 공간을 채우고 있던 액체의 회수가 완료되었다고 판단한 후, 상기 기판을 반출하는 단계를 갖는 것을 특징으로 하는 액체 회수 방법.
  22. 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 그 선단부에 대향하는 물체 사이의 공간에 액체를 공급하고, 그 액체를 통해서 상기 물체를 노광하는 노광 방법으로서,
    제 16 항 또는 제 17 항에 기재된 공급 방법을 사용하여 액체를 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  23. 투영 광학계의 이미지면측 선단부와 그 선단부에 대향하는 물체 사이의 공간에 액체를 공급하고, 그 액체를 통해서 상기 물체를 노광하는 노광 방법으로서,
    제 19 항 또는 제 20 항에 기재된 회수 방법을 사용하여 액체를 회수하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  24. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항 내지 제 7 항, 제 9 항, 제 10 항, 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
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