KR101449055B1 - 노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

노광 장치는 노광광의 광로 공간에 액체를 공급하는 공급구와, 상기 액체가 흐르며, 또한 상기 공급구에 유체적으로 접속된 공급 유로를 구비한다. 상기 공급 유로에서의 상기 액체 중에 혼입되는 소정 물질의 양이 소정치 이하로 설정되어 있다.

Description

노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 기판을 노광시키는 노광 장치 및 노광 방법, 그리고 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 2005년 8월 23일에 출원된 일본 특허 출원 제2005-241054호, 및 2005년 12월 26일에 출원된 일본 특허 출원 제2005-371591호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치에 있어서, 하기 특허 문헌에 개시되어 있는 바와 같은, 노광광의 광로 공간을 액체로 채우고, 그 액체를 통하여 기판을 노광시키는 액침 노광 장치가 제안되어 있다.
특허 문헌 1: 국제 공개 제99/49504호 팜플렛
노광광의 광로 공간을 채우는 액체 중에 불순물이 혼입되어 있으면, 기판 상에 형성되는 패턴에 결함이 생기는 등, 노광 불량이 발생할 가능성이 있다.
본 발명은 노광 불량의 발생을 억제할 수 있는 노광 장치 및 노광 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 그 노광 장치 및 노광 방법을 이용하는 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 실시형태에 나타내는 각 도면에 대응시킨 이하의 구성을 채용하고 있다. 단, 각 요소에 붙인 괄호안 부호는 그 요소의 예시에 불과하며, 각 요소를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 기판(P)을 노광시키는 노광 장치(EX)에 있어서, 노광광(EL)의 광로 공간(K)에 액체(LQ)를 공급하는 공급구(12)와, 액체(LQ)가 흐르며, 또한 공급구(12)에 유체적으로 접속된 공급 유로(16)를 구비하고, 공급 유로(16)에서 액체(LQ) 중에 혼입되는 소정 물질의 양이 소정치 이하로 설정되어 있는 노광 장치(EX)가 제공된다.
본 발명의 제1 형태에 따르면, 노광광의 광로에 공급되는 액체 중의 소정 물질의 양을 억제할 수 있어, 노광 불량의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 기판(P)을 노광시키는 노광 장치(EX)에 있어서, 노광광(EL)의 광로 공간에 액체(LQ)를 공급하는 공급구(12)와, 액체(LQ)가 흐르며, 또한 공급구(12)에 유체적으로 접속된 공급 유로(16)와, 제1 기체가 투과 가능하며, 또한 공급 유로(16)를 형성하는 제1 부재(13)와, 제1 부재(13)를 투과한 제1 기체에 의한 액체(LQ)의 열화를 방지하는 방지 장치(80)를 구비한 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 형태에 따르면, 노광광의 광로에 공급되는 액체의 기체에 의한 열화를 방지할 수 있어, 노광 불량의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 제3 형태에 따르면, 상기 형태의 노광 장치(EX)를 이용하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제3 형태에 따르면, 노광 불량의 발생을 억제할 수 있는 노광 장치를 이용하여 디바이스를 제조할 수 있다.
본 발명의 제4 형태에 따르면, 기판(P)을 노광시키는 노광 방법에 있어서, 공급 유로(16)에 액체(LQ)를 흐르게 하는 동작과, 공급 유로(16)를 통하여 공급구(12)로부터 노광광(EL)의 광로 공간(K)에 액체(LQ)를 공급하는 동작을 포함하고, 공급 유로(16)에서 액체(LQ) 중에 혼입되는 소정 물질의 양을 소정치 이하로 설정하는 노광 방법이 제공된다.
본 발명의 제4 형태에 따르면, 노광광의 광로에 공급되는 액체 중의 소정 물질의 양을 억제할 수 있어, 노광 불량의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 제5 형태에 따르면, 상기 형태의 노광 방법을 사용하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제5 형태에 따르면, 노광 불량의 발생을 억제할 수 있는 노광 방법을 사용하여 디바이스를 제조할 수 있다.
본 발명의 제6 형태에 따르면, 기판(P)을 노광시키는 액침 노광 장치(EX)에 사용되며, 노광광(EL)이 통과하는 액침 공간을 형성하는 액침 형성 장치에 있어서, 노광광(EL)의 광로 공간(K)에 액체(LQ)를 공급하는 공급구(12)와, 공급구(12)에 접속되는 공급 유로(16)를 구비하고, 공급 유로(16) 및 공급구(12)를 통하여 광로 공간(K)이 액체(LQ)로 채워져서 액침 공간이 형성되며, 공급 유로(16)에서의 액체(LQ)에의 소정 물질의 혼입이 억제되는 액침 형성 장치(71)가 제공된다.
본 발명의 제6 형태에 따르면, 액침 공간에의 소정 물질의 유입을 억제(방지)할 수 있으며, 액침 노광 장치에 있어서의 노광 불량의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 노광 장치를 도시하는 개략 구성도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 액침 시스템을 도시하는 측단면도이다.
도 3은 액체 공급 장치의 일례를 도시하는 도면이다.
도 4는 제2 실시형태에 따른 노광 장치를 도시하는 측단면도이다.
도 5는 제3 실시형태에 따른 액침 시스템을 도시하는 측단면도이다.
도 6은 제3 실시형태에 따른 방지 장치의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 제3 실시형태에 따른 공급 유로 근방의 확대도이다.
도 8은 제4 실시형태에 따른 방지 장치의 일례를 도시하는 도면이다.
도 9는 제5 실시형태에 따른 방지 장치의 일례를 도시하는 도면이다.
도 10은 제5 실시형태에 따른 공급 유로 근방의 확대도이다.
도 11은 제6 실시형태에 따른 공급 유로 근방의 확대도이다.
도 12는 마이크로 디바이스의 제조 공정의 일례를 도시하는 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 액침 시스템 12: 공급구
13: 공급관 14: 내부 유로
16: 공급 유로 17: 외관
18: 소정 공간 71: 노즐 부재
80: 방지 장치 81: 유체 공급 장치
82: 제2 액체 공급 장치 84: 온도 조절기
91: 기체 공급 장치 EL: 노광광
EX: 노광 장치 K: 광로 공간
LQ: 액체 LS1: 제1 광학 소자
P: 기판
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, XYZ 직교 좌표계를 설정하고, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부재의 위치 관계에 대하여 설명한다. 그리고, 수평면 내에서의 소정 방향을 X축 방향, 수평면 내에서 X축 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향, X축 방향과 Y축 방향의 각각에 직교하는 방향(즉 연직 방향)을 Z축 방향으로 한다. 또한, X축, Y축, 및 Z축 주위의 회전(경사) 방향을 각각, θX, θY, 및 θZ 방향으로 한다.
<제1 실시형태>
제1 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1은 제1 실시형태에 따른 노광 장치(EX)를 도시하는 개략 구성도이다. 도 1에 있어서, 노광 장치(EX)는 마스크(M)를 유지하여 이동시킬 수 있는 마스크 스테이지(3)와, 기판(P)을 유지하는 기판 홀더(4H)를 가지며, 기판 홀더(4H)에 기판(P)을 유지하여 이동시킬 수 있는 기판 스테이지(4)와, 마스크 스테이지(3)에 유지되어 있는 마스크(M)를 노광광(EL)으로 조 명하는 조명 광학계(IL)와, 노광광(EL)으로 조명된 마스크(M)의 패턴상(像)을 기판(P) 상에 투영하는 투영 광학계(PL)와, 노광 장치(EX) 전체의 동작을 제어하는 제어 장치(7)를 구비하고 있다. 또한, 여기에서 말하는 기판은 반도체 웨이퍼 등의 기재 상에 감광재(포토레지스트), 보호막[톱코트(topcoat)막] 및/또는 반사 방지막 등의 막을 도포한 것을 포함한다. 마스크는 기판 상에 축소 투영되는 디바이스 패턴이 형성된 레티클을 포함한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 마스크로서 투과형 마스크를 사용하지만, 반사형 마스크를 사용해도 좋다.
본 실시형태의 노광 장치(EX)는 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상시키고 초점 심도를 실질적으로 넓게 하기 위해서 액침법을 적용한 액침 노광 장치이다. 노광 장치(EX)는 투영 광학계(PL)의 상면(像面) 근방의 노광광(EL)의 광로(광로 공간)(K)를 액체(LQ)로 채우는 액침 시스템(1)을 구비하고 있다. 액침 시스템(1)의 동작은 제어 장치(7)로 제어된다. 액침 시스템(1)은 투영 광학계(PL)의 복수의 광학 소자 중, 투영 광학계(PL)의 상면에 가장 가까운 제1 광학 소자(LS1)의 하면과, 투영 광학계(PL)의 상면측에 배치된 기판 홀더(4H) 상의 기판(P) 표면과의 노광광(EL)의 광로 공간(K)을 액체(LQ)로 채워서 액침 영역(LR)을 형성한다. 본 실시형태에서는 액체(LQ)로서 물(순수)을 사용한다.
노광 장치(EX)는 적어도 마스크(M)의 패턴상을 기판(P)에 투영하고 있는 동안, 액침 시스템(1)을 사용하여, 노광광(EL)의 광로 공간(K)을 액체(LQ)로 채운다. 노광 장치(EX)는 투영 광학계(PL)와 노광광(EL)의 광로 공간(K)에 채워진 액체(LQ)를 통해 마스크(M)를 통과한 노광광(EL)을 기판 홀더(4H)에 유지된 기판(P) 상에 조사함으로써, 마스크(M)의 패턴상을 기판(P) 상에 투영하여, 기판(P)을 노광시킨다. 또한, 본 실시형태의 노광 장치(EX)는 제1 광학 소자(LS1)와 기판(P) 사이의 노광광(EL)의 광로 공간(K)에 채워진 액체(LQ)가, 투영 광학계(PL)의 투영 영역(AR)을 포함하는 기판(P) 상의 일부 영역에, 투영 영역(AR)보다는 크고 또한 기판(P)보다는 작은 액체(LQ)의 액침 영역(LR)을 국소적으로 형성하는 국소 액침 방식을 채용하고 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 주로 액침 영역(LR)이 기판(P) 상에 형성되는 경우에 대하여 설명하지만, 투영 광학계(PL)의 상면측에 있어서, 제1 광학 소자(LS1)의 하면과 대향하는 위치에 배치된 물체 상, 예컨대 기판 스테이지(4)의 일부, 또는 기판 스테이지(4)와는 독립적으로 동작 가능한 계측 스테이지 등에도 형성 가능하다.
조명 광학계(IL)는 마스크(M) 상의 소정의 조명 영역을 균일한 조도 분포의 노광광(EL)으로 조명하는 것이다. 조명 광학계(IL)로부터 사출되는 노광광(EL)으로서는, 예컨대, 수은 램프로부터 사출되는 휘선(g선, h선, i선) 및 KrF 엑시머 레이저광(파장 248 ㎚) 등의 원자외광(DUV광), ArF 엑시머 레이저광(파장 193 ㎚) 및 F2 레이저광(파장 157 ㎚) 등의 진공 자외광(VUV광) 등이 사용된다. 본 실시형태에 있어서는 ArF 엑시머 레이저광이 사용된다.
마스크 스테이지(3)는 리니어 모터 등의 액츄에이터를 포함하는 마스크 스테이지 구동 장치(3D)의 구동에 의해, 마스크(M)를 유지한 상태로, X축, Y축, 및 θZ 방향으로 이동 가능하다. 마스크 스테이지(3)[나아가서는 마스크(M)]의 위치 정보는, 레이저 간섭계(3L)에 의해 계측된다. 레이저 간섭계(3L)는 마스크 스테이지(3) 상에 설치된 이동 거울(3K)을 사용하여 마스크 스테이지(3)의 위치 정보를 계측한다. 제어 장치(7)는 레이저 간섭계(3L)의 계측 결과에 기초하여 마스크 스테이지 구동 장치(3D)를 구동해서, 마스크 스테이지(3)에 유지되어 있는 마스크(M)를 위치 제어한다.
또한, 이동 거울(3K)은 평면 거울뿐만 아니라 코너큐브(역반사체)를 포함하는 것으로 해도 좋고, 이동 거울(3K)을 마스크 스테이지(3)에 고정 설치하는 대신에, 예컨대 마스크 스테이지(3)의 단면(측면)을 경면 가공하여 형성되는 반사면을 사용해도 좋다. 또한, 마스크 스테이지(3)는 예컨대 일본 특허 공개 평성 제8-130179호 공보(대응 미국 특허 제6,721,034호)에 개시되는 조미동(粗微動) 가능한 구성으로 해도 좋다.
투영 광학계(PL)는 마스크(M)의 패턴상을 소정의 투영 배율로 기판(P)에 투영하는 것으로서, 복수의 광학 소자를 갖고 있으며, 이들 광학 소자는 경통(PK)에 의해 유지되어 있다. 본 실시형태의 투영 광학계(PL)는 그 투영 배율이 예컨대 1/4, 1/5, 1/8 등의 축소계이며, 전술한 조명 영역과 공역인 투영 영역(AR)에 마스크 패턴의 축소상을 형성한다. 또한, 투영 광학계(PL)는 축소계, 등배계 및 확대계 중 어떠한 것이어도 좋다. 본 실시형태에서는, 투영 광학계(PL)의 광축(AX)는 Z축 방향과 평행하게 되어 있다. 또한, 투영 광학계(PL)는 반사 광학 소자를 포함하지 않는 굴절계, 굴절 광학 소자를 포함하지 않는 반사계, 반사 광학 소자와 굴절 광 학 소자를 포함하는 반사 굴절계 중 어떠한 것이어도 좋다. 또한, 투영 광학계(PL)는 도립상과 정립상 중 어떠한 것을 형성해도 좋다.
기판 스테이지(4)는 기판(P)을 유지하는 기판 홀더(4H)를 갖고 있으며, 리니어 모터 등의 액츄에이터를 포함하는 기판 스테이지 구동 장치(4D)의 구동에 의해, 기판 홀더(4H)에 기판(P)을 유지한 상태로, 베이스 부재(BP) 상에서, X축, Y축, Z축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도의 방향으로 이동 가능하다. 기판 홀더(4H)는 기판 스테이지(4) 상에 형성된 오목부(4R)에 배치되어 있으며, 기판 스테이지(4) 중 오목부(4R) 이외의 상면(4F)은 기판 홀더(4H)에 유지된 기판(P) 표면과 대략 동일한 높이(동일면)가 되는 평탄면으로 되어 있다. 또한, 기판 홀더(4H)에 유지된 기판(P) 표면과, 기판 스테이지(4)의 상면(4F) 사이에 단차가 있어도 좋다. 또한, 기판 스테이지(4)의 상면(4F)은 그 일부, 예컨대 기판(P)을 둘러싸는 소정 영역만, 기판(P) 표면과 대략 동일한 높이로 해도 좋다. 또한, 기판 홀더(4H)를 기판 스테이지(4)의 일부와 일체로 형성해도 좋으나, 본 실시형태에서는 기판 홀더(4H)와 기판 스테이지(4)를 따로따로 구성하고, 예컨대 진공 흡착 등에 의해 기판 홀더(4H)를 오목부(4R)에 고정하고 있다.
기판 스테이지(4)[나아가서는 기판(P)]의 위치 정보는, 레이저 간섭계(4L)에 의해 계측된다. 레이저 간섭계(4L)는 기판 스테이지(4)에 설치된 이동 거울(4K)을 사용하여, 기판 스테이지(4)의 X축, Y축, 및 θZ 방향에 관한 위치 정보를 계측한다. 또한, 기판 스테이지(4)에 유지되어 있는 기판(P) 표면의 면 위치 정보(Z축, θX, 및 θY 방향에 관한 위치 정보)는, 도시하지 않은 포커스 레벨링 검출계에 의 해 검출된다. 제어 장치(7)는 레이저 간섭계(4L)의 계측 결과 및 포커스 레벨링 검출계의 검출 결과에 기초하여, 기판 스테이지 구동 장치(4D)를 구동해서, 기판 스테이지(4)에 유지되어 있는 기판(P)을 위치 제어한다.
또한, 레이저 간섭계(4L)는 기판 스테이지(4)의 Z축 방향의 위치, 및 θX, θY 방향의 회전 정보도 계측 가능하게 해도 좋으며, 그 상세한 것은, 예컨대 일본 특허 공표 제2001-510577호 공보(대응 국제 공개 제1999/28790호 팜플렛)에 개시되어 있다. 또한, 이동 거울(4K)을 기판 스테이지(4)에 고정 설치하는 대신에, 예컨대 기판 스테이지(4)의 일부(측면 등)를 경면 가공하여 형성되는 반사면을 사용해도 좋다.
또한, 포커스 레벨링 검출계는 그 복수의 계측점에서 각각 기판(P)의 Z축 방향의 위치 정보를 계측함으로써, 기판(P)의 θX 및 θY 방향의 경사 정보(회전각)를 검출하는 것인데, 이 복수의 계측점은 그 적어도 일부가 액침 영역(LR)[또는 투영 영역(AR)] 내에 설정되어도 좋고, 또는 그 모두가 액침 영역(LR)의 외측에 설정되어도 좋다. 또한, 예컨대 레이저 간섭계(4L)가 기판(P)의 Z축, θX 및 θY 방향의 위치 정보를 계측할 수 있을 때는, 기판(P)의 노광 동작중에 그 Z축 방향의 위치 정보가 계측될 수 있도록 포커스 레벨링 검출계를 설치하지 않아도 좋으며, 적어도 노광 동작중은 레이저 간섭계(4L)의 계측 결과를 사용하여 Z축, θX 및 θY 방향에 관한 기판(P)의 위치 제어를 행하도록 해도 좋다.
다음으로, 액침 시스템(1)에 대하여, 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는 도 1의 주요부를 확대한 단면도이다. 액침 시스템(1)은 투영 광학계(PL)의 제1 광 학 소자(LS1)의 하면과, 그 제1 광학 소자(LS1)의 하면과, 대향하는 위치에 배치되는 물체, 예컨대 기판 홀더(4H)에 유지된 기판(P) 표면과의 노광광(EL)의 광로 공간(K)을 액체(LQ)로 채우는 것이다. 액침 시스템(1)은, 제1 광학 소자(LS1)의 하면과 기판(P) 표면과의 사이의 노광광(EL)의 광로 공간(K) 근방에 설치되며, 그 광로 공간(K)에 액체(LQ)를 공급하기 위한 공급구(12) 및 액체(LQ)를 회수하기 위한 회수구(22)를 갖는 노즐 부재(71)와, 공급관(13)의 유로(13A), 및 노즐 부재(71)의 내부에 형성된 제1 유로(14)를 통하여 공급구(12)에 액체(LQ)를 공급하는 액체 공급 장치(11)와, 노즐 부재(71)의 회수구(22)로부터 회수된 액체(LQ)를, 노즐 부재(71)의 내부에 형성된 제2 유로(24), 및 회수관(23)의 유로(23A)를 통하여 회수하는 액체 회수 장치(21)를 구비하고 있다. 공급구(12)와 공급관(13)의 유로(13A)는 제1 유로(14)를 통하여 접속되어 있으며, 회수구(22)와 회수관(23)의 유로(23A)는 제2 유로(24)를 통하여 접속되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 노즐 부재(71)는 노광광(EL)의 광로 공간(K)을 둘러싸도록 환형으로 설치되어 있으며, 액체(LQ)를 공급하는 공급구(12)는 노즐 부재(71) 중, 노광광(EL)의 광로 공간(K)을 향하는 내측면에 설치되고, 액체(LQ)를 회수하는 회수구(22)는 노즐 부재(71) 중, 기판(P) 표면과 대향하는 하면에 설치되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 회수구(22)는 다공 부재(25)가 배치되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는 공급 유로(16)를 형성하는 부재를 불소계 수지, 티탄 등으로 형성하는 것으로 하였으나, 예컨대 공급 유로(16)의 액체(LQ)와의 접촉면을, 소정 물질을 용출하기 어려운 상기 재료로 코팅하는 것으로 해도 좋다.
액체 공급 장치(11)는 청정하며 온도 조정된 액체(LQ)를 송출할 수 있다. 또한, 액체 회수 장치(21)는 진공계 등을 구비하고 있으며, 액체(LQ)를 회수할 수 있다. 액체 공급 장치(11) 및 액체 회수 장치(21)의 동작은 제어 장치(7)로 제어된다. 액체 공급 장치(11)로부터 송출된 액체(LQ)는 공급관(13)의 유로(13A), 및 노즐 부재(71)의 제1 유로(14)에 흐른 후, 공급구(12)로부터 노광광(EL)의 광로 공간(K)에 공급된다. 또한, 액체 회수 장치(21)를 구동함으로써 회수구(22)로부터 회수된 액체(LQ)는 노즐 부재(71)의 제2 유로(24)에 흐른 후, 회수관(23)의 유로(23A)를 통하여 액체 회수 장치(21)에 회수된다.
이와 같이, 공급관(13)의 유로(13A) 및 노즐 부재(71)의 제1 유로(14)는 공급구(12)에 액체(LQ)를 공급하는 공급 유로(16)의 일부를 형성하고 있으며, 회수관(23)의 유로(23A) 및 노즐 부재(71)의 제2 유로(24)는 액체(LQ)를 회수하는 회수 유로(26)의 일부를 형성하고 있다.
도 3은 액체 공급 장치(11)의 일례를 도시하는 도면이다. 액체 공급 장치(11)는 순수 제조 장치(60)와, 순수 제조 장치(60)에서 제조되어, 그 순수 제조 장치(60)로부터 송출된 액체(LQ)의 온도를 대략적으로 조정하는 러프(rough) 온도 조절기(61)와, 러프 온도 조절기(61)의 유로 하류측[공급관(13)측]에 설치되며, 공급관(13)측으로 흐르는 액체(LQ)의 단위 시간당 양을 제어하는 유량 제어기(62)와, 유량 제어기(62)를 통과한 액체(LQ) 중의 용존 기체 농도(용존 산소 농도, 용존 질소 농도 등)를 저하시키기 위한 탈기 장치(63)와, 탈기 장치(63)에 의해 탈기된 액체(LQ) 중의 이물(기포, 파티클 등)을 제거하는 필터 유닛(64)과, 필터 유닛(64)을 통과한 액체(LQ)의 온도의 미세 조정을 행하는 미세 온도 조절기(65)를 구비하고 있다. 순수 제조 장치(60), 러프 온도 조절기(61), 유량 제어기(62), 탈기 장치(63), 필터 유닛(64), 및 미세 온도 조절기(65)는 각각 접속관(15)을 통하여 서로 접속되어 있으며, 액체(LQ)는 접속관(15)의 유로(15A)에 흐른다. 또한, 도시하고 있지 않으나, 액체 공급 장치(11)는 액체(LQ)를 수용하는 탱크, 가압 펌프 등도 구비하고 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 있어서, 공급구(12)에 액체(LQ)를 공급하는 공급 유로(16)에는, 공급관(13)의 유로(13A), 및 노즐 부재(71)의 제1 유로(14)가 포함되며, 탱크, 가압 펌프, 순수 제조 장치(60), 러프 온도 조절기(61), 유량 제어기(62), 탈기 장치(63), 필터 유닛(64), 및 미세 온도 조절기(65) 등의 각종 기기의 액체(LQ)가 흐르는 유로, 및 접속관(15)의 유로(15A) 등, 액체 공급 장치(11)의 내부의 유로도 포함된다.
그리고, 본 실시형태에서는, 그 공급 유로(16)에 있어서 액체(LQ) 중에 혼입되는 소정 물질의 양이 소정치 이하로 설정되어 있다. 여기에서, 소정 물질이란, 공급 유로(16)를 형성하는 접속관(15) 등의 액체 공급 장치(11)를 구성하는 부재, 공급관(13), 및 노즐 부재(71)로부터 액체(LQ) 중에 용출되는 용출 물질을 포함한다. 구체적으로는, 소정 물질은 금속, 붕소, 및 음이온 중 적어도 일부를 포함한다. 예컨대, 소정 물질로서는, 철(Fe), 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 망간(Mn), 나트륨(Na), 규소(Si), 칼륨(K), 및 티탄(Ti) 등을 들 수 있다.
본 실시형태에서는, 금속의 액체(LQ) 중에의 혼입량이 1 ppt 이하로 설정되 어 있다. 바꿔 말하면, 금속이 혼입되었을 때의 액체(LQ) 중의 금속의 농도가 1 ppt(1×10-10%) 이하가 되도록 설정되어 있다. 여기에서, 금속의 액체(LQ) 중에의 혼입량이란, 액체(LQ) 중에 혼입되는 모든 종류의 금속의 총량을 의미한다.
또한, 붕소의 액체(LQ) 중에의 혼입량이 5 ppt 이하로 설정되어 있다. 바꿔 말하면, 붕소가 혼입되었을 때의 액체(LQ) 중의 붕소의 농도가 5 ppt(5×10-10%) 이하가 되도록 설정되어 있다.
또한, 음이온의 액체(LQ) 중에의 혼입량이 5 ppt 이하로 설정되어 있다. 바꿔 말하면, 음이온이 혼입되었을 때의 액체(LQ) 중의 음이온의 농도가 5 ppt(5×10-10%) 이하가 되도록 설정되어 있다.
또한, 소정 물질에는, 기체 성분(공기, 산소 등)도 포함된다. 본 실시형태에서는, 기체 성분의 액체(LQ) 중에의 혼입량이 10 ppb 이하, 바람직하게는 3 ppb 이하로 설정되어 있다. 바꿔 말하면, 기체 성분이 혼입되었을 때의 액체(LQ) 중의 기체의 농도가 10 ppb(1O×1O-7%) 이하, 바람직하게는 3 ppb(3×1O-7%) 이하가 되도록 설정되어 있다.
그리고, 이들 소정 물질(용출 물질)이 액체(LQ) 중에 혼입되는 양을 소정치 이하로 억제하기 위하여, 본 실시형태에 있어서는, 공급관(13) 및 노즐 부재(71) 등, 공급 유로(16)를 형성하는 부재로서 최적의 재료, 즉 액체(LQ) 중에 소정 물질을 혼입(용출)하기 어려운 재료가 선정되어 있다. 본 실시형태에서는, 공급관(13) 이 불소계 수지로 형성되어 있다. 예컨대, 공급관(13)은 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), PFA(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체) 등의 불소계 수지를 함유하는 재료로 형성되어 있다. 이들 재료는, 액체(물)(LQ)에 상술한 소정 물질을 용출하기 어려운 재료이다. 또한, 노즐 부재(71)는 예컨대 티탄으로 형성되어 있다. 티탄도 표면에 산화막이 형성되기 때문에, 액체(물)(LQ)에 상술한 소정 물질을 용출하기 어려운 재료이다.
또한, 본 실시형태에서는 공급 유로(16)를 형성하는 부재를 불소계 수지, 티탄 등으로 형성하는 것으로 하였으나, 예컨대 공급 유로(16)의 액체(LQ)와의 접촉면을, 소정 물질을 용출하기 어려운 상기 재료로 코팅하는 것으로 해도 좋다.
또한, 액체 공급 장치(11)의 탱크, 가압 펌프, 순수 제조 장치(60), 러프 온도 조절기(61), 유량 제어기(62), 탈기 장치(63), 필터 유닛(64), 및 미세 온도 조절기(65) 등의 각종 기기, 및 접속관(15)도, 액체(LQ)에 접촉하는 등의 이유로, 액체(LQ) 중에 소정 물질을 혼입시킬 가능성이 있으나, 본 실시형태에 있어서는, 이들 각종 기기, 및 접속관(15)으로부터 액체(LQ) 중에 혼입되는 소정 물질의 양이 소정치 이하가 되도록 설정되어 있다.
즉, 액체 공급 장치(11), 공급관(13), 및 노즐 부재(71)로 형성되는 공급 유로(16)에 흘러, 공급구(12)에 도달했을 때의 액체(LQ) 중에 포함되는 소정 물질의 양(농도), 바꿔 말하면, 공급구(12)로부터 노광광(EL)의 광로 공간(K)에 공급될 때의 액체(LQ) 중에 포함되는 소정 물질의 양(농도)이 상술한 소정치 이하로 설정되어 있다.
다음으로, 상술한 구성을 갖는 노광 장치(EX)를 사용해서 기판(P)을 노광시키는 방법에 대하여 설명한다. 기판(P)을 노광시키기 위하여, 제어 장치(7)는 액침 시스템(1)을 제어해서, 액체 공급 장치(11)로부터 공급관(13)의 유로(13A) 및 노즐 부재(71)의 제1 유로(14)를 통해 공급구(12)에 액체(LQ)를 공급한다. 공급구(12)로부터 제1 광학 소자(LS1)의 하면과 기판(P) 표면과의 사이의 노광광(EL)의 광로 공간(K)에 공급된 액체(LQ)는, 그 광로 공간(K)을 채우고, 기판(P) 상의 일부의 영역에 액침 영역(LR)을 국소적으로 형성한다. 본 실시형태의 노광 장치(EX)는 마스크(M)와 기판(P)을 주사 방향으로 동기 이동시키면서 마스크(M)에 형성된 패턴을 기판(P)에 투영하는 주사형 노광 장치(소위 스캐닝 스테퍼)이며, 기판(P)을 노광시킬 때는, 제어 장치(7)는 공급구(12)로부터의 액체 공급 동작과 회수구(22)를 통한 액체 회수 동작을 병행하여 행하면서, 기판(P)을 유지하는 기판 스테이지(4)와 마스크(M)를 유지하는 마스크 스테이지(3)를 소정의 주사 방향(예컨대 Y축 방향)으로 동기 이동시키면서, 마스크(M)의 패턴상을 투영 광학계(PL)와 광로 공간(K)을 채우는 액체(LQ)를 통하여 기판(P) 상에 투영한다.
상술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 공급 유로(16)를 형성하는 부재로서 최적의 재료, 즉 액체(LQ) 중에 소정 물질을 혼입하기 어려운 재료가 선정되며, 공급 유로(16)에 흐르는 액체(LQ) 중에 혼입되는 소정 물질의 양을 소정치 이하로 할 수 있다. 따라서, 공급구(12)로부터 노광광(EL)의 광로 공간(K)에 공급되는 액체(LQ) 중의 소정 물질의 양(농도)을 억제할 수 있다.
소정 물질 중, 금속, 붕소, 및 음이온 등이 광로 공간(K)을 채우는 액체(LQ) 중에 많이 포함되어 있는 경우, 그 액체(LQ)가 기판(P)에 접촉하면, 금속, 붕소, 및 음이온 중 적어도 일부에 의해, 기판(P)이 오염되거나, 기판(P) 상에 형성되는 패턴에 결함이 생기는 등, 노광 불량이 발생할 가능성이 있다. 또한, 제1 광학 소자(LS1)의 액체 접촉면에 부착되어, 예컨대 노광광(EL)의 강도 및/또는 강도 균일성, 또는 투영 광학계(PL)의 결상 특성 등이 저하될 가능성이 있다. 또한, 액체(LQ) 중에 기체 성분이 많이 포함되어 있는 경우, 광로 공간(K)을 채우는 액체(LQ) 중에 기포가 생성될 가능성이 있다. 액체(LQ) 중에 생성된 기포는 이물로서 작용하기 때문에, 그 액체(LQ)를 통해 기판(P)을 노광시켰을 때, 기판(P) 상에 형성되는 패턴에 결함이 생기는 등, 노광 불량이 발생할 가능성이 있다. 본 실시형태에서는, 공급 유로(16)에 있어서 액체(LQ) 중에 혼입되는 소정 물질의 양이 억제되기 때문에, 그 공급 유로(16)에 흘러서 공급구(12)로부터 광로 공간(K)에 공급되는 액체(LQ) 중의 소정 물질의 양(농도)을 억제할 수 있다. 따라서, 노광 불량의 발생을 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 공급 유로(16)에서 액체(LQ) 중에 혼입되는 소정 물질의 양이 소정치 이하로 설정되기 때문에, 노광광(EL)의 광로 공간(K)에 공급되는 액체(LQ) 중의 소정 물질의 양을 억제할 수 있으며, 기판(P)의 오염 및 액체(LQ) 중의 기포 발생을 방지할 수 있고, 노광 불량의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서는, 공급관(13)을 불소계 수지로 형성하고, 노즐 부재(71)를 티탄으로 형성하고 있으나, 공급관(13)을 티탄으로 형성하고, 노즐 부재(71)를 불소계 수지로 형성해도 좋다. 또한, 공급관(13) 및 노즐 부재(71)의 양 방을 티탄으로 형성해도 좋고, 불소계 수지로 형성해도 좋다. 또한, 공급 유로(16)를 형성하는 부재를 소정의 재료로 형성하고, 그 부재로부터 액체(LQ) 중에 용출되는 용출 물질의 양을 억제하기 위하여, 그 부재에 소정의 표면 처리를 실시해도 좋다. 예컨대, 공급관(13)을 스테인리스로 형성하고, 그 공급관(13)에, 산화크롬을 부착하는 처리를 행하도록 해도 좋다. 그러한 처리로서는, 예컨대 가부시키가이샤 신코 간쿄 솔루션의 「GOLDEP」 처리 또는 「GOLDEP WHITE」 처리를 들 수 있다. 이러한 표면 처리를 행함으로써도, 공급관(13) 등의 부재로부터 액체(LQ) 중에 용출되는 용출 물질의 양을 억제할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태에서는 공급관(13) 및 노즐 부재(71)로써 용출 물질의 발생을 억제하는 것으로 하였으나, 용출 물질의 발생을 억제하는 부재는 이들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상술한 실시형태에 있어서, 액체 공급 장치(11)의 탱크, 가압 펌프, 순수 제조 장치(60), 러프 온도 조절기(61), 유량 제어기(62), 탈기 장치(63), 필터 유닛(64), 및 미세 온도 조절기(65) 등에 있어서, 그 모두를 노광 장치(EX)가 구비할 필요는 없으며, 예컨대 초순수 제조 장치(60) 등의 소정의 기기는, 노광 장치(EX)가 설치되는 공장 등의 설비로 대용해도 좋다. 그러한 경우에도, 노광 장치(EX)의 공급 유로(16)에서 액체(LQ) 중에 혼입되는 소정 물질의 양을 소정치 이하로 설정함으로써, 노광광(EL)의 광로 공간(K)을 소망 상태의 액체(LQ)로 채울 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에서 설명한 액침 시스템(1)은 일례이며, 여러 가지 구성을 채용할 수 있다. 이 경우에도, 공급구(12)에 액체(LQ)를 공급하는 공급 유 로(16)에서, 액체(LQ) 중에 혼입되는 소정 물질의 양을 소정치 이하로 설정함으로써, 노광광(EL)의 광로 공간(K)을 소망 상태의 액체(LQ)로 채울 수 있다.
또한, 공급 유로(16)뿐만 아니라, 액침 영역(LR)의 액체(LQ)와 접촉하는 다른 부재[예컨대 기판 스테이지(4)]로부터의 소정 물질의 용출량도 매우 적게 해 두는 것이 바람직하다.
<제2 실시형태>
다음으로, 제2 실시형태에 대하여 도 4를 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략 또는 생략한다. 상술한 실시형태에 있어서는, 공급구(12)를 통하여 제1 광학 소자(LS1)의 하면과 기판(P) 표면과의 사이의 노광광(EL)의 광로 공간(K)에 공급되는 액체(LQ) 중에 혼입되는 소정 물질의 양을 소정치 이하로 설정하고 있으나, 예컨대 국제 공개 제2004/019128호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같이, 제1 광학 소자(LS1)의 물체면측[마스크(M)측]의 광로 공간에 공급되는 액체(LQ) 중에 혼입되는 소정 물질의 양을 소정치 이하로 설정할 수 있다.
도 4에 있어서, 노광 장치(EX)는 투영 광학계(PL)의 복수의 광학 소자 중, 투영 광학계(PL)의 상면(像面)에 가장 가까운 제1 광학 소자(LS1)의 상면과, 제1 광학 소자(LS1)에 이어서 투영 광학계(PL)의 상면에 가까운 제2 광학 소자(LS2)의 하면과의 사이에 액체(LQ)를 공급하는 액침 시스템(1')을 구비하고 있다.
액침 시스템(1')은, 제1 광학 소자(LS1)와 제2 광학 소자(LS2) 사이의 노광광(EL)의 광로 공간(K')에 액체(LQ)를 공급하는 공급구(12')와, 액체(LQ)를 회수하 는 회수구(22')를 구비하고 있다. 액침 시스템(1')은 상술한 각 실시형태에서 설명한 액침 시스템(1)과 대략 동등한 구성을 갖고 있으며, 공급구(12')에는, 액체 공급 장치(11')로부터 공급관(13')의 유로(13A') 및 노즐 부재(71')의 제1 유로(14')를 통하여 액체(LQ)가 공급된다. 그리고, 공급구(12')에 액체(LQ)를 공급하는 공급 유로(16')에 있어서, 액체(LQ) 중에 혼입되는 소정 물질의 양이 소정치 이하로 설정되어 있다. 이에 따라, 액체(LQ), 제1 광학 소자(LS1)의 상면, 제2 광학 소자(LS2)의 하면이 오염되거나, 액체(LQ) 중에 기포가 생성되는 등의 문제의 발생을 방지하여, 노광 불량의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 제1 실시형태와 마찬가지로, 제1 광학 소자(LS1)와 기판(P)과의 사이의 광로 공간(K)에 액체(LQ)를 공급하는 액침 시스템(1)의 공급 유로(16)에 있어서도 용출 물질의 발생을 억제하는 것으로 해도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 액침 시스템(1)과는 별도로 액침 시스템(1')을 설치하는 것으로 하였으나, 액침 시스템(1')의 적어도 일부를 액침 시스템(1)으로 겸용하는 것으로 해도 좋다.
또한, 액체(LQ) 중의 소정 물질은 기판(P)의 노광뿐만 아니라, 액체(LQ)를 통하여 행해지는 각종 계측 등에도 영향을 줄 가능성이 있으나, 상술한 제1, 제2 실시형태와 같이, 액체(LQ) 중에 혼입되는 소정 물질의 양을 소정치 이하로 억제함으로써, 액체(LQ)를 통하여 행해지는 각종 계측도 고정밀도로 실행할 수 있다. 따라서, 그 계측에 기초하여 실행되는 기판(P)의 노광도 양호하게 행할 수 있다.
또한, 상술한 제1, 제2 실시형태에 있어서, 공급 유로[16(16')]를, 과산화수소수, 아브졸(ABZOL) 등을 포함하는 소정의 세정액(세정제)을 사용하여 세정한 경 우에는, 세정 후, 공급 유로[16(16')]에 잔류하는 세정제를 충분히 제거해서, 기판(P)을 노광시킬 때에 노광광(EL)의 광로 공간[K(K')]에 공급되는 액체(LQ) 중에 혼입되는 소정 물질의 양을 소정치 이하로 억제하는 것이 바람직하다.
<제3 실시형태>
다음으로, 제3 실시형태에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략 또는 생략한다.
도 5는 제3 실시형태에 따른 노광 장치(EX)의 주요부를 도시하는 도면이다. 상술한 실시형태와 마찬가지로, 노광 장치(EX)는 공급구(12) 및 회수구(22)를 갖는 노즐 부재(71)와, 공급관(13)의 유로(13A), 및 제1 유로(14)를 통하여 공급구(12)에 액체(LQ)를 공급하는 액체 공급 장치(11)와, 회수구(22)로부터 회수된 액체(LQ)를, 제2 유로(24), 및 회수관(23)의 유로(23A)를 통하여 회수하는 액체 회수 장치(21)를 구비하고 있다. 공급관(13)은 공급구(12)에 액체(LQ)를 공급하는 공급 유로(16)를 형성하고 있다.
공급관(13)은 소정의 기체를 투과시킬 수 있다. 공급관(13)은 그 공급관(13)을 형성하는 재료의 특성에 기인하여 기체를 투과시킨다. 예컨대, 공급관(13)이, 상술한 PFA(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 등의 불소계 수지를 함유하는 재료로 형성되는 경우, 불소계 수지의 산소 투과성에 기인하여, 공급관(13)은 산소를 투과시키는 성질을 갖는다. 이하의 설명에 있어서는, 공급관(13)을 투과할 수 있는 소정의 기체를 적절히 제1 기체라고 칭한다.
본 실시형태에 있어서, 공급관(13)은 불소계 수지 중 PFA로 형성되고, 그 공급관(13)은 산소를 투과시킬 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 있어서의 제1 기체는 산소이다.
본 실시형태의 노광 장치(EX)는 공급관(13)을 투과한 제1 기체에 의한 공급 유로(16) 내의 액체(LQ)의 열화를 방지하는 방지 장치(80)를 구비하고 있다. 방지 장치(80)는 공급관(13) 주위의 소정 공간(18) 내에서의 제1 기체의 양을 저감시킨다. 방지 장치(80)는 소정 공간(18) 내에서의 제1 기체의 양을 저감시킴으로써, 소정 공간(18)으로부터 공급관(13)을 투과하여 공급 유로(16) 내의 액체(LQ)에 용해되는 제1 기체의 양을 저감시킨다. 공급 유로(16)에 침입하는 제1 기체의 양을 저감시킴으로써, 제1 기체에 의한 공급 유로(16) 내의 액체(LQ)의 열화, 즉 공급 유로(16)에 흐르는 액체(LQ) 중에 용존하는 기체 성분의 증대를 방지할 수 있다. 따라서, 그 공급 유로(16)를 통하여 광로 공간(K)에 공급되는 액체(LQ) 중의 기포의 생성, 액체(LQ)의 노광광(EL)에 대한 투과율의 저하, 그 투과율 저하에 기인하는 액체(LQ)의 온도 변화 등을 억제할 수 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 공급관(13)의 외측에는 외관(17)이 배치되어 있다. 공급관(13)과 외관(17)으로 이중관이 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 소정 공간(18)은 공급관(13)과 외관(17) 사이의 공간을 포함하고, 방지 장치(80)는 공급관(13)과 외관(17) 사이의 소정 공간(18)의 제1 기체의 양을 저감시킨다.
방지 장치(80)는 공급관(13)과 외관(17) 사이의 소정 공간(18)에 유체를 공급하는 유체 공급 장치(81)를 구비하고 있다. 방지 장치(80)는 유체 공급 장치(81)로부터 공급된 유체로 소정 공간(18)을 채운다. 유체 공급 장치(81)는 소정의 유체(액체, 기체를 포함함)를 소정 공간(18)에 공급함으로써, 소정 공간(18)에 존재하는 제1 기체를 배제, 또는 소정 공간(18)에서의 제1 기체의 양을 저감시킨다.
도 6은 유체 공급 장치(81) 및 액체 공급 장치(11)의 일례를 도시하는 도면이다. 본 실시형태에 있어서는, 유체 공급 장치(81)는 소정 공간(18)에 제2 액체(LQ2)를 공급한다. 유체 공급 장치(81)는 제2 액체(LQ2)를 공급하는 제2 액체 공급 장치(82)와, 제2 액체 공급 장치(82)로부터 송출된 제2 액체(LQ2) 중의 용존 기체 농도(용존 산소 농도, 용존 질소 농도 등)를 저하시키기 위한 탈기 장치(83)와, 탈기 장치(83)에 의해 탈기된 제2 액체(LQ2)의 온도를 조정하는 온도 조절기(미세 온도 조절기)(84)를 구비하고 있다. 제2 액체 공급 장치(82), 탈기 장치(83), 및 온도 조절기(84)의 각각은, 접속관(85)을 통하여 서로 접속되어 있으며, 제2 액체(LQ2)는 접속관(85)의 유로(85A)에 흐른다.
유체 공급 장치(81)[온도 조절기(84)]와 외관(17)은 접속관(19)을 통하여 접속되어 있으며, 유체 공급 장치(81)는 제2 액체(LQ2)를, 접속관(19)의 유로(19A)를 통하여 소정 공간(18)에 공급할 수 있다. 제2 액체(LQ2)를 소정 공간(18)에 공급하여, 그 소정 공간(18)을 제2 액체(LQ2)로 채움으로써, 소정 공간(18)에 존재하는 제1 기체를 배제, 또는 소정 공간(18)에서의 제1 기체의 양을 저감시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 유체 공급 장치(81)는 탈기 장치(83)를 구비하고 있으며, 제1 기체가 저감된 제2 액체(LQ2)가 소정 공간(18)에 공급된다. 즉, 소정 공간(18)은 제1 기체가 저감된 제2 액체(LQ2)로 채워진다. 또한, 유체 공급 장치(81)는 온도 조절기(84)를 구비하고 있으며, 온도 조정된 제2 액체(LQ2)를 소정 공간(18)에 공급할 수 있고, 그 온도 조절기(84)를 사용하여, 소정 공간(18) 내의 제2 액체(LQ2)의 온도를 조정할 수 있다.
도 7은 공급 유로(16)에 흐르는 액체(LQ)와, 소정 공간(18)을 채우는 제2 액체(LQ2)를 도시하는 모식도이다. 상술한 바와 같이, 소정 공간(18)은 제1 기체가 저감된 제2 액체(LQ2)로 채워진다. 따라서, 가령 공급관(13)이 제1 기체를 투과시킬 수 있더라도, 소정 공간(18)에서의 제1 기체의 양(농도)이 충분히 저감되어 있기 때문에, 소정 공간(18)으로부터 공급관(13)을 투과하여 공급 유로(16) 내의 액체(LQ)에 용해되는 제1 기체의 양을 억제할 수 있다. 공급 유로(16)에 침입하는 제1 기체의 양을 저감시킴으로써, 제1 기체에 의한 공급 유로(16) 내의 액체(LQ)의 열화, 즉 공급 유로(16)에 흐르는 액체(LQ) 중에 용존하는 기체 성분의 증대를 방지할 수 있다.
또한, 소정 공간(18)에는, 온도 조절기(84)에 의해 온도 조정된 제2 액체(LQ2)가 공급된다. 따라서, 방지 장치(80)는 그 온도 조정된 제2 액체(LQ2)로, 공급 유로(16)에 흐르는 액체(LQ)의 온도를 공급관(13)을 통하여 조정할 수 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서, 방지 장치(80)는 액체(LQ)의 온도 조정 장치의 기능을 겸하고 있다. 공급관(13) 주위의 소정 공간(18)은 온도 조정된 제2 액체(LQ2)로 채워져 있으며, 공급관(13)은 외부 공간의 기체(외기)에 노출되지 않는다. 따라서, 공급 유로(16) 내의 액체(LQ)의 열화, 즉 공급 유로(16)에 흐르는 액체(LQ)의 온도 변화를 방지할 수 있다. 따라서, 그 공급 유로(16)를 통하여 광로 공간(K)에 공급되는 액체(LQ)의 온도가 변하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 유체 공급 장치(81)로부터 소정 공간(18)에 공급된 제2 액체(LQ2)는, 소정 공간(18)[외관(17)]의 일부에 설치된 배출구로부터 배출되어, 예컨대 제2 액체 공급 장치(82)로 복귀되거나, 또는 소정의 처리 장치로 보내진다. 방지 장치(80)는 유체 공급 장치(81)로부터 소정 공간(18)에 대하여, 탈기되어, 온도 조정된 제2 액체(LQ2)를 계속 공급함으로써, 공급 유로(16)에 흐르는 액체(LQ)의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 소정 공간(18)을 형성하기 위한 외관(17)은 액체 공급 장치(11)[미세 온도 조절기(65)]에 접속된 공급관(13)의 거의 전역에 걸쳐 설치되어 있으며, 액체(LQ)는 액체 공급 장치(11)[미세 온도 조절기(65)]로부터 공급 유로(16)에 송출된 직후부터, 방지 장치(80)에 의해, 그 열화가 억제된다. 따라서, 탈기 장치(63)에 의해 탈기되고, 미세 온도 조절기(65)에 의해 온도 조정된 액체(LQ)의 열화를 충분히 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 공급관(13)이 제1 기체를 투과시킬 수 있더라도, 그 공급관(13)을 투과한 제1 기체에 의한 공급 유로(16) 내의 액체(LQ)의 열화를 방지할 수 있다. 따라서, 액체(LQ) 중의 기포의 생성, 액체(LQ)의 노광광(EL)에 대한 투과율의 저하, 액체(LQ)의 온도 변화 등이 억제되어, 노광 불량의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 제3 실시형태에 있어서, 소정 공간(18)에 공급되는 제2 액체(LQ2)는, 공급 유로(16)에 흐르는 액체(LQ)와 동일해도 좋고 달라도 좋다. 즉, 소정 공간(18)에 흐르는 제2 액체(LQ2)는 공급 유로(16)에 흐르는 액체(LQ)와 동일한 종류 인 순수여도 좋고, 순수 이외의 소정의 액체여도 좋다.
<제4 실시형태>
다음으로, 제4 실시형태에 대하여 도 8을 참조해서 설명한다. 이 제4 실시형태는, 상술한 제3 실시형태와의 차이가 방지 장치(80)의 구성뿐이기 때문에, 상술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략 또는 생략한다. 그런데, 상술한 제3 실시형태에 있어서는, 공급 유로(16)에는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 액체 공급 장치(11)[순수 제조 장치(60)]로부터 송출된 액체(LQ)가 흐르고, 소정 공간(18)에는, 액체 공급 장치(11)와는 다른 유체 공급 장치(81)[제2 액체 공급 장치(82)]로부터 송출된 제2 액체(LQ2)가 흐른다. 제4 실시형태에 있어서는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 액체 공급 장치(11)[순수 제조 장치(60)]로부터 송출한 액체(LQ)를, 공급 유로(16)와 소정 공간(18)의 각각에 흐르게 할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 액체 공급 장치(11)의 탈기 장치(63)와 소정 공간(18)이 접속관(31)의 유로(31A)를 통하여 접속되어 있다. 액체 공급 장치(11)의 탈기 장치(63)로부터 접속관(31)에 송출된 액체(LQ)는, 접속관(31) 도중에 설치된 온도 조절기(미세 온도 조절기)(84)에 의해 온도 조정된 후, 소정 공간(18)에 공급된다. 이와 같이, 액체 공급 장치(11)로부터 공급 유로(16)와 소정 공간(18)의 각각에 액체(LQ)를 공급하도록 해도 좋다. 즉, 제4 실 시형태에 있어서는, 액체 공급 장치(11)의 적어도 일부가 방지 장치(80)의 일부를 구성하고 있다.
또한, 상술한 제3, 제4 실시형태에 있어서는, 온도 조절기(84)를 통하여 소정 공간(18)에 액체(LQ2, LQ)를 공급하고 있으나, 온도 조절기(84)를 생략해도 좋다. 예컨대, 공급관(13)이 제1 기체를 투과시키고, 또한 단열성이 높은 특성을 갖는 재료로 형성되어 있는 경우에는, 온도 조절기(84)를 생략할 수 있다. 반대로, 상술한 제3, 제4 실시형태에서는 액체 공급 장치(11)의 온도 조절기(61, 65) 중 적어도 한쪽을 생략하고, 온도 조절기(84)에 의한 소정 공간(18) 내의 액체의 온도 조정에 의해, 공급관(13)에 흐르는 액체(LQ)의 온도를 조정하는 것으로 해도 좋다.
<제5 실시형태>
다음으로, 제5 실시형태에 대하여 도 9를 참조해서 설명한다. 이 제5 실시형태에서는, 상술한 제3, 제4 실시형태와의 차이가 방지 장치(80)의 구성뿐이기 때문에, 상술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략 또는 생략한다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 제5 실시형태의 노광 장치(EX)는 공급관(13)을 투과한 제1 기체에 의한 공급 유로(16) 내의 액체(LQ)의 열화를 방지하는 방지 장치(80)를 구비하고 있다. 본 실시형태의 방지 장치(80)는 공급관(13)과 외관(17) 사이의 소정 공간(18)에, 상술한 제1 기체와는 다른 제2 기체(G2)를 공급하는 기체 공급 장치(91)를 구비하고 있다.
기체 공급 장치(91)와 외관(17)은 접속관(19)을 통하여 접속되어 있으며, 기체 공급 장치(91)는 제2 기체(G2)를, 접속관(19)의 유로(19A)를 통하여 소정 공 간(18)에 공급할 수 있다. 방지 장치(80)는 기체 공급 장치(91)로부터 공급된 제2 기체(G2)로 소정 공간(18)을 채운다. 기체 공급 장치(91)는 제2 기체(G2)를 소정 공간(18)에 공급함으로써, 소정 공간(18)에 존재하는 제1 기체를 배제, 또는 소정 공간(18)에서의 제1 기체의 양(농도)을 저감시킬 수 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 방지 장치(80)는 소정 공간(18)을 제2 기체(G2)로 치환(퍼지)한다.
제2 기체(G2)는 공급관(13)을 거의 투과하지 않는 기체이다. 제2 기체(G2)는 공급관(13)을 형성하는 재료에 따라서 정해진다. 상술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 공급관(13)은 PFA로 형성되며, 제1 기체는 산소이고, 제2 기체(G2)는, 예컨대 질소 가스이다.
도 10은 공급 유로(16)에 흐르는 액체(LQ)와, 소정 공간(18)을 채우는 제2 기체(G2)를 도시하는 모식도이다. 상술한 바와 같이, 소정 공간(18)에는 제1 기체와는 다른 제2 기체(G2)가 공급되며, 소정 공간(18)은 제1 기체의 양(농도)이 저감된 기체로 채워진다. 따라서, 가령 공급관(13)이 제1 기체를 투과시킬 수 있더라도, 소정 공간(18)에서의 제1 기체의 양(농도)이 충분히 저감되어 있기 때문에, 소정 공간(18)으로부터 공급관(13)을 투과하여 공급 유로(16) 내의 액체(LQ)에 용해되는 제1 기체의 양을 억제할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 공급관(13)은 제1 기체를 투과시킬 수 있지만, 공급관(13)을 거의 투과하지 않는 제2 기체(G2)로 소정 공간(18)이 채워지기 때문에, 공급 유로(16)에 제1, 제2 기체가 침입하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 기체 공급 장치(91)로부터 소정 공간(18)에 공급된 제2 기체(G2)는 소 정 공간(18)[외관(17)]의 일부에 설치된 배출구로부터 배출되어, 예컨대 기체 공급 장치(91)로 복귀되거나, 소정의 처리 장치로 보내진다. 방지 장치(80)는 기체 공급 장치(91)로부터 소정 공간(18)에 대하여 제2 기체(G2)를 계속 공급함으로써, 공급 유로(16)에 흐르는 액체(LQ)의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 공급관(13)과의 사이에서 소정 공간(18)을 형성하는 외관(17)은 액체 공급 장치(11)[미세 온도 조절기(65)]에 접속된 공급관(13)의 거의 전역에 걸쳐 설치되어 있으며, 액체(LQ)는 액체 공급 장치(11)[미세 온도 조절기(65)]로부터 공급 유로(16)에 송출된 직후부터, 방지 장치(80)에 의해, 그 열화가 억제된다. 따라서, 공급 유로(16)에 흐르는 액체(LQ)의 열화를 충분히 억제할 수 있다.
또한, 기체 공급 장치(91)에는, 소정 공간(18)에 공급하는 제2 기체(G2)의 온도를 조정하는 온도 조절기를 설치할 수 있다. 방지 장치(80)는 온도 조정된 기체로, 공급 유로(16)에 흐르는 액체(LQ)의 온도를 공급관(13)을 통하여 조정할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 공급관(13)이 제1 기체를 투과시킬 수 있더라도, 공급관(13)을 거의 투과하지 않는 제2 기체(G2)로 소정 공간(18)을 채움으로써, 제1 기체에 의한 공급 유로(16) 내의 액체(LQ)의 열화, 즉 공급 유로(16)에 흐르는 액체(LQ) 중에 용존하는 기체 성분의 증대를 방지할 수 있다. 따라서, 액체(LQ) 중의 기포의 생성, 액체(LQ)의 노광광(EL)에 대한 투과율의 저하, 액체(LQ)의 온도 변화 등이 억제되어, 노광 불량의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 제5 실시형태에 있어서, 소정 공간(18)에 공급되는 제2 기체(G2)는 질소 가스이지만, 제2 기체(G2)의 종류는 임의로 선택 가능하다. 공급관(13)을 투과하지 않는 기체이며, 원하는 성능을 갖는 기체라면, 임의의 기체를 사용할 수 있다. 또한, 제2 기체(G2)는 공급관(13)을 투과하지 않는 기체에 한정되는 것은 아니며, 공급관(13)을 투과해도, 공급 유로(16) 내의 액체(LQ)를 실질적으로 열화시키지 않는 기체이면 된다.
또한, 상술한 제3 내지 제5 실시형태에서는 방지 장치(80) 모두를 노광 장치(EX)가 구비하고 있을 필요는 없으며, 방지 장치(80)의 일부(예컨대 온도 조절기 등)를 노광 장치(EX)가 설치되는 공장 등의 설비로 대용해도 좋다.
<제6 실시형태>
다음으로, 제6 실시형태에 대하여 도 11을 참조해서 설명한다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 제1 기체를 투과시키지 않는 막(100)으로 공급관(13)의 외면을 덮 도록 해도 좋다. 또는, 제1 기체를 투과시키지 않는 필름 형상의 부재, 즉 제1 기체에 대하여 배리어성을 갖는 필름 형상의 부재로 공급관(13)의 외면을 덮도록 해도 좋다. 이렇게 함으로써도, 제1 기체가 공급 유로(16)에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 공급관(13)을 진공 단열재 등으로 덮도록 해도 좋다. 이에 따라, 공급관(13)을 통하여 제1 기체가 공급 유로(16) 내의 액체(LQ)에 용해되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 제6 실시형태에서는 막(100), 필름 형상의 부재, 진공 단열재 등의 배리어 부재로 공급관(13)을 덮는 것으로 하였으나, 제1 기체를 투과시키지 않는 재료로 공급관(13)의 적어도 일부를 구성해도 좋다. 예컨대, 상술한 소정 물질이 용출되기 어려운 재료(불소계 수지 등)로, 액체(LQ)와 접촉하는 내면(내벽)이 형성되고, 또한 전술한 제1 기체를 투과시키지 않는 재료에 의해 외면(외벽)이 형성되는 공급관(13)을 사용하는 것으로 해도 좋다. 또는, 전술한 제1 기체를 투과시키지 않는 재료로 공급관(13)을 구성하고, 전술한 소정 물질이 용출되기 어려운 재료(불소계 수지 등)로, 액체(LQ)와의 접촉면이 되는 내면을 코팅하는 것으로 해도 좋다.
또한, 상술한 제3 내지 제6 실시형태에 있어서는, 액체 공급 장치(11)와 노즐 부재(71) 사이의 공급관(13)의 전역을 외관(17)(또는 배리어 부재)으로 덮고 있으나, 일부만이어도 좋다. 또한, 공급관(13)에 한하지 않고, 다른 배관[접속관(15) 등]의 외측을 외관(17)으로 덮어도 좋다.
또한, 상술한 제3 내지 제6 실시형태에 있어서는, 공급관(13) 등을 덮도록 외관(17)(또는 배리어 부재)을 설치해서, 공급관(13) 등을 통하여 공급 유로(16) 내에 제1 기체가 침입하는 것을 방지하고 있으나, 노광 장치(EX)가 수용되는 도시하지 않은 챔버 내에 공급관(13)의 적어도 일부를 배치하여, 그 챔버 내의 제1 기체의 양(농도)을 저감시키도록 해도 좋다. 이 구성은, 상술한 제1, 제2 실시형태에 적용해도 좋다.
또한, 상기 각 실시형태에 있어서, 노광광(EL)의 광로 공간(K, K')을 액체(LQ)로 채워서 액침 공간을 형성하는 액침 형성 장치로서의 노즐 부재[71(71')] 는, 상술한 구성에 한정되지 않으며, 예컨대 유럽 특허 공개 제1,420,298호 공보, 국제 공개 제2004/055803호 공보, 국제 공개 제2004/057590호 공보, 국제 공개 제2005/029559호 공보, 국제 공개 제2004/086468호 팜플렛(대응 미국 공개 제 2005/0280791 Al), 일본 특허 공개 제2004-289126호 공보(대응 미국 특허 제6,952,253호) 등에 개시되는 노즐 부재(액침 시스템)를 사용해도 좋다.
상술한 바와 같이, 상기 각 실시형태에 있어서의 액체(LQ)는 순수인 것으로 하였다. 순수는 반도체 제조 공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있으며, 기판(P) 상의 포토레지스트 및 광학 소자(렌즈) 등에 대한 악영향이 없는 이점이 있다. 또한, 순수는 환경에 대한 악영향이 없으며, 불순물의 함유량이 매우 낮기 때문에, 기판(P) 표면, 및 투영 광학계(PL)의 선단면에 설치되어 있는 광학 소자의 표면을 세정하는 작용도 기대할 수 있다. 또한 공장 등으로부터 공급되는 순수의 순도가 낮은 경우에는, 노광 장치가 초순수 제조기를 갖도록 해도 좋다.
그리고, 파장이 193 ㎚ 정도인 노광광(EL)에 대한 순수(물)의 굴절률(n)은 1.44 정도라고 말해지고 있으며, 노광광(EL)의 광원으로서 ArF 엑시머 레이저광(파장 193 ㎚)을 사용한 경우, 기판(P) 상에서는 1/n, 즉 약 134 ㎚로 단파장화되어 높은 해상도가 얻어진다. 또한, 초점 심도는 공기 중에 비하여 약 n배, 즉 약 1.44배로 확대되기 때문에, 공기 중에서 사용하는 경우와 동일한 정도의 초점 심도를 확보해도 되는 경우에는, 투영 광학계(PL)의 개구수를 보다 증가시킬 수 있으며, 이 점에서도 해상도가 향상된다.
상기 각 실시형태에서는, 투영 광학계(PL)의 선단에 광학 소자(LS1)가 부착 되어 있으며, 이 광학 소자에 의해 투영 광학계(PL)의 광학 특성, 예컨대 수차(구면 수차, 코마 수차 등)를 조정할 수 있다. 또한, 투영 광학계(PL)의 선단에 부착하는 광학 소자로서는, 투영 광학계(PL)의 광학 특성의 조정에 사용하는 광학 플레이트여도 좋다. 또는 노광광(EL)을 투과시킬 수 있는 평행 평면판이어도 좋다.
또한, 액체(LQ)의 흐름에 의해 발생하는 투영 광학계(PL)의 선단의 광학 소자와 기판(P) 사이의 압력이 큰 경우에는, 그 광학 소자를 교환할 수 있게 하는 것이 아니라, 그 압력에 의해 광학 소자가 움직이지 않도록 견고하게 고정해도 좋다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 투영 광학계(PL)와 기판(P) 표면 사이는 액체(LQ)로 채워져 있는 구성이지만, 예컨대 기판(P) 표면에 평행 평면판으로 이루어지는 커버 유리를 부착한 상태에서 액체(LQ)를 채우는 구성이어도 좋다.
또한, 상기 각 실시형태의 액체(LQ)는 물(순수)이지만, 물 이외의 액체여도 좋으며, 예컨대 노광광(EL)의 광원이 F2 레이저인 경우, 이 F2 레이저광은 물을 투과하지 않기 때문에, 액체(LQ)로서는 F2 레이저광을 투과시킬 수 있는, 예컨대 과불화폴리에테르(PFPE), 불소계 오일 등의 불소계 유체여도 좋다. 이 경우, 액체(LQ)와 접촉하는 부분에는, 예컨대 불소를 함유하는 극성이 작은 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써 친액화 처리한다. 또한, 액체(LQ)로서는, 그 외에도, 노광광(EL)에 대한 투과성이 있으며 가능한 한 굴절률이 높고, 투영 광학계(PL) 및/또는 기판(P) 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 대하여 안정적인 것[예컨대 시더우드 오일(cedarwood oil)]을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 액체(LQ)로서는, 굴절률이 1.6 내지 1.8 정도인 것을 사용해도 좋다. 또한, 석영 및/또는 형석보다도 굴절률이 높은(예컨대 1.6 이상) 재료로 광학 소자 (LS1)를 형성해도 좋다.
또한, 상기 각 실시형태에서는 간섭계 시스템(3L, 4L)을 사용하여 마스크 스테이지(3), 및 기판 스테이지(4)의 각 위치 정보를 계측하는 것으로 하였으나, 이것에 한정되지 않으며, 예컨대 각 스테이지에 설치되는 스케일(회절 격자)을 검출하는 인코더 시스템을 사용해도 좋다. 이 경우, 간섭계 시스템과 인코더 시스템의 양방을 구비하는 하이브리드 시스템으로 하여, 간섭계 시스템의 계측 결과를 사용해서 인코더 시스템의 계측 결과를 교정(캘리브레이션)하는 것이 바람직하다. 또한, 간섭계 시스템과 인코더 시스템을 전환하여 사용하거나, 또는 그 양방을 사용하여, 스테이지를 위치 제어하도록 해도 좋다.
또한, 상기 각 실시형태의 기판(P)으로서는, 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용의 유리 기판, 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼, 또는 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 노광시키는 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 노광 장치(스캐닝 스테퍼) 외에, 마스크(M)와 기판(P)을 정지시킨 상태에서 마스크(M)의 패턴을 일괄 노광시키고, 기판(P)을 순차 스텝 이동시키는 스텝 앤드 리피트 방식의 투영 노광 장치(스테퍼)에도 적용할 수 있다.
또한, 노광 장치(EX)로서는, 제1 패턴과 기판(P)을 거의 정지시킨 상태에서 제1 패턴의 축소상을 투영 광학계(예컨대 1/8 축소 배율로 반사 소자를 포함하지 않는 굴절형 투영 광학계)를 사용하여 기판(P) 상에 일괄 노광시키는 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 이 경우, 또한 그 후에, 제2 패턴과 기판(P)을 거의 정지시킨 상태에서 제2 패턴의 축소상을 그 투영 광학계를 사용하여, 제1 패턴과 부분적으로 겹쳐서 기판(P) 상에 일괄 노광시키는 스티치 방식의 일괄 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 스티치 방식의 노광 장치로서는, 기판(P) 상에서 적어도 2개의 패턴을 부분적으로 겹쳐서 전사하고, 기판(P)을 순차 이동시키는 스텝 앤드 스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서는 투영 광학계(PL)을 구비한 노광 장치를 예로 들어서 설명하였으나, 투영 광학계(PL)를 사용하지 않는 노광 장치 및 노광 방법에도 본 발명을 적용할 수 있다. 투영 광학계를 사용하지 않는 경우라도, 노광광은 마스크 또는 렌즈 등의 광학 부재를 통하여 기판에 조사되며, 그러한 광학 부재와 기판 사이의 소정 공간에 액침 영역이 형성된다.
또한, 본 발명은, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제10-163099호 공보 및 일본 특허 공개 평성 제10-214783호 공보(대응 미국 특허 제6,590,634호), 일본 특허 공표 제2000-505958호 공보(대응 미국 특허 제5,969,441호), 미국 특허 제6,208,407호 등에 개시되어 있는 바와 같은 복수의 기판 스테이지를 구비한 멀티 스테이지형의 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제11-135400호 공보(대응 국제 공개 제 1999/23692), 및 일본 특허 공개 제2000-164504호 공보(대응 미국 특허 제6,897,963호)에 개시되어 있는 바와 같이, 기판을 유지하는 기판 스테이지와 기준 마크가 형성된 기준 부재 및/또는 각종의 광전 센서를 탑재한 계측 스테이지를 구비한 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에 있어서는, 투영 광학계(PL)와 기판(P) 사이에 국소적으로 액체를 채우는 노광 장치를 채용하고 있으나, 본 발명은, 일본 특허 공개 평성 제6-124873호 공보, 일본 특허 공개 평성 제10-303114호 공보, 미국 특허 제5,825,043호 등에 개시되어 있는 바와 같은 노광 대상 기판의 표면 전체가 액체 속에 잠겨 있는 상태에서 노광을 행하는 액침 노광 장치에도 적용 가능하다.
노광 장치(EX)의 종류로서는, 기판(P)에 반도체 소자 패턴을 노광하는 반도체 소자 제조용의 노광 장치에 한정되지 않으며, 액정 표시 소자 제조용 또는 디스플레이 제조용의 노광 장치, 박막 자기 헤드, 촬상 소자(CCD), 마이크로머신, MEMS, DNA 칩, 또는 레티클 또는 마스크 등을 제조하기 위한 노광 장치 등에도 널리 적용할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태에 있어서는, 광 투과성 기판 상에 소정의 차광 패턴(또는 위상 패턴·감광 패턴)을 형성한 광 투과형 마스크를 사용하였으나, 이 마스크를 대신해서, 예컨대 미국 특허 제6,778,257호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 노광해야 할 패턴의 전자 데이터에 기초하여 투과 패턴 또는 반사 패턴, 혹은 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크[가변 성형 마스크라고도 불리며, 예컨대 비발광형 화상 표시 소자(공간 광변조기)의 일종인 DMD(Digital Micro-mirror Device) 등을 포 함함]를 사용해도 좋다.
또한, 예컨대 국제 공개 제2001/035168호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같이, 간섭무늬를 기판(P) 상에 형성함으로써, 기판(P) 상에 라인 앤드 스페이스 패턴을 노광하는 노광 장치(리소그래피 시스템)에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 예컨대 일본 특허 공표 제2004-519850호 공보(대응 미국 특허 제6,611,316호)에 개시되어 있는 바와 같이, 2개의 마스크의 패턴을, 투영 광학계를 통하여 기판 상에서 합성하고, 1회의 스캔 노광에 의해 기판 상의 하나의 쇼트 영역을 거의 동시에 이중 노광하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 나라의 법령에서 허용되는 한에서, 상기 각 실시형태 및 변형예에서 인용한 노광 장치 등에 관한 모든 공개 공보 및 미국 특허의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.
이상과 같이, 본원 실시형태의 노광 장치(EX)는 본원 청구의 범위에 기재된각 구성 요소를 포함하는 각종 서브 시스템을, 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록, 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위하여, 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 행해진다. 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 앞에, 각 서브 시스템 개개의 조립 공정 이 있는 것은 물론이다. 각종 서브 시스템의 노광 장치로의 조립 공정이 종료되면, 종합 조정이 행해지고, 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또한, 노광 장치의 제조는 온도 및 청정도 등이 관리된 클린룸에서 행하는 것이 바람직하다.
반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 마이크로 디바이스의 기능·성능 설계를 행하는 단계(201), 이 설계 단계에 기초하여 마스크(레티클)를 제작하는 단계(202), 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계(203), 전술한 실시형태의 노광 장치(EX)에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 공정, 노광된 기판을 현상하는 공정, 현상된 기판의 가열[큐어(cure)] 및 에칭 공정 등의 기판 처리 프로세스를 포함하는 단계(204), 디바이스 조립 단계(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 등의 가공 프로세스를 포함함)(205), 검사 단계(206) 등을 거쳐 제조된다.
본 발명에 따르면, 노광 불량의 발생을 억제하여, 정밀도 좋게 패턴을 기판에 형성할 수 있으며, 소정의 성능을 갖는 디바이스를 제조할 수 있다. 이 때문에, 본 발명은 우리나라의 반도체 산업을 포함하는 하이테크 산업 및 IT 기술의 발전에 공헌할 것이다.

Claims (51)

  1. 기판을 노광시키는 노광 장치에 있어서,
    노광광의 광로 공간에 제1 액체를 공급하는 공급구와,
    상기 제1 액체가 흐르고, 상기 공급구에 유체적으로 접속되며, 제1 기체가 투과 가능한 공급 유로와,
    상기 공급 유로를 둘러싸고, 상기 공급 유로와의 사이의 공간에 제2 액체가 공급되는 부재와,
    상기 제2 액체를 탈기하는 탈기 장치
    를 구비하고,
    상기 공급 유로에 있어서 상기 제1 액체 중에의 물질의 혼입이 억제되는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 물질은 상기 공급 유로를 형성하는 부재로부터 상기 제1 액체 중에 용출되는 용출 물질을 함유하는 것인 노광 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 물질은 금속, 붕소, 및 음이온 중 적어도 하나를 함유하는 것인 노광 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 액체 중에의 상기 금속의 혼입량은 1 ppt 이하로 설정되는 것인 노광 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 액체 중에의 상기 붕소의 혼입량은 5 ppt 이하로 설정되는 것인 노광 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제1 액체 중에의 상기 음이온의 혼입량은 5 ppt 이하로 설정되는 것인 노광 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 물질은 기체 성분을 함유하는 것인 노광 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 액체 중에의 상기 기체 성분의 혼입량은 1O ppb 이하로 설정되는 것인 노광 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 유로를 형성하는 부재는 불소계 수지 재료를 함유하는 것인 노광 장치.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공급 유로를 형성하는 부재는 티탄재를 함유하는 것인 노광 장치.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판의 표면과 대향하는 하면을 갖는 광학 부재를 더 구비하고,
    상기 광로 공간은 상기 광학 부재의 상기 하면과 상기 기판의 상기 표면과의 사이에 위치하는 것인 노광 장치.
  12. 기판을 노광시키는 노광 장치에 있어서,
    노광광의 광로 공간에 제1 액체를 공급하는 공급구와,
    상기 제1 액체가 흐르며, 상기 공급구에 유체적으로 접속되어 제1 기체가 투과 가능한 공급 유로를 형성하는 제1 부재와,
    상기 제1 부재를 둘러싸는 주위 공간에서의 상기 제1 기체의 양을 저감하여, 상기 제1 부재를 투과한 상기 제1 기체에 의한 상기 제1 액체의 열화를 방지하는 방지 장치
    를 구비하고,
    상기 주위 공간은, 상기 제1 부재와 상기 제1 부재를 둘러싸는 제2 부재에 의해 구획하여 형성되고, 탈기된 유체로 채워져 있는 것인 노광 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제12항에 있어서, 상기 방지 장치는 상기 주위 공간에 상기 유체를 공급하는 유체 공급 장치를 포함하는 것인 노광 장치.
  16. 제12항 또는 제15항에 있어서, 상기 유체는 액체인 것인 노광 장치.
  17. 삭제
  18. 제12항 또는 제15항에 있어서, 상기 유체는 기체인 것인 노광 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 기체는 질소를 함유하는 것인 노광 장치.
  20. 제12항 또는 제15항에 있어서, 상기 방지 장치는, 상기 주위 공간 내의 상기 유체의 온도를 조정하는 온도 조정기를 포함하고,
    상기 온도 조정된 상기 유체에 의해, 상기 공급 유로에 흐르는 상기 제1 액체의 온도를 상기 제1 부재를 통하여 조정하는 것인 노광 장치.
  21. 제12항 또는 제15항에 있어서, 상기 제1 부재를 둘러싸는 제2 부재를 더 구비하고,
    상기 방지 장치는 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이의 공간에 상기 유체를 공급하는 것인 노광 장치.
  22. 제12항 또는 제15항에 있어서, 상기 제1 부재는 불소계 수지로 형성되어 있는 것인 노광 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제1 기체는 산소를 함유하는 것인 노광 장치.
  24. 제1항 내지 제8항, 제12항, 제15항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 이용하는 디바이스 제조 방법.
  25. 기판을 노광시키는 노광 방법에 있어서,
    제1 기체가 투과 가능한 공급 유로를 갖는 제1 부재에 제1 액체를 흐르게 하는 동작과,
    상기 공급 유로를 통하여 공급구로부터 노광광의 광로 공간에 상기 제1 액체를 공급하는 동작과,
    상기 제1 부재와 상기 제1 부재를 둘러싸는 제2 부재의 사이의 공간에 탈기된 제2 액체를 공급하는 동작
    을 포함하고,
    상기 공급 유로에서의 상기 제1 액체 중에의 물질의 혼입이 억제되어 있는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 물질은 상기 제1 부재로부터 상기 제1 액체 중에 용출되는 물질을 함유하는 것인 노광 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 물질은 금속, 붕소, 및 음이온 중 적어도 하나를 함유하는 것인 노광 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제1 액체 중에의 상기 금속의 혼입량은 1 ppt 이하로 설정되는 것인 노광 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 제1 액체 중에의 상기 붕소의 혼입량은 5 ppt 이하로 설정되는 것인 노광 방법.
  30. 제27항에 있어서, 상기 제1 액체 중에의 상기 음이온의 혼입량은 5ppt 이하로 설정되는 것인 노광 방법.
  31. 제25항에 있어서, 상기 물질은 기체 성분을 함유하는 것인 노광 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 제1 액체 중에의 상기 기체 성분의 혼입량은 10 ppb 이하로 설정되는 것인 노광 방법.
  33. 제25항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 부재는 불소계 수지로 형성되는 것인 노광 방법.
  34. 제25항 내지 제32항 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법을 이용하는 디바이스 제조 방법.
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 삭제
  43. 삭제
  44. 삭제
  45. 삭제
  46. 삭제
  47. 삭제
  48. 기판을 노광하는 노광 장치에 있어서,
    노광광의 광로 공간에 액체를 공급하는 공급구와,
    상기 액체가 흐르고, 상기 공급구에 유체적으로 연결된 공급 유로를 구비하고,
    상기 공급 유로에 있어서 상기 액체 중에 혼입하는 금속, 붕소 및 음이온 중 적어도 하나의 양이 미리 정해진 값 이하로 설정 되는 것인 노광 장치.
  49. 제48항에 있어서,
    상기 액체 중에 혼입하는 물질은 금속이고,
    상기 금속의 상기 액체 중에의 혼입량이 1ppt 이하로 설정되는 것인 노광 장치.
  50. 제48항에 있어서,
    상기 액체 중에 혼입하는 물질은 붕소이고,
    상기 붕소의 상기 액체 중에의 혼입량이 5ppt 이하로 설정되는 것인 노광 장치.
  51. 제48항에 있어서,
    상기 액체 중에 혼입하는 물질은 음이온이고,
    상기 음이온의 상기 액체 중에의 혼입량이 5ppt 이하로 설정되는 것인 노광 장치.
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