KR101264936B1

KR101264936B1 - 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR101264936B1
Application number: KR1020067022069A
Authority: KR
Inventors: 야스후미 니시이
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2005-06-03
Publication date: 2013-05-15
Also published as: US20070222958A1; CN1954408B; EP1768169A4; TW200604758A; EP1768169B1; IL179826A0; US20070216889A1; JP2010118714A; EP1768169A1; KR20070016134A; WO2005119742A1; EP1768169B9; CN1954408A

Abstract

노광 장치는, 복수의 광학 소자를 갖는 투영 광학계를 구비한다. 투영 광학계의 이미지면에 가장 가까운 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 측의 제 1 공간 (K1) 이 액체 (LQ1) 로 채워지고, 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 측의 제 1 공간 (K1) 과는 독립된 제 2 공간 (K2) 이 액체 (LQ2) 로 채워진다. 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1) 와 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 를 통해, 기판 (P) 상에 노광광을 조사하여 기판 (P) 을 노광한다. 광학 소자 (2G) 다음에 이미지면에 가까운 광학 소자 (2F) 는 액체 (LQ2) 에 의한 오염이 방지된다.

노광 장치, 액침, 광학 소자, 투영 광학계

Description

노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE PRODUCING METHOD}

기술분야

본 발명은 기판을 노광하는 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

배경기술

반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스는, 마스크 상에 형성된 패턴을 감광성 기판 상에 전사하는, 이른바 포토리소그래피 수법에 의해 제조된다. 이 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치는, 마스크를 지지하는 마스크 스테이지와 기판을 지지하는 기판 스테이지를 가지며, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지를 순서대로 이동시키면서 마스크의 패턴을 투영 광학계를 통하여 기판에 전사하는 것이다. 최근 디바이스 패턴의 보다 나은 고집적화에 대응하기 위해서 투영 광학계의 추가적인 고해상도화가 요망되고 있다. 투영 광학계의 해상도는 사용하는 노광 파장이 짧을수록, 또 투영 광학계의 개구수가 클수록 높아진다. 그 때문에, 노광 장치에서 사용되는 노광 파장은 해마다 단파장화되고 있으며, 투영 광학계의 개구수도 증대하고 있다. 그리고, 현재 주류인 노광 파장은 KrF 엑시머 레이저의 248㎚ 이지만, 더 단파장인 ArF 엑시머 레이저의 193㎚ 도 실용화되고 있다. 또, 노광을 할 때에는 해상도와 마찬가지로 초점심도 (DOF) 도 중요해진 다. 해상도 (R) 및 초점심도 (δ) 는 각각 이하의 식으로 표시된다.

R=k₁·λ/NA …(1)

δ=±k₂·λ/NA² …(2)

여기에서, 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, 초점심도 (δ) 가 좁아지는 것을 알 수 있다.

초점심도 (δ) 가 너무 좁아지면, 투영 광학계의 이미지면에 대해 기판 표면을 합치시키는 것이 곤란해져, 노광 동작시의 포커스 마진이 부족해질 우려가 있다. 그래서, 실질적으로 노광 파장을 짧게 하고 또한 초점심도를 넓게 하는 방법으로서, 예를 들어 국제공개 제99/49504호 공보에 개시되어 있는 액침법이 제안되어 있다. 이 액침법은, 투영 광학계의 이미지면측 단면 (하면 (下面)) 과 기판 표면 사이를 물이나 유기용매 등의 액체로 채워 액침영역을 형성하고, 액체 중에서의 노광광의 파장이 공기 중의 1/n (n 은 액체의 굴절률로 통상 1.2∼1.6 정도) 이 되는 것을 이용하여 해상도를 향상시킴과 함께 초점심도를 약 n 배로 확대한다고 하는 것이다.

그런데, 기판 상에 액체의 액침영역을 형성했을 때, 그 액침영역의 액체 중에 예를 들어 기판 상으로부터 발생한 불순물 등이 혼입하여 액침영역의 액체가 오염될 가능성이 있다. 그러면, 그 오염된 액침영역의 액체에 의해, 투영 광학계 를 구성하는 복수의 엘리먼트 (광학 소자) 중 그 오염된 액침영역의 액체에 접촉하는 광학 소자가 오염될 가능성이 있다. 광학 소자가 오염되면, 그 광학 소자의 광투과율이 저하하거나 광투과율에 분포가 생기는 등 문제가 생겨, 투영 광학계를 통한 노광 정밀도 및 계측 정밀도의 열화를 초래한다.

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 노광 정밀도 및 계측 정밀도의 열화를 방지할 수 있는 노광 장치, 노광 방법 및 그 노광 장치 및 노광 방법을 이용하는 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단 및 발명의 효과

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실시 형태에 나타내는 도 1∼도 8 에 대응시킨 이하의 구성을 채용하고 있다. 단, 각 요소에 붙인 괄호가 있는 부호는 그 요소의 예시에 불과하며, 각 요소를 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치 (EX) 로서, 복수의 엘리먼트 (2A∼2G) 를 구비하는 투영 광학계 (PL) 와, 복수의 엘리먼트 (2A∼2G) 중 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트 (2G) 를, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 대하여 거의 정지한 상태로 지지하는 지지 부재 (PK, 70) 와, 제 1 엘리먼트 (2G) 의 일면측에 형성되며 액체 (LQ1) 로 채워지는 제 1 공간 (K1) 과, 제 1 엘리먼트 (2G) 의 타면측에 제 1 공간 (K1) 과는 독립적으로 형성되며 액체 (LQ2) 로 채워지는 제 2 공간 (K2) 을 구비하며, 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1) 로 기판 (P) 표면의 일부를 덮는 액침영역 (AR2) 을 형성함과 함께, 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1) 와 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 를 통하여 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.

본 발명에 의하면, 제 1 엘리먼트의 일면측 및 타면측 각각의 제 1, 제 2 공간에 액체를 채움으로써, 큰 이미지측 개구수를 확보한 상태에서 기판을 양호하게 노광할 수 있다. 또, 예를 들어, 제 1 공간에 채워진 액체가 기판과 접촉하는 경우에는, 제 1 엘리먼트의 일면측이 오염될 가능성이 높아지지만, 제 1 엘리먼트를 용이하게 교환 가능한 구성으로 할 수 있으므로, 그 오염된 제 1 엘리먼트만 청정한 엘리먼트와 교환하면 되어, 그 청정한 제 1 엘리먼트를 구비한 투영 광학계 및 액체를 통한 노광 및 계측을 양호하게 실시할 수 있다.

본 발명에서의 제 1 엘리먼트는, 무굴절력의 투명 부재 (예를 들어 평행 평면판) 이어도 되며, 예를 들어, 가장 이미지면측에 가깝게 배치된 투명 부재가 투영 광학계의 결상 성능에 전혀 기여하지 않는 경우에도 그 투명 부재를 제 1 엘리먼트로 본다.

또, 본 발명에서의 제 1 엘리먼트는 투영 광학계의 광축에 대해 거의 정지 상태로 지지되고 있지만, 그 위치나 자세를 조정하기 위해 미소 (微小) 이동 가능하게 지지되어 있는 경우에도 "거의 정지한 상태로 지지되어 있다" 고 본다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 복수의 엘리먼트 (2A∼2G) 를 구비하는 투영 광학계 (PL), 복수의 엘리먼트 (2A∼2G) 중 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트 (2G) 의 일면 (2S) 측에 형성되는 제 1 공간 (K1), 제 1 엘리먼트 (2G) 의 타면 (2T) 측에 형성되는 제 2 공간 (K1), 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 을 연결하는 연결구멍 (74), 및 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 중 한쪽에서 액체 (LQ) 를 공급하여, 연결구멍 (74) 을 통하여 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 을 액체 (LQ) 로 채우기 위한 액체 공급 기구 (30) 를 구비하며, 제 1 공간 (K1) 및 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ) 를 통하여 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.

본 발명에 의하면, 액체 공급 기구는, 제 1 엘리먼트의 일면측의 제 1 공간 및 타면측의 제 2 공간의 한쪽에 액체를 공급함으로써 연결구멍을 통해 제 1, 제 2 공간 각각을 액체로 용이하게 채울 수 있다. 그리고 제 1 엘리먼트의 일면측 및 타면측 각각의 제 1, 제 2 공간에 액체를 채움으로써, 큰 이미지측 개구수를 확보한 상태에서 기판을 양호하게 노광할 수 있다. 또, 예를 들어 제 1 공간에 채워진 액체가 기판과 접촉하는 경우에는, 제 1 엘리먼트의 일면측이 오염될 가능성이 높아지지만, 제 1 엘리먼트를 용이하게 교환 가능한 구성으로 할 수 있으므로, 그 오염된 제 1 엘리먼트만 청정한 엘리먼트와 교환하면 되어, 그 청정한 제 1 엘리먼트를 구비한 투영 광학계 및 액체를 통한 노광 및 계측을 양호하게 실시할 수 있다.

본 발명에서의 제 1 엘리먼트는, 무굴절력의 투명 부재 (예를 들어, 평행 평 면판) 이어도 되며, 예를 들어, 가장 이미지면측에 가깝게 배치된 투명 부재가 투영 광학계의 결상 성능에 전혀 기여하지 않는 경우에도 그 투명 부재를 제 1 엘리먼트로 본다.

본 발명에 의하면, 제 1 및 제 2 양태에 따른 노광 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 양호한 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있으므로, 원하는 성능을 가지는 디바이스를 제조할 수 있다.

본 발명의 제 3 양태에 따르면, 복수의 엘리먼트 (2A∼2G) 를 구비하는 투영 광학계 (PL) 를 통해 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 방법으로서, 상기 복수의 엘리먼트 중 상기 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트 (2G) 의 광사출측의 제 1 공간 (K1) 에 액체 (LQ1) 를 가져오는 것과, 제 1 엘리먼트의 광입사측이고 또한 제 1 공간 (K1) 과는 격리된 제 2 공간 (K2) 에 액체 (LQ2) 를 공급하는 것과, 제 1 공간의 액체 (LQ1) 와 제 2 공간의 액체 (LQ2) 를 통해 상기 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 것과, 상기 기판에 노광광을 조사하고 있는 동안 제 2 공간 (K2) 을 액체로 채운 상태에서, 제 2 공간에 대한 액체 (LQ2) 의 공급을 정지시키는 것을 포함하는 노광 방법이 제공된다.

본 발명의 제 3 양태의 노광 방법에 의하면, 제 1 엘리먼트의 광사출측의 제 1 공간 및 광입사측의 제 2 공간에 액체를 가져오고, 그 공간의 액체를 통해 노광광을 조사하여 기판을 노광하고 있기 때문에, 큰 이미지측 개구수를 확보한 상태에 서 기판을 노광할 수 있다. 또, 제 1 엘리먼트를 착탈 가능한 엘리먼트로 함으로써, 제 1 공간의 액체에 의해 제 1 엘리먼트가 오염된 경우에도 용이하게 세정 또는 교환이 가능해진다. 또, 기판을 노광하고 있는 동안 제 2 공간에 대한 액체의 공급을 정지시키기 때문에, 제 2 공간에 대한 액체의 공급에 기인하는 진동이 억제되어 원하는 정밀도로 기판을 노광할 수 있다.

본 발명의 제 4 양태에 따르면, 복수의 엘리먼트 (2A∼2G) 를 구비하는 투영 광학계 (PL) 를 통해 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 방법으로서, 상기 복수의 엘리먼트 (2A∼2G) 중 상기 투영 광학계의 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트 (2G) 의 일면측에 형성되는 제 1 공간 (K1) 과, 제 1 공간과 유통되며 또한 타면측에 형성되는 제 2 공간 (K2) 중 한쪽 공간에 액체를 공급함으로써 제 1 공간과 제 2 공간을 액체 (LQ) 로 채움과 동시에, 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1) 로 기판 (P) 표면의 일부를 덮는 액침영역 (AR2) 을 형성하고, 제 1 공간 및 제 2 공간의 액체 (LQ) 를 통해 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 것을 포함하는 노광 방법이 제공된다.

본 발명의 제 4 양태의 노광 방법에 의하면, 제 1 공간과 제 2 공간이 유통되고 있으므로, 어느 한쪽의 공간에만 액체를 공급하고, 어느 한쪽의 공간으로부터만 액체를 회수하면 된다. 그러므로, 액체 공급 및 액체 회수에 필요한 설비를 간략화할 수 있음과 함께, 노광 동작에 영향을 줄 가능성이 있는 진동을 억제할 수 있다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 본 발명의 노광 장치의 제 1 실시 형태를 나타내는 개략 구성도이다.

도 2 는 도 1 의 주요부 확대도이다.

도 3 은 노즐 부재를 하방에서 본 도면이다.

도 4 는 본 발명의 노광 장치의 제 2 실시 형태를 나타내는 주요부 확대도이다.

도 5 는 본 발명의 노광 장치의 제 3 실시 형태를 나타내는 주요부 확대도이다.

도 6 은 노즐 부재의 개략 사시도이다.

도 7 은 본 발명의 노광 장치의 제 4 실시 형태를 나타내는 주요부 확대도이다.

도 8 은 반도체 디바이스의 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우차트도이다.

도 9 는 본 발명의 제 5 실시 형태의 노광 장치에서의 제 1 액체 회수 기구에서의 액체 회수 동작을 설명하기 위한 도이다.

*부호의 설명*

2 (2A∼2G) : 광학 소자 (엘리먼트)

2S : 하면

2T : 상면

10 : 제 1 액체 공급 기구

20 : 제 1 액체 회수 기구

30 : 제 2 액체 공급 기구

60 : 제 2 액체 회수 기구

70 : 노즐 부재 (유로 형성 부재)

74 : 연결구멍

EL : 노광광

EX : 노광 장치

K1 : 제 1 공간

K2 : 제 2 공간

LQ (LQ1, LQ2) : 액체

P : 기판

PL : 투영 광학계

발명을 실시하는 최선의 실시 형태

이하, 본 발명의 노광 장치 및 노광 방법에 대해 도면을 참조하면서 설명하는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.

<제 1 실시 형태>

도 1 은 본 발명의 노광 장치의 제 1 실시 형태를 나타내는 개략 구성도이다. 도 1 에 있어서, 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 를 지지하는 마스크 스테이지 (MST), 기판 (P) 을 지지하는 기판 스테이지 (PST), 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 으로 조명하는 조명 광학계 (IL), 노광광 (EL) 으로 조명된 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 스테이지 (PST) 에 지지 되어 있는 기판 (P) 에 투영 노광하는 투영 광학계 (PL), 및 노광 장치 (EX) 전체의 동작을 통괄 제어하는 제어장치 (CONT) 를 구비하고 있다.

본 실시 형태의 노광 장치 (EX) 는, 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상시킴과 함께 초점심도를 실질적으로 넓게 하기 위해 액침법을 적용한 액침 노광 장치로서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 액체 (LQ1) 를 공급하는 제 1 액체 공급 기구 (10) 와, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측의 액체 (LQ1) 를 회수하는 제 1 액체 회수 기구 (20) 을 구비하고 있다. 제 1 액체 공급 기구 (10) 는, 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 복수의 광학 소자 2 (2A∼2G) 중 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 과 기판 (P) 사이에 형성된 제 1 공간 (K1) 에 액체 (LQ1) 를 공급한다. 제 1 액체 회수 기구 (20) 는 제 1 공간 (K1) 에 공급된 액체 (LQ1) 를 회수한다.

또한 노광 장치 (EX) 는, 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 과 그 상방에 형성된 광학 소자 (2F) 사이에 형성된 제 2 공간 (K2) 에 액체 (LQ2) 를 공급하는 제 2 액체 공급 기구 (30) 와, 제 2 공간 (K2) 에 공급된 액체 (LQ2) 를 회수하는 제 2 액체 회수 기구 (60) 를 구비하고 있다. 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 은 독립된 공간이며, 제 2 액체 공급 기구 (30) 는 제 1 액체 공급 기구 (10) 와는 독립하여 제 2 공간 (K2) 에 액체를 공급 가능하다. 또, 제 2 액체 회수 기구 (60) 는 제 1 액체 회수 기구 (20) 와는 독립하여 제 2 공간 (K2) 내의 액체를 회수 가능하다.

노광 장치 (EX) 는, 적어도 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 상에 전 사하고 있는 동안 (기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하고 있는 동안), 제 2 액체 공급 기구 (30) 로부터 공급한 액체 (LQ2) 에 의해 제 2 공간 (K2) 을 채운 상태에서 제 1 액체 공급 기구 (10) 로부터 공급한 액체 (LQ1) 에 의해 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 포함하는 기판 (P) 상의 일부에, 투영 영역 (AR1) 보다 크고 또한 기판 (P) 보다 작은 액침영역 (AR2) 을 국소적으로 형성한다. 구체적으로는, 노광 장치 (EX) 는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 최종 광학 소자 (2G) 와 그 이미지면측에 배치된 기판 (P) 표면 사이의 제 1 공간 (K1) 에 액체 (LQ1) 를 채우고, 기판 (P) 표면의 일부를 액침영역 (AR2) 으로 덮는 국소 액침 방식을 채용하여, 투영 광학계 (PL), 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 측의 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2), 및 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 측의 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1) 를 통해, 마스크 (M) 를 통과한 노광광 (EL) 을 기판 (P) 에 조사함으로써 마스크 (M) 의 패턴을 기판 (P) 에 투영 노광한다.

또한, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 근방에는, 제 1, 제 2 액체 공급 기구 (10, 20) 및 제 1, 제 2 액체 회수 기구 (30, 60) 의 일부를 구성하는 노즐 부재 (유로 형성 부재 ; 70) 가 배치되어 있다. 노즐 부재 (70) 는 기판 (P ; 기판 스테이지 (PST)) 의 상방에서 경통 (PK) 의 하부 주위를 둘러싸도록 형성된 환형 부재이다.

본 실시 형태에서는, 노광 장치 (EX) 로서 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 주사 방향에 있어서 서로 상이한 방향 (역방향) 으로 동기 이동하면서 마스크 (M) 에 형성된 패턴을 기판 (P) 에 노광하는 주사형 노광 장치 (이른바 스캐닝 스테퍼) 를 사용하는 경우를 예로 하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 일치하는 방향을 Z축 방향, Z축 방향에 수직인 평면 내에서 마스크 (M) 와 기판 (P) 의 동기 이동 방향 (주사 방향) 을 X축 방향, Z축 방향 및 X축 방향에 수직인 방향 (비주사 방향) 을 Y축 방향으로 한다. 또, X축, Y축 및 Z축 둘레의 회전 (경사) 방향을 각각 θX, θY 및 θZ 방향으로 한다.

조명 광학계 (IL) 는, 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되고 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 으로 조명하는 것이며, 노광용 광원, 노광용 광원으로부터 사출된 광속의 조도를 균일화하는 옵티컬 인테그레이터, 옵티컬 인테그레이터로부터의 노광광 (EL) 을 집광하는 콘덴서 렌즈, 릴레이 렌즈계, 노광광 (EL) 에 의한 마스크 (M) 상의 조명 영역을 슬릿형으로 설정하는 가변 시야 조리개 등을 가지고 있다. 마스크 (M) 상의 소정의 조명 영역은 조명 광학계 (IL) 에 의해 균일한 조도 분포의 노광광 (EL) 으로 조명된다. 조명 광학계 (IL) 로부터 사출되는 노광광 (EL) 으로는, 예를 들어 수은 램프로부터 사출되는 휘선 (g선, h선, i선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광) 이나, ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 및 F₂ 레이저광 (파장 157㎚) 등의 진공자외광 (VUV 광) 등이 이용된다. 본 실시 형태에서는 ArF 엑시머 레이저광이 이용된다.

본 실시 형태에 있어서, 제 1 공간 (K1) 에 채워지는 액체 (LQ1) 및 제 2 공간 (K2) 에 채워지는 액체 (LQ2) 에는 동일한 순수 (純水) 가 이용된다. 순수는 ArF 엑시머 레이저광뿐만 아니라, 예를 들어, 수은 램프로부터 사출되는 휘선 (g선, h선, i선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광) 도 투과 가능하다.

마스크 스테이지 (MST) 는 마스크 (M) 를 유지하여 이동 가능하며, 예를 들어 마스크 (M) 를 진공 흡착 (또는 정전 흡착) 에 의해 고정하고 있다. 마스크 스테이지 (MST) 는 리니어 모터 등을 포함하는 마스크 스테이지 구동장치 (MSTD) 에 의해, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 수직인 평면 내, 즉 XY 평면 내에서 2 차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 그리고, 마스크 스테이지 (MST) 는, X축 방향으로 지정된 주사 속도로 이동 가능하게 되어 있으며, 마스크 (M) 의 전체면이 적어도 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 을 횡단할 수 있을 만큼의 X축 방향의 이동 스트로크를 가지고 있다.

마스크 스테이지 (MST) 상에는, 마스크 스테이지 (MST) 와 함께 이동하는 이동경 (41) 이 형성되어 있다. 또, 이동경 (41) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (42) 가 형성되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 상의 마스크 (M) 의 2 차원 방향의 위치, 및 θZ 방향의 회전각 (경우에 따라서는 θX, θY 방향의 회전각도 포함함) 은 레이저 간섭계 (42) 에 의해 실시간으로 계측되며, 계측 결과는 제어장치 (CONT) 에 출력된다. 제어장치 (CONT) 는, 레이저 간섭계 (42) 의 계측 결과에 기초하여 마스크 스테이지 구동장치 (MSTD) 를 구동함으로써 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되고 있는 마스크 (M) 의 위치를 제어한다.

투영 광학계 (PL) 는, 마스크 (M) 의 패턴을 소정의 투영 배율 (β) 로 기판 (P) 에 투영 노광한다. 투영 광학계 (PL) 는 기판 (P) 측의 선단부에 형성된 최종 광학 소자 (2G) 및 최종 광학 소자 (2G) 에 이어 이미지면에 가까운 광학 소자 (2F) 를 포함하는 복수의 광학 소자 (2 ; 2A∼2G) 로 구성되어 있다. 복수의 광학 소자 (2A∼2G) 는, 광축 (AX) 에 대해 거의 정지한 상태에서 경통 (PK) 에 지지되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 투영 광학계 (PL) 는 투영 배율 (β) 이 예를 들어 1/4, 1/5 또는 1/8 의 축소계이다. 투영 광학계 (PL) 는 등배계 및 확대계 어느 것이든 된다. 또, 투영 광학계 (PL) 는 굴절 소자와 반사 소자를 포함하는 반사 굴절계, 반사 소자를 포함하지 않는 굴절계, 굴절 소자를 포함하지 않는 반사계 어느 것이든 된다.

기판 스테이지 (PST) 는, 기판 (P) 을 기판 홀더 (PH) 를 통해 유지하여 이동 가능하며, XY 평면 내에서 2 차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 그리고 기판 스테이지 (PST) 는, Z축 방향, θX 방향, 및 θY 방향으로도 이동 가능하다. 기판 (P) 은 기판 홀더 (PH) 에 예를 들어 진공 흡착 등에 의해 유지되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 는 제어장치 (CONT) 에 의해 제어되는 리니어모터 등의 기판 스테이지 구동장치 (PSTD) 에 의해 구동된다.

기판 스테이지 (PST) 상에는, 기판 스테이지 (PST) 와 함께 투영 광학계 (PL) 에 대해 이동하는 이동경 (43) 이 형성되어 있다. 또, 이동경 (43) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (44) 가 형성되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 상의 기판 (P) 의 2 차원 방향의 위치 및 회전각은 레이저 간섭계 (44) 에 의해 실시간으로 계측된다. 또, 도시하지 않지만 노광 장치 (EX) 는 예를 들어 일본 공개특허공보 평8-37149호에 개시되어 있는 바와 같은, 기판 스테이지 (PST) 에 지 지되어 있는 기판 (P) 의 표면의 위치 정보를 검출하는 포커스 레벨링 검출계를 구비하고 있다. 포커스 레벨링 검출계는 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1) 를 통해, 또는 통하지 않고 기판 (P) 표면의 Z축 방향의 위치 정보 및 기판 (P) 의 θX 및 θY 방향의 경사 정보를 검출한다. 액체 (LQ1) 를 통하지 않고 기판 (P) 표면의 면 정보를 검출하는 포커스 레벨링 검출계의 경우, 투영 광학계 (PL) 로부터 떨어진 위치에서 기판 (P) 표면의 면 정보를 검출하는 것이어도 된다. 투영 광학계 (PL) 로부터 떨어진 위치에서 기판 (P) 표면의 면 정보를 검출하는 노광 장치는, 예를 들어 미국특허 제6,674,510호에 개시되어 있으며, 본 국제출원에서 지정 또는 선택된 나라의 법령이 허용하는 한 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

레이저 간섭계 (44)의 계측 결과는 제어장치 (CONT) 로 출력된다. 포커스 레벨링 검출계의 수광 결과도 제어장치 (CONT) 로 출력된다. 제어장치 (CONT) 는 포커스 레벨링 검출계의 검출 결과에 기초하여, 기판 스테이지 구동장치 (PSTD) 를 구동하고, 기판 (P) 의 포커스 위치 및 경사각을 제어하여 기판 (P) 의 표면을 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 맞춤과 동시에, 레이저 간섭계 (44) 의 계측 결과에 기초하여 기판 (P) 의 X축 방향 및 Y축 방향에서의 위치를 결정한다.

기판 스테이지 (PST) 상에는 오목부 (50) 가 형성되어 있으며, 기판 (P) 을 유지하기 위한 기판 홀더 (PH) 는 오목부 (50) 에 배치되어 있다. 그리고 기판 스테이지 (PST) 중 오목부 (50) 이외의 상면 (51) 은 기판 홀더 (PH) 에 유지된 기판 (P) 의 표면과 거의 동일한 높이 (면일 (面一)) 가 되는 평탄면 (평탄부) 으로 되어 있다. 또 본 실시 형태에서는, 이동경 (43) 의 상면도 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (51) 과 거의 면일하게 형성되어 있다. 기판 (P) 주위에 기판 (P) 표면과 거의 면일한 상면 (51) 을 형성하였기 때문에, 기판 (P) 의 에지 영역을 액침 노광할 때에도 기판 (P) 의 에지부의 외측에는 단차 (段差) 가 없고, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 액체 (LQ) 를 유지하여 액침영역 (AR2) 을 양호하게 형성할 수 있다. 또한, 제 1 공간 (K1) 에 액체 (LQ1) 를 유지 가능하면, 기판 (P) 표면과 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (51) 사이에 작은 단차가 있어도 된다. 또, 기판 (P) 의 에지부와 그 기판 (P) 의 주위에 형성된 평탄면 (상면 ; 51) 사이에는 0.1∼2㎜ 정도의 간극이 있으나, 액체 (LQ) 의 표면장력에 의해 그 간극에 액체 (LQ) 가 흘러들어가는 일은 거의 없고, 기판 (P) 의 둘레가장자리 근방을 노광하는 경우에도 상면 (51) 에 의해 투영 광학계 (PL) 아래에 액체 (LQ) 를 유지할 수 있다.

또, 상면 (51) 을 발액성으로 함으로써, 액침 노광 중에서의 기판 (P) 외측 (상면 (51) 외측) 에 대한 액체 (LQ) 의 유출을 억제하고 또한 액침 노광 후에서도 액체 (LQ) 를 원활하게 회수할 수 있어 상면 (51) 에 액체 (LQ) 가 잔류하는 문제를 방지할 수 있다. 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (51) 을, 예를 들어 폴리사불화에틸렌 (테플론 (등록상표)) 등의 발액성을 가지는 재료로 형성함으로써 상면 (51) 을 발액성으로 할 수 있다. 또는, 상면 (51) 에 대해 예를 들어, 폴리사불화에틸렌 등의 불소계 수지 재료, 아크릴계 수지 재료, 실리콘계 수지 재료 등의 발액성 재료를 도포, 또는 상기 발액성 재료로 이루어지는 박막을 첩부 (貼付) 하 는 등의 발액화 처리를 해도 된다. 또, 발액성 재료의 영역 (발액화 처리 영역) 으로는 상면 (51) 전체영역이어도 되고, 발액성을 필요로 하는 일부의 영역만이어도 된다.

노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 를 지지하는 경통 정반 (5) 과, 경통 정반 (5) 및 마스크 스테이지 (MST) 를 지지하는 메인 칼럼 (1) 을 구비하고 있다. 메인 칼럼 (1) 은 바닥면 상에 형성된 베이스 (9) 에 설치되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 는 베이스 (9) 상에 지지되어 있다. 메인 칼럼 (1) 은 내측을 향해 돌출되는 상측 단부 (7) 및 하측 단부 (8) 가 형성되어 있다.

조명 광학계 (IL) 는, 메인 칼럼 (1) 의 상부에 고정된 지지 프레임 (3) 에 의해 지지되어 있다. 메인 칼럼 (1) 의 상측 단부 (7) 에는, 방진장치 (46) 를 통하여 마스크 정반 (4) 이 지지되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 및 마스크 정반 (4) 의 중앙부에는 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 통과시키는 개구부 (MK1, MK2) 가 각각 형성되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 의 하면에는 비접촉 베어링인 기체 베어링 (에어 베어링 ; 45) 이 복수 형성되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 는 에어 베어링 (45) 에 의해 마스크 정반 (4) 상면 (가이드면) 에 대해 비접촉 지지되어 있어, 마스크 스테이지 구동장치 (MSTD) 에 의해 XY 평면 내에서 2 차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다.

투영 광학계 (PL) 를 유지하는 경통 (PK) 의 외주에는 플랜지 (PF) 가 형성되어 있으며, 투영 광학계 (PL) 는 이 플랜지 (PF) 를 통하여 경통 정반 (5) 에 지지되어 있다. 경통 정반 (5) 과 메인 칼럼 (1) 의 하측 단부 (8) 사이에는 에 어 마운트 등을 포함한 방진장치 (47) 가 배치되어 있으며, 투영 광학계 (PL) 를 지지하는 경통 정반 (5) 은 메인 칼럼 (1) 의 하측 단부 (8) 에 방진장치 (47) 를 통하여 지지되어 있다. 이 방진장치 (47) 에 의해, 메인 칼럼 (1) 의 진동이 투영 광학계 (PL) 를 지지하는 경통 정반 (5) 에 전해지지 않도록, 경통 정반 (5) 과 메인 칼럼 (1) 이 진동적으로 분리되어 있다.

기판 스테이지 (PST) 의 하면에는 복수의 비접촉 베어링인 기체 베어링 (에어 베어링 ; 48) 이 형성되어 있다. 또, 베이스 (9) 상에는 에어 마운트 등을 포함한 방진장치 (49) 를 통하여 기판 정반 (6) 이 지지되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 는 에어 베어링 (48) 에 의해 기판 정반 (6) 의 상면 (가이드면) 에 대해 비접촉 지지되어 있으며, 기판 스테이지 구동장치 (PSTD) 에 의해 XY 평면 내에서 2 차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 이 방진장치 (49) 에 의해, 베이스 (9 ; 바닥면) 나 메인 칼럼 (1) 의 진동이 기판 스테이지 (PST) 를 비접촉 지지하는 기판 정반 (6) 에 전해지지 않도록, 기판 정반 (6) 과 메인 칼럼 (1) 및 베이스 (9 ; 바닥면) 가 진동적으로 분리되어 있다.

노즐 부재 (70) 는, 메인 칼럼 (1) 의 하측 단부 (8) 에 연결 부재 (52) 를 통해 지지되어 있다. 연결 부재 (52) 는 메인 칼럼 (1) 의 하측 단부 (8) 에 고정되어 있으며, 그 연결 부재 (52) 에 노즐 부재 (70) 가 고정되어 있다. 메인 칼럼 (1) 의 하측 단부 (8) 는 방진장치 (47) 및 경통 정반 (5) 을 통해 투영 광학계 (PL) 를 지지하고 있으며, 노즐 부재 (70) 는 투영 광학계 (PL) 를 지지하는 하측 단부 (8) 에 지지되어 있는 구성으로 되어 있다.

그리고, 노즐 부재 (70) 를 연결 부재 (52) 를 통해 지지하고 있는 메인 칼럼 (1) 과 투영 광학계 (PL) 의 경통 (PK) 을 플랜지 (PF) 를 통해 지지하고 있는 경통 정반 (5) 은 방진장치 (47) 를 통해 진동적으로 분리되어 있다. 따라서 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이 투영 광학계 (PL) 에 전달되는 것은 방지되고 있다. 또, 노즐 부재 (70) 를 연결 부재 (52) 를 통해 지지하고 있는 메인 칼럼 (1) 과 기판 스테이지 (PST) 를 지지하고 있는 기판 정반 (6) 은 방진장치 (49) 를 통해 진동적으로 분리되어 있다. 따라서 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이 메인 칼럼 (1) 및 베이스 (9) 를 통하여 기판 스테이지 (PST) 에 전달되는 것이 방지되고 있다. 또, 노즐 부재 (70) 를 연결 부재 (52) 를 통해 지지하고 있는 메인 칼럼 (1) 과 마스크 스테이지 (MST) 를 지지하고 있는 마스크 정반 (4) 은 방진장치 (46) 를 통해 진동적으로 분리되어 있다. 따라서 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이 메인 칼럼 (1) 을 통해 마스크 스테이지 (MST) 에 전달되는 것이 방지되고 있다.

제 1 액체 공급 기구 (10) 는 액체 (LQ1) 를 투영 광학계 (PL) 의 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 측 (광사출측) 에 형성된 제 1 공간 (K1) 에 공급한다. 제 1 액체 공급 기구 (10) 는 액체 (LQ1) 를 송출 가능한 제 1 액체 공급부 (11) 와, 제 1 액체 공급부 (11) 에 그 일단부를 접속하는 공급관 (13) 을 구비하고 있다. 제 1 액체 공급부 (11) 는 액체 (LQ1) 를 수용하는 탱크, 공급하는 액체 (LQ1) 의 온도를 조정하는 온도조정장치, 액체 (LQ1) 중의 이물을 제거하는 필터 장치 및 가압 펌프 등을 구비하고 있다. 기판 (P) 상에 액침영역 (AR2) 을 형 성할 때, 액체 공급 기구 (10) 는 액체 (LQ1) 를 기판 (P) 상에 공급한다.

제 1 액체 회수 기구 (20) 는 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 측에 형성된 제 1 공간 (K1) 에 공급된 액체 (LQ1) 를 회수한다. 제 1 액체 회수 기구 (20) 는 액체 (LQ1) 를 회수 가능한 제 1 액체 회수부 (21) 와, 제 1 액체 회수부 (21) 에 그 일단부를 접속하는 회수관 (23) 을 구비하고 있다. 제 1 액체 회수부 (21) 는 예를 들어 진공 펌프 등의 진공계 (흡인 장치), 회수된 액체 (LQ1) 와 기체를 분리하는 기액 분리기, 및 회수한 액체 (LQ1) 를 수용하는 탱크 등을 구비하고 있다. 또한, 진공계, 기액 분리기, 탱크 등의 적어도 일부를 노광장치 (EX) 에 형성하지 않고, 노광 장치 (EX) 가 배치되는 공장 등의 설비를 이용해도 된다. 기판 (P) 상에 액침영역 (AR2) 을 형성하기 위해, 제 1 액체 회수 기구 (20) 는 제 1 액체 공급 기구 (10) 로부터 공급된 기판 (P) 상의 액체 (LQ1) 를 소정량 회수한다.

제 2 액체 공급 기구 (30) 는, 액체 (LQ2) 를 투영 광학계 (PL) 의 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 측에 형성된 제 2 공간 (K2) 에 공급한다. 제 2 액체 공급 기구 (30) 는, 액체 (LQ2) 를 송출 가능한 제 2 액체 공급부 (31) 와, 제 2 액체 공급부 (31) 에 그 일단부를 접속하는 공급관 (33) 을 구비하고 있다. 제 2 액체 공급부 (31) 는, 액체 (LQ2) 를 수용하는 탱크, 공급하는 액체 (LQ2) 의 온도를 조정하는 온도조정장치, 액체 (LQ2) 중의 이물을 제거하는 필터 장치 및 가압 펌프 등을 구비하고 있다. 제 1 액체 공급부 (11) 및 제 2 액체 공급부 (31) 의 탱크, 가압 펌프의 적어도 일부는 반드시 노광 장치 (EX) 가 구비하고 있 을 필요는 없고, 노광 장치 (EX) 가 설치되는 공장 등의 설비를 대용할 수도 있다.

제 2 액체 회수 기구 (60) 는, 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 측에 형성된 제 2 공간 (K2) 에 공급된 액체 (LQ2) 를 회수한다. 제 2 액체 회수 기구 (60) 는, 액체 (LQ2) 를 회수 가능한 제 2 액체 회수부 (61) 와, 제 2 액체 회수부 (61) 에 그 일단부를 접속하는 회수관 (63) 을 구비하고 있다. 제 2 액체 회수부 (61) 는 예를 들어 진공 펌프 등의 진공계 (흡인 장치), 회수된 액체 (LQ2) 와 기체를 분리하는 기액 분리기, 및 회수한 액체 (LQ2) 를 수용하는 탱크 등을 구비하고 있다. 진공계, 기액 분리기, 탱크 등의 적어도 일부를 노광 장치 (EX) 에 형성하지 않고, 노광 장치 (EX) 가 배치되는 공장 등의 설비를 이용하도록 해도 된다.

도 2 는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 및 노즐 부재 (70) 근방을 나타내는 단면도, 도 3 은 노즐 부재 (70) 를 아래로부터 본 도이다.

도 2 및 도 3 에 있어서, 최종 광학 소자 (2G) 및 그 상방에 배치된 광학 소자 (2F) 는 경통 (PK) 에 지지되어 있다. 최종 광학 소자 (2G) 는 평행 평면판이며, 경통 (PK) 의 하면 (PKA) 과 그 경통 (PK) 에 유지된 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 은 거의 면일하게 되어 있다. 경통 (PK) 에 지지된 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 및 하면 (2S) 은 XY 평면과 거의 평행하게 되어 있다. 또, 최종 광학 소자 (평행 평면판 ; 2G) 는 거의 수평으로 지지되어 있으며 무굴절력이다. 또, 경통 (PK) 과 최종 광학 소자 (2G) 의 접속부 등은 시일 (seal) 되어 있다. 즉, 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 측의 제 1 공간 (K1) 과 상 면 (2T) 측의 제 2 공간 (K2) 은 서로 독립된 공간이며, 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 사이에서의 액체의 유통이 저지되어 있다. 상기 서술한 바와 같이, 제 1 공간 (K1) 은 최종 광학 소자 (2G) 와 기판 (P) 사이의 공간이며, 그 제 1 공간 (K1) 에 액체 (LQ1) 의 액침영역 (AR2) 이 형성된다. 제 1 공간은 기판과 평행한 방향 에 있어서, 즉, 그 주위가 개방되어 있다. 따라서, 노즐 부재 (70) 와 기판 (P) 사이에 유지된 액체 (LQ1) 의 계면은 주위의 기체와 접촉되어 있다. 한편, 제 2 공간 (K2) 은 경통 (PK) 의 내부 공간의 일부이며, 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 과 그 상방에 배치된 광학 소자 (2F) 의 하면 (2U) 사이의 공간이다. 제 2 공간 (K2) 은 기판과 평행한 방향에 있어서, 즉, 그 주위가 경통 (PK) 의 벽면에 폐쇄되어 있지만, 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 의 상면의 일부는 경통 (PK) 과 광학 소자 (2F) 사이의 갭 내의 기체와 접촉하고 있다.

최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 의 면적은, 그 상면 (2T) 과 대향하는 광학 소자 (2F) 의 하면 (2U) 의 면적과 거의 동일, 또는 하면 (2U) 의 면적보다 작고, 제 2 공간 (K2) 을 액체 (LQ) 로 채웠을 경우, 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 의 거의 전체면이 액체 (LQ) 로 덮인다.

또, 최종 광학 소자 (2G) 는, 경통 (PK) 에 대해 용이하게 부착·분리가 가능하게 되어 있다. 즉, 최종 광학 소자 (2G) 는 교환 가능하게 형성되어 있다. 특히, 최종 광학 소자 (2G) 의 부착 및 분리시에 경통 (PK) 내의 다른 광학 소자를 탈리시키는 일 없이, 또한 다른 광학 소자 또는 투영 광학계의 광학 특성에 영향을 미치는 일 없이 최종 광학 소자 (2G) 를 경통 (PK) 에 부착할 수 있다. 예를 들어 경통 (PK) 을, 광학 소자 (2F) 를 유지하는 제 1 유지 부재와 최종 광학 소자 (2G) 를 유지하는 제 2 유지 부재로 분리하여, 제 2 유지 부재를 제 1 유지 부재에 나사 등을 이용해 고정하는 구조로 함으로써, 제 2 유지 부재를 분리하여 최종 광학 소자 (2G) 를 용이하게 교환할 수 있다.

노즐 부재 (70) 는, 투영 광학계 (PL) 의 하단부 근방에 배치되어 있으며, 기판 (P ; 기판 스테이지 (PST)) 의 상방에서 경통 (PK) 주위를 둘러싸도록 형성된 환형 부재이다. 노즐 부재 (70) 는, 제 1 액체 공급 기구 (10) 및 제 1 액체 회수 기구 (20) 각각의 일부를 구성하는 것이다. 노즐 부재 (70) 는 그 중앙부에 투영 광학계 (PL ; 경통 (PK)) 를 배치할 수 있는 구멍부 (70H) 를 가지고 있다. 본 실시 형태에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 은 Y축 방향 (비주사 방향) 을 길이 방향으로 하는 직사각형상으로 설정되어 있다.

기판 (P) 에 대향하는 노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 에는, Y축 방향을 길이 방향으로 하는 오목부 (78) 가 형성되어 있다. 투영 광학계 (PL : 경통 (PK)) 를 배치할 수 있는 구멍부 (70H) 는 오목부 (78) 의 내측에 형성되어 있다. 오목부 (78) 의 내측에는, XY 평면과 대략 평행하며 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 과 대향하는 면 (78A ; 이하, 캐비티면 (78A) 이라 함) 이 형성되어 있다. 또, 오목부 (78) 는 내측면 (79) 을 가지고 있다. 내측면 (79) 은 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 표면에 대해 거의 직교하도록 형성되어 있다. 여기에서, 기판 스테이지 (PST) 는, 기판 (P) 표면과 XY 평면이 대략 평행하게 되도록 기판 (P) 을 지지하고 있다.

노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 중 오목부 (78) 의 내측면 (79) 에는 제 1 액체 공급 기구 (10) 의 일부를 구성하는 제 1 공급구 (12 ; 12A, 12B) 가 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 제 1 공급구 (12 ; 12A, 12B) 는 2개 형성되어 있으며, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2 ; 투영 영역 (AR1)) 를 사이에 두고 X축 방향 양측 각각에 형성되어 있다. 제 1 공급구 (12A, 12B) 각각은 제 1 액체 공급부 (11) 로부터 송출된 액체 (LQ1) 를, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치된 기판 (P) 표면과 대략 평행, 즉 XY 평면과 대략 평행하게 (횡방향으로) 불어낸다.

본 실시 형태에서의 제 1 공급구 (12A, 12B) 는 대략 원형으로 형성되어 있지만, 타원형, 직사각형, 슬릿형 등 임의의 형상으로 형성되어 있어도 된다. 또, 본 실시 형태에서는, 제 1 공급구 (12A, 12B) 는 서로 거의 같은 크기를 가지고 있지만, 서로 다른 크기여도 된다. 또, 제 1 공급구는 1 개소이어도 된다. 또, 제 1 공급구 (12A, 12B) 를, 투영광학계 (PL) 의 광학 소자 (2 ; 투영 영역 (AR1)) 에 대해 Y축 방향 양측에 각각 형성해도 된다.

노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 기준으로 오목부 (78) 의 외측에는 제 1 액체 회수 기구 (20) 의 일부를 구성하는 제 1 회수구 (22) 가 형성되어 있다. 제 1 회수구 (22) 는, 기판 (P) 에 대향하는 노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 에서 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 에 대해 제 1 액체 공급 기구 (10) 의 제 1 공급구 (12A, 12B) 의 외측에, 즉 투영 영역 (AR1) 에 대해 제 1 공급구 (12A, 12B) 보다 떨어져 형성되어 있다. 또 제 1 회수구 (22) 는 투영 영역 (AR1) 및 제 1 공급구 (12A, 12B) 를 둘러싸도록 환형으로 형성되어 있다. 또, 제 1 회수구 (22) 에는 다공체 (22P) 가 형성되어 있다. 이 다공체 (22P) 에 대해서는 후술하는 실시 형태에서 도 9 와의 관계로 설명한다.

제 1 회수구 (22) 는 투영 영역 (AR1) 및 제 1 공급구 (12A, 12B) 를 둘러싸도록 환형으로 형성하지 않아도 되며, 예를 들어 이산적으로 형성해도 된다. 즉, 제 1 회수구 (22) 의 수, 배치 및 형상 등은 상기 서술한 것에 한정되지 않으며, 액체 (LQ1) 가 누출되지 않도록 액체 (LQ1) 를 회수할 수 있는 구조이면 된다.

연결 부재 (52) 를 통하여 메인 칼럼 (1) 의 하측 단부 (8) 에 지지된 노즐 부재 (70) 는, 투영 광학계 (PL ; 경통 (PK)) 와는 떨어져 있다. 즉, 노즐 부재 (70) 의 구멍부 (70H) 의 내측면 (70K) 과 경통 (PK) 의 측면 (PKS) 사이에는 간극이 형성되어 있다. 이 간극은, 투영 광학계 (PL) 와 노즐 부재 (70) 를 진동적으로 분리하기 위해 형성된 것이다. 이로 인해, 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이 투영 광학계 (PL) 측에 전달되는 것이 방지되고 있다. 또, 상기 서술한 바와 같이, 메인 칼럼 (1 ; 하측 단부 (8)) 과 경통 정반 (5) 은 방진장치 (47) 를 통해 진동적으로 분리되어 있다. 따라서, 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이, 메인 칼럼 (1) 및 경통 정반 (5) 을 통해 투영 광학계 (PL) 에 전달되는 것은 방지되고 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 공급관 (13) 의 타단부는, 노즐 부재 (70) 의 내부에 형성된 제 1 공급 유로 (14) 의 일단부에 접속되어 있다. 한편, 노즐 부재 (70) 의 제 1 공급 유로 (14) 의 타단부는, 노즐 부재 (70) 의 오목부 (78) 의 내측면 (79) 에 형성된 제 1 공급구 (12) 에 접속되어 있다. 여기에서, 노즐 부재 (70) 의 내부에 형성된 제 1 공급 유로 (14) 는 복수 (2개) 의 공급구 (12 ; 12A, 12B) 각각에 그 타단부를 접속 가능하게 도중에서 분기되어 있다. 또, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 제 1 공급구 (12) 에 접속된 제 1 공급 유로 (14) 중 제 1 공급로 (12) 근방은 제 1 공급구 (12) 를 향해 점차 넓어지는 경사면으로 되어 있으며, 공급로 (12) 는 나팔모양으로 형성되어 있다.

제 1 액체 공급부 (11) 의 액체 공급 동작은 제어장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 액침영역 (AR2) 을 형성하기 위해, 제어장치 (CONT) 는 제 1 액체 공급 기구 (10) 의 제 1 액체 공급부 (11) 로부터 액체 (LQ1) 를 송출한다. 제 1 액체 공급부 (11) 로부터 송출된 액체 (LQ1) 는 공급관 (13) 을 흐른 후, 노즐 부재 (70) 의 내부에 형성된 제 1 공급 유로 (14) 의 일단부에 유입된다. 그리고, 제 1 공급 유로 (14) 의 일단부에 유입된 액체 (LQ1) 는 도중에 분기된 후, 노즐 부재 (70) 의 내측면 (79) 에 형성된 복수 (2개) 의 제 1 공급구 (12A, 12B) 로부터, 최종 광학 소자 (2G) 와 기판 (P) 사이의 제 1 공간 (K1) 에 공급된다. 여기에서, 본 실시 형태에서는, 제 1 공급구 (12) 로부터 공급되는 액체 (LQ1) 는 기판 (P) 표면과 거의 평행하게 불려나오기 때문에, 예를 들어 기판 (P) 표면의 상방으로부터 그 기판 (P) 표면에 대해 하향으로 액체 (LQ1) 를 공급하는 구성에 비해, 공급된 액체 (LQ1) 가 기판 (P) 에 미치는 힘을 저감시킬 수 있다. 따라서, 액체 (LQ1) 의 공급에 기인하여 기판 (P) 이나 기판 스테이지 (PST) 가 변형하는 등 의 문제의 발생을 방지할 수 있다. 물론, 기판 (P) 이나 기판 스테이지 (PST) 에 미치는 압력을 고려하여 하향으로 액체 (LQ1) 가 공급되도록 제 1 공급구를 형성해도 된다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 회수관 (23) 의 타단부는 노즐 부재 (70) 의 내부에 형성된 제 1 회수유로 (24) 의 일부를 구성하는 매니폴드 (manifold) 유로 (24M) 의 일단부에 접속되어 있다. 한편, 매니폴드 유로 (24M) 의 타단부는 제 1 회수구 (22) 에 대응하도록 평면에서 볼 때 환형으로 형성되며, 그 제 1 회수구 (22) 에 접속하는 제 1 회수유로 (24) 의 일부를 구성하는 환형 유로 (24K) 의 일부에 접속되어 있다.

제 1 액체 회수부 (21) 의 액체 회수 동작은 제어장치 (CONT) 로 제어된다. 제어장치 (CONT) 는, 액체 (LQ1) 를 회수하기 위해 제 1 액체 회수 기구 (20) 의 제 1 액체 회수부 (21) 를 구동한다. 진공계를 가진 제 1 액체 회수부 (21) 의 구동에 의해, 기판 (P) 상의 액체 (LQ1) 는 그 기판 (P) 의 상방에 형성되어 있는 제 1 회수구 (22) 를 통하여 환형 유로 (24K) 에 연직 상향 (+Z 방향) 으로 유입된다. 환형 유로 (24K) 에 +Z 방향으로 유입된 액체 (LQ1) 는, 매니폴드 유로 (24M) 에서 집합된 후, 매니폴드 유로 (24M) 를 흐른다. 그 후, 회수관 (23) 을 통해 제 1 액체 회수부 (21) 에 흡인 회수된다.

경통 (PK) 의 내측면 (PKL) 에는 제 2 액체 공급 기구 (30) 의 일부를 구성하는 제 2 공급구 (32) 가 형성되어 있다. 제 2 공급구 (32) 는, 경통 (PK) 의 내측면 (PKL) 에 있어서 제 2 공간 (K2) 근방에 형성되어 있으며, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 대해 +X 측에 형성되어 있다. 제 2 공급구 (32) 는, 제 2 액체 공급부 (31) 로부터 송출된 액체 (LQ2) 를 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 과 대략 평행, 즉 XY 평면과 대략 평행하게 (횡방향으로) 불어낸다. 제 2 공급구 (32) 는, 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 과 거의 평행하게 액체 (LQ2) 를 불어내므로, 공급된 액체 (LQ2) 가 광학 소자 (2G, 2F) 등에 미치는 힘을 저감시킬 수 있다. 따라서, 액체 (LQ2) 의 공급에 기인하여 광학 소자 (2G, 2F) 등이 변형하거나 변위하는 등의 문제의 발생을 방지할 수 있다.

또, 경통 (PK) 의 내측면 (PKL) 에 있어서, 제 2 공급구 (32) 에 대해 소정 위치에는, 제 2 액체 회수 기구 (60) 의 일부를 구성하는 제 2 회수구 (62) 가 형성되어 있다. 제 2 회수구 (62) 는 경통 (PK) 의 내측면 (PKL) 에 있어서 제 2 공간 (K2) 의 근방에 형성되어 있으며, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 대해 - X측에 형성되어 있다. 즉, 제 2 공급구 (32) 및 제 2 회수구 (62) 는 대향하고 있다. 본 실시 형태에서는, 제 2 공급구 (32) 및 제 2 회수구 (62) 는 각각 슬릿형으로 형성되어 있다. 제 2 공급구 (32) 및 제 2 회수구 (62) 는 대략 원형, 타원형, 직사각형 등 임의의 형상으로 형성되어 있어도 된다. 또, 본 실시 형태에서는, 제 2 공급구 (32), 제 2 회수구 (62) 각각은 서로 거의 같은 크기를 가지고 있지만, 서로 다른 크기여도 된다. 또, 제 2 공급구 (32) 를 상기 제 1 공급구 (12) 와 동일하게 나팔모양으로 형성해도 된다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 공급관 (33) 의 타단부는 경통 (PK) 의 내부에 형성된 제 2 공급 유로 (34) 의 일단부에 접속되어 있다. 한편, 경통 (PK) 의 제 2 공급 유로 (34) 의 타단부는 경통 (PK) 의 내측면 (PKL) 에 형성된 제 2 공급구 (32) 에 접속되어 있다.

제 2 액체 공급부 (31) 의 액체 공급 동작은 제어장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 제어장치 (CONT) 가, 제 2 액체 공급 기구 (30) 의 제 2 액체 공급부 (31) 로부터 액체 (LQ2) 를 송출하면, 그 제 2 액체 공급부 (31) 로부터 송출된 액체 (LQ2) 는, 공급관 (33) 을 흐른 후 경통 (PK) 의 내부에 형성된 제 2 공급 유로 (34) 의 일단부에 유입된다. 그리고, 제 2 공급 유로 (34) 의 일단부에 유입된 액체 (LQ2) 는, 경통 (PK) 의 내측면 (PKL) 에 형성된 제 2 공급구 (32) 로부터, 광학 소자 (2F) 와 최종 광학 소자 (2G) 사이의 제 2 공간 (K2) 에 공급된다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 회수관 (63) 의 타단부는 경통 (PK) 의 내부에 형성된 제 2 회수 유로 (64) 의 일단부에 접속되어 있다. 한편, 제 2 회수 유로 (64) 의 타단부는 경통 (PK) 의 내측면 (PKL) 에 형성된 제 2 회수구 (62) 에 접속되어 있다.

제 2 액체 회수부 (61) 의 액체 회수 동작은 제어장치 (CONT) 로 제어된다. 제어장치 (CONT) 는, 액체 (LQ2) 를 회수하기 위해, 제 2 액체 회수 기구 (60) 의 제 2 액체 회수부 (61) 를 구동한다. 진공계를 가지는 제 2 액체 회수부 (61) 의 구동에 의해, 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 는 제 2 회수구 (62) 를 통해 제 2 회수 유로 (64) 에 유입되고, 그 후 회수관 (63) 을 통하여 제 2 액체 회수부 (61) 에 흡인 회수된다.

제 2 공급구 (32) 및 제 2 회수구의 수나 배치 등, 상기 서술한 것에 한정되 지 않으며, 광학 소자 (2F) 와 광학 소자 (2G) 사이의 노광광 (EL) 의 광로가 제 2 액체 (LQ2) 로 채워지는 구조이면 된다.

본 실시 형태에 있어서는, 경통 (PK) 의 내부에 유로 (34, 64) 가 형성되어 있지만, 경통 (PK) 의 일부에 관통공을 마련해 두어 그것에 유로가 되는 배관을 통과시키도록 해도 된다. 또, 본 실시 형태에 있어서는, 공급관 (33) 및 회수관 (63) 은 노즐 부재 (70) 와는 따로 형성되어 있지만, 공급관 (33) 및 회수관 (63) 대신에 노즐 부재 (70) 의 내부에 공급로 및 회수로를 마련하여, 경통 (PK) 내부에 형성된 유로 (34, 64) 각각에 접속하도록 해도 된다.

경통 (PK) 에 유지되어 있는 광학 소자 (2F) 의 하면 (2U) 은 평면형으로 형성되어 있으며, 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 과 거의 평행하게 되어 있다. 한편, 광학 소자 (2F) 의 상면 (2W) 은, 물체면측 (마스크 (M) 측) 을 향해 볼록하게 형성되어 있으며, 정 (正) 의 굴절률을 가지고 있다. 이로 인해, 상면 (2W) 에 입사되는 광 (노광광 (EL)) 의 반사 손실이 저감되고 있으며, 나아가서는 투영 광학계 (PL) 의 큰 이미지측 개구수가 확보되고 있다. 또, 굴절률 (렌즈 작용) 을 가지는 광학 소자 (2F) 는 양호하게 위치 결정된 상태에서 경통 (PK) 에 견고하게 고정되어 있다.

광학 소자 (2F) 의 하면 (2U) 및 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 에는 제 2 공간 (K2) 에 채워진 액체 (LQ2) 가 접촉하고, 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 에는 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1) 가 접촉한다. 본 실시 형태에 있어서는, 적어도 광학 소자 (2F, 2G) 는 석영에 의해 형성되어 있다. 석영은 물인 액체 (LQ1, LQ2) 와의 친화성이 높기 때문에, 액체 접촉면인 광학 소자 (2F) 의 하면 (2U), 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 및 하면 (2S) 의 거의 전체면에 액체 (LQ1, LQ2) 를 밀착시킬 수 있다. 따라서, 광학 소자 (2F, 2G) 의 액체 접촉면 (2S, 2T, 2U) 에 액체 (LQ1, LQ2) 를 밀착시켜, 광학 소자 (2F) 와 최종 광학 소자 (2G) 사이의 광로 및 최종 광학 소자 (2G) 와 기판 (P) 사이의 광로를 액체 (LQ1, LQ2) 로 확실히 채울 수 있다.

또, 석영은 굴절률이 큰 재료이기 때문에, 광학 소자 (2F) 등의 크기를 작게 할 수 있어 투영 광학계 (PL) 전체나 노광 장치 (EX) 전체를 컴팩트화할 수 있다. 또한 석영은 내수성이 있으므로, 예를 들어, 본 실시 형태와 같이 액체 (LQ1, LQ2) 로서 순수를 이용한 경우에도 액체 접촉면 (2S, 2T, 2U) 등에 보호막을 형성할 필요가 없는 등의 이점이 있다.

광학 소자 (2F, 2G) 의 적어도 일방은 물과의 친화성이 높은 형석이어도 된다. 이 경우는, 형석의 액체 접촉면에는 물에 대한 용해를 방지하기 위한 보호막을 형성해 두는 것이 바람직하다. 또한, 예를 들어, 광학 소자 (2A∼2E) 를 형석으로 형성하고, 광학 소자 (2F, 2G) 를 석영으로 형성해도 되며, 광학 소자 (2A∼2G) 전부를 석영 (또는 형석) 으로 형성해도 된다.

또, 광학 소자 (2F, 2G) 의 액체 접촉면 (2S, 2T, 2U) 에, MgF₂, Al₂O₃, SiO₂ 등을 부착시키는 등의 친수화 (친액화) 처리를 하여, 액체 (LQ1, LQ2) 와의 친화성을 더 높이도록 해도 된다. 또는, 본 실시 형태에서의 액체 (LQ1, LQ2) 는 극 성이 큰 물이기 때문에, 친액화 처리 (친수화 처리) 로는, 예를 들어 알코올 등 극성이 큰 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써 이 광학 소자 (2F, 2G) 의 액체 접촉면 (2S, 2T, 2U) 에 친수성을 부여할 수도 있다. 즉, 액체 (LQ1, LQ2) 로서 물을 이용하는 경우에는 OH 기 등 극성이 큰 분자 구조를 가진 것을 상기 액체 접촉면 (2S, 2T, 2U) 에 형성하는 처리가 바람직하다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 경통 (PK) 의 내측면 (PKL) 및 광학 소자 (2F) 의 측면 (2FK) 각각은 발액화 처리되어 발액성을 가지고 있다. 경통 (PK) 의 내측면 (PKL) 및 광학 소자 (2F) 의 측면 (2FK) 각각을 발액성으로 함으로써, 내측면 (PKL) 과 측면 (2FK) 으로 형성되는 간극에 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 가 침입하는 것이 방지됨과 동시에, 상기 간극의 기체가 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 중에 기포가 되어 혼재되는 것이 방지되고 있다.

상기 발액화 처리로는, 예를 들어, 폴리사불화에틸렌 등의 불소계 수지 재료, 아크릴계 수지 재료, 실리콘계 수지 재료 등의 발액성 재료를 도포, 또는 상기 발액성 재료로 이루어지는 박막을 첩부 (貼付) 하는 등의 처리를 들 수 있다.

또, 경통 (PK) 의 측면 (PKS) 과 노즐 부재 (70) 의 내측면 (70K) 각각에 발액처리를 하고 그들 측면 (PKS) 및 내측면 (70K) 을 발액성으로 함으로써, 내측면 (70K) 과 측면 (PKS) 으로 형성되는 간극에 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1) 가 침입하는 것이 방지됨과 함께, 상기 간극의 기체가 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1) 중에 기포가 되어 혼재되는 것이 방지되고 있다.

광학 소자 (2F) 의 측면 (2FK) 과 경통 (PK) 의 내측면 (PKL) 사이에 O 링이 나 V 링 등의 시일 부재를 배치해도 된다. 또, 경통 (PK) 의 측면 (PKS) 과 노즐 부재 (70) 의 내측면 (70K) 사이에 O 링이나 V 링 등의 시일 부재를 배치해도 된다.

다음에, 상기 서술한 구성을 가지는 노광 장치 (EX) 를 이용하여 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 노광하는 방법에 대해 설명한다.

기판 (P) 의 노광을 할 때, 제어장치 (CONT) 는 제 2 액체 공급 기구 (30) 로부터 제 2 공간 (K2) 에 액체 (LQ2) 를 공급한다. 제어장치 (CONT) 는 제 2 액체 공급 기구 (30) 에 의한 단위시간당 액체 (LQ2) 의 공급량 및 제 2 액체 회수 기구 (60) 에 의한 단위시간당 액체 (LQ2) 의 회수량을 최적으로 제어하면서, 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 2 액체 회수 기구 (60) 에 의한 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수를 실시하여, 제 2 공간 (K2) 중 적어도 노광광 (EL) 의 광로상을 액체 (LQ2) 로 채운다. 제 2 공간 (K2) 에 액체 (LQ2) 의 공급을 개시할 때, 경통 (PK) 의 내측면 (PKL) 과 광학 소자 (2F) 의 측면 (2FK) 의 간극에 대한 액체 (LQ2) 의 침입을 억제하기 위해, 제 2 액체 공급 기구 (30) 에 의한 단위시간당 액체 (LQ2) 의 공급량을 서서히 많게 해도 된다.

또, 로드 위치에 있어서 기판 (P) 이 기판 스테이지 (PST) 에 로드된 후, 제어장치 (CONT) 는 기판 (P) 을 유지한 기판 스테이지 (PST) 를 투영 광학계 (PL) 아래, 즉 노광 위치로 이동시킨다. 그리고, 기판 스테이지 (PST) 와 투영 광학계 (PL) 의 최종 광학 소자 (2G) 를 대향시킨 상태에서, 제어장치 (CONT) 는 제 1 액체 공급 기구 (10) 에 의한 단위시간당 액체 (LQ1) 의 공급량 및 제 1 액체 회수 기구 (20) 에 의한 단위시간당 액체 (LQ1) 의 회수량을 최적으로 제어하면서, 제 1 액체 공급 기구 (10) 및 제 1 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (LQ1) 의 공급 및 회수를 실시하여, 제 1 공간 (K1) 중 적어도 노광광 (EL) 의 광로 상에 액체 (LQ1) 의 액침영역 (AR2) 을 형성하고 그 노광광 (EL) 의 광로를 액체 (LQ1) 로 채운다.

여기에서, 기판 스테이지 (PST) 상의 소정 위치에는 예를 들어 일본 공개특허공보 평4-65603호에 개시되어 있는 것과 같은 기판 얼라인먼트계 및 일본 공개특허공보 평7-176468호에 개시되어 있는 것과 같은 마스크 얼라인먼트계에 의해 계측되는 기준 마크를 구비한 기준 부재 (계측 부재) 가 형성되어 있다. 그리고, 기판 스테이지 (PST) 상의 소정 위치에는, 광계측부로서 예를 들어, 일본 공개특허공보 소57-117238호에 개시되어 있는 것과 같은 조도 불균일 센서, 예를 들어 일본 공개특허공보 2002-14005호에 개시되어 있는 것과 같은 공간 이미지 계측 센서 및 예를 들어 일본 공개특허공보 평11-16816호에 개시되어 있는 것과 같은 조사량 센서 (조도 센서) 등이 형성되어 있다. 제어장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 노광 처리를 하기 전에, 기준 부재 상의 마크 계측이나 광계측부를 사용한 각종 계측 동작, 기판 얼라인먼트계를 이용한 기판 (P) 상의 마크 검출 동작을 하여, 그 계측 결과에 기초하여 기판 (P) 의 얼라인먼트 처리나 투영 광학계 (PL) 의 결상 특성 조정 (캘리브레이션) 처리를 한다. 예를 들어, 광계측부를 사용한 계측 동작을 실시하는 경우에는, 제어장치 (CONT) 는, 기판 스테이지 (PST) 를 XY 방향으로 이동시킴으로써 액체 (LQ1) 의 액침영역 (AR2) 에 대해 기판 스테이지 (PST) 를 상대적으로 이동시키고, 광계측부 상에 액체 (LQ1) 의 액침영역 (AR2) 을 배치하고, 그 상태에서 액체 (LQ1) 및 액체 (LQ2) 를 통한 계측 동작을 한다. 기준 부재나 광계측부를 이용한 각종 계측 동작은, 노광 대상인 기판 (P) 을 기판 스테이지 (PST) 상에 로드하기 전에 해도 된다. 또 기판 얼라인먼트계에 의한 기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크의 검출은, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 액체 (LQ1) 의 액침영역 (AR2) 을 형성하기 전에 해도 된다.

상기 얼라인먼트 처리 및 캘리브레이션 처리를 한 후, 제어장치 (CONT) 는 제 1 액체 공급 기구 (10) 에 의한 기판 (P) 상에 대한 액체 (LQ1) 의 공급과 병행하여, 제 1 액체 회수 기구 (20) 에 의한 기판 (P) 상의 액체 (LQ1) 의 회수를 하면서 기판 (P) 을 지지하는 기판 스테이지 (PST) 를 X축 방향 (주사 방향) 으로 이동시키면서, 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 투영 광학계 (PL), 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 및 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1 ; 즉, 액침영역 (AR2) 의 액체) 를 통해 기판 (P) 에 투영 노광한다.

본 실시 형태에서의 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 X축 방향 (주사 방향) 으로 이동시키면서 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 투영 노광하는 것이며, 주사 노광시에는 투영 광학계 (PL) 및 제 1, 제 2 공간 (K1, K2) 의 액체 (LQ1, LQ2) 를 통해 마스크 (M) 의 일부의 패턴 이미지가 투영 영역 (AR1) 내에 투영되어 마스크 (M) 가 -X 방향 (또는 +X 방향) 으로 속도 (V) 로 이동하는데 동기하여, 기판 (P) 이 투영 영역 (AR1) 에 대해 +X 방향 (다음은 -X 방향) 으로 속도 β·V (β는 투영 배율) 로 이동한다. 기판 (P) 상에는 복수의 쇼트 영역이 설정되어 있으며, 하나의 쇼트 영역에 대한 노광 종료 후에 기판 (P) 의 스 테핑 이동에 의해 다음 쇼트 영역이 주사 개시 위치로 이동하여, 이하 스텝 앤드 스캔 방식으로 기판 (P) 을 이동시키면서 각 쇼트 영역에 대한 주사 노광 처리가 차례로 이루어진다.

본 실시 형태에 있어서는, 렌즈 작용을 갖는 광학 소자 (2F) 아래에 평행 평면판으로 이루어지는 최종 광학 소자 (2G) 가 배치되어 있지만, 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 측 및 상면 (2T) 측의 제 1, 제 2 공간 (K1, K2) 각각에 액체 (LQ1, LQ2) 를 채움으로써, 광학 소자 (2F) 의 하면 (2U) 이나 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 에서의 반사 손실이 저감되어 투영 광학계 (PL) 의 큰 이미지측 개구수를 확보한 상태에서 기판 (P) 을 양호하게 노광할 수 있다.

기판 (P) 의 노광 중에서도, 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 2 액체 회수 기구 (60) 에 의한 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수는 계속된다. 그리고, 기판 (P) 의 노광 전후에서도, 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 2 액체 회수 기구 (60) 에 의한 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수는 계속된다. 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 2 액체 회수 기구 (60) 에 의한 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수를 계속함으로써 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 는 항상 신선한 (청정한) 액체 (LQ2) 와 교환된다. 제 2 공간 (K2) 에 대한 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수를 실시하지 않고 제 2 공간 (K2) 에 액체 (LQ2) 를 모은 상태에서 노광을 해도 되지만, 노광광 (EL) 의 조사에 의해 액체 (LQ2) 의 온도가 변화하여, 투영 광학계 (PL) 의 액체를 통한 결상 특성이 변동할 가능성이 있다. 따라서, 제 2 액체 공급 기구 (30) 로부터 온도 조정된 액체 (LQ2) 를 항상 공급함과 함께, 그 액체 (LQ2) 를 제 2 액체 회수 기구 (60) 에 의해 회수함으로써, 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 의 온도 변화를 억제할 수 있다. 마찬가지로 노광광 (EL) 의 조사 중에, 제 1 액체 공급 기구 (10) 및 제 1 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (LQ1) 의 공급 및 회수를 항상 실시함으로써, 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1) 는 항상 신선한 (청정한) 액체 (LQ1) 와 교환된다. 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1 ; 즉 기판 (P) 상의 액침영역 (AR2) 의 액체 (LQ1)) 의 온도 변화를 억제할 수 있다. 또, 액체 (LQ1, LQ2) 의 공급 및 회수를 항상 하여 청정한 액체 (LQ1, LQ2) 를 계속 흘려보냄으로써, 제 1, 제 2 공간 (K1, K2) 에 세균 (박테리아 등) 이 발생하여 청정도가 열화된다는 문제의 발생을 방지할 수도 있다.

제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 의 온도 변화 등이 노광 정밀도에 영향을 주지 않는 정도라면, 제 2 공간 (K2) 에 액체 (LQ2) 를 모은 상태로 노광하여 소정 시간 간격마다 또는 소정 처리 기판 매수마다 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 를 교환하도록 해도 된다. 이 경우, 노광광 (EL) 의 조사 중 (예를 들어, 기판 (P) 의 노광 중) 에 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 2 액체 회수 기구 (60) 에 의한 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수가 정지되므로, 액체 (LQ2) 의 공급 (액체 (LQ2) 의 흐름) 에 기인하는 광학 소자 (2F) 의 진동이나 변위가 방지되어 기판 (P) 의 노광 및 상기 서술한 광계측부를 이용한 각종 계측 동작을 양호한 정밀도로 실행할 수 있다.

기판 (P) 의 노광이 종료되면, 제어장치 (CONT) 는 제 1 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 (LQ1) 의 공급을 정지하고, 제 1 액체 회수 기구 (20) 등을 사 용하여 액침영역 (AR2) 의 액체 (LQ1 ; 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1)) 를 모두 회수한다. 그리고, 제어장치 (CONT) 는, 제 1 액체 회수 기구 (20) 의 제 1 회수구 (22) 등을 사용하여 기판 (P) 상이나 기판 스테이지 (PST) 상에 잔류하고 있는 액체 (LQ1) 의 방울 등을 회수한다. 한편, 제어장치 (CONT) 는 기판 (P) 의 노광이 종료한 후에도 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 2 액체 회수 기구 (60) 의 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수를 계속하여, 제 2 공간 (K2) 에 액체 (LQ2) 를 계속 흘려보낸다. 이렇게 함으로써, 상기 서술한 바와 같이 제 2 공간 (K2) 의 청정도가 열화되거나 액체 (LQ2) 의 기화 (건조) 에 기인하여 광학 소자 (2F, 2G) 의 액체 접촉면 (2U, 2T) 등에 부착자국 (이른바 워터 마크) 이 형성되는 등과 같은 문제의 발생을 방지할 수 있다. 그리고, 기판 (P) 상의 액체 (LQ1) 가 회수된 후, 제어장치 (CONT) 는 그 기판 (P) 을 지지한 기판 스테이지 (PST) 를 언로드 위치까지 이동시켜 언로드한다. 기판 스테이지 (PST) 가 투영 광학계 (PL) 로부터 멀어진 위치 (예를 들어 로드 위치, 언로드 위치) 로 이동하고 있는 경우, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 평탄면을 가지는 소정 부재를 배치하여, 그 소정 부재와 투영 광학계 (PL) 사이의 공간 (제 1 공간) 을 액체 (LQ1) 로 계속 채워도 된다.

그런데, 액침영역 (AR2 ; 제 1 공간 (K1)) 의 액체 (LQ1) 중에, 예를 들어 감광제 (포토레지스트) 에 기인하는 이물 등, 기판 (P) 상으로부터 발생한 불순물 등이 혼입되는 것에 의해, 그 액체 (LQ1) 가 오염될 가능성이 있다. 액침영역 (AR2) 의 액체 (LQ1) 는 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 에도 접촉하기 때문에, 그 오염된 액체 (LQ1) 에 의해 최종 광학 소자 (2) 의 하면 (2S) 이 오염될 가능성이 있다. 또, 공중을 부유하고 있는 불순물이 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 노출되어 있는 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 에 부착할 가능성도 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 최종 광학 소자 (2G) 는, 경통 (PK) 에 대해 용이하게 부착 및 분리 가능 (교환 가능) 하게 되어 있기 때문에, 그 오염된 최종 광학 소자 (2G) 만 청정한 최종 광학 소자 (2G) 와 교환함으로써 광학 소자의 오염에 기인하는 노광 정밀도 및 투영 광학계 (PL) 를 통한 계측 정밀도의 열화를 방지할 수 있다. 한편, 제 2 공간 (K2) 에는 항상 청정한 액체 (LQ2) 를 계속 흘려보내고 있어 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 는 기판 (P) 에 접촉하지 않게 되어 있다. 또, 제 2 공간 (K2) 은 광학 소자 (2F, 2G) 및 경통 (PK) 으로 둘러싸인 거의 닫힌 공간이기 때문에, 공중을 부유하고 있는 불순물은 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 에 혼입되기 어렵고, 광학 소자 (2F) 에는 불순물이 부착되기 어렵다. 따라서, 광학 소자 (2F) 의 하면 (2U) 이나 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 의 청정도는 유지되고 있다. 따라서 최종 광학 소자 (2G) 를 교환하는 것만으로 투영 광학계 (PL) 의 투과율 저하 등을 방지하여 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 측의 제 1 공간 (K1) 과 상면 (2T) 측의 제 2 공간 (K2) 을 독립된 공간으로 하고, 제 1 공간 (K1) 및 제 2 공간 (K2) 각각에 액체 (LQ1, LQ2) 를 채워 노광하도록 하였기 때문에, 마스크 (M) 를 통과한 노광광 (EL) 을 광학 소자 (2F) 의 하면 (2U) 의 일부, 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 의 일부 및 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 의 일부를 통해 기판 (P) 까지 양호하게 도달시킬 수 있다.

그리고, 오염될 가능성이 높은 최종 광학 소자 (2G) 를 용이하게 교환 가능하게 함으로써, 청정한 최종 광학 소자 (2G) 를 구비한 투영 광학계 (PL) 를 사용하여 양호하게 노광할 수 있다. 평행 평면판으로 이루어지는 최종 광학 소자 (2G) 를 형성하지 않고 광학 소자 (2F) 에 액침영역 (AR2) 의 액체를 접촉시키는 구성도 생각할 수 있지만, 투영 광학계 (PL) 의 이미지측 개구수를 크게 하고자 하면 광학 소자의 유효 직경을 크게 할 필요가 있어, 광학 소자 (2F) 를 대형화할 수밖에 없게 된다. 광학 소자 (2F) 주위에는 상기 서술한 바와 같은 노즐 부재 (70) 나 도시하지 않지만 얼라인먼트계 등과 같은 각종 계측 장치가 배치되기 때문에, 그러한 대형 광학 소자 (2F) 를 교환하는 것은 작업성이 낮아 곤란하다. 그리고, 광학 소자 (2F) 는 굴절률 (렌즈 작용) 을 가지고 있기 때문에, 투영 광학계 (PL) 전체의 광학 특성 (결상 특성) 을 유지하기 위해 그 광학 소자 (2F) 를 높은 위치 결정 정밀도로 경통 (PK) 에 부착할 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, 최종 광학 소자 (2G) 로서 비교적 소형인 평행 평면판을 형성하여 그 최종 광학 소자 (2G) 를 교환하는 구성이기 때문에, 작업성이 좋고 용이하게 교환 작업을 실시할 수 있고, 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성을 유지할 수도 있다. 그리고, 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 측의 제 1 공간 (K1) 및 상면 (2T) 측의 제 2 공간 (K2) 각각에 대해 액체 (LQ1, LQ2) 를 독립하여 공급 및 회수 가능한 제 1, 제 2 액체 공급 기구 (10, 30) 및 제 1, 제 2 액체 회수 기구 (20, 60) 을 형성함 으로써, 액체 (LQ1, LQ2) 의 청정도를 유지하면서 조명 광학계 (IL) 로부터 사출된 노광광 (EL) 을 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치된 기판 (P) 까지 양호하게 도달시킬 수 있다.

본 실시 형태에서는, 액체 (LQ2) 는 광학 소자 (2F) 의 하면 (2U) 및 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 각각의 거의 전체영역을 적시도록 제 2 공간 (K2) 에 채워져 있지만, 액체 (LQ2) 는 노광광 (EL) 의 광로 상에 배치되도록 제 2 공간 (K2) 의 일부를 채우고 있으면 된다. 바꿔 말하면, 제 2 공간 (K2) 은 그 필요한 일부가 액체 (LQ2) 로 충분히 채워져 있으면 된다. 마찬가지로 제 1 공간 (K1) 도 그 필요한 일부가 액체 (LQ1) 로 충분히 채워져 있으면 된다.

도 1∼도 3 에서 설명한 실시 형태에 있어서, 기판 (P) 상에 국소적으로 액침영역 (AR2) 을 형성하기 위한 기구는 제 1 액체 공급 기구 (10) 및 제 1 액체 회수 기구 (20 ; 노즐 부재 (70)) 에 한정되지 않으며, 각종 형태의 기구를 사용할 수 있다. 예를 들어, 유럽특허출원공개 EP1420298(A2) 공보 및 미국 특허공개 제2004/0207824호 공보에 개시되어 있는 기구를 이용할 수도 있으며, 본 국제출원에서 지정 또는 선택된 나라의 법령으로 허용하는 한 이 공개공보의 기재 내용을 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

<제 2 실시 형태>

다음에, 본 발명의 제 2 실시 형태에 대해 도 4 를 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시 형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 간략하게 또는 생략한다.

본 실시 형태의 특징적인 부분은, 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 을 연결하는 연결구멍 (74) 이 형성되어 있는 점에 있다. 연결구멍 (74) 은 경통 (PK) 의 하면에 둘레방향으로 소정 간격으로 복수 형성되어 있다. 또, 연결구멍 (74) 각각에는 다공체 (74P) 가 형성되어 있다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 제 1 공간 (K1) 에 직접적으로 액체를 공급하는 제 1 공급구를 포함한 제 1 액체 공급 기구 (10) 는 형성되지 않았다. 또, 제 2 공간 (K2) 의 액체를 직접적으로 회수하는 제 2 회수구를 포함한 제 2 액체 회수 기구 (60) 도 형성되지 않았다. 본 실시 형태에서의 노광 장치 (EX) 는, 제 2 공간 (K2) 에 액체 (LQ) 를 공급하는 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 1 공간 (K1 ; 액침영역 (AR2)) 의 액체 (LQ) 를 회수하는 제 1 액체 회수 기구 (20) 을 구비하고 있다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 경통 (PK) 의 측면과 노즐 부재 (70) 사이의 간극에 대해 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ) 가 침입하는 것을 저지하는 시일 부재 (100) 가 형성되어 있다. 시일 부재 (100) 는, 노즐 부재 (70) 의 진동이 경통 (PK) 에 전달되는 것을 방지하는 견지에서 유연한 고무나 규소 등의 부재로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 시일 부재 (100) 는 없어도 되며, 제 1 실시 형태에서 서술한 바와 같이, 예를 들어, 경통 (PK) 의 측면 및 노즐 부재 (70) 의 내측면 (70T) 을 발액성으로 함으로써, 상기 간극에 대한 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1) 의 침입, 및 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ) 에 대한 기체의 혼입을 저지할 수 있다.

제어장치 (CONT) 는, 제 1 공간 (K1) 및 제 2 공간 (K2) 에 액체 (LQ) 를 채울 때 제 2 액체 공급 기구 (30) 을 사용하여 제 2 공간 (K2) 에 액체 (LQ) 를 공급한다. 제 2 공간 (K2) 에 공급된 액체 (LQ) 는, 연결구멍 (74) 을 통해 제 1 공간 (K1) 에도 공급된다. 제 2 액체 공급 기구 (30) 는, 제 2 공간 (K2) 으로부터 액체 (LQ) 를 공급하고, 연결구멍 (74) 을 통해 제 1 공간 (K1) 에도 액체 (LQ) 를 유입시킴으로써 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 을 액체 (LQ) 로 채운다. 연결구멍 (74) 를 통해 제 1 공간 (K1) 에 공급된 액체 (LQ) 는 기판 (P) 상에 액침영역 (AR2) 을 형성하고, 그 액침영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 는 제 1 액체 공급 기구 (20) 의 제 1 회수구 (22) 로부터 회수된다. 그리고, 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 이 액체 (LQ) 로 채워진 후, 제어장치 (CONT) 는 제 1 공간 (K1) 및 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광한다. 본 실시 형태에 있어서, 제 1 액체 공급 기구 (10) 를 병용하여 제 1 공간 (K1) 에 액체 (LQ) 를 공급해도 된다.

이와 같이, 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 을 연결구멍 (74) 을 통해 연결함으로써 장치 구성을 간략화할 수 있다.

제 1 공간 (K1) 에 액체 (LQ) 를 채운 후, 제 1 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 를 연결구멍 (74) 을 통해 제 2 공간 (K2) 에 유입시킴으로써, 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 을 액체 (LQ) 로 채우도록 해도 된다. 이 경우, 기판 (P) 에 접촉한 액체 (LQ) 가 제 2 공간 (K2) 에 채워지게 되므로, 예를 들어 연결구멍 (74) 에 케미컬 필터 등을 배치해 두면 제 2 공간 (K2) 에는 기판 (P) 상 등 에서 발생한 불순물을 혼입한 액체 (LQ) 가 채워지는 일이 없다.

<제 3 실시 형태>

다음에, 본 발명의 제 3 실시 형태에 대해 도 5 를 참조하면서 설명한다.

본 실시 형태의 특징적인 부분은, 최종 광학 소자 (2G) 가 노즐 부재 (70) 에 지지되어 있는 점에 있다. 즉, 최종 광학 소자 (2G) 가, 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 다른 광학 소자 (2A∼2F) 와는 분리되어 지지되어 있는 점에 있다.

도 5 에 있어서, 광학 소자 (2F) 는 경통 (PK) 으로부터 노출되어 있다. 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 복수의 광학 소자 (2A∼2G) 중 광학 소자 (2A∼2F) 는 경통 (PK) 으로 지지되어 있다. 한편, 최종 광학 소자 (2G) 는, 연결 부재 (72) 를 통해 노즐 부재 (70) 에 지지되어 있다. 환형 부재인 노즐 부재 (70) 는 투영 광학계 (PL) 의 선단부의 광학 소자 (2F, 2G) 근방에 배치되어 있으며, 기판 (P ; 기판 스테이지 (PST)) 의 상방에서 광학 소자 (2F, 2G) 주위를 둘러싸도록 형성되어 있다. 즉, 광학 소자 (2F, 2G) 는, 노즐 부재 (70) 의 구멍부 (70H) 의 내측에 배치되어 있다. 구멍부 (70H) 는 오목부 (78) 의 내측에 형성되어 있다.

최종 광학 소자 (2G) 는, 노즐 부재 (70) 의 캐비티면 (78A) 에 연결 부재 (72) 를 통해 유지되어 있다. 연결 부재 (72) 는 노즐 부재 (70) 의 캐비티면 (78A) 에 고정되어 있으며, 그 연결 부재 (72) 에 최종 광학 소자 (2G) 가 고정되어 있다. 노즐 부재 (70) 에 연결 부재 (72) 를 통해 유지된 최종 광학 소자 (2G) 와, 경통 (PK) 에 유지된 광학 소자 (2A∼2F) 는 떨어져 있으며, 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 과 광학 소자 (2F) 의 하면 (2U) 사이에 제 2 공간 (2K) 이 형성되어 있다. 최종 광학 소자 (2G) 는 경통 (PK) 에 유지된 다른 광학 소자 (2A∼2F) 와는 분리된 상태에서 노즐 부재 (70) 에 연결 부재 (72) 를 통해 지지된 구성으로 되어 있다.

연결 부재 (72) 의 하면 (72A) 과 그 연결 부재 (72) 에 유지된 평행 평면판으로 이루어지는 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 은 거의 면일하게 있다. 연결 부재 (72) 에 지지된 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 및 하면 (2S) 은 XY 평면과 거의 평행하게 되어 있다. 또, 연결 부재 (72) 와 캐비티면 (78A) 의 접속부 및 최종 광학 소자 (2G) 와 연결 부재 (72) 의 접속부 등은 시일되어 있다. 또, 연결 부재 (72) 는 거의 판형 부재이며, 구멍 등은 형성되지 않았다. 즉, 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 측의 제 1 공간 (K1) 과 상면 (2T) 측의 제 2 공간 (K2) 은 서로 독립된 공간이며, 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (2K) 사이에서의 액체의 유통이 저지되고 있다.

또, 최종 광학 소자 (2G) 는 연결 부재 (72) 에 대해 용이하게 부착·분리가 가능하게 되어 있다. 즉, 최종 광학 소자 (2G) 는 교환 가능하게 형성되어 있다. 최종 광학 소자 (2G) 를 교환하기 위해, 연결 부재 (72) 를 노즐 부재 (70 ; 캐비티면 (78A)) 에 대해 부착·분리 가능 (교환 가능) 하게 형성해도 되고, 노즐 부재 (70) 를 교환 가능하게 해도 된다.

노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 중 오목부 (78) 내측의 내측면 (79) 에는 제 1 실시 형태와 마찬가지로 제 1 액체 공급 기구 (10) 의 일부를 구성하는 제 1 공 급구 (12 ; 12A, 12B) 가 형성되어 있다. 또, 노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 에서, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 기준으로 오목부 (78) 의 외측에는, 제 1 실시 형태와 마찬가지로 제 1 액체 회수 기구 (20) 의 일부를 구성하는 제 1 회수구 (22) 가 형성되어 있다.

연결 부재 (52) 를 통해 메인 칼럼 (1) 의 하측 단부 (8) 에 지지된 노즐 부재 (70) 는 투영 광학계 (PL ; 광학 소자 (2F)) 와는 떨어져 있다. 즉, 노즐 부재 (70) 의 구멍부 (70H) 의 내측면 (70K) 과 광학 소자 (2F) 의 측면 (2FK) 사이에는 간극이 형성되어 있으며, 광학 소자 (2F) 를 유지하는 경통 (PK) 과 노즐 부재 (70) 사이에도 간극이 형성되어 있다. 이들 간극은 투영 광학계 (PL ; 광학 소자 2A∼2F) 와 노즐 부재 (70) 를 진동적으로 분리하기 위해 형성된 것이다. 이로 인해, 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이, 투영 광학계 (PL) 측에 전달되는 것이 방지되고 있다. 또, 상기 서술한 바와 같이, 메인 칼럼 (1 ; 하측 단부 (8)) 과 경통 정반 (5) 은 방진장치 (47) 를 통해 진동적으로 분리되어 있다. 따라서, 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이 메인 칼럼 (1) 및 경통 정반 (5) 을 통해 투영 광학계 (PL) 에 전달되는 것은 방지되어 있다.

노즐 부재 (70) 의 내측면 (70K) 에는 제 2 액체 공급 기구 (30) 의 일부를 구성하는 제 2 공급구 (32) 가 형성되어 있다. 제 2 공급구 (32) 는 제 2 액체 공급부 (31) 로부터 송출된 액체 (LQ2) 를 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 과 대략 평행, 즉 XY 평면과 대략 평행하게 (횡방향으로) 불어낸다. 제 2 공급구 (32) 는 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 과 거의 평행하게 액체 (LQ2) 를 불어 내므로, 공급된 액체 (LQ2) 가 광학 소자 (2G) 등에 미치는 힘을 저감시킬 수 있다. 따라서, 액체 (LQ2) 의 공급에 기인하여 광학 소자 (2G) 나 연결 부재 (72) 또는 광학 소자 (2F) 가 변형하거나 변위하는 등과 같은 문제의 발생을 방지할 수 있다.

또, 노즐 부재 (70) 의 내측면 (70K) 에 있어서, 제 2 공급구 (32) 에 대하여 소정 위치에는 제 2 액체 회수 기구 (60) 의 일부를 구성하는 제 2 회수구 (62) 가 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 제 2 회수구 (62) 는 제 2 공급구 (32) 의 상방에 형성되어 있다.

도 6 은 노즐 부재 (70) 를 나타내는 개략 사시도이다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, 제 2 공급구 (32) 는 노즐 부재 (70) 의 내측면 (70K) 에 복수 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 제 2 공급구 (32) 는 내측면 (70K) 에서 둘레방향으로 거의 등간격으로 형성되어 있다. 마찬가지로 제 2 회수구 (62) 는 노즐 부재 (70) 의 내측면 (70K) 에 복수 형성되어 있으며, 본 실시 형태에 있어서는 제 2 회수구 (62) 는 제 2 공급구 (32) 의 상방에서 둘레방향으로 거의 등간격으로 형성되어 있다.

도 6 에 있어서는, 제 2 공급구 (32) 및 제 2 회수구 (62) 는 대략 원형상으로 형성되어 있지만, 타원형, 직사각형, 슬릿형 등 임의의 형상으로 형성되어 있어도 된다. 또, 본 실시 형태에 있어서는, 제 2 공급구 (32), 제 2 회수구 (62) 각각은 서로 거의 같은 크기를 가지고 있지만, 서로 다른 크기여도 된다. 또, 제 2 공급구 (32) 를 제 2 회수구 (62) 의 상방에 배치하도록 해도 된다. 또, 제 2 공급구 (32) 및 제 2 회수구 (62) 각각을 내측면 (70K) 에서 둘레방향으로 배열하여 형성하는 구성 외에, 예를 들어 내측면 (70K) 에서 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 을 사이에 두고 +X측에 제 2 공급구 (32) 를 형성하고, -X측에 제 2 회수구 (62) 를 형성하는 등, 그 배치는 임의로 설정 가능하다.

즉, 본 실시 형태에 있어서도 제 2 공급구 (32) 및 제 2 회수구 (62) 의 수, 배치, 형상 등은 도 5, 6 에 나타낸 구조에 한정되지 않고, 광학 소자 (2F) 와 광학 소자 (2G) 사이의 노광광 (EL) 의 광로가 제 2 액체 (LQ) 로 채워지는 구조이면 된다.

도 2 를 참조하여 설명한 실시 형태에 있어서, 경통 (PK) 의 내측면 (PKL) 에 도 6 에 나타내는 바와 같은 배치로 제 2 공급구 (32) 및 제 2 회수구 (62) 를 형성해도 된다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 공급관 (33) 의 타단부는, 노즐 부재 (70) 의 내부에 형성된 제 2 공급 유로 (34) 의 일단부에 접속되어 있다. 한편, 노즐 부재 (70) 의 제 2 공급 유로 (34) 의 타단부는, 노즐 부재 (70) 의 내측면 (70K) 에 형성된 제 2 공급구 (32) 에 접속되어 있다. 여기에서, 노즐 부재 (70) 의 내부에 형성된 제 2 공급 유로 (34) 는 복수의 제 2 공급구 (32) 각각에 그 타단부를 접속 가능하게 도중에서 분기되어 있다. 제 2 공급구 (32) 를, 상기 제 1 공급구 (12) 와 마찬가지로 나팔모양으로 형성해도 된다.

제 2 액체 공급부 (31) 의 액체 공급 동작은 제어장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 제어장치 (CONT) 가, 제 2 액체 공급 기구 (30) 의 제 2 액체 공급부 (31) 로부터 액체 (LQ2) 를 송출하면, 그 제 2 액체 공급구 (31) 로부터 송출된 액체 (LQ2) 는 공급관 (33) 을 흐른 후, 노즐 부재 (70) 의 내부에 형성된 제 2 공급 유로 (34) 의 일단부에 유입된다. 그리고, 제 2 공급 유로 (34) 의 일단부에 유입된 액체 (LQ2) 는 도중에 분기된 후, 노즐 부재 (70) 의 내측면 (70K) 에 형성된 복수의 제 2 공급구 (32) 로부터, 광학 소자 (2F) 와 최종 광학 소자 (2G) 사이의 제 2 공간 (K2) 에 공급된다.

도 5 에 나타내는 바와 같이, 회수관 (63) 의 타단부는, 노즐 부재 (70) 의 내부에 형성된 제 2 회수 유로 (44) 의 일부에 접속되어 있다. 한편, 제 2 회수 유로 (44) 의 타단부는, 노즐 부재 (70) 의 내측면 (70K) 에 형성된 제 2 회수구 (62) 에 접속되어 있다. 여기에서, 노즐 부재 (70) 의 내부에 형성된 제 2 회수 유로 (64) 는 복수의 제 2 회수구 (62) 각각에 그 타단부를 접속 가능하게 도중에서 분기되어 있다.

제 2 액체 회수부 (61) 의 액체 회수 동작은 제어장치 (CONT) 로 제어된다. 제어장치 (CONT) 는, 액체 (LQ2) 를 회수하기 위해 제 2 액체 회수 기구 (60) 의 제 2 액체 회수부 (61) 를 구동한다. 진공계를 가지는 제 2 액체 회수부 (61) 의 구동에 의해, 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 는 제 2 회수구 (62) 를 통해 제 2 회수 유로 (64) 에 유입되고, 그 후 회수관 (63) 을 통해 제 2 액체 회수부 (61) 에 흡인 회수된다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 노즐 부재 (70) 의 내측면 (70K) 및 광학 소자 (2F) 의 측면 (2FK) 각각은 발액화 처리되어 발액성을 가지고 있다. 노즐 부재 (70) 의 내측면 (70K) 및 광학 소자 (2F) 의 측면 (2FK) 각각을 발액성으로 함으로써, 내측면 (70K) 과 측면 (2FK) 으로 형성되는 간극에 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 가 침입하는 것이 방지됨과 동시에, 상기 간극의 기체가 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 중에 기포가 되어 혼재되는 것이 방지되고 있다.

이상과 같이, 최종 광학 소자 (2G) 와 다른 광학 소자 (2A∼2F) 를 분리하여 지지하고, 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 측의 제 1 공간 (K1) 과 상면 (2T) 측의 제 2 공간 (K2) 을 독립된 공간으로 하여, 제 1 공간 (K1) 및 제 2 공간 (K2) 각각에 액체 (LQ1, LQ2) 를 채워 노광하도록 하였기 때문에, 마스크 (M) 를 통과한 노광광 (EL) 을 기판 (P) 까지 양호하게 도달시킬 수 있다.

또, 최종 광학 소자 (2G) 를 노즐 부재 (70) 로 지지함으로써, 광학 소자 (2F, 2G) 와 노즐 부재 (70) 사이에 경통 (PK) 을 배치하지 않는 구성으로 할 수 있다. 따라서, 광학 소자 (2F, 2G) 에 대해 노즐 부재 (70) 를 접근시킬 수 있어 장치의 컴팩트화를 꾀할 수 있는 등, 장치의 설계 자유도를 향상시킬 수 있다. 또, 노즐 부재 (70) 에 형성된 제 1 공급구 (12) 및 제 1 회수구 (22) 를 투영 영역 (AR1) 에 접근시킬 수 있다. 그 때문에, 액침영역 (AR2) 의 크기를 작게 할 수 있다. 따라서, 액침영역 (AR2) 의 크기에 따라 기판 스테이지 (PST) 를 대형화하거나 기판 스테이지 (PST) 의 이동 스트로크를 크게 할 필요가 없어지므로, 장치를 컴팩트화할 수 있다.

또한, 노즐 부재 (70) 는 액침영역 (AR2 ; 제 1 공간 (K1)) 의 액체의 공급 및 회수를 하는 공급구 (12) 및 회수구 (22) 를 가지는 부재이며, 또 기판 (P ; 기 판 스테이지 (PST)) 의 이동과 함께 액침영역 (AR2) 의 액체의 전단력을 받으므로, 노즐 부재 (70) 에는 진동이 생기기 쉽다. 그러나, 본 실시 형태에서는, 노즐 부재 (70) 에 유지되어 있는 광학 소자 (2G) 가 평행 평판이므로 노즐 부재 (70) 의 진동이 노광이나 계측의 정밀도에 미치는 영향을 억제할 수 있다. 한편, 상기 서술한 바와 같이, 방진장치 (47) 등에 의해 경통 (PK) 에는 진동이 잘 생기지 않기 때문에, 도 2 나 도 5 를 참조하여 설명한 제 1, 제 2 실시 형태와 같이 경통 (PK) 으로 최종 광학 소자 (2G) 를 지지함으로써 투영 광학계 (PL) 의 결상 특성에 미치는 영향을 억제할 수 있다.

노즐 부재 (70) 로 최종 광학 소자 (2G) 를 지지하는 경우에는, 노즐 부재 (70) 와 최종 광학 소자 (2G) 사이에 방진기구를 마련함으로써, 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이 최종 광학 소자 (2G) 에 전해지는 것을 방지할 수 있다. 또, 본 실시 형태에서도 제 1 실시 형태와 마찬가지로 노광광 (EL) 이 발사되고 있는 동안 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 2 액체 회수 기구 (60) 의 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수를 계속하여 제 2 공간 (K2) 을 액체 (LQ2) 로 계속 채운다. 이렇게 함으로써, 상술한 바와 같이 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 의 청정도 열화나 온도 변화를 억제할 수 있다. 한편, 노광광 (EL) 이 발사되고 있는 동안, 제 2 공간 (K2) 을 액체 (LQ2) 로 채운 상태에서 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 2 액체 회수 기구 (60) 의 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수를 정지시켜도 된다. 이렇게 함으로써, 액체 (LQ2) 의 공급 (액체 (LQ2) 의 흐름) 에 기인하는 광학 소자 (2F) 의 진동이나 변위가 방지되어 기판 (P) 의 노광 및 상기 서술한 광계측부를 이용한 각 종 계측 동작을 높은 정밀도로 실행할 수 있다

<제 4 실시 형태>

다음에, 본 발명의 제 4 실시 형태에 대해 도 7 을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태의 특징적인 부분은, 연결 부재 (72) 에 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 을 연결하는 연결구멍 (74) 이 형성되어 있는 점에 있다. 연결구멍 (74) 은 연결 부재 (72) 에 둘레방향으로 소정 간격으로 복수 형성되어 있다. 연결구멍 (74) 의 각각에는 다공체 (74P) 가 형성되어 있다.

또, 본 실시 형태에 있어서는, 제 1 공간 (K1) 에 직접적으로 액체를 공급하는 제 1 공급구를 포함한 제 1 액체 공급 기구 (10) 는 형성되지 않았다. 또, 제 2 공간 (K2) 의 액체를 직접적으로 회수하는 제 2 회수구를 포함한 제 2 액체 회수 기구 (60) 도 형성되지 않았다. 한편, 본 실시 형태에서의 노광 장치 (EX) 는, 제 2 공간 (K2) 에 액체 (LQ) 를 공급하는 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 1 공간 (K1 ; 액침영역 (AR2)) 의 액체 (LQ) 를 회수하는 제 1 액체 회수 기구 (20) 를 구비하고 있다.

제어장치 (CONT) 는, 제 1 공간 (K1) 및 제 2 공간 (K2) 에 액체 (LQ) 를 채울 때 제 2 액체 공급 기구 (20) 을 사용하여 제 2 공간 (K2) 에 액체 (LQ) 를 공급한다. 제 2 공간 (K2) 에 공급된 액체 (LQ) 는, 연결구멍 (74) 을 통해 제 1 공간 (K1) 에도 공급된다. 이와 같이, 제 2 액체 공급 기구 (30) 는, 제 2 공간 (K2) 으로부터 액체 (LQ) 를 공급하고 연결구멍 (74) 을 통해 제 1 공간 (K1) 에도 액체 (LQ) 를 유입시킴으로써 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 을 액체 (LQ) 로 채운다. 연결구멍 (74) 을 통해 제 1 공간 (K1) 에 공급된 액체 (LQ) 는 기판 (P) 상에 액침영역 (AR2) 을 형성하고, 그 액침영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 는 제 1 액체 공급 기구 (20) 의 제 1 회수구 (22) 로부터 회수된다. 그리고, 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 이 액체 (LQ) 로 채워진 후, 제어장치 (CONT) 는 제 1 공간 (K1) 및 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광한다.

이와 같이, 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 을 연결구멍 (74) 을 통해 연결함으로써 장치 구성을 간략화할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서도, 제 1 공간 (K1) 에 액체 (LQ) 를 채운 후, 제 1 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 를 연결구멍 (74) 을 통해 제 2 공간 (K2) 에 유입시킴으로써, 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 을 액체 (LQ) 로 채우도록 해도 된다.

상기 서술한 제 3 및 제 4 실시 형태에서는, 제 1 공간 (K1) 및 제 2 공간 (K2) 용 액체 유로를 가지는 노즐 부재 (70) 로 최종 광학 소자 (2G) 를 지지하고 있지만, 제 1 공간 (K1) 및 제 2 공간 (K2) 중 어느 하나를 위한 액체 유로를 가지는 노즐 부재 (70) 로 최종 광학 소자 (2G) 를 지지해도 된다. 또, 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 중 적어도 한쪽에 액체를 공급하는 공급구만 가지는 노즐 부재로 최종 광학 소자 (2G) 를 지지해도 되며, 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 중 적어도 한쪽의 액체를 회수하는 회수구만 가지는 노즐 부재로 최종 광학 소자 (2G) 를 지지해도 된다. 또, 상기 서술한 제 3 및 제 4 실시 형태에서는, 최종 광학 소자 (2G) 를 노즐 부재 (70) 로 지지하고 있으나 이것에 한정되지 않고, 경통 (PK) 및 노즐 부재 (70) 와는 다른 부재로 최종 광학 소자 (2G) 를 지지하도록 해도 된다.

또, 상기 서술한 제 3 및 제 4 실시 형태에서 채용되어 있는 최종 광학 소자 (2G) 를 노즐 부재 (70) 로 지지하는 구성은, 제 1 공간 (K1) 만을 액체로 채우는 액침 노광 방식에도 채용할 수 있다.

또, 상기 서술한 제 1∼제 4 실시 형태에 있어서, 투영 광학계 (PL) 는 무굴절력의 평행 평면판인 최종 광학 소자 (2G) 를 포함하여 소정의 결상 특성이 되도록 조정되고 있지만, 최종 광학 소자 (2G) 가 결상 특성에 전혀 영향을 미치지 않는 경우에는, 최종 광학 소자 (2G) 를 제외하고 투영 광학계 (PL) 의 결상 특성이 소정의 결상 특성이 되도록 조정해도 된다.

또, 상기 서술한 제 1∼제 4 실시 형태에 있어서, 최종 광학 소자 (2G) 는 무굴절력의 평행 평면판이지만, 굴절력을 가진 광학 소자여도 된다. 즉, 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 이 곡률을 가지고 있어도 된다. 이 경우, 최종 광학 소자 (2G) 의 교환을 용이하게 하기 위해서, 최종 광학 소자 (2G) 의 상면 (2T) 의 곡률은 가능한 한 작은 것이 바람직하다.

또, 상기 서술한 제 1∼제 4 실시 형태에 있어서는, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 상에 있어서, 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1) 는 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 보다 두껍게 되어 있지만, 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 를 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1) 보다 두껍게 해도 되고 동일한 두께로 해도 된다. 그리고, 상기 서술한 제 1∼제 4 실시 형태에 있어서는, Z축 방향에 관해 최종 광학 소자 (2G) 의 두께는 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1) 및 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 보다 얇게 되어 있지만, 최종 광학 소자 (2G) 를 가장 두껍게 해도 된다. 즉, 제 1 공간 (K1) 의 액체 (LQ1), 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 및 최종 광학 소자 (2G) 의 Z축 방향의 두께는 액체 (LQ1, LQ2) 및 최종 광학 소자 (2G) 를 통해 기판 (P) 상에 투영되는 패턴의 결상 상태가 최적화되도록 적당히 결정해 주면 된다. 일례로는, 광축 (AX) 상에서의 액체 (LQ1) 및 액체 (LQ2) 의 두께를 5㎜ 이하, 최종 광학 소자 (2G) 의 두께를 3∼12㎜ 로 할 수 있다.

또, 상기 서술한 제 1∼제 4 실시 형태에서는, 최종 광학 소자 (2G) 는 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 대해 거의 정지한 상태로 지지되어 있지만, 그 위치, 기울기를 조정하기 위해 미소 이동 가능하게 지지되어 있어도 된다. 예를 들어, 최종 광학 소자 (2G) 의 지지부에 액츄에이터를 배치하여, 최종 광학 소자 (2G) 의 위치 (X축 방향, Y축 방향, Z축 방향) 나 기울기 (θX 방향, θY 방향) 를 자동적으로 조정할 수 있게 해도 된다. 이 경우, 제 3, 제 4 실시 형태와 같이, 노즐 부재 (70) 로 최종 광학 소자 (2G) 를 유지하는 경우에는, 노즐 부재의 위치나 기울기를 조정함으로써 최종 광학 소자 (2G) 의 위치 및/또는 기울기를 조정해도 된다.

또, 상기 서술한 제 1∼제 4 실시 형태에 있어서, 최종 광학 소자 (2G) 의 위치 (X축 방향, Y축 방향, Z축 방향) 나 기울기 (θX 방향, θY 방향) 를 계측하는 간섭계 등의 계측기를 추가로 형성해도 된다. 이 계측기는 광학 소자 (2A∼2F) 에 대한 위치나 기울기를 계측할 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 계측기 를 탑재함으로써 최종 광학 소자 (2G) 의 위치나 기울기 차이를 용이하게 알 수 있어, 상기 서술한 액츄에이터와 병용하면 최종 광학 소자 (2G) 의 위치나 기울기를 고정밀도로 조정할 수 있다.

또, 제 3 및 제 4 실시 형태에 기재되어 있는 바와 같이, 최종 광학 소자 (2G) 를 광학 소자 (2F) 와는 분리하여 지지하는 경우, 최종 광학 소자 (2G) 가 액체 (LQ1) 로부터 받는 압력이나 진동이 직접 광학 소자 (2A∼2F) 에 전도되지 않기 때문에, 투영 광학계 (PL) 의 결상 특성의 열화를 억제할 수 있다. 이 경우, 최종 광학 소자 (2G) 를 부드럽게 유지하거나 기판 (P) 의 기울기 (기판 스테이지 (PST) 의 기울기) 에 따라 최종 광학 소자 (2C) 의 위치나 기울기를 조정하면, 보다 효과적으로 광학 소자 (2A∼2F) 에 대한 압력이나 진동을 억제할 수 있다.

상기 서술한 바와 같이, 본 실시 형태에서의 액체 (LQ1, LQ2) 는 순수를 이용하였다. 순수는 반도체 제조 공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있음과 동시에, 기판 (P) 상의 포토레지스트나 광학 소자 (렌즈) 등에 대한 악영향이 없다는 이점이 있다. 또, 순수는 환경에 대한 악영향이 없음과 동시에 불순물의 함유량이 매우 낮기 때문에, 기판 (P) 의 표면 및 투영 광학계 (PL) 의 선단면 (先端面) 에 형성되어 있는 광학 소자의 표면을 세정하는 작용도 기대할 수 있다. 또한 공장 등으로부터 공급되는 순수의 순도가 낮은 경우에는 노광 장치가 초순수 제조기를 가지도록 해도 된다.

그리고, 파장이 193㎚ 정도인 노광광 (EL) 에 대한 순수 (물) 의 굴절률 (n) 은 거의 1.44 정도라고 하며, 노광광 (EL) 의 광원으로서 ArF 엑시머 레이저광 (파 장 193㎚) 을 이용한 경우, 기판 (P) 상에서는 1/n, 즉 약 134㎚ 정도로 단파장화되어 높은 해상도를 얻을 수 있다. 그리고, 초점심도는 공기 중에 비해 약 n배, 즉, 약 1.44배 정도로 확대되기 때문에, 공기 중에서 사용하는 경우와 동일한 정도의 초점심도를 확보할 수 있으면 되는 경우에는 투영 광학계 (PL) 의 개구수를 보다 증가시킬 수 있어 이 점에서도 해상도가 향상된다.

상기 서술한 도 2 및 도 5 의 실시 형태에서는, 액체 (LQ1, LQ2) 로서 같은 순수를 공급하고 있지만, 제 1 공간에 공급되는 순수 (액체 (LQ1)) 와 제 2 공간에 공급되는 순수 (액체 (LQ2)) 의 품질을 다르게 해도 된다. 순수의 품질로는, 예를 들어 설정 온도, 온도 균일성, 온도 안정성, 비저항치 또는 TOC (Total Organic Carbon) 치, 용존 기체 농도 (용존 산소, 용존 질소) 등을 들 수 있다. 예를 들어, 제 2 공간 (K2) 에 공급되는 순수보다, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가까운 제 1 공간 (K1) 에 공급되는 순수의 품질을 높게 해도 된다. 또, 제 1 공간과 제 2 공간에 서로 다른 종류의 액체를 공급하여 제 1 공간 (K1) 에 채우는 액체 (LQ1) 와 제 2 공간 (K2) 에 채우는 액체 (LQ2) 를 서로 다른 종류로 해도 된다. 예를 들어, 노광광 (EL) 에 대한 굴절률 및/또는 투과율이 서로 다른 것을 이용할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제 2 공간 (K2) 에 불소계 오일을 비롯한 순수 이외의 소정 액체를 채울 수 있다. 오일은 박테리아 등의 세균이 번식할 확률이 낮은 액체이기 때문에, 제 2 공간 (K2) 이나 액체 (LQ2 ; 불소계 오일) 가 흐르는 유로의 청정도를 유지할 수 있다.

또, 액체 (LQ1, LQ2) 의 쌍방을 물 이외의 액체로 해도 된다. 예를 들 어, 노광광 (EL) 의 광원이 F₂ 레이저인 경우, 이 F₂ 레이저광은 물을 투과하지 않기 때문에 액체 (LQ1, LQ2) 로는 F₂ 레이저광을 투과 가능한, 예를 들어 과불화 폴리에테르 (PFPE) 나 불소계 오일 등의 불소계 유체여도 된다. 이 경우, 액체 (LQ1, LQ2) 와 접촉하는 부분에는, 예를 들어 불소를 포함한 극성이 작은 분자 구조의 물질로 박막을 형성하여 친액화 처리한다. 또, 액체 (LQ1, LQ2) 로는, 그 외에도 노광광 (EL) 에 대한 투과성이 있어 가능한 한 굴절률이 높고, 투영 광학계 (PL) 나 기판 (P) 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 대해 안정적인 것 (예를 들어, 시더유 (cedar oil)) 을 이용하는 것도 가능하다. 이 경우도 표면 처리는 이용하는 액체 (LQ1, LQ2) 의 극성에 따라 이루어진다. 또, 액체 (LQ) 의 순수 대신에 원하는 굴절률을 가지는 여러 가지 유체, 예를 들어 초임계 유체나 고굴절률 기체를 이용하는 것도 가능하다.

상술한 바와 같은 액침법에서는, 투영 광학계의 개구수 (NA) 가 0.9∼1.3 이 될 수도 있다. 이와 같이 투영 광학계의 개구수 (NA) 가 커지는 경우에는 종래부터 노광광으로서 이용되고 있는 랜덤 편광광에서는 편광 효과에 의해 결상 성능이 악화되는 일도 있으므로, 편광 조명을 이용하는 것이 바람직하다. 그 경우, 마스크 (레티클) 의 라인 앤드 스페이스 패턴의 라인 패턴의 길이 방향에 맞춘 직선 편광 조명을 실시하고, 마스크 (레티클) 의 패턴으로부터는 S 편광 성분 (TE 편광 성분), 즉, 라인 패턴의 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 레지스트 사이가 공기 (기체) 로 채워져 있는 경우에 비해 콘트라스트의 향상에 기여하는 S 편광 성분 (TE 편광 성분) 의 회절광의 레지스터 표면에서의 투과율이 높아지기 때문에, 투영 광학계의 개구수 (NA) 가 1.0 을 넘는 경우에도 높은 결상 성능을 얻을 수 있다. 또, 위상 시프트 마스크나 일본 공개특허공보 평6-188169호에 개시되어 있는 것과 같은 라인 패턴의 길이 방향에 맞춘 사입사 (斜入射) 조명법 (특히, 다이폴 조명법) 등을 적절히 조합하면 더욱 효과적이다. 특히, 직선 편광 조명법과 다이폴 조명법의 조합은 라인 앤드 스페이스 패턴의 주기 방향이 소정의 한 방향에 한정되어 있는 경우나, 소정의 한 방향을 따라 홀 패턴이 밀집되어 있는 경우에 효과적이다. 예를 들어, 투과율 6% 인 하프톤형 위상 시프트 마스크 (하프 피치 45㎚ 정도의 패턴) 를, 직선 편광 조명법과 다이폴 조명법을 병용하여 조명하는 경우, 조명계의 동공면에서 다이폴을 형성하는 2 광속의 외접원으로 규정되는 조명 (σ) 을 0.95, 그 동공면에서의 각 광속의 반경을 0.125σ, 투영 광학계 (PL) 의 개구수를 NA=1.2 로 하면, 랜덤 편광광을 이용하는 것보다도 초점심도 (DOF) 를 150㎚ 정도 증가시킬 수 있다.

또, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저를 노광광으로 하고 1/4 정도의 축소 배율의 투영 광학계 (PL) 를 사용하여 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴 (예를 들어 25∼50㎚ 정도의 라인 앤드 스페이스) 을 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 많아 마스크 (M) 로부터 사출되게 된다. 이 경우, 상기 서술한 직선 편광 조명을 이용하는 것이 바람직하지만, 랜덤 편광광으로 마스크 (M) 를 조명해도, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 0.9∼1.3 과 같이 큰 경우에도 높은 해상 성능을 얻을 수 있다.

또, 마스크 (M) 상의 극미세 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 들어 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 많아 마스크 (M) 로부터 사출되므로, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 0.9∼1.3 과 같이 큰 경우에도 높은 해상 성능을 얻을 수 있다.

그리고, 마스크 (레티클) 의 라인 패턴의 길이 방향에 맞춘 직선 편광 조명 (S 편광 조명) 뿐만 아니라, 일본 공개특허공보 평6-53120호에 개시되어 있는 바와 같이 광축을 중심으로 한 원의 접선 (둘레) 방향으로 직선 편광하는 편광 조명법과 사입사 조명법의 조합도 효과적이다. 특히, 마스크 (레티클) 의 패턴이 소정의 한 방향으로 연장되는 라인 패턴뿐만 아니라, 복수의 다른 방향으로 연장되는 라인 패턴이 혼재 (주기 방향이 다른 라인 앤드 스페이스 패턴이 혼재) 하는 경우에는, 동일하게 일본 공개특허공보 평6-53120호에 개시되어 있는 바와 같이, 광축을 중심 으로 한 원의 접선 방향으로 직선 편광하는 편광 조명법과 윤대 조명법을 병용함으로서, 투영 광학계의 개구수 (NA) 가 큰 경우에도 높은 결상 성능을 얻을 수 있다. 예를 들어, 투과율 6% 인 하프톤형 위상 시프트 마스크 (하프 피치 63㎚ 정도의 패턴) 를, 광축을 중심으로 한 원의 접선 방향으로 직선 편광하는 편광 조명법과 윤대 조명법 (윤대비 3/4) 을 병용하여 조명하는 경우, 조명 (σ) 을 0.95, 투영 광학계 (PL) 의 개구수를 NA=1.00 으로 하면 랜덤 편광광을 이용하는 것보다도 초점심도 (DOF) 를 250㎚ 정도 증가시킬 수 있고, 하프 피치 55㎚ 정도의 패턴으로 투영 광학계의 개구수 NA=1.2 에서는 초점심도를 100㎚ 정도 증가시킬 수 있다.

상기 각 실시 형태의 기판 (P) 으로는, 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼뿐만 아니라 디스플레이 디바이스용의 유리 기판이나 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼, 또는 노광 장치로 이용되는 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 노광하여 기판 (P) 을 차례로 스텝 이동시키는 스텝 앤드 리피트 방식의 투영 노광 장치 (스테퍼) 에도 적용할 수 있다.

또, 노광 장치 (EX) 로는, 제 1 패턴과 기판 (P) 을 거의 정지시킨 상태에서 제 1 패턴의 축소 이미지를 투영 광학계 (예를 들어 1/8 축소 배율로 반사 소자를 포함하지 않는 굴절형 투영 광학계) 를 이용하여 기판 (P) 상에 일괄 노광하는 방 식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 이 경우, 다시 그 후에 제 2 패턴과 기판 (P) 을 거의 정지시킨 상태에서 제 2 패턴의 축소 이미지를 그 투영 광학계를 이용하여 제 1 패턴과 부분적으로 겹쳐 기판 (P) 상에 일괄 노광하는 스티치 방식의 일괄 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또, 스티치 방식의 노광 장치로는, 기판 (P) 상에서 적어도 2개의 패턴을 부분적으로 겹쳐 전사하여 기판 (P) 을 차례로 이동시키는 스텝 앤드 스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또, 기판 (P) 을 유지하는 스테이지와는 별도로 측정용 부재나 센서를 탑재한 측정 스테이지를 구비한 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수는 있다. 측정 스테이지를 구비한 노광 장치는, 예를 들어 유럽특허공개 제1,041,357호 공보에 기재되어 있으며, 본 국제출원에서 지정 또는 선택된 나라의 법령이 허용하는 한 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

또, 본 발명은 트윈 스테이지형 노광 장치에도 적용할 수 있다. 트윈 스테이지형 노광 장치의 구조 및 노광 동작은, 예를 들어 일본 공개특허공보 평10-163099호 및 일본 공개특허공보 평10-214783호 (대응 미국특허 6,341,007, 6,400,441, 6,549,269 및 6,590,634), 일본 특허공표공보 2000-505958호 (대응 미국특허 5,969,441) 또는 미국특허 6,208,407 에 개시되어 있으며, 본 국제출원에서 지정 또는 선택된 나라의 법령이 허용하는 한 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

노광 장치 (EX) 의 종류로는, 기판 (P) 에 반도체 소자 패턴을 노광하는 반도체 소자 제조용 노광 장치에 한정되지 않고, 액정 표시 소자 제조용 또는 디스플 레이 제조용 노광 장치나, 박막 자기 헤드, 촬상 소자 (CCD) 또는 레티클 또는 마스크 등을 제조하기 위한 노광 장치 등에도 넓게 적용할 수 있다.

상기 서술한 실시 형태에서는, 광투과성 기판 상에 소정의 차광 패턴 (또는 위상 패턴·감광 패턴) 을 형성한 광투과형 마스크 (레티클) 를 이용했지만, 이 레티클 대신에, 예를 들어 미국특허 제6,778,257호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 노광해야 할 패턴의 전자 데이터에 기초하여 투과 패턴 또는 반사 패턴 또는 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크를 이용해도 된다. 또, 국제공개 제2001/035168호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같이, 간섭 무늬를 웨이퍼 (W) 상에 형성함으로써 웨이퍼 (W) 상에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 노광 장치 (리소그래피 시스템) 에도 본 발명을 적용할 수 있다.

상기 서술한 실시 형태에서는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이를 국소적으로 액체로 채우는 노광 장치를 채용하고 있지만, 노광 대상인 기판의 표면 전체가 액체로 덮이는 액침 노광 장치에도 본 발명을 적용 가능하다. 노광 대상인 기판의 표면 전체가 액체로 덮이는 액침 노광 장치의 구조 및 노광 동작은, 예를 들어 일본 공개특허공보 평6-124873호, 공개특허공보 평10-303114호, 미국특허 제5,825,043호 등에 상세하게 기재되어 있으며, 본 국제출원에서 지정 또는 선택된 나라의 법령이 허용하는 한 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

기판 스테이지 (PST) 나 마스크 스테이지 (MST) 에 리니어모터를 이용하는 경우에는, 에어 베어링을 이용한 에어 부상형 및 로렌츠힘 또는 리액턴스힘을 이용 한 자기 부상형 모두 이용해도 된다. 또, 각 스테이지 (PST, MST) 는 가이드를 따라 이동하는 타입이어도 되며, 가이드를 형성하지 않는 가이드리스 (guideless) 타입이어도 된다. 스테이지에 리니어모터를 이용한 예는, 미국특허 5,623,853 및 5,528,118에 개시되어 있으며, 각각 본 국제출원에서 지정 또는 선택된 나라의 법령이 허용하는 한 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

각 스테이지 (PST, MST) 의 구동 기구로는, 이차원으로 자석을 배치한 자석 유닛과 이차원으로 코일을 배치한 전기자 (電機子) 유닛을 대향시켜 전자력에 의해 각 스테이지 (PST, MST) 를 구동하는 평면 모터를 이용해도 된다. 이 경우, 자석 유닛과 전기자 유닛 중 어느 하나를 스테이지 (PST, MST) 에 접속하고, 자석 유닛과 전기자 유닛 중 다른 하나를 스테이지 (PST, MST) 의 이동면측에 형성하면 된다.

기판 스테이지 (PST) 의 이동에 의해 발생하는 반력 (反力) 은, 투영 광학계 (PL) 에 전해지지 않도록 프레임 부재를 이용하여 기계적으로 마루 (대지) 로 보내도 된다. 이 반력의 처리 방법은, 예를 들어 미국특허 5,528,118 (일본 공개특허공보 평8-166475호) 에 상세하게 개시되어 있으며, 본 국제출원에서 지정 또는 선택된 나라의 법령이 허용하는 한 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

마스크 스테이지 (MST) 의 이동에 의해 발생하는 반력은, 투영 광학계 (PL) 에 전해지지 않도록 프레임 부재를 이용하여 기계적으로 바닥 (대지) 으로 보내도 된다. 이 반력의 처리 방법은, 예를 들어 미국특허 제5,874,820 (일본 공개특 허공보 평8-330224호) 에 상세하게 개시되어 있으며, 본 국제출원에서 지정 또는 선택된 나라의 법령이 허용하는 한 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

이상과 같이, 본원 실시 형태의 노광 장치 (EX) 는, 청구의 범위에서 든 각 구성 요소를 포함한 각종 서브시스템을 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립하여 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해, 이 조립 전후에는, 각종 광학계에 대해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 이루어진다. 각종 서브시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정은, 각종 서브시스템 상호의, 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정 전에, 각 서브시스템 개개의 조립 공정이 있는 것은 말할 필요도 없다. 각종 서브시스템의 노광 장치로의 조립 공정이 종료되면, 종합 조정되어 노광 장치 전체적으로의 각종 정밀도가 확보된다. 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린룸에서 행하는 것이 바람직하다.

반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는, 도 8 에 나타내는 바와 같이 마이크로 디바이스의 기능·성능 설계를 하는 단계 201, 이 설계 단계에 기초한 마스크 (레티클) 를 제작하는 단계 202, 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계 203, 상기 서술한 실시 형태의 노광 장치 (EX) 에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광하 는 노광 처리 단계 204, 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함함) 205, 검사 단계 206 등을 거쳐 제조된다.

<제 5 실시 형태>

다음에, 상기 서술한 제 1∼제 4 실시 형태에서의 제 1 액체 회수 기구 (20) 의 회수 방법의 다른 실시 형태에 대해 설명한다. 본 실시 형태에서는, 제 1 회수구 (22) 로부터 액체 (LQ) 만 회수하도록 하고 있으며, 이로 인해 액체 회수에 기인하는 진동의 발생을 억제하도록 하고 있다.

이하, 도 9 의 모식도를 참조하면서 본 실시 형태에서의 제 1 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수 동작의 원리에 대해 설명한다. 도 1∼도 5 및 도 7 의 관계로 설명한 제 1 액체 회수 기구 (20) 의 제 1 회수구 (22) 에는, 다공 부재 (25) 로서 예를 들어 다수의 구멍이 형성된 박판형 다공 부재 (메시 (mesh) 부재) 를 사용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 다공 부재는 티탄으로 형성되어 있다. 또 본 실시 형태에서는 다공 부재 (25) 가 젖은 상태에서, 다공 부재 (25) 의 상면과 하면의 압력차를 후술하는 소정 조건을 만족하도록 제어함으로써 다공 부재 (25) 의 구멍으로부터 액체 (LQ) 만 회수하는 것이다. 상기 서술한 소정 조건에 관련되는 파라미터로는, 다공 부재 (25) 의 구멍 직경, 다공 부재 (25) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 (친화성), 및 제 1 액체 회수부 (21) 의 흡인력 (다공 부재 (25) 의 상면에 압력) 등을 들 수 있다.

도 9 는 다공 부재 (25) 의 부분 단면의 확대도이며, 다공 부재 (25) 를 통해 이루어지는 액체 회수의 일 구체예를 나타낸다. 다공 부재 (25) 아래에는 기판 (P) 이 배치되어 있으며, 다공 부재 (25) 와 기판 (P) 사이에는 기체 공간 및 액체 공간이 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 다공 부재 (25) 의 제 1 구멍 (2Ha) 과 기판 (P) 사이에는 기체 공간이 형성되고, 다공 부재 (25) 의 제 2 구멍 (25Hb) 과 기판 (P) 사이에는 액체 공간이 형성되어 있다. 이러한 상황은, 예를 들어, 도 2 에 나타낸 액침영역 (AR2) 의 단부에서 생기고, 또는 어떠한 원인으로 액침영역 (AR2) 에 기체가 생기는 것에 의해 일어난다. 또, 다공 부재 (25) 상에는 제 1 회수 유로 (24) 의 일부를 형성하는 유로 공간이 형성되어 있다.

도 9 에 있어서, 다공 부재 (25) 의 제 1 구멍 (25Ha) 과 기판 (P) 사이의 공간의 압력 (다공 부재 (25H) 하면의 압력) 을 Pa, 다공 부재 (25) 상의 유로 공간의 압력 (다공 부재 (25) 상면에서의 압력) 을 Pb, 제 1 및 제 2 구멍 (25Ha, 25Hb) 의 구멍 직경 (직경) 을 d, 다공 부재 (25 ; 구멍 (25H) 의 내측) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각을 θ, 액체 (LQ) 의 표면장력을 γ 로 하여,

(4×γ×cosθ)/d≥(Pa-Pb) …(3)

의 조건이 성립하는 경우, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 다공 부재 (25) 의 제 1 구멍 (25Ha) 의 하측 (기판 (P) 측) 에 기체 공간이 형성되어도, 다공 부재 (25) 의 하측 공간의 기체가 구멍 (25Ha) 을 통해 다공 부재 (25) 상측의 공간에 이동 (침입) 하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 (3) 식의 조건을 만족하도록 접촉각 (θ), 구멍 직경 (d), 액체 (LQ) 의 표면장력 (γ), 압력 (Pa, Pb) 을 최적화함으로써 액체 (LQ) 와 기체의 계면이 다공 부재 (25) 의 구멍 (25Ha) 내에 유지되어 제 1 구멍 (25Ha) 으로부터의 기체의 침입을 억제할 수 있다. 한편, 다공 부재 (25) 의 제 2 구멍 (25Hb) 의 하측 (기판 (P) 측) 에는 액체 공간이 형성되어 있으므로, 제 2 구멍 (25Hb) 을 통해 액체 (LQ) 만 회수할 수 있다.

상기 (3) 식의 조건에서는, 설명을 간단하게 하기 위해 다공 부재 (25) 상의 액체 (LQ) 의 정수압은 고려하고 있지 않다.

또, 본 실시 형태에 있어서, 제 1 액체 회수 기구 (20) 는 다공 부재 (25) 아래의 공간의 압력 (Pa), 구멍 (25H) 의 직경 (d), 다공 부재 (25 ; 구멍 (25H) 의 내측면) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 (θ), 액체 (순수 ; LQ) 의 표면장력 (γ) 은 일정하게 하여 제 1 액체 회수부 (21) 의 흡인력을 제어하고, 상기 (3) 식을 만족하도록 다공 부재 (25) 상의 유로 공간의 압력을 조정하고 있다. 단, 상기 (3) 식에 있어서, (Pa-Pb) 가 클수록, 즉 ((4×γ×cosθ)/d) 가 클수록 상기 (3) 식을 만족하는 압력 (Pb) 의 제어가 용이해지므로, 구멍 (25Ha, 25Hb) 의 직경 (d) 및 다공 부재 (25) 의 액체 (LQ) 의 접촉각 (θ ; 0<θ<90°) 은 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 상기 서술한 도 1, 2, 4, 5, 7 및 9 등을 이용한 설명에서는, 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 과 기판 (P) 을 대향시킨 상태에서, 최종 광학 소자 (2G) 의 하면 (2S) 과 기판 (P) 사이의 제 1 공간 (K1) 을 액체 (LQ1) 로 채우고 있지만, 투영 광학계 (PL) 와 다른 부재 (예를 들어, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (51) 등) 가 대향하고 있는 경우에도 투영 광학계 (PL) 와 그 외의 부재 사이를 액체로 채울 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

산업상이용가능성

본 발명에 의하면, 액침 노광에 의해 오염될 가능성이 있는 광학 소자를 용 이하고 신속하게 교환할 수 있다. 그러므로, 양호한 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다. 또, 노광 장치의 유지 비용의 상승이나 스루풋의 저하를 억제할 수 있다.

Claims

기판 상에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,

이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트와 상기 제 1 엘리먼트에 이어 상기 이미지면에 가까운 제 2 엘리먼트를 포함하는 복수의 엘리먼트를 갖는 투영 광학계,

상기 제 1 엘리먼트의 제 1 면측의 제 1 공간,

상기 제 1 엘리먼트의 제 2 면측으로서, 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 2 면과 상기 제 2 엘리먼트의 제 3 면과의 사이에 형성된 제 2 공간,

상기 제 1 공간에 제 1 액체를 공급하는 적어도 하나의 제 1 공급구,

상기 제 1 공간으로부터 상기 제 1 액체를 회수하는 제 1 회수구,

상기 제 2 공간에 제 2 액체를 공급하는 제 2 공급구,

상기 제 2 공간으로부터 상기 제 2 액체를 회수하는 제 2 회수구를 구비하고,

상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 2 면, 및 상기 제 2 엘리먼트의 상기 제 3 면은 평행이고,

상기 제 1 공간의 상기 제 1 액체로 상기 기판 표면의 일부를 덮는 액침영역을 형성함과 함께, 상기 제 1 공간의 상기 제 1 액체와 상기 제 2 공간의 상기 제 2 액체를 통하여 상기 기판 상에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 액체와 상기 제 2 액체는 상이한, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트와 상기 제 2 엘리먼트를 지지하는 지지 부재를 추가로 구비하는, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트는 상기 투영 광학계를 구성하는 다른 엘리먼트와는 분리하여 지지되어 있는, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,

제 1 공급구로부터 상기 제 1 공간에 상기 제 1 액체를 공급하는 제 1 액체 공급 기구와,

상기 제 1 공간에 공급된 상기 제 1 액체를, 상기 제 1 회수구로부터 회수하는 제 1 액체 회수 기구를 구비하는, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트 주위에 배치된 유로 형성 부재를 추가로 구비하고,

상기 유로 형성 부재는, 상기 기판과 대향하도록 배치된 하면을 갖고,

상기 유로 형성 부재의 상기 하면과 상기 기판과의 사이에 액체를 유지할 수 있고,

상기 유로 형성 부재에는, 상기 제 1 회수구로부터 회수된 상기 제 1 액체가 흐르는 유로가 형성되고,

상기 유로 형성 부재의 상기 하면의 적어도 일부에 상기 제 1 회수구가 형성되어 있는, 노광 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 유로 형성 부재는, 상기 제 1 공급구로부터 공급되는 상기 제 1 액체가 흐르는 유로도 형성되어 있는, 노광 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 유로 형성 부재에는 상기 제 1 엘리먼트의 양측에 상기 제 1 공급구가 형성되어 있는, 노광 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트와 상기 기판의 거리는, 상기 유로 형성 부재의 상기 하면과 상기 기판의 거리보다 긴, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트와 상기 제 2 엘리먼트의 거리는, 상기 제 1 엘리먼트와 상기 기판의 거리보다 짧은, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트의 주위에 배치된 유로 형성 부재를 추가로 구비하고,

상기 유로 형성 부재에는, 상기 제 1 공급구로부터 공급되는 상기 제 1 액체가 흐르는 유로와, 상기 제 1 회수구로부터 회수된 상기 제 1 액체가 흐르는 유로중 적어도 일방이 형성되고,

상기 제 1 엘리먼트는 상기 유로 형성 부재에 유지되어 있는, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트의 주위에 배치된 유로 형성 부재를 추가로 구비하고,

상기 유로 형성 부재에는, 상기 제 2 공간에 공급되는 상기 제 2 액체가 흐르는 유로가 형성되어 있는, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 공간에 상기 제 2 액체를 상기 제 2 공급구로부터 공급하는 제 2 액체 공급 기구를 구비하는, 노광 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 제 2 공간에 공급된 상기 제 2 액체를, 상기 제 2 회수구를 통해 회수하는 제 2 액체 회수 기구를 구비하는, 노광 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 제 2 공간의 액체는 교환 가능한 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
제 13 항에 있어서,

상기 기판의 노광 중에 상기 제 2 공급구로부터의 상기 제 2 액체의 공급이 정지되는, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 액체 및 상기 제 2 액체는 순수(純水)인, 노광 장치.
기판 상에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,

이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트와, 상기 제 1 엘리먼트에 이어 상기 이미지면에 가까운 제 2 엘리먼트를 포함하는 복수의 엘리먼트를 갖는 투영 광학계,

상기 제 1 엘리먼트의 제 1 면측에 형성되는 제 1 공간,

상기 제 1 엘리먼트의 제 2 면측으로서, 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 2 면과 상기 제 2 엘리먼트의 제 3 면과의 사이에 형성되는 제 2 공간,

상기 제 1 공간과 상기 제 2 공간을 연결하는 연결구멍, 및

상기 제 1 공간과 상기 제 2 공간 중 한쪽에 액체를 공급하여, 상기 연결구멍을 통하여 상기 제 1 공간과 상기 제 2 공간을 액체로 채우는 액체 공급 기구를 구비하며,

상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간의 액체를 통해 상기 기판 상에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는, 노광 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 액체는 순수인, 노광 장치.
제 1 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트는 평행 평면판인, 노광 장치.
제 1 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 제 2 면의 면적은 상기 제 3 면의 면적과 같거나 또는 상기 제 3 면의 면적보다 작은, 노광 장치.
제 1 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트는 무굴절력인, 노광 장치.
제 1 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트는, 상기 투영 광학계의 광학 특성에 영향을 주는 일 없이 착탈 가능한, 노광 장치.
제 1 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 제 1 공간은 주위가 개방된 공간이며,

상기 제 2 공간은 주위가 폐쇄된 공간인, 노광 장치.
제 1 항 또는 제 18 항에 있어서,

상기 제 2 면 및 상기 제 3 면은 평행인, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트의 주위에 배치된 유로 형성 부재를 추가로 구비하고,

상기 제 1 액체를, 상기 유로 형성 부재에 형성된 상기 제 1 공급구로부터 상기 제 1 공간으로 기판과 평행하게 유출하는, 노광 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 제 1 공간과 상기 제 2 공간의 타방으로부터 상기 액체를 회수하는 액체 회수 기구를 추가로 구비하는, 노광 장치.
제 18 항에 있어서,

추가로, 상기 제 1 엘리먼트의 주위에 배치되고, 상기 제 1 공간으로부터 액체를 회수하는 회수구가 하면에 형성된 유로 형성 부재를 구비하는, 노광 장치.
제 28 항에 있어서,

상기 유로 형성 부재는, 상기 기판이 대향하는 하면을 갖고,

상기 회수구는, 상기 유로 형성 부재의 상기 하면에 형성되어 있는, 노광 장치.
제 28 항에 있어서,

상기 복수의 엘리먼트를 수용하는 경통을 가지고, 상기 경통은 상기 유로 형성 부재와는 독립하여 지지되어 있는, 노광 장치.
제 30 항에 있어서,

상기 경통과 상기 유로 형성 부재 사이에 상기 액체가 유입되는 것을 방지하는 시일 부재가 형성되어 있는, 노광 장치.
제 18 항에 있어서,

상기 연결구멍에 다공체가 형성되어 있는, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 회수구에 다공 부재가 배치되어 있는, 노광 장치.
제 28 항에 있어서,

상기 회수구에 다공 부재가 배치되어 있는, 노광 장치.
제 33 항 또는 제 34 항에 있어서,

다공 부재와 기판 사이의 공간의 압력을 Pa, 다공 부재 상의 유로 공간의 압력을 Pb, 다공 부재의 구멍 직경을 d, 다공 부재의 액체와의 접촉각을 θ, 액체의 표면장력을 γ 로 하여, (4×γ×cosθ)/d≥(Pa-Pb) 의 조건이 성립되는, 노광 장치.
제 1 항 또는 제 18 항에 기재된 노광 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
복수의 엘리먼트를 구비하는 투영 광학계를 통해 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 방법으로서,

상기 복수의 엘리먼트 중 상기 투영 광학계의 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트의 광사출측의 제 1 공간에 액체를 가져오는 것과,

제 1 엘리먼트의 광입사측이고 또한 제 1 공간과는 격리된 제 2 공간에 액체를 공급하는 것과,

제 1 공간의 액체와 제 2 공간의 액체를 통해 상기 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 것과,

상기 기판에 노광광을 조사하고 있는 동안, 제 2 공간을 액체로 채운 상태에서, 제 2 공간에 대한 액체의 공급을 정지시키는 것을 포함하는, 노광 방법.
제 37 항에 있어서,

제 1 공간 및 제 2 공간에 액체를 각각 가져올 때, 제 1 공간 및 제 2 공간에 각각 독립하여 액체를 공급하는, 노광 방법.
제 38 항에 있어서,

제 1 공간 및 제 2 공간으로부터 각각 독립하여 액체를 회수하는 것을 더 포함하는, 노광 방법.
제 37 항에 있어서,

제 1 공간에 액체를 가져올 때, 액체를 제 1 공간에 기판과 평행하게 불어내는, 노광 방법.
제 37 항에 있어서,

상기 제 1 공간의 액체로 상기 기판 상의 일부에 액침영역을 형성하는, 노광 방법.
제 41 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트의 근방에 배치된 유로 형성 부재 및 상기 제 1 엘리먼트와 상기 기판 사이에 액체를 유지하여, 상기 기판 상의 일부에 액침영역을 형성하는, 노광 방법.
제 42 항에 있어서,

상기 유로 형성 부재의 하면의 적어도 일부에 형성된 회수구로부터 상기 제 1 공간의 액체를 회수하는, 노광 방법.
제 43 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트와 상기 기판의 거리는, 상기 유로 형성 부재의 하면과 상기 기판의 거리보다 긴, 노광 방법.
제 44 항에 있어서,

상기 투영 광학계는, 상기 제 1 엘리먼트에 이어 상기 투영 광학계의 이미지면에 가까운 제 2 엘리먼트를 가지고,

상기 제 1 엘리먼트와 상기 제 2 엘리먼트의 거리는, 상기 제 1 엘리먼트와 상기 기판의 거리보다 짧은, 노광 방법.
복수의 엘리먼트를 구비하는 투영 광학계를 통해 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 방법으로서,

상기 복수의 엘리먼트 중 상기 투영 광학계의 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트의 일면측에 형성되는 제 1 공간과, 제 1 공간과 유통되며 또한 타면측에 형성되는 제 2 공간 중 한쪽 공간에 액체를 공급함으로써 제 1 공간과 제 2 공간을 액체로 채우고,

상기 제 1 공간의 액체로 상기 기판 표면의 일부를 덮는 액침영역을 형성하고, 제 1 공간 및 제 2 공간의 액체를 통하여 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 것을 포함하는, 노광 방법.
제 46 항에 있어서,

제 1 공간은 제 1 엘리먼트의 광사출측의 면과 기판 사이에 형성되는, 노광 방법.
제 46 항에 있어서,

제 2 공간에 액체를 공급하고 제 1 공간으로부터 액체를 회수하는, 노광 방법.
기판 상에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,

상기 기판을 유지하는 기판 스테이지와,

이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트를 포함하는 복수의 엘리먼트를 구비한 투영 광학계와,

상기 투영 광학계의 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트의 일면측의 제 1 공간에 액체를 공급하는 제 1 공급구와,

액체를 회수하는 제 1 회수구와,

상기 제 1 공간을 둘러싸도록 형성된 내측면에 배치된 상기 제 1 공급구를 갖는 유로 형성 부재를 구비하고,

상기 제 1 엘리먼트는, 상기 유로 형성 부재에 지지되어 있고,

상기 제 1 공간의 액체로 상기 기판 표면의 일부를 덮는 액침 영역을 형성함과 함께, 상기 제 1 공간의 액체를 통해, 상기 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는, 노광 장치.
제 49 항에 있어서,

상기 제 1 회수구는, 상기 유로 형성 부재의 하면에 형성되고,

상기 기판을 노광할 때에, 상기 기판과 상기 유로 형성 부재의 하면 사이의 액체가 상기 제 1 회수구로부터 회수되는, 노광 장치.
제 49 항에 있어서,

상기 제 1 회수구에 배치된 다공체를 통해 액체가 회수되는, 노광 장치.
제 49 항에 있어서,

상기 투영 광학계는, 상기 제 1 엘리먼트에 이어 상기 투영 광학계의 이미지면에 가까운 제 2 엘리먼트를 갖고,

상기 제 1 엘리먼트와 상기 제 2 엘리먼트 사이에 획성되는 제 2 공간의 액체와, 상기 제 1 공간의 액체를 통해 상기 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는, 노광 장치.
기판 상에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,

상기 기판을 유지하는 기판 스테이지,

이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트와, 상기 제 1 엘리먼트에 이어 상기 이미지면에 가까운 제 2 엘리먼트를 포함하는 복수의 엘리먼트를 갖는 투영 광학계,

상기 제 1 엘리먼트의 일면측의 제 1 공간에 액체를 공급하는 제 1 공급구,

액체를 회수하는 제 1 회수구,

상기 제 1 공간을 둘러싸도록 형성된 내측면에 배치된 상기 제 1 공급구를 갖는 유로 형성 부재를 구비하고,

상기 제 1 공간의 액체로 상기 기판 표면의 일부를 덮는 액침 영역을 형성함과 함께, 상기 제 1 공간의 액체와, 상기 제 1 엘리먼트와 상기 제 2 엘리먼트와의 사이의 제 2 공간의 액체를 통해, 상기 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치.
제 52 항 또는 제 53 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트는 무굴절력인, 노광 장치.
제 52 항 또는 제 53 항에 있어서,

상기 유로 형성 부재는, 상기 제 2 공간에 액체를 공급하는 제 2 공급구와, 상기 제 2 공급구로부터 공급된 액체를 회수하는 제 2 회수구를 갖는, 노광 장치.
제 52 항 또는 제 53 항에 있어서,

상기 제 2 엘리먼트의, 상기 유로 형성 부재와의 대향면은 발액성인, 노광 장치.
제 52 항 또는 제 53 항에 있어서,

상기 제 1 공간의 액체는, 상기 제 2 공간의 액체와 상이한, 노광 장치.
제 56 항에 있어서,

상기 제 1 공간의 액체와 상기 제 2 공간의 액체는, 상기 노광광에 대한 굴절률과 투과율 중 적어도 일방이 상이한, 노광 장치.
제 52 항 또는 제 53 항에 있어서,

상기 제 1 공간의 액체와 상기 제 2 공간의 액체는 모두 순수이고,

상기 제 1 공간의 순수와 상기 제 2 공간의 순수는 품질이 상이한, 노광 장치.
제 49 항 또는 제 53 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트는, 상기 제 1 공간에 면하는 제 1 면을 갖고,

상기 유로 형성 부재는, 상기 기판을 노광할 때에 상기 기판의 표면과 대향하는 하면을 갖고,

상기 유로 형성 부재의 상기 하면은, 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 1 면보다 낮은, 노광 장치.
제 49 항 또는 제 53 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트의 두께는, 상기 제 1 공간의 액체보다 얇은, 노광 장치.
제 49 항 또는 제 53 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트의 두께는, 상기 제 1 공간의 액체보다 두꺼운, 노광 장치.
제 1 항 또는 제 49 항 또는 제 53 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트는, 위치 및 기울기를 조정할 수 있는, 노광 장치.
제 63 항에 있어서,

상기 제 1 엘리먼트는, 액츄에이터를 사용하여 위치 및 기울기가 조정되는, 노광 장치.
제 1 항 또는 제 49 항 또는 제 53 항에 있어서,

상기 기판을 기판 홀더에 유지하는 기판 스테이지를 추가로 구비하고,

상기 기판 스테이지는, 상기 기판 홀더에 유지된 상기 기판과 면일이 되는 상면을 갖는, 노광 장치.
제 65 항에 있어서,

상기 기판 스테이지의 상기 상면은, 발액성인, 노광 장치.
제 65 항에 있어서,

상기 제 1 공간의 액체는 순수이고,

상기 기판 스테이지의 상기 상면은, 불소계 수지 재료, 아크릴계 수지 재료, 혹은 실리콘계 수지 재료를 함유하는, 노광 장치.
제 49 항 또는 제 53 항에 기재된 노광 장치를 이용하는 디바이스 제조 방법.