KR101556454B1 - 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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가부시키가이샤 니콘
가부시키가이샤 니콘 엔지니어링
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Abstract

노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광한다. 노광 장치 (EX) 는 액체 (LQ) 를 공급함과 함께 액체 (LQ) 를 회수하는 액침 기구 (1) 를 구비한다. 액침 기구 (1) 는 기판 (P) 의 표면과 대향하고 또한 기판 (P) 의 표면에 대하여 경사진 경사면 (2) 을 갖고, 액침 기구의 액체 회수구 (22) 가 경사면 (2) 에 형성되어 있다. 또, 기판 (P) 과 투영 광학계 (PL) 사이에는 평탄부 (75) 를 갖는다. 액침 영역을 작게 유지할 수 있다.

Description

노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE EQUIPMENT, EXPOSURE METHOD AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 액체를 통해서 기판을 노광하는 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스는, 마스크 상에 형성된 패턴을 감광성의 기판 상에 전사하는 이른바 포토리소그래피 수법에 의해 제조된다. 이 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치는, 마스크를 지지하는 마스크 스테이지와 기판을 지지하는 기판 스테이지를 갖고, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지를 축차 (逐次) 이동시키면서 마스크의 패턴을 투영 광학계를 통해 기판에 전사하는 것이다. 최근, 디바이스 패턴이 보다 더 고집적화되는 것에 대응하기 위해 투영 광학계의 고해상도화에 추가적인 향상이 요구되고 있다. 투영 광학계의 해상도는, 사용하는 노광 파장이 짧을수록, 또 투영 광학계의 개구수가 클수록 높아진다. 그 때문에, 노광 장치에서 사용되는 노광 파장은 해마다 단파장화되고 있고, 투영 광학계의 개구수도 증가하고 있다. 그리고, 현재 주류인 노광 파장은 KrF 엑시머 레이저의 248㎚ 이지만, 더욱 단파장인 ArF 엑시머 레이저의 193㎚ 도 실용화되고 있는 중이다. 또한, 노광할 때에는, 해상도와 마찬가지로 초점 심도 (DOF) 도 중요해진다. 해상도 (R) 및 초점 심도 (δ) 는 각각 이하의 식에 의해 나타난다.
R=k1ㆍλ/NA … (1)
δ=±k2ㆍλ/NA2 … (2)
여기서, λ 는 노광 파장, NA 는 투영 광학계의 개구수, k1, k2 는 프로세스 계수이다. (1) 식, (2) 식에서, 해상도 (R) 를 높이기 위해 노광 파장 (λ) 을 짧게 하고 개구수 (NA) 를 크게 하면, 초점 심도 (δ) 가 좁아지는 것을 알 수 있다.
초점 심도 (δ) 가 지나치게 좁아지면, 투영 광학계의 이미지면에 대하여 기판 표면을 합치시키는 것이 어려워져, 노광 동작시의 포커스 마진이 부족해질 우려가 있다. 그래서, 실질적으로 노광 파장을 짧게 하고, 또 초점 심도를 넓히는 방법으로서, 예를 들어 국제 공개 제99/49504호 공보에 개시되어 있는 액침법이 제안되어 있다. 이 액침법은, 투영 광학계의 하면 (下面) 과 기판 표면의 사이를 물이나 유기용매 등의 액체로 채워 액침 영역을 형성하고, 액체 중에서의 노광광의 파장이 공기 중의 1/n (n 은 액체의 굴절률로 통상 1.2∼1.6 정도) 이 되는 것을 이용하여 해상도를 향상시킴과 함께, 초점 심도를 약 n 배로 확대한다는 것이다.
그런데, 상기 특허문헌 1 에 개시되어 있는 바와 같이, 마스크와 기판을 주사방향으로 동기 이동시키면서 마스크에 형성된 패턴을 기판에 노광하는 주사형 노광 장치가 알려져 있다. 주사형 노광 장치에 있어서는, 디바이스의 생산성 향상 등을 목적으로 하여 주사 속도 (스캔 속도) 의 고속화가 요구된다. 그런데, 스캔 속도를 고속화한 경우, 액침 영역의 상태 (크기 등) 을 원하는 상태로 유지하기가 어려워지고, 나아가서는 액체를 통한 노광 정밀도 및 계측 정밀도의 열화를 초래한다. 그 때문에, 스캔 속도를 고속화한 경우에 있어서도, 액체의 액침 영역을 원하는 상태로 유지하는 것이 요구된다.
예를 들어, 액침 영역을 원하는 상태로 유지할 수 없고 액체 중에 기포나 간극 (Void) 이 생성되면, 액체를 통과하는 노광광이 그 기포나 간극에 의해서 기판 상으로 양호하게 도달하지 못하여, 기판 상에 형성되는 패턴에 결함이 생기는 등의 문제가 생긴다. 또한, 액체의 공급 및 회수를 실시하면서 기판 상의 일부에 국소적으로 액침 영역을 형성할 때, 스캔 속도의 고속화에 따라서 액침 영역의 액체를 충분히 회수하기가 어려워질 가능성이 있다. 액체를 충분히 회수할 수 없으면, 예를 들어 기판 상에 잔류된 액체의 기화에 의해 기판 상에 부착 자국 (소위 워터 마크, 이하 액체가 물이 아닌 경우도 액체의 부착 후를 워터 마크로 칭한다) 이 형성된다. 워터 마크는 기판 상의 포토레지스트에 영향을 미칠 가능성이 있고, 그 영향으로 인해 생산되는 디바이스의 성능이 열화될 가능성이 있다. 또한, 스캔 속도의 고속화에 따라서 액침 영역을 원하는 크기로 유지하기가 어려워질 가능성도 있다. 또, 스캔 속도의 고속화에 따라서 액침 영역의 액체가 유출될 가능성도 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 액침 영역을 원하는 상태로 유지하여 양호하게 노광 처리할 수 있는 노광 장치, 노광 방법 및 그 노광 장치를 사용하는 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 실시형태에 나타낸 도 1∼도 33 에 대응시킨 이하의 구성을 채용하고 있다. 또, 각 요소에 부가 기재된 괄호안의 부호는 그 요소의 예시에 불과하며, 각 요소를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 상기 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치 (EX) 로서, 투영 광학계 (PL) 와, 액체 (LQ) 를 공급함과 함께 액체 (LQ) 를 회수하는 액침 기구 (11, 21 등) 를 구비하고, 액침 기구는 기판 (P) 의 표면과 대향하고 또한 기판 (P) 의 표면에 대하여 경사진 경사면 (2) 을 갖고, 액침 기구의 액체 회수구 (22) 가 경사면 (2) 에 형성되어 있는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명의 제 1 양태에 의하면, 액침 기구의 액체 회수구가 기판의 표면과 대향하는 경사면에 형성되어 있기 때문에, 투영 광학계의 이미지면측에 형성된 액침 영역과 기판을 상대 이동시킨 경우에 있어서도, 액침 영역의 액체와 그 외측의 공간과의 계면 (기체와 액체 계면) 의 이동량을 억제하면서, 계면형상의 큰 변화도 억제할 수 있다. 따라서, 액침 영역의 상태 (크기 등) 를 원하는 상태로 유지할 수 있다. 또한, 액침 영역의 확산을 억제할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치 (EX) 로서, 투영 광학계 (PL) 와, 액체 (LQ) 를 공급함과 함께 액체 (LQ) 를 회수하는 액침 기구 (11, 21 등) 를 구비하고, 액침 기구는 기판 (P) 의 표면과 대향하도록, 또한 기판 (P) 의 표면과 대략 평행하도록 형성된 평탄부 (75) 를 갖고, 액침 기구의 평탄부 (75) 는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 단면 (T1) 과 기판 (P) 사이에서, 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 배치되고, 액침 기구의 액체 공급구 (12) 는 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 영역 (AR1) 에 대하여 평탄부 (75) 의 외측에 배치되어 있는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 의하면, 기판 표면과 평탄부 사이에 형성되는 작은 갭을 투영 영역의 근방에 또한 투영 영역을 둘러싸도록 형성할 수 있기 때문에, 투영 영역을 덮기 위해 필요 충분한 작은 액침 영역을 유지하는 것이 가능할 뿐만 아니라, 평탄부의 외측에 액체 공급구가 형성되어 있기 때문에, 액침 영역을 형성하는 액체 중으로 기체가 혼입되는 것이 방지되어, 노광광의 광로를 액체로 계속해서 채우는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치 (EX) 로서, 투영 광학계 (PL) 와, 액체 (LQ) 를 공급함과 함께 액체 (LQ) 를 회수하는 액침 기구 (11, 21 등) 를 구비하고, 액침 기구는, 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측의 제 1 위치에 형성되고 또한 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급구 (12) 와, 액체 공급구 (12) 로부터 공급된 액체 (LQ) 가 광로 공간을 통해서 그 광로 공간 외측의 제 1 위치와는 상이한 제 2 위치를 향하여 흐르도록 액체를 가이드 (guide) 하는 가이드 부재 (172D) 를 갖는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에 의하면, 노광광의 광로 공간 외측의 제 1 위치에 형성된 액체 공급구로부터 공급된 액체는, 가이드 부재에 의해서, 광로 공간 외측의 제 1 위치와는 상이한 제 2 위치로 흐르기 때문에, 노광광의 광로 공간에 채워진 액체 중에 기체 부분 (기포) 이 형성되는 등의 문제가 발생하는 것을 억제하여, 액체를 원하는 상태로 유지할 수 있다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치 (EX) 로서, 기판 (P) 과 대향하는 단면 (T1) 을 갖고, 기판 (P) 에 조사되는 노광광 (EL) 이 통과하는 광학계 (PL) 와, 액체 (LQ) 를 공급함과 함께, 액체를 회수하는 액침 기구 (11, 21 등) 를 구비하고, 그 액침 기구가, 기판 (P) 과 광학계 (PL) 의 단면 (T1) 사이에 기판 (P) 에 평행하게 대향하도록 배치되면서, 또한 노광광 (EL) 의 광로를 둘러싸도록 배치된 평탄면 (75) 을 갖는 플레이트 부재 (172D) 를 갖고, 광학계의 단면 (T1) 근방에 형성된 공급구 (12) 로부터 광학계의 단면 (T1) 과 플레이트 부재 (172D) 사이의 공간 (G2) 으로 액체 (LQ) 를 공급함과 함께, 노광광 (EL) 의 광로에 대하여 플레이트 부재의 평탄면 (75) 으로부터 떨어진 위치에, 또한 기판 (P) 과 대향하도록 배치되어 있는 액체 회수구 (22) 로부터 액체 (LQ) 를 회수하는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명의 제 4 양태의 노광 장치에 의하면, 플레이트 부재의 평탄면과 기판 사이의 미소한 갭이 노광광을 둘러싸도록 형성되고, 또 그 평탄면의 외측에 액체의 회수구가 배치되어 있기 때문에, 기판 상에 원하는 상태인 안정적인 액침 영역을 유지할 수 있다. 또한 플레이트 부재와 광학계의 단면 사이의 공간에 액체를 공급하도록 하고 있기 때문에, 노광광의 광로 상에 형성되는 액침 영역에 기포나 간극 (Void) 이 발생하기 어렵다.
또한 본 발명의 제 5 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 액체 (LQ) 와 접촉하는 단면 (T1) 을 갖고, 노광광 (EL) 이 통과하는 광학 부재 (LS1) 와, 액체 (LQ) 를 공급함과 함께, 액체 (LQ) 를 회수하는 액침 기구 (11, 21 등) 를 구비하고, 그 액침 기구는, 기판 (P) 에 평행하게 대향하도록 또한 노광광 (EL) 의 광로를 둘러싸도록 배치된 평탄면 (75) 과, 노광광 (EL) 의 광로에 대하여 평탄면 (75) 의 외측에 그 평탄면에 대하여 경사진 경사면 (2, 2") 을 갖는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명의 제 5 양태의 노광 장치에 의하면, 플레이트 부재의 평탄면과 기판 사이의 미소한 갭이 노광광을 둘러싸도록 형성되어 있기 때문에, 기판 상에 원하는 상태인 안정적인 액침 영역을 유지할 수 있다. 또한, 그 평탄면의 외측에 경사면이 형성되어 있기 때문에, 액체의 확산이 억제되어 액체의 누출 등을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 6 양태에 따르면, 광학 부재 (LS1) 와 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 방법으로서, 광학 부재 (LS1) 의 단면 (T1) 과 대향하도록 기판 (P) 을 배치하고, 광학 부재의 단면 (T1) 과 기판 (P) 사이에서 노광광 (EL) 의 광로를 둘러싸도록 배치된 플레이트 부재 (172D) 의 일방 면과 광학 부재의 단면 (T1) 사이의 공간 (G2) 으로 액체 (LQ) 를 공급하여, 광학 부재의 단면 (T1) 과 기판 (P) 사이의 공간, 및 플레이트 부재의 타방 면과 기판 사이를 액체로 채우고, 그 액체의 공급과 병행하여, 기판 (P) 과 대향하도록 배치된 회수구 (22) 로부터 액체 (LQ) 를 회수하여 기판 (P) 상의 일부에 액침 영역 (AR2) 을 형성하고, 기판 상의 일부에 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 액체 (LQ) 를 통해서 기판 상에 노광광을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 방법이 제공된다.
본 발명의 제 6 양태의 노광 방법에 의하면, 플레이트 부재의 평탄면과 기판 사이의 미소한 갭이 노광광을 둘러싸도록 형성되어 있기 때문에, 기판 상에 원하는 안정적인 액침 영역을 유지할 수 있다. 또, 플레이트 부재와 광학 부재의 단면 사이의 공간으로 액체를 공급하도록 하고 있기 때문에, 노광광의 광로에 있어서 액체 중의 기포나 간극의 발생을 억제할 수 있다.
본 발명의 제 7 양태에 따르면, 상기 양태의 노광 장치 (EX) 를 사용하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 7 양태에 의하면, 스캔 속도를 고속화한 경우에도 액체의 액침 영역을 원하는 상태로 유지한 상태에서 양호하게 노광 처리할 수 있기 때문에, 원하는 성능을 갖는 디바이스를 높은 생산효율로 제조할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 노광 장치의 제 1 실시형태를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는 제 1 실시형태에 관련된 노즐 부재 근방을 나타내는 개략 사시도이다.
도 3 은 제 1 실시형태에 관련된 노즐 부재를 하측에서 본 사시도이다.
도 4 는 제 1 실시형태에 관련된 노즐 부재 근방을 나타내는 측단면도이다.
도 5 는 액체 회수 기구의 일 실시형태를 나타내는 개략 구성도이다.
도 6 은 액체 회수 기구에 의한 액체 회수 동작의 원리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7(a) 및 7(b) 는 제 1 실시형태에 관련된 액체 회수 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8(a) 및 8(b) 는 액체 회수 동작의 비교예를 나타내는 모식도이다.
도 9 는 제 2 실시형태에 관련된 노즐 부재를 나타내는 모식도이다.
도 10 은 제 3 실시형태에 관련된 노즐 부재를 나타내는 모식도이다.
도 11 은 제 4 실시형태에 관련된 노즐 부재를 나타내는 모식도이다.
도 12 는 제 5 실시형태에 관련된 노즐 부재를 나타내는 하측에서 본 사시도이다.
도 13 은 제 6 실시형태에 관련된 노즐 부재 근방을 나타내는 개략 사시도이다.
도 14 는 제 6 실시형태에 관련된 노즐 부재를 하측에서 본 사시도이다.
도 15 는 제 6 실시형태에 관련된 노즐 부재 근방을 나타내는 측단면도이다.
도 16 은 제 6 실시형태에 관련된 노즐 부재의 작용을 설명하기 위한 도이다.
도 17 은 제 7 실시형태에 관련된 노즐 부재를 하측에서 본 사시도이다.
도 18 은 제 7 실시형태에 관련된 노즐 부재 근방을 나타내는 측단면도이다.
도 19 는 제 8 실시형태에 관련된 노즐 부재 근방을 나타내는 개략 사시도이다.
도 20 은 제 8 실시형태에 관련된 노즐 부재를 하측에서 본 사시도이다.
도 21 은 제 8 실시형태에 관련된 노즐 부재 근방을 나타내는 측단면도이다.
도 22 는 제 8 실시형태에 관련된 노즐 부재 근방을 나타내는 측단면도이다.
도 23 은 제 8 실시형태에 관련된 가이드 부재를 나타내는 평면도이다.
도 24 는 제 8 실시형태에 관련된 노즐 부재 근방을 나타내는 측단면도이다.
도 25 는 제 9 실시형태에 관련된 가이드 부재를 나타내는 평면도이다.
도 26 은 제 10 실시형태에 관련된 가이드 부재를 나타내는 평면도이다.
도 27 은 제 11 실시형태에 관련된 가이드 부재를 나타내는 평면도이다.
도 28 은 제 12 실시형태에 관련된 가이드 부재를 나타내는 평면도이다.
도 29 는 제 13 실시형태에 관련된 가이드 부재를 나타내는 평면도이다.
도 30 은 제 14 실시형태에 관련된 가이드 부재를 나타내는 평면도이다.
도 31 은 제 15 실시형태에 관련된 가이드 부재를 나타내는 평면도이다.
도 32 는 제 16 실시형태에 관련된 가이드 부재를 나타내는 평면도이다.
도 33 은 반도체 디바이스 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우차트도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
<제 1 실시형태>
도 1 은 본 발명에 관련된 노광 장치의 제 1 실시형태를 나타내는 개략 구성도이다. 도 1 에 있어서, 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 를 지지하여 이동 가능한 마스크 스테이지 (MST) 와, 기판 (P) 을 지지하여 이동 가능한 기판 스테이지 (PST) 와, 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 에 의해 조명하는 조명 광학계 (IL) 와, 노광광 (EL) 에 의해 조명된 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 스테이지 (PST) 에 지지되어 있는 기판 (P) 에 투영 노광하는 투영 광학계 (PL) 및 노광 장치 (EX) 전체의 동작을 통괄 제어하는 제어 장치 (CONT) 를 구비하고 있다.
본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상시킴과 함께 초점 심도를 실질적으로 넓히기 위해 액침법을 적용한 액침 노광 장치로서, 액체 (LQ) 를 공급함과 함께 액체 (LQ) 를 회수하는 액침 기구 (1) 를 구비하고 있다. 액침 기구 (1) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급 기구 (10) 와, 액체 공급 기구 (10) 로 공급된 액체 (LQ) 를 회수하는 액체 회수 기구 (20) 를 구비하고 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 (AR1) 을 포함하는 기판 (P) 상의 적어도 일부에 투영 영역 (AR1) 보다 크면서 기판 (P) 보다는 작은 액침 영역 (AR2) 을 국소적으로 형성한다. 구체적으로는, 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 단부의 광학 소자 (LS1) 와, 그 이미지면측에 배치된 기판 (P) 표면과의 사이에 액체 (LQ) 를 채우는 국소 액침 방식을 채용하고, 이 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 액체 (LQ) 및 투영 광학계 (PL) 를 통해서 마스크 (M) 를 통과한 노광광 (EL) 을 기판 (P) 에 조사함으로써 마스크 (M) 의 패턴을 기판 (P) 에 투영 노광한다. 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 (AR2) 을 국소적으로 형성한다.
투영 광학계 (PL) 의 이미지면 근방, 구체적으로는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 단부의 광학 소자 (LS1) 근방에는, 나중에 상세히 서술하는 노즐 부재 (70) 가 배치되어 있다. 노즐 부재 (70) 는, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에서 광학 소자 (LS1) 의 주위를 둘러싸도록 설치된 고리형 부재이다. 본 실시형태에 있어서, 노즐 부재 (70) 는 액침 기구 (1) 의 일부를 구성하고 있다.
본 실시형태에서는, 노광 장치 (EX) 로서 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 주사 방향에서의 서로 다른 방향 (역방향) 으로 동기 이동시키면서 마스크 (M) 에 형성된 패턴을 기판 (P) 에 노광하는 주사형 노광 장치 (이른바 스캐닝 스테퍼) 를 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 일치하는 방향을 Z 축 방향, Z 축 방향에 수직인 평면 내에서 마스크 (M) 와 기판 (P) 의 동기 이동 방향 (주사 방향) 을 X 축 방향, Z 축 방향 및 X 축 방향에 수직인 방향 (비주사 방향) 을 Y 축 방향으로 한다. 또한, X 축, Y 축, 및 Z 축 둘레의 회전 (경사) 방향을 각각 θX, θY, 및 θZ 방향으로 한다.
노광 장치 (EX) 는, 바닥면 상에 형성된 베이스 (BP) 와, 그 베이스 (BP) 상에 설치된 메인 칼럼 (9) 을 구비하고 있다. 메인 칼럼 (9) 에는, 내측을 향하여 돌출된 상측 단부 (7) 및 하측 단부 (8) 가 형성되어 있다. 조명 광학계 (IL) 는, 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 에 의해 조명하는 것으로서, 메인 칼럼 (9) 의 상부에 고정된 지지 프레임 (3) 에 의해 지지되어 있다.
조명 광학계 (IL) 는, 노광용 광원, 노광용 광원으로부터 사출된 광속의 조도를 균일화하는 옵티컬 인터그레이터, 옵티컬 인터그레이터로부터 사출된 노광광 (EL) 을 집광하는 콘덴서 렌즈, 릴레이 렌즈계, 노광광 (EL) 에 의한 마스크 (M) 상의 조명 영역을 슬릿형상으로 설정하는 가변 시야 조리개 등을 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) 으로는, 예를 들어, 수은 램프로부터 사출되는 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광) 이나, ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 및 F2 레이저광 (파장 157㎚) 등의 진공 자외광 (VUV 광) 등이 사용된다. 본 실시형태에 있어서는 ArF 엑시머 레이저광이 사용된다.
본 실시형태에 있어서, 액체 (LQ) 로는 순수 (純水) 가 사용된다. 순수는 ArF 엑시머 레이저광 뿐만 아니라, 예를 들어, 수은 램프로부터 사출되는 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광) 도 투과 가능하다.
마스크 스테이지 (MST) 는 마스크 (M) 를 지지하여 이동 가능하다. 마스크 스테이지 (MST) 는 마스크 (M) 를 진공 흡착 (또는 정전 흡착) 에 의해 유지한다. 마스크 스테이지 (MST) 의 하면에는 비접촉 베어링인 기체 베어링 (에어 베어링: 85) 이 복수 형성되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 는 에어 베어링 (85) 에 의해 마스크 정반 (4) 의 상면 (가이드면) 에 대하여 비접촉 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 정반 (4) 은, 메인 칼럼 (9) 의 상측 단부 (7) 에 방진 장치 (86) 를 사이에 두고 지지되어 있다. 즉, 마스크 스테이지 (MST) 는, 방진 장치 (86) 및 마스크 정반 (4) 을 사이에 두고 메인 칼럼 (9) (상측 단부 (7)) 에 지지되어 있다. 또한, 방진 장치 (86) 에 의해서, 메인 칼럼 (9) 의 진동이 마스크 스테이지 (MST) 를 지지하는 마스크 정반 (4) 에 전달되지 않도록, 마스크 정반 (4) 과 메인 칼럼 (9) 이 진동적으로 분리되어 있다.
마스크 스테이지 (MST) 는, 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어되는 리니어 모터 등을 포함하는 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 의 구동에 의해 마스크 (M) 를 유지한 상태로, 마스크 정반 (4) 상에서, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 수직인 평면 내, 즉 XY 평면 내에서 2차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 마스크 스테이지 (MST) 는, X 축 방향으로 지정된 주사 속도에 의해 구동 가능하도록 되어 있고, 마스크 (M) 의 전체면이 적어도 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 을 횡단할 수 있을 만큼의 X 축 방향의 이동 스트로크를 가지고 있다.
마스크 스테이지 (MST) 상에는 마스크 스테이지 (MST) 와 함께 이동하는 이동경 (81) 이 설치되어 있다. 또한, 이동경 (81) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (82) 가 설치되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 상의 마스크 (M) 의 2차원 방향의 위치, 및 θZ 방향의 회전각 (경우에 따라서는 θX, θY 방향의 회전각도 포함한다) 은 레이저 간섭계 (82) 에 의해 실시간으로 계측된다. 레이저 간섭계 (82) 의 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는, 레이저 간섭계 (82) 의 계측 결과에 기초하여 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 를 구동함으로써 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 의 위치를 제어한다.
투영 광학계 (PL) 는 마스크 (M) 의 패턴을 소정의 투영 배율 (β) 로 기판 (P) 에 투영 노광하는 것으로서, 기판 (P) 측의 선단부 (先端部) 에 설치된 광학 소자 (LS1) 를 포함하는 복수의 광학 소자로 구성되어 있고, 이들 광학 소자는 경통 (PK) 에 의해 지지되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 투영 광학계 (PL) 는, 투영 배율 (β) 이 예를 들어 1/4, 1/5 또는 1/8 의 축소계이다. 또, 투영 광학계 (PL) 는 등배계 및 확대계 중 어느 것이어도 상관없다. 또한, 투영 광학계 (PL) 는, 굴절 소자와 반사 소자를 포함하는 반사 굴절계, 반사 소자를 포함하지 않는 굴절계, 굴절 소자를 포함하지 않는 반사계 중 어느 것도 상관없다. 또,본 실시형태의 투영 광학계 (PL) 의 선단부의 광학 소자 (LS1) 는 경통 (PK) 으로부터 노출되어 있고, 그 광학 소자 (LS1) 에는 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 가 접촉한다.
투영 광학계 (PL) 를 유지하는 경통 (PK) 의 외주에는 플랜지 (PF) 가 형성되어 있고, 투영 광학계 (PL) 는 이 플랜지 (PF) 를 사이에 두고 경통 정반 (5) 에 지지되어 있다. 경통 정반 (5) 은, 메인 칼럼 (9) 의 하측 단부 (8) 에 방진 장치 (87) 를 사이에 두고 지지되어 있다. 즉, 투영 광학계 (PL) 는, 방진 장치 (87) 및 경통 정반 (5) 을 사이에 두고 메인 칼럼 (9) (하측 단부 (8)) 에 지지되어 있다. 또한, 방진 장치 (87) 에 의해서 메인 칼럼 (9) 의 진동이 투영 광학계 (PL) 를 지지하는 경통 정반 (5) 에 전달되지 않도록, 경통 정반 (5) 과 메인 칼럼 (9) 이 진동적으로 분리되어 있다.
기판 스테이지 (PST) 는, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH) 를 지지하여 이동 가능하다. 기판 홀더 (PH) 는, 예를 들어 진공 흡착 등에 의해 기판 (P) 을 유지한다. 기판 스테이지 (PST) 의 하면에는 비접촉 베어링인 기체 베어링 (에어 베어링: 88) 이 복수 설치되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 는, 에어 베어링 (88) 에 의해 기판 정반 (6) 의 상면 (가이드면) 에 대하여 비접촉 지지되어 있다. 기판 정반 (6) 은 베이스 (BP) 상에 방진 장치 (89) 를 사이에 두고 지지되어 있다. 또한, 방진 장치 (89) 에 의해서, 베이스 (BP) (바닥면) 나 메인 칼럼 (9) 의 진동이 기판 스테이지 (PST) 를 지지하는 기판 정반 (6) 에 전달되지 않도록, 기판 정반 (6) 과 메인 칼럼 (9) 및 베이스 (BP) (바닥면) 가 진동적으로 분리되어 있다.
기판 스테이지 (PST) 는, 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어되는 리니어 모터 등을 포함하는 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 의 구동에 의해 기판 (P) 을 기판 홀더 (PH) 를 통해서 유지한 상태로, 기판 정반 (6) 상에 있어서, XY 평면 내에서 2차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 또 기판 스테이지 (PST) 는, Z 축 방향, θX 방향, 및 θY 방향으로도 이동 가능하다.
기판 스테이지 (PST) 상에는, 기판 스테이지 (PST) 와 함께 투영 광학계 (PL) 에 대하여 이동하는 이동경 (83) 이 형성되어 있다. 또한, 이동경 (83) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (84) 가 설치되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 상의 기판 (P) 의 2차원 방향의 위치, 및 회전각은 레이저 간섭계 (84) 에 의해 실시간으로 계측된다. 또 도시하지 않았지만, 노광 장치 (EX) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지되어 있는 기판 (P) 표면의 위치 정보를 검출하는 포커스ㆍ레벨링 검출계를 구비하고 있다. 포커스ㆍ레벨링 검출계로는, 기판 (P) 의 표면에 경사 방향으로부터 검출광을 조사하는 사입사 방식, 또는 정전 용량형 센서를 사용한 방식 등을 채용할 수 있다. 포커스ㆍ레벨링 검출계는, 기판 (P) 표면의 Z 축 방향의 위치 정보, 및 기판 (P) 의 θX 및 θY 방향의 경사 정보를 액체 (LQ) 를 통하거나, 또는 액체 (LQ) 를 통하지 않고서 검출한다. 액체 (LQ1) 를 통하지 않고서 기판 (P) 표면의 면정보를 검출하는 포커스ㆍ레벨링 검출계의 경우, 투영 광학계 (PL) 로부터 떨어진 위치에서 기판 (P) 표면의 면정보를 검출하는 것이더라도 좋다. 투영 광학계 (PL) 로부터 떨어진 위치에서 기판 (P) 표면의 면정보를 검출하는 노광 장치는, 예를 들어 미국 특허 제6,674,510호에 개시되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령이 허용되는 한도 내에서 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
레이저 간섭계 (84) 의 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 포커스ㆍ레벨링 검출계의 검출 결과도 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는, 포커스ㆍ레벨링 검출계의 검출 결과에 기초하여 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 를 구동시켜, 기판 (P) 의 포커스 위치 및 경사각을 제어하여 기판 (P) 의 표면을 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 맞추어 넣음과 함께, 레이저 간섭계 (84) 의 계측 결과에 기초하여 기판 (P) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향에서의 위치를 제어한다.
기판 스테이지 (PST) 상에는 오목부 (90) 가 형성되어 있고, 기판 (P) 을 유지하기 위한 기판 홀더 (PH) 는 오목부 (90) 에 배치되어 있다. 그리고, 기판 스테이지 (PST) 중 오목부 (90) 이외의 상면 (91) 은, 기판 홀더 (PH) 에 유지된 기판 (P) 의 표면과 거의 같은 높이 (면일 (面一)) 가 되는 평탄면 (평탄부) 으로 되어 있다. 또한 본 실시형태에서는, 이동경 (83) 의 상면도 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (91) 과 대략 면일하게 형성되어 있다.
기판 (P) 의 주위에 기판 (P) 표면과 거의 면일한 상면 (91) 을 형성하였기 때문에, 기판 (P) 의 에지 영역을 액침 노광할 때에 있어서도 기판 (P) 에지부의 외측에는 단차부 (段差部) 가 거의 없어, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 액체 (LQ) 를 유지하여 액침 영역 (AR2) 을 양호하게 형성할 수 있다. 또한, 기판 (P) 의 에지부와 그 기판 (P) 주위에 형성된 평탄면 (상면: 91) 사이에는 0.1∼2㎜ 정도의 간극이 있지만, 액체 (LQ) 의 표면장력에 의해 그 간극으로 액체 (LQ) 가 흘러 들어가는 경우가 거의 없어, 기판 (P) 의 주연 (周緣) 근방을 노광하는 경우에도 상면 (91) 에 의해 투영 광학계 (PL) 밑에 액체 (LQ) 를 유지할 수 있다.
액침 기구 (1) 의 액체 공급 기구 (10) 는, 액체 (LQ) 를 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 공급하기 위한 것으로서, 액체 (LQ) 를 송출할 수 있는 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. 본 실시형태에 있어서 액체 공급 기구 (10) 는 순수를 공급하는 것으로, 액체 공급부 (11) 는, 순수 제조 장치 및 공급하는 액체 (순수: LQ) 의 온도를 조정하는 온조 장치 등을 구비하고 있다. 또, 소정의 수질 조건을 만족하면, 노광 장치 (EX) 에 순수 제조 장치를 설치하지 않고, 노광 장치 (EX) 가 배치되는 공장의 순수 제조 장치 (용력 (用力)) 를 사용하도록 해도 된다. 또, 액체 (순수: LQ) 의 온도를 조정하는 온조 장치도 노광 장치 (EX) 에 설치하지 않고, 공장 등의 설비로 대체하여 사용해도 된다. 액체 공급 기구 (10) (액체 공급부 (11)) 의 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 기판 (P) 상에 액침 영역 (AR2) 을 형성하기 위해, 액체 공급 기구 (10) 는, 제어 장치 (CONT) 의 제어하에서 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치된 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 소정량 공급한다.
공급관 (13) 의 도중에는, 액체 공급부 (11) 로부터 송출되어서 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 공급되는 단위 시간당 액체량을 제어하는 매스플로우 컨트롤러라고 불리는 유량 제어기 (16) 가 설치되어 있다. 유량 제어기 (16) 에 의한 액체 공급량의 제어는 제어 장치 (CONT) 의 지령 신호하에서 실시된다.
액침 기구 (1) 의 액체 회수 기구 (20) 는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측의 액체 (LQ) 를 회수하기 위한 것으로, 액체 (LQ) 를 회수할 수 있는 액체 회수부 (21) 와, 액체 회수부 (21) 에 그 일단부가 접속되는 회수관 (23) 을 구비하고 있다. 회수관 (23) 의 타단부는 노즐 부재 (70) 에 접속되어 있다. 액체 회수부 (21) 는 예를 들어 진공 펌프 등의 진공계 (흡인 장치), 및 회수된 액체 (LQ) 와 기체를 분리하는 기체와 액체 분리기, 회수된 액체 (LQ) 를 수용하는 탱크 등을 구비하고 있다. 또, 진공계, 기체와 액체 분리기, 탱크 등의 적어도 일부를 노광 장치 (EX) 에 설치하지 않고, 노광 장치 (EX) 가 배치되는 공장 등의 설비를 사용하도록 해도 된다. 액체 회수 기구 (20) (액체 회수부 (21)) 의 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 기판 (P) 상에 액침 영역 (AR2) 을 형성하기 위해, 액체 회수 기구 (20) 는, 제어 장치 (CONT) 의 제어하에서 액체 공급 기구 (10) 로부터 공급된 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 소정량 회수한다.
노즐 부재 (70) 는 노즐 홀더 (92) 에 유지되어 있고, 그 노즐 홀더 (92) 는 메인 칼럼 (9) 의 하측 단부 (8) 에 접속되어 있다. 노즐 부재 (70) 를 노즐 홀더 (92) 를 통해서 지지하고 있는 메인 칼럼 (9) 과, 투영 광학계 (PL) 의 경통 (PK) 을 플랜지 (PF) 를 통해서 지지하고 있는 경통 정반 (5) 은, 방진 장치 (87) 을 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있다. 따라서, 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이 투영 광학계 (PL) 로 전달되는 것이 방지되어 있다. 또한, 노즐 부재 (70) 를 노즐 홀더 (92) 를 통해서 지지하고 있는 메인 칼럼 (9) 과, 기판 스테이지 (PST) 를 지지하고 있는 기판 정반 (6) 은, 방진 장치 (89) 을 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있다. 따라서, 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이, 메인 칼럼 (9) 및 베이스 (BP) 를 통해서 기판 스테이지 (PST) 로 전달되는 것이 방지되어 있다. 또한, 노즐 부재 (70) 를 노즐 홀더 (92) 를 통해서 지지하고 있는 메인 칼럼 (9) 과, 마스크 스테이지 (MST) 를 지지하고 있는 마스크 정반 (4) 은, 방진 장치 (86) 을 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있다. 따라서, 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이 메인 칼럼 (9) 을 통해서 마스크 스테이지 (MST) 로 전달되는 것이 방지되어 있다.
다음으로, 도 2, 도 3 및 도 4 를 참조하면서, 액침 기구 (1) 및 그 액침 기구 (1) 의 일부를 구성하는 노즐 부재 (70) 에 관해서 설명한다. 도 2 는 노즐 부재 (70) 근방을 나타내는 개략 사시도의 일부 파단도, 도 3 은 노즐 부재 (70) 를 하측에서 본 사시도, 도 4 는 측단면도이다.
노즐 부재 (70) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부에 있는 광학 소자 (LS1) 의 근방에 배치되어 있고, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에서 광학 소자 (LS1) 주위를 둘러싸도록 형성된 고리형 부재이다. 노즐 부재 (70) 는, 그 중앙부에 투영 광학계 (PL) (광학 소자 (LS1)) 를 배치할 수 있는 구멍부 (70H) 를 가지고 있다. 노즐 부재 (70) 의 구멍부 (70H) 의 내측면과 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (LS1) 의 측면 사이에는 간극이 형성되어 있다. 간극은, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (LS1) 와 노즐 부재 (70) 를 진동적으로 분리하기 위해 형성된 것이다. 이것에 의해, 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이 투영 광학계 (PL) (광학 소자 (LS1)) 에 직접적으로 전달하는 것이 방지되어 있다.
또, 노즐 부재 (70) 의 구멍부 (70H) 의 내측면은 액체 (LQ) 에 대하여 발액성 (발수성) 이어서, 투영 광학계 (PL) 측면과 노즐 부재 (70) 의 내측면 사이의 간극으로 액체 (LQ) 가 침입하는 것이 억제되어 있다.
노즐 부재 (70) 의 하면에는 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급구 (12), 및 액체 (LQ) 를 회수하는 액체 회수구 (22) 가 형성되어 있다. 또한, 노즐 부재 (70) 의 내부에는, 액체 공급구 (12) 에 접속하는 공급 유로 (14) 및 액체 회수구 (22) 에 접속하는 회수 유로 (24) 가 형성되어 있다. 또, 공급 유로 (14) 에는 공급관 (13) 의 타단부가 접속되어 있고, 회수 유로 (24) 에는 회수관 (23) 의 타단부가 접속되어 있다. 액체 공급구 (12), 공급 유로 (14) 및 공급관 (13) 은 액체 공급 기구 (10) 의 일부를 구성하는 것이고, 액체 회수구 (22), 회수 유로 (24) 및 회수관 (23) 은 액체 회수 기구 (20) 의 일부를 구성하는 것이다.
액체 공급구 (12) 는, 기판 스테이지 (PST) 상에 지지된 기판 (P) 의 상방에 있어서, 그 기판 (P) 표면과 대향하도록 형성되어 있다. 액체 공급구 (12) 와 기판 (P) 표면은 소정 거리만큼 떨어져 있다. 액체 공급구 (12) 는, 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 액체 공급구 (12) 는 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록, 노즐 부재 (70) 의 하면에 있어서 고리모양의 슬릿형상으로 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 투영 영역 (AR1) 은 Y 축 방향 (비주사 방향) 을 긴 길이 방향으로 하는 직사각형상으로 설정되어 있다.
공급 유로 (14) 는, 공급관 (13) 의 타단부에 그 일부가 접속된 버퍼 유로부 (14H) 와, 그 상단부가 버퍼 유로부 (14H) 에 접속되고, 하단부가 액체 공급구 (12) 에 접속된 경사 유로부 (14S) 를 구비하고 있다. 경사 유로부 (14S) 는 액체 공급구 (12) 에 대응한 형상을 가지고, 그 XY 평면에 따른 단면은 광학 소자 (LS1) 를 둘러싸는 고리모양의 슬릿형상으로 형성되어 있다. 경사 유로부 (14S) 는 그 내측에 배치되어 있는 광학 소자 (LS1) 의 측면에 따른 경사 각도를 가지고 있어, 측단면에서 볼 때, 투영 광학계 (PL) (광학 소자 (LS1)) 의 광축 (AX) 으로부터 멀어짐에 따라서 기판 (P) 표면과의 간격이 커지도록 형성되어 있다.
버퍼 유로부 (14H) 는 경사 유로부 (14S) 의 상단부를 둘러싸도록 그 외측에 형성되어 있고, XY 방향 (수평 방향) 으로 넓어지되도록 형성된 공간부이다. 버퍼 유로부 (14H) 의 내측 (광축 (AX) 측) 과 경사 유로부 (14S) 의 상단부는 접속되어 있고, 그 접속부는 전환점부 (17) 로 되어 있다. 그리고, 그 접속부 (전환점부: 17) 의 근방, 구체적으로는 버퍼 유로부 (14H) 의 내측 (광축 (AX) 측) 영역에는, 경사 유로부 (14S) 의 상단부를 둘러싸도록 형성된 제방부 (15) 가 형성되어 있다. 제방부 (15) 는 버퍼 유로부 (14H) 의 저면으로부터 ＋Z 방향으로 돌출하도록 형성되어 있다. 제방부 (15) 에 의해 버퍼 유로부 (14H) 보다 좁은 협유로부 (14N) 가 형성되어 있다.
본 실시형태에서는, 노즐 부재 (70) 는 제 1 부재 (71) 와 제 2 부재 (72) 를 조합하여 형성되어 있다. 제 1, 제 2 부재 (71, 72) 는, 예를 들어 알루미늄, 티탄, 스테인리스강, 듀랄루민 (duralumin), 또는 이들을 적어도 2 종 함유하는 합금에 의해서 형성 가능하다.
제 1 부재 (71) 는, 측판부 (71A) 와, 측판부 (71A) 상부의 소정 위치에 그 외측 단부가 접속된 천판부 (71B) 와, 천판부 (71B) 의 내측 단부에 그 상단부가 접속된 경사판부 (71C) 와, 경사판부 (71C) 의 하단부에 접속된 저판부 (71D) (도 3 참조) 를 가지고 있고, 이들 각 판부는 서로 접합되어 일체화되어 있다. 제 2 부재 (72) 는, 제 1 부재 (71) 의 상단부에 그 외측 단부가 접속된 천판부 (72B) 와, 천판부 (72B) 의 내측 단부에 그 상단부가 접속된 경사판부 (72C) 와, 경사판부 (72C) 의 하단부에 접속된 저판부 (72D) 를 가지고 있고, 이들 각 판부는 서로 접합되어 일체화되어 있다. 그리고, 제 1 부재 (71) 의 천판부 (71B) 에 의해 버퍼 유로부 (14H) 의 저면이 형성되고, 제 2 부재 (72) 의 천판부 (72B) 의 하면에 의해 버퍼 유로부 (14H) 의 천정면이 형성되어 있다. 또한, 제 1 부재 (71) 의 경사판부 (71C) 의 상면 (광학 소자 (LS1) 측을 향한 면) 에 의해 경사 유로부 (14S) 의 저면이 형성되고, 제 2 부재 (72) 의 경사판부 (72C) 의 하면 (광학 소자 (LS1) 와 반대측을 향한 면) 에 의해 경사 유로부 (14S) 의 천정면이 형성되어 있다. 제 1 부재 (71) 의 경사판부 (71C) 및 제 2 부재 (72) 의 경사판부 (72C) 각각은 유발 (乳鉢) 모양으로 형성되어 있다. 이들 제 1, 제 2 부재 (71, 72) 를 조합함으로써 슬릿형상의 공급 유로 (14) 가 형성된다. 또한, 버퍼 유로부 (14H) 의 외측은 제 1 부재 (71) 의 측판부 (71A) 의 상부 영역에 의해서 폐색되어 있고, 제 2 부재 (72) 의 경사판부 (72C) 의 상면은 광학 소자 (LS1) 의 측면과 대향하고 있다.
액체 회수구 (22) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 상방에 있어서 그 기판 (P) 표면과 대향하도록 형성되어 있다. 액체 회수구 (22) 와 기판 (P) 표면은 소정 거리만큼 떨어져 있다. 액체 회수구 (22) 는, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 에 대하여 액체 공급구 (12) 의 외측에, 투영 영역 (AR1) 에 대해 액체 공급구 (12) 보다 멀리 떨어져서 형성되어 있고, 액체 공급구 (12) 및 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 제 1 부재 (71) 의 측판부 (71A), 천판부 (71B) 및 경사판부 (71C) 에 의해 아래를 향하여 개구되는 공간부 (24) 가 형성되어 있고, 공간부 (24) 의 상기 개구부에 의해 액체 회수구 (22) 가 형성되어 있으며, 상기 공간부 (24) 에 의해 회수 유로 (24) 가 형성되어 있다. 그리고, 회수 유로 (공간부: 24) 의 일부에 회수관 (23) 의 타단부가 접속되어 있다.
액체 회수구 (22) 에는, 그 액체 회수구 (22) 를 덮도록 복수의 구멍을 갖는 다공 부재 (25) 가 배치되어 있다. 다공 부재 (25) 는 복수의 구멍을 갖는 메시 (mesh) 부재에 의해 구성되어 있다. 다공 부재 (25) 로는, 예를 들어, 대략 육각형상의 복수의 구멍으로 이루어지는 벌집 패턴이 형성된 메시 부재에 의해 구성 가능하다. 다공 부재 (25) 는 박판형상으로 형성되어 있고, 예를 들어, 100㎛ 정도의 두께를 갖는 것이다.
다공 부재 (25) 는, 스테인리스강 (예를 들어 SUS316) 등으로 이루어지는 다공 부재의 기재 (基材) 가 되는 판부재에 구멍을 뚫는 가공을 실시함으로서 형성할 수 있다. 또한, 액체 회수구 (22) 에, 복수의 박판형상 다공 부재 (25) 를 겹쳐 배치하는 것도 가능하다. 또한, 다공 부재 (25) 에, 액체 (LQ) 로 불순물이 용출되는 것을 억제하기 위한 표면 처리, 또는 친액성을 높이기 위한 표면 처리를 실행해도 된다. 그와 같은 표면 처리로는 다공 부재 (25) 에 산화크롬을 부착하는 처리를 들 수 있고, 예를 들어 Kobelco Eco-Solutions Co.,Ltd. 의 「GOLDEP」처리 또는 「GOLDEP WHITE」처리를 들 수 있다. 이러한 표면 처리를 실시함으로써, 다공 부재 (25) 로부터 액체 (LQ) 로 불순물이 용출되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 노즐 부재 (70) (제 1, 제 2 부재 (71, 72)) 에 상기 서술한 표면 처리를 실시해도 된다. 또, 다공 부재 (25) 를, 제 1 액체 (LQ1) 로의 불순물의 용출이 적은 재료 (티탄 등) 를 사용하여 형성해도 된다.
노즐 부재 (70) 는 평면에서 볼 때 사각형상이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 액체 회수구 (22) 는, 노즐 부재 (70) 의 하면에 있어서, 투영 영역 (AR1) 및 액체 공급구 (12) 를 둘러싸도록 평면에서 보아 프레임형상 (구(口)자 형상) 으로 형성되어 있다. 그리고, 그 액체 회수구 (22) 에 박판형상 다공 부재 (25) 가 배치되어 있다. 또한, 액체 회수구 (22) (다공 부재 (25)) 와 액체 공급구 (12) 사이에는 제 1 부재 (71) 의 저판부 (71D) 가 배치되어 있다. 액체 공급구 (12) 는, 제 1 부재 (71) 의 저판부 (71D) 와 제 2 부재 (72) 의 저판부 (72D) 사이에서 평면에서 볼 때 고리모양의 슬릿형상으로 형성된 것이다.
노즐 부재 (70) 중, 저판부 (71D, 72D) 각각의 기판 (P) 과 대향하는 면 (하면) 은 XY 평면과 평행한 평탄면으로 되어 있다. 즉, 노즐 부재 (70) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면 (XY 평면) 과 대향하도록, 또한 기판 (P) 의 표면과 대략 평행해지도록 형성된 하면을 갖는 저판부 (71D, 72D) 를 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 저판부 (71D) 의 하면과 저판부 (72D) 의 하면은 대략 면일하여, 기판 스테이지 (PST) 에 배치된 기판 (P) 표면과의 갭이 가장 작아지는 부분이 된다. 이것에 의해, 저판부 (71D, 72D) 의 하면과 기판 (P) 사이에서 액체 (LQ) 를 양호하게 유지하여 액침 영역 (AR2) 을 형성할 수 있다. 이하의 설명에 있어서는, 기판 (P) 의 표면과 대향하도록 또한 기판 (P) 의 표면 (XY 평면) 과 대략 평행해지도록 형성된 저판부 (71D, 72D) 의 하면 (평탄부) 을 합하여 「랜드면 (75)」이라고 적당히 칭한다.
랜드면 (75) 은, 노즐 부재 (70) 중, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 에 가장 가까운 위치에 배치된 면이다. 또 본 실시형태에서는 저판부 (71D) 의 하면과 저판부 (72D) 의 하면이 대략 면일하게 되어 있기 때문에, 저판부 (71D) 의 하면 및 저판부 (72D) 의 하면을 합하여 랜드면 (75) 이라고 하지만, 저판부 (71D) 가 배치되어 있는 부분도 다공 부재 (25) 를 배치하여 액체 회수구로 해도 되고, 이 경우에는 저판부 (72D) 의 하면만이 랜드면 (75) 이 된다.
다공 부재 (25) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 과 대향하는 하면 (2) 을 가지고 있다. 그리고, 다공 부재 (25) 는, 그 하면 (2) 이 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면 (즉 XY 평면) 에 대하여 경사지도록 액체 회수구 (22) 에 형성되어 있다. 즉, 액체 회수구 (22) 에 형성된 다공 부재 (25) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면과 대향하는 경사면 (하면: 2) 을 가지고 있다. 액체 (LQ) 는, 액체 회수구 (22) 에 배치된 다공 부재 (25) 의 경사면 (2) 을 통해서 회수된다. 이 때문에, 액체 회수구 (22) 는 경사면 (2) 에 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시형태에서는 경사면 전체가 액체 회수구 (22) 로서 기능한다. 또한, 액체 회수구 (22) 는 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 형성되어 있기 때문에, 그 액체 회수구 (22) 에 배치된 다공 부재 (25) 의 경사면 (2) 은 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 형성되어 있다.
기판 (P) 과 대향하는 다공 부재 (25) 의 경사면 (2) 은, 투영 광학계 (PL) (광학 소자 (LS1)) 의 광축 (AX) 으로부터 멀어짐에 따라서 기판 (P) 표면과의 간격이 커지도록 형성되어 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 액체 회수구 (22) 는 평면에서 볼 때 구 (口) 자 형상으로 형성되고, 그 액체 회수구 (22) 에는 4장의 다공 부재 (25A∼25D) 가 조합되어 배치되어 있다. 이 중, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 X 축 방향 (주사 방향) 의 양측에 각각 배치되어 있는 다공 부재 (25A, 25C), 그 표면과 XZ 평면을 직교시키면서 광축 (AX) 으로부터 멀어짐에 따라서 기판 (P) 표면과의 간격이 커지도록 배치되어 있다. 또한, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 Y 축 방향의 양측에 각각 배치되어 있는 다공 부재 (25B, 25D) 는, 그 표면과 YZ 평면을 직교시키면서 광축 (AX) 으로부터 멀어짐에 따라서 기판 (P) 표면과의 간격이 커지도록 배치되어 있다.
XY 평면에 대한 다공 부재 (25) 의 하면 (2) 의 경사각은 액체 (LQ) 의 점성이나 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 접촉각 등을 고려하여 3∼20도의 사이로 설정된다. 또 본 실시형태에서는, 그 경사각은 7도로 설정되어 있다.
제 1 부재의 경사판부 (71C) 의 하단부에 접속된 저판부 (71D) 의 하면과 측판부 (71A) 의 하단부는, Z 축 방향에 있어서 거의 같은 위치 (높이) 에 형성되어 있다. 또한, 다공 부재 (25) 는, 그 경사면 (2) 의 내연부와 저판부 (71D) 의 하면 (랜드면 (75)) 이 대략 같은 높이가 되도록, 또한 경사면 (2) 의 내연부와 저판부 (71D) 의 하면 (랜드면 (75)) 이 연속하도록 노즐 부재 (70) 의 액체 회수구 (22) 에 장착되어 있다. 즉, 랜드면 (75) 은, 다공 부재 (25) 의 경사면 (2) 과 연속적으로 형성되어 있다. 또한, 다공 부재 (25) 는 광축 (AX) 으로부터 멀어짐에 따라서 기판 (P) 표면과의 간격이 커지도록 배치되어 있다. 그리고, 경사면 (2) (다공 부재 (25)) 의 외연부 외측에는, 측판부 (71A) 하부의 일부 영역에 의해 형성된 벽부 (76) 가 형성되어 있다. 벽부 (76) 는 다공 부재 (25) (경사면 (2)) 를 둘러싸도록 그 주연에 형성된 것으로, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 액체 회수구 (22) 의 외측에 형성되어 있고, 액체 (LQ) 의 누출을 억제하기 위한 것이다.
랜드면 (75) 을 형성하는 저판부 (72D) 의 일부는, Z 축 방향에 관하여 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (LS1) 의 이미지면측 단면 (하면: T1) 과 기판 (P) 사이에 배치되어 있다. 즉, 랜드면 (75) 의 일부가, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (LS1) 의 하면 (단면: T1) 밑으로도 들어가 있다. 또한, 랜드면 (75) 을 형성하는 저판부 (72D) 의 중앙부에는, 노광광 (EL) 이 통과하는 개구부 (74) 가 형성되어 있다. 개구부 (74) 는 투영 영역 (AR1) 에 따른 형상을 가지고 있고, 본 실시형태에서는 Y 축 방향 (비주사 방향) 을 긴 길이 방향으로 하는 타원형상으로 형성되어 있다. 개구부 (74) 는 투영 영역 (AR1) 보다 크게 형성되어 있어, 투영 광학계 (PL) 를 통과한 노광광 (EL) 은 저판부 (72D) 에 가려지는 일없이 기판 (P) 상에 도달할 수 있다. 즉, 랜드면 (75) 의 적어도 일부는, 노광광 (EL) 의 광로를 방해하지 않는 위치에 있어서 노광광 (EL) 의 광로를 둘러싸도록, 또 투영 광학계 (PL) 의 단면 (T1) 밑으로 들어가도록 하여 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 랜드면 (75) 의 적어도 일부는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 단면 (T1) 과 기판 (P) 사이에서 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 배치되어 있다. 또한, 저판부 (72D) 는 그 하면을 랜드면 (75) 으로 하여, 기판 (P) 의 표면과 대향하도록 배치되어 있고, 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 및 기판 (P) 은 접촉하지 않도록 형성되어 있다. 또, 개구부 (74) 의 에지부 (74E) 는 직각형상이어도 되고, 예각으로 형성되어 있어도 되고, 원호형으로 형성되어 있어도 된다.
그리고, 랜드면 (75) 은 투영 영역 (AR1) 과 액체 회수구 (22) 에 배치된 다공 부재 (25) 의 경사면 (2) 사이에 배치되어 있다. 액체 회수구 (22) 는 투영 영역 (AR1) 에 대하여 랜드면 (75) 의 외측에서, 또한 랜드면 (75) 을 둘러싸도록 배치되어 있다. 즉, 액체 회수구 (22) 는 노광광 (EL) 의 광로에 대하여 랜드면 (75) 으로부터 떨어진 위치에서, 랜드면을 둘러싸도록 배치되어 있다. 또한, 액체 공급구 (12) 도 투영 영역 (AR1) 에 대하여 랜드면 (75) 의 외측에 배치되어 있다. 액체 공급구 (12) 는 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 과 액체 회수구 (22) 사이에 형성되어 있고, 액침 영역 (AR2) 을 형성하기 위한 액체 (LQ) 는, 액체 공급구 (12) 를 통하여 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 과 액체 회수구 (22) 사이에서 공급된다. 또, 액체 공급구 (12) 와 액체 회수구 (22) 의 수, 위치 및 형상은 본 실시형태에서 기재된 것에 한정되지 않고, 액침 영역 (AR2) 을 원하는 상태로 유지할 수 있는 구성이면 된다. 예를 들어, 액체 회수구 (22) 는 랜드면 (75) 을 둘러싸지 않도록 배치되어 있어도 된다. 이 경우, 노즐 부재 (70) 의 하면 중, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 주사 방향 (X 방향) 양측의 소정 영역에만, 또는 투영 영역 (AR1) 에 대하여 비주사 방향 (Y 방향) 양측의 소정 영역에만 액체 회수구 (22) 를 형성하도록 해도 된다.
전술한 바와 같이, 랜드면 (75) 은 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 사이에 배치되어 있고, 기판 (P) 표면과 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 의 거리는 기판 (P) 표면과 랜드면 (75) 의 거리보다 길게 되어 있다. 즉, 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 은, 랜드면 (75) 보다 높은 위치에 (기판 (P) 에 대하여 멀어지도록) 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 의 거리는 3㎜ 정도이고, 랜드면 (75) 과 기판 (P) 의 거리는 1㎜ 정도이다. 그리고, 랜드면 (75) 에는 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 가 접촉하도록 되어 있고, 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 에도 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 가 접촉하도록 되어 있다. 즉, 랜드면 (75) 및 하면 (T1) 은, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 와 접촉하는 액체 접촉면으로 되어 있다.
투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (LS1) 의 액체 접촉면 (T1) 은 친액성 (친수성) 을 가지고 있다. 본 실시형태에서는, 액체 접촉면 (T1) 에 대하여 친액화 처리가 실시되어 있고, 그 친액화 처리에 의해 광학 소자 (LS1) 의 액체 접촉면 (T1) 이 친액성으로 되어 있다. 또, 랜드면 (75) 도 친액화 처리되어 친액성을 가지고 있다. 또, 랜드면 (75) 의 일부 (예를 들어 저판부 (71D) 의 하면) 는 발액화 처리되어 발액성을 가지고 있어도 된다. 물론, 전술한 바와 같이, 제 1 부재 (71) 및 제 2 부재 (72) 를 친액성 재료로 형성하여, 랜드면 (75) 에 친액성을 부여해도 된다.
광학 소자 (LS1) 의 액체 접촉면 (T1) 등의 소정 부재를 친액성으로 하기 위한 친액화 처리로는, 예를 들어, MgF2, Al2O3, SiO2 등과 같은 친액성 재료를 부착시키는 등의 처리를 들 수 있다. 또는, 본 실시형태에서의 액체 (LQ) 는 극성이 큰 물이기 때문에, 친액화 처리 (친수화 처리) 로는, 예를 들어 알코올 등 OH 기를 갖는 극성이 큰 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써 친액성 (친수성) 을 부여할 수도 있다. 또한, 광학 소자 (LS1) 를 형석 또는 석영으로 형성하면, 이들 형석 또는 석영은 물과의 친화성이 높기 때문에 친액화 처리하지 않더라도 양호한 친액성을 얻을 수 있어, 광학 소자 (LS1) 의 액체 접촉면 (단면: T1) 의 거의 전체면에 액체 (LQ) 를 밀착시킬 수 있다.
또한, 랜드면 (75) 의 일부를 발액성으로 하는 경우의 발액화 처리로는, 예를 들어 폴리4불화에틸렌 (테플론 (등록상표)) 등의 불소계 수지 재료, 아크릴계 수지 재료, 규소계 수지 재료 등의 발액성 재료를 부착시키는 등의 처리를 들 수 있다. 또한, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (91) 을 발액성으로 함으로써, 액침 노광 중에 있어서의 기판 (P) 외측 (상면 (91) 외측) 으로 액체 (LQ) 가 유출되는 것을 억제하고, 또한 액침 노광후에도 액체 (LQ) 를 원활하게 회수할 수 있어 상면 (91) 에 액체 (LQ) 가 잔류하는 문제를 방지할 수 있다.
기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 공급하기 위해, 제어 장치 (CONT) 는 액체 공급부 (11) 를 구동하여 액체 공급부 (11) 로부터 액체 (LQ) 를 송출한다. 액체 공급부 (11) 로부터 송출된 액체 (LQ) 는 공급관 (13) 을 흘러, 노즐 부재 (70) 의 공급 유로 (14) 중 버퍼 유로부 (14H) 에 유입된다. 버퍼 유로부 (14H) 는 수평 방향으로 넓어지는 공간부로서, 버퍼 유로부 (14H) 에 유입된 액체 (LQ) 는 수평 방향으로 퍼지도록 흐른다. 버퍼 유로부 (14H) 의 유로 하류측인 내측 (광축 (AX) 측) 영역에는 제방부 (15) 가 형성되어 있기 때문에, 액체 (LQ) 는 버퍼 유로부 (14H) 의 전체 영역으로 퍼진 후, 일단 저장된다. 그리고, 버퍼 유로부 (14H) 에 액체 (LQ) 가 소정량 이상 저장된 후 (액체 (LQ) 의 액면이 제방부 (15) 의 높이 이상이 된 후), 협유로부 (14N) 를 통하여 경사 유로부 (14S) 로 유입된다. 경사 유로부 (14S) 에 유입된 액체 (LQ) 는 경사 유로부 (14S) 에서 하방을 향하여 흐르고, 액체 공급구 (12) 보다 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치된 기판 (P) 상에 공급된다. 액체 공급구 (12) 는 기판 (P) 의 상방으로부터 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 공급한다.
이와 같이, 제방부 (15) 를 형성함으로써, 버퍼 유로부 (14H) 로부터 흘러 나온 액체 (LQ) 는, 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 고리모양으로 형성된 액체 공급구 (12) 의 전체 영역으로부터 거의 균일하게 기판 (P) 상에 공급된다. 즉, 제방부 (15) (협유로부 (14N)) 가 형성되어 있지 않으면, 경사 유로부 (14S) 를 흐르는 액체 (LQ) 의 유량은 공급관 (13) 과 버퍼 유로부 (14H) 의 접속부 근방의 영역쪽이 다른 영역보다 많아지기 때문에, 고리형상으로 형성된 액체 공급구 (12) 의 각 위치에 있어서 기판 (P) 상에 대한 액체 공급량이 불균일해지는 경우가 있다. 그러나, 협유로부 (14N) 를 형성하고 버퍼 유로부 (14H) 를 형성하여, 그 버퍼 유로부 (14H) 에 소정량 이상의 액체 (LQ) 가 모인 후, 액체 공급구 (12) 로의 액체 공급이 시작되도록 하였기 때문에, 액체 공급구 (12) 의 각 위치에 있어서의 유량 분포나 유속 분포를 균일화한 상태로 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 공급할 수 있다. 여기서, 공급 유로 (14) 의 전환점부 (17) 근방에는 예를 들어 공급 개시시 등에 기포가 잔존하기 쉽지만, 이 전환점부 (17) 근방의 공급 유로 (14) 를 좁혀 협유로부 (14N) 를 형성함으로써, 협유로부 (14N) 를 흐르는 액체 (LQ) 의 유속을 고속화할 수 있고, 그 고속화된 액체 (LQ) 의 흐름에 의해 기포를 액체 공급구 (12) 를 통하여 공급 유로 (14) 외부로 배출할 수 있다. 그리고, 기포를 배출한 후, 액침 노광 동작을 실행함으로써, 액침 영역 (AR2) 에 기포가 없는 상태에서 노광 처리할 수 있다. 또 제방부 (15) 는, 버퍼 유로부 (14H) 의 천정면으로부터 －Z 방향으로 돌출하도록 형성되어 있어도 된다. 요는, 버퍼 유로부 (14H) 보다 좁은 협유로부 (14N) 가 버퍼 유로부 (14H) 보다 유로 하류측에 형성되어 있으면 된다.
또, 제방부 (15) 은 부분적으로 낮게 (높게) 해도 된다. 제방부 (15) 에 부분적으로 높이가 상이한 영역을 형성해 둠으로써, 액체 (LQ) 의 공급을 시작하였을 때에 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 액체 중에 기체 (기포) 가 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 또한 버퍼 유로부 (14H) 를 복수의 유로로 분할하여, 슬릿형상의 액체 공급구 (12) 의 위치에 따라서 상이한 양의 액체 (LQ) 를 공급할 수 있도록 해도 된다.
기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 회수하기 위해, 제어 장치 (CONT) 는 액체 회수부 (21) 를 구동한다. 진공계를 갖는 액체 회수부 (21) 가 구동됨으로써, 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 는 다공 부재 (25) 가 배치된 액체 회수구 (22) 를 통해서 회수 유로 (24) 에 유입된다. 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 를 회수할 때, 그 액체 (LQ) 에는 다공 부재 (25) 의 하면 (경사면: 2) 이 접촉한다. 액체 회수구 (22) (다공 부재 (25)) 는 기판 (P) 의 상방에 있어서 기판 (P) 에 대향하도록 형성되어 있기 때문에, 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 상방으로부터 회수한다. 회수 유로 (24) 에 유입된 액체 (LQ) 는 회수관 (23) 을 흐른 후, 액체 회수부 (21) 에 회수된다.
도 5 는 액체 회수부 (21) 의 일례를 나타내는 도이다. 도 5 에 있어서, 액체 회수부 (21) 는, 회수관 (23) 의 일단부에 접속된 회수 탱크 (26), 회수 탱크 (26) 에 배관 (27K) 을 통해서 접속된 진공 펌프 (진공계: 27), 회수 탱크 (26) 에 배관 (29K) 을 통해서 접속된 배액 펌프 (배수 펌프: 29), 및 회수 탱크 (26) 의 내측에 형성된 액체 높이 센서 (수면 높이 센서: 28) 를 구비하고 있다. 회수관 (23) 의 일단부는 회수 탱크 (26) 의 상부에 접속되어 있다. 또한, 그 일단부가 진공 펌프 (27) 에 접속된 배관 (27K) 의 타단부는, 회수 탱크 (26) 의 상부에 접속되어 있다. 또한, 그 일단부를 배액 펌프 (29) 에 접속한 배관 (29K) 의 타단부는, 회수 탱크 (26) 의 하부에 접속되어 있다. 진공 펌프 (27) 가 구동함으로써, 노즐 부재 (70) 의 액체 회수구 (22) 를 통해서 액체 (LQ) 가 회수되어, 회수 탱크 (26) 에 수용된다. 배액 펌프 (29) 가 구동함으로써, 회수 탱크 (26) 에 수용되어 있는 액체 (LQ) 는 배관 (29K) 을 통해서 외부로 배출된다. 진공 펌프 (26) 및 배액 펌프 (29) 의 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 액체 높이 센서 (28) 는 회수 탱크 (26) 에 수용되어 있는 액체 (LQ) 의 액체 높이 (수면 높이) 를 계측하는 것으로, 그 계측 결과를 제어 장치 (CONT) 에 출력한다. 제어 장치 (CONT) 는, 회수 탱크 (26) 에 수용된 액체 (LQ) 의 액체 높이 (수면 높이) 가 대략 일정해지도록, 액체 높이 센서 (28) 의 출력에 기초하여 배액 펌프 (29) 의 흡인력 (배수력) 을 조정한다. 제어 장치 (CONT) 는 회수 탱크 (26) 내의 액체 (LQ) 의 액체 높이를 대략 일정하게 유지할 수 있기 때문에, 회수 탱크 (26) 내의 압력을 안정화시킬 수 있다. 따라서, 액체 회수구 (22) 를 통한 액체 (LQ) 의 회수력 (흡인력) 을 안정시킬 수 있다. 또, 도 5 에 나타내는 실시형태에 있어서, 배액 펌프 (29) 대신에 배액 밸브를 설치하고, 액체 높이 센서 (28) 의 출력에 기초하여 배액 밸브의 개폐를 조정하거나 또는 배출구의 직경을 조정하거나 하여, 회수 탱크 (26) 내의 액체 (LQ) 의 액체 높이를 대략 일정하게 유지하도록 해도 된다.
본 실시형태에 있어서의 액체 회수 기구 (20) 의 회수 방법의 일례에 관해서 설명한다. 또, 본 실시형태에서는, 이 회수 방법을 밸브 포인트법이라고 부르기로 한다. 액체 회수 기구 (20) 는 이 밸브 포인트법을 사용하여 회수구 (22) 로부터 액체 (LQ) 만을 회수하도록 하고 있고, 이것에 의해 액체 회수에 기인하는 진동의 발생을 억제할 수 있다.
이하, 도 6 의 모식도를 참조하면서, 본 실시형태에 있어서의 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수 동작의 원리에 관해서 설명한다. 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (22) 에는 다공 부재 (25) 가 배치된다. 다공 부재 (25) 로는, 예를 들어 다수의 구멍이 형성된 박판형 메시 부재를 사용할 수 있다. 밸브 포인트법은, 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) 만을 회수하는 것이다. 밸브 포인트의 조건에 관련된 파라미터로는, 다공 부재 (25) 의 구멍직경, 다공 부재 (25) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 (친화성) 및 액체 회수부 (21) 의 흡인력 (다공 부재 (25) 상면의 압력) 등을 들 수 있다.
도 6 은, 다공 부재 (25) 의 부분 단면 확대도로서, 다공 부재 (25) 를 통해서 실시되는 액체 회수의 구체예를 나타내는 것이다. 다공 부재 (25) 밑에는 기판 (P) 이 배치되어 있고, 다공 부재 (25) 와 기판 (P) 사이에는 기체 공간 및 액체 공간이 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 다공 부재 (25) 의 제 1 구멍 (25Ha) 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 4 에 나타낸 액침 영역 (AR2) 의 단부에서 생긴다. 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 중에 액체의 간극 (間隙) 이 형성된 경우에도 이러한 상황이 생길 수 있다. 또한, 다공 부재 (25) 위에는 회수 유로 (24) 의 일부를 형성하는 유로 공간이 형성되어 있다.
*도 6 에 있어서, 다공 부재 (25) 의 제 1 구멍 (25Ha) 과 기판 (P) 사이의 공간의 압력 (다공 부재 (25H) 의 하면에서의 압력) 을 Pa, 다공 부재 (25) 위의 유로 공간의 압력 (다공 부재 (25) 의 상면에서의 압력) 을 Pb, 구멍 (25Ha, 25Hb) 의 구멍직경 (지름) 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) (1A)
의 조건이 성립하는 경우, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 다공 부재 (25) 의 제 1 구멍 (25Ha) 의 하측 (기판 (P) 측) 에 기체 공간이 형성되더라도 다공 부재 (25) 의 하측 공간의 기체가 구멍 (25Ha) 을 통해서 다공 부재 (25) 의 상측 공간으로 이동 (침입) 하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 (1A) 식의 조건을 만족하도록 접촉각 (θ), 구멍직경 (d), 액체 (LQ) 의 표면장력 (γ), 압력 (Pa, Pb) 을 최적화함으로써, 액체 (LQ) 와 기체의 계면이 다공 부재 (25) 의 구멍 (25Ha) 내에 유지되고, 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 있기 때문에, 제 2 구멍 (25Hb) 을 통해서 액체 (LQ) 만을 회수할 수 있다.
또, 상기 (1A) 식의 조건에 있어서는, 설명을 간단히 하기 위해 다공 부재 (25) 위의 액체 (LQ) 의 정수압은 고려하고 있지 않다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 액체 회수 기구 (20) 는, 다공 부재 (25) 밑의 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 하고, 액체 회수부 (21) 의 흡인력을 제어하여 상기 (1A) 식을 만족하도록 다공 부재 (25) 위의 유로 공간의 압력을 조정하고 있다. 단, 상기 (1A) 식에 있어서 (Pa－Pb) 가 클수록, 즉 ((4×γ×cosθ)/d) 가 클수록 상기 (1A) 식을 만족하는 압력 (Pb) 의 제어가 용이해지기 때문에, 구멍 (25Ha, 25Hb) 의 직경 (d) 및 다공 부재 (25) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 (θ) 은 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 서술한 구성을 갖는 노광 장치 (EX) 를 사용하여 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 노광하는 방법에 관해서 설명한다.
제어 장치 (CONT) 은, 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 를 갖는 액침 기구 (1) 에 의해 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 소정량 공급함과 함께 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 소정량 회수함으로써, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (AR2) 을 형성한다. 액침 기구 (1) 로부터 공급된 액체 (LQ) 는, 투영 영역 (AR1) 을 포함하는 기판 (P) 상의 일부에 투영 영역 (AR1) 보다 크고 기판 (P) 보다 작은 액침 영역 (AR2) 을 국소적으로 형성한다.
그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 기판 (P) 상에 대한 액체 (LQ) 의 공급과 병행하여 액체 회수 기구 (20) 에 의한 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 의 회수를 실시하면서, 기판 (P) 을 지지하는 기판 스테이지 (PST) 를 X 축 방향 (주사 방향) 으로 이동시키면서 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 액체 (LQ) 및 투영 광학계 (PL) 를 통해서 기판 (P) 상에 투영 노광한다.
본 실시형태에 있어서의 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 X 축 방향 (주사방향) 으로 이동시키면서 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 투영 노광하는 것으로서, 주사 노광시에는, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 및 투영 광학계 (PL) 를 통해서 마스크 (M) 의 일부의 패턴 이미지가 투영 영역 (AR1) 내에 투영되고, 마스크 (M) 가 －X 방향 (또는 ＋X 방향) 으로 속도 V 로 이동하는 데 동기하여 기판 (P) 이 투영 영역 (AR1) 에 대하여 ＋X 방향 (또는 －X 방향) 으로 속도 βㆍV (β 는 투영 배율) 로 이동한다. 기판 (P) 상에는 복수의 쇼트 영역이 설정되어 있고, 하나의 쇼트 영역에 대한 노광 종료후에 기판 (P) 의 스테핑 이동에 의해 다음 쇼트 영역이 주사 개시 위치로 이동하여, 이하, 스텝 앤드 스캔 방식에 의해 기판 (P) 을 이동시키면서 각 쇼트 영역에 대한 주사 노광 처리가 순차 이루어진다.
본 실시형태에서는 다공 부재 (25) 는 기판 (P) 의 표면에 대하여 경사져 있어, 액체 회수구 (22) 에 배치된 다공 부재 (25) 의 경사면 (2) 을 통해서 액체 (LQ) 를 회수하는 구성으로, 액체 (LQ) 는 경사면 (2) 을 포함하는 액체 회수구 (22) 를 통해 회수된다. 또한, 랜드면 (75) (저판부 (71D) 의 하면) 과 경사면 (2) 은 연속적으로 형성되어 있다. 그 경우에 있어서, 도 7(a) 에 나타내는 초기 상태 (랜드면 (75) 과 기판 (P) 사이에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (AR2) 이 형성되어 있는 상태) 에서, 기판 (P) 을 액침 영역 (AR2) 에 대하여 ＋X 방향으로 소정 속도로 소정 거리만큼 스캔 이동시킨 경우, 도 7(b) 에 나타내는 상태가 된다. 도 7(b) 에 나타낸 것과 같은 스캔 이동후의 소정 상태에 있어서는, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 에는 경사면 (2) 을 따라서 비스듬한 상방으로 이동하는 성분 (F1) 과, 수평 방향으로 이동하는 성분 (F2) 이 생성된다. 그 경우, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 와 그 외측 공간과의 계면 (기체와 액체 계면: LG) 의 형상은 유지된다. 또한, 가령 액침 영역 (AR2) 에 대하여 기판 (P) 을 고속으로 이동시켰다고 해도, 계면 (LG) 형상의 큰 변화를 억제할 수 있다.
또, 경사면 (2) 과 기판 (P) 사이의 거리는 랜드면 (75) 과 기판 (P) 사이의 거리보다 길다. 즉, 경사면 (2) 과 기판 (P) 사이의 공간은 랜드면 (75) 과 기판 (P) 사이의 공간보다도 크다. 따라서, 기판 (P) 을 이동시켰을 때, 도 7(a) 에 나타내는 초기 상태에서의 계면 (LG') 과, 도 7 (b) 에 나타내는 스캔 이동후의 소정 상태에서의 계면 (LG) 과의 거리 (L) 를 비교적 작게 할 수 있다. 이 때문에, 액침 영역 (AR2) 의 확산을 억제하여 액침 영역 (AR2) 의 크기를 작게 할 수 있다.
예를 들어, 도 8(a) 에 나타내는 바와 같이, 랜드면 (75) 과 액체 회수구 (22) 에 배치된 다공 부재 (25) 의 하면 (2') 이 연속적으로 형성되어 있고, 다공 부재 (25) 의 하면 (2') 이 기판 (P) 에 대하여 경사져 있지 않고, 기판 (P) 표면과 대략 평행한 경우, 바꾸어 말하면, 하면 (2') 을 포함하는 액체 회수구 (22) 가 경사져 있지 않은 경우에 있어서도 액침 영역 (AR2) 에 대하여 기판 (P) 을 이동시켰을 때, 계면 (LG) 의 형상이 유지된다. 그런데, 하면 (2') 이 기울어져 있지 않기 때문에, 액체 (LQ) 에는 수평 방향으로 이동하는 성분 (F2) 만이 생성되고, 상방으로 이동하는 성분 (F1) 은 거의 생성되지 않는다. 그 경우, 계면 (LG) 은 기판 (P) 의 이동량과 대략 같은 거리를 이동하기 때문에, 초기 상태에서의 계면 (LG') 과 스캔 이동후의 소정 상태에서의 계면 (LG) 과의 거리 (L) 는 비교적 큰 값이 되고, 거기에 따라서 액침 영역 (AR2) 도 커진다. 그러면, 그 큰 액침 영역 (AR2) 에 따라서 노즐 부재 (70) 도 대형화하지 않을 수 없으며, 또한, 액침 영역 (AR2) 의 크기에 따라서 기판 스테이지 (PST) 자체의 크기나 기판 스테이지 (PST) 의 이동 스트로크도 크게 할 필요가 있어, 노광 장치 (EX) 전체의 거대화를 초래한다. 그리고, 액침 영역 (AR2) 의 대형화는, 액침 영역 (AR2) 에 대한 기판 (P) 의 스캔 속도가 고속화됨에 따라서 현저해진다.
또한, 도 8(b) 에 나타내는 바와 같이, 랜드면 (75) 과 액체 회수구 (22) (다공 부재 (25) 의 하면 (2')) 사이에 단차를 형성함으로써 하면 (2') 과 기판 (P) 사이의 거리를 랜드면 (75) 과 기판 (P) 사이의 거리보다 크게 한 경우, 바꾸어 말하면, 하면 (2') 과 기판 (P) 사이의 공간을 랜드면 (75) 과 기판 (P) 사이의 공간보다 크게 한 경우, 액체 (LQ) 에는 상방으로 이동하는 성분 (F1') 이 생성되기 때문에 거리 (L) 를 비교적 작은 값으로 하는 수 있어, 액침 영역 (AR2) 의 대형화를 억제할 수 있다. 그런데, 랜드면 (75) 과 하면 (2') 사이에는 단차가 형성되어 있어, 랜드면 (75) 과 하면 (2') 이 연속적으로 형성되어 있지 않기 때문에 계면 (LG) 의 형상이 무너지기 쉬워진다. 계면 (LG) 의 형상이 무너지면, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 중에 기체가 침입하여 액체 (LQ) 중에 기포가 생성되는 문제가 발생하는 가능성이 높아진다. 또한, 예를 들어 기판 (P) 을 ＋X 방향으로 고속 스캔하였을 때, 단차가 있으면, 계면 (LG) 의 형상이 무너짐과 함께 상방으로 이동하는 성분 (F1') 이 보다 커져, 액침 영역 (AR2) 의 가장 ＋X 측 영역의 액체 (LQ) 의 막두께가 얇아지고, 그 상태로 기판 (P)을 －X 방향 (역스캔) 으로 이동시켰을 때, 액체 (LQ) 가 분리되는 현상이 발생하는 가능성이 높아진다. 그 분리된 액체 (도 8(b) 중, 부호 LQ' 참조) 가 예를 들어 기판 (P) 상에 잔존하면, 그 액체 (LQ') 의 기화에 의해 기판 상에 부착 자국 (이른바 워터 마크) 이 형성되는 문제가 생긴다. 또한, 액체 (LQ) 가 기판 (P) 의 외측으로 유출되어, 주변 부재 및 기기에 녹이 슬거나 누전 등과 같은 문제를 야기할 가능성도 높아진다. 그리고, 상기 문제가 발생할 가능성은, 액침 영역 (AR2) 에 대한 기판 (P) 의 스캔 속도가 고속화함에 따라서 높아진다.
본 실시형태에서는, 랜드면 (75) (저판부 (71D) 의 하면) 과 연속적으로 경사면 (2) 을 형성하여, 액침 기구 (1) (액체 회수 기구 (20)) 의 액체 회수구 (22) 를 기판 (P) 의 표면과 대향하는 경사면 (2) 에 형성하였기 때문에, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 형성된 액침 영역 (AR2) 과 기판 (P) 을 상대 이동시킨 경우에 있어서도, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 와 그 외측 공간과의 계면 (LG) 의 이동 거리를 억제하면서, 계면 (LG) 의 형상을 유지하는 (계면 (LG) 의 형상 변화를 작게 하는) 것이 가능해져, 액침 영역 (AR2) 의 크기나 형상을 원하는 상태로 유지할 수 있다. 따라서, 액체 (LQ) 중에 기포가 생성되거나, 또는 액체를 충분히 회수할 수 없거나, 액체가 유출되는 등의 문제가 방지된다. 또한, 액침 영역 (AR2) 의 크기를 작게 할 수 있다. 따라서, 노광 장치 (EX) 전체의 컴팩트화를 꾀할 수 있다.
또, 기판 (P) 을 고속 스캔한 경우, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 가 외측으로 유출되거나, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 가 주위에 비산될 가능성이 높아지는데, 경사면 (2) 의 주연에 벽부 (76) 를 형성하였기 때문에 액체 (LQ) 의 누출을 억제할 수 있다. 즉, 다공 부재 (25) 의 주연에 벽부 (76) 를 형성함으로써 벽부 (76) 의 내측에 버퍼 공간이 형성되기 때문에, 액체 (LQ) 가 벽부 (76) 의 내측면에 도달하여도, 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 액체 (LQ) 는 벽부 (76) 내측의 버퍼 공간을 적시면서 퍼지기 때문에, 벽부 (76) 의 외측으로 액체 (LQ) 가 누출되는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.
또한, 랜드면 (75) 의 일부 (저판부 (72D) 의 하면) 가 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 투영 광학계 (PL) 의 단면 (T1) 밑에 배치되어 있기 때문에, 랜드면 (75) 의 일부 (저판부 (72D) 의 하면) 와 기판 (P) 표면 사이에 형성되는 작은 갭이, 투영 영역의 근방에서 투영 영역을 둘러싸도록 형성된다. 따라서, 투영 영역 (AR1) 을 덮기 위해서 필요 충분한 작은 액침 영역을 계속해서 유지할 수 있다. 따라서, 기판 (P) 을 고속으로 이동 (스캔) 시킨 경우에도, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 중으로의 기체의 혼입이나 액체 (LQ) 의 유출 등의 문제를 억제하면서, 노광 장치 (EX) 전체의 컴팩트화를 꾀할 수 있다. 또, 랜드면 (75) 의 일부 (저판부 (72D) 의 하면) 외측에 액체 공급구 (12) 가 배치되어 있기 때문에, 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 액체 (LQ) 중으로 기체 (기포) 가 혼입되는 것이 방지되어, 기판 (P) 을 고속으로 이동시킨 경우에도 노광광 (EL) 의 광로를 액체에 의해 계속해서 채우는 것이 가능해진다.
<제 2 실시형태>
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 관해서 도 9 를 참조하면서 설명한다. 여기서, 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략화 또는 생략한다. 상기 서술한 제 1 실시형태에 있어서는, 박판형상의 다공 부재 (25) 를 기판 (P) 에 대하여 경사지도록 장착함으로써 경사면 (2) 을 형성하고 있지만, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 노즐 부재 (70) 의 하면에 노광광 (EL) 의 광축 (AX) 으로부터 멀어짐에 따라서 기판 (P) 표면과의 간격이 커지는 경사면 (2") 을 형성하고, 그 경사면 (2") 의 일부의 소정 위치 (소정 영역) 에 액체 회수구 (22) 를 형성하도록 해도 된다. 그리고, 그 액체 회수구 (22) 에 다공 부재 (25) 를 형성하도록 해도 된다. 이 경우에 있어서, 노즐 부재 (70) 의 경사면 (2") 과 다공 부재 (25) 의 하면 (2) 은 연속하고 있고, 경사면 (2") 과 하면 (2) 은 대략 면일하게 되어 있다. 이렇게 하는 것에 의해서도, 예를 들어 경사면 (2") 과 기판 (P) 사이에 액체 (LQ) 의 계면 (LG) 이 형성된 경우, 그 계면 (LG) 의 형상을 유지하여, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 중에 기포가 생성되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 액침 영역 (AR2) 의 크기를 작게 할 수도 있다.
<제 3 실시형태>
도 10 은 본 발명의 제 3 실시형태를 나타내는 도이다. 도 10 에 나타내는 바와 같이, 다공 부재 (25) 의 하면 (2) 중, 광축 (AX) 에 가까운 제 1 영역 (2A) 의 기판 (P) 에 대한 경사각도가, 그 외측의 제 2 영역 (2B) 의 기판 (P) 에 대한 경사각도보다 커지도록 형성해도 된다.
<제 4 실시형태>
도 11 은 본 발명의 제 4 실시형태를 나타내는 도이다. 도 11 에 나타내는 바와 같이, 다공 부재 (25) 의 하면 (2) 중, 광축 (AX) 에 가까운 제 1 영역 (2A) 의 기판 (P) 에 대한 경사각도가, 그 외측의 제 2 영역 (2B) 의 기판 (P) 에 대한 경사각도보다 작아지도록 형성해도 된다. 즉, 다공 부재 (25) 의 하면 (2) 은 평탄면일 필요는 없고, 다공 부재 (25) 의 하면 (2) 이 노광광 (EL) 의 광축 (AX) 으로부터 멀어짐에 따라서 기판 (P) 표면과의 간격이 커지도록 형성되어 있으면 된다.
<제 5 실시형태>
도 12 는 본 발명의 제 5 실시형태를 나타내는 도이다. 도 12 에 나타내는 바와 같이, 노즐 부재 (70) 의 하면에 형성되어 있는 경사면 (다공 부재 (25) 의 하면) 에 복수의 핀부재 (150) 를 형성해도 된다. 핀부재 (150) 는 측면에서 볼 때 대략 삼각형상이고, 도 12 의 측단면도에 있어서, 다공 부재 (25) 의 하면 (2) 과 벽부 (76) 의 내측에 형성되는 버퍼 공간에 배치된다. 또한 핀부재 (150) 는 그 긴 길이 방향을 외측을 향하도록 하여 방사상으로, 벽부 (76) 의 내측면 (76) 에 장착된다. 여기서, 복수의 핀부재 (150) 끼리는 이간되어 있어, 각 핀부재 (150) 사이에는 공간부가 형성되어 있다. 이와 같이 복수의 핀부재 (150) 를 배치함으로써 노즐 부재 (70) 의 하면에 형성되어 있는 경사면 (다공 부재 (25) 의 하면) 에서의 액체 접촉 면적을 증가시킬 수 있기 때문에, 노즐 부재 (70) 의 하면에 있어서의 액체 (LQ) 의 유지 성능을 향상시킬 수 있다. 또, 복수의 핀부재는 등간격으로 설치되어도 되고, 등간격이 아니어도 된다. 예를 들어, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 X 축 방향의 양측에 배치되는 핀부재 (150) 의 간격을, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 Y 축 방향의 양측에 배치되는 핀부재 (150) 의 간격보다 작게 설정해도 된다. 또, 핀부재 (150) 의 표면은 액체 (LQ) 에 대하여 친액성인 것이 바람직하다. 또한, 핀부재 (150) 는 스테인리스강 (예를 들어 SUS316) 에 「GOLDEP」처리 또는 「GOLDEP WHITE」처리함으로써 형성해도 되고, 유리 (석영) 등으로 형성할 수도 있다.
<제 6 실시형태>
다음으로, 본 발명의 제 6 실시형태에 관해서, 도 13, 도 14, 도 15 및 도 16 을 참조하면서 설명한다. 또, 상기 서술한 각 실시형태와 동일 또는 유사한 기구 및 부재에는 공통 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다. 도 13 은 노즐 부재 (70') 근방을 나타내는 개략 사시도의 일부 파단도, 도 14 는 노즐 부재 (70') 를 하측에서 본 사시도, 도 15 는 YZ 평면과 평행한 측단면도, 도 16 은 XZ 평면과 평행한 측단면도이다.
본 실시형태에 있어서의 노즐 부재 (70') 는 제 1 부재 (171) 와 제 2 부재 (172) 를 조합하여 구성되어 있고, 전체적으로 평면에서 볼 때 대략 원형상으로 형성되어 있다. 제 1 부재 (171) 는 측판부 (171A) 와 두께가 두꺼운 경사판부 (171C) 를 가지고 있고, 측판부 (171A) 의 상단부와 경사판부 (171C) 의 상단부가 접속되어 있다. 한편, 제 2 부재 (172) 는 경사판부 (172C) 와 경사판부 (172C) 의 하단부에 접속된 저판부 (172D) 를 가지고 있다. 제 1 부재 (171) 의 경사판부 (171C) 및 제 2 부재 (172) 의 경사판부 (172C) 각각은 유발모양으로 형성되어 있고, 제 2 부재 (172) 의 경사판부 (172C) 는 제 1 부재 (171) 의 경사판부 (171C) 의 내측에 배치되어 있다. 그리고, 제 1 부재 (171) 의 경사판부 (171C) 의 내측면 (171T) 과 제 2 부재 (172) 의 경사판부 (172C) 의 외측면 (172S) 이 아주 조금 떨어진 상태가 되도록, 제 1 부재 (171) 및 제 2 부재 (172) 가 도시하지 않은 지지 기구에 의해 지지되어 있다. 그리고, 제 1 부재 (171) 의 경사판부 (171C) 의 내측면 (171T) 과 제 2 부재 (172) 의 경사판부 (172C) 의 외측면 (172S) 사이에는, 평면에서 볼 때 원고리형상이면서 슬릿형상인 홈부 (73) 가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 홈부 (73) 의 슬릿폭 (G1) 은 예를 들어 3㎜ 정도로 설정되어 있다. 또한 본 실시형태에서는, 홈부 (73) 는 XY 평면 (기판 (P) 의 표면) 에 대하여 약 45도의 경사를 가지도록 형성되어 있다.
광학 소자 (LS1) 는 제 2 부재 (172) 의 경사판부 (172C) 에 의해 형성된 구멍부 (70H) 의 내측에 배치되도록 되어 있고, 그 구멍부 (70H) 에 배치된 광학 소자 (LS1) 의 측면과 제 2 부재 (172) 의 경사판부 (172C) 의 내측면 (172T) 이 대향한다. 그리고, 그 경사판부 (172C) 의 내측면 (172T) 은 액체 (LQ) 에 대하고 발액성 (발수성) 으로 되어 있어, 투영 광학계 (PL) 의 측면과 경사판부 (172C) (노즐 부재 (70')) 의 내측면 (172T) 과의 간극으로의 액체 (LQ) 의 침입이 억제되어 있다.
제 1 부재 (171) 의 경사판부 (171C) 중, 기판 (P) 과 대향하는 하면 (171R) 은 XY 평면과 평행한 평탄면으로 되어 있다. 또한, 제 2 부재 (172) 의 저판부 (172D) 중, 기판 (P) 과 대향하는 하면 (172R) 도 XY 평면과 평행한 평탄면으로 되어 있다. 그리고, 제 1 부재 (171) 의 경사판부 (171C) 의 하면 (171R) 과 제 2 부재 (172) 의 저판부 (172D) 의 하면 (172R) 은 대략 면일하게 되어 있고, 이들 경사판부 (171C) 의 하면 (171R) 및 저판부 (172D) 의 하면 (172R) 에 의해, 노즐 부재 (70') 중, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 표면 (기판 스테이지 (PST) 의 상면) 과 대향하고, 이 기판 (P) 표면 (기판 스테이지 (PST) 의 상면) 에 가장 가까운 면인 랜드면 (75) 이 형성되어 있다. 또한, 랜드면 (75) 을 형성하는 저판부 (172D) 의 중앙부에는 노광광 (EL) 이 통과하는 개구부 (74) 가 형성되어 있다. 즉, 랜드면 (75) 은 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 형성되어 있다.
도 15 에 나타내는 바와 같이, 랜드면 (75) 을 형성하는 저판부 (172D) 의 일부는, Z 축 방향에 관해서, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (LS1) 의 이미지면측 하면 (T1) 과 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이에 배치되어 있다. 저판부 (172D) 는, 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 및 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 과는 접촉하지 않도록 형성되어 있다. 저판부 (172D) 의 상면은 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 대향하고, 또한 광학 소자 (LS1) 의 하면과 대략 평행하게 배치되어, 투영 광학계 (PL) 의 단면 (T1) 과 저판부 (172D) 의 상면 사이에는 소정의 간극 (공간: G2) 이 형성되어 있다.
제 1 부재 (171) 에는, 아래를 향하여 개구된 공간부 (24) 가 형성되어 있고, 상기 서술한 제 1 실시형태와 마찬가지로, 공간부 (24) 의 개구부에 액체 회수구 (22) 가 형성되어 있어, 공간부 (24) 가 회수 유로로서 기능한다. 그리고, 회수 유로 (공간부: 24) 의 일부에, 회수관 (23) 의 타단부가 접속되어 있다. 액체 회수구 (22) 에는, 그 액체 회수구 (22) 를 덮도록 복수의 구멍을 갖는 다공 부재 (25) 가 배치되어 있다. 다공 부재 (25) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 과 대향하는 하면 (2) 을 가지고 있다. 상기 서술한 제 1 실시형태와 마찬가지로 다공 부재 (25) 는, 그 하면 (2) 이 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면 (즉 XY 평면) 에 대하여 경사지도록 액체 회수구 (22) 에 설치되어 있다. 다공 부재 (25) 의 경사면 (2) 은, 투영 광학계 (PL) (광학 소자 (LS1)) 의 광축 (AX) 으로부터 멀어짐에 따라서 기판 (P) 표면과의 간격이 커지도록 형성되어 있다. 또한, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 다공 부재 (25) 는, 그 경사면 (2) 의 내연부와 제 1 부재 (171) 의 하면 (171R) (랜드면 (75)) 가 대략 같은 높이가 되면서, 또한 경사면 (2) 의 내연부와 하면 (171R) (랜드면 (75)) 이 연속하도록 노즐 부재 (70') 의 액체 회수구 (22) 에 장착되어 있다.
또, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 노즐 부재 (70') 의 하면에 있어서, 액체 회수구 (22) 는 개구부 (74) (투영 영역 (AR1)), 홈부 (73) 및 랜드면 (75) 을 둘러싸도록 평면에서 보아 원고리형상으로 형성되어 있다. 랜드면 (75) 은, 노광광 (EL) 이 통과하는 개구부 (74) (투영 영역 (AR1)) 와 액체 회수구 (22) 에 배치된 다공 부재 (25) 의 경사면 (2) 사이에 배치되어 있다. 액체 회수구 (22) 는, 개구부 (74) (투영 영역 (AR1)) 에 대하여 랜드면 (75) 의 외측에서, 또한 랜드면 (75) 을 둘러싸도록 배치되어 있다.
경사면 (다공 부재 (25) 의 하면: 2) 에는, 제 5 실시형태에서 설명한 복수의 핀부재 (150) 가 방사상으로 형성되어 있다. 핀부재 (150) 는 측면에서 볼 때 대략 삼각형상으로, 다공 부재 (25) 의 하면 (2) 과 벽부 (76) 의 내측에 형성되는 버퍼 공간에 배치된다. 본 실시형태에서 핀부재 (150) 각각의 두께는 약 0.1㎜ 정도이고, 둘레 방향으로 2도의 간격으로 다수개 배치되어 있다.
도 13 에 나타내는 바와 같이, 제 2 부재 (172) 의 경사판부 (172C) 의 내측면 (172T) 중, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 에 대하여 Y 축 방향 양측에 각각 오목부 (14A) 가 형성되어 있다. 오목부 (14A) 는 경사판부 (172C) 의 경사 방향을 따라서 형성되어 있고, 광학 소자 (LS1) 의 측면 사이에서 소정의 간극 (G3: 도 15 참조) 을 형성하고 있다. 그리고, 오목부 (14A) 와 광학 소자 (LS1) 사이에 형성된 간극 (G3) 에 의해서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 액체 (LQ) 를 공급하는 공급 유로 (14) 가 형성되어 있다. 공급 유로 (14) 의 상단부는 도시하지 않은 공급관 (공급 유로) 을 통해서 액체 공급부 (11) 에 접속되어 있고, 하단부는 투영 광학계 (PL) 의 하면 (T1) 과 저판부 (172D) 사이의 간극 (공간: G2) 에 접속되고, 그 하단부에 간극 (G2) 으로 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급구 (12) 가 형성되어 있다. 그리고, 액침 기구 (1) 는, 액체 공급부 (11) 로부터 송출한 액체 (LQ) 를, 유로 (14) 의 하단부에 형성된 액체 공급구 (12) 를 통하여 투영 광학계 (PL) 와 저판부 (172D) 사이의 간극 (G2) 에 공급한다. 본 실시형태에서는, 공급 유로 (14) 는 XY 평면 (기판 (P) 의 표면) 에 대하여 약 45도의 경사를 가지도록 형성되어 있다.
*또, 저판부 (172D) 의 상면 등에 요철을 형성하여, 저판부 (172D) 의 상면에서의 액체의 흐름 방향이나 액체의 유속을 제어하도록 해도 된다. 예를 들어, 액체 공급구 (12) 로부터 저판부 (172D) 의 상면 (172A) 에 공급된 액체 (LQ) 의 흐름 방향을 정하기 위해, 액체 공급구 (12) 에 핀형상의 부재를 배치하거나, 저판부 (172D) 의 상면 (172A) 에 핀형상의 돌기부를 형성하도록 해도 된다. 이 경우, 액체 (LQ) 가 흐르는 방향 및 액체 (LQ) 의 유속은, 기체 부분이 잔류하지 않고, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측의 광로 공간을 액체로 계속해서 채울 수 있도록 실험이나 시뮬레이션의 결과에 기초하여 최적화하는 것이 바람직하다. 또한, 액체 (LQ) 가 흐르는 방향 및 액체 (LQ) 의 유속은, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측의 공간으로부터 액체 (LQ) 를 거의 전부 회수하여 비액침 상태를 형성할 때에, 광학 소자 (LS1) 의 단면 (T1) 등에 액체 (LQ) 가 잔류하지 않도록 실험이나 시뮬레이션의 결과에 기초하여 최적화하는 것이 바람직하다. 또는, 액체 (LQ) 가 흐르는 방향 및 액체 (LQ) 의 유속은, 기판 (P) (감광성 수지 등) 으로부터 용출된 물질을 함유하는 액체가 체류하지 않도록 실험이나 시뮬레이션의 결과에 기초하여 최적화하는 것이 바람직하다.
그리고, 제 2 부재 (172) 중, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 X 축 방향 양측에는 각각, 제 2 부재 (172) 의 경사판부 (172C) 의 내부를 경사 방향을 따라서 관통하는 슬릿형상의 관통구멍 (130) 이 형성되어 있다. 관통구멍 (130) 의 하단부 (130A) 에 형성된 개구는, 투영 광학계 (PL) 의 하면 (T1) 과 저판부 (172D) 사이의 간극 (공간: G2) 에 접속하고 있고, 상단부 (130B) 는 대기에 개방되어 있다. 하단부 (130A) 의 개구로부터는 저판부 (172D) 의 상면 (172A) 을 따라서, 즉, 기판에 평행한 방향으로 액체를 송출할 수 있다.
제 1 부재 (171) 와 제 2 부재 (172) 사이의 홈부 (73) 는, 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 영역 (AR1) 과, 액체 회수구 (22) 의 경사면 (2) 사이에 배치되고, 개구부 (74) (투영 영역 (AR1)) 를 둘러싸도록 하여 형성되어 있다. 또, 홈부 (73) 는, 랜드면 (75) 의 일부를 구성하는 하면 (172R) 도 둘러싸도록 하여 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 랜드면 (75) 의 일부를 구성하는 하면 (172R) 의 외측에 홈부 (73) 가 배치되어 있다. 그 홈부 (73) 는, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (기판 스테이지 (PST) 에 지지되어 있는 기판 (P)) 과 대향하도록 배치된 개구부 (73A) 를 가지고 있다. 즉, 홈부 (73) 는 하측을 향하도록 개구되어 있다. 개구부 (73A) 는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 근방에 형성되어 있고, 홈부 (73) 는, 그 내부에 있어서, 개구부 (73A) 를 통하여 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 주위의 기체와 유통하고 있다.
또한, 홈부 (73) 는, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 과 대향하는 개구부 (73A) 이외에도 대기 개방을 위한 개구부 (73B) 를 가지고 있다. 본 실시형태에서는, 홈부 (73) 는, 그 상단부에 대기 개방을 위한 개구부 (73B) 를 가지고 있다. 또, 개구부 (73B) 는, 홈부 (73) 의 상단부를 따라서 평면에서 보아 원고리형상으로 형성되어 있지만, 홈부 (73) 상단부의 일부에만 형성되어 있어도 된다. 또, 홈부 (73) 의 내부와 외부를 유통하기 위한 유통로는 홈부 (73) 의 상단부에 한정되지 않고, 임의의 위치에 형성해도 된다. 예를 들어, 제 1 부재 (171) 의 일부에, 홈부 (73) 내부의 Z 축 방향에서의 중간 위치 (소정 위치) 와 홈부 (73) 외부를 유통시키기 위한 유로를 형성하고, 그 유로를 통해서 홈부 (73) 를 대기 개방하도록 해도 된다.
이와 같이, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 에 대향하는 개구부 (73A) 와 대기 개방을 위한 개구부 (73B) 를 갖는 홈부 (73) 를 형성하고 있기 때문에, 노즐 부재 (70') 와 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 액체 (LQ) 의 일부가 홈부 (73) 내부에 출입할 수 있다. 따라서, 노즐 부재 (70') 의 크기 (직경) 가 작아도, 액체 회수구 (22) 의 외측으로 액체 (LQ) 가 유출되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 제 1 부재 (171) 의 일부에는 홈부 (73) 의 내부와 외부를 유통시키기 위한 유통로 (131) 가 형성되고, 그 유통로 (131) 에 진공계를 포함하는 흡인 장치 (132) 가 접속되어 있다. 유통로 (131) 및 흡인 장치 (132) 는, 노즐 부재 (70') 와 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 액체 (LQ), 즉 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 액체 (LQ2) 를 완전히 회수할 때에 그 액체 (LQ) 를 홈부 (73) 를 통해서 회수하기 위해 사용된다.
다음으로, 상기 서술한 구성을 갖는 노즐 부재 (70') 를 갖는 액침 기구 (1) 의 동작에 관해서 설명한다. 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 공급하기 위해, 제어 장치 (CONT) 는 액체 공급부 (11) 를 구동하여 액체 공급부 (11) 로부터 액체 (LQ) 를 송출한다. 액체 공급부 (11) 로부터 송출된 액체 (LQ) 는 공급관을 흐른 후, 노즐 부재 (70') 의 공급 유로 (14) 상단부에 유입된다. 공급 유로 (14) 의 상단부에 유입된 액체 (LQ) 는 경사판부 (172C) 의 경사 방향을 따라 아래쪽을 향하여 흐르고, 액체 공급구 (12) 로부터 투영 광학계 (PL) 의 단면 (T1) 과 저판부 (172D) 사이의 공간 (G2) 에 공급된다. 여기서, 공간 (G2) 에 액체 (LQ) 를 공급하기 전에 공간 (G2) 에 존재하고 있던 기체 부분은 관통구멍 (130) 이나 개구부 (74) 를 통해서 외부로 배출된다. 따라서, 공간 (G2) 에 대한 액체 (LQ) 의 공급 개시시에, 공간 (G2) 에 기체가 머문다는 문제의 발생을 방지할 수 있어, 액체 (LQ) 중에 기체 부분 (기포) 이 생성되는 문제를 방지할 수 있다.
공간 (G2) 에 공급된 액체 (LQ) 는, 공간 (G2) 을 채운 후, 개구부 (74) 를 통하여 랜드면 (75) 과 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 공간에 유입된다. 이 때, 액체 회수 기구 (20) 가 단위 시간당 소정량으로 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 회수하고 있기 때문에, 개구부 (74) 를 통해서 랜드면 (75) 과 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 공간에 유입된 액체 (LQ) 에 의해 기판 (P) 상에 원하는 크기의 액침 영역 (AR2) 이 형성된다.
또, 본 실시형태에서는, 노광광 (EL) 이 통과하는 개구부 (74) 를 작게 하여 랜드면 (75) 의 크기를 비교적 크게 하도록 하고 있기 때문에, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 과 노즐 부재 (70') 사이에 있어서 액체 (LQ) 를 양호하게 유지할 수 있다.
기판 (P) 을 액침 노광하고 있는 동안 등, 액침 영역 (AR2) 을 형성하고 있는 동안에는 홈부 (73) 에 접속되어 있는 유통로 (131) 가 닫혀, 흡인 장치 (132) 의 구동은 정지되어 있다. 따라서, 투영 영역 (AR1) 을 덮도록 형성되어 있는 액침 영역 (AR2) 에 대하여 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 을 이동시키는 경우에도, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 의 일부가 대기 개방되어 있는 홈부 (73) 에 출입할 수 있어, 액침 영역 (AR2) 이 확대되거나, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 가 유출되는 등의 문제의 발생을 방지할 수 있다. 즉, 예를 들어 도 16 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 을 ＋X 방향으로 이동시킴으로써, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 도 기판 (P) 의 이동과 함께 ＋X 방향으로 이동하려고 한다. 이 경우, 액체 (LQ) 의 ＋X 방향으로의 이동에 의해, 액침 영역 (AR2) 이 ＋X 방향으로 확대되거나, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 가 액체 회수구 (22) 의 외측으로 유출될 가능성이 있다. 그런데, 그 ＋X 방향으로 이동하는 액체 (LQ) 의 일부는, ＋X 측의 홈부 (73) 로 들어가 퍼지기 때문에 (도 16 중, 화살표 F3 참조), 액침 영역 (AR2) 의 확대나 액체 (LQ) 의 유출 등을 억제할 수 있다.
*또한, 기판 (P) 의 액침 노광이 완료되었을 때 등, 노즐 부재 (70') 와 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 액체 (LQ) 를 전부 회수할 때에는, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급 동작을 정지하고, 액체 회수 기구 (20) 에 의해 액체 회수구 (22) 를 통한 액체 회수 동작을 실시함과 함께, 홈부 (73) 에 접속된 유통로 (131) 를 열고, 흡인 장치 (132) 를 구동하여, 홈부 (73) 의 내부 공간을 부압 (負壓) 으로 한 후, 홈부 (73) 의 개구부 (73A) 를 통한 액체 회수 동작도 병행하여 실시한다. 이와 같이, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 에 가장 가까운 개구부 (73A) 도 사용함으로써, 노즐 부재 (70') 와 기판 (P) (기판스테이지 (PST)) 사이의 액체 (LQ) 를 보다 단시간에 확실하게 회수할 수 있다. 이 경우, 액체 (LQ) 의 회수구로서 기능하는 개구부 (73A) 의 크기에 비하여 대기 개방을 위한 개구부 (73B) 는 작기 때문에, 홈부 (73) 내부를 충분한 부압으로 하여 액체 (LQ) 를 회수할 수 있다.
또한, 홈부 (73) 를 통해서 액체 (LQ) 를 회수하는 경우, 홈부 (73) 내의 기체가 액체 (LQ) 와 함께 유통로 (131) 에 유입되어 노즐 부재 (70') 에 진동이 발생할 가능성이 있지만, 홈부 (73) 를 통해서 실시되는 액체 (LQ) 의 회수는, 기판 (P) 의 노광 동작 등과 같은 정밀도를 필요로 하는 동작을 하고 있지 않을 때 실행되기 때문에 문제가 되지 않는다.
또 본 실시형태에서는, 공급 유로 (14) 를 형성하는 오목부 (14A) 는 투영 영역 (AR1) 에 대하여 Y 축 방향 양측에 각각 1개씩 (합계 2개) 형성되어 있지만, 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 임의의 복수 지점에 형성할 수 있다. 또한, 오목부 (14A) 의 상단부 근방에, 제 1 실시형태에서 설명한 것과 같은 제방부 (15) (버퍼 유로부 (14H)) 를 형성할 수도 있다.
<제 7 실시형태>
다음으로, 본 발명의 제 7 실시형태에 관해서 도 17 및 도 18 을 참조하면서 설명한다. 또, 상기 서술한 각 실시형태와 동일 또는 유사한 기구 및 부재에는 공통 부호를 붙이고 상세한 설명은 생략한다. 도 17 은 노즐 부재 (70') 를 하측에서 본 사시도, 도 18 은 측단면도이다. 도 17 및 도 18 에 있어서, 상기 서술한 제 6 실시형태와 다른 점은, 제 2 부재 (72) 의 저판부 (172D) 의 크기가 작아, 저판부 (172D) 가 투영 광학계 (PL) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이에 거의 배치되어 있지 않은 점에 있다. 즉, 저판부 (172D) 에 형성된 개구부 (74) 는, 투영 광학계 (PL) (광학 소자 (LS1)) 의 하면 (T1) 과 대략 같은 크기이면서, 투영 영역 (AR1) 보다 충분히 큰 대략 원의 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 의 대부분이 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 와 대향하도록 노출되어 있다. 액체 공급부 (11) 로부터 송출된 액체 (LQ) 는, 광학 소자 (LS1) 의 측면과 오목부 (14A) 사이에 형성된 공급 유로 (14) 를 통하여 투영 광학계 (PL) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 공간에 공급된다. 본 실시형태에서는 랜드면 (75) 의 면적이 작아졌지만, 제 6 실시형태에 비교하여, 저판부 (172D) 와 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (LS1) 사이에 거의 공간이 없어 기체가 머물기 쉬운 부분이 적기 때문에, 액체 (LQ) 의 공급 개시시에 있어서, 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 액체 (LQ) 중에 기체 부분 (기포) 이 생성되는 문제를 보다 확실히 방지할 수 있다.
또, 상기 서술한 제 6 실시형태 및 제 7 실시형태에 있어서는 설명을 간단히 하기 위해서, 노즐 부재 (70') 는 제 1 부재 (171) 와 제 2 부재 (172) 의 조합으로 구성되어 있지만, 실제로는 다른 몇가지 부재를 추가로 조합하여 구성되어 있다. 물론, 노즐 부재 (70') 를 하나의 부재로 구성하도록 해도 된다.
또한, 상기 서술한 제 6 실시형태 및 제 7 실시형태에 있어서, 액체 (LQ) 의 공급 개시시에 공간 (G2) 의 기체를 관통구멍 (130) 을 사용하여 배출하도록 하고 있지만, 관통구멍 (130) 을 흡인 장치 (진공계) 에 접속하여, 액체 (LQ) 의 공급 개시시에 공간 (G2) 의 기체를 강제적으로 배출하도록 해도 된다.
또한, 상기 서술한 제 6 실시형태 및 제 7 실시형태에 있어서, 저판부 (172D) 의 개구부 (74) 는 도 14 나 도 17 에 나타낸 형상에 한정되지 않고, 기체 부분이 잔류하지 않고, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 이 움직이더라도 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 광로 공간을 액체 (LQ) 에 의해 계속해서 채울 수 있도록 정할 수 있다.
또한, 상기 서술한 제 6 실시형태 및 제 7 실시형태에 있어서, 노즐 부재 (70') 와 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이 (투영 광학계 (PL) 의 이미지면측의 광로 공간) 의 액체 (LQ) 를 전부 회수하는 경우에는, 액체 회수구 (22) 나 개구부 (73A) 를 사용한 액체 회수 동작에 추가하여 액체 공급구 (12) 로부터 기체를 분사하도록 해도 된다. 액체 공급구 (12) 로부터 분사된 기체는 투영 광학계 (PL) 선단부의 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 으로 분사되기 때문에, 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 에 부착 (잔류) 되어 있는 액체 (LQ) 를 제거할 수 있다. 액체 공급구 (12) 로부터 분사된 기체는 하면 (T1) 을 따라서 흘러, 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 에 있어서 노광광 (EL) 이 통과하는 영역, 즉, 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 의 투영 영역 (AR1) 에 대응하는 영역에 부착되어 있는 액체 (액적: LQ) 를 그 영역의 외측으로 이동시키는 (퇴거시키는) 것이 가능하다. 이것에 의해, 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 에서 노광광 (EL) 이 통과하는 영역에 부착되어 있는 액체 (LQ) 가 제거된다. 또, 분사된 기체에 의해, 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 에 부착되어 있는 액체 (LQ) 를 기화 (건조) 시킴으로써 제거하도록 해도 된다. 액체 공급구 (12) 로부터는, 케미컬 필터나 파티클 제거 필터를 포함하는 필터 장치 (도시 생략) 를 통한 클린한 기체가 분사된다. 또한, 기체로는, 노광 장치 (EX) 가 수용된 챔버 내부의 기체와 대략 동일한 기체, 예를 들어 공기 (드라이 에어) 가 사용된다. 또, 분사하는 기체로는 질소 가스 (드라이 질소) 를 사용해도 된다. 또, 액체 (LQ) 를 전부 회수하는 경우에, 공간 (G2) 에 존재하고 있던 기체를 외부로 배출하기 위한 관통구멍 (130) 에 진공계 등을 접속하여, 관통구멍 (130) 의 하단 (130A) 에 형성된 개구로부터 액체 (LQ) 를 흡인하여, 회수하도록 해도 된다. 또, 공간 (G2) 에 존재하고 있는 기체를 외부로 배출하기 위한 관통구멍 (130) 에 기체 공급계를 접속하여, 그 관통구멍 (130) 을 통해서 기체를 분사하도록 해도 된다.
또한, 제 6 및 제 7 실시형태에 있어서, 액체 공급구 (12) 를 투영 영역 (AR1) 에 대하여 X 축 방향 양측에 각각 배치하고, 주사 방향 양측의 각각으로부터 액체 (LQ) 를 공급하도록 해도 된다. 이 경우, 관통구멍 (130) 의 하단부 (130A) 는, 예를 들어 투영 영역 (AR1) 에 대하여 Y 축 방향 양측 등, 액체 공급구 (12) 와는 다른 위치에 형성된다.
또한, 제 6 및 제 7 실시형태에 있어서는, 경사판부 (172C) 의 오목부 (14A) 와 광학 소자 (LS1) 의 측면 사이의 간극 (G3) 에 의해 공급 유로 (14) 가 형성되고, 그 공급 유로 (14) 의 하단부가 액체 공급구 (12) 로서 기능하고 있지만, 관통 구멍 (130) 의 상단부 (130B) 와 액체 공급부 (11) 를 접속하여 관통구멍 (130) 을 공급 유로로서 기능시킴과 함께, 관통구멍 (130) 의 하단부 (130A) 를 액체 공급구로서 기능시켜도 된다. 관통구멍 (130) 의 상단부 (130B) 와 액체 공급부 (11) 를 접속하여 관통구멍 (130) 을 통해서 액체 (LQ) 를 공급하는 경우에는, 경사판부 (172C) 의 오목부 (14A) 와 광학 소자 (LS1) 의 측면 사이의 간극 (G3) 과 액체 공급부 (11) 는 접속되지 않고 (간극 (G3) 은 공급 유로로서 기능하지 않고), 간극 (G3) 의 상단부는 대기 개방된다. 그리고, 관통구멍 (130) 으로부터 공간 (G2) 에 대하여 액체 (LQ) 를 공급하기 전에, 공간 (G2) 에 존재하고 있던 기체는 간극 (G3) 을 통해서 외부로 배출된다. 이와 같이, 관통구멍 (130) 을 통해서 액체 (LQ) 를 공급하는 경우에 있어서도, 공간 (G2) 에 대한 액체 (LQ) 의 공급 개시시에 공간 (G2) 에 기체가 머무는 등의 문제의 발생을 방지할 수 있어, 액체 (LQ) 중에 기체 부분 (기포) 이 생성되는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 이 경우에 있어서도, 간극 (G3) 의 상단부와 흡인 장치 (진공계) 를 접속하여, 액체 (LQ) 의 공급 개시시에 공간 (G2) 의 기체를 강제적으로 배출하도록 해도 된다.
또한, 관통구멍 (130) 을 통해서 액체 (LQ) 를 공급하는 경우, 액체 공급구로서 기능하는 관통구멍 (130) 의 하단부 (130A) 를, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 Y 축 방향 양측에 각각 배치하고, 비주사 방향 양측의 각각으로부터 액체 (LQ) 를 공급하도록 해도 된다.
<제 8 실시형태>
다음으로, 본 발명의 제 8 실시형태에 관해서, 도 19, 도 20, 도 21 및 도 22 를 참조하면서 설명한다. 도 19 는 노즐 부재 (70") 근방을 나타내는 개략 사시도의 일부 파단도, 도 20 은 노즐 부재 (70") 를 하측에서 본 사시도, 도 21 은 YZ 평면과 평행한 측단면도, 도 22 는 XZ 평면과 평행한 측단면도이다. 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략화 또는 생략한다.
노즐 부재 (70") 는, 제 1 부재 (171) 와 제 2 부재 (172) 와 제 3 부재 (173) 를 조합하여 구성되어 있고, 전체적으로 평면에서 볼 때 대략 원형상으로 형성되어 있다. 제 1 부재 (171) 는 측판부 (171A) 와 두께가 두꺼운 경사판부 (171C) 를 가지고 있다. 제 2 부재 (172) 는 경사판부 (172C) 와 경사판부 (172C) 의 하단부에 접속된 저판부 (172D) 를 가지고 있다. 제 3 부재 (173) 는 제 1 부재 (171) 및 제 2 부재 (172) 의 상단부에 접속되어 있고, 제 3 부재 (173) 의 중앙부에는, 광학 소자 (LS1) 를 배치하기 위한 구멍부 (173H) 가 형성되어 있다. 광학 소자 (LS1) 는, 제 3 부재 (173) 의 구멍부 (173H) 및 제 2 부재 (172) 의 경사판부 (172C) 에 의해서 형성된 구멍부 (70H) 의 내측에 배치되도록 되어 있고, 구멍부 (70H) 의 내측에 배치된 광학 소자 (LS1) 의 측면과 제 2 부재 (172) 의 경사판부 (172C) 의 내측면 (172T) 이 대향한다. 또한, 제 1 부재 (171) 의 경사판부 (171C) 의 내측면 (171T) 과 제 2 부재 (172) 의 경사판부 (172C) 의 외측면 (172S) 사이에는, 평면에서 보아 원고리형상이고 슬릿형상인 홈부 (73) 가 형성되어 있다. 홈부 (73) 는 XY 평면 (기판 (P) 의 표면) 에 대하여 약 45도의 경사를 가지도록 형성되어 있다.
또한, 제 1 부재 (171) 의 경사판부 (171C) 의 하면 (171R) 와 제 2 부재 (172) 의 저판부 (172D) 의 하면 (172R) 에 의해, 노즐 부재 (70") 중, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 표면 (기판 스테이지 (PST) 의 상면) 과 대향하고, 이 기판 (P) 표면 (기판 스테이지 (PST) 의 상면) 에 가장 가까운 면인 랜드면 (75) 이 형성되어 있다. 랜드면 (75) 은 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 형성되어 있다.
랜드면 (75) 을 형성하는 저판부 (172D) 의 일부는, Z 축 방향에 관해서 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (LS1) 의 이미지면측 하면 (T1) 과 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이에 배치되어 있다. 저판부 (172D) 는, 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 및 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 과는 접촉하지 않도록 형성되어 있다. 저판부 (172D) 의 상면은 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 대향하도록, 또한 광학 소자 (LS1) 의 하면과 대략 평행하게 배치되고, 투영 광학계 (PL) 의 단면 (T1) 과 저판부 (172D) 의 상면 사이에는 소정의 간극 (공간: G2) 이 형성되어 있다.
제 1 부재 (171) 에는 회수 유로로서 기능하는 공간부 (24) 가 형성되어 있고, 공간부 (24) 의 개구부에 액체 회수구 (22) 가 형성되어 있다. 액체 회수구 (22) 는, 개구부 (74) (투영 영역 (AR1)), 홈부 (73) 및 랜드면 (75) 을 둘러싸도록 평면에서 보아 원고리형상으로 형성되어 있다. 회수 유로 (공간부: 24) 의 일부에는 회수관 (23) 의 타단부가 접속되어 있다. 액체 회수구 (22) 에는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 과 대향하는 경사면 (2) 을 갖는 다공 부재 (25) 가 배치되어 있다. 다공 부재 (25) 는, 그 경사면 (2) 의 내연부와 제 1 부재 (171) 의 하면 (171R) (랜드면 (75)) 이 대략 같은 높이가 되고 또한 경사면 (2) 의 내연부와 하면 (171R) (랜드면 (75)) 이 연속하도록, 액체 회수구 (22) 에 장착되어 있다. 경사면 (2) 에는 복수의 핀부재 (150) 가 방사상으로 형성되어 있다.
제 2 부재 (172) 중, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 Y 축 방향 양측의 각각에는, 제 2 부재 (172) 의 경사판부 (172C) 의 내부를 경사 방향을 따라서 관통하는 슬릿형상의 관통구멍 (140) 이 형성되어 있다. 그리고, 관통구멍 (140) 의 상단부 (140B) 는 도시하지 않은 공급관 (공급 유로) 을 통하여 액체 공급부 (11) 에 접속되어 있고, 하단부 (140A) 는, 투영 광학계 (PL) 의 하면 (T1) 과 저판부 (172D) 사이의 간극 (공간: G2) 에 접속되어 있다. 즉, 관통구멍 (140) 은 공급 유로로서 기능하고, 그 관통구멍 (140) 의 하단부 (140A) 에 형성되어 있는 개구는, 간극 (G2) 에 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급구로서 기능하고 있다. 그리고, 액체 공급구 (140A) 는, 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 영역 (AR1) 을 사이에 둔 Y 축 방향 양측에 각각 형성되어 있고, 노광광 (EL) 의 광로 공간의 외측에서, 그 노광광 (EL) 의 광로 공간을 사이에 둔 각각의 양측의 소정 위치 (제 1 위치) 에 형성되어 있다.
액침 기구 (1) 는, 액체 공급부 (11) 로부터 송출된 액체 (LQ) 를 공급 유로 (관통구멍: 140) 를 통하여, 액체 공급구 (하단부: 140A) 로부터, 투영 광학계 (PL) 와 저판부 (172D) 사이의 간극 (공간: G2) 을 포함하는 내부 공간에 공급한다. 공급 유로 (140) 는, XY 평면 (기판 (P) 의 표면) 에 대하여 약 45도의 경사를 가지도록 형성되어 있다. 또, 액체 공급구 (140A) 로부터 저판부 (172D) 의 상면에 공급된 액체 (LQ) 의 흐름 방향을 정하기 위해, 액체 공급구 (140A) 에 핀형상 부재를 배치하거나, 저판부 (172D) 의 상면에 핀형상의 돌기부를 형성하도록 해도 된다.
제 2 부재 (172) 중, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 X 축 방향 양측의 각각에는, 제 2 부재 (172) 의 경사판부 (172C) 의 내부를 경사 방향을 따라서 관통하는 슬릿형상의 관통구멍 (130) 이 형성되어 있다. 제 2 부재 (172) 의 상면 중, 관통구멍 (130) 의 상단부 (130B) 가 형성되어 있는 소정 영역과 제 3 부재 (173) 사이에는 간극이 형성되어 있다. 그리고, 관통구멍 (130) 의 상단부 (130B) 는 대기 개방되어 있고, 관통구멍 (130) 의 하단부 (130A) 는, 투영 광학계 (PL) 의 하면 (T1) 과 저판부 (172D) 사이의 간극 (공간: G2) 에 접속되어 있다. 따라서, 간극 (G2) 의 기체는, 관통구멍 (130) 의 상단부 (130B) 를 통해 외부 공간으로 배출 (배기) 가능하게 되어 있다. 즉, 관통구멍 (130) 의 하단부 (130A) 에 형성되어 있는 개구는 간극 (G2) 의 기체를 배기하는 배기구로서 기능하고, 관통구멍 (130) 은 배기 유로로서 기능하고 있다. 또한, 배기구 (하단부: 130A) 는 간극 (공간: G2) 의 기체, 즉 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 주위의 기체와 접속되어 있다. 그리고, 배기구 (130A) 는, 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 영역 (AR1) 을 사이에 둔 X 축 방향 양측에 각각 형성되어 있고, 노광광 (EL) 의 광로 공간의 외측에서, 그 노광광 (EL) 의 광로 공간을 사이에 둔 각각의 양측의 소정 위치 (제 2 위치) 에 형성되어 있다.
전술한 바와 같이, 액체 공급구 (140A) 는, 노광광 (EL) 의 광로 공간의 외측 소정 위치 (제 1 위치) 에 형성되어 있다. 그리고, 저판부 (172D) 는, 액체 공급구 (140A) 로부터 공급된 액체 (LQ) 의 흐름을 가이드하는 가이드 부재로서의 기능도 가지고 있다. 저판부 (가이드 부재: 172D) 는, 노광광 (EL) 의 광로 공간의 액체 (LQ) 중에 기체가 머무는 것을 방지하도록 배치되어 있다. 즉, 저판부 (172D) 는, 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측의 제 1 위치에 형성되어 있는 액체 공급구 (140A) 로부터 공급된 액체 (LQ) 가, 노광광 (EL) 의 광로 공간을 통해서 그 광로 공간 외측의 제 1 위치와는 상이한 제 2 위치를 향하여 흐르도록 배치되어 있다. 또, 저판부 (172D) 는 기판 (P) 과 대향하도록 배치된 랜드면 (평탄부: 75) 을 가지고 있어, 상기 서술한 실시형태와 마찬가지로, 노광광 (EL) 의 광로를 안정적으로 액체 (LQ) 에 의해 채우는 기능도 가지고 있다.
도 23 은 저판부 (가이드 부재: 172D) 의 평면도이다. 본 실시형태에 있어서, 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측의 제 2 위치에는 배기구 (130A) 가 형성되어 있고, 저판부 (172D) 는, 액체 공급구 (140A) 로부터 공급된 액체 (LQ) 를, 배기구 (130A) 가 형성되어 있는 제 2 위치를 향하여 흐르게 하도록 배치되어 있다. 가이드 부재 (172D) 는, 노광광 (EL) 의 광로 공간 내에서 와류가 생성되지 않도록 액체 (LQ) 를 흐르게 한다. 즉, 저판부 (172D) 는, 액체 공급구 (140A) 가 배치되어 있는 제 1 위치로부터 공급된 액체 (LQ) 가, 배기구 (130A) 가 형성되어 있는 제 2 위치를 향하여 흐르도록 형성된 개구 (74') 를 가지고 있어, 노광광 (EL) 의 광로 공간 내에서의 와류의 생성이 방지되어 있다.
저판부 (172D) 는, 액체 공급구 (140A) 가 형성된 제 1 위치로부터, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (투영 영역 (AR1)) 을 향하는 흐름을 형성하는 제 1 가이드부 (181) 와, 노광광 (EL) 의 광로 공간으로부터, 배기구 (130A) 가 형성된 제 2 위치를 향하는 흐름을 형성하는 제 2 가이드부 (182) 를 가지고 있다. 즉, 제 1 가이드부 (181) 에 의해, 액체 공급구 (140A) 로부터 노광광 (EL) 의 광로 공간을 향하여 액체 (LQ) 를 흐르게 하는 유로 (181F) 가 형성되고, 제 2 가이드부 (182) 에 의해, 노광광 (EL) 의 광로 공간으로부터 제 2 위치 (배기구 (130A)) 를 향하여 액체 (LQ) 를 흐르게 하는 유로 (182F) 가 형성되어 있다.
제 1 가이드부 (181) 에 의해 형성되는 유로 (181F) 와 제 2 가이드부 (182) 에 의해 형성되는 유로 (182F) 는 교차하고 있다. 제 1 가이드부 (181) 에 의해 형성된 유로 (181F) 는 액체 (LQ) 를 대략 Y 축 방향을 따라 흐르게 하고, 제 2 가이드부 (182) 에 의해 형성된 유로 (182F) 는 액체 (LQ) 를 대략 X 축 방향을 따라 흐르게 한다. 그리고, 제 1 가이드부 (181) 와 제 2 가이드부 (182) 에 의해, 평면에서 보아 대략 십자형상의 개구부 (74') 가 형성되어 있다. 개구부 (74') 는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치된 것으로서, 노광광 (EL) 은 대략 십자형상으로 형성된 개구부 (74') 의 거의 중앙부를 통과하도록 형성되어 있다. 즉, 노광광 (EL) 의 광로 공간은, 제 1 가이드부 (181) 에 의해 형성된 유로 (181F) 와, 제 2 가이드부 (182) 에 의해 형성된 유로 (182F) 의 교차부에 설정되어 있다.
본 실시형태에서는, 제 1 가이드부 (181) 에 의해 형성된 유로 (181F) 와 제 2 가이드부 (182) 에 의해 형성된 유로 (182F) 와 대략 직교하고 있다. 또한, 제 1 가이드부 (181) 에 의해 형성된 유로 (181F) 의 폭 (D1) 와, 제 2 가이드부 (182) 에 의해 형성된 유로 (182F) 의 폭 (D2) 은 거의 동일하다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 1 가이드부 (181) 와 제 2 가이드부 (182) 의 접속부 (190) 는 곡선모양 (원호상) 으로 형성되어 있다.
액체 공급구 (140A) 는, 투영 광학계 (PL) 의 하면 (T1) 과 저판부 (172D) 사이의 간극 (공간: G2) 을 포함하는 내부 공간에 액체 (LQ) 를 공급한다. 액체 공급구 (140A) 로부터 간극 (G2) 에 공급된 액체 (LQ) 는, 제 1 가이드 부재 (181) 에 가이드되면서 노광광 (EL) 의 광로 공간을 향하여 흘러, 노광광 (EL) 의 광로 공간을 통과한 후, 제 2 가이드부 (182) 에 가이드되면서 노광광 (EL) 의 광로 공간의 외측을 향하여 흐른다. 즉, 액체 (LQ) 의 유로는 제 1 가이드 부재 (181) 및 제 2 가이드부 (182) 의 교차 위치 또는 그 근방에서 굴곡되어 있다. 또는, 액체 (LQ) 의 유로는 광로 공간 또는 그 근방에서 굴곡되어 있다. 액침 기구 (1) 는, 액체 (LQ) 를 저판부 (172D) 의 제 1, 제 2 가이드부 (181, 182) 에 의해 가이드하면서 흐르게 함으로써, 노광광 (EL) 의 광로 공간 내에서 와류가 생성되는 것을 억제한다. 이것에 의해, 노광광 (EL) 의 광로 공간 중에 기체 (기포) 가 있더라도, 액체 (LQ) 의 흐름에 의해 기체 (기포) 를 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측의 제 2 위치로 배출하여, 노광광 (EL) 의 광로 공간에 기체 (기포) 가 머무는 것을 방지한다.
도 19, 도 21 등에 나타내는 바와 같이, 제 1 부재 (171) 와 제 2 부재 (172) 사이의 홈부 (73) 는, 노광광 (EL) 의 광로 공간을 포함하는 개구부 (74') 를 둘러싸도록 형성되어 있다. 또 홈부 (73) 는, 랜드면 (75) 의 일부를 구성하는 하면 (172R) 도 둘러싸도록 하여 형성되어 있다. 홈부 (73) 의 하단부에는, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST) 의 상면) 과 대향하도록 배치된 개구부 (73A) 가 형성되어 있다. 개구부 (73A) 는 평면에서 볼 때 대략 원고리형상으로 형성되어 있다. 한편, 홈부 (73) 의 상단부에도 평면에서 볼 때 대략 원고리형상의 개구부 (73B) 가 형성되어 있다. 또한, 제 1 부재 (171) 의 경사판부 (171C) 의 상단부 중, 제 2 부재 (172) 와 대향하는 부분에는 절결부 (171K) 가 형성되어 있고, 그 절결부 (171K) 에 의해, 홈부 (73) 의 상단부에는 광폭부 (폭이 넓어진 부분) 가 형성되어 있다. 그리고, 그 광폭부와 제 3 부재 (173) 사이에서 공간 (73W) 이 형성되어 있다. 홈부 (73) 상단부의 개구부 (73B) 는 공간 (73W) 의 내측에 배치되어 있고, 홈부 (73) 의 하단부 (투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 근방) 에 형성된 개구부 (73A) 와 공간 (73W) 는 홈부 (73) 를 통하여 접속되어 있다. 즉, 공간 (73W) 은, 홈부 (73) (개구부 (73A)) 를 통하여 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 주위의 기체와 유통하고 있다.
또한, 도 21 에 나타내는 바와 같이, 제 3 부재 (173) 의 일부에는, 공간 (73W) 과 접속하는 유통로 (131') 가 형성되고, 그 유통로 (131') 와 진공계를 포함하는 흡인 장치 (132) 가 배관 (133) 을 통해 접속되어 있다. 유통로 (131') 및 흡인 장치 (132) 는, 노즐 부재 (70") 와 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 액체 (LQ) 를 완전히 회수할 때에, 그 액체 (LQ) 를 홈부 (73) 를 통해서 회수하기 위해 사용된다.
또한, 제 3 부재 (173) 중, 유통로 (131') 와 별도 위치에는, 공간 (73W) 의 내부와 외부를 유통하는 구멍부 (134) 가 형성되어 있다. 구멍부 (134) 의 직경 (크기) 은 유통로 (131') 의 직경 (크기) 보다 작고, 개구부 (73A) 보다 충분히 작다. 본 실시형태에서 구멍부 (134) 의 직경은 약 1㎜ 이다. 구멍부 (134) 에 의해 공간 (73W) 이 대기 개방되어 있고, 이것에 의해, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 주위의 기체 (공간 (G2)) 도 개구부 (73A), 홈부 (73) 및 공간 (73W) 을 통하여 대기 개방되어 있다. 이것에 의해, 노즐 부재 (70") 와 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 액체 (LQ) 의 일부가 홈부 (73) 내부에 출입할 수 있다. 따라서, 노즐 부재 (70") 의 크기 (직경) 가 작아도, 액체 회수구 (22) 의 외측으로 액체 (LQ) 가 유출되는 것을 억제할 수 있다.
*다음으로, 상기 서술한 구성을 갖는 노즐 부재 (70") 를 가진 액침 기구 (1) 의 동작에 관해서 설명한다. 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 공급하기 위해, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급부 (11) 를 구동하여 액체 공급부 (11) 로부터 액체 (LQ) 를 송출한다. 액체 공급부 (11) 로부터 송출된 액체 (LQ) 는 공급관을 흐른 후, 노즐 부재 (70") 의 공급 유로 (140) 의 상단부 (140B) 에 유입된다. 공급 유로 (140) 의 상단부 (140B) 에 유입된 액체 (LQ) 는, 공급 유로 (140)를 흘러, 액체 공급구 (140A) 로부터 투영 광학계 (PL) 의 단면 (T1) 과 저판부 (172D) 사이의 공간 (G2) 에 공급된다. 여기서, 공간 (G2) 에 액체 (LQ) 를 공급하기 전에 공간 (G2) 에 존재하고 있던 기체 부분은 관통구멍 (130) 이나 개구부 (74') 를 통해서 외부로 배출된다. 따라서, 공간 (G2) 에 대한 액체 (LQ) 의 공급 개시시에, 공간 (G2) 에 기체가 머무는 등의 문제의 발생을 방지할 수 있어, 액체 (LQ) 중에 기체 부분 (기포) 이 생성되는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 액체 공급부 (11) 로부터 송출된 액체 (LQ) 는, 홈부 (공급 유로: 140) 의 내측을 흐르기 때문에, 광학 소자 (LS1) 의 측면 등에 힘을 가하거나 하지 않고 공간 (G2) 에 공급된다. 또한, 액체 (LQ) 는 광학 소자 (LS1) 의 측면에 접하지 않기 때문에, 광학 소자 (LS1) 의 측면에 예를 들어 소정의 기능 재료가 코팅되어 있는 경우라도, 기능 재료에 영향을 미치는 것이 억제되어 있다.
공간 (G2) 에 공급된 액체 (LQ) 는 공간 (G2) 을 채운 후, 개구부 (74') 를 통하여 랜드면 (75) 과 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 공간에 유입된다. 이 때, 액체 회수 기구 (20) 가 단위 시간당 소정량으로 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 회수하고 있기 때문에, 개구부 (74') 를 통해서 랜드면 (75) 과 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 공간에 유입된 액체 (LQ) 에 의해 기판 (P) 상에 원하는 크기의 액침 영역 (AR2) 이 형성된다.
액체 공급구 (140A) 로부터 공간 (G2) 에 대하여 공급된 액체 (LQ) 는, 제 1 가이드부 (181) 에 노광광 (EL) 의 광로 공간 (투영 영역 (AR1)) 을 향하여 흐른 후, 제 2 가이드부 (182) 에 가이드되면서 노광광 (EL) 의 광로 공간의 외측을 향하여 흐르기 때문에, 가령 액체 (LQ) 중에 기체 부분 (기포) 이 생성되어도, 액체 (LQ) 의 흐름에 의해 그 기포를 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측으로 배출할 수 있다. 그리고, 저판부 (172D) 는, 노광광 (EL) 의 광로 공간에 있어서 와류가 생성되지 않도록 액체 (LQ) 를 흐르게 하므로, 노광광 (EL) 의 광로 공간에 기포가 머무는 것을 방지할 수 있다. 또한, 저판부 (172D) 는, 액체 (LQ) 를 배기구 (130A) 를 향하여 흐르게 하므로, 액체 (LQ) 중에 존재하는 기체 부분 (기포) 이 배기구 (130A) 를 통하여 외부로 원활히 배출된다. 또한, 랜드면 (75) 과 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 공간의 액체 (LQ) 중에 기체 부분 (기포) 이 존재하더라도, 랜드면 (75) 과 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 공간의 액체 (LQ) 는 기체 부분 (기포) 과 함께 회수구 (22) 를 통해서 회수된다.
기판 (P) 을 액침 노광하고 있는 동안 등, 액침 영역 (AR2) 을 형성하고 있는 동안에는 홈부 (73) 에 접속되어 있는 유통로 (131') 가 닫혀, 흡인 장치 (132) 의 구동은 정지되어 있다. 따라서, 투영 영역 (AR1) 을 덮도록 형성되어 있는 액침 영역 (AR2) 에 대하여 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 을 이동시키는 경우에도, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 의 일부가 구멍부 (134) 를 통하여 대기 개방되어 있는 홈부 (73) 에 출입하기 때문에 (도 22 중, 화살표 F3 참조), 액침 영역 (AR2) 이 확대되거나, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 가 유출되는 등의 문제의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 기판 (P) 의 액침 노광이 완료되었을 때 등, 노즐 부재 (70") 와 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 액체 (LQ) 를 전부 회수할 때에는, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수 기구 (20) 에 의해 액체 회수구 (22) 를 통한 액체 회수 동작을 실시함과 함께, 홈부 (73) 에 접속된 유통로 (131') 를 열고, 흡인 장치 (132) 를 구동하여, 홈부 (73) 의 내부 공간을 부(負)압으로 한 후, 홈부 (73) 의 개구부 (73A) 를 통한 액체 회수 동작도 병행하여 실시한다. 이와 같이, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 에 가장 가까운 개구부 (73A) 도 사용함으로써, 노즐 부재 (70") 와 기판 (P) (기판스테이지 (PST)) 사이의 액체 (LQ) 를 보다 단시간에 확실하게 회수할 수 있다. 이 경우, 액체 (LQ) 의 회수구로서 기능하는 개구부 (73A) 의 크기에 비하여 대기 개방을 위한 구멍부 (134) 는 작기 때문에, 홈부 (73) 내부를 충분한 부압으로 하여 액체 (LQ) 를 회수할 수 있다. 또한, 노즐 부재 (70") 와 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 액체 (LQ) 를 전부 회수하는 경우에는, 액체 회수구 (22) 나 개구부 (73A) 를 사용한 액체 회수 동작에 추가하여, 액체 공급구 (140A) 로부터 기체를 분사하도록 해도 된다.
또 기판 (P) 을 액침 노광하고 있는 동안 등, 액침 영역 (AR2) 을 형성하고 있는 동안에 있어서도, 액침 영역 (AR2) 의 상태 (형상 등) 를 유지할 수 있는 정도라면, 홈부 (73) 에 접속된 유통로 (131') 를 열고, 흡인 장치 (132) 를 구동해도 된다. 이렇게 함으로써, 액체 (LQ) 중의 기포를 홈부 (73) 를 통하여 회수할 수 있다.
또, 도 24 에 나타내는 바와 같이, 홈부 (130) 의 상단부 (130B) 와 흡인 장치 (흡기계: 135) 를 접속하고, 배기구 (130A) 와 흡인 장치 (135) 를 홈부 (130) 를 통해 접속하도록 해도 된다. 그리고, 예를 들어 액침 영역 (AR2) 을 형성하기 위한 액체 (LQ) 의 공급 개시시에, 흡인 장치 (135) 를 구동하여 홈부 (130) 의 내측을 부압으로 하여, 공간 (G2) 의 기체를 강제적으로 배출하도록 해도 된다. 이렇게 하는 것에 의해서도, 공간 (G2) 에 기체가 머무는 등의 문제의 발생을 방지할 수 있어, 액체 (LQ) 중에 기체 부분 (기포) 이 생성되는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 흡인 장치 (135) 를 구동하면서 기판 (P) 을 액침 노광해도 되고, 기판 (P) 의 액침 노광 중에는 흡인 장치 (135) 의 구동을 정지하도록 해도 된다.
또, 노즐 부재 (70") 는, 제 1, 제 2, 제 3 부재 (171, 172, 173) 의 3 부재로 구성되어 있지만, 하나의 부재로 구성되어 있어도 되고, 3 개 이외의 복수의 부재로 구성되어 있어도 된다.
<제 9 실시형태>
도 25 는 제 9 실시형태를 나타내는 도이다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 제 2 가이드부 (182) 에 의해 형성되는 유로 (182F) 의 폭 (D2) 이 제 1 가이드부 (181) 에 의해 형성되는 유로 (181F) 의 폭 (D1) 보다 작다는 점에 있다. 이렇게 함으로써, 제 1 가이드부 (181) 에 의해 형성되는 유로 (181F) 를 흐르는 액체 (LQ) 의 유속에 대하여, 제 2 가이드부 (182) 에 의해 형성되는 유로 (182F) 를 흐르는 액체 (LQ) 의 유속을 빠르게 할 수 있다. 따라서, 노광광 (EL) 의 광로 공간의 기체 (기포) 를, 고속화된 액체 (LQ) 의 흐름에 의해 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측으로 신속하면서 원활하게 배출할 수 있다.
<제 10 실시형태>
도 26 은 제 10 실시형태를 나타내는 도이다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 제 2 가이드부 (182) 에 의해 형성된 유로 (182F) 의 폭 (D2) 이, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (투영 영역 (AR1) 또는 제 2 가이드부 (182) 의 상류측) 으로부터, 배기구 (130A) 가 형성되어 있는 제 2 위치 (또는 제 2 가이드부 (182) 의 하류측) 를 향하여 점차 좁아지도록 형성되어 있는 점에 있다. 이러한 구성이더라도, 제 1 가이드부 (181) 에 의해 형성되는 유로 (181F) 를 흐르는 액체 (LQ) 의 유속에 대하여, 제 2 가이드부 (182) 에 의해 형성되는 유로 (182F) 를 흐르는 액체 (LQ) 의 유속을 빠르게 할 수 있어, 기체 (기포) 를 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측으로 신속하면서 원활하게 배출할 수 있다.
<제 11 실시형태>
도 27 은 제 11 실시형태를 나타내는 도이다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 제 1 가이드부 (181) 와 제 2 가이드부 (182) 의 접속부 (190) 가 직선형상으로 형성되어 있고, 제 1 가이드부 (181) 와 제 2 가이드부 (182) 사이에 모서리부가 형성되어 있는 점에 있다. 이러한 구성이라도 와류의 생성을 억제함으로써, 노광광 (EL) 의 광로 공간의 액체 (LQ) 에 기체 (기포) 가 머무는 것을 방지하여, 기체 (기포) 를 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측으로 배출할 수 있다.
<제 12 실시형태>
도 28 은 제 12 실시형태를 나타내는 도이다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 제 1 가이드부 (181) 에 의해서 형성되는 유로 (181F) 중, 액체 공급구 (140A) 근방의 소정 영역 (의 유로폭) 이, 액체 공급구 (140A) 로부터 노광광 (EL) 의 광로 공간 (투영 영역 (AR1)) 을 향하여 (상류에서 하류로) 점차 좁아지도록 형성되어 있고, 제 2 가이드부 (182) 에 의해서 형성되는 유로 (182F) 중, 배기구 (130A) 근방의 소정 영역 (의 유로폭) 이, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (투영 영역 (AR1)) 으로부터 배기구 (130A) 를 향하여 (상류에서 하류로) 점차 넓어지도록 형성되어 있는 점에 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 1 가이드부 (181) 와 제 2 가이드부 (182) 는 대략 직각으로 교차하고 있다. 이러한 구성이라도 와류의 생성을 억제하고, 노광광 (EL) 의 광로 공간의 액체 (LQ) 에 기체 (기포) 가 머무는 것을 방지하여, 기체 (기포) 를 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측으로 배출할 수 있다.
<제 13 실시형태>
도 29 는 제 13 실시형태를 나타내는 도이다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 액체 공급구 (140A) 가 1개만 형성되어 있는 점에 있다. 그리고, 제 1 가이드부 (181) 에 의해 형성된 유로 (181F) 와 제 2 가이드부 (182) 에 의해 형성된 유로 (182F) 는 대략 직교하고 있고, 개구부 (74') 는 평면에서 볼 때 대략 T 자형상으로 형성되어 있다. 이러한 구성이라도 와류의 생성을 억제함으로써, 노광광 (EL) 의 광로 공간의 액체 (LQ) 에 기체 (기포) 가 머무는 것을 방지하여, 기체 (기포) 를 노광광 (EL) 의 광로 공간의 외측으로 배출할 수 있다.
<제 14 실시형태>
도 30 은 제 14 실시형태를 나타내는 도이다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 제 1 가이드부 (181) 에 의해 형성된 유로 (181F) 와, 제 2 가이드부 (182) 에 의해 형성된 유로 (182F) 는 직교하지 않고, 90도 이외의 소정 각도로 교차하고 있는 점에 있다. 또한, 액체 공급구 (140A) (제 1 위치) 는, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (투영 영역 (AR1)) 외측의 영역 중, 투영 영역 (AR1) 과 Y 축 방향에 관해서 나란한 위치로부터 θZ 방향으로 어긋난 위치에 형성되어 있고, 배기구 (130A) (제 2 위치) 도, 투영 영역 (AR1) 과 X 축 방향에 관해서 나란한 위치로부터 θZ 방향으로 어긋난 위치에 형성되어 있다. 이러한 구성이라도 와류의 생성을 억제함으로써, 노광광 (EL) 의 광로 공간의 액체 (LQ) 에 기체 (기포) 가 머무는 것을 방지하여, 기체 (기포) 를 노광광 (EL) 의 광로 공간의 외측으로 배출할 수 있다.
<제 15 실시형태>
도 31 은 제 15 실시형태를 나타내는 도이다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 액체 공급구 (140A) 및 배기구 (130A) 각각이, 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측의 영역 중 3 개의 소정 위치에 각각 형성되어 있는 점에 있다. 본 실시형태에서는, 액체 공급구 (140A) 와 배기구 (130A) 는 노광광 (EL) 의 광로 공간 (투영 영역 (AR1)) 의 외측 영역에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 을 둘러싸도록 대략 등간격으로 번갈아 배치되어 있다. 그리고, 제 1 가이드부 (181) 에 의해 형성된 복수의 유로 (181F) 와 제 2 가이드부 (182) 에 의해 형성된 복수의 유로 (182F) 는 소정 각도로 서로 교차되어 있다. 이러한 구성이라도 와류의 생성을 억제함으로써, 노광광 (EL) 의 광로 공간의 액체 (LQ) 에 기체 (기포) 가 머무는 것을 방지하여, 기체 (기포) 를 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측으로 배출할 수 있다.
<제 16 실시형태>
도 32 는 제 16 실시형태를 나타내는 도이다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 액체 공급구 (140A) (제 1 위치) 는, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (투영 영역 (AR1)) 의 외측 영역 중, 투영 영역 (AR1) 과 Y 축 방향에 관해서 나란한 위치에 형성되어 있고, 배기구 (130A) (제 2 위치) 는, 투영 영역 (AR1) 과 X 축 방향에 관해서 나란한 위치로부터 θZ 방향으로 어긋난 위치에 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 배기구 (130A) 는, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (투영 영역 (AR1)) 의 외측 영역 중 투영 영역 (AR1) 과 X 축 방향에 관해서 나란한 위치로부터 θZ 방향으로 대략 45도 어긋난 위치에 형성되어 있다. 또한, 저판부 (가이드 부재: 172D) 는, 액체 공급구 (140A) 로부터 노광광 (EL) 의 광로 공간을 향하는 흐름을 형성하는 제 1 가이드부 (181) 와, 노광광 (EL) 의 광로 공간으로부터 배기구 (130A) 를 향하는 흐름을 형성하는 제 2 가이드부 (182) 를 가지고 있다. 제 1 가이드부 (181) 에 의해 형성된 유로 (181F) 는, 액체 (LQ) 를 대략 Y 축 방향을 따라서 흐르게 한다. 한편, 제 2 가이드부 (182) 에 의해 형성된 유로 (182F) 는 유로 (181F) 와 직교하고, 액체 (LQ) 를 대략 X 축 방향을 따라서 흐르게 하는 제 1 영역 (182Fa) 과, 제 1 영역 (182Fa) 을 흐른 액체 (LQ) 를 배기구 (130A) 를 향하여 흐르게 하는 제 2 영역 (182Fb) 을 가지고 있다. 유로 (181F) 와 유로 (182F) 의 제 1 영역 (182Fa) 에 의해, 평면에서 보아 대략 십자형상의 개구부 (74') 가 형성되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 액체 공급구 (140A) 나 배기구 (130A) 를 형성하는 위치에 제약이 있는 경우라도 와류의 생성을 억제함으로써, 노광광 (EL) 의 광로 공간의 액체 (LQ) 에 기체 (기포) 가 머무는 것을 방지하여, 기체 (기포) 를 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측으로 배출할 수 있다.
또, 와류의 생성을 억제하여 기체 (기포) 를 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측으로 배출할 수 있는 것이면, 액체 공급구 (140A) 및 배기구 (130A) 의 수와 배치, 및 그 액체 공급구 (140A) 및 배기구 (130A) 에 따른 유로 (181F, 182F) 의 형상 등은 임의로 설정 가능하다. 예를 들어, 액체 공급구 (140A) 및 배기구 (130A) 를 4개 이상의 복수 형성해도 되고, 액체 공급구 (140A) 와 배기구 (130A) 의 수가 서로 달라도 되며, 액체 공급구 (140A) 와 배기구 (130A) 가 부등간격으로 배치되어 있어도 된다. 액체 공급구 (140A) 및 배기구 (130A) 의 수와 배치, 및 그 액체 공급구 (140A) 및 배기구 (130A) 에 따른 유로 (181F, 182F) 의 형상 등은, 와류의 생성이 억제되어서 기체 (기포) 를 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측으로 배출할 수 있도록, 실험이나 시뮬레이션 결과에 기초하여 최적화하는 것이 바람직하다.
또, 상기 서술한 제 8∼제 16 실시형태에서는, 액침 기구 (1) 는 저판부 (가이드 부재: 172D) 에 의해서, 제 1 위치에 형성되어 있는 액체 공급구 (140A) 로부터 공급된 액체 (LQ) 를 제 2 위치에 형성되어 있는 배기구 (130A) 를 향하여 흐르게 하고 있지만, 제 2 위치에는 배기구 (130A) 가 없어도 된다. 배기구 (130A) 가 없더라도, 노광광 (EL) 의 광로 공간에 있는 기체 부분 (기포) 을 액체 (LQ) 의 흐름에 의해 노광광 (EL) 의 광로 공간 외측으로 배출할 수 있어, 노광광 (EL) 의 광로 공간의 액체 (LQ) 중에 기체가 머무는 것을 방지할 수 있다. 한편, 제 2 위치에 배기구 (130A) 를 형성함으로써, 노광광 (EL) 의 광로 공간으로부터 기체를 원활하게 배출할 수 있다.
또한, 상기 서술한 제 8∼제 16 실시형태에서는, 액침 기구 (1) 는 투영 영역 (AR1) 에 대하여 Y 축 방향을 따라서 액체 (LQ) 를 공급하고 있지만, 예를 들어 액체 공급구 (140A) 를 투영 영역 (AR1) 에 대하여 X 축 방향 양측에 각각 형성하여, 투영 영역 (AR1) 에 대해 X 축 방향을 따라서 액체 (LQ) 를 공급하도록 해도 된다.
또, 상기 서술한 제 1∼제 16 실시형태에 있어서, 노즐 부재 (70) 의 하면에 형성되어 있는 경사면 (다공 부재의 하면) 은 곡면이어도 된다. 또, 도 9∼도 11 을 참조하여 설명한 제 2∼제 4 실시형태에 있어서, 다공 부재 (25) 하면 (2) 의 주연에 벽부 (76) 를 형성해도 된다.
또, 상기 서술한 제 1∼제 16 실시형태에서는 액체 회수구 (22) 에 다공 부재 (25) 가 배치되어 있지만, 다공 부재 (25) 는 없더라도 된다. 그 경우에 있어서도, 예를 들어 노즐 부재 (70) 의 하면에, 노광광 (EL) 의 광축 (AX) 으로부터 멀어짐에 따라서 기판 (P) 표면과의 간격이 커지는 경사면을 형성하고, 그 경사면의 소정 위치에 액체 회수구를 형성함으로써, 계면 (LG) 의 형상을 유지하고, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 중에 기포가 생성되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 액침 영역 (AR2) 의 크기를 작게 할 수도 있다. 또한, 상기 서술한 제 1∼제 16 실시형태에서는 노즐 부재 (70) 하면의 경사면 (다공 부재의 하면) 에 액체 회수구를 형성하고 있지만, 액체 (LQ) 의 액침 영역 (AR2) 을 원하는 상태로 유지 가능하다면, 노즐 부재 (70) 의 하면에 경사면을 형성하지 않고, 랜드면 (75) 과 대략 평행 (면일) 한 면에 액체 회수구를 형성하도록 해도 된다. 즉, 기판 (P) 에 대한 액체 (LQ) 의 접촉각이 큰 경우, 또는 액체 회수구 (22) 로부터의 액체 (LQ) 의 회수 능력이 높은 경우 등, 기판 (P) 의 이동 속도를 빠르게 하더라도 액체 (LQ) 를 누출시키지 않고서 회수할 수 있으면, 랜드면 (75) 과 대략 평행 (예를 들어 면일) 한 면에 액체 회수구를 형성하도록 해도 된다.
또한, 상기 서술한 제 1∼제 16 실시형태에서는 노즐 부재 (70) 의 하면에 형성되어 있는 경사면 (다공 부재의 하면) 의 주연에 벽부 (76) 를 형성하고 있지만, 액체 (LQ) 의 누출이 억제되는 경우에는 벽부 (76) 를 생략할 수도 있다. 또한, 상기 서술한 제 1∼제 16 실시형태에서는 기판 (P) 과 대향하는 개구 (73A) 를 갖는 홈부 (73) 를 노즐 부재에 형성하고 있지만, 이 홈부 (73) 를 생략해도 된다. 이 경우, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측의 공간을 비액침 상태로 하기 위해, 액체 회수구 (22) 를 사용하여 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 액체 (LQ) 를 전부 회수하면 된다. 이 경우, 제 6∼제 16 실시형태와 같이, 저판부 (72D) 의 상면과 광학 소자 (LS1) 사이의 공간 (G2) 에 접속된 개구가 형성되어 있는 경우에는, 액체 회수구 (22) 의 액체 회수 동작과 병행하여 그 개구로부터 액체 (LQ) 를 회수하도록 해도 된다.
또한, 상기 서술한 제 1∼제 6 실시형태에 있어서의 노즐 부재 (70) 는, 랜드면 (평탄부: 75) 의 일부가 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 형성되고, 그 외측에 경사면 (다공 부재 (25) 의 하면) 이 형성되어 있지만, 랜드면의 일부를 투영 광학계 (PL) 밑에 배치하지 않고서 투영 광학계 (PL) 의 광축에 대하여 투영 광학계 (PL) 의 단면 (T1) 의 외측 (주위) 에 배치하도록 해도 된다. 이 경우, 랜드면 (75) 은 투영 광학계 (PL) 의 단면 (T1) 과 대략 면일해도 되고, 랜드면 (75) 의 Z 축 방향의 위치가 투영 광학계 (PL) 의 단면 (T1) 에 대하여 ＋Z 방향 또는 －Z 방향으로 떨어져 있어도 된다.
또한, 상기 서술한 제 1∼제 5 실시형태에 있어서는, 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 액체 공급구 (12) 가 고리모양의 슬릿형상으로 형성되어 있지만, 서로 이간된 복수의 공급구를 형성하도록 해도 된다. 이 경우, 특별히 공급구의 위치는 한정되지 않지만, 투영 영역 (AR1) 의 양측 (X 축 방향의 양측 또는 Y 축 방향의 양측) 에 하나씩 공급구를 형성할 수도 있고, 투영 영역 (AR1) 의 X 축 및 Y 축 방향의 양측에 하나씩 (합계 4개) 공급구를 형성할 수도 있다. 또한 원하는 액침 영역 (AR2) 이 형성 가능하면, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 소정 방향으로 이간된 위치에 하나의 공급구만을 형성하는 것이어도 된다. 또한, 복수의 공급구로부터 액체 (LQ) 의 공급을 실시하는 경우에는, 각각의 공급구로부터 공급되는 액체 (LQ) 의 양을 조정 가능하게 하여, 각 공급구로부터 상이한 양의 액체를 공급하도록 해도 된다.
또, 상기 서술한 제 1∼제 16 실시형태에 있어서 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (LS1) 는 굴절력을 갖는 렌즈 소자이지만, 광학 소자 (LS1) 로서 무굴절력의 평행 평면판을 사용해도 된다.
또한, 상기 서술한 제 1∼제 16 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (LS1) 의 이미지면측 (하면측) 의 광로 공간을 액체 (LQ) 로 채우도록 하고 있지만, 국제 공개 제2004/019128호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같이, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (LS1) 의 상면측과 하면측의 양쪽 광로 공간을 액체로 채우는 구성을 채용할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 액체 (LQ) 는 순수를 사용하였다. 순수는 반도체 제조 공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있음과 함께, 기판 (P) 상의 포토레지스트나 광학 소자 (렌즈) 등에 대한 악영향이 없다는 이점이 있다. 또한, 순수는 환경에 대한 악영향이 없음과 함께 불순물의 함유량이 매우 낮기 때문에, 기판 (P) 의 표면 및 투영 광학계 (PL) 의 선단면에 형성되어 있는 광학 소자의 표면을 세정하는 작용도 기대할 수 있다. 또한 공장 등에서 공급되는 순수의 순도가 낮은 경우에는, 노광 장치가 초순수 제조기를 구비하도록 해도 된다.
그리고, 파장이 193㎚ 정도인 노광광 (EL) 에 대한 순수 (물) 의 굴절률 n 은 대략 1.44 정도로 알려져 있어, 노광광 (EL) 의 광원으로서 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 을 사용한 경우, 기판 (P) 상에서는 1/n, 즉 약 134㎚ 정도로 단파장화되어 높은 해상도가 얻어진다. 또, 초점 심도는 공기 중과 비교하여 약 n 배, 즉 약 1.44 배 정도로 확대되기 때문에, 공기 중에서 사용하는 경우와 동일한 정도의 초점 심도를 확보할 수 있으면 되는 경우에는 투영 광학계 (PL) 의 개구수를 보다 증가시킬 수 있어, 이 점에서도 해상도가 향상된다.
또, 상기 서술한 바와 같이 액침법을 사용한 경우에는, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 0.9∼1.3 이 되는 경우도 있다. 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 커지는 경우에는, 종래부터 노광광으로서 사용되고 있는 랜덤 편광광에서는 편광 효과에 의해 결상 성능이 악화되는 경우도 있기 때문에 편광 조명을 사용하는 것이 바람직하다. 그 경우, 마스크 (레티클) 의 라인 앤드 스페이스 패턴의 라인 패턴의 긴 길이 방향에 매칭시킨 직선 편광 조명을 실시하고, 마스크 (레티클) 의 패턴으로부터는 S 편광 성분 (TE 편광 선분), 즉 라인 패턴의 긴 길이 방향을 따른 편광 방향 성분의 회절광이 많이 사출되도록 하면 된다. 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면에 도포된 레지스트 사이가 액체로 채워져 있는 경우, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면에 도포된 레지스트의 사이가 공기 (기체) 로 채워져 있는 경우와 비교하여 콘트라스트의 향상에 기여하는 S 편광 성분 (TE 편광 성분) 의 회절광의 레지스트 표면에서의 투과율이 높아지기 때문에, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 1.0 을 초과하는 경우라도 높은 결상 성능을 얻을 수 있다. 또한, 위상 시프트 마스크나 일본 공개특허공보 평6-188169호에 개시되어 있는 라인 패턴의 긴 길이 방향에 매칭시킨 사입사 조명법 (특히 다이볼 조명법) 등을 적절히 조합하면 더욱 효과적이다. 특히, 직선 편광 조명법과 다이폴 조명법의 조합은, 라인 앤드 스페이스 패턴의 주기 방향이 소정의 일방향으로 한정되어 있는 경우나, 소정의 일방향을 따라서 홀 패턴이 밀집하고 있는 경우에 유효하다. 예를 들어, 투과율 6% 의 하프톤형 위상 시프트 마스크 (하프 피치 45㎚ 정도의 패턴) 을 직선 편광 조명법과 다이폴 조명법을 병용하여 조명하는 경우, 조명계의 동공면에 있어서 다이폴을 형성하는 2 광속의 외접원에 의해 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 사용하는 것보다도 초점 심도 (DOF) 를 150㎚ 정도 증가시킬 수 있다.
또한, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저를 노광광으로 하고, 1/4 정도의 축소 배율의 투영 광학계 (PL) 를 사용하여 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴 (예를 들면 25∼50㎚ 정도의 라인 앤드 스페이스) 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 많이 마스크 (M) 로부터 사출되게 된다. 이 경우, 상기 서술한 직선 편광 조명을 사용하는 것이 바람직하지만, 랜덤 편광광으로 마스크 (M) 를 조명하더라도, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 0.9∼1.3 과 같이 큰 경우에서도 높은 해상 성능을 얻을 수 있다.
또한, 마스크 (M) 상의 극미세한 라인 앤드 스페이스 패턴을 기판 (P) 상에 노광하는 경우, Wire Grid 효과에 의해 P 편광 성분 (TM 편광 성분) 이 S 편광 성분 (TE 편광 성분) 보다 커질 가능성도 있지만, 예를 들면 ArF 엑시머 레이저를 노광광으로 하고, 1/4 정도의 축소 배율의 투영 광학계 (PL) 를 사용하여 25㎚ 보다 큰 라인 앤드 스페이스 패턴을 기판 (P) 상에 노광하는 경우에는, S 편광 성분 (TE 편광 성분) 의 회절광이 P 편광 성분 (TM 편광 성분) 의 회절광보다 많이 마스크 (M) 로부터 사출되기 때문에, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 0.9∼1.3 과 같이 큰 경우에서도 높은 해상 성능을 얻을 수 있다.
그리고, 마스크 (레티클) 의 라인 패턴의 긴 길이 방향에 매칭시킨 직선 편광 조명 (S 편광 조명) 뿐만 아니라, 일본 공개특허공보 평6-53120호에 개시되어 있는 바와 같이, 광축을 중심으로 한 원의 접선 (둘레) 방향으로 직선 편광하는 편광 조명법과 사입사 조명법과의 조합도 효과적이다. 특히, 마스크 (레티클) 의 패턴이 소정 일방향으로 연장되는 라인 패턴뿐만 아니라, 복수의 상이한 방향으로 연장되는 라인 패턴이 혼재 (주기 방향이 상이한 라인 앤드 스페이스 패턴이 혼재) 하는 경우에는, 역시 일본 공개특허공보 평6-53120호에 개시되어 있는 바와 같이, 광축을 중심으로 한 원의 접선 방향으로 직선 편광하는 편광 조명법과 윤대 조명법을 병용함으로써, 투영 광학계의 개구수 (NA) 가 큰 경우라도 높은 결상 성능을 얻을 수 있다. 예를 들어, 투과율 6% 의 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 사용하는 것보다도 초점 심도 (DOF) 를 250㎚ 정도 증가시킬 수 있고, 하프 피치 55㎚ 정도의 패턴으로 투영 광학계의 개구수 NA=1.2 인 경우에는, 초점 심도를 100㎚ 정도 증가시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 의 선단에 광학 소자 (2) 가 장착되어 있고, 이 렌즈에 의해 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성, 예를 들어 수차 (구면 수차, 코마 수차 등) 를 조정할 수 있다. 또, 투영 광학계 (PL) 의 선단에 장착되는 광학 소자로는 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성 조정에 사용되는 광학 플레이트여도 된다. 또는 노광광 (EL) 을 투과 가능한 평행 평면판이어도 된다.
그리고, 액체 (LQ) 의 흐름에 의해 생기는 투영 광학계 (PL) 선단의 광학 소자와 기판 (P) 사이의 압력이 큰 경우에는, 그 광학 소자를 교환 가능하게 하는 것이 아니라, 그 압력에 의해 광학 소자가 움직이지 않도록 견고하게 고정되어도 된다.
또, 본 실시형태에서는 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면 사이가 액체 (LQ) 로 채워져 있는 구성이지만, 예를 들어 기판 (P) 의 표면에 평행 평면판으로 이루어지는 커버 유리를 장착한 상태에서 액체 (LQ) 를 채우는 구성이어도 된다.
또, 도 1∼도 32 를 사용하여 설명한 실시형태의 투영 광학계 (PL) 는, 선단의 광학 부재의 이미지면측 광로 공간을 액체로 채우고 있지만, 국제 공개 제2004/019128호에 개시되어 있는 바와 같이, 광학 소자 (LS1) 의 마스크 (M) 측 광로 공간도 액체로 채우는 투영 광학계를 채용할 수도 있다.
본 실시형태의 액체 (LQ) 는 물이지만, 물 이외의 액체일 수도 있다. 예를 들어 노광광 (EL) 의 광원이 F2 레이저인 경우, 이 F2 레이저광은 물을 투과하지 못하기 때문에, 액체 (LQ) 로는 F2 레이저광을 투과 가능한 예를 들어 과불화폴리에테르 (PFPE) 나 불소계 오일 등의 불소계 유체여도 된다. 이 경우, 액체 (LQ) 와 접촉하는 부분에는, 예를 들어 불소를 함유하는 극성이 작은 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써 친액화 처리한다. 또, 액체 (LQ) 로는, 그 밖에도 노광광 (EL) 에 대한 투과성이 있고 가능한 한 굴절률이 높으며, 투영 광학계 (PL) 나 기판 (P) 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 대하여 안정적인 것 (예를 들어 시더유) 를 사용할 수도 있다. 이 경우도 표면 처리는 사용하는 액체 (LQ) 의 극성에 따라서 실시된다. 또한, 액체 (LQ) 인 순수 대신에, 원하는 굴절률을 갖는 각종 유체, 예를 들어 초임계 유체나 고굴절률의 기체를 사용하는 것도 가능하다.
또, 도 1, 4, 15, 16, 18, 21, 22 및 24 를 사용한 설명에 있어서, 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 을 대향시킨 상태에서, 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 사이의 공간을 액체 (LQ1) 로 채우고 있지만, 투영 광학계 (PL) 와 다른 부재 (예를 들어, 기판 스테이지의 상면 (91) 등) 가 대향하고 있는 경우에도, 투영 광학계 (PL) 와 다른 부재 사이를 액체로 채울 수 있음은 물론이다.
또, 상기 각 실시형태의 기판 (P) 으로는, 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용의 유리 기판이나, 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼, 또는 노광 장치에서 사용되는 마스크 또는 레티클의 원판 (합성 석영, 실리콘 웨이퍼) 등이 적용된다. 또, 상기 서술한 실시형태에서는, 광투과성 기판 상에 소정의 차광 패턴 (또는 위상 패턴ㆍ감광 패턴) 을 형성한 광투과형 마스크 (레티클) 를 사용했지만, 이 레티클을 대신하여 예를 들어 미국 특허 제6,778,257호에 개시되어 있는 바와 같이, 노광해야 할 패턴의 전자 데이터에 기초하여 투과 패턴 또는 반사 패턴, 또는 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크를 사용해도 된다. 또, 국제 공개 제2001/035168호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같이, 간섭줄무늬를 웨이퍼 (W) 상에 형성함으로써, 웨이퍼 (W) 상에 라인 앤드 스페이스 패턴을 형성하는 노광 장치 (리소그래피 시스템) 에도 본 발명을 적용할 수 있다.
노광 장치 (EX) 로는, 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 정지시킨 상태에서 마스크 (M) 의 패턴을 일괄 노광하고, 기판 (P) 을 순차 스텝 이동시키는 스텝 앤드 리피트 방식의 투영 노광 장치 (스테퍼) 에도 적용할 수 있다.
또한, 노광 장치 (EX) 로는, 제 1 패턴과 기판 (P) 을 대략 정지시킨 상태에서 제 1 패턴의 축소 이미지를 투영 광학계 (예를 들어 1/8 축소 배율로 반사 소자를 포함하지 않는 굴절형 투영 광학계) 를 사용하여 기판 (P) 상에 일괄 노광하는 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 이 경우, 그 후에 다시, 제 2 패턴과 기판 (P) 을 대략 정지시킨 상태에서 제 2 패턴의 축소 이미지를 그 투영 광학계를 사용하여, 제 1 패턴과 부분적으로 겹쳐서 기판 (P) 상에 일괄 노광하는 스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 스티치 방식의 노광 장치로는, 기판 (P) 상에서 적어도 2개의 패턴을 부분적으로 겹쳐서 전사하여, 기판 (P) 을 순차 이동시키는 스텝 앤드 스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다.
본 발명은 트윈 스테이지형의 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 미국 특허 6,341,007, 6,400,441, 6,549,269 및 6,590,634), 일본 공표특허공보 2000-505958호 (대응 미국 특허 5,969,441) 또는 미국 특허 6,208,407 에 개시되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령이 허용되는 한도 내에서 이들의 개시를 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
또, 일본 공개특허공보 평11-135400호에 개시되어 있는 바와 같이, 기판 (P) 을 유지하는 기판 스테이지와 기준 마크가 형성된 기준 부재나 각종 광전 센서를 탑재한 계측 스테이지를 구비한 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
노광 장치 (EX) 의 종류로는, 기판 (P) 에 반도체 소자 패턴을 노광하는 반도체 소자 제조용의 노광 장치에 한정되지 않고, 액정 표시 소자 제조용 또는 디스플레이 제조용의 노광 장치나, 박막 자기 헤드, 촬상 소자 (CCD) 또는 레티클 또는 마스크 등을 제조하기 위한 노광 장치 등에도 널리 적용할 수 있다.
기판 스테이지 (PST) 나 마스크 스테이지 (MST) 에 리니어 모터를 사용하는 경우에는, 에어 베어링을 사용한 에어 부상형 및 로렌츠력 또는 리액턴스력을 사용한 자기 부상형 중 어느 것을 사용해도 상관없다. 또, 각 스테이지 (PST, MST) 는, 가이드를 따라서 이동하는 타입일 수도 있고, 가이드를 설치하지 않은 가이드리스 타입일 수도 있다. 스테이지에 리니어 모터를 사용한 예는, 미국 특허 5,623,853 및 5,528,118 에 개시되어 있고, 각각 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령이 허용되는 한도 내에서 이들 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
*각 스테이지 (PST, MST) 의 구동 기구로는, 2차원으로 자석을 배치한 자석 유닛과 2차원으로 코일을 배치한 전기자 유닛을 대향시켜 전자력에 의해 각 스테이지 (PST, MST) 를 구동하는 평면 모터를 사용해도 된다. 이 경우, 자석 유닛과 전기자 유닛 중 임의의 일방을 스테이지 (PST, MST) 에 접속하고, 자석 유닛과 전기자 유닛의 타방을 스테이지 (PST, MST) 의 이동면측에 형성하면 된다.
기판 스테이지 (PST) 의 이동에 의해 발생하는 반력은, 투영 광학계 (PL) 에 전해지지 않도록, 프레임 부재를 사용하여 기계적으로 바닥 (대지) 으로 빠져나가게 할 수도 있다. 이 반력의 처리 방법은, 예를 들어 미국 특허 5,528,118 (일본 공개특허공보 평8-166475호) 에 상세히 개시되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령이 허용되는 한도 내에서 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
마스크 스테이지 (MST) 의 이동에 의해 발생하는 반력은, 투영 광학계 (PL) 에 전해지지 않도록, 프레임 부재를 사용하여 기계적으로 바닥 (대지) 으로 빠져나가게 할 수도 있다. 이 반력의 처리 방법은, 예를 들어, 미국 특허 제5,874,820 (일본 공개특허공보 평8-330224호) 에 상세히 개시되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령이 허용되는 한도 내에서 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
이상과 같이, 본원 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 본원의 특허청구범위에 열거된 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브 시스템을, 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 갖도록 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해, 이 조립의 전후에는, 각종 광학계에 관해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 관해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 관해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 실시된다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에 대한 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호의, 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에 대한 조립 공정 전에, 각 서브 시스템 개개의 조립 공정이 있음은 물론이다. 각종 서브 시스템의 노광 장치에 대한 조립 공정이 종료되면 종합 조정이 실시되어, 노광 장치 전체적으로 각종 정밀도가 확보된다. 또, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 실시하는 것이 바람직하다.
반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는, 도 33 에 나타내는 바와 같이 마이크로 디바이스의 기능ㆍ성능을 설계하는 단계 (201), 이 설계 단계에 기초한 마스크 (레티클) 를 제작하는 단계 (202), 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계 (203), 전술한 실시형태의 노광 장치 (EX) 에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 노광 처리 단계 (204), 디바이스 조립 단계 (205: 다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함), 검사 단계 (206) 등을 거쳐 제조된다.
본 발명에 의하면, 스캔 속도를 고속화한 경우에 있어서도 액체의 액침 영역을 원하는 상태로 유지할 수 있기 때문에, 노광 처리를 양호하게 효율적으로 사용할 수 있다.
1: 액침 기구
2: 경사면
12: 액체 공급구
22: 액체 회수구
25: 다공 부재
70, 70', 70": 노즐 부재
71D, 72D: 저판부 (판형상 부재)
73: 홈부
73A: 개구부
74, 74': 개구부
75: 랜드면 (평탄부)
76: 벽부
130A: 배기구
135: 흡인 장치 (흡기계)
140A: 액체 공급구
172D: 저판부 (부재, 가이드 부재)
181: 제 1 가이드부
181F: 유로
182: 제 2 가이드부
182F: 유로
AR1: 투영 영역
AR2: 액침 영역
AX: 광축
EL: 노광광
EX: 노광 장치
G2: 간극 (공간)
LQ: 액체
P: 기판
PL: 투영 광학계
T1: 단면

Claims (82)

  1. 액체를 통하여 노광 빔을 기판에 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    광학 소자를 갖는 투영 광학계와,
    상기 기판 표면의 일부에 액침 영역을 형성하는 데에 사용되고 상기 노광 빔이 통과하도록 배치된 개구와, 액체 공급구와, 상기 개구를 둘러싸도록 배치되고 또한 상기 기판의 상기 표면에 대향 가능한 하면과, 상기 하면을 둘러싸도록 배치되고 또한 상기 기판의 상기 표면에 대향 가능한 액체 회수구를 갖는 노즐 부재와,
    진공계에 배관을 통해서 접속 가능한 회수 탱크로서, 상기 액체 회수구로부터 회수된 액체를 상기 회수 탱크에 보내기 위한 회수관에 접속 가능한 상기 회수 탱크와,
    상기 회수 탱크 내의 액체 높이를 계측하도록 배치된 액체 높이 센서와,
    제어 장치를 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 액체 높이 센서의 출력에 기초하여 상기 회수 탱크로부터의 액체 배출을 제어하는, 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회수관은, 상기 회수 탱크의 상부에 접속되는, 노광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 회수 탱크에 접속되는 배관을 추가로 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 배관을 통해서 상기 회수 탱크로부터 상기 액체가 배출되도록 배액 펌프를 제어하는, 노광 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 회수 탱크에 접속되는 배관을 추가로 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 배관을 통해서 상기 회수 탱크로부터 상기 액체가 배출되도록 배액 펌프를 제어하는, 노광 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회수 탱크에 접속되는 배관을 추가로 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 배관을 통해서 상기 회수 탱크로부터 상기 액체를 배출하기 위한 밸브를 제어하는, 노광 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 회수 탱크에 접속되는 배관을 추가로 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 배관을 통해서 상기 회수 탱크로부터 상기 액체를 배출하기 위한 밸브를 제어하는, 노광 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배관은, 상기 회수 탱크의 하부에 접속되는, 노광 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 회수 탱크에 있어서의 상기 액체 높이가 일정해지도록 상기 회수 탱크로부터의 상기 액체 배출을 제어하는, 노광 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 회수 탱크 내의 압력이 안정되도록 상기 회수 탱크로부터의 상기 액체 배출을 제어하는, 노광 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 액체 회수구를 통한 상기 액체 회수의 회수력이 안정되도록 상기 회수 탱크로부터의 상기 액체 배출을 제어하는, 노광 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 부재의 상기 하면은, 상기 광학 소자의 단면보다 하방에 배치되는, 노광 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 표면과 상기 광학 소자의 단면 사이의 거리는, 상기 기판의 상기 표면과 상기 노즐 부재의 상기 하면 사이의 거리에 비해 긴, 노광 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 소자의 단면은, 상기 액체에 대해 친액성인, 노광 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 부재는, 상기 광학 소자를 둘러싸도록 형성되는, 노광 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 부재는, 상기 광학 소자가 배치되는 구멍부를 갖는, 노광 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 부재는, 상기 액체에 대해 발액성인 내측면을 갖는, 노광 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 노즐 부재의 상기 내측면과 상기 광학 소자의 측면 사이에 갭이 형성되는, 노광 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 부재는, 버퍼 유로를 포함하는 공급 유로를 갖는, 노광 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 소자는, 석영에 의해 형성되는, 노광 장치.
  20. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 공급구는 고리형이고,
    상기 액체 회수구는 사각형 프레임 형상으로 배치되는, 노광 장치.
  21. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노즐 부재를 지지하도록 구성된 메인 칼럼과,
    상기 투영 광학계를 지지하도록 구성된 정반과,
    상기 메인 칼럼의 진동이 상기 정반에 전달되지 않도록 배치되는 방진 장치를 추가로 구비하는, 노광 장치.
  22. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회수 탱크와 상기 진공계를 접속하는 상기 배관은, 상기 회수 탱크의 상부에 접속되는, 노광 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 액체 높이 센서는, 상기 회수 탱크 내에 배치되는, 노광 장치.
  24. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 높이 센서는, 상기 회수 탱크 내에 배치되는, 노광 장치.
  25. 액체를 통해서 노광 빔을 기판에 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치의 액침 영역으로부터 액체를 회수하는 방법으로서,
    회수 탱크를 배관을 통해서 진공계에 접속하는 공정과,
    상기 기판의 표면에 대향하여 배치되는 회수구를 통해서 상기 액침 영역으로부터 액체를 상기 회수 탱크에 회수하는 공정과,
    상기 회수 탱크의 액체 높이를 측정하는 공정과,
    상기 회수 탱크의 상기 액체 높이의 측정에 기초하여 상기 회수 탱크로부터의 액체를 배출하는 공정을 포함하고,
    상기 회수구로부터 회수된 액체는, 상기 회수 탱크에 접속된 회수관을 통해서 상기 회수 탱크에 회수되는, 액체 회수 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 회수 탱크에 있어서의 상기 액체 높이가 일정해지도록 상기 회수 탱크로부터의 액체 배출이 제어되는, 액체 회수 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 회수 탱크 내의 압력이 안정되도록 상기 회수 탱크로부터의 액체 배출이 제어되는, 액체 회수 방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 회수구를 통한 액체 회수의 회수력이 안정되도록 상기 회수 탱크로부터의 액체 배출이 제어되는, 액체 회수 방법.
  29. 제 25 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 노광 장치는, 상기 기판 표면의 일부에 액침 영역을 형성하는 데에 사용되는 노즐 부재를 구비하고,
    상기 회수구는, 상기 노즐 부재에 형성되어 있는, 액체 회수 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 노즐 부재는, 상기 액체에 대해 발액성인 내측면을 갖는, 액체 회수 방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 노광 장치는,
    투영 광학계와,
    상기 노즐 부재를 지지하도록 구성된 메인 칼럼과,
    상기 투영 광학계를 지지하도록 구성된 정반과,
    상기 메인 칼럼의 진동이 상기 정반에 전달되지 않도록 배치되는 방진 장치를 구비하는, 액체 회수 방법.
  32. 제 29 항에 있어서,
    상기 노즐 부재는, 상기 액체에 대해 발액성인 내측면을 갖고,
    상기 노즐 부재의 상기 내측면과 투영 광학계의 광학 소자의 측면 사이에 갭이 형성되는, 액체 회수 방법.
  33. 투영 광학계와 기판 사이의 액체를 통하여 상기 투영 광학계로부터의 노광 빔을 기판에 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 방법으로서,
    회수 탱크를 배관을 통해서 진공계에 접속하는 공정과,
    상기 기판의 표면에 대향하여 배치되는 회수구를 통해서 상기 기판 표면 상의 액체를 상기 회수 탱크에 회수하는 공정과,
    상기 회수 탱크의 액체 높이를 측정하는 공정과,
    상기 회수 탱크의 상기 액체 높이의 측정에 기초하여 상기 회수 탱크로부터 액체를 배출하는 공정을 포함하고,
    상기 회수구로부터 회수된 액체는, 상기 회수 탱크에 접속된 회수관을 통해서 상기 회수 탱크에 회수되는, 노광 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 회수 탱크에 있어서의 상기 액체 높이가 일정해지도록 상기 회수 탱크로부터의 액체 배출이 제어되는, 노광 방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 회수 탱크 내의 압력이 안정되도록 상기 회수 탱크로부터의 액체 배출이 제어되는, 노광 방법.
  36. 제 33 항에 있어서,
    상기 회수구를 통한 액체 회수의 회수력이 안정되도록 상기 회수 탱크로부터의 액체 배출이 제어되는, 노광 방법.
  37. 제 33 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회수관은, 상기 회수 탱크의 상부에 접속되는, 노광 방법.
  38. 제 33 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배관은, 상기 회수 탱크의 상부에 접속되는, 노광 방법.
  39. 제 33 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회수 탱크로부터 액체를 배출하는 공정은, 상기 회수 탱크에 접속된 배관을 통해서 상기 회수 탱크로부터 상기 액체를 배출하기 위한 배액 펌프를 제어하는 공정을 포함하는, 노광 방법.
  40. 제 33 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회수 탱크로부터 액체를 배출하는 공정은, 상기 회수 탱크에 접속된 배관을 통해서 상기 회수 탱크로부터 상기 액체를 배출하기 위한 밸브를 제어하는 공정을 포함하는, 노광 방법.
  41. 제 33 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회수구는, 상기 기판 표면의 일부에 액침 영역을 형성하는 데에 사용되는 노즐 부재에 형성되고,
    상기 액침 영역의 액체를 통해서 상기 기판의 표면에 상기 노광 빔을 조사하는, 노광 방법.
  42. 제 33 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법을 사용하여 기판을 노광하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법.
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