KR101181683B1 - 노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

액체가 공급되는 플레이트 (101) 를 가지고, 투영 광학계 (PL) 및 액체 (Lq) 를 통하여 노광에 관한 계측을 실시하는 계측 스테이지 (MST) 중, 플레이트를 포함하는 적어도 일부가 교환 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 플레이트 표면이 액체와의 접촉에 의해 열화되기 전에, 그 플레이트를 포함하는 적어도 일부를 교환함으로써 노광에 관한 계측을 항상 고정밀도로 실시할 수 있고, 나아가서는 고정밀한 노광을 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 플레이트의 적어도 1 개의 단면이 경면 가공되어 있는 경우, 플레이트를 포함하는 계측부의 적어도 일부를 새로운 것으로 교환할 때에, 그 교환 후의 부품을 러프하게 위치 결정하더라도, 플레이트의 경면 가공된 단면을 통하여, 예를 들어, 간섭계 등을 사용하여 플레이트의 위치를 정확하게 계측할 수 있다.
노광 장치, 액침, 리소그래피, 투영 광학계, 계측

Description

노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE EQUIPMENT, EXPOSURE METHOD AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
기술분야
본 발명은, 노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 반도체 소자 (집적 회로), 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스를 제조할 때에 리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 상기 노광 장치를 사용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
배경기술
종래부터, 반도체 소자 (집적 회로 등), 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스를 제조하는 리소그래피 공정에서는, 마스크 (또는 레티클) 의 패턴 이미지를 투영 광학계를 통하여 레지스트 (감광제) 가 도포된 웨이퍼 또는 유리 플레이트 등의 감광성 물체 (이하, 「웨이퍼」라고 부른다) 상의 복수의 쇼트 영역 각각에 전사하는 스텝 앤드 리피트 방식의 축소 투영 노광 장치 (이른바 스테퍼) 나, 스텝 앤드 스캔 방식의 투영 노광 장치 (이른바 스캐닝 스테퍼 (스캐너라고도 불림)) 등이 주로 사용되고 있다.
이러한 종류의 투영 노광 장치에서는, 집적 회로의 고집적화에 의한 패턴의 미세화에 수반하여 보다 높은 해상력 (해상도) 이 해마다 요구되고 있고, 그 때문에 노광광의 단파장화 및 투영 광학계의 개구수 (NA) 의 증대화 (대(大) NA 화) 가 점차 진행되어 왔다. 그런데, 노광광의 단파장화 및 투영 광학계의 대 NA 화는, 투영 노광 장치의 해상력을 향상시키는 반면, 초점 심도의 협소화를 초래한다. 또, 장래적으로 노광 파장은 더욱 단파장화되는 것이 확실시되고 있어, 이대로는 초점 심도가 지나치게 좁아져, 노광 동작시의 포커스 마진이 부족해질 우려가 생기고 있다.
그래서, 실질적으로 노광 파장을 짧게 하고, 또한 공기 중에 비하여 초점 심도를 크게 (넓게) 하는 방법으로서 액침법을 이용한 노광 장치가 최근 주목받게 되었다. 이 액침법을 이용한 노광 장치로서, 투영 광학계의 하면 (下面) 과 웨이퍼 표면 사이를 물 또는 유기 용매 등의 액체에 의해 국소적으로 채운 상태에서 노광하는 것이 알려져 있다 (예를 들어, 하기 특허 문헌 1 참조). 이 특허 문헌 1 에 기재된 노광 장치에서는, 액체 중에서의 노광광의 파장이 공기 중의 1/n 배 (n 은 액체의 굴절률로 통상 1.2～1.6 정도) 가 되는 것을 이용하여 해상도를 향상시킴과 함께, 그 해상도와 동일한 해상도를 액침법에 따르지 않고서 얻을 수 있는 투영 광학계 (이러한 투영 광학계의 제조가 가능하다고 가정하여) 에 비해 초점 심도를 n 배로 확대시키는, 즉, 공기 중에 비해 초점 심도를 실질적으로 n 배로 확대시킬 수 있다.
또, 최근에는, 웨이퍼 스테이지 (기판 스테이지) 와는 독립적으로 2 차원면 내에서 구동 가능하고, 계측에 사용되는 계측기가 설치된 스테이지 (계측 스테이지) 를 구비한 노광 장치도 제안되어 있다 (예를 들어, 특허 문헌 2, 3 등 참조). 이 계측 스테이지를 채용하는 경우, 웨이퍼 스테이지에는 웨이퍼의 노광시에 필요 할 필요 최저한의 구성 부재 (예를 들어, 웨이퍼 홀더 등) 만을 형성하면 되기 때문에, 웨이퍼 스테이지의 소형, 경량화를 꾀할 수 있다. 이것에 의해, 웨이퍼 스테이지를 구동하는 구동 기구 (모터) 의 소형화 및 모터로부터의 발열량을 저감할 수 있어, 웨이퍼 스테이지의 열 변형이나 노광 정밀도의 저하를 최대한 억제할 수 있을 것으로 기대된다.
그런데, 전술한 액침 노광 장치에 계측 스테이지를 채용하는 경우에는, 계측 스테이지 상에 물을 채운 상태에서 노광에 관련된 여러 가지 계측이 이루어지기 때문에 계측 스테이지의 액체에 접하는 부재의 표면이 액체와의 접촉 및 노광광의 조사에 의해 열화되어, 노광에 관련된 각종 계측의 계측 정밀도가 경시적으로 열화되고, 나아가서는 노광 정밀도를 장기에 걸쳐서 유지하기가 곤란해질 개연성이 높다. 물론, 계측 스테이지의 각 계측기 부분의 상면에는 발수 코팅이 실시되지만, 이 발수 코팅은, 일반적으로 액침 노광에서 사용되는 노광광 (원자외역 또는 진공 자외역의 광) 에 대해서 약하여, 그 노광광의 조사에 의해 열화된다는 성질을 가지고 있다.
또한, 계측 스테이지를 채용하지 않고서 웨이퍼 스테이지에 각종 계측기를 설치하는 경우라도, 액체에 접하는 부재 (이 부재의 표면에 발수 코팅이 행해지는 경우가 많다) 의 표면이 액체와의 접촉 및 노광광의 조사에 의해 열화되어, 노광에 관련된 각종 계측의 계측 정밀도가 경시적으로 열화된다는 현상이 상기와 마찬가지로 일어날 수 있다.
특허 문헌 1: 국제 공개 제99/49504호 팜플렛
특허 문헌 2: 일본 공개특허공보 평11-135400호
특허 문헌 3: 일본 공개특허공보 평3-211812호
발명의 개시
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명은, 상기 서술한 사정 하에 이루어진 것으로, 제 1 관점에서 보면, 투영 광학계를 통하여 기판을 노광하는 노광 장치로서, 상기 기판을 탑재하여 이동 가능한 기판 스테이지와, 액체가 공급되는 플레이트를 가지고, 상기 투영 광학계 및 상기 액체를 통하여 상기 노광에 관한 계측을 실시하는 계측부를 구비하고, 상기 계측부를 구성하는 상기 플레이트를 포함하는 적어도 일부가 교환 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 제 1 노광 장치이다.
이것에 의하면, 액체가 공급되는 플레이트를 갖고, 투영 광학계 및 액체를 통하여 상기 노광에 관한 계측을 실시하는 계측부 중, 플레이트를 포함하는 적어도 일부가 교환 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 플레이트 표면이 액체와의 접촉에 의해 열화되기 전에, 그 플레이트를 포함하는 적어도 일부를 교환함으로써, 노광에 관한 계측을 항상 고정밀도로 실시할 수 있고, 나아가서는 고정밀한 노광을 유지하는 것이 가능해진다.
본 발명은 제 2 관점에서 보면, 투영 광학계를 통하여 기판을 노광하는 노광 장치로서, 상기 기판을 탑재하여 이동 가능한 기판 스테이지와, 적어도 1 개의 단면이 경면 가공된 플레이트를 갖고, 상기 투영 광학계를 통하여 상기 노광에 관한 계측을 실시하는 계측부를 구비하고, 상기 계측부를 구성하는 상기 플레이트를 포 함하는 적어도 일부가 교환 가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 제 2 노광 장치이다.
이것에 의하면, 계측부를 구성하는 플레이트를 포함하는 적어도 일부가 교환 가능하게 되어 있기 때문에, 이 플레이트 표면이 계측할 때의 노광광의 조사 등에 의해 열화되기 전에 그 플레이트를 포함하는 적어도 일부를 교환함으로써, 노광에 관한 계측을 항상 고정밀도로 실시할 수 있고, 나아가서는 고정밀한 노광을 유지하는 것이 가능해진다. 또, 플레이트는, 그 적어도 1 개의 단면이 경면 가공되어 있기 때문에, 플레이트를 포함한 계측부의 적어도 일부를 새로운 것으로 교환할 때에, 그 교환 후의 부품을 러프 (rough) 하게 위치 결정하더라도, 플레이트의 경면 가공된 단면을 통하여, 예를 들어, 간섭계 등을 사용하여 플레이트의 위치를 정확하게 계측할 수 있다. 따라서, 교환시에 계측부의 일부를 러프하게 위치 결정하더라도, 계측시에 계측부를 원하는 위치에 정확하게 위치 결정하는 것이 가능해지므로, 교환에 장시간을 소요할 필요가 없고, 교환에 수반되는 정지 시간의 증가로 인한 장치 가동 효율의 저하를 효과적으로 방지하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 3 관점에서 보면, 투영 광학계를 통하여 기판을 노광하는 노광 장치로서, 상기 기판을 탑재하여 이동 가능한 기판 스테이지, 교환 가능한 플레이트를 갖고, 상기 투영 광학계를 통하여 상기 노광에 관한 계측을 실시하는 계측부, 및 상기 플레이트의 교환 시기를 검출하는 검출 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 제 3 노광 장치이다.
이것에 의하면, 계측부의 계측 정밀도가 저하되기 시작하기 직전의 시기를 미리 실험 등에 의해 구하고, 이 시기를 검출 장치가 검출하는 플레이트의 교환 시기로서 미리 설정해 두어, 검출 장치가 그 교환 시기를 검출했을 때에 플레이트의 교환을 하는 것으로 함으로써, 계측부의 계측 정밀도가 저하되기 이전의 최적 시기에 플레이트를 교환하는 것이 가능해진다. 즉, 계측부에 의한 노광에 관한 계측의 계측 정밀도를 고정밀도로 유지할 수 있음과 함께, 플레이트의 교환 빈도를 최대한 억제할 수 있다. 따라서, 노광 정밀도를 장기에 걸쳐 고정밀도로 유지할 수 있음과 함께, 플레이트의 교환에 수반되는 정지 시간의 증가로 인한 장치 가동 효율의 저하를 효과적으로 방지하는 것이 가능해진다.
본 발명은, 제 4 관점에서 보면, 기판을 노광하는 노광 방법으로서, 액체가 공급되는 플레이트를 통하여 상기 노광에 관한 계측을 실시하는 계측부 중, 상기 플레이트를 포함하는 적어도 일부를 교환하는 공정과, 상기 교환 후에 상기 계측부를 사용하여 상기 노광에 관한 계측을 실시하고, 그 계측 결과를 반영시켜 상기 기판을 노광하는 공정을 포함하는 제 1 노광 방법이다.
이것에 의하면, 예를 들어, 플레이트 표면이 액체와의 접촉에 의해 열화되기 전에, 액체가 공급되는 플레이트를 통하여 상기 노광에 관한 계측을 실시하는 계측부 중, 상기 플레이트를 포함하는 적어도 일부를 교환함으로써, 계측부에 의해 노광에 관한 계측을 고정밀도로 실시할 수 있고, 그 계측 결과를 반영함으로써 고정밀한 노광이 가능해진다.
본 발명은, 제 5 관점에서 보면, 기판을 노광하는 노광 방법으로서, 적어도 1 개의 단면이 경면 가공된 플레이트를 통하여 상기 노광에 관한 계측을 실시하는 계측부 중, 상기 플레이트를 포함하는 적어도 일부를 교환하는 공정, 상기 교환 후의 상기 플레이트의 위치를 상기 단면을 통하여 계측하고, 상기 계측부를 사용하여 상기 계측을 실시하는 공정, 및 상기 계측 결과를 반영시켜 상기 기판을 노광하는 공정을 포함하는 제 2 노광 방법이다.
이것에 의하면, 예를 들어, 플레이트 표면이 계측시의 노광광의 조사 등에 의해 열화되기 전에 그 플레이트를 포함하는 적어도 일부를 교환하고, 상기 플레이트의 위치를 상기 단면을 통하여 계측하고 상기 계측부를 사용하여 노광에 관한 계측을 실시함으로써, 노광에 관한 계측을 고정밀도로 실시할 수 있음과 함께, 플레이트를 포함하는 계측부의 적어도 일부를 새로운 것으로 교환할 때에, 그 교환 후의 부품을 러프하게 위치 결정하더라도, 플레이트의 경면 가공된 단면을 통하여 플레이트의 위치를 정확하게 계측할 수 있다. 따라서, 교환시에 계측부의 일부를 러프하게 위치 결정하더라도, 계측시에 계측부를 원하는 위치에 정확하게 위치 결정하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 계측 결과를 반영함으로써, 고정밀한 노광이 가능해진다.
본 발명은, 제 6 관점에서 보면, 기판을 노광하는 노광 방법으로서, 플레이트를 통하여 상기 노광에 관한 계측을 실시하는 계측부를 사용하여 상기 계측을 실시하는 공정, 상기 플레이트의 교환 시기를 검출하여, 상기 플레이트를 교환하는 공정, 및 상기 계측 결과를 반영시켜 상기 기판을 노광하는 공정을 포함하는 제 3 노광 방법이다.
이것에 의하면, 계측부의 계측 정밀도의 저하가 시작하기 직전의 시기를 미 리 실험 등에 의해 구하고, 이 시기를 플레이트의 교환 시기로서 미리 설정해 둔다. 그리고, 그 교환 시기를 검출했을 때에 플레이트를 교환함으로써, 계측부의 계측 정밀도가 저하되기 이전의 최적 시기에 플레이트를 교환하는 것이 가능해진다. 즉, 계측부에 의한 노광에 관한 계측의 계측 정밀도를 고정밀도로 유지할 수 있음과 함께, 플레이트의 교환 빈도를 최대한 억제할 수 있다. 또, 상기 계측 결과를 반영함으로써, 고정밀한 노광이 가능해진다.
또한, 리소그래피 공정에 있어서, 본 발명의 제 1～제 3 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하고 그 기판 상에 디바이스 패턴을 형성함으로써, 고집적도의 마이크로 디바이스의 생산성을 향상시키는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명은, 또 다른 관점에서 보면, 본 발명의 제 1～제 3 노광 장치의 어느 하나를 사용하는 디바이스 제조 방법이라고도 할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 제 1 실시형태와 관련된 노광 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2 는 스테이지 장치를 나타내는 사시도이다.
도 3(a) 는 계측 스테이지를 나타내는 사시도이다.
도 3(b) 는 계측 스테이지로부터 계측 테이블을 떼어낸 상태를 나타내는 사시도이다.
도 4 는 계측 스테이지의 종단면도이다.
도 5 는 자중 (自重) 캔슬러 (canceller) 의 종단면도이다.
도 6 은 자중 캔슬러의 작용을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7 은 제 1 실시형태의 노광 장치의 제어계의 주요한 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8(a) 는 제 1 실시형태의 병행 처리 동작을 설명하기 위한 (제 1) 평면도이다.
도 8(b) 는 제 1 실시형태의 병행 처리 동작을 설명하기 위한 (제 2) 평면도이다.
도 9(a) 는 제 1 실시형태의 병행 처리 동작을 설명하기 위한 (제 3) 평면도이다.
도 9(b) 는 제 1 실시형태의 병행 처리 동작을 설명하기 위한 (제 4) 평면도이다.
도 10 은 제 1 실시형태의 병행 처리 동작을 설명하기 위한 (제 5) 평면도이다.
도 11 은 제 2 실시형태와 관련된 계측 스테이지 및 반출입 기구를 나타내는 사시도이다.
도 12 는 계측 스테이지로부터 플레이트가 반출되는 상태를 나타내는 사시도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
(제 1 실시형태)
이하, 본 발명의 제 1 실시형태를 도 1～도 10 에 기초하여 설명한다.
도 1 에는, 제 1 실시형태의 노광 장치 (100) 의 개략 구성이 나타나 있다. 이 노광 장치 (100) 는, 스텝 앤드 스캔 방식의 투영 노광 장치, 즉 이른바 스캐닝 스테퍼 (스캐너라고도 불린다) 이다. 이 노광 장치 (100) 는, 조명계 (10), 마스크로서의 레티클 (R) 을 유지하는 레티클 스테이지 (RST), 투영 유닛 (PU), 기판 스테이지로서의 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 계측부를 구성하는 계측 스테이지 (MST) 를 갖는 스테이지 장치 (50), 및 이들의 제어계 등을 구비하고 있다. 웨이퍼 스테이지 (WST) 상에는, 기판으로서의 웨이퍼 (W) 가 탑재되도록 되어 있다.
상기 조명계 (10) 는, 도시를 생략한 레티클 블라인드에 의해 규정된 레티클 (R) 상의 슬릿형상 조명 영역을 조명광 (노광광: IL) 에 의해 대략 균일한 조도로 조명한다. 여기서, 조명광 (IL) 으로는, 일례로서 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 이 사용되어 있다.
상기 레티클 스테이지 (RST) 상에는, 회로 패턴 등이 그 패턴면 (도 1 에 있어서의 하면) 에 형성된 레티클 (R) 이, 예를 들어, 진공 흡착에 의해 고정되어 있다. 레티클 스테이지 (RST) 는, 예를 들어, 리니어 모터 등을 포함하는 레티클 스테이지 구동부 (11) (도 1 에서는 도시하지 않음, 도 7 참조) 에 의해, 조명계 (10) 의 광축 (후술하는 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 일치) 에 수직인 XY 평면 내에서 미소 구동 가능함과 함께, 소정의 주사 방향 (여기에서는 도 1 에 있어서 지면 (紙面) 내 좌우 방향인 Y 축 방향으로 한다) 으로 지정된 주사 속도에 의해 구동 가능하게 되어 있다.
레티클 스테이지 (RST) 의 스테이지 이동면 내의 위치 (Z 축 둘레의 회전을 포함한다) 는, 레티클 레이저 간섭계 (이하, 「레티클 간섭계」라고 한다: 116) 에 의해, 이동경 (15) (실제로는, Y 축 방향과 직교하는 반사면을 갖는 Y 이동경과 X 축 방향과 직교하는 반사면을 갖는 X 이동경이 설치되어 있다) 을 통하여, 예를 들어, 0.5～1㎚ 정도의 분해능으로 상시 검출된다. 이 레티클 간섭계 (116) 의 계측치는 주제어 장치 (20) (도 1 에서는 도시하지 않음, 도 7 참조) 로 보내지고, 주제어 장치 (20) 에서는, 이 레티클 간섭계 (116) 의 계측치에 기초하여 레티클 스테이지 (RST) 의 X 축 방향, Y 축 방향 및 θz 방향 (Z 축 둘레의 회전 방향) 의 위치를 산출함과 함께, 이 산출 결과에 기초하여 레티클 스테이지 구동부 (11) 를 제어함으로써 레티클 스테이지 (RST) 의 위치 (및 속도) 를 제어한다.
레티클 (R) 의 상방에는, 투영 광학계 (PL) 를 통하여 레티클 (R) 상의 한쌍의 레티클 얼라인먼트 마크와 이들에 대응하는 계측 스테이지 (MST) 상의 한쌍의 기준 마크 (이하, 「제 1 기준 마크」라고 부른다) 를 동시에 관찰하기 위한 노광 파장의 광을 사용한 TTR (Through The Reticle) 얼라인먼트계로 이루어지는 한쌍의 레티클 얼라인먼트 검출계 (RAa, RAb) 가 X 축 방향으로 소정 거리 떨어져서 설치되어 있다. 이들 레티클 얼라인먼트 검출계 (RAa, RAb) 로는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 평7-176468호 및 이것에 대응하는 미국 특허 제5,646,413호 등에 개시된 것과 동일한 구성을 갖는 것이 사용되고 있다. 본 국제 출원에서 지정한 지정국 (또는 선택한 선택국) 의 국내 법령이 허용하는 한도 내에서, 상기 공보 및 대응하는 미국 특허의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
상기 투영 유닛 (PU) 은, 레티클 스테이지 (RST) 의 도 1 에 있어서의 하방에 배치되어 있다. 투영 유닛 (PU) 은, 경통 (40) 과 그 경통 (40) 내에 소정 의 위치 관계로 유지된 복수의 광학 소자로 이루어지는 투영 광학계 (PL) 를 포함하여 구성되어 있다. 투영 광학계 (PL) 로는, 예를 들어, Z 축 방향의 공통된 광축 (AX) 을 갖는 복수의 렌즈 (렌즈 엘리먼트) 로 이루어지는 굴절 광학계가 사용되고 있다. 이 투영 광학계 (PL) 는, 예를 들어, 양측 텔레센트릭하고 소정의 투영 배율 (예를 들어, 1/4 배 또는 1/5 배) 을 갖는다. 이 때문에, 조명계 (10) 로부터의 조명광 (IL) 에 의해 레티클 (R) 의 조명 영역이 조명되면, 이 레티클 (R) 을 통과한 조명광 (IL) 에 의해, 투영 광학계 (PL) (투영 유닛 (PU)) 를 통하여 그 조명 영역 내의 레티클 (R) 의 회로 패턴의 축소 이미지 (회로 패턴의 일부의 축소 이미지) 가, 표면에 레지스트 (감광제) 가 도포된 웨이퍼 상에 형성된다.
또, 도시는 생략되어 있지만, 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 복수의 렌즈 중 특정한 복수의 렌즈는, 주제어 장치 (20) 로부터의 지령에 기초하여 결상 특성 보정 콘트롤러 (381) (도 7 참조) 에 의해 제어되어, 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성 (결상 특성을 포함한다), 예를 들어, 배율, 디스토션, 코마 수차, 및 이미지면 만곡 (이미지면 경사를 포함한다) 등을 조정할 수 있도록 되어 있다.
또한, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는 후술하는 바와 같이 액침법을 적용한 노광이 실시되기 때문에, 개구수 (NA) 가 실질적으로 증대하는 것에 수반되어 레티클측의 개구가 커진다. 이 때문에, 렌즈만으로 구성하는 굴절 광학계에 있어서는, 페츠발의 조건 (Petzval condition) 을 만족하는 것이 어려워져, 투영 광학계가 대형화하는 경향이 있다. 이러한 투영 광학계의 대형화를 피하기 위 해 미러와 렌즈를 포함하여 구성되는 반사 굴절계 (카타디옵트릭계) 를 사용해도 된다.
또, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는 액침법을 적용한 노광을 실시하기 때문에, 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 이미지면측 (웨이퍼 (W) 측) 에 가장 가까운 광학 소자로서의 렌즈 (이하, 「선단 (先端) 렌즈」라고 한다: 91) 근방에는, 액침 장치 (132) 를 구성하는 액체 공급 노즐 (51A) 과 액체 회수 노즐 (51B) 이 형성되어 있다.
상기 액체 공급 노즐 (51A) 에는, 그 일단이 액체 공급 장치 (288) (도 1 에서는 도시하지 않음, 도 7 참조) 에 접속된 도시하지 않은 공급관의 타단이 접속되어 있고, 상기 액체 회수 노즐 (51B) 에는, 그 일단이 액체 회수 장치 (292) (도 1 에서는 도시하지 않음, 도 7 참조) 에 접속된 도시하지 않은 회수관의 타단이 접속되어 있다.
상기 액체 공급 장치 (288) 는, 액체의 탱크, 가압 펌프, 온도 제어 장치, 및 공급관에 대한 액체의 공급ㆍ정지를 제어하기 위한 밸브 등을 포함하여 구성되어 있다. 밸브로는, 예를 들어, 액체의 공급ㆍ정지뿐만 아니라, 유량의 조정도 가능해지도록 유량 제어 밸브를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 온도 제어 장치는, 액체 탱크 내의 액체의 온도를 노광 장치 본체가 수납되어 있는 챔버 (도시 생략) 내의 온도와 동일한 정도의 온도로 조정한다.
상기 액체 회수 장치 (292) 는, 액체의 탱크 및 흡인 펌프, 그리고 회수관을 통한 액체의 회수ㆍ정지를 제어하기 위한 밸브 등을 포함하여 구성되어 있다. 밸브로는, 전술한 액체 공급 장치 (288) 측 밸브에 대응하여 유량 제어 밸브를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 액체로는, 여기에서는 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚의 광) 이 투과하는 초순수 (이하, 특별히 필요한 경우를 제외하곤 간단하게 「물」이라고 기술한다) 를 사용하기로 한다. 초순수는, 반도체 제조 공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있음과 함께, 웨이퍼 상의 포토레지스트나 광학 렌즈 등에 대한 악영향이 없다는 이점이 있다.
ArF 엑시머 레이저광에 대한 물의 굴절률 (n) 은 대략 1.44 이다. 이 물 중에서는, 조명광 (IL) 의 파장은 193㎚×1/n = 약 134㎚ 로 단파장화된다.
상기 액체 공급 장치 (288) 및 액체 회수 장치 (292) 는 각각 콘트롤러를 구비하고 있고, 각각의 콘트롤러는, 주제어 장치 (20) 에 의해 제어되도록 되어 있다 (도 7 참조). 액체 공급 장치 (288) 의 콘트롤러는, 주제어 장치 (20) 로부터의 지시에 따라서 공급관에 접속된 밸브를 소정 개도로 열고, 액체 공급 노즐 (51A) 을 통하여 선단 렌즈 (91) 와 웨이퍼 (W) 사이에 물을 공급한다. 또한, 이 때, 액체 회수 장치 (292) 의 콘트롤러는, 주제어 장치 (20) 로부터의 지시에 따라서 회수관에 접속된 밸브를 소정 개도로 열고, 액체 회수 노즐 (51B) 을 통하여 선단 렌즈 (91) 와 웨이퍼 (W) 사이로부터 액체 회수 장치 (292) (액체 탱크) 의 내부로 물을 회수한다. 이 때, 주제어 장치 (20) 는, 선단 렌즈 (91) 와 웨이퍼 (W) 사이로 액체 공급 노즐 (51A) 로부터 공급되는 물의 양과 액체 회수 노즐 (51B) 을 통하여 회수되는 물의 양이 항상 동일해지도록 액체 공급 장치 (288) 의 콘트롤러, 액체 회수 장치 (292) 의 콘트롤러에 대해서 지령을 부여한다. 따라서, 선단 렌즈 (91) 와 웨이퍼 (W) 사이에 일정량의 물 (Lq) (도 1 참조) 이 유지된다. 이 경우, 선단 렌즈 (91) 와 웨이퍼 (W) 사이에 유지된 물 (Lq) 은 항상 교체되고 있다.
상기 설명으로부터 알 수 있듯이, 본 실시형태의 액침 장치 (132) 는, 상기 액체 공급 장치 (288), 액체 회수 장치 (292), 공급관, 회수관, 액체 공급 노즐 (51A) 및 액체 회수 노즐 (51B) 등을 포함하여 구성된, 국소 액침 장치이다.
또한, 투영 유닛 (PU) 하방에 계측 스테이지 (MST) 가 위치하는 경우에도, 상기와 마찬가지로 계측 테이블 (MTB) 과 선단 렌즈 (91) 사이에 물을 채우는 것이 가능하다.
또한, 상기 설명에서는 그 설명을 간단하게 하기 위해, 액체 공급 노즐과 액체 회수 노즐이 각각 1 개씩 설치되어 있는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 국제 공개 제99/49504호 팜플렛에 개시된 것과 같이, 노즐을 다수 갖는 구성을 채용하는 것으로 해도 된다. 요는, 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 최하단의 광학 부재 (선단 렌즈: 91) 와 웨이퍼 (W) 사이에 액체를 공급할 수 있으면, 그 구성은 어떠한 구성이라도 상관없다.
또한, 도시하지 않았지만, 물 (Lq) 이 유지되는 액침 영역의 외측, 예를 들어, 액체 공급 노즐 (51A), 액체 회수 노즐 (51B) 의 외측에, 예를 들어, 광섬유식의 누수 센서가 설치되어 있고, 주제어 장치 (20) 는, 이 누수 센서의 출력에 기초하여 누수 발생을 순간적으로 검지할 수 있는 구성으로 되어 있다.
상기 스테이지 장치 (50) 는, 프레임 캐스터 (FC), 그 프레임 캐스터 (FC) 상에 형성된 베이스반 (12), 그 베이스반 (12) 상면의 상방에 배치된 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 계측 스테이지 (MST), 이들 스테이지 (WST, MST) 의 위치를 계측하는 간섭계 (16, 18) 를 포함하는 위치 계측 장치로서의 간섭계 시스템 (118) (도 7 참조), 및 스테이지 (WST, MST) 를 구동하는 스테이지 구동부 (124) (도 7 참조) 를 구비하고 있다.
상기 프레임 캐스터 (FC) 는, 스테이지 장치 (50) 를 사시도로 나타내는 도 2 로부터 알 수 있듯이, 그 X 측 방향 일측과 타측의 단부 근방에 Y 축 방향을 길이 방향으로 하고 상방으로 돌출된 볼록부 (FCa, FCb) 가 일체적으로 형성된 개략적으로 평판형상인 부재로 이루어진다.
상기 베이스반 (12) 은 정반 (定盤) 이라고도 불리우는 판형상 부재로 이루어지고, 프레임 캐스터 (FC) 의 상기 볼록부 (FCa, FCb) 사이에 끼인 영역 상에 배치되어 있다. 베이스반 (12) 의 상면은 평탄도가 매우 높게 마무리되어, 웨이퍼 스테이지 (WST) 및 계측 스테이지 (MST) 의 이동시의 가이드면으로 되어 있다.
상기 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 베이스반 (12) 상에 배치된 웨이퍼 스테이지 본체 (28) 와, 그 웨이퍼 스테이지 본체 (28) 상에 도시하지 않은 Zㆍ틸트 구동 기구를 통하여 탑재된 웨이퍼 테이블 (WTB) 을 구비하고 있다. Zㆍ틸트 구동 기구는, 실제로는 웨이퍼 스테이지 본체 (28) 상에서 웨이퍼 테이블 (WTB) 을 3 점에서 지지하는 3 개의 액츄에이터 (예를 들어, 보이스 코일 모터 또는 전자석) 등을 포함하여 구성되고, 웨이퍼 테이블 (WTB) 을 Z 축 방 향, θx 방향 (X 축 둘레의 회전 방향), θy 방향 (Y 축 둘레의 회전 방향) 의 3 자유도 방향으로 미소 구동한다.
상기 웨이퍼 스테이지 본체 (28) 는, 단면이 직사각형의 틀형상이고 X 축 방향으로 연장되는 중공 부재에 의해 구성되어 있다. 이 웨이퍼 스테이지 본체 (28) 의 하면에는 복수, 예를 들어, 4 개의 도시하지 않은 기체 정압 베어링, 예를 들어, 에어 베어링이 설치되고, 이들 에어 베어링을 통하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 상기 기술한 가이드면의 상방에서 수 ㎛ 정도의 클리어런스 (clearance) 를 두고 비접촉으로 부상 지지되어 있다.
상기 프레임 캐스터 (FC) 의 볼록부 (FCa) 의 상방에는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, Y 축 방향으로 연장되는 Y 축용 고정자 (86) 가 배치되어 있다. 마찬가지로, 프레임 캐스터 (FC) 의 볼록부 (FCb) 상방에는, Y 축 방향으로 연장되는 Y 축용 고정자 (87) 가 배치되어 있다. 이들 Y 축용 고정자 (86, 87) 는 각각의 하면에 설치된 도시하지 않은 기체 정압 베어링, 예를 들어, 에어 베어링에 의해 볼록부 (FCa, FCb) 의 상면에 대하여 소정의 클리어런스를 두고 부상 지지되어 있다. Y 축용 고정자 (86, 87) 는, 본 실시형태에서는 복수의 영구 자석군으로 이루어지는 자극 유닛으로서 구성되어 있다.
상기 웨이퍼 스테이지 본체 (28) 의 내부에는, X 축 방향의 가동자 (可動子) 로서의 영구 자석군을 갖는 자극 유닛 (90) 이 형성되어 있다.
자극 유닛 (90) 의 내부 공간에는, X 축 방향으로 연장되는 X 축용 고정자 (80) 가 삽입되어 있다. 이 X 축용 고정자 (80) 는, X 축 방향을 따라서 소정 간격으로 배치된 복수의 전기자 코일을 내장하는 전기자 유닛에 의해 구성되어 있다. 이 경우, 자극 유닛 (90) 과 전기자 유닛으로 이루어지는 X 축용 고정자 (80) 에 의해, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 X 축 방향으로 구동하는 무빙 마그넷형의 X 축 리니어 모터가 구성되어 있다. 이하에 있어서는 적당하게, 상기 X 축 리니어 모터를, 그 고정자 (X 축용 고정자: 80) 와 동일한 부호를 사용하여 X 축 리니어 모터 (80) 로 부르기로 한다. 또한, 무빙 마그넷형의 리니어 모터를 대신하여, 무빙 코일형의 리니어 모터를 사용해도 된다.
상기 X 축용 고정자 (80) 의 길이 방향의 일측과 타측의 단부에는, 예를 들어, Y 축 방향을 따라서 소정 간격으로 배치된 복수의 전기자 코일을 내장하는 전기자 유닛으로 이루어지는 가동자 (82, 83) 가 각각 고정되어 있다. 이들 가동자 (82, 83) 각각은, 전술한 Y 축용 고정자 (86, 87) 각각에 내측으로부터 삽입되어 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 전기자 유닛으로 이루어지는 가동자 (82, 83) 와 자극 유닛으로 이루어지는 Y 축용 고정자 (86, 87) 에 의해 무빙 코일형의 Y 축 리니어 모터가 구성되어 있다. 이하에 있어서는, 상기 2 개의 Y 축 리니어 모터의 각각을, 각각의 가동자 (82, 83) 와 동일한 부호를 사용하여 적당하게 Y 축 리니어 모터 (82), Y 축 리니어 모터 (83) 라고도 부르기로 한다. 또한, Y 축 리니어 모터 (82, 83) 로서 무빙 마그넷형의 리니어 모터를 사용해도 된다.
즉, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, X 축 리니어 모터 (80) 에 의해 X 축 방향으로 구동됨과 함께, 한쌍의 Y 축 리니어 모터 (82, 83) 에 의해 X 축 리니어 모터 (80) 와 일체로 Y 축 방향으로 구동된다. 또, 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, Y 축 리니어 모터 (82, 83) 가 발생하는 Y 축 방향의 구동력을 미소하게 다르게 함으로써, θz 방향으로도 회전 구동된다.
상기 웨이퍼 테이블 (WTB) 상에는, 웨이퍼 (W) 를 유지하는 웨이퍼 홀더 (70) 가 설치되어 있다. 웨이퍼 홀더 (70) 는, 판형상의 본체부와, 그 본체부의 상면에 고정되고 그 중앙에 웨이퍼 (W) 의 직경보다 2㎜ 정도 직경이 큰 원형 개구가 형성된 보조 플레이트를 구비하고 있다. 이 보조 플레이트의 원형 개구 내부의 본체부 영역에는 다수의 핀이 배치되어 있고, 그 다수의 핀에 웨이퍼 (W) 가 지지된 상태에서 진공 흡착되어 있다. 이 경우, 웨이퍼 (W) 가 진공 흡착된 상태에서는, 그 웨이퍼 (W) 표면과 보조 플레이트 표면과의 높이가 대략 동일한 높이가 되도록 되어 있다.
또, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 상면에는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, X 축 방향의 일단 (－X 측단) 에 X 축과 직교하는 반사면을 갖는 X 이동경 (17X) 이 Y 축 방향으로 연장하여 설치되고, Y 축 방향의 일단 (＋Y 측단) 에 Y 축과 직교하는 반사면을 갖는 Y 이동경 (17Y) 이 X 축 방향으로 연장하여 설치되어 있다. 이들 이동경 (17X, 17Y) 의 각 반사면에는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 후술하는 간섭계 시스템 (118) (도 7 참조) 을 구성하는 X 축 간섭계 (46), Y 축 간섭계 (18) 로부터의 간섭계 빔 (측장 빔) 이 각각 투사되고, 각 간섭계 (46, 18) 에서는 각각의 반사광을 수광함으로써, 각 반사면의 기준 위치 (일반적으로는 투영 유닛 (PU) 측면이나, 오프액시스 (Off-Axis) 얼라인먼트계 (ALG) (도 7, 도 8(a) 등 참조) 의 측면에 고정경을 배치하여, 거기를 기준면으로 한다) 로부터의 계측 방향의 변위를 계측한다. Y 축 간섭계 (18) 는, 투영 광학계 (PL) 의 투영 중심 (광축 (AX)) 및 얼라인먼트계 (ALG) 의 검출 중심을 연결하는 Y 축에 평행한 측장축을 가지고 있고, X 축 간섭계 (46) 는, Y 축 간섭계 (18) 의 측장축과 투영 광학계 (PL) 의 투영 중심에서 수직으로 교차하는 측장축을 가지고 있다 (도 8(a) 등 참조).
상기 Y 축 간섭계 (18) 는, 적어도 3 개의 광축을 갖는 다축 간섭계로, 각 광축의 출력치는 독립적으로 계측할 수 있도록 되어 있다. 이 Y 축 간섭계 (18) 의 출력치 (계측치) 는, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 주제어 장치 (20) 에 공급되고, 주제어 장치 (20) 에서는 Y 축 간섭계 (18) 로부터의 출력치에 기초하여, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 Y 축 방향의 위치 (Y 위치) 뿐만 아니라, X 축 둘레의 회전량 (피칭량) 및 Z 축 둘레의 회전량 (요잉 (yawing) 량) 도 계측할 수 있도록 되어 있다. 또한, X 축 간섭계 (46) 는, 적어도 2 개의 광축을 갖는 다축 간섭계로, 각 광축의 출력치는 독립적으로 계측할 수 있도록 되어 있다. 이 X 축 간섭계 (46) 의 출력치 (계측치) 는 주제어 장치 (20) 에 공급되고, 주제어 장치 (20) 에서는 X 축 간섭계 (46) 로부터의 출력치에 기초하여, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 X 축 방향의 위치 (X 위치) 뿐만 아니라, Y 축 둘레의 회전량 (롤링량) 도 계측할 수 있도록 되어 있다.
상기 기술한 바와 같이, 웨이퍼 테이블 (WTB) 상에는, 실제로는 이동경 (17X, 17Y) 이 설치되어 있지만, 도 1 에서는 이들이 대표적으로 이동경 (17) 으로서 나타나 있다. 또한, 예를 들어, 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 단면을 경면 가공하여 반사면 (전술한 이동경 (17X, 17Y) 의 반사면에 상당) 을 형성해도 된다.
상기 계측 스테이지 (MST) 는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, X 축 방향을 길이 방향으로 하는 Y 스테이지 (81) 등의 복수 부재의 조합에 의해 구성되고, 그 최하면 (베이스반 (12) 에 가장 근접해 있는 부재의 하면) 에 설치된 복수의 기체 정압 베어링, 예를 들어, 에어 베어링을 통하여 베이스반 (12) 의 상면 (가이드면) 상방에 수 ㎛ 정도의 클리어런스를 두고 비접촉으로 부상 지지되어 있다.
계측 스테이지 (MST) 는, 도 3(a) 의 사시도로부터도 알 수 있듯이, X 축 방향으로 가늘고 긴 직사각형의 판형상을 한 계측 스테이지 본체 (81c) 와 그 계측 스테이지 본체 (81c) 상면의 X 축 방향의 일측, 타측에 각각 고정된 한쌍의 돌출부 (81a, 81b) 를 갖는 Y 스테이지 (81), 상기 계측 스테이지 본체 (81c) 상면의 상방에 배치된 레벨링 테이블 (52), 및 그 레벨링 테이블 (52) 상에 형성된 계측 유닛의 적어도 일부를 구성하는 계측 테이블 (MTB) 을 구비하고 있다.
상기 Y 스테이지 (81) 를 구성하는 계측 스테이지 본체 (81c) 의 X 축 방향의 일측과 타측 단면에는, Y 축 방향을 따라서 소정 간격으로 배치된 복수의 전기자 코일을 내장하는 전기자 유닛으로 이루어지는 가동자 (84, 85) 가 각각 고정되어 있다. 이들 가동자 (84, 85) 각각은, 전술한 Y 축용 고정자 (86, 87) 에 각각 내측으로부터 삽입되어 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 전기자 유닛으로 이루어지는 가동자 (84, 85) 와 자극 유닛으로 이루어지는 Y 축용 고정자 (86, 87) 에 의해 2 개의 무빙 코일형의 Y 축 리니어 모터가 구성되어 있다. 이하에 있어서는, 상기 2 개의 Y 축 리니어 모터 각각을, 각각의 가동자 (84, 85) 와 동일한 부호를 사용하여 적당하게 Y 축 리니어 모터 (84), Y 축 리니어 모터 (85) 라고도 부르기로 한다. 본 실시형태에서는, 이들의 Y 축 리니어 모터 (84, 85) 에 의해, 계측 스테이지 (MST) 의 전체가 Y 축 방향으로 구동된다. 또한, 이 Y 축 리니어 모터 (84, 85) 를 무빙 마그넷형의 리니어 모터로 해도 된다.
상기 계측 스테이지 본체 (81c) 의 저면에는, 상기 기술한 복수의 기체 정압 베어링이 설치되어 있다. 이 계측 스테이지 본체 (81c) 상면의 X 축 방향의 일측, 타측의 －Y 측 단부 근방에, 상기 기술한 한쌍의 돌출부 (81a, 81b) 가 서로 대치하여 고정되어 있다. 이들 돌출부 (81a, 81b) 상호간에는, X 축 방향으로 각각 연장되는 고정자 (61), 고정자 (63) 가 Z 축 방향 (상하) 으로 소정 간격 떨어져서 배치되고, 각각의 고정자 (61, 63) 의 양단부가 돌출부 (81a, 81b) 에 각각 고정되어 있다.
상기 레벨링 테이블 (52) 의 ＋X 측 단면에는 X 보이스 코일 모터 (54a) 의 가동자가 설치되고, 그 X 보이스 코일 모터 (54a) 의 고정자는 계측 스테이지 본체 (81c) 의 상면에 고정되어 있다. 또, 레벨링 테이블 (52) 의 ＋Y 단면에는 Y 보이스 코일 모터 (54b, 54c) 의 가동자가 각각 설치되고, 이들 Y 보이스 코일 모터 (54b, 54c) 의 고정자는 계측 스테이지 본체 (81c) 의 상면에 고정되어 있다. 상기 X 보이스 코일 모터 (54a) 는, 예를 들어, 자극 유닛으로 이루어지는 가동자와 전기자 유닛으로 이루어지는 고정자에 의해 구성되고, 이들 사이의 전자 상호 작용에 의해 X 축 방향의 구동력을 발생한다. 또, 상기 Y 보이스 코일 모터 (54b, 54c) 도 마찬가지로 구성되어, Y 축 방향의 구동력을 발생한다. 즉, 레벨링 테이블 (52) 은, X 보이스 코일 모터 (54a) 에 의해 Y 스테이지 (81) 에 대해 서 X 축 방향으로 구동되고, Y 보이스 코일 모터 (54b, 54c) 에 의해 Y 스테이지 (81) 에 대해서 Y 축 방향으로 구동된다. 또, 보이스 코일 모터 (54b, 54c) 가 발생하는 구동력을 다르게 함으로써, 레벨링 테이블 (52) 을 Y 스테이지 (81) 에 대해서 Z 축 둘레의 회전 방향 (θz방향) 으로 구동할 수 있도록 되어 있다.
상기 레벨링 테이블 (52) 은, 도 4 에 일부를 단면하여 모식적으로 나타낸 바와 같이, 그 저면이 개구된 외관이 판형상의 케이스체로 이루어지고, 그 내부에는, Z 축 방향의 구동력을 발생하는 3 개의 Z 보이스 코일 모터 (56) (단, 지면에서 안쪽의 Z 보이스 코일 모터 (56) 에 대해서는 도시 생략) 가 각각 배치되어 있다. 각 Z 보이스 코일 모터 (56) 의 고정자는 전기자 유닛으로 이루어지고, 계측 스테이지 본체 (81c) 의 상면에 고정되어 있다. 또, 각 Z 보이스 코일 모터 (56) 의 가동자는 자극 유닛으로 이루어지고, 레벨링 테이블 (52) 에 고정되어 있다. 이들 3 개의 Z 보이스 코일 모터 (56) 는, 각각의 고정자와 가동자 사이의 전자기 상호 작용에 의해 Z 축 방향의 구동력을 발생한다. 따라서, 레벨링 테이블 (52) 은, 3 개의 Z 보이스 코일 모터 (56) 에 의해 Z 축 방향으로 구동됨과 함께, X 축 둘레의 회전 방향 (θx 방향), Y 축 둘레의 회전 방향 (θy 방향) 으로도 미소 구동되도록 되어 있다.
즉, 레벨링 테이블 (52) 은, 전술한 X 보이스 코일 모터 (54a), Y 보이스 코일 모터 (54b, 54c), 3 개의 Z 보이스 코일 모터 (56) 에 의해, 6 자유도 방향 (X, Y, Z, θx, θy, θz) 으로 비접촉으로 미소 구동 가능하게 되어 있다.
또, 상기 레벨링 테이블 (52) 의 내부에는, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 레벨 링 테이블 (52) 의 자중을 캔슬하는 자중 캔슬 기구 (58) 도 배치되어 있다. 즉, 자중 캔슬 기구 (58) 는, 계측 테이블 (MTB) 의 자중을 보상하고 있다고도 할 수 있다. 이 자중 캔슬 기구 (58) 는, 상기 기술한 3 개의 Z 보이스 코일 모터 (56) 에 의해 구성되는 삼각형의 대략 무게중심 위치의 근방에 배치되어 있다.
자중 캔슬러 (58) 는, 도 5 의 종단면도에 나타낸 바와 같이, 하단부 (－Z 측 단부) 가 개구되고, 상단부 (＋Z 단부) 가 폐색된 원통형상의 실린더부 (170A) 와, 그 실린더부 (170A) 의 내부에 상기 개구를 통하여 삽입되고, 그 실린더부 (170A) 에 대해서 상대 이동 가능한 피스톤부 (170B) 를 구비하고 있다.
상기 실린더부 (170A) 에는, 그 하단부 (－Z 측 단부) 근방에 그 내주면의 전체 둘레에 걸쳐서 고리형상의 제 1 환형 볼록부 (172a) 가 형성되어 있다. 또, 제 1 환형 볼록부 (172a) 의 하측 (－Z 측) 에는 소정 간격을 두고 제 2 환형 볼록부 (172b) 가 형성되어 있다. 그리고, 실린더부 (170A) 의 제 1 환형 볼록부 (172a) 와 제 2 환형 볼록부 (172b) 사이에 형성된 소정 깊이의 환형 오목홈 (172d) 의 내부 저면에는, 실린더부 (170A) 의 내부 공간과 외부를 연이어 통하는 관통구멍 (172c) 이 소정의 간격으로 복수 군데에 형성되어 있다.
상기 피스톤부 (170B) 는, 그 외주면과 상기 제 1, 제 2 환형 볼록부 (172a, 172b) 사이에 소정의 클리어런스가 형성된 상태로 실린더부 (170A) 내에 삽입되어 있다.
피스톤부 (170B) 는, 제 1 직경의 원기둥부와, 그 －Z 측에 설치되고 원기둥부와 동심인 제 2 직경 (>제 1 직경) 의 원판부의 2 부분으로 이루어지는 단이 형 성된 원기둥의 형상을 가지고 있다. 이 피스톤부 (170B) 에는, 상단면의 중앙부로부터 저면까지 도달하는 Z 축 방향의 통기관로 (174a) 가 형성되어 있다. 통기관로 (174a) 는, 피스톤부 (170B) 의 하단면 (－Z 측 단면) 에 형성된, 홈 (174b) 과 연이어 통하고, 피스톤부 (170B) 의 하단면 근방에서는, 그 하단면에 가까워질수록 좁아지도록 가공되어 있다. 즉, 통기관로 (174a) 의 하단부는 일종의 노즐 (테이퍼 노즐) 의 역할을 다하도록 형성되어 있다. 또한, 홈 (174b) 은, 실제로는 원과 그 중심에서 직교하는 십자를 조합한 형상을 가지고 있다.
또, 피스톤부 (170B) 상단면의 주연의 근방에는, 중심각 90˚ 의 간격으로 4 개의 통기관로 (176) (단, 도 5 에서는 ＋Y 측, -Y 측에 각각 위치하는 2 개의 통기관로 (176) 만을 도시, ＋X 측, －X 측에 각각 위치하는 나머지 2 개의 통기관로 (176) 에 대해는 도시 생략) 가, 피스톤부 (170B) 의 높이 방향 중앙부 약간 상측의 위치까지 파내려간 상태로 형성되어 있다. 이들 4 개의 통기관로 (176) 의 하단부 근방에는 피스톤부 (170B) 의 외주면의 외측과 연이어 통하는 기체 분출구로서의 스로틀 구멍 (178) 이 관통 형성되어 있다.
이 경우, 실린더부 (170A) 내부의 피스톤부 (170B) 로부터 상방에는, 거의 기밀한 상태의 공간 (180) 이 형성되어 있다. 이 공간 (180) 에는, 실린더부 (170A) 의 일부에 형성된 도시하지 않은 개구를 통하여 도시하지 않은 급기관의 일단이 접속되어 있고, 이 급기관의 타단은, 도시하지 않은 기체 공급 장치에 접속되어 있다. 이 기체 공급 장치로부터, 예를 들어, 헬륨 등의 희(希)가스 혹은 질소, 또는 공기 등의 기체가 급기관을 통하여 공간 (180) 내에 공급되어, 그 공간 (180) 은 실린더 (170A) 의 외부에 비해 기압이 높은 양압 공간으로 되어 있다. 따라서, 이하에서는, 공간 (180) 을 「양압 공간 (180)」으로 부르기로 한다.
이와 같이 하여 구성된 자중 캔슬러 (58) 에서는, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 공간 (180) 이 양압 공간으로 됨으로써 통기관로 (174a) 내에는 화살표 A1 로 표시되는 가스의 흐름 (이하, 적절히 「플로우 (A1) 」라고도 부른다) 이 생긴다. 이 플로우 (A1) 로 나타내는 가스가, 상기 기술한 통기관로 (174a) 하단의 테이퍼 노즐부로부터 분출되어, 홈 (174b) 내에 화살표 A2 로 표시되는 가스의 흐름이 생긴다. 이 가스가 홈 (174b) 의 전체영역으로 널리 퍼져, 홈 (174b) 의 전체로부터 계측 스테이지 본체 (81c) 의 상면을 향해 분출된다. 이것에 의해, 피스톤부 (170B) 의 저면과 계측 스테이지 본체 (81c) 의 상면 사이의 가스의 정압 (간극내 압력) 에 의해, 피스톤부 (170B) 의 저면과 계측 스테이지 본체 (81c) 의 상면 사이에 소정의 클리어런스 (ΔL1) 가 형성되도록 되어 있다. 즉, 피스톤부 (170B) 의 저면에는, 실질적으로 일종의 기체 정압 베어링이 설치되어 있고, 피스톤부 (170B) 가 계측 스테이지 본체 (81c) 의 상방에 비접촉으로 부상 지지되어 있다. 이하에서는, 이 기체 정압 베어링을 「스러스트 (thrust) 베어링」이라고도 부르기로 한다.
통기관로 (174a) 와 마찬가지로, 4 개의 통기관로 (176) 의 각각에도 화살표 B1 로 표시되는 가스의 흐름이 생기게 되고, 이것에 수반해, 스로틀 구멍 (178) 에 는, 피스톤부 (170B) 내부에서부터 외부로 향하는, 화살표 B2 로 표시되는 가스의 흐름이 생겨, 스로틀 구멍 (178) 으로부터 분출된 가스는, 제 2 환형 볼록부 (172b) 에 대해서 분사되게 된다. 이 때, 제 2 환형 볼록부 (172b) 와 피스톤부 (170B) 외주면 사이의 가스의 정압 (간극내 압력) 에 의해, 피스톤부 (170B) 의 외주면과 제 1, 제 2 환형 볼록부 (172a, 172b) 사이에는 소정의 클리어런스 (ΔL2) 가 형성되게 되어 있다. 즉, 피스톤부 (170B) 의 둘레벽에는 실질적으로 기체 정압 베어링이 설치되어 있고, 피스톤부 (170B) 와 실린더부 (170A) 사이는 비접촉으로 되어 있다. 이하에서는, 이 기체 정압 베어링을 「레이디얼 (radial) 베어링」이라고도 부르기로 한다.
또한, 실린더부 (170A) 의 환형 오목홈 (172d) 에 소정 간격으로 형성된 복수의 관통구멍 (172c) 에는, 화살표 C1 로 나타나는 가스의 흐름이 생기고, 이것에 의해, 제 2 환형 볼록부 (172b) 로 분사된 가스, 양압 공간 (180) 내의 가스 등, 클리어런스 (ΔL2) 내의 가스가 외부로 배출되도록 되어 있다.
본 실시형태의 자중 캔슬러 (58) 에 의하면, 그 상단부에서 레벨링 테이블 (52) 을 지지했을 때에, 그 자중은, 양압 공간 (180) 의 양압에 의해 지지됨과 함께, Y 스테이지 (81) 을 구성하는 계측 스테이지 본체 (81c) 의 상면과의 사이에는, 스러스트 베어링의 작용에 의해 항상 클리어런스 (ΔL1) 를 유지하는 것이 가능하게 되어 있다. 또, 레벨링 테이블 (52) 에 경사 방향 (θx, θy 방향) 으로 기울어지려고 하는 힘이 생겼을 경우라도, 레이디얼 베어링의 작용에 의해 클리어런스 (ΔL2) 를 유지하려고 하므로, 레벨링 테이블 (52) 의 경사가 흡수되게 된다. 따라서, 자중 캔슬러 (58) 에 의하면, 레벨링 테이블 (52) 을 양압에 의해 저강성으로 지지함과 함께, 그 경사를 흡수하는 것이 가능하게 되어 있다.
도 3(a) 로 돌아와, 상기 계측 테이블 (MTB) 은, 제로듀아 (쇼트사의 상품명) 등의 재료에 의해 구성되는 계측 테이블 본체 (59) 와, 그 계측 테이블 본체 (59) 의 －Y 측면에 상하로 정렬하여 고정된, X 축 방향을 길이 방향으로 하는 단면이 대략 U 자 형상의 가동자 (62, 64) 를 구비하고 있다.
상기 계측 테이블 본체 (59) 의 저면에는 복수, 예를 들어, 4 개의 에어 베어링 (42) (도 4 참조) 이 설치되고, 이들 에어 베어링 (42) 을 통하여 계측 테이블 (MTB) 이 레벨링 테이블 (52) 상면의 상방에 수 ㎛ 정도의 클리어런스를 두고 비접촉으로 부상 지지되어 있다.
상기 가동자 (62) 는, YZ 단면이 대략 U 자 형상인 가동자 요크와 그 가동자 요크의 내면 (상하면) 에 X 축 방향을 따라서 소정 간격으로 또한 교대로 배치된 N 극 영구 자석과 S 극 영구 자석의 복수의 조로 이루어지는 영구 자석군을 구비하여, 상기 기술한 고정자 (61) 에 걸어맞춰진 상태로 되어 있다. 가동자 (62) 의 가동자 요크의 내부 공간에는, X 축 방향을 따라서 교번 자계가 형성되어 있다. 상기 고정자 (61) 는, 예를 들어, X 축 방향을 따라서 소정 간격으로 배치된 복수의 전기자 코일을 내장하는 전기자 유닛으로 이루어진다. 즉, 고정자 (61) 와 가동자 (62) 에 의해, 계측 테이블 (MTB) 을 X 축 방향으로 구동하는 무빙 마그넷형의 X 축 리니어 모터 (LX) 가 구성되어 있다.
상기 가동자 (64) 는, YZ 단면이 대략 U 자 형상인 가동자 요크와 그 가동자 요크의 내면 (상하면) 에 1 개씩 형성된 N 극 영구 자석과 S 극 영구 자석을 구비하고, 상기 기술한 고정자 (63) 에 걸어맞춰진 상태로 되어 있다. 가동자 (64) 의 가동자 요크의 내부 공간에는, ＋Z 방향 또는 －Z 방향의 자계가 형성되어 있다. 상기 고정자 (63) 는 그 내부에, N 극 자석과 S 극 자석에 의해 형성되는 자계 중에서 X 축 방향으로만 전류가 흐르는 배치에 의해 배치된 전기자 코일을 구비하고 있다. 즉, 가동자 (64) 와 고정자 (63) 에 의해, 계측 테이블 (MTB) 을 Y 축 방향으로 구동하는 무빙 마그넷형의 Y 보이스 코일 모터 (VY) 가 구성되어 있다.
지금까지의 설명에서 알 수 있듯이, 본 실시형태에서는, Y 축 리니어 모터 (82～85) 및 X 축 리니어 모터 (80), 웨이퍼 테이블 (WTB) 을 구동하는 도시하지 않은 미동 기구, 계측 스테이지 (MST) 의 상기 서술한 각 모터 (54a～54c, 56, LX, VY) 에 의해, 도 7 에 나타내는 스테이지 구동부 (124) 가 구성되어 있다. 이 스테이지 구동부 (124) 를 구성하는 각종 구동 기구가, 도 7 에 나타내는 주제어 장치 (20) 에 의해 제어되도록 되어 있다.
상기 계측 테이블 (MTB) 은, 노광에 관한 각종 계측을 실시하기 위한 계측기류를 추가로 구비하고 있다. 이것을 한층 더 상세히 설명하면, 계측 테이블 본체 (59) 의 상면에는, 예를 들어, 제로듀아 (쇼트사의 상품명) 나 석영 유리 등의 유리 재료로 이루어지는 플레이트 (101) 가 설치되어 있다. 이 플레이트 (101) 의 표면에는 그 거의 전체면에 걸쳐서 크롬이 도포되고, 곳곳에 계측기용 영역이나, 일본 공개특허공보 평5-21314호 및 이것에 대응하는 미국 특허 제5,243,195호 등에 개시되는 복수의 기준 마크가 형성된 기준 마크 영역 (FM) 이 형성되어 있다. 본 국제 출원에서 지정한 지정국 (또는 선택한 선택국) 의 국내 법령이 허용하는 한도 내에서, 상기 공보 및 대응 미국 특허의 개시를 원용하여 본 명세서 기재의 일부로 한다.
상기 계측기용 영역에는 패터닝이 실시되어, 각종 계측용 개구 패턴이 형성되어 있다. 이 계측용 개구 패턴으로는, 예를 들어, 공간 이미지 계측용 개구 패턴 (예를 들어, 슬릿형상 개구 패턴), 조명 불균일 계측용 핀홀 개구 패턴, 조도 계측용 개구 패턴, 및 파면 수차 계측용 개구 패턴 등이 형성되어 있다.
상기 공간 이미지 계측용 개구 패턴 하방의 계측 테이블 본체 (59) 의 내부에는, 투영 광학계 (PL) 및 물을 통하여 플레이트 (101) 에 조사되는 노광광을, 상기 공간 이미지 계측용 개구 패턴을 통하여 수광하는 수광계가 형성되어 있고, 이것에 의해, 예를 들어, 일본 공개특허공보2002-14005호 및 이것에 대응하는 미국 특허 출원 공개 제2002/0041377호 명세서 등에 개시되는 투영 광학계 (PL) 에 의해 투영되는 패턴의 공간 이미지 (투영 이미지) 의 광강도를 계측하는 공간 이미지 계측기가 구성되어 있다.
또, 조명 불균일 계측용 핀홀 개구 패턴 하방의 계측 테이블 본체 (59) 의 내부에는 수광 소자를 포함한 수광계가 형성되어 있고, 이것에 의해, 일본 공개특 허공보 소57-117238호 및 이것에 대응하는 미국 특허 제4,465,368호 등에 개시되는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 상에서 조명광 (IL) 을 수광하는 핀홀형상의 수광부를 갖는 조도 불균일 계측기가 구성되어 있다.
또, 조도 계측용 개구 패턴 하방의 계측 테이블 본체 (59) 의 내부에는 수광 소자를 포함한 수광계가 형성되어 있고, 이것에 의해, 예를 들어, 일본 공개특허공보 평11-16816호 및 이것에 대응하는 미국 특허 출원 공개 제2002/0061469호 명세서 등에 개시되는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 상에서 물을 통하여 조명광 (IL) 을 수광하는 소정 면적의 수광부를 갖는 조도 모니터가 구성되어 있다. 본 국제 출원에서 지정한 지정국 (또는 선택한 선택국) 의 국내 법령이 허용하는 한도 내에서, 상기 각 공보 및 대응하는 미국 특허 또는 미국 특허 출원 공개 명세서의 개시를 원용하여 본 명세서 기재의 일부로 한다.
또, 파면 수차 계측용 개구 패턴 하방의 계측 테이블 본체 (59) 의 내부에는, 예를 들어, 마이크로 렌즈 어레이를 포함한 수광계가 형성되어 있고, 이것에 의해 예를 들어, 국제 공개 제99/60361호 팜플렛 및 이것에 대응하는 유럽 특허 제1,079,223호 명세서 등에 개시되는 파면 수차 계측기가 구성되어 있다.
또한, 도 7 에서는 상기 공간 이미지 계측기, 조도 불균일 계측기, 조도 모니터 및 파면 수차 계측기가 계측기군 (43) 으로서 나타나 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 와 물을 통하여 노광광 (조명광: IL) 에 의해 웨이퍼 (W) 를 노광하는 액침 노광을 실시하는 데 대응하여, 조명광 (IL) 을 사용하는 계측에 사용되는 상기 조도 모니터, 조도 불균일 계측기, 공 간 이미지 계측기, 파면 수차 계측기 등에서는, 투영 광학계 (PL) 및 물을 통하여 조명광 (IL) 을 수광하게 된다. 이 때문에, 플레이트 (101) 의 표면에는 발수 코팅이 실시되어 있다. 또한, 상기 각 계측기는, 예를 들어, 광학계 등의 일부만이 계측 스테이지 (MST) 에 탑재되어 있어도 되고, 계측기 전체를 계측 스테이지 (MST) 에 배치하도록 해도 된다.
상기 계측 테이블 (MTB) (플레이트 (101)) 의 상면에는, X 축 방향의 일단 (－X 측단) 에 X 축과 직교하는 반사면을 갖는 X 이동경 (117X) 이 Y 축 방향으로 연장하여 설치되고, Y 축 방향의 일단 (－Y 측단) 에 Y 축과 직교하는 반사면을 갖는 Y 이동경 (117Y) 이 X 축 방향으로 연장하여 설치되어 있다. Y 이동경 (117Y) 의 반사면에는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 간섭계 시스템 (118) 을 구성하는 Y 축 간섭계 (16) 로부터의 간섭계 빔 (측장 빔) 이 투사되고, 간섭계 (16) 에서는 그 반사광을 수광함으로써, Y 이동경 (117Y) 의 반사면의 기준 위치로부터의 변위를 계측한다. 또한, 계측 테이블 (MTB) 이 계측시 등에 투영 유닛 (PU) 의 바로 아래로 이동했을 경우에는, X 이동경 (117X) 의 반사면에 X 축 간섭계 (46) 로부터의 간섭계 빔 (측장 빔)이 투사되고, 간섭계 (46) 에서는 그 반사광을 수광함으로써, X 이동경 (117X) 의 반사면의 기준 위치로부터의 변위를 계측하도록 되어 있다. Y 축 간섭계 (16) 는, 투영 광학계 (PL) 의 투영 중심 (광축 (AX)) 에서 상기 기술한 X 축 간섭계 (46) 의 측장축과 수직으로 교차하는 Y 축 방향에 평행한 측장축을 가지고 있다.
상기 Y 축 간섭계 (16) 는 적어도 3 개의 광축을 갖는 다축 간섭계이며, 각 광축의 출력치는 독립적으로 계측할 수 있도록 되어 있다. 이 Y 축 간섭계 (16) 의 출력치 (계측치) 는, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 주제어 장치 (20) 에 공급되고, 주제어 장치 (20) 에서는 Y 축 간섭계 (16) 으로부터의 출력치에 기초하여, 계측 테이블 (MTB) 의 Y 위치뿐만 아니라, 피칭량 및 요잉량도 계측할 수 있도록 되어 있다. 또, 주제어 장치 (20) 에서는 X 축 간섭계 (46) 로부터의 출력치에 기초하여, 계측 테이블 (MTB) 의 X 위치 및 롤링량을 계측하도록 되어 있다.
지금까지의 설명에서 알 수 있듯이, 본 실시형태에서는, Y 축 간섭계 (18) 로부터의 간섭계 빔은, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 이동 범위의 전체영역에서 항상 이동경 (17Y) 에 투사되고, Y 축 간섭계 (16) 로부터의 간섭계 빔은, 계측 스테이지 (MST) 의 이동 범위의 전체영역에서 항상 이동경 (117Y) 에 투사되게 되어 있다. 따라서, Y 축 방향에 대해서는, 항상 스테이지 (WST, MST) 의 위치가 주제어 장치 (20) 에 의해 Y 축 간섭계 (18, 16) 의 계측치에 기초하여 관리된다.
한편으로, 도 2 로부터도 용이하게 상상되는 바와 같이, 주제어 장치 (20) 는, X 축 간섭계 (46) 로부터의 간섭계 빔이 이동경 (17X) 에 가서 닿는 범위에서만, X 축 간섭계 (46) 의 출력치에 기초하여 웨이퍼 테이블 (WTB: 웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 X 위치를 관리함과 함께, X 축 간섭계 (46) 로부터의 간섭계 빔이 이동경 (117X) 에 가서 닿는 범위에서만, X 축 간섭계 (46) 의 출력치에 기초하여 계측 테이블 (MTB: 계측 스테이지 (MST)) 의 X 위치를 관리한다. 따라서, X 축 간섭계 (46) 의 출력치에 기초하여 X 위치를 관리할 수 없는 동안의 웨이퍼 테이블 (WTB) 및 계측 테이블 (MTB) 의 위치는, 도시하지 않은 인코더에서 계측되도록 되 어 있고, 이 인코더의 계측치에 기초하여, 주제어 장치 (20) 는, X 축 간섭계 (46) 의 출력치에 기초하여 X 위치를 관리할 수 없는 동안의 웨이퍼 테이블 (WTB) 및 계측 테이블 (MTB) 의 위치를 관리한다.
또, 주제어 장치 (20) 는, X 축 간섭계 (46) 로부터의 간섭계 빔이 이동경 (17X, 117X) 의 어디에도 도달하지 않는 상태로부터 이동경 (17X) 또는 이동경 (117X) 에 가서 닿기 시작한 직후의 시점에서, 그때까지 제어에 사용되지 않았던 X 축 간섭계 (46) 를 리셋트하고, 그 이후에는, 간섭계 시스템 (118) 을 구성하는 Y 축 간섭계 (18 또는 16) 와 X 축 간섭계 (46) 를 사용하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 또는 계측 스테이지 (MST) 의 위치를 관리하도록 되어 있다.
본 실시형태에서는, 2 개의 Y 축 간섭계 (16, 18) 와, 1 개의 X 축 간섭계 (46) 를 포함하여 도 7 의 간섭계 시스템 (118) 이 구성되어 있지만, X 축 간섭계를 복수 형성하고, 항상 몇몇의 X 축 간섭계로부터의 간섭계 빔이 이동경 (17X, 117X) 에 가서 닿는 구성을 채용해도 된다. 이 경우에는, 웨이퍼 스테이지 (WST), 계측 스테이지 (MST) 의 위치를 관리하는 X 축 간섭계를 이들 스테이지의 X 위치에 따라서 전환하면 된다.
또, 상기 기술한 다축 간섭계는 45˚ 기울어져 스테이지 (WST, MST) 에 설치되는 반사면를 통하여, 투영 유닛 (PU) 이 유지되는 유지 부재에 설치되는 반사면에 레이저 빔을 조사하고, 그 반사면과 스테이지의 투영 광학계 (PL) 의 광축 방향 (Z 축 방향) 에 관한 상대 위치 정보를 검출하도록 해도 된다.
또, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 유 지 부재에는 오프액시스 얼라인먼트계 (이하, 「얼라인먼트계」라고 약술한다: ALG) (도 1 에서는 도시하지 않음, 도 7, 도 8(a) 등 참조) 가 형성되어 있다. 이 얼라인먼트계 (ALG) 로는, 예를 들어, 웨이퍼 상의 레지스트를 감광시키지 않는 브로드 밴드인 검출 광속을 대상 마크에 조사하고, 그 대상 마크로부터의 반사광에 의해 수광면에 결상된 대상 마크의 이미지와 도시하지 않은 지표 (얼라인먼트계 (ALG) 내에 형성된 지표판 상의 지표 패턴) 의 이미지를 촬상 소자 (CCD 등) 를 사용하여 촬상하고, 이들 촬상 신호를 출력하는 화상 처리 방식의 FIA (Field Image Alignment) 계의 센서가 사용되고 있다. 얼라인먼트계 (ALG) 로부터의 촬상 신호는, 도 7 의 주제어 장치 (20) 에 공급되게 되어 있다.
또한, 얼라인먼트계 (ALG) 로는 FIA 계에 한정되지 않고, 코히어런트한 검출광을 대상 마크에 조사하고, 그 대상 마크로부터 발생하는 산란광 또는 회절광을 검출하거나, 혹은 그 대상 마크로부터 발생하는 2 개의 회절광 (예를 들어, 같은 차수의 회절광, 혹은 같은 방향으로 회절하는 회절광) 을 간섭시켜서 검출하는 얼라인먼트 센서를 단독으로 혹은 적절하게 조합하여 사용하는 것은 물론 가능하다.
본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 도 1 에서는 도시가 생략되어 있지만, 조사계 (90a) 및 수광계 (90b) (도 7 참조) 로 이루어지는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 평6-283403호 및 이것에 대응하는 미국 특허 제5,448,332호 등에 개시되는 것과 동일한 사입사 (斜入射) 방식의 다점 초점 위치 검출계가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 일례로서 조사계 (90a) 가 투영 유닛 (PU) 의 －X 측에서 투영 유닛 (PU) 을 유지하는 유지 부재에 매달려 지지되고, 수광계 (90b) 가 투영 유닛 (PU) 의 ＋X 측에서 유지 부재의 하방에 매달려 지지되어 있다. 즉, 조사계 (90a) 및 수광계 (90b) 와 투영 광학계 (PL) 가 동일한 부재에 장착되어 있고, 양자의 위치 관계가 일정하게 유지되어 있다. 본 국제 출원에서 지정한 지정국 (또는 선택한 선택국) 의 국내 법령이 허용하는 한도 내에서, 상기 공보 및 대응 미국 특허의 개시를 원용하여 본 명세서 기재의 일부로 한다.
도 7 에는, 노광 장치 (100) 의 제어계의 주요한 구성이 나타나 있다. 이 제어계는, 장치 전체를 통괄적으로 제어하는 마이크로 컴퓨터 (또는 워크스테이션) 로 이루어지는 주제어 장치 (20) 를 중심으로 하여 구성되어 있다. 또, 주제어 장치 (20) 에는, 메모리 (MEM), CRT 디스플레이 (또는 액정 디스플레이) 등의 디스플레이 (DIS) 가 접속되어 있다.
다음에, 상기 기술한 바와 같이 하여 구성된 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에 있어서의, 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 계측 스테이지 (MST) 를 사용한 병행 처리 동작에 대해서, 도 8(a)～도 10 에 기초하여 설명한다. 또한, 이하의 동작 중, 주제어 장치 (20) 에 의해, 액침 장치 (132) 의 액체 공급 장치 (288) 및 액체 회수 장치 (292) 의 각 밸브의 개폐 제어가 전술한 바와 같이 실시되어, 투영 광학계 (PL) 의 선단 렌즈 (91) 의 바로 아래에는 항상 물이 채워져 있다. 그러나, 이하에서는, 설명을 알기 쉽게 하기 위해, 액체 공급 장치 (288) 및 액체 회수 장치 (292) 의 제어에 관한 설명은 생략한다.
도 8(a) 에는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 상의 웨이퍼 (W) (여기에서는 예를 들어, 1 로트 (1 로트는 25 매 또는 50 매) 의 마지막 웨이퍼로 한다) 에 대한 스텝 앤드 스캔 방식의 노광이 실시되고 있는 상태가 나타나 있다. 이 때, 계측 스테이지 (MST) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 충돌하지 않는 소정의 대기 위치에서 대기하고 있다.
상기 노광 동작은, 주제어 장치 (20) 에 의해, 사전에 실시된 예를 들어, 인핸스드 글로벌 얼라인먼트 (EGA; Enhanced Global Alignment) 등의 웨이퍼 얼라인먼트의 결과 및 최신의 얼라인먼트계 (ALG) 의 베이스 라인의 계측 결과 등에 기초하여, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트 영역의 노광을 위한 주사 개시 위치 (가속 개시 위치) 로 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 이동되는 쇼트간 이동 동작과, 레티클 (R) 에 형성된 패턴을 각 쇼트 영역에 주사 노광 방식으로 전사하는 주사 노광 동작을 반복함으로써 실시된다.
여기서, 상기의 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 이동되는 쇼트간 이동 동작은, 주제어 장치 (20) 가, 간섭계 (18, 46) 의 계측치를 모니터하면서, X 축 리니어 모터 (80) 및 Y 축 리니어 모터 (82, 83) 를 제어함으로써 실시된다. 또, 상기 주사 노광은, 주제어 장치 (20) 가 간섭계 (18, 46) 및 레티클 간섭계 (116) 의 계측치를 모니터하면서, 레티클 스테이지 구동부 (11), 그리고 Y 축 리니어 모터 (82, 83) (및 X 축 리니어 모터 (80)) 를 제어하여, 레티클 (R) (레티클 스테이지 (RST)) 과 웨이퍼 (W) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 를 Y 축 방향에 관해서 상대 주사하고, 그 상대 주사 중의 가속 종료 후와 감속 개시 직전 사이의 등속 이동시에, 조명광 (IL) 의 조명 영역에 대해서 레티클 (R) (레티클 스테이지 (RST)) 과 웨이퍼 (W) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 를 Y 축 방향에 관해서 등속 동기 이동시킴으로써 실현된다. 또한, 상기 노광 동작은, 선단 렌즈 (91) 와 웨이퍼 (W) 사이에 물을 유지한 상태에서 실시된다.
그리고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 측에서, 웨이퍼 (W) 에 대한 노광이 종료된 단계에서, 주제어 장치 (20) 는, 간섭계 (16) 의 계측치 및 도시하지 않은 인코더의 계측치에 기초하여 Y 축 리니어 모터 (84, 85) 및 X 축 리니어 모터 (LX) 를 제어하여, 계측 테이블 (MTB) 을 도 8(b) 에 나타내는 위치까지 이동시킨다. 이 도 8(b) 상태에서는, 계측 테이블 (MTB) 의 ＋Y 측 단면과 웨이퍼 테이블 (WTB) 의 －Y 측 단면은 접촉하고 있다. 또한, 간섭계 (16, 18) 의 계측치를 모니터하여 계측 테이블 (MTB) 과 웨이퍼 테이블 (WTB) 을 Y 축 방향에 관해서 300㎛ 정도 이간시켜서, 비접촉 상태를 유지해도 된다.
다음에, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB) 과 계측 테이블 (MTB) 의 Y 축 방향의 위치 관계를 유지하면서, 양 스테이지 (WST, MST)를 ＋Y 방향으로 동시에 구동하는 동작을 개시한다.
이와 같이 하여, 주제어 장치 (20) 에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST), 계측 스테이지 (MST) 가 동시에 구동되면, 도 8(b) 상태에서는, 투영 유닛 (PU) 의 선단 렌즈 (91) 와 웨이퍼 (W) 사이에 유지되어 있던 물이, 웨이퍼 스테이지 (WST), 계측 스테이지 (MST) 의 ＋Y 측으로의 이동에 수반하여 웨이퍼 (W) → 웨이퍼 홀더 (70) → 계측 테이블 (MTB) 상을 차례로 이동한다. 또한, 상기 이동하는 동안, 웨이퍼 테이블 (WTB), 계측 테이블 (MTB) 은 서로 접촉하는 위치 관계를 유지하고 있다. 도 9(a) 에는, 상기한 이동의 도중에 물이 웨이퍼 스테이지 (WST), 계측 스테이지 (MST) 상에 동시에 존재할 때의 상태, 즉 웨이퍼 스테이지 (WST) 상으로부터 계측 스테이지 (MST) 상으로 물이 이전되기 직전의 상태가 나타나 있다.
도 9(a) 상태로부터, 추가로 웨이퍼 스테이지 (WST), 계측 스테이지 (MST) 가 ＋Y 방향으로 동시에 소정 거리 구동되면, 도 9(b) 에 나타낸 바와 같이, 계측 테이블 (MTB) 과 선단 렌즈 (91) 사이에 물이 유지된 상태가 된다. 이것에 앞서, 주제어 장치 (20) 에서는, X 축 간섭계 (46) 로부터의 간섭계 빔이 계측 테이블 (MTB) 상의 이동경 (117X) 에 조사되도록 된 어느 한 시점에서 X 축 간섭계 (46) 의 리셋트를 실행하고 있다. 또, 도 9(b) 상태에서는, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 테이블 (WTB) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 의 X 위치를 도시하지 않은 인코더의 계측치에 기초하여 관리하고 있다.
다음에, 주제어 장치 (20) 는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치를 간섭계 (18), 인코더의 계측치에 기초하여 관리하면서 리니어 모터 (80, 82, 83) 를 제어하여, 소정의 웨이퍼 교환 위치에 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동시킴과 함께 다음 로트의 최초 웨이퍼로의 교환을 실시하고, 이것과 병행하여, 계측 스테이지 (MST) 를 사용한 소정의 계측을 필요에 따라서 실행한다. 이 계측으로는, 예를 들어, 레티클 스테이지 (RST) 상의 레티클 교환 후에 실시되는, 얼라인먼트계 (ALG) 의 베이스 라인 계측을 일례로서 들 수 있다. 구체적으로는, 주제어 장치 (20) 에서는, 계측 테이블 (MTB) 상의 플레이트 (101) 상에 형성된 기준 마크 영역 (FM) 내의 한쌍의 제 1 기준 마크와 대응하는 레티클 상의 레티클 얼라인먼트 마크를 상기 기술한 레티클 얼라인먼트계 (RAa, RAb) 를 사용하여 동시에 검출하여 한쌍의 제 1 기준 마크와 대응하는 레티클 얼라인먼트 마크의 위치 관계를 검출한다. 이것과 동시에, 주제어 장치 (20) 에서는, 상기 기준 마크 영역 (FM) 내의 제 2 기준 마크를 얼라인먼트계 (ALG) 에서 검출함으로써, 얼라인먼트계 (ALG) 의 검출 중심과 제 2 기준 마크의 위치 관계를 검출한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 상기 한쌍의 제 1 기준 마크와 대응하는 레티클 얼라인먼트 마크의 위치 관계와, 얼라인먼트계 (ALG) 의 검출 중심과 제 2 기준 마크의 위치 관계와, 기존의 한쌍의 제 1 기준 마크와 제 2 기준 마크의 위치 관계에 기초하여, 투영 광학계 (PL) 에 의한 레티클 패턴의 투영 중심과 얼라인먼트계 (ALG) 의 검출 중심과의 거리, 즉 얼라인먼트계 (ALG) 의 베이스 라인을 구한다. 또한, 이 때의 상태가 도 10 에 나타나 있다.
또한, 상기 얼라인먼트계 (ALG) 의 베이스 라인의 계측과 함께, 레티클 상에 레티클 얼라인먼트 마크를 복수쌍 형성하고, 이것에 대응하여 기준 마크 영역 (FM) 내에 복수쌍의 제 1 기준 마크를 형성해 두어, 적어도 2 쌍의 제 1 기준 마크와 대응하는 레티클 얼라인먼트 마크의 상대 위치를, 레티클 스테이지 (RST), 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 Y 축 방향으로 스텝 이동시키면서, 레티클 얼라인먼트계 (RAa, RAb) 를 사용하여 계측함으로써, 이른바 레티클 얼라인먼트가 실시된다.
이 경우, 레티클 얼라인먼트계 (RAa, RAb) 를 사용한 마크의 검출은, 투영 광학계 (PL) 및 물을 통하여 실시된다.
그리고, 상기 기술한 양 스테이지 (WST, MST) 상에 있어서의 작업이 종료한 단계에서, 주제어 장치 (20) 는, 계측 테이블 (MTB) 과 웨이퍼 테이블 (WTB) (웨이 퍼 스테이지 (WST)) 을 접촉시키고, 그 상태를 유지하면서, XY 면 내에서 구동하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 투영 유닛 바로 아래로 복귀시킨다. 이 이동 중에도, 주제어 장치 (20) 에서는, X 축 간섭계 (46) 로부터의 간섭계 빔이 웨이퍼 테이블 (WTB) 상의 이동경 (17X) 에 조사되게 된 어느 한 시점에서 X 축 간섭계 (46) 의 리셋트를 실행하고 있다. 그리고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 측에서는, 교환 후의 웨이퍼에 대해서 웨이퍼 얼라인먼트, 즉 얼라인먼트계 (ALG) 에 의한 교환 후의 웨이퍼 상의 얼라인먼트 마크의 검출을 실시하여, 웨이퍼 상의 복수의 쇼트 영역의 위치 좌표를 산출한다. 또한, 상기 기술한 바와 같이, 계측 테이블 (MTB) 과 웨이퍼 테이블 (WTB) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 을 비접촉 상태로 해도 된다.
그 후, 주제어 장치 (20) 에서는, 조금 전과는 반대로 웨이퍼 테이블 (WTB) (웨이퍼 스테이지 (WST)) 과 계측 테이블 (MTB) 의 Y 축 방향의 위치 관계를 유지하면서, 양 스테이지 (WST, MST) 를 －Y 방향으로 동시에 구동하여, 웨이퍼 스테이지 (WST) (웨이퍼) 를 투영 광학계 (PL) 의 하방으로 이동시킨 후, 계측 스테이지 (MST) 를 소정 위치에 퇴피시킨다.
그 후, 주제어 장치 (20) 에서는, 상기와 동일하게 새로운 웨이퍼에 대해서 스텝 앤드 스캔 방식의 노광 동작을 실행하여, 웨이퍼 상의 복수의 쇼트 영역에 레티클 패턴을 차례로 전사한다.
또한, 상기 설명에서는, 계측 동작으로서 베이스 라인 계측을 실시하는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정하지 않고, 웨이퍼 스테이지 (WST) 측에서 각 웨 이퍼의 교환을 실시하고 있는 동안에, 계측 스테이지 (MST) 의 계측기군 (43) 을 사용하여 조도 계측, 조도 불균일 계측, 공간 이미지 계측, 파면 수차 계측 등을 실시하고, 그 계측 결과를 그 후에 실시되는 웨이퍼의 노광에 반영시키는 것으로 해도 된다. 구체적으로는, 예를 들어, 계측 결과에 기초하여 전술한 결상 특성 보정 콘트롤러 (381) 에 의해 투영 광학계 (PL) 의 조정을 실시하는 것으로 할 수 있다.
이 경우, 웨이퍼 교환에 필요한 시간에 따라서, 웨이퍼 교환마다 상이한 계측을 실시하는 것으로 할 수 있다. 또, 하나의 계측이 1 번의 웨이퍼 교환 사이에 완료되지 않는 경우에는, 그 계측을 분할하여 복수회에 걸쳐 실시하는 것으로 할 수도 있다.
그런데, 상기 기술한 바와 같이, 상기 각 계측기를 사용한 계측은, 계측 테이블 (MTB) 의 플레이트 (101) 상에 물이 채워진 상태에서 실시되기 때문에, 플레이트 (101) 의 표면 (상면) 에는 발수 코팅이 실시되어 있다. 그러나, 이 발수 코팅은 자외선에 약하여, 장시간 자외선이 조사되면 열화되기 때문에, 소정의 빈도로 발수 코팅 부분의 유지보수 (교환) 를 실시할 필요가 있다. 이러한 점을 감안하여, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에서는, 계측 테이블 (MTB) 을 계측 스테이지 (MST) 의 기타 구성 부분과 비접촉으로 걸어맞춘 상태로 하고 있다. 즉, 계측 테이블 (MTB) 을 ＋Y 측으로 비켜나게 하여, X 리니어 모터 (LX), Y 보이스 코일 모터 (VY) 각각의 가동자와 고정자의 결합을 해제함으로써, 도 3(b) 에 나타낸 바와 같이, 계측 테이블 (MTB) 을 계측 스테이지 (MST) 의 기타 구성 부분으로 부터 용이하게 떼어낼 수 있게 되어 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 소정의 교환 시기에 계측 테이블 (MTB) 을 새로운 계측 테이블로 교환하는 것으로 하고 있다.
계측 테이블 (MTB) 의 교환을 실시하는 시기로는, 각종 계측의 계측 정밀도를 양호하게 유지하고, 또한 그 계측 테이블 (MTB) 의 교환에 수반되는 장치의 정지 시간을 최대한 줄이는 관점에서, 발수 코팅이 열화되기 직전 (열화가 소정의 허용 범위를 초과하기 직전) 으로 하는 것이 바람직하다.
거기서, 본 실시형태에서는, 미리 실험에 의해 발수 코팅의 열화와 계측 테이블 (MTB) 에 형성된 각종 계측기의 계측 결과의 변화와의 관계에 기초하여, 발수 코팅이 열화되기 직전의 각종 계측기의 계측치를 구하고, 각종 계측기의 계측 결과가 허용치를 초과하는 경계의 값을 임계치로서 메모리 (MEM) (도 7 참조) 에 기억해 둔다. 그리고, 장치의 사용 중에는, 계측 테이블 (MTB) 을 사용하여 계측이 이루어진 경우에, 주제어 장치 (20) 가 그 계측 결과와 메모리 (MEM) 에 기억된 임계치를 비교함으로써, 교환 시기가 도래했는지 여부를 판단하는 것으로 하고 있다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 교환 시기가 도래한 것으로 판단했을 때, 디스플레이 (DIS) (도 7 참조) 에 그 메세지를 표시한다. 거기서, 오퍼레이터는, 노광 장치 (100) 의 운전을 정지하고, 계측 테이블 (MTB) 의 교환을 매뉴얼대로 실행한다. 즉, 본 실시형태에서는, 주제어 장치 (20) 및 메모리 (MEM) 에 의해 플레이트 (101) 의 교환 시기를 검출하는 검출 장치가 구성되어 있다.
또한, 계측 테이블 (MTB) 의 교환에 사용되는 로봇 등을 구비하고 있는 경우 에는, 주제어 장치 (20) 는, 교환 시기를 디스플레이 (DIS) 에 표시함과 함께, 장치의 운전을 정지하고, 그 로봇 등을 사용하여 계측 테이블 (MTB) 을 외부로 반출함과 함께, 새로운 계측 테이블을 계측 스테이지 본체 (81c) 상으로 반입하도록 하는 것도 가능하다.
또, 계측 테이블 (MTB) 의 교환을 실시하는 시기의 검출은, 예를 들어, 노광광과는 별도로, 노광광과 동일 파장의 광 (검출광) 을 광파이버 등을 사용하여 투영 유닛 (PU) 근방으로 유도하고, 계측 테이블 (MTB) 의 플레이트 (101) 의 각종 계측에 사용하는 부분 이외의 부분에 계측 시간과 동일한 (또는 약간 긴) 시간만큼 검출광을 조사하여, 그 때의 검출광의 조도 (광량) 등을, 교환 시기 검출 전용으로 설치된 광 센서에서 계측하고, 이 계측 결과에 기초하여 열화 정도를 산출함으로써, 교환 시기의 도래를 판단하는 것으로 해도 된다. 이 밖에, 시뮬레이션 등에 의해 미리 구해 둔 열화 시간에 기초하여, 타이머 등을 사용해 열화 정도를 예측하는 것으로 해도 된다. 요점은, 어떠한 수단을 사용하여 발수 코팅의 열화 상태를 검지하고, 교환 시기가 도래한 것을 검출할 수 있으면 그 수법은 상관하지 않는다.
이상 상세히 설명한 것처럼, 본 실시형태의 노광 장치 (100) 에 의하면, 물 (액체) 이 공급되는 플레이트 (101) 를 갖고, 투영 광학계 및 물을 통하여 노광에 관한 계측을 실시하는 계측 스테이지 (MST) 에서는, 플레이트 (101) 를 포함한 계측 테이블 (MTB) 이 교환 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 플레이트 (101) 표면에 물이 공급된 상태에서, 투영 광학계 (PL) 및 물을 통하여 노광에 관한 계측이 계측 스테이지 (MST) 를 사용하여 반복해서 실시되는 경우라도, 플레이트 (101) 표면이 물과의 접촉에 의해 열화되기 전에 계측 테이블 (MTB) 을 교환함으로써, 노광에 관한 계측을 항상 고정밀도로 실시할 수 있고, 나아가서는 고정밀한 노광을 유지하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시형태의 노광 장치에서는, 계측 테이블 (MTB) 에 설치된 각종 계측기의 계측 정밀도가 저하되기 시작하기 직전의 시기를 미리 실험 등에 의해 구하고, 이 시기를 계측 테이블 (MTB) 의 교환 시기로서 미리 설정해 두어, 그 시기의 도래를 주제어 장치 (20) 가 상기 서술한 것과 같은 방식으로 검출한다. 따라서, 그 검출 결과에 따라서 계측 테이블 (MTB) 을 교환함으로써, 계측 테이블 (MTB) 에 형성된 각종 계측기의 계측 정밀도가 저하되기 이전의 최적 시기에 계측 테이블 (MTB) 을 교환하는 것이 가능해진다. 즉, 계측 테이블 (MTB) 에 의한 노광에 관한 계측의 계측 정밀도를 고정밀도로 유지할 수 있음과 함께, 계측 테이블 (MTB) 의 교환 빈도를 최대한 억제할 수 있다. 따라서, 노광 정밀도를 장기에 걸쳐서 고정밀도로 유지할 수 있음과 함께, 계측 테이블의 교환에 수반되는 정지 시간의 증가로 인한 장치 가동 효율의 저하를 효과적으로 방지하는 것이 가능해진다.
또, 노광 장치 (100) 에 의하면, 액침 노광에 의해, 고해상도이고 또한 공기 중과 비교하여 초점 심도가 큰 노광을 실시함으로써, 레티클 (R) 의 패턴을 고정밀하게 웨이퍼 상에 전사할 수 있고, 예를 들어, 디바이스 룰로서 70～100㎚ 정도의 미세 패턴의 전사를 실현할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 계측 스테이지 (MST) 가 교환 가능한 계측 테이블 (MTB) 을 구비하고 있는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니고, 계측 스테이지 (MST) 자체가 교환 가능한, 즉, 계측 스테이지를 Y 축 방향으로 구동하는 Y 축 리니어 모터의 가동자와 고정자 사이의 결합을 해제 가능한 구성을 채용해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 계측 테이블 (MTB) 이, 계측 스테이지 (MST) 를 구성하는 레벨링 테이블 (52) 에 대해서 착탈이 자유로운 경우에 대해 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어, 계측 테이블이 계측 스테이지 (MST) 의 일부에 나사로 고정되어 있어도 된다. 이러한 경우라도, 나사를 푸는 것만으로 계측 테이블은 교환 가능하기 때문이다.
또, 상기 실시형태에서는, 레벨링 테이블 (52) 이 6 자유도, 계측 테이블 (MTB) 이 3 자유도를 갖는 구성을 채용한 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 레벨링 테이블 (52) 이 3 자유도, 계측 테이블 (MTB) 이 3 자유도를 갖는 구성을 채용해도 된다. 또, 레벨링 테이블 (52) 을 설치하지 않고, 계측 테이블 (MTB) 이 6 자유도를 갖는 구성을 채용하는 것으로 해도 된다. 요는, 플레이트 (101) 를 포함한 계측부의 적어도 일부가 교환 가능한 구성이면 된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 레벨링 테이블 (52) 의 자중을 캔슬하는 기구로서 피스톤형상의 자중 캔슬러 (58) 를 채용하는 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정하지 않고, 벨로즈형상의 자중 캔슬러 등을 채용하는 것으로 해도 된다. 또, 웨이퍼 스테이지 본체 (28) 의 자중을 자중 캔슬러 (58) 에 의해 캔슬해도 된 다.
(제 2 실시형태)
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태를 도 11, 도 12 에 기초하여 설명한다. 여기서, 전술한 제 1 실시형태와 동일하거나 동등한 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용함과 함께 그 설명을 간략하게 하거나, 혹은 생략하기로 한다. 이 제 2 실시형태의 노광 장치에서는, 계측부로서의 계측 스테이지의 구성 등이 상기 기술한 제 1 실시형태와 상이하고, 그 밖의 부분의 구성 등은 상기 기술한 제 1 실시형태와 동일하게 되어 있다. 따라서, 이하에서는 중복 설명을 피하는 관점에서 상이점을 중심으로 설명한다.
도 11 에는, 본 제 2 실시형태와 관련된 계측 스테이지 (MST') 가 사시도로 보여지고 있다. 이 도 11 과 도 3(a) 를 비교하면, 본 제 2 실시형태의 계측 스테이지 (MST') 에서는, 전술한 제 1 실시형태의 계측 테이블 (MTB) 을 대신하여, 계측 유닛으로서의 계측 테이블 (MTB') 이 설치되어 있는 것을 알 수 있다. 이 계측 테이블 (MTB') 은, 상기 기술한 계측 테이블 본체 (59) 와 미소하게 구성이 상이한 계측 테이블 본체 (159) 와, 그 계측 테이블 본체 (159) 상에 착탈이 자유롭게 장착된 플레이트 (101') 를 구비하고 있다. 따라서 이러한 점을 제외하고 기본적으로는 상기 기술한 계측 테이블 (MTB) 과 동일하게 구성되며, 동일한 기능을 가지고 있다.
상기 플레이트 (101') 는, 상기 제 1 실시형태와 마찬가지로, 예를 들어, 제로듀아 (쇼트사의 상품명), 석영 유리 등의 유리 재료로 구성되고, 그 표면의 거의 전체면에 걸쳐서 크롬이 도포되고, 곳곳에 계측기용의 영역이나 기준 마크 영역이 형성되어 있다. 그리고, 계측기용 영역에는 패터닝이 실시되어, 상기 기술한 제 1 실시형태와 동일한 공간 이미지 계측용 개구 패턴 (예를 들어, 슬릿형상 개구 패턴), 조명 불균일 계측용 핀홀 개구 패턴, 조도 계측용 개구 패턴, 및 파면 수차 계측용 개구 패턴 등의 계측용 개구 패턴이 형성되어 있다.
또, 플레이트 (101') 의 －Y 측 단면 및 －X 측 단면은 경면 가공이 실시되어 반사면 (제 1 실시형태에 있어서 계측 테이블 (MTB) 상의 이동경 (117X, 117Y) 의 반사면에 상당) 이 형성되어 있다. 또, 본 제 2 실시형태에 있어서도, 플레이트 (101') 상에 물이 공급된 상태에서 각종 계측이 이루어지기 때문에, 플레이트 (101') 의 표면에는 발수 코팅이 실시되어 있다.
본 제 2 실시형태에서는, 플레이트 (101') 는, 계측 테이블 본체 (159) 에 설치된 도시하지 않은 진공 척을 통하여 계측 테이블 본체 (159) 상에 흡착 유지되어 있다. 물론, 진공 흡착에 한정되지 않고, 메카니컬한 기구를 사용하여 플레이트 (101') 를 계측 테이블 본체 (159) 에 고정하는 것으로 해도 된다.
상기 계측 테이블 본체 (159) 에는 그 내부에, 상기 기술한 각종 계측용 개구 패턴에 각각 대응하는 복수의 수광계가 형성되어 있다는 점은, 상기 기술한 제 1 실시형태와 동일하다. 단, 이 계측 테이블 본체 (159) 의 상면에는, ＋X 측 단면의 Y 축 방향의 중앙부에, 플레이트 (101') 가 탑재되는 영역의 하방까지 X 축 방향으로 연장되는 홈 (21a) 이 형성되고, －X 측 단면의 Y 축 방향의 일측과 타측의 단부 근방에, 플레이트 (101') 가 탑재되는 영역의 하방까지 X 축 방향으로 연 장되는 홈 (21b, 21c) 이 각각 형성되어 있다.
도 11 에 있어서의 계측 스테이지 (MST') 의 상방에는, 플레이트 (101') 의 반출입에 사용되는 반출입 기구 (24) 가 설치되어 있다. 이 반출입 기구 (24) 는, 실제로는 베이스반 (12) 의 －Y 방향 단부 근방의 상방에 설치되어 있다.
반출입 기구 (24) 는, Y 축 방향에 관한 슬라이드 동작 및 Z 축 방향에 관한 승강 동작이 가능한 본체부 (27) 와, 그 본체부 (27) 에 장착되고, X 축 방향에 관해서 상반되는 방향으로의 이동 (서로 접근, 이간되는 방향으로의 이동) 이 가능한 ＋Y 방향에서 보아 대략 L 자 형상의 2 개의 핸드부 (25a, 25b) 를 구비하고 있다.
일방의 핸드부 (25a) 는, 본체부 (27) 의 외측으로 ＋X 측 단부가 튀어나온 상태로, 본체부 (27) 에 매달려 지지된 상태로 장착되어 있고, ＋X 측 단부에는 훅부 (26a) 가 형성되어 있다. 또, 타방의 핸드부 (25b) 는, 본체부 (27) 의 외측으로 －X 측 단부가 튀어나온 상태로, 본체부 (27) 에 매달려 지지된 상태로 장착되어 있고, －X 측의 단부에는, Y 축 방향으로 연장되는 연장부가 형성되고, 그 연장부의 ＋Y 측 단부 및 －Y 측 단부에는 훅부 (26b, 26c) 가 형성되어 있다. 훅부 (26a, 26b, 26c) 는 대략 동일한 높이 위치에 형성되어 있다.
핸드부 (25a, 25b) 는, 본체부 (27) 내에 설치된 도시하지 않은 구동 기구에 의해, X 축 방향을 따라서 서로 상반되는 방향으로 슬라이딩이 자유롭게 되어 있다 (즉, 개폐가 자유롭게 되어 있다). 이 반출입 기구 (24) 는, 주제어 장치 (20) 에 의해 제어되도록 되어 있다.
그 밖의 부분의 구성 등은, 상기 기술한 제 1 실시형태와 동일하게 되어 있 다. 따라서, 본 제 2 실시형태의 노광 장치에 있어서도, 전술한 제 1 실시형태와 동일한 순서로 노광 동작 및 계측 동작이 실시된다.
본 제 2 실시형태에 있어서는, 상기 제 1 실시형태와 동일하게, 미리 실험에 의해 발수 코팅의 열화와 계측 테이블 (MTB') 에 설치된 각종 계측기의 계측 결과의 변화와의 관계에 기초하여, 발수 코팅이 열화되기 직전의 각종 계측기의 계측치를 구하고, 각종 계측기의 계측 결과가 허용치를 넘는 경계의 값을 임계치로서 메모리 (MEM) 에 기억해 둔다. 그리고, 계측 테이블 (MTB') 을 사용하여 계측이 실시된 경우에, 주제어 장치 (20) 가 그 계측 결과와 메모리 (MEM) 에 기억된 임계치를 비교함으로써, 플레이트 (101') 의 교환 시기가 도래했는지 여부를 판단한다. 즉, 본 제 2 실시형태에서는, 주제어 장치 (20) 및 메모리 (MEM) 를 포함하여, 플레이트 (101') 의 교환 시기의 도래를 검출하는 검출 장치가 구성된다.
또, 플레이트 (101') 의 교환 시기의 검출을, 상기 기술한 제 1 실시형태에서 예시한 그 밖의 수법을 사용하여 실시하는 것으로 해도 된다.
어찌되었든, 주제어 장치 (20) 는 플레이트 (101') 의 교환 시기를 검출 (교환 시기가 도래했다고 판단) 하면, 교환 시기의 도래를 디스플레이 (DIS) 에 표시하고, 오퍼레이터로부터의 지시를 기다린다. 또는, 플레이트 (101') 의 교환 시기를 검출 (교환 시기가 도래했다고 판단) 하면, 주제어 장치 (20) 는, 교환 시기의 도래를 디스플레이 (DIS) 에 표시함과 함께, 다음과 같이 하여 플레이트 (101') 의 교환을 실시한다.
즉, 주제어 장치 (20) 는, 반출입 기구 (24) 를 도 11 에 나타내는 위치까지 이동시킨 후, 본체부 (27) 를 하방으로 구동하여, 핸드부 (25a, 25b) 가 열린 상태에서 훅부 (26a, 26b, 26c) 를 상기 기술한 홈 (21a, 21b, 21c) 내부로 상방으로부터 삽입한다. 그리고, 주제어 장치 (20) 는, 본체부 (27) 내의 구동 기구를 통하여 핸드부 (25a, 25b) 를 소정량만큼 닫는다. 이것에 의해 핸드부 (25a) 가 －X 측으로 구동되고 핸드부 (25b) 가 ＋X 측으로 구동되어, 핸드부 (25a) 의 훅부 (26a) 와 핸드부 (25b) 의 훅부 (26b, 26c) 가 플레이트 (101') 의 하방에 각각 위치하게 된다. 도 12 에는, 이 때의 상태가 나타나 있다. 이 때, 훅부 (26b, 26c) 는 플레이트 (101') 의 －X 측 단면에 접하고 있지는 않다.
그리고, 이 도 12 의 상태에서, 주제어 장치 (20) 는, 계측 테이블 본체 (159) 의 진공 척을 정지하여 플레이트 (101') 의 진공 흡착을 해제한 후, 본체부 (27) 를 ＋Z 방향으로 구동함으로써 훅부 (26a～26c) 에 의해 플레이트 (101') 를 들어 올린다. 그 후, 주제어 장치 (20) 는, 본체부 (27) 를 소정 높이까지 상승 구동시킨 후, -Y 측으로 구동함으로써, 플레이트 (101') 를 도시하지 않은 반송계 (搬送系) 로 넘긴다. 이것에 의해, 그 반송계에 의해서 플레이트 (101') 가 노광 장치의 외부로 반출되고, 새로운 플레이트 (101') 가 상기 반송계에 의해 노광 장치 내부의 소정 위치까지 반송되어, 그 위치에 대기하고 있는 반출입 기구 (24) 의 핸드부 (25a, 25b) 로 건네진다.
그 후, 주제어 장치 (20) 가, 상기와 반대 동작을 실시함으로써, 새로운 플레이트 (101') 가 계측 테이블 본체 (159) 상으로 반입된다. 단, 이 새로운 플레이트 (101') 의 반입에 있어서는, 주제어 장치 (20) 는, 계측 테이블 본체 (159) 에 설치된 도시하지 않은 위치 결정 핀에 그 새로운 플레이트 (101') 의 ＋X 측 단면 등을 밀어 누르거나 하여 러프하게 위치 결정을 실시한다. 그리고, 위치 결정 종료 후, 주제어 장치 (20) 에서는 도시하지 않은 진공 척을 ON 으로 하여 새로운 플레이트 (101') 를 계측 테이블 본체 (159) 상에 흡착 유지한다.
이 경우, 전술한 바와 같이 플레이트 (101') 의 단면이 경면 가공되어 있기 때문에, 상기 기술한 바와 같이, 플레이트 (101') 를 러프하게 위치 결정해도, 그 후에 실시되는, 계측 스테이지 (MST') 를 사용한 여러 가지 계측에 있어서는 플레이트 (101') 의 위치를 간섭계를 사용하여 정확하게 계측할 수 있기 때문에, 결과적으로, 계측 스테이지 (MST') 를 사용한 여러 가지 계측을, 플레이트 교환 후에도 고정밀도로 실시하는 것이 가능하다.
이상 설명한 것처럼, 본 제 2 실시형태의 노광 장치에 의하면, 계측 테이블 (MTB') 상의 각종 계측기의 계측 정밀도가 저하되기 시작하기 직전의 시기를 미리 실험 등에 의해 구하고, 이 시기를 플레이트 (101') 의 교환 시기로서 미리 설정해 둠으로써, 검출 장치로서의 주제어 장치 (20) 가 교환 시기를 검출한 경우에 플레이트 (101') 를 교환함으로써, 계측 테이블 (MTB') 상의 각종 계측기의 계측 정밀도가 저하되기 이전의 최적 시기에 플레이트를 교환하는 것이 가능해진다. 즉, 계측 테이블 (MTB') 상의 각종 계측기에 의한 노광에 관한 계측의 계측 정밀도를 고정밀도로 유지할 수 있음과 함께, 플레이트의 교환 빈도를 최대한 억제할 수 있다. 따라서, 노광 정밀도를 장기에 걸쳐서 고정밀도로 유지할 수 있음과 함께, 플레이트의 교환에 수반하는 정지 시간의 증가로 인한 장치 가동 효율의 저하를 효 과적으로 방지하는 것이 가능해진다.
또, 본 제 2 실시형태에서는, 플레이트 (101') 는 2 개의 단면이 경면 가공되어 있기 때문에, 플레이트 (101') 를 새로운 것으로 교환할 때에 그 교환 후의 플레이트를 러프하게 위치 결정하더라도, 플레이트의 경면 가공된 단면을 통하여 간섭계 (16, 46) 를 사용해서 플레이트의 위치를 정확하게 계측할 수 있다. 따라서, 교환시에 플레이트를 러프하게 위치 결정하더라도 계측시에 계측부를 구성하는 계측 테이블 (MTB) 을 원하는 위치에 정확하게 위치 결정하는 것이 가능해지므로, 교환에 장시간을 필요로 하지 않게 되어, 이 점에 있어서도 교환에 수반되는 정지 시간의 증가로 인한 장치 가동 효율의 저하를 효과적으로 방지하는 것이 가능해진다.
또, 본 제 2 실시형태의 노광 장치에 있어서도 액침 노광을 실시하기 때문에, 레티클 (R) 의 패턴을 정밀하게 웨이퍼 상에 전사할 수 있다.
또한, 상기 제 2 실시형태에서는, 플레이트 (101') 를 교환 가능한 것으로 했지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니고, 플레이트를 포함한 계측부 (상기 제 2 실시형태의 계측 테이블이 여기에 상당) 의 적어도 일부가 교환 가능하도록 구성되어 있으면 된다.
또, 상기 제 2 실시형태에서는, 플레이트 (101') 의 교환에 있어서 러프한 위치 결정으로 충분하도록 하기 위해 플레이트 (101') 의 단면을 경면 가공하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 상기 기술한 제 1 실시형태와 마찬가지로, 계측 테이블 본체 (159) 상에 이동경 (117X, 117Y) 을 설치하는 것으로 해도 된다.
또, 상기 제 2 실시형태에서는 플레이트가 교환 가능한 구성이면 되기 때문에, 계측 스테이지의 그 밖의 부분의 구성은, 도 11 에 나타내는 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 2 의 웨이퍼 스테이지 (WST) 와 같은 구성의 계측 스테이지를 채용하고, 이 계측 스테이지가 구비하는 플레이트를 교환 가능하게 구성해도 된다.
또, 상기 제 2 실시형태에서는, 플레이트 (101') 를 교환하는 기구로서 도 11 에 나타내는 반출입 기구 (24) 를 채용하는 경우에 대해 설명했지만, 그 반출입 기구 (24) 를 대신하여, 웨이퍼 로더 등에게 사용되는 로봇을 반출입 기구로서 채용해도 된다. 이 경우, 계측 테이블 (MTB') 의 X 축 방향의 양측에서 플레이트의 단부가 튀어나오는 구성을 채용하여, 그 로봇의 아암에 의해 하방으로부터 플레이트를 들어 올려 플레이트 교환을 실시하도록 해도 되고, 플레이트를 계측 테이블 본체 (159) 로부터 소정 높이만큼 상승시키기 위한 상하 이동 기구를 계측 테이블 (MTB') 에 설치하고 그 상하 이동 기구에 의해 플레이트를 들어 올린 상태에서, 로봇의 아암을 플레이트의 하방에 삽입하여 아암을 들어 올려서 플레이트 교환을 실시하도록 해도 된다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 본 발명이 액침 노광 장치에 적용된 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 액침이 아닌 노광을 실시하는 노광 장치라도, 상기 제 1 실시형태와 동일하게 계측부의 적어도 일부를 교환 가능하게 하는 것 (예를 들어, 교환 가능한 계측 테이블 (또는 계측 스테이지) 을 설치하는 것) 이나, 상기 제 2 실시형태와 동일하게 교환 가능한 플레이트를 설치하고, 그 플레 이트의 단면을 경면 가공하는 것, 또한, 플레이트를 포함한 계측부의 적어도 일부의 교환 시기를 검출하는 검출 장치를 설치하는 것은 유효하다. 이 경우, 플레이트에 발수 코팅을 실시할 필요는 없지만, 플레이트를 포함한 계측부의 일부를 교환함으로써, 고에너지의 노광광의 조사에 의한 플레이트의 열화에 기인하는 각종 계측 정밀도의 저하를 효과적으로 방지할 수 있기 때문이다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 와는 별도로 계측 테이블 (MTB, MTB') 을 갖는 계측부를 구성하는 계측 스테이지를 설치하는 것으로 했지만, 계측부는, 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 설치되는 것으로 해도 된다. 이 경우, 계측부를 구성하는 계측 유닛의 플레이트를 포함하는 적어도 일부가, 웨이퍼 스테이지 (WST) 에 대하여 착탈 가능 (교환 가능) 하게 되어 있으면 된다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 스테이지 장치가 웨이퍼 스테이지를 1 개, 계측 스테이지를 1 개 구비하는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니고, 노광 동작의 스루풋 (throughput) 을 향상시키기 위해 웨이퍼 스테이지를 복수 설치하는 것으로 해도 된다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 액체로서 초순수 (물) 를 사용하는 것으로 했지만, 본 발명이 이것에 한정되지 않음은 물론이다. 액체로는, 화학적으로 안정적이고, 조명광 (IL) 의 투과율이 높으며 안전한 액체, 예를 들어, 불소계 불활성 액체를 사용해도 된다. 이 불소계 불활성 액체로는, 예를 들어, 플로리네이트 (미국 쓰리엠사의 상품명) 를 사용할 수 있다. 이 불소계 불활성 액체는 냉각 효과 면에서도 우수하다. 또, 액체로서 조명광 (IL) 에 대한 투과성이 있 고 가능한 한 굴절률이 높으며, 또, 투영 광학계나 웨이퍼 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 대해서 안정적인 것 (예를 들어, 시더유 (cedar oil) 등) 을 사용할 수도 있다. 또, F2 레이저를 광원으로 하는 경우에는 폰브린 오일을 선택하면 된다.
또, 상기 각 실시형태에서, 회수된 액체를 재이용하도록 해도 되고, 이 경우에는 회수된 액체로부터 불순물을 제거하는 필터를 액체 회수 장치, 또는 회수관 등에 설치해 두는 것이 바람직하다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 가장 가까운 광학 소자가 선단 렌즈 (91) 인 것으로 했지만, 그 광학 소자는 렌즈에 한정되는 것은 아니고, 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성, 예를 들어, 수차 (구면 수차, 코마 수차 등) 의 조정에 사용하는 광학 플레이트 (평행 평면판 등) 여도 되고, 단순한 커버 유리여도 된다. 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 가장 가까운 광학 소자 (상기 각 실시형태에서는 선단 렌즈 (91)) 는, 조명광 (IL) 의 조사에 의해 레지스트로부터 발생되는 비산 입자 또는 액체 중의 불순물의 부착 등에 기인하여 액체 (상기 각 실시형태에서는 물) 와 접촉하여 그 표면이 오염되는 일이 있다. 이 때문에, 그 광학 소자는, 경통 (40) 의 최하방에 착탈 (교환) 이 자유롭게 고정시키는 것으로 하여, 정기적으로 교환하기로 해도 된다.
이러한 경우, 액체에 접촉하는 광학 소자가 렌즈이면 그 교환 부품의 비용이 비싸고, 또한 교환에 걸리는 시간이 길어져, 유지보수 비용 (운영 비용 (running cost)) 의 상승이나 스루풋의 저하를 초래한다. 따라서, 액체와 접촉하는 광학 소자를, 예를 들어, 렌즈 (91) 보다 저렴한 평행 평면판으로 하도록 해도 된다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 스텝 앤드 스캔 방식 등의 주사형 노광 장치에 본 발명이 적용된 경우에 대해 설명했지만, 본 발명의 적용 범위가 이것에 한정되지 않음은 물론이다. 즉 스텝 앤드 리피트 방식의 투영 노광 장치, 또 스텝 앤드 스티치 방식의 노광 장치, 또는 프록시미티 방식의 노광 장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
노광 장치의 용도로는 반도체 제조용의 노광 장치로 한정되지 않고, 예를 들어, 사각형 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 전사하는 액정용 노광 장치나, 유기 EL, 박막 자기 헤드, 촬상 소자 (CCD 등), 마이크로 머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다. 또, 반도체 소자 등의 마이크로 디바이스뿐만 아니라, 광노광 장치, EUV 노광 장치, X 선 노광 장치 및 전자선 노광 장치 등에서 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해, 유리 기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태의 노광 장치의 광원은 ArF 엑시머 레이저에 한정되지 않고, KrF 엑시머 레이저 (출력 파장 248㎚), F2 레이저 (출력 파장 157㎚), Ar2 엑시머 레이저 (출력 파장 126㎚), Kr2 레이저 (출력 파장 146㎚) 등의 펄스 레이저 광원이나, g 선 (파장 436㎚), i 선 (파장 365㎚) 등의 휘선을 발하는 초고압 수은 램프 등을 사용하는 것도 가능하다. 또, YAG 레이저의 고조파 발생 장치 등을 사용할 수도 있다. 그 밖에, DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일 파장 레이저광을, 예를 들어, 에르븀 (또는 에르븀과 이테르븀의 양쪽) 이 도프된 파이버 앰프에 의해 증폭하고, 비선형 광학 결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 사용해도 된다. 또, 투영 광학계는 축소계뿐만 아니라 등배 및 확대계 중 어느 것이라도 상관없다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 노광 장치의 조명광 (IL) 으로는 파장 100㎚ 이상의 광에 한정되지 않고, 파장 100㎚ 미만의 광을 사용해도 됨은 물론이다. 예를 들어, 최근 70㎚ 이하의 패턴을 노광하기 위해, SOR 이나 플라스마 레이저를 광원으로 하여 연(軟) X 선 영역 (예를 들어, 5～15㎚ 의 파장역) 의 EUV (Extreme UltraViolet) 광을 발생시킴과 함께, 그 노광 파장 (예를 들어, 13.5㎚) 하에서 설계된 전반사 축소 광학계, 및 반사형 마스크를 사용한 EUV 노광 장치의 개발이 이루어지고 있다. 이 장치에 있어서는, 원호 조명을 사용하여 마스크와 웨이퍼를 동기 주사하고 스캔 노광하는 구성이 있다.
또한, 반도체 디바이스는, 디바이스의 기능ㆍ성능 설계를 실시하는 단계, 이 설계 단계에 기초한 레티클을 제작하는 단계, 실리콘 재료로부터 웨이퍼를 제작하는 단계, 상기 각 실시형태의 노광 장치에서 마스크에 형성된 패턴을 레지스트 (감광제) 가 도포된 웨이퍼 상에 전사하는 리소그래피 단계, 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함), 검사 단계 등을 거쳐 제조된다. 이 경우, 리소그래피 단계에서 상기 각 실시형태의 노광 장치가 사용되기 때문에, 고정밀한 노광을 장기에 걸쳐서 실현할 수 있다. 따라서, 미세 패턴이 형성된 고집적도의 마이크로 디바이스의 생산성을 향상시킬 수 있다.
산업상이용가능성
이상 설명한 것처럼, 본 발명의 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법은, 반도체 소자 (집적 회로), 액정 표시 소자 등의 전자 디바이스를 제조하는 데에 적합하다.

Claims (37)

  1. 투영 광학계와 액체를 개재하여 노광광으로 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 기판을 탑재하는 제 1 스테이지와,
    상기 제 1 스테이지와는 독립적으로 이동 가능한 제 2 스테이지와,
    상기 노광광이 입사하는 수광면이 일부에 배치되는 평탄면을 갖고, 상기 제 2 스테이지에 착탈 가능하게 형성되는 착탈 가능 부재와,
    상기 투영 광학계의 바로 아래에 액체를 공급하여 액침 영역을 형성하는 액침 시스템을 구비하고,
    상기 투영 광학계와 상기 제 1 스테이지 사이에 상기 액침 영역이 유지되는 제 1 상태로부터, 상기 투영 광학계와 상기 제 2 스테이지 사이에 상기 액침 영역이 유지되는 제 2 상태로 천이하도록, 상기 투영 광학계의 바로 아래에 상기 액침 영역을 유지하면서 상기 제 1, 제 2 스테이지는 이동되고, 상기 제 2 상태에 있어서 상기 액침 영역은 상기 투영 광학계와 상기 평탄면 사이에 유지되는 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 상태로부터 상기 제 2 상태로 변하는 동안에, 상기 착탈 가능 부재에 형성된 상기 평탄면 상을 상기 액침 영역이 이동하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 상태로부터 상기 제 2 상태로 변하는 동안에, 상기 제 1 스테이지와 상기 제 2 스테이지와의 제 1 방향에 대한 위치 관계를 접근시킨 상태에서, 그 제 1 및 제 2 스테이지를, 함께 상기 투영 광학계에 대해 상기 제 1 방향으로 이동시키는 제 1 구동 장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    이동면을 갖고, 그 이동면 상을 상기 제 1 스테이지 및 상기 제 2 스테이지가 이동하는 베이스 부재와,
    상기 제 1 스테이지를 상기 이동면과 교차하는 제 2 방향으로 이동시키는 제 2 구동 장치와,
    상기 제 2 방향에 관해서, 상기 제 1 스테이지의 자중을 지지하는 지지 장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 스테이지는, 탑재된 상기 기판의 주위에 형성되고, 그 기판의 표면과는 동일한 높이의 평탄면을 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 착탈 가능 부재는 교환 가능하게 장착되어 있고, 그 착탈 가능 부재를 교환하는 시기를 검출하는 제어 장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    액체를 공급하여 상기 액침 영역을 형성하고, 또한 공급하는 액체의 유량을 조정하는 액체 공급 장치를 추가로 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 착탈 가능 부재는, 적어도 일부가 발액성을 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  9. 리소그래피 공정을 갖는 디바이스 제조 방법으로서,
    제 1 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 디바이스 패턴을 기판 상에 전사하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  10. 투영 광학계와 액체를 개재하여 노광광으로 기판을 노광하는 노광 방법으로서,
    상기 투영 광학계의 바로 아래에 액체를 공급하여 액침 영역을 형성하고, 상기 투영 광학계와 상기 액체를 개재하여 제 1 스테이지에 탑재되는 기판을 노광하는 것과,
    상기 투영 광학계와 상기 제 1 스테이지와는 독립적으로 이동 가능한 제 2 스테이지 사이에 상기 액침 영역이 유지되는 제 1 상태로부터, 상기 투영 광학계와 상기 제 2 스테이지 사이에 상기 액침 영역이 유지되는 제 2 상태로 천이하도록, 상기 투영 광학계의 바로 아래에 상기 액침 영역을 유지하면서, 상기 제 1 스테이지와, 상기 제 1 스테이지와는 독립적으로 이동 가능하고 또한 상기 노광광이 입사하는 수광면이 일부에 배치되는 평탄면을 갖는 착탈 가능 부재가 착탈 가능하게 형성되는 제 2 스테이지를 이동하는 것을 포함하는 노광 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 상태로부터 상기 제 2 상태로 변하는 동안에, 상기 착탈 가능 부재에 형성된 상기 평탄면 상에서 상기 액침 영역을 이동시키는 것을 추가로 포함하는 노광 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 상태로부터 상기 제 2 상태로 변하는 동안에, 상기 제 1 스테이지와 상기 제 2 스테이지의 제 1 방향에 대한 위치 관계를 접근시킨 상태에서, 그 제 1 및 제 2 스테이지를, 함께 상기 투영 광학계에 대해 상기 제 1 방향으로 이동시키는 것을 추가로 포함하는 노광 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    이동면 상을, 상기 제 1 스테이지 및 상기 제 2 스테이지를 이동시키는 것,
    상기 제 1 스테이지를, 상기 이동면과 교차하는 제 2 방향으로 이동시키는 것, 및
    상기 제 2 방향에 관해서, 상기 제 1 스테이지의 자중을 지지하는 것을 추가로 포함하는 노광 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 2 스테이지에는 기판이 탑재되고, 상기 제 2 스테이지에 탑재된 상기 기판 주위에, 그 기판의 표면과는 동일한 높이의 평탄면을 형성하는 것을 추가로 포함하는 노광 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 착탈 가능 부재를 교환 가능하게 장착하고, 상기 착탈 가능 부재를 교환하는 시기를 검출하는 것을 추가로 포함하는 노광 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 착탈 가능 부재의 적어도 일부를 발액성으로 하는 것을 추가로 포함하는 노광 방법.
  17. 리소그래피 공정을 갖는 디바이스 제조 방법으로서,
    제 10 항에 기재된 노광 방법을 사용하여 디바이스 패턴을 기판 상에 전사하는 디바이스 제조 방법.
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