KR101331631B1 - 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

누출된 액체에 의한 피해의 확대를 방지하고, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있는 노광 장치를 제공한다. 노광 장치는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 있어서 XY 평면 내에서 서로 독립적으로 이동 가능한 제 1, 제 2 스테이지 (ST1, ST2) 와, 제 1 스테이지와 제 2 스테이지를 근접 또는 접촉시킨 상태에서, 함께 이동하는 구동 기구 (SD) 와, 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지의 적어도 일방의 스테이지의 상면에 액체의 액침 영역을 형성하는 액침 기구 (1) 와, 제 1 스테이지와 제 2 스테이지 사이로부터 누출된 액체를 검출하는 검출 장치 (60) 를 구비하고 있다.

Description

노광 장치 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 광학계를 통하여 기판을 노광하는 노광 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
본원은, 2004년 10월 15일에 출원된 일본 특허출원 제2004-301639호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스 등의 마이크로 디바이스의 제조 공정 중 하나인 포트리소그래피 공정에서는, 마스크 상에 형성된 패턴을 감광성의 기판 상에 투영하는 노광 장치가 사용된다. 이 노광 장치는, 마스크를 지지하는 마스크 스테이지와 기판을 지지하는 기판 스테이지를 갖고, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지를 축차 이동시키면서 마스크 패턴의 이미지를 투영 광학계를 통하여 기판에 투영하는 것이다. 또, 이러한 노광 장치에는, 투영 광학계의 이미지면측에서 서로 독립적으로 이동 가능한 2 개의 스테이지를 구비한 것도 있다. 또, 마이크로 디바이스의 제조에 있어서는, 디바이스의 고밀도화를 위해서, 기판 상에 형성되는 패턴의 미세화가 요구되고 있다. 이 요구에 응하기 위해서 노광 장치의 더 높은 고해상도화가 요구되고 있다. 그 고해상도화를 실현하기 위한 수단 중 하나로서, 하기 특허 문헌 1 에 개시되어 있는 바와 같은, 투영 광학계와 기판 사이를 액체로 채워서 액침 영역을 형성하고, 그 액침 영역의 액체를 통하여 기판의 노광 처리를 실시하는 액침 노광 장치가 고안되고 있다.
특허 문헌 1 : 국제 공개 제99/49504호 팜플렛
액체가 누출되면, 그 누출된 액체에 의해 노광 장치가 놓여 있는 환경 (습도 등) 이 변동하여, 노광 정밀도나 계측 정밀도에 영향을 미칠 우려가 있다. 또, 누출된 액체를 방치해 두면, 노광 장치를 구성하는 각종 기기가 고장나거나 녹이 발생되는 등, 피해가 확대될 우려가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 누출된 액체에 의한 피해의 확대를 방지하고, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있는 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 실시형태에 나타내는 도 1∼도 8 에 대응 관계된 이하의 구성을 채용하고 있다. 단, 각 요소에 붙인 괄호 부호는 그 요소의 예시에 지나지 않으며, 각 요소를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 투영 광학계 (PL) 를 통하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 있어서 그 이미지면과 거의 평행한 2 차원 평면 내 (XY 평면 내) 에서 서로 독립적으로 이동 가능한 제 1 스테이지 (ST1) 및 제 2 스테이지 (ST2) 와, 제 1 스테이지 (ST1) 와 제 2 스테이지 (ST2) 를 근접 또는 접촉한 상태에서, 투영 광학계 (PL) 의 바로 아래의 위치를 포함하는 소정 영역 내에서 제 1 스테이지 (ST1) 와 제 2 스테이지 (ST2) 를 함께 이동시키는 구동 기구 (SD) 와, 제 1 스테이지 (ST1) 및 제 2 스테이지 (ST2) 의 적어도 일방의 스테이지의 상면 (F1, F2) 에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하는 액침 기구 (70 등) 와, 제 1 스테이지 (ST1) 와 제 2 스테이지 (ST2) 를 함께 이동시킴으로써, 투영 광학계 (PL) 와 적어도 일방의 스테이지의 상면 (F1, F2) 사이에 액체 (LQ) 를 유지한 상태에서, 액침 영역 (LR) 을 제 1 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 과 제 2 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 사이에서 이동시키는 제어 장치 (CONT) 와, 제 1 스테이지 (ST1) 및 제 2 스테이지 (ST2) 중, 일방의 스테이지의 상면으로부터 타방의 스테이지의 상면으로 액침 영역 (LR) 을 이동시킬 때에, 제 1 스테이지 (ST1) 와 제 2 스테이지 (ST2) 사이로부터 누출된 액체 (LQ) 를 검출하는 검출 장치 (60) 를 구비한 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명의 제 1 양태에 의하면, 제 1 스테이지의 상면과 제 2 스테이지의 상면 사이에서 액체의 액침 영역을 이동시켰을 때, 제 1 스테이지와 제 2 스테이지 사이로부터 누출된 액체를 검출하는 검출 장치를 설치하였기 때문에, 검출 장치가 액체를 검출한 경우에는, 누출된 액체에 기인하는 피해의 확대를 억제하기 위한 적절한 처치를 신속하게 강구할 수 있다. 따라서, 양호한 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 상기 양태의 노광 장치 (EX) 를 이용하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 의하면, 노광 처리 및 계측 처리를 양호하게 실시할 수 있으므로, 원하는 성능을 갖는 디바이스를 제조할 수 있다.
본 발명에 의하면, 누출된 액체에 의한 피해의 확대를 억제할 수 있으므로, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
도 1 은 제 1 실시 형태와 관련된 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는 기판 스테이지 및 계측 스테이지를 상방으로부터 본 평면도이다.
도 3A 는 기판 스테이지 및 계측 스테이지의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3B 는 기판 스테이지 및 계측 스테이지의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4A 는 기판 스테이지 및 계측 스테이지의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4B 는 기판 스테이지 및 계측 스테이지의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 는 검출 장치가 액체를 검출하고 있는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 은 제 2 실시 형태에 관련된 노광 장치의 요부 확대도이다.
도 7 은 제 3 실시 형태에 관련된 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 8 은 마이크로디바이스의 제조 공정의 일례를 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
<제 1 실시 형태>
도 1 은 제 1 실시 형태에 관련된 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 도 1 에 있어서, 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 를 유지하여 이동 가능한 마스크 스테이지 (MST) 와, 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지 (ST1) 와, 노광 처리에 관한 계측을 실시하는 계측기를 탑재하여 이동 가능한 계측 스테이지 (ST2) 와, 마스크 스테이지 (MST) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 에 의해 조명하는 조명 광학계 (IL) 와, 노광광 (EL) 에 의해 조명된 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 스테이지 (ST1) 에 유지되어 있는 기판 (P) 에 투영하는 투영 광학계 (PL) 와, 노광 장치 (EX) 전체의 동작을 통괄 제어하는 제어 장치 (CONT) 를 구비하고 있다. 기판 스테이지 (ST1) 및 계측 스테이지 (ST2) 의 각각은, 베이스 부재 (BP) 상으로 이동 가능하게 지지되고, 서로 독립적으로 이동 가능하다. 기판 스테이지 (ST1) 의 하면 (U1) 에는, 베이스 부재 (BP) 의 상면 (BT) 에 대하여 기판 스테이지 (ST1) 를 비접촉 지지하기 위한 기체 베어링 (41) 이 형성되어 있다. 동일하게, 계측 스테이지 (ST2) 의 하면 (U2) 에도, 베이스 부재 (BP) 의 상면 (BT) 에 대하여 계측 스테이지 (ST2) 를 비접촉 지지하기 위한 기체 베어링 (42) 이 형성되어 있다. 기판 스테이지 (ST1) 및 계측 스테이지 (ST2) 의 각각은, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 있어서, 그 이미지면과 거의 평행한 2 차원 평면 내 (XY 평면 내) 에서 서로 독립적으로 이동 가능하다.
본 실시 형태의 노광 장치 (EX) 는, 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상시킴과 함께 초점 심도를 실질적으로 넓게 하기 위해서 액침법을 적용한 액침 노광 장치이다. 또 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하기 위한 액침 기구 (1) 를 구비하고 있다. 액침 기구 (1) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 근방에 설치되어 액체 (LQ) 를 공급하는 공급구 (12) 및 액체 (LQ) 를 회수하는 회수구 (22) 를 갖는 노즐 부재 (70) 와, 노즐 부재 (70) 에 형성된 공급구 (12) 를 통하여 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급 기구 (10) 와, 노즐 부재 (70) 에 형성된 회수구 (22) 를 통하여 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측의 액체 (LQ) 를 회수하는 액체 회수 기구 (20) 를 구비하고 있다. 노즐 부재 (70) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단을 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다. 노광 장치 (EX) 는, 적어도 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 상에 전사하고 있는 동안, 액체 공급 기구 (10) 로부터 공급된 액체 (LQ) 에 의해 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR) 을 포함하는 기판 (P) 상의 일부에, 투영 영역 (AR) 보다 크고 또한 기판 (P) 보다 작은 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 국소적으로 형성한다. 구체적으로는, 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 제 1 광학 소자 (LS1) 와, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치된 기판 (P) 표면의 일부 사이의 광로 공간을 액체 (LQ) 로 채우는 국소 액침 방식을 채용하고, 이 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 액체 (LQ) 및 투영 광학계 (PL) 를 통하여 마스크 (M) 를 통과한 노광광 (EL) 을 기판 (P) 에 조사함으로써 마스크 (M) 의 패턴을 기판 (P) 에 투영하여, 기판 (P) 을 노광한다.
본 실시 형태에서는, 노광 장치 (EX) 로서 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 각각의 주사 방향으로, 서로 상이한 방향 (역방향) 으로 동기 이동시키면서 마스크 (M) 에 형성된 패턴의 이미지를 기판 (P) 에 투영하는 주사형 노광 장치 (이른바 스캐닝 스테퍼) 를 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 수평면 내에 있어서 마스크 (M) 와 기판 (P) 의 동기 이동 방향 (주사 방향) 을 X 축 방향, 수평면 내에 있어서 X 축 방향과 직교하는 방향을 Y 축 방향 (비주사 방향), X 축 및 Y 축 방향에 수직으로 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 일치하는 방향을 Z 축 방향이라고 한다. 또, X 축, Y 축, 및 Z 축 주위의 회전 (경사) 방향을 각각, θX, θY, 및 θZ 방향이라고 한다. 또한, 여기에서 말하는 「기판」은 반도체 웨이퍼 등의 기재 상에 감광재 (레지스트) 를 도포한 것을 포함하며, 「마스크」는 기판 상에 축소 투영되는 디바이스 패턴이 형성된 레티클을 포함한다.
기판 스테이지 (ST1) 및 계측 스테이지 (ST2) 의 각각은, 리니어모터 등을 포함하는 구동 기구 (SD) 의 구동에 의해 이동 가능하다. 제어 장치 (CONT) 는, 구동 기구 (SD) 를 제어함으로써, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 를 근접 또는 접촉한 상태에서, 투영 광학계 (PL) 의 바로 아래를 포함하는 소정 영역 내에서 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 를, XY 평면 내에서 함께 이동시킬 수 있다. 제어 장치 (CONT) 는, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 를 함께 이동시킴으로써, 투영 광학계 (PL) 와 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 및 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 중 적어도 일방 사이에 액체 (LQ) 를 유지한 상태에서, 액침 영역 (LR) 을 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 과 제 2 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 사이에서 이동 가능하다.
본 실시 형태에 있어서는, 기판 스테이지 (ST1) 의 측면의 상부에는, 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 의 중앙부로부터 외측을 향하여 돌출된 오버행부 (H1) 가 형성되어 있다. 이 오버행부 (H1) 의 상면도 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 의 일부이다. 동일하게, 계측 스테이지 (ST2) 의 측면의 상부에는, 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 의 중앙부로부터 외측을 향하여 돌출된 오버행부 (H2) 가 형성되어 있다. 이 오버행부 (H2) 의 상면도 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 의 일부이다. 그리고, 예를 들어, 액침 영역 (LR) 을 일방의 스테이지로부터 타방의 스테이지로 이동시킬 때에는, 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 중 +Y 측의 영역과, 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 중 -Y 측의 영역이 근접 또는 접촉한다.
여기에서, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 가 「근접한 상태」 란, 액침 영역 (LR) 을 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 과 제 2 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 사이에서 이동시킬 때에, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 사이로부터 액체 (LQ) 가 누설되어 나오지 않을 정도로 근접한 상태를 말하고, 양 스테이지 (ST1, ST2) 간격의 허용치는, 양 스테이지의 재질이나 표면 처리, 혹은 액체 (LQ) 의 종류 등에 의해 상이하다.
또, 노광 장치 (EX) 는, 기판 스테이지 (ST1) 및 계측 스테이지 (ST2) 의 일방의 상면 (F1 (F2)) 으로부터 타방의 상면 (F2 (F1)) 으로 액침 영역 (LR) 을 이동시킬 때에, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 사이로부터 누출된 액체 (LQ) 를 검출하는 검출 장치 (60) 를 구비하고 있다. 상기 기술한 바와 같이, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 란, 액체 (LQ) 가 누설되지 않는 상대적인 위치 관계를 유지하면서, 서로 근접 또는 접촉한 상태에서 함께 이동하도록 제어되지만, 만약, 액체 (LQ) 가 누설되어 나온 경우, 검출 장치 (60) 는 그 누출된 액체 (LQ) 를 검출할 수 있다.
검출 장치 (60) 는 검출광 (La) 을 사출하는 투광부 (61) 와, 검출광 (La) 에 대하여 소정 위치에 배치된 수광부 (62) 를 가지고 있다. 투광부 (61) 는 계측 스테이지 (ST2) 의 제 2 측면 (T2) 에 형성되어 있다. 한편, 수광부 (62) 는, 기판 스테이지 (ST1) 의 제 1 측면 (T1) 에 형성되어 있다. 기판 스테이지 (ST1) 의 제 1 측면 (T1) 은 오버행부 (H1) 의 하측 영역이며, +Y 측을 향하는 면이다. 또, 계측 스테이지 (ST2) 의 제 2 측면 (T2) 은 오버행부 (H2) 의 하측 영역이며, -Y 측을 향하는 면이다. 그리고, 기판 스테이지 (ST1) 의 제 1 측면 (T1) 과 계측 스테이지 (ST2) 의 제 2 측면 (T2) 은 대향한다. 또, 계측 스테이지 (ST2) 를 베이스 부재 (BP) 에 대하여 비접촉 지지하는 기체 베어링 (42) 의 측면 (42T) 에도, 검출광 (Lb) 을 사출하는 투광부 (63) 가 형성되어 있고, 기판 스테이지 (ST1) 를 베이스 부재 (BP) 에 대하여 비접촉 지지하는 기체 베어링 (41) 의 측면 (41T) 에는, 투광부 (63) 에 대응하는 수광부 (64) 가 형성되어 있다. 기체 베어링 (41) 의 측면 (41T) 은 +Y 측을 향하는 면이고, 기체 베어링 (42) 의 측면 (42T) 은 -Y 측을 향하는 면이며, 기체 베어링 (41) 의 측면 (41T) 과 기체 베어링 (42) 의 측면 (42T) 은 대향한다.
기판 스테이지 (ST1) 및 계측 스테이지 (ST2) 의 각각에, 오버행부 (H1, H2) 가 형성되어 있으므로, 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 과 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 을 근접 또는 접촉시킨 경우에 있어서도, 투광부 (61) 가 형성된 제 2 측면 (T2) 과 수광부 (62) 가 형성된 제 1 측면 (T1) 은 소정 거리만큼 멀어짐과 함께, 투광부 (63) 가 형성된 측면 (42T) 과 수광부 (64) 가 형성된 측면 (41T) 은 소정 거리만큼 멀어진다. 즉, 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 과 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 을 근접 또는 접촉시킨 경우, 상면 (F1) 과 상면 (F2) 이 근접 (또는 접촉) 하는 부분의 하측에는 공간이 형성된다.
또한, 투광부 (61) 를 기판 스테이지 (ST1) 에 형성하고, 수광부 (62) 를 계측 스테이지 (ST2) 에 형성하는 것은 물론 가능하다. 동일하게, 투광부 (63) 를 기체 베어링 (41) 에 형성하고, 수광부 (64) 를 기체 베어링 (42) 에 형성하는 것도 물론 가능하다.
조명 광학계 (IL) 는, 노광용 광원, 노광용 광원으로부터 사출된 광속의 조도를 균일화하는 옵티컬 인티그레이터, 옵티컬 인티그레이터로부터의 노광광 (EL) 을 집광하는 콘덴서 렌즈, 릴레이 렌즈계, 및 노광광 (EL) 에 의한 마스크 (M) 상의 조명 영역을 설정하는 시야 조리개 등을 가지고 있다. 마스크 (M) 상의 소정의 조명 영역은 조명 광학계 (IL) 에 의해 균일한 조도 분포의 노광광 (EL) 에 의해 조명된다. 조명 광학계 (IL) 로부터 사출되는 노광광 (EL) 으로서는, 예를 들어 수은 램프로부터 사출되는 휘선 (g선, h선, i선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DLV 광) 이나, ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 및 F2 레이저광 (파장 157㎚) 등의 진공 자외광 (VUV 광) 등이 사용되다. 본 실시 형태에 있어서는 ArF 엑시머 레이저광이 사용되다.
본 실시 형태에 있어서는, 액체 (LQ) 로서 순수가 이용되고 있다. 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 유지하면서 이동 가능하다. 마스크 스테이지 (MST) 는, 마스크 (M) 를 진공 흡착 (또는 정전 흡착) 에 의해 유지 한다. 마스크 스테이지 (MST) 는, 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어되는 리니어모터 등을 포함하는 구동 기구 (MD) 의 구동에 의해, 마스크 (M) 를 유지한 상태에서, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 수직한 평면 내, 즉 XY 평면 내에서 2 차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 마스크 스테이지 (MST) 상에는 이동경 (31) 이 설치되어 있다. 또, 이동경 (31) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (32) 가 형성되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 상의 마스크 (M) 의 2 차원 방향의 위치, 및 θZ 방향의 회전각 (경우에 따라서는 θX, θY 방향의 회전각도 포함한다) 은 레이저 간섭계 (32) 에 의해 리얼타임으로 계측된다. 레이저 간섭계 (32) 의 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는 레이저 간섭계 (32) 의 계측 결과에 기초하여 구동 기구 (MD) 를 구동하고, 마스크 스테이지 (MST) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 의 위치 제어를 실시한다.
투영 광학계 (PL) 는, 마스크 (M) 의 패턴을 소정의 투영 배율 (β) 로 기판 (P) 에 투영하는 것으로서, 복수의 광학 소자로 구성되어 있고, 그들 광학 소자는 경통 (PK) 에서 유지되고 있다. 본 실시 형태에 있어서, 투영 광학계 (PL) 는 투영 배율(β) 이 예를 들어 1/4, 1/5, 혹은 1/8 인 축소계이다. 또한, 투영 광학계 (PL) 는 등배계 및 확대계의 어느 쪽이어도 된다. 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 복수의 광학 소자 중, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 제 1 광학 소자 (LS1) 는 경통 (PK) 으로부터 노출되어 있다.
기판 스테이지 (ST1) 는, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH) 를 갖고, 그 기판 홀더 (PH) 를 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측으로 이동 가능하다. 기판 홀더 (PH) 는, 예를 들어 진공 흡착 등에 의해 기판 (P) 을 유지한다. 기판 스테이지 (ST1) 상에는 오목부 (36) 가 형성되어 있고, 기판 (P) 을 유지하기 위한 기판 홀더 (PH) 는 오목부 (36) 에 배치되어 있다. 그리고, 기판 스테이지 (ST1) 의 오목부 (36) 주위의 상면 (F1) 은, 기판 홀더 (PH) 에 유지된 기판 (P) 의 표면과 거의 동일한 높이 (면일) 가 되도록 평탄면 (평탄부) 으로 되어 있다.
기판 스테이지 (ST1) 는, 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어되는 리니어모터 등을 포함하는 구동 기구 (SD) 의 구동에 의해, 기판 (P) 을 기판 홀더 (PH) 를 통하여 유지한 상태에서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면과 거의 평행한 XY 평면 내에서 2 차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 게다가 기판 스테이지 (ST1) 는, Z 축 방향, θX 방향, 및 θY 방향으로도 이동 가능하다. 따라서, 기판 스테이지 (ST1) 에 지지된 기판 (P) 의 표면은, X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도 방향으로 이동 가능하다. 기판 스테이지 (ST1) 의 측면에는 이동경 (33) 이 설치되어 있다. 또, 이동경 (33) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (34) 가 형성되어 있다. 기판 스테이지 (ST1) 상의 기판 (P) 의 2 차원 방향의 위치, 및 회전각은 레이저 간섭계 (34) 에 의해 리얼타임으로 계측된다. 또, 노광 장치 (EX) 는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평8-37149호에 개시되어 있는 바와 같은, 기판 스테이지 (ST1) 에 지지되어 있는 기판 (P) 표면의 면 위치 정보를 검출하는 경사 입사 방식의 포커스·레벨링 검출계 (도시 생략) 를 구비하고 있다. 포커스·레벨링 검출계는, 기판 (P) 표면의 면위치 정보 (Z 축 방향의 위치 정보, 및 기판 (P) 의 θX 및 θY 방향의 경사 정보) 를 검출한다. 또한, 포커스·레벨링 검출계는, 정전 용량형 센서를 사용한 방식의 것을 채용해도 된다. 레이저 간섭계 (34) 의 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 포커스·레벨링 검출계의 검출 결과도 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는, 포커스·레벨링 검출계의 검출 결과에 기초하여, 구동 기구 (SD) 를 구동하고, 기판 (P) 의 포커스 위치 (Z 위치) 및 경사각 (θX, θY) 을 제어하여 기판 (P) 표면을 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 맞춤과 함께, 레이저 간섭계 (34) 의 계측 결과에 기초하여, 기판 (P) 의 X 축 방향, Y 축 방향, 및 θZ 방향에 있어서의 위치 제어를 실시한다.
계측 스테이지 (ST2) 는, 노광 처리에 관한 계측을 실시하는 각종 계측기 (계측용 부재를 포함한다) 를 탑재하여 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에서 이동 가능하다. 이 계측기로서는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평5-21314호 등에 개시되어 있는 바와 같은, 복수의 기준 마크가 형성된 기준 마크판, 예를 들어 일본 공개특허공보 소57-117238호에 개시되어 있는 바와 같이 조도 불균일을 계측하거나 일본 공개특허공보 제2001-267239호에 개시되어 있는 바와 같이 투영 광학계 (PL) 의 노광광 (EL) 의 투과율의 변동량을 계측하기 위한 불균일 센서, 일본 공개특허공보 제2002-14005호에 개시되어 있는 바와 같은 공간 이미지 계측 센서, 및 일본 공개특허공보 평11-16816호에 개시되어 있는 바와 같은 조사량 센서 (조도 센서) 를 들 수 있다. 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 은, 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 과 거의 동일한 높이 (면일) 가 되는 평탄면 (평탄부) 으로 되어있다.
본 실시 형태에서는, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (LQ) 를 통하여 노광광 (EL) 에 의한 기판 (P) 을 노광하는 액침 노광이 실시되는 것에 대응하여, 노광광 (EL) 을 이용하는 계측에 사용되는 상기 불균일 센서, 공간 이미지 계측 센서, 조사량 센서 등에서는, 투영 광학계 (PL) 및 액체 (LQ) 를 통하여 노광광 (EL) 을 수광한다. 또, 각 센서는, 예를 들어 광학계의 일부만이 계측 스테이지 (ST2) 에 탑재되어 있어도 되고, 센서 전체가 계측 스테이지 (ST2) 에 배치되어 있어도 된다.
계측 스테이지 (ST2) 는, 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어되는 리니어모터 등을 포함하는 구동 기구 (SD) 의 구동에 의해, 계측기를 탑재한 상태에서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면과 거의 평행한 XY 평면 내에서 2 차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 또한 계측 스테이지 (ST2) 는, Z 축 방향, θX 방향, 및 θY 방향으로도 이동 가능하다. 즉, 계측 스테이지 (ST2) 도, 기판 스테이지 (ST1) 와 동일하게, X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도 방향으로 이동 가능하다. 계측 스테이지 (ST2) 의 측면에는 이동경 (37) 이 설치되어 있다. 또, 이동경 (37) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (38) 가 형성되어 있다. 계측 스테이지 (ST2) 의 2 차원 방향의 위치, 및 회전각은 레이저 간섭계 (38) 에 의해 리얼타임으로 계측된다.
또한 도 1 에서는, 이동경 (33, 37) 은, 스테이지 (ST1, ST2) 의 오버행부 (H1, H2) 에 설치되어 있지만, 오버행부의 하측의 측면에 설치해도 된다. 이렇게 함으로써, 액체 (LQ) 가 상면 (F1, F2) 으로부터 유출되어도 오버행부 (H1, H2) 에 의해, 이동경 (33, 37) 에 액체 (LQ) 가 부착되는 것을 방지할 수 있다.
투영 광학계 (PL) 의 선단 근방에는, 기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크와 기준 마크판 상의 기준 마크를 검출하는 오프액시스 방식의 얼라인먼트계 (ALG) 가 형성되어 있다. 본 실시 형태의 얼라인먼트계 (ALG) 에서는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평4-65603호에 개시되어 있는 바와 같은, 기판 (P) 상의 감광재를 감광시키지 않는 브로드밴드인 검출 광속을 대상 마크에 조사하고, 그 대상 마크로부터의 반사광에 의해 수광면에 결상된 대상 마크의 이미지와 도시 생략된 지표 (얼라인먼트계 (ALG) 내에 형성된 지표판 상의 지표 패턴) 의 이미지를 촬상 소자 (CCD 등) 를 이용하여 촬상하고, 그들의 촬상 신호를 화상 처리함으로써 마크의 위치를 계측하는 FIA (필드·이미지·얼라인먼트) 방식이 채용되고 있다.
또, 마스크 스테이지 (MST) 의 근방에는, 투영 광학계 (PL) 를 통하여 마스크 (M) 상의 얼라인먼트 마크와 대응하는 기준 마크판 상의 기준 마크를 동시에 관찰하기 위한 노광 파장의 광을 이용한 TTR 방식의 얼라인먼트계로 이루어지는 한 쌍의 마스크 얼라인먼트계 (RAa, RAb) 가 Y 축 방향으로 소정 거리를 두고 형성되어 있다. 본 실시 형태의 마스크 얼라인먼트계에서는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평7-176468호에 개시되어 있는 바와 같은, 마크에 대하여 광을 조사하고, CCD 카메라 등으로 촬상한 마크의 화상 데이터를 화상 처리하여 마크 위치를 검출하는 VRA (비쥬얼·레티클·얼라인먼트) 방식이 채용되고 있다.
다음으로, 액침 기구 (1) 의 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 에 대하여 설명한다. 액체 공급 기구 (10) 는, 액체 (LQ) 를 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 공급하기 위한 것으로서, 액체 (LQ) 를 송출 가능한 액체 공급부 (11) 와, 액체 공급부 (11) 에 그 일단부를 접속하는 공급관 (13) 을 구비하고 있다. 공급관 (13) 의 타단부는 노즐 부재 (70) 에 접속되어 있다. 노즐 부재 (70) 의 내부에는, 공급관 (13) 의 타단부와 공급구 (12) 를 접속하는 내부 유로 (공급 유로) 가 형성되어 있다. 액체 공급부 (11) 는, 액체 (LQ) 를 수용하는 탱크, 가압 펌프, 및 액체 (LQ) 중의 이물을 제거하는 필터 유닛 등을 구비하고 있다. 액체 공급부 (11) 의 액체 공급 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다.
액체 회수 기구 (20) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측의 액체 (LQ) 를 회수하기 위한 것으로서, 액체 (LQ) 를 회수 가능한 액체 회수부 (21) 와, 액체 회수부 (21) 에 그 일단부를 접속하는 회수관 (23) 을 구비하고 있다. 회수관 (23) 의 타단부는 노즐 부재 (70) 에 접속되어 있다. 노즐 부재 (70) 의 내부에는, 회수관 (23) 의 타단부와 회수구 (22) 를 접속하는 내부 유로 (회수 유로) 가 형성되어 있다. 액체 회수부 (21) 는 예를 들어 진공 펌프 등의 진공계 (흡인 장치), 회수된 액체 (LQ) 와 기체를 분리하는 기액 분리기, 및 회수한 액체 (LQ) 를 수용하는 탱크 등을 구비하고 있다.
액체 (LQ) 를 공급하는 공급구 (12) 및 액체 (LQ) 를 회수하는 회수구 (22) 는 노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 에 형성되어 있다. 노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 은, 기판 (P) 표면, 및 스테이지 (ST1, ST2) 의 상면 (F1, F2) 과 대향하는 위치에 형성되어 있다. 노즐 부재 (70) 는 제 1 광학 소자 (LS1) 의 측면을 둘러싸도록 형성된 환상 부재로서, 공급구 (12) 는 노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) (투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX)) 를 둘러싸도록 복수 형성되어 있다. 또, 회수구 (22) 는, 노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 에 있어서, 제 1 광학 소자 (LS1) 에 대하여 공급구 (12) 보다 외측에 형성되어 있고, 제 1 광학 소자 (LS1) 및 공급구 (12) 를 둘러싸도록 형성되어 있다.
그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 를 사용하여 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 소정량 공급함과 함께, 액체 회수 기구 (20) 를 사용하여 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 소정량 회수함으로써, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 국소적으로 형성한다. 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성할 때, 제어 장치 (CONT) 는 액체 공급부 (11) 및 액체 회수부 (21) 의 각각을 구동한다. 제어 장치 (CONT) 의 제어 하에서 액체 공급부 (11) 로부터 액체 (LQ) 가 송출되면, 그 액체 공급부 (11) 로부터 송출된 액체 (LQ) 는, 공급관 (13) 을 흐른 후, 노즐 부재 (70) 의 공급 유로를 통하여, 공급구 (12) 로부터 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 공급된다. 또, 제어 장치 (CONT) 의 제어 하에서 액체 회수부 (21) 가 구동되면, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측의 액체 (LQ) 는 회수구 (22) 를 통하여 노즐 부재 (70) 의 회수 유로에 유입되어 회수관 (23) 을 흐른 후, 액체 회수부 (21) 에 회수된다.
도 2 는 기판 스테이지 (ST1) 및 계측 스테이지 (ST2) 를 상방에서 본 도면이다. 도 2 에 있어서, 기판 스테이지 (ST1) 및 계측 스테이지 (ST2) 를 구동하기 위해서 구동 기구 (SD) 는, 리니어모터 (80, 81, 82, 83, 84, 85) 를 구비하고 있다. 구동 기구 (SD) 는, Y 축 방향으로 연장되는 한쌍의 Y 축 리니어 가이드 (91, 93) 를 구비하고 있다. Y 축 리니어 가이드 (91, 93) 의 각각은, X 축 방향으로 소정 간격을 두고 배치되어 있다. Y 축 리니어 가이드 (91, 93) 의 각각은, 예를 들어 Y 축 방향을 따라 소정 간격으로 또한 교대로 배치된 N 극 자석 및 S 극 자석의 복수 세트로 이루어지는 영구 자석 군을 내장하는 자석 유닛으로 구성되어 있다. 일방의 Y 축 리니어 가이드 (91) 상에는, 2 개의 슬라이더 (90, 94) 가 비접촉 상태로 Y 축 방향으로 이동 가능하게 지지되고 있다. 동일하게, 타방의 Y 축 리니어 가이드 (93) 상에는, 2 개의 슬라이더 (92, 95) 가 비접촉 상태로 Y 축 방향으로 이동 가능하게 지지되고 있다. 슬라이더 (90, 92, 94, 95) 의 각각은, 예를 들어 Y 축을 따라 소정 간격으로 배치된 전기자 코일을 각각 내장하는 코일 유닛으로 구성되어 있다. 즉, 본 실시 형태로는, 코일 유닛으로 이루어지는 슬라이더 (90, 94) 와 자석 유닛으로 이루어지는 Y 축 리니어 가이드 (91) 에 의해, 무빙 코일형의 Y 축 리니어모터 (82, 84) 의 각각이 구성되어 있다. 동일하게, 슬라이더 (92, 95) 와 Y 축 리니어 가이드 (93) 에 의해, 무빙 코일형의 Y 축 리니어모터 (83, 85) 의 각각이 구성되어 있다.
Y 축 리니어모터 (82, 83) 를 구성하는 슬라이더 (90, 92) 는, X 축 방향으로 연장되는 X 축 리니어 가이드 (87) 의 길이 방향의 일단부 및 타단부의 각각에 고정되어 있다. 또, Y 축 리니어모터 (84, 85) 를 구성하는 슬라이더 (94, 95) 는, X 축 방향으로 연장되는 X 축 리니어 가이드 (89) 의 길이 방향의 일단부 및 타단부의 각각에 고정되어 있다. 따라서, X 축 리니어 가이드 (87) 는 Y 축 리니어모터 (82, 83) 에 의해 Y 축 방향으로 이동 가능하고, X 축 리니어 가이드 (89) 는 Y 축 리니어모터 (84, 85) 에 의해 Y 축 방향으로 이동 가능하다.
X 축 리니어 가이드 (87, 89) 의 각각은, 예를 들어 X 축 방향을 따라 소정 간격으로 배치된 전기자 코일을 내장하는 코일 유닛으로 구성되어 있다. X 축 리니어 가이드 (89) 는, 기판 스테이지 (ST1) 에 형성된 개구부에 삽입 상태에서 설치되어 있다. 이 기판 스테이지 (ST1) 의 개구부의 내부에는, 예를 들어 X 축 방향을 따라 소정 간격이며 또한 교대로 배치된 N 극 자석 및 S 극 자석의 복수의 세트로 이루어지는 영구 자석 군을 갖는 자석 유닛 (88) 이 설치되어 있다. 이 자석 유닛 (88) 과 X 축 리니어 가이드 (89) 에 의해, 기판 스테이지 (ST1) 를 X 축 방향으로 구동하는 무빙 마그넷형의 X 축 리니어모터 (81) 가 구성되어 있다. 동일하게, X 축 리니어 가이드 (87) 는 계측 스테이지 (ST2) 에 형성된 개구부에 삽입 상태에서 설치되어 있다. 이 계측 스테이지 (ST2) 의 개구부에는 자석 유닛 (86) 이 설치되어 있다. 이 자석 유닛 (86) 과 X 축 리니어 가이드 (87) 에 의해, 계측 스테이지 (ST2) 를 X 축 방향으로 구동하는 무빙 마그넷형의 X 축 리니어모터 (80) 가 구성되어 있다.
그리고, 한쌍의 Y 축 리니어모터 (84, 85) (또는 82, 83) 의 각각이 발생하는 추진력을 다소 상이하게 함으로써, 기판 스테이지 (ST1) (또는 계측 스테이지 (ST2)) 의 θZ 방향의 제어가 가능하다. 또, 도면에서는, 기판 스테이지 (ST1) 및 계측 스테이지 (ST2) 의 각각은 단일 스테이지로서 나타나 있지만, 실제로는, Y 축 리니어모터에 의해 각각 구동되는 XY 스테이지와, 그 XY 스테이지의 상부에 Z 레벨링 구동 기구 (예를 들어 음성 코일 모터 등) 를 통하여 탑재되고, XY 스테이지에 대하여 Z 축 방향 및 θX, θY 방향으로 상대적으로 미소 구동되는 Z 틸트스테이지를 구비하고 있다. 그리고, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH) (도 1 참조) 는, Z 틸트 스테이지에 지지된다.
이하, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 를 이용한 병행 처리 동작에 있어서, 도 2∼도 4B 를 참조하면서 설명한다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 의 액침 노광중, 제어 장치 (CONT) 는 계측 스테이지 (ST2) 를 기판 스테이지 (ST1) 와 충돌하지 않는 소정의 대기 위치에서 대기시킨다. 그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 를 거리를 둔 상태에서, 기판 스테이지 (ST1) 에 지지되어 있는 기판 (P) 에 대한 스텝·앤드·스캔 방식의 액침 노광을 실시한다. 기판 (P) 의 액침 노광을 실시할 때, 제어 장치 (CONT) 는 액침 기구 (1) 를 사용하여, 기판 스테이지 (ST1) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성한다.
제어 장치 (CONT) 는, 기판 스테이지 (ST1) 에 있어서 기판 (P) 에 대한 액침 노광을 종료한 후, 구동 기구 (SD) 를 사용하여 계측 스테이지 (ST2) 를 이동시키고, 도 3A 에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지 (ST1) 에 대하여 계측 스테이지 (ST2) 를 접촉 (또는 근접) 시킨다.
다음으로, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 의 Y 축 방향에 있어서의 상대적인 위치 관계를 유지하면서, 구동 기구 (SD) 를 사용하여, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 를 -Y 방향으로 동시에 이동시킨다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 를 접촉 (또는 근접) 한 상태에서, 투영 광학계 (PL) 의 바로 아래의 위치를 포함하는 소정 영역 내에서, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 를 -Y 방향으로 함께 이동시킨다.
제어 장치 (CONT) 는, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 를 함께 이동시킴으로써, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) 사이에 유지되어 있는 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 을 거쳐 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 으로 이동시킨다. 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) 사이에 형성되어 있던 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 은, 기판 스테이지 (ST1) 및 계측 스테이지 (ST2) 의 -Y 방향으로의 이동에 수반하여, 기판 (P) 표면, 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1), 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 순으로 이동한다. 그리고, 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 이, 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 으로부터 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 에서 이동하는 도중에 있어서는, 도 3B 에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 과 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 에 걸치도록 액체 영역 (LR) 이 배치된다.
도 3B 의 상태에서, 더욱 기판 스테이지 (ST1) 및 계측 스테이지 (ST2) 가 함께 -Y 방향으로 소정 거리 이동하면, 도 4A 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 와 계측 스테이지 (ST2) 사이에 액체 (LQ) 가 유지 된 상태가 된다. 즉, 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 이 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 에 배치된다.
이어서, 제어 장치 (CONT) 는, 구동 기구 (SD) 를 사용하여 기판 스테이지 (ST1) 를 소정의 기판 교환 위치로 이동시킴과 함께 기판 (P) 의 교환을 실시하고, 이것과 병행하여 계측 스테이지 (ST2) 를 사용한 소정의 계측 처리를 필요에 따라 실행한다. 이 계측으로서는, 예를 들어 얼라인먼트계 (ALG) 의 베이스 라인 계측을 일례로서 들고 있다. 구체적으로는, 제어 장치 (CONT) 에서는, 계측 스테이지 (ST2) 상에 형성된 기준 마크판 (FM) 상의 한쌍의 제 1 기준 마크와 여기에 대응하는 마스크 (M) 상의 마스크 얼라인먼트 마크를 상기 기술한 마스크 얼라인먼트계 (RAa, RAb) 를 이용하여 동시에 검출하고, 제 1 기준 마크와 여기에 대응하는 마스크 얼라인먼트 마크의 위치 관계를 검출한다. 게다가 제어 장치 (CONT) 는, 기준 마크판 (FM) 상의 제 2 기준 마크를 얼라인먼트계 (ALG) 에서 검출함으로써, 얼라인먼트계 (ALG) 의 검출 기준 위치와 제 2 기준 마크의 위치 관계를 검출한다. 그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 상기 제 1 기준 마크와 여기에 대응하는 마스크 얼라인먼트 마크의 위치 관계와, 얼라인먼트계 (ALG) 의 검출 기준 위치와 제 2 기준 마크의 위치 관계와, 이미 알려진 제 1 기준 마크와 제 2 기준 마크의 위치 관계에 기초하여, 투영 광학계 (PL) 에 의한 마스크 패턴의 투영 중심과 얼라인먼트계 (ALG) 의 검출 기준 위치의 거리, 즉, 얼라인먼트계 (ALG) 의 베이스라인을 구한다. 도 4B 에는, 이때의 상태가 나타나 있다.
그리고, 상기 기술한 양 스테이지 (ST1, ST2) 상에 있어서의 처리가 종료된 후, 제어 장치 (CONT) 는, 예를 들어 계측 스테이지 (ST2) 와 기판 스테이지 (ST1) 를 접촉 (또는 근접) 시키고, 그 상대적인 위치 관계를 유지한 상태에서 XY 평면 내에서 이동하고, 교환 후의 기판 (P) 에 대하여 얼라인먼트 처리를 실시한다. 여기에서, 기판 (P) 상에는 복수의 쇼트 영역이 형성되어 있고, 그들 복수의 쇼트 영역의 각각에 부수되어 얼라인먼트 마크가 형성되어 있다. 제어 장치 (CONT) 는, 얼라인먼트계 (ALG) 에 의해 교환 후의 기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크의 검출을 실시하고, 기판 (P) 상에 형성된 복수의 쇼트 영역 각각의 얼라인먼트계 (ALG) 의 검출 기준 위치에 대한 위치 좌표를 산출한다.
그 후, 제어 장치 (CONT) 는, 조금 전과는 반대로, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 의 Y 축 방향의 상대적인 위치 관계를 유지하면서, 양 스테이지 (ST1, ST2) 를 +Y 방향으로 함께 이동시키고, 기판 스테이지 (ST1) (기판 (P)) 를 투영 광학계 (PL) 의 하방으로 이동시킨 후, 계측 스테이지 (ST2) 를 소정의 위치로 퇴피시킨다. 이로써, 액침 영역 (LR) 이 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 에 배치된다. 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 으로부터 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 으로 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 이동시키는 도중에도, 액침 영역 (LR) 은, 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 과 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 에 걸치도록 배치된다.
그 후, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 에 대하여 스텝·앤드·스캔 방식의 액침 노광 동작을 실행하고, 기판 (P) 상의 복수의 쇼트 영역의 각각에 마스크 (M) 의 패턴을 순차 전사한다. 또한, 기판 (P) 상의 각 쇼트 영역의 노광을 위한 기판 스테이지 (ST1) 의 이동 (위치) 은, 상기 기술한 기판 얼라인먼트의 결과 얻어진 기판 (P) 상의 복수의 쇼트 영역의 위치 좌표와, 직전에 계측한 베이스 라인에 기초하여 제어된다.
또한, 계측 동작으로서는, 상기 기술한 베이스 라인 계측에 한정되지 않고, 계측 스테이지 (ST2) 를 사용하여, 조도계측, 조도 불균일 계측, 공간 이미지 계측 등을, 예를 들어 기판 교환과 병행하여 실시하고, 그 계측 결과에 기초하여, 예를 들어 투영 광학계 (PL) 의 캘리브레이션 (calibration) 처리를 실시하는 등, 그 후에 실시되는 기판 (P) 의 노광에 반영시키도록 해도 된다.
또, 상기 기술한 설명에 있어서는, 교환 후의 기판 (P) 에 대한 얼라인먼트 처리를, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 를 접촉 (또는 근접) 한 상태에서 실행하고 있지만, 교환 후의 기판 (P) 에 대한 얼라인먼트 처리가 완료된 후에, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 를 접촉 (또는 근접) 시켜, 액침 영역 (LR) 을 이동시켜도 된다.
본 실시 형태에 있어서는, 액체 (LQ) 의 전체 회수, 재차 공급이라는 공정을 거치지 않고, 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 과 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 사이에서 이동시킬 수 있으므로, 기판 스테이지 (ST1) 에 있어서의 노광 동작의 종료부터 계측 스테이지 (ST2) 에 있어서의 계측 동작 개시까지의 시간, 및 계측 스테이지 (ST2) 에 있어서의 계측 종료부터 기판 스테이지 (ST1) 에 있어서의 노광 동작의 개시까지의 시간을 단축하여, 스루풋의 향상을 도모할 수 있다. 또, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에는, 액체 (LQ) 가 항상 존재하므로, 액체 (LQ) 의 부착 흔적 (이른바 워터마크) 이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 에서 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 으로 이동시키는 도중, 혹은 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 으로부터 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 으로 이동시키는 도중에 있어서는, 액침 영역 (LR) 이 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 과 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 에 걸치도록 배치되는 상태가 된다.
도 5 는, 액침 영역 (LR) 이 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 과 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 에 걸치는 상태를 나타내는 측면도이다. 이 상태에 있어서는, 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 는, 기판 스테이지 (ST1) 와 계측 스테이지 (ST2) 사이로부터 누설될 가능성이 있다. 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 과 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 사이의 갭 (G) 으로부터 액체 (LQ) 가 누출된 경우, 그 누출된 액체 (LQ) 는 중력의 작용에 의해, 상면 (F1, F2) 으로부터 하방으로 낙하된다. 검출 장치 (60) 는, 그 누출된 액체 (LQ) 를 비접촉 방식으로 검출한다.
기판 스테이지 (ST1) 및 계측 스테이지 (ST2) 의 각각은 오버행부 (H1, H2) 를 가지고 있으므로, 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 과 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 을 근접 또는 접촉시킨 경우에 있어서도, 상면 (F1) 과 상면 (F2) 이 근접 (또는 접촉) 하는 부분, 즉 갭 (G) 의 하측에는, 공간 (H) 이 형성되도록 되어 있다. 따라서, 갭 (G) 으로부터 누출된 액체 (LQ) 는, 공간 (H) 을 통과한 후, 베이스 부재 (BP) 상에 낙하된다. 또, 기판 스테이지 (ST1) 의 상면 (F1) 과 계측 스테이지 (ST2) 의 상면 (F2) 을 근접 또는 접촉시킨 경우에 있어서도, 공간 (H) 에 따라, 검출광 (La, Lb) 의 광로 공간은 확보되어 있다. 여기에서, 투광부 (61, 63) 로부터 사출된 검출광 (La, Lb) 은, XY 평면과 거의 평행하게 조사된다. 특히, 투광부 (63) 로부터 사출된 검출광 (Lb) 은, 베이스 부재 (BP) 의 근방에 있어서, 그 베이스 부재 (BP) 의 상면 (BT) 에 대하여 거의 평행하게 조사된다.
검출 장치 (60) 는, 수광부 (62) 의 수광 결과에 기초하여, 공간 (H) 에 액체 (LQ) 가 있는지 없는지를 검출한다. 구체적으로는, 검출 장치 (60) 는 수광부 (62) 의 수광 결과에 기초하여, 갭 (G) 으로부터 누설되고 낙하되어, 공간 (H) 을 통과하는 액체 (LQ) 를 검출할 수 있다. 또, 검출 장치 (60) 는, 수광부 (64) 의 수광 결과에 기초하여, 베이스 부재 (BP) 의 상면 (BT) 에 액체 (LQ) 가 있는지 없는지를 검출할 수 있다.
투광부 (61) 와 수광부 (62) 는 대향하고 있고, 투광부 (61) 로부터 사출된 검출광 (La) 은 수광부 (62) 에 도달하고, 그 수광부 (62) 에 소정의 광량 (광 강도) 으로 수광되도록 되어 있다. 이때, 예를 들어 도 5 에 나타내는 바와 같이, 갭 (G) 으로부터 누출된 액체 (LQ) 가 낙하되어, 검출광 (La) 의 광로 상을 통과하면, 그 검출광 (La) 은 액체 (LQ) 에 의해 굴절 또는 산란, 혹은 흡수된다. 따라서, 검출광 (La) 의 광로 상에 액체 (LQ) 가 있는 경우, 수광부 (62) 에서 수광되는 광량 (광 강도) 이 저하되거나, 혹은 검출광 (La) 이 수광부 (62) 에 도달하지 않게 된다. 여기에서, 검출 장치 (60) 는 수광부 (62) 의 수광 결과 (수광량) 에 기초하여, 검출광 (La) 의 광로 상에 액체 (LQ) 가 있는지 없는지를 검출할 수 있다. 그리고, 검출광 (La) 의 광로 상에 액체 (LQ) 가 있는지 없는지를 검출함으로써, 검출 장치 (60) 는, 갭 (G) 으로부터 액체 (LQ) 가 누설되었는지 안되었는지를 검출할 수 있다.
동일하게, 투광부 (63) 와 수광부 (64) 는 대향하고 있고, 투광부 (63) 로부터 사출된 검출광 (Lb) 은 수광부 (64) 에 도달하고, 그 수광부 (64) 에 소정의 광량 (광 강도) 으로 수광되도록 되어 있다. 이때, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 누출된 액체 (LQ) 가 베이스 부재 (BP) 의 상면 (BT) 에 배치되어 있는 경우에 있어서, 검출광 (Lb) 이 액체 (LQ) 에 조사되면, 그 검출광 (La) 은 액체 (LQ) 에 의해 굴절 또는 산란, 혹은 흡수된다. 따라서, 검출 장치 (60) 는 수광부 (64) 의 수광 결과 (수광량) 에 기초하여, 검출광 (Lb) 의 광로 상에 액체 (Lb) 가 있는지 없는지를 검출할 수 있고, 나아가서는 베이스 부재 (BP) 의 상면 (BT) 에 액체 (LQ) 가 있는지 없는지를 검출할 수 있다.
검출광 (La, Lb) 의 각각은, X 축 방향으로 나란히 조사된다. 따라서, 검출 장치 (60) 는 공간 (H) 이나 베이스 부재 (BP) 상의 넓은 영역에 있어서 액체 (LQ) 의 누설을 검출할 수 있다. 그리고, 제어 장치 (CONT) 는 검출 장치 (60) 의 검출 결과에 기초하여, 액체 (LQ) 가 누설되었다고 판단했을 때에는, 예를 들어 액체 공급 기구 (10) 에 의한 단위 시간당 액체 공급량을 저감시키거나, 혹은 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 (LQ) 의 공급을 정지시킨다. 혹은, 제어 장치 (CONT) 는, 검출 장치 (60) 의 검출 결과에 기초하여, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 단위 시간당 액체 회수량을 늘린다. 혹은, 제어 장치 (CONT) 는 검출 장치 (60) 의 검출 결과에 기초하여, 기판 (P) 에 대한 노광 동작이나 스테이지 (ST1, ST2) 의 이동을 정지시킨다. 이와 같이, 액체 (LQ) 의 누설을 검출했을 때에, 제어 장치 (CONT) 는 적절한 처치를 실시함으로써, 액체 (LQ) 가 예를 들어 노광 장치 (EX) 가 설치되어 있는 바닥면 등에 유출되어 피해가 확대되는 것을 방지할 수 있다. 또, 기체 베어링 (41, 42) 에는 흡기구가 형성되어 있지만, 베이스 부재 (BP) 상에 액체 (LQ) 가 있는 경우, 기체 베어링 (41, 42) 의 흡기구에 액체 (LQ) 가 유입될 가능성이 있기 때문에, 수광부 (64) 의 수광 결과에 기초하여, 베이스 부재 (BP) 상에 액체 (LQ) 가 있다고 판단했을 때에는, 제어 장치 (CONT) 는 기체 베어링 (41, 42) 의 흡기구로부터의 흡기 동작을 정지시켜도 된다. 또, 검출광 (Lb) 의 광로를 기체 베어링 (41, 42) 의 근방에 설정해 놓음으로써, 베이스 부재 (BP) 상의 액체 (LQ) 가 기체 베어링 (41, 42) 의 흡기구로 유입되기 전에, 그 액체 (LQ) 를 검출광 (Lb) 을 사용하여 검출할 수 있고, 그 검출 결과에 따라 적절한 처치를 강구함으로써, 베이스 부재 (BP) 상에 유출된 액체 (LQ) 가 기체 베어링 (41, 42) 의 흡기구에 유입되는 것을 미리 막을 수 있다. 또, 기체 베어링 (41, 42) 의 하면 (베어링면) 과 베이스 부재 (BP) 의 상면 (BT) 사이에 액체 (LQ) 가 침입하면, 그 액체 (LQ) 에 의해 스테이지 (ST1, ST2) 의 Z 축 방향의 위치가 변동될 가능성이 있지만, 검출 장치 (60) 의 검출 결과에 기초하여 적절한 처치를 강구할 수 있다. 또, 검출 장치 (60) 의 검출 결과에 기초하여, 액체 (LQ) 가 누설되었다고 판단했을 때, 제어 장치 (CONT) 는 도시 생략된 경보 장치를 구동하여 경고를 발하는 것도 가능하다. 이로써, 예를 들어 오퍼레이터는, 액체 (LQ) 가 누출된 것을 파악할 수 있기 때문에, 적절한 처치를 실시할 수 있다. 경보 장치는, 경고등, 경고음, 디스플레이 등을 사용하여 경보를 발할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 검출 장치 (60) 는 액체 (LQ) 를 광학적으로 비접촉 방식으로 검출하는 구성이기 때문에, 예를 들어 베이스 부재 (BP) 근방이나 구동 기구 (SD) 근방에 배선이나 각종 기기 등을 배치할 필요가 없다. 그 때문에, 스테이지 (ST1, ST2) 의 이동에 미치는 영향을 줄일 수 있다.
<제 2 실시 형태>
도 6 은 제 2 실시 형태를 나타내는 도면이다. 이하의 설명에 있어서, 상기 기술한 실시 형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대하여는, 그 설명을 간략 혹은 생략한다. 도 6 에 나타내는 검출 장치 (60') 는, 검출광 (La') 을 조사하는 투광부와, 광을 수광하는 수광부의 기능을 겸비하고 있다. 검출 장치 (60') 는, 계측 스테이지 (ST2) 의 오버행부 (H2) 에 설치되어 있다. 한편, 기판 스테이지 (ST1) 의 오버행부 (H1) 중, 검출 장치 (60') 에 대향하는 위치에는, 반사면 (65) 을 갖는 반사 부재 (66) 가 형성되어 있다. 검출 장치 (60') 는, 반사면 (65) 에 검출광 (La) 을 조사함과 함께, 반사면 (65) 으로부터의 반사광을 수광하고, 그 수광 결과에 기초하여 갭 (G) 으로부터 액체 (LQ) 가 누설되었는지 안되었는지를 검출한다. 검출광 (La') 의 광로 상에 액체 (LQ) 가 존재하지 않는 경우, 검출 장치 (60') 로부터 사출된 검출광 (La') 의 반사광은, 소정의 광 강도로 검출 장치 (60') 에 수광된다. 한편, 검출광 (La') 의 광로 상에 액체 (LQ) 가 존재하는 경우, 검출광 (La) 은 액체 (LQ) 에서 산란 혹은 흡수되기 때문에, 그 반사광은, 상기 소정의 광 강도보다 약한 광 강도로 검출 장치 (60') 에 수광된다. 검출 장치 (60') 는, 반사광의 수광 결과에 기초하여, 검출광 (La') 의 광로 상에 액체 (LQ) 가 있는지 없는지, 나아가서는 액체 (LQ) 가 누설되었는지 안되었는지를 검출할 수 있다. 반사면 (65) 을 형성함으로써, 검출광 (La') 의 광로 상에 액체 (LQ) 가 있는 경우와 없는 경우에서, 검출 장치 (60') 가 수광하는 광 강도의 차이는 커지기 때문에, 검출 장치 (60') 는, 검출광 (La') 의 광로 상에 액체 (LQ) 가 있는지 없는지를 고정밀도로 검출할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 있어서는, 검출장치 (60') 로부터 사출된 검출광 (La') 의 광로는, 상면 (F1) 과 상면 (F2) 사이의 갭 (G) 에 존재한다. 이러한 구성으로 함으로써, 갭 (G) 에 누출된 액체 (LQ) 를, 검출광 (La') 을 사용하여 즉시 검출할 수 있다.
또한, 투광부와 수광부의 기능을 겸비한 검출 장치 (60') 를, 도 5 를 참조하여 설명한 제 1 측면 (T1) (제 2 측면 T2) 에 설치하고, 반사 부재 (66) 를 제 2 측면 (T2) (제 1 측면 T1) 에 형성하도록 해도 된다. 동일하게, 검출 장치 (60') 를, 도 5 를 참조하여 설명한 기체 베어링 (41 (42)) 에 설치하고, 반사 부재 (66) 를 기체 베어링 (42 (41)) 에 형성하도록 해도 된다. 반대로, 도 5 를 참조하여 설명한 투광부 (61) 를 오버행부 (H1) (또는 H2) 에 형성하고, 수광부 (62) 를 오버행부 (H2) (또는 H1) 에 형성하도록 해도 된다.
<제 3 실시 형태>
도 7 은, 제 3 실시 형태에 관련된 노광 장치 (EX') 를 나타내는 도면이다. 도 7 에 나타내는 노광 장치 (EX') 는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평10-163099호, 일본 공개특허공보 평10-214783호, 일본 공표특허공보 2000-505958호 등에 개시되어 있는 바와 같은, 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 2 개의 기판 스테이지 (ST1', ST2') 를 갖는, 이른바 트윈 스테이지형의 노광 장치이다. 도 7 에 나타내는 노광 장치 (EX') 에 있어서도, 액침 영역 (LR) 을 제 1 기판 스테이지 (ST1') 의 상면 (F1') 과 제 2 기판 스테이지 (ST2') 의 상면 (F2') 사이에서 이동시킬 수 있다. 그리고, 상기 기술한 실시 형태와 동일한 검출 장치 (60 (60')) 를 형성함으로써, 제 1 기판 스테이지 (ST1') 및 제 2 기판 스테이지 (ST2') 중, 일방의 스테이지의 상면으로부터 타방의 스테이지의 상면으로 액침 영역 (LR) 을 이동시킬 때에, 제 1 기판 스테이지 (ST1') 와 제 2 기판 스테이지 (ST2') 사이로부터 누출된 액체 (LQ) 를 검출할 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 액체 (LQ) 는 순수이다. 순수는, 반도체 제조 공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있음과 함께, 기판 (P) 상의 포토레지스트나 광학 소자 (렌즈) 등에 대한 악영향이 없는 이점이 있다. 또, 순수는 환경에 대한 악영향이 없음과 함께, 불순물의 함유량이 매우 낮기 때문에, 기판 (P) 의 표면, 및 투영 광학계 (PL) 의 선단면에 형성되어 있는 광학 소자의 표면을 세정하는 작용도 기대할 수 있다. 또한 공장 등으로부터 공급되는 순수의 순도가 낮은 경우에는, 노광 장치가 초 순수 제조기를 구비하도록 해도 된다.
그리고, 파장이 193㎚ 정도의 노광광 (EL) 에 대한 순수 (물) 의 굴절률 n 은 거의 1.44 라고 일컬어지고, 노광광 (EL) 의 광원으로서 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 을 이용한 경우, 기판 (P) 상에서는 1/n, 즉 약 134㎚ 에 단파장화되어 높은 해상도를 얻을 수 있다. 또한, 초점 심도는 공기 중에 비해 약 n 배, 즉 약 1.44 배로 확대되기 때문에, 공기 중에서 사용하는 경우와 동일한 정도의 초점 심도를 확보할 수 있으면 되는 경우에는, 투영 광학계 (PL) 의 개구 수를 더욱 증가시킬 수 있어, 이 점에서도 해상도가 향상된다.
또한, 본 실시 형태의 액체 (LQ) 는 물이지만, 물 이외의 액체 이어도 되고, 예를 들어, 노광광 (EL) 의 광원이 F2 레이저인 경우, 이 F2 레이저광은 물을 투과하지 않기 때문에, 액체 (LQ) 로서는 F2 레이저광을 투과 가능한 예를 들어, 과불화 폴리에테르 (PFPE) 나 불소계 오일 등의 불소계 유체이어도 된다. 이 경우, 액체 (LQ) 와 접촉하는 부분에는, 예를 들어 불소를 함유하는 극성의 작은 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써 친액화 처리한다. 또, 액체 (LQ) 로서는, 그 외에도, 노광광 (EL) 에 대한 투과성이 있어 가능한 만큼 굴절률이 높고, 투영 광학계 (PL) 나 기판 (P) 표면에 도포되고 있는 포토레지스트에 대하여 안정적인 물건 (예를 들어 시더유) 을 이용하는 것도 가능하다. 이 경우도 표면 처리는 이용하는 액체 (LQ) 의 극성에 맞게 실시된다.
또, 상기 기술한 액침법을 적용한 노광 장치는, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (LS1) 의 사출측의 광로 공간을 액체 (순수) 로 채워서 기판 (P) 을 노광하는 구성으로 되어 있지만, 국제 공개 제2004/019128호에 개시되어 있는 바와 같이, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (LS1) 의 입사측의 광로 공간도 액체 (순수) 로 채워도 된다.
또한, 상기 각 실시 형태의 기판 (P) 으로서는, 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용의 유리 기판이나, 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼, 혹은 노광 장치에서 사용되는 마스크 또는 레티클의 원판 (합성 석영, 실리콘 웨이퍼) 등이 적용된다.
노광 장치 (EX) 로서는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 동기 이동시켜 마스크 (M) 의 패턴을 주사 노광하는 스텝·앤드·스캔 방식의 주사형 노광 장치 (스캐닝 스테퍼) 외에, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 정지한 상태에서 마스크 (M) 의 패턴을 일괄 노광하여, 기판 (P) 을 순차 스텝 이동시키는 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치 (스테퍼) 에도 적용할 수 있다.
또, 노광 장치 (EX) 로서는, 제 1 패턴과 기판 (P) 을 거의 정지시킨 상태에서 제 1 패턴의 축소 이미지를 투영 광학계 (예를 들어 1/8 축소 배율로 반사 소자를 함유하지 않는 굴절형 투영 광학계) 를 이용하여 기판 (P) 상에 일괄 노광하는 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 이 경우, 추가로 그 후에, 제 2 패턴과 기판 (P) 을 거의 정지시킨 상태에서 제 2 패턴의 축소 이미지를 그 투영 광학계를 이용하여, 제 1 패턴과 부분적으로 겹쳐서 기판 (P) 상에 일괄 노광하는 스티치 방식의 일괄 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또, 스티치 방식의 노광 장치로서는, 기판 (P) 상에서 적어도 2 개의 패턴을 부분적으로 겹쳐서 전사하고, 기판 (P) 을 순차 이동시키는 스텝·앤드·스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 상기 기술한 실시 형태에 있어서는, 광투과성의 기판 상에 소정의 차광 패턴 (또는 위상 패턴·감광 패턴) 을 형성한 광투과형 마스크 (레티클) 를 이용하였지만, 이 레티클 대신에, 예를 들어 미국 특허 제6,778,257호에 개시되어 있는 바와 같이, 노광해야 할 패턴의 전자 데이터에 기초하여, 투과 패턴 또는 반사 패턴, 혹은 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크를 사용해도 된다.
또, 국제 공개 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.
또, 상기 기술한 실시 형태에 있어서는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 국소적으로 액체를 채우는 노광 장치를 채용하고 있지만, 본 발명은, 노광 대상의 기판 표면 전체가 액체로 덮이는 액침 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 노광 대상의 기판의 표면 전체가 액체로 덮이는 액침 노광 장치의 구조 및 노광 동작은, 예를 들어 일본 공개특허공보 평6-124873호, 일본 공개특허공보 평10-303114호, 미국 특허 제5,825,043호 등에 기재되어 있다.
노광 장치 (EX) 의 종류로서는, 기판 (P) 에 반도체 소자 패턴을 노광하는 반도체 소자 제조용의 노광 장치에 한정되지 않고, 액정 표시 소자 제조용 또는 디스플레이 제조용의 노광 장치나, 박막 자기 헤드, 촬상 소자 (CCD) 혹은 레티클 또는 마스크 등을 제조하기 위한 노광 장치 등에도 넓게 적용할 수 있다.
본원 실시 형태의 노광 장치 (EX) 는, 본원 특허 청구범위로 든 각 구성 요소를 함유하는 각종 서브 시스템을 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해서, 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 실시된다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호의 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정 전에, 각 서브 시스템 개개의 조립 공정이 있는 것은 말할 필요도 없다. 각종 서브 시스템의 노광 장치로의 조립 공정이 종료되면, 종합 조정이 실시되어, 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또한, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린룸에서 실시하는 것이 바람직하다.
반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 마이크로디바이스의 기능·성능 설계를 실시하는 단계 (201), 이 설계 단계에 기초한 마스크 (레티클) 를 제작하는 단계 (202), 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계 (203), 전술한 실시 형태의 노광 장치 (EX) 에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 기판 처리 단계 (204), 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함한다) (205), 검사 단계 (206) 등을 거쳐 제조된다.
1…액침 기구 41…기체 베어링
42…기체 베어링 60…검출 장치
61…투광부 62…수광부
63…투광부 64…수광부
BP…베이스 부재 CONT…제어 장치
EX…노광 장치 F1…상면
F2…상면 La…검출광
Lb…검출광 LQ…액체
LR…액침 영역 P…기판
PL…투영 광학계 SD…구동 기구
ST1…기판 스테이지 ST2…계측 스테이지
T1…제 1 측면 T2…제 2 측면

Claims (32)

  1. 투영 광학계와 액체를 통하여 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 투영 광학계에 대하여 이동 가능한 제 1 스테이지;
    상기 투영 광학계에 대하여 이동 가능한 제 2 스테이지; 및
    상기 투영 광학계의 아래측에 상기 액체의 액침 영역을 형성할 수 있는 액침 기구를 구비하고,
    상기 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지는 상기 제 1 스테이지에 형성되는 제 1 오버행부와 상기 제 2 스테이지에 형성되는 제 2 오버행부가 서로 근접 또는 접촉한 상태에서 이동하여 상기 액침 영역이 상기 제 1 오버행부 및 상기 제 2 오버행부 중 일방의 상면으로부터 타방의 상면으로 이동하는, 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 액침 영역의 면적은 상기 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지 중 일방에 유지되는 기판의 면적보다 작은, 노광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이지는 기판을 유지하는 기판 홀더를 구비하는, 노광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 스테이지는 기판을 유지하는 기판 홀더를 구비하는, 노광 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 오버행부의 상면 및 상기 제 2 오버행부의 상면은, 상기 액침 영역이 상기 상면들 중 일방으로부터 타방으로 이동할 때 실질적으로 동일 평면에 있는, 노광 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 오버행부는 상기 제 1 스테이지의 일측을 따라서만 연장되고,
    상기 제 2 오버행부는 상기 제 2 스테이지의 일측을 따라서만 연장되는, 노광 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액침 기구는,
    상기 투영 광학계의 선단의 광학 소자를 둘러싸고, 상기 액침 영역에 상기 액체를 공급하는 액체 공급구 및 상기 액침 영역으로부터 상기 액체를 회수하는 액체 회수구를 구비하는, 노광 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 오버행부는 상기 투영 광학계의 광축에 수직인 방향으로 외측을 향하여 돌출되고, 상기 제 2 오버행부는 상기 투영 광학계의 상기 광축에 수직인 방향으로 외측을 향하여 돌출되는, 노광 장치.
  9. 기판 상에 패턴의 이미지를 투영하는 선단의 광학 소자를 갖는, 투영 광학계;
    상기 기판을 유지하는 기판 홀더를 갖고, 제 1 오버행부를 일측에 가지며, 상기 투영 광학계에 대하여 이동 가능한, 제 1 스테이지;
    제 2 오버행부를 일측에 가지며, 상기 투영 광학계에 대하여 이동 가능한, 제 2 스테이지;
    상기 투영 광학계의 선단의 광학 소자를 둘러싸고, 상기 투영 광학계의 선단의 광학 소자 아래측에 액체의 액침 영역을 형성하는, 액침 기구; 및
    상기 액체가 상기 투영 광학계의 선단의 광학 소자의 하면에 계속 접촉하는 동안, 제 1 오버행부 및 제 2 오버행부가 서로 근접 또는 접촉한 상태에서 상기 액침 영역으로 하여금 상기 제 1 오버행부 및 제 2 오버행부 중 일방의 상면으로부터 타방의 상면으로 이동하도록 하는, 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지의 이동을 제어하는 제어 장치를 구비하는, 노광 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 액침 영역의 면적은 상기 기판의 면적보다 작은, 노광 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 스테이지는 기판을 유지하는 제 2 기판 홀더를 구비하는, 노광 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 스테이지의 상면은 계측기를 구비하는, 노광 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 오버행부의 상면 및 상기 제 2 오버행부의 상면은, 상기 액침 영역이 상기 상면들 중 일방으로부터 타방으로 이동할 때 실질적으로 동일 평면에 있는, 노광 장치.
  14. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 오버행부는 상기 제 1 스테이지의 일측을 따라서만 연장되고,
    상기 제 2 오버행부는 상기 제 2 스테이지의 일측을 따라서만 연장되는, 노광 장치.
  15. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액침 기구는 복수의 액체 공급구 및 복수의 액체 회수구를 구비하는, 노광 장치.
  16. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 오버행부는 상기 투영 광학계의 광축에 수직인 방향으로 외측을 향하여 돌출되고, 상기 제 2 오버행부는 상기 투영 광학계의 광축에 수직인 방향으로 외측을 향하여 돌출되는, 노광 장치.
  17. 삭제
  18. 투영 광학계의 아래측에 액체의 액침 영역을 형성하는 단계로서, 상기 액침 영역은 상기 투영 광학계와 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지 중 일방의 상면 사이에 형성되는, 상기 형성하는 단계; 및
    상기 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지 중 일방의 상면으로부터 타방의 상면으로 상기 액침 영역을 이동하는 단계로서, 상기 이동은, 상기 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지가, 상기 제 1 스테이지에 형성되는 제 1 오버행부와 상기 제 2 스테이지에 형성되는 제 2 오버행부가 서로 근접 또는 접촉한 상태에 있는 동안 수행되어, 상기 액침 영역이 상기 제 1 오버행부 및 상기 제 2 오버행부 중 일방의 상면으로부터 타방의 상면으로 이동하는, 상기 이동하는 단계를 포함하는, 노광 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 액침 영역의 상기 액체는 상기 이동하는 단계 동안 상기 투영 광학계의 선단의 광학 소자의 하면과 계속 접촉하는, 노광 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 액침 영역의 면적은 상기 제 1 스테이지 및 제 2 스테이지 중 일방에 유지되는 기판의 면적보다 작은, 노광 방법.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이지는 기판을 유지하는 기판 홀더를 구비하는, 노광 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 제 2 스테이지는 기판을 유지하는 기판 홀더를 구비하는, 노광 방법.
  23. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 1 오버행부의 상면 및 상기 제 2 오버행부의 상면은, 상기 액침 영역이 상기 상면들 중 일방으로부터 타방으로 이동할 때 실질적으로 동일 평면에 있는, 노광 방법.
  24. 제 18 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 오버행부는 상기 제 1 스테이지의 일측을 따라서만 연장되고,
    상기 제 2 오버행부는 상기 제 2 스테이지의 일측을 따라서만 연장되는, 노광 방법.
  25. 제 18 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액침 영역에 액체를 공급하는 액체 공급구 및 상기 액침 영역으로부터 상기 액체를 회수하는 액체 회수구를 구비하고, 상기 투영 광학계의 선단의 광학 소자를 둘러싸는, 액침 기구에 의해 상기 액침 영역이 형성되는, 노광 방법.
  26. 제 1 항 내지 제 5 항 및 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    계측 부재가 상기 제 1 스테이지의 상기 제 1 오버행부 아래에 배치되는, 노광 장치.
  27. 제 1 항 내지 제 5 항 및 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액침 영역은, 상기 액침 영역이 상기 제 1 오버행부와 상기 제 2 오버행부 중 일방의 상면으로부터 타방의 상면으로 이동할 때, 상기 액침 영역이 상기 제 1 오버행부와 상기 제 2 오버행부의 경계 영역에 걸치도록 배치되는, 노광 장치.
  28. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판의 표면과 상기 제 1 오버행부의 상면이 실질적으로 동일 평면에 있도록 상기 제 1 스테이지 상에 배치되는, 노광 장치.
  29. 제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판의 표면과 상기 제 1 오버행부의 상면이 실질적으로 동일 평면에 있도록 상기 기판 홀더 상에 배치되는, 노광 장치.
  30. 제 18 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    계측 부재가 상기 제 1 스테이지의 상기 제 1 오버행부 아래에 배치되는, 노광 방법.
  31. 제 18 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액침 영역은, 상기 액침 영역이 상기 제 1 오버행부와 상기 제 2 오버행부의 일방의 상면으로부터 타방의 상면으로 이동할 때, 상기 액침 영역이 상기 제 1 오버행부와 상기 제 2 오버행부의 경계 영역에 걸치도록 배치되는, 노광 방법.
  32. 제 18 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판은, 상기 기판의 표면과 상기 제 1 오버행부의 상면이 실질적으로 동일 평면에 있도록 상기 제 1 스테이지 상에 배치되는, 노광 방법.
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