KR101639928B1 - 노광 장치, 노광 방법, 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
노광 장치 (EX) 는 투영 광학계 (PL) 를 갖는다. 투영 광학계 (PL) 는, 그 이미지면에 가장 가까운 제 1 광학 소자 (LS1) 와, 제 1 광학 소자 (LS1) 다음으로 이미지면에 가까운 제 2 광학 소자 (LS2) 를 갖는다. 제 1 광학 소자 (LS1) 는, 기판 (P) 의 표면과 대향하도록 배치된 하면 (T1) 과, 제 2 광학 소자 (LS2) 와 대향하도록 배치된 상면 (T2) 을 갖고 있다. 상면 (T2) 중 노광광 (EL) 이 통과하는 영역 (AR') 을 포함하는 영역에 액침 영역이 형성되도록 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과 제 2 광학 소자 (LS2) 사이가 제 2 액체 (LQ2) 로 채워지고, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 측 제 1 액체 (LQ1) 와 상면 (T2) 측 제 2 액체 (LQ2) 를 통하여 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 이 조사됨으로써 기판 (P) 이 노광된다. 광학 소자의 오염에 기인하는 대전 정밀도의 열화룰 방지할 수 있고, 액침 영역의 거대화를 억제할 수 있다.
Description
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 감광성 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 통해서 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 증대되고 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 식으로 표시된다.
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 하면과 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 국제 공개 제99/49504호에 개시되어 있는 액침 노광 장치에 있어서는, 투영 광학계를 구성하는 복수의 엘리먼트 (광학 소자) 중 이미지면에 가장 가깝게 배치된 광학 소자에 기판 상에 형성된 액침 영역의 액체가 접촉한다. 그 경우에 있어서, 액침 영역의 액체 중에 예를 들어, 기판 상에서 발생한 불순물 등이 혼입되어 액침 영역의 액체가 오염되면, 그 오염된 액침 영역의 액체에 의해 상기 이미지면에 가장 가깝게 배치된 광학 소자가 오염될 가능성이 있다. 광학 소자가 오염되면 그 광학 소자의 광투과율이 저하되거나 광투과율에 분포가 생기는 등의 문제가 생겨, 투영 광학계를 통한 노광 정밀도 및 계측 정밀도의 열화를 초래할 가능성이 있다.
또한, 상기 국제 공개 제99/49504호에는, 마스크와 기판을 주사 방향으로 동기 이동시키면서 마스크에 형성된 패턴을 기판에 노광하는 주사형 노광 장치도 개시되어 있는데, 주사형 노광 장치에 있어서는, 디바이스의 생산성 향상 등을 목적으로 하여 주사 속도 (스캔 속도) 의 고속화가 요구된다. 그런데, 스캔 속도를 고속화한 경우, 액침 영역을 원하는 크기로 유지하는 것이 어려워 질 가능성이 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 엘리먼트 (광학 소자) 의 오염에 기인하는 노광 정밀도 및 계측 정밀도의 열화를 방지할 수 있는 노광 장치, 및 그 노광 장치를 사용하는 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은, 액침 영역을 원하는 상태로 유지하는 노광 장치 및 노광 방법 그리고 그 노광 장치를 사용하는 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 실시형태에 나타낸 도 1∼도 16 에 대응시킨 이하의 구성을 채용하고 있다. 단, 각 요소에 부가된 괄호 안의 부호는 그 요소의 예시에 불과하며, 각 요소를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 액체 (LQ1) 를 통해서 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트 (LS1) 와, 제 1 엘리먼트 (LS1) 다음으로 이미지면에 가까운 제 2 엘리먼트 (LS2) 를 포함하는 복수의 엘리먼트 (LS1∼LS7) 를 갖는 투영 광학계 (PL) 를 구비하고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 는, 기판 (P) 의 표면과 대향하도록 배치되고 노광광 (EL) 이 통과하는 제 1 면 (T1) 과, 제 2 엘리먼트 (LS2) 와 대향하도록 배치되고 노광광 (EL) 이 통과하는 제 2 면 (T2) 을 갖고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 및 제 2 엘리먼트 (LS2) 는 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 대하여 거의 정지 상태로 지지되고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 의 제 2 면 (T2) 중 노광광 (EL) 이 통과하는 영역 (AR') 을 포함하는 일부의 영역만이 액침 영역 (LR2) 이 되도록, 제 1 엘리먼트 (LS1) 의 제 2 면 (T2) 과 제 2 엘리먼트 (LS2) 사이에 액체 (LQ2) 가 채워지고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 의 제 1 면 (T1) 측 제 1 액체 (LQ1) 와 제 2 면 (T2) 측 제 2 액체 (LQ2) 를 통하여 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 이 조사되어, 기판 (P) 이 노광되는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명에 의하면, 제 1 엘리먼트의 제 1 면과 기판 사이를 제 1 액체로 채움과 함께, 제 1 엘리먼트의 제 2 면과 제 2 엘리먼트 사이를 제 2 액체로 채움으로써, 투영 광학계 (PL) 의 큰 이미지측 개구수를 확보한 상태에서 기판을 양호하게 노광할 수 있다. 또한, 제 1 면측 제 1 액체가 기판과 접촉하는 경우에는 제 1 엘리먼트의 제 1 면측이 오염될 가능성이 높아지지만, 제 1 엘리먼트의 제 1 면측 및 제 2 면측의 각각이 액체로 채워지기 때문에, 제 1 엘리먼트를 용이하게 교환 가능한 구성으로 할 수 있다. 따라서, 그 오염된 제 1 엘리먼트만을 청정한 것으로 교환할 수 있어, 그 청정한 제 1 엘리먼트를 구비한 투영 광학계 및 액체를 통한 노광 및 계측을 양호하게 실시할 수 있다. 또한, 제 2 액체는, 제 1 엘리먼트의 제 2 면 상 중 노광광이 통과하는 영역을 포함하는 일부의 영역에만 국소적으로 액침 영역을 형성하기 때문에, 제 1 엘리먼트의 제 2 면의 주위로부터 제 2 액체가 누출되는 것을 방지할 수 잇다. 따라서, 누출된 제 2 액체에 기인하는 제 1 엘리먼트 주변의 기계 부품 등의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 제 1 엘리먼트의 제 2 면 상에 제 2 액체의 액침 영역을 국소적으로 형성함으로써, 예를 들어, 제 1 엘리먼트를 지지하는 지지부로의 액체의 침입을 방지할 수 있어, 그 지지부의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 제 2 액체는, 제 2 면 상에 있어서 국소적으로 액침 영역을 형성하기 때문에, 예를 들어, 엘리먼트를 지지하는 지지부 등에는 접촉하지 않는다. 따라서, 액침 영역을 형성하는 제 2 액체에 대하여 지지부 등으로부터 발생하는 불순물이 혼입되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 제 2 액체의 청정도를 유지한 상태에서 노광 처리 및 계측 처리를 양호하게 실시할 수 있다.
또, 본 발명에서의 제 1 엘리먼트는 무굴절력의 투명 부재 (예를 들어, 평행 평면판) 여도 되고, 예를 들어, 이미지면에 가장 가깝게 배치된 투명 부재가 투영 광학계의 결상 성능에 전혀 기여하지 않은 경우에도, 그 투명 부재를 제 1 엘리먼트로 간주한다. 또한, 본 발명에서의 제 1 엘리먼트 및 제 2 엘리먼트는 투영 광학계의 광축 (노광광) 에 대하여 거의 정지 상태로 지지되어 있는데, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트의 적어도 일방이 그 위치나 자세를 조정하기 위해서 미소 (微小) 이동 가능하게 지지되어 있는 경우도 "거의 정지 상태로 지지되어 있다" 라고 본다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 액체 (LQ1) 를 통해서 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트 (LS1) 와, 제 1 엘리먼트 (LS1) 다음으로 이미지면에 가까운 제 2 엘리먼트 (LS2) 를 포함하는 복수의 엘리먼트 (LS1∼LS7) 를 갖는 투영 광학계 (PL) 를 구비하고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 는, 기판 (P) 의 표면과 대향하도록 배치되고 노광광 (EL) 이 통과하는 제 1 면 (T1) 과, 제 2 엘리먼트 (LS2) 와 대향하도록 배치되고 노광광 (EL) 이 통과하는 제 2 면 (T2) 을 갖고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 와 대향하는 제 2 엘리먼트 (LS2) 의 면 (T3) 의 외경 (D3) 이 제 1 엘리먼트 (LS1) 의 제 2 면 (T2) 의 외경 (D2) 보다 작고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 및 제 2 엘리먼트 (LS2) 는, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 대하여 거의 정지 상태로 지지되고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 의 제 1 면 (T1) 측 제 1 액체 (LQ1) 와 제 2 면 (T2) 측 제 2 액체 (LQ2) 를 통해서 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 이 조사되어, 기판 (P) 이 노광되는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명에 의하면, 제 1 엘리먼트와 대향하는 제 2 엘리먼트의 대향면의 외경 (D3) 이 제 1 엘리먼트의 제 2 면의 외경 (D2) 보다 작기 때문에, 그 대향면을 제 2 액체로 덮으면서, 제 1 엘리먼트의 제 2 면 상에 제 2 엘리먼트의 면에 따른 크기의 액침 영역을 국소적으로 형성할 수 있다. 따라서, 제 1 엘리먼트의 제 2 면의 주위로부터 제 2 액체가 누출되는 것을 방지할 수 있어, 누출된 제 2 액체에 기인하는 제 1 엘리먼트 주변의 기계 부품 등의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 제 1 엘리먼트의 제 2 면 상에 제 2 액체의 액침 영역을 국소적으로 형성함으로써, 예를 들어, 제 1 엘리먼트를 지지하는 지지부로의 액체의 침입을 방지할 수 있어, 그 지지부의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 제 2 액체는, 제 2 면 상에 있어서 국소적으로 액침 영역을 형성하기 때문에, 예를 들어, 엘리먼트를 지지하는 지지부 등에는 접촉하지 않는다. 따라서, 액침 영역을 형성하는 제 2 액체에 대하여 지지부 등으로부터 발생하는 불순물이 혼입되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 제 2 액체의 청정도를 유지할 수 있다. 그리고, 제 2 면 상에 국소적으로 형성된 액침 영역의 제 2 액체와, 제 1 면측에 형성된 액침 영역의 제 1 액체를 통해서 기판 상에 노광광을 조사함으로써, 투영 광학계의 큰 이미지측 개구수를 확보한 상태에서 기판을 양호하게 노광할 수 있다. 또한, 제 1 엘리먼트의 제 1 면측 및 제 2 면측이 각각 액체로 채워져 있기 때문에, 제 1 엘리먼트를 용이하게 교환 가능한 구성으로 할 수 있다. 따라서, 오염된 제 1 엘리먼트만을 청정한 것으로 교환할 수 있고, 그 청정한 제 1 엘리먼트를 구비한 투영 광학계 및 액체를 통한 노광 및 계측을 양호하게 실시할 수 있다.
또, 본 발명에서의 제 1 엘리먼트는 무굴절력의 투명 부재 (예를 들어, 평행 평면판) 여도 되고, 예를 들어, 이미지면에 가장 가깝게 배치된 투명 부재가 투영 광학계의 결상 성능에 전혀 기여하지 않는 경우에도, 그 투명 부재를 제 1 엘리먼트로서 투영 광학계의 일부로 간주한다. 또한, 본 발명에서의 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트는 투영 광학계의 광축 (노광광) 에 대하여 거의 정지 상태로 지지되어 있는데, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트의 적어도 일방이 그 위치나 자세를 조정하기 위해서 미소 이동 가능하게 지지되어 있는 경우도 "거의 정지 상태로 지지되어 있다" 라고 본다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 제 1 액체 (LQ1) 를 통해서 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 복수의 엘리먼트 (LS1∼LS7) 를 포함하고 또한 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트 (LS1) 와 제 1 엘리먼트 (LS1) 다음으로 이미지면에 가까운 제 2 엘리먼트 (LS2) 를 갖는 투영 광학계 (PL) 와, 제 1 액체 (LQ1) 를 공급하기 위한 제 1 액침 기구 (11 등) 를 구비하고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 는, 기판 (P) 의 표면과 대향하도록 배치되고 노광광 (EL) 이 통과하는 제 1 면 (T1) 과, 제 2 엘리먼트 (LS2) 와 대향하도록 배치되고 제 1 면 (T1) 과 대략 평행한 제 2 면 (T2) 을 갖고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 의 제 2 면 (T2) 의 외경 (D2) 은 제 1 엘리먼트 (LS1) 의 제 1 면 (T1) 의 외경 (D1) 보다 크고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 와 기판 (P) 사이의 제 1 액체 (LQ1) 를 통해서 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 이 조사되어, 기판 (P) 이 노광되는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명에 의하면, 제 1 엘리먼트의 제 2 면의 외경을 제 1 면의 외경보다 크게 하였기 때문에, 제 1 엘리먼트를 지지부로 지지하는 경우, 그 제 1 엘리먼트를 지지하는 지지부를 제 1 엘리먼트의 광축으로부터 떨어진 위치 (제 2 면의 단부) 에 형성할 수 있다. 따라서, 제 1 엘리먼트의 주변에 배치되는 부재나 기기 등과 지지부의 간섭을 막을 수 있어, 상기 부재나 기기 등의 배치의 자유도 및 설계의 자유도를 향상시킬 수 있다. 또한, 제 1 엘리먼트의 제 1 면의 외경은 제 2 면에 대하여 충분히 작기 때문에, 제 1 액침 기구에 의해서 제 1 면과 기판 사이에 형성되는 액침 영역의 크기를 작게 할 수 있다.
또, 본 발명에서의 제 1 엘리먼트는 무굴절력의 투명 부재 (예를 들어, 평행 평면판) 여도 되고, 예를 들어, 이미지면에 가장 가깝게 배치된 투명 부재가 투영 광학계의 결상 성능에 전혀 기여하지 않는 경우에도, 그 투명 부재를 제 1 엘리먼트로서 투영 광학계의 일부로 간주한다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 제 1 액체 (LQ1) 를 통해서 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 제 1 액체를 기판 상으로 가져오는 제 1 액침 기구 (11 등) 와, 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트 (LS1) 와 제 1 엘리먼트 (LS1) 다음으로 이미지면에 가까운 제 2 엘리먼트 (LS2) 를 포함하는 복수의 엘리먼트 (LS1∼LS7) 를 갖는 투영 광학계 (PL) 를 구비하고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 는, 제 1 면 (T1) 이 기판 (P) 의 표면과 대향하도록 또한 제 2 면 (T2) 이 제 2 엘리먼트 (LS2) 와 대향하도록 배치되고, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 상에 있어서의 제 1 엘리먼트 (LS1) 의 제 1 면 (T1) 과 제 2 면 (T2) 과의 거리 (H1) 는 15㎜ 이상이고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 의 제 1 면 (T1) 측 제 1 액체 (LQ1) 를 통해서 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 이 조사되어, 기판 (P) 이 노광되는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명에 의하면, 제 1 엘리먼트의 제 1 면과 제 2 면과의 거리, 즉, 제 1 엘리먼트의 두께를 15㎜ 이상으로 하여 제 1 엘리먼트를 두껍게 하였기 때문에, 제 1 엘리먼트의 주변에 배치되는 부재나 기기 등의 위치의 자유도가 증가하고, 이것에 의해, 제 1 엘리먼트의 주변에 배치되는 부재나 기기 등과 지지부의 간섭을 막을 수 있다. 이 때문에, 상기 부재나 기기 등의 설계의 자유도를 향상시킬 수 있고, 그것에 의해, 제 1 엘리먼트를 지지하는 지지부를 제 1 엘리먼트의 광축으로부터 떨어진 위치에 형성하는 것이 가능해진다. 특히 주목해야 할 것은, 제 1 액체의 액침 영역을 형성하기 위한 액침 기구의 배치 및 설계의 자유도를 향상시킴으로써, 제 1 액체의 액침 영역의 크기를 작게 할 수 있다는 것이다. 또, 제 1 엘리먼트와 기판 사이의 제 1 액체뿐만 아니라 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이에도 제 2 액체를 공급해도 되고, 제 1 액체 및 제 2 액체를 통해서 기판 상에 노광광을 조사함으로써, 투영 광학계의 큰 이미지측 개구수를 확보한 상태에서 기판을 양호하게 노광할 수 있다. 그리고, 제 1 엘리먼트의 제 1 면측 및 제 2 면측이 각각 액체로 채워지기 때문에, 제 1 엘리먼트를 용이하게 교환 가능한 구성으로 할 수 있다. 따라서, 오염된 제 1 엘리먼트만을 청정한 것으로 교환할 수 있고, 그 청정한 제 1 엘리먼트를 구비한 투영 광학계 및 액체를 통한 노광 및 계측을 양호하게 실시할 수 있다. 또한, 제 1 엘리먼트를 15㎜ 이상으로 함으로써, 액체로부터 받는 힘에 의해서 발생하는 제 1 엘리먼트의 형상 변화를 억제할 수 있다. 따라서, 투영 광학계의 높은 결상 성능을 유지하는 것이 가능해진다.
또 본 발명에서의 제 1 엘리먼트는 무굴절력의 투명 부재 (예를 들어, 평행 평면판) 여도 되고, 예를 들어, 이미지면에 가장 가깝게 배치된 투명 부재가 투영 광학계의 결상 성능에 전혀 기여하지 않는 경우에도, 그 투명 부재를 제 1 엘리먼트로서 투영 광학계의 일부로 간주한다.
본 발명의 제 5 양태에 의하면, 제 1 액체 (LQ1) 를 통해서 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판을 노광하는 노광 장치로서, 제 1 액체 (LQ1) 를 기판 (P) 상으로 가져오는 제 1 액침 기구 (11 등) 와, 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트 (LS1) 와, 제 1 엘리먼트 다음으로 이미지면에 가까운 제 2 엘리먼트 (LS2) 를 포함하는 복수의 엘리먼트를 갖는 투영 광학계 (PL) 를 구비하고, 제 1 엘리먼트는, 기판의 표면과 대향하도록 배치되고, 노광광이 통과하는 제 1 면 (T1) 과, 제 2 엘리먼트와 대향하도록 배치되고, 노광광이 통과하는 제 2 면 (T2) 을 갖고, 투영 광학계의 광축 (AX) 상에 있어서의 제 1 엘리먼트의 제 1 면 (T1) 과 제 2 면 (T2) 과의 거리는, 투영 광학계의 광축 (AX) 상에 있어서의 제 1 엘리먼트의 제 1 면 (T1) 과 기판 (P) 의 표면과의 거리보다 길고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 와 기판 (P) 사이의 제 1 액체 (LQ1) 와, 제 1 엘리먼트 (LS1) 와 제 2 엘리먼트 (LS2) 사이의 제 2 액체 (LQ2) 를 통해서 기판 상에 노광광이 조사되어, 기판이 노광되는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명에 의하면, 제 1 액체 및 제 2 액체를 통해서 기판 상에 노광광을 조사함으로써, 투영 광학계의 큰 이미지측 개구수를 확보한 상태에서 기판을 양호하게 노광할 수 있다. 또한, 제 1 엘리먼트를 두껍게 하였기 때문에, 제 1 엘리먼트를 지지하는 지지부를 광축으로부터 떨어진 위치에 형성하는 것이 가능해져, 제 1 엘리먼트의 주변에 배치되는 부재나 기기의 배치 등의 자유도가 증가한다. 또한, 액체로부터 받는 힘에 의해서 발생하는 제 1 엘리먼트의 형상 변화를 억제할 수 있다. 따라서, 투영 광학계의 높은 결상 성능을 유지하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 6 양태에 의하면, 제 1 액체 (LQ1) 를 통해서 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 제 1 액체 (LQ1) 를 기판 (P) 상으로 가져와, 기판 (P) 상의 일부에 제 1 액체 (LQ1) 의 액침 영역 (LR1) 을 형성하는 제 1 액침 기구 (11 등) 와, 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트 (LS1) 와, 제 1 엘리먼트 다음으로 이미지면에 가까운 제 2 엘리먼트 (LS2) 를 포함하는 복수의 엘리먼트를 갖는 투영 광학계 (PL) 를 구비하고, 제 1 엘리먼트는, 기판의 표면과 대향하도록 배치되고, 노광광이 통과하는 제 1 면 (T1) 과, 제 2 엘리먼트와 대향하도록 배치되고, 노광광이 통과하는 제 2 면 (T2) 을 갖고, 제 1 액침 기구는 기판의 표면과 대향하도록 배치된 평탄한 액체 접촉면 (72D) 을 갖고, 그 액체 접촉면은 제 1 엘리먼트의 제 1 면과 기판 사이에서 노광광의 광로를 둘러싸도록 배치되고, 제 1 엘리먼트와 기판 사이의 제 1 액체 (LQ1) 와, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이의 제 2 액체 (LQ2) 를 통해서 기판 상에 노광광이 조사되어, 기판이 노광되는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명에 의하면, 제 1 액체 및 제 2 액체를 통해서 기판 상에 노광광을 조사함으로써, 투영 광학계의 큰 이미지측 개구수를 확보한 상태에서 기판을 양호하게 노광할 수 있다. 또, 제 1 엘리먼트와 기판 사이에서 노광광의 광로의 주위에 기판의 표면과 대향하도록 평탄한 액체 접촉면이 배치되어 있기 때문에, 제 1 엘리먼트와 기판 사이의 광로를 제 1 액체로 확실하게 계속해서 채우는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 7 양태에 따르면, 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트 (LS1) 와 제 1 엘리먼트 다음으로 이미지면에 가까운 제 2 엘리먼트 (LS2) 를 포함하는 투영 광학계 (PL) 및 액체 (LQ1) 을 통해서 기판 (P) 상에 노광광을 조사하여 기판을 노광하는 노광 방법으로서, 제 1 엘리먼트의 기판과 대향하는 제 1 면 (T1) 은 제 1 엘리먼트의 제 2 엘리먼트와 대향하는 제 2 면 (T2) 보다 작고, 제 2 엘리먼트의 제 1 엘리먼트와 대향하는 면 (T3) 은 제 1 엘리먼트의 제 2 면 (T2) 보다 작고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 와 기판 (P) 사이로 제 1 액체 (LQ1) 를 가져오고, 제 1 엘리먼트 (LS1) 와 제 2 엘리먼트 (LS2) 사이로 제 2 액체 (LQ2) 를 가져와서, 제 1 액체 (LQ1) 와 제 2 액체 (LQ2) 를 통해서 기판 상에 노광광을 조사하여 기판을 노광하는 것을 포함하는 노광 방법이 제공된다. 본 발명의 노광 방법에 의하면, 제 1 엘리먼트와 제 2 엘리먼트 사이의 광로를 제 2 액체로 확실하게 채울 수 있고, 제 1 액체 및 제 2 액체를 통해서 기판 상에 노광광을 조사함으로써, 투영 광학계의 큰 이미지측 개구수를 확보한 상태에서 기판을 양호하게 노광할 수 있다.
본 발명의 또 다른 별도 양태에 따르면, 상기한 노광 장치 또는 노광 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다. 본 발명에 의하면, 양호한 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있기 때문에, 원하는 성능을 갖는 디바이스를 제조할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태의 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는 노즐 부재 근방을 나타내는 개략 사시도이다.
도 3 은 노즐 부재를 하측에서 본 사시도이다.
도 4 는 노즐 부재 근방을 나타내는 측단면도이다.
도 5(a) 및 5(b) 는 제 2 액침 기구를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 은 제 1 엘리먼트의 제 2 면을 나타내는 평면도이다.
도 7 은 제 2 액침 기구에 의한 제 2 액체의 회수 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8(a) 및 8(b) 는 본 발명에 관련된 제 1 액침 기구의 액체 회수 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 9(a) 및 9(b) 는 액체 회수 동작의 비교예를 나타내는 모식도이다.
도 10 은 제 1 엘리먼트의 변형예를 나타내는 모식도이다.
도 11 은 노즐 부재의 변형예를 하측에서 본 사시도이다.
도 12 는 본 발명의 별도 실시형태를 나타내는 요부 단면도이다.
도 13 은 본 발명의 별도 실시형태를 나타내는 요부 단면도이다.
도 14 는 본 발명의 별도 실시형태를 나타내는 요부 단면도이다.
도 15 는 반도체 디바이스의 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우차트도이다.
도 16 은 본 발명의 별도 실시형태에 있어서의 제 1 액체 회수 기구의 회수 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 는 노즐 부재 근방을 나타내는 개략 사시도이다.
도 3 은 노즐 부재를 하측에서 본 사시도이다.
도 4 는 노즐 부재 근방을 나타내는 측단면도이다.
도 5(a) 및 5(b) 는 제 2 액침 기구를 설명하기 위한 도면이다.
도 6 은 제 1 엘리먼트의 제 2 면을 나타내는 평면도이다.
도 7 은 제 2 액침 기구에 의한 제 2 액체의 회수 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 8(a) 및 8(b) 는 본 발명에 관련된 제 1 액침 기구의 액체 회수 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 9(a) 및 9(b) 는 액체 회수 동작의 비교예를 나타내는 모식도이다.
도 10 은 제 1 엘리먼트의 변형예를 나타내는 모식도이다.
도 11 은 노즐 부재의 변형예를 하측에서 본 사시도이다.
도 12 는 본 발명의 별도 실시형태를 나타내는 요부 단면도이다.
도 13 은 본 발명의 별도 실시형태를 나타내는 요부 단면도이다.
도 14 는 본 발명의 별도 실시형태를 나타내는 요부 단면도이다.
도 15 는 반도체 디바이스의 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우차트도이다.
도 16 은 본 발명의 별도 실시형태에 있어서의 제 1 액체 회수 기구의 회수 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 관해서 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
도 1 은 본 실시형태의 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 도 1 에 있어서, 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 를 지지하여 이동 가능한 마스크 스테이지 (MST) 와, 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지 (PST) 와, 마스크 스테이지 (MST) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 에 의해 조명하는 조명 광학계 (IL) 와, 노광광 (EL) 에 의해 조명된 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 스테이지 (PST) 에 유지되어 있는 기판 (P) 에 투영하는 투영 광학계 (PL) 와, 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, 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 복수의 광학 소자 (LS1∼LS7) 중, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 사이를 제 1 액체 (LQ1) 로 채우기 위한 제 1 액침 기구 (1) 를 구비하고 있다. 기판 (P) 은 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 설치되어 있고, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 은 기판 (P) 의 표면과 대향하도록 배치되어 있다. 제 1 액침 기구 (1) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 사이에 제 1 액체 (LQ1) 를 공급하는 제 1 액체 공급 기구 (10) 와, 제 1 액체 공급 기구 (10) 에 의해 공급된 제 1 액체 (LQ1) 를 회수하는 제 1 액체 회수 기구 (20) 를 구비하고 있다. 제 1 액침 기구 (1) 의 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다.
또한, 노광 장치 (EX) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 와, 제 1 광학 소자 (LS1) 다음으로 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가까운 제 2 광학 소자 (LS2) 와의 사이를 제 2 액체 (LQ2) 로 채우기 위한 제 2 액침 기구 (2) 를 구비하고 있다. 제 2 광학 소자 (LS2) 는 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상방에 배치되어 있다. 즉, 제 2 광학 소자 (LS2) 는 제 1 광학 소자 (LS1) 의 광입사면측에 배치되어 있고, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 은 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 과 대향하도록 배치되어 있다. 제 2 액침 기구 (2) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 사이로 제 2 액체 (LQ2) 를 공급하는 제 2 액체 공급 기구 (30) 와, 제 2 액체 공급 기구 (30) 에 의해 공급된 제 2 액체 (LQ2) 를 회수하는 제 2 액체 회수 기구 (40) 를 구비하고 있다. 제 2 액침 기구 (2) 의 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 제 1 광학 소자 (LS1) 는 노광광 (IL) 을 투과가능한 무굴절력의 평행 평면판으로서, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 상면 (T2) 은 대략 평행하다. 또, 투영 광학계 (PL) 는 제 1 광학 소자 (LS1) 를 포함해서 수차 등의 결상 특성이 소정의 허용 범위 내로 수렴되어 있다.
본 실시형태에서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) 사이의 공간 (제 1 공간; K1) 과, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 사이의 공간 (제 2 공간; K2) 과는 독립된 공간이다. 제어 장치 (CONT) 는, 제 1 액침 기구 (1) 에 의한 제 1 공간 (K1) 에 대한 제 1 액체 (LQ1) 의 공급 동작 및 회수 동작과, 제 2 액침 기구 (2) 에 의한 제 2 공간 (K2) 에 대한 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 동작 및 회수 동작을 서로 독립적으로 실시할 수 있어, 제 1 공간 (K1) 및 제 2 공간 (K2) 의 일방에서 타방으로의 액체 (LQ1, LQ2) 의 출입은 일어나지 않는다.
노광 장치 (EX) 는, 적어도 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 상에 전사하고 있는 동안, 제 1 액침 기구 (1) 를 사용하여 제 1 광학 소자 (LS1) 와 그 이미지면측에 배치된 기판 (P) 사이에 제 1 액체 (LQ1) 를 채워서 제 1 액침 영역 (LR1) 을 형성함과 함께, 제 2 액침 기구 (2) 를 사용하여 제 1 광학 소자 (LS1) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 사이에 제 2 액체 (LQ2) 를 채워 제 2 액침 영역 (LR2) 을 형성한다. 본 실시형태에서는, 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR) 을 포함하는 기판 (P) 상의 일부에 투영 영역 (AR) 보다 크고 또한 기판 (P) 보다 작은 제 1 액침 영역 (LR1) 을 국소적으로 형성하는 국소 액침 방식을 채용하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 노광 장치 (EX) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 중 노광광 (EL) 이 통과하는 영역 (AR') 을 포함하는 일부의 영역에만 제 2 액체 (LQ2) 의 제 2 액침 영역 (AR2) 을 국소적으로 형성한다. 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL), 제 2 액침 영역 (LR2) 의 제 2 액체 (LQ2), 및 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 를 통해서, 마스크 (M) 를 통과한 노광광 (EL) 을 기판 (P) 에 조사함으로써 마스크 (M) 의 패턴을 기판 (P) 에 투영 노광한다.
투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 근방, 구체적으로는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 단부의 광학 소자 (LS1) 근방에는 뒤에서 상세히 설명하는 노즐 부재 (70) 가 배치되어 있다. 노즐 부재 (70) 는, 기판 (P; 기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 있어서 투영 광학계 (PL) 의 선단부 주위를 둘러싸도록 형성된 환상 (環狀) 부재이다. 본 실시형태에 있어서, 노즐 부재 (70) 는 제 1 액침 기구 (1) 의 일부를 구성하고 있다.
본 실시형태에서는, 노광 장치 (EX) 로서 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 주사 방향에 있어서 서로 상이한 방향 (역방향) 으로 동기 이동하면서 마스크 (M) 에 형성된 패턴을 기판 (P) 에 노광하는 주사형 노광 장치 (이른바 스캐닝 스테퍼) 를 사용하는 경우를 예로 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, 노광광 (EL) 을 사출하는 노광용 광원, 노광용 광원으로부터 사출된 노광광의 조도를 균일화하는 옵티컬 인터그레이터, 옵티컬 인터그레이터로부터 사출된 노광광 (EL) 을 집광하는 콘덴서 렌즈, 릴레이 렌즈계, 및 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) 으로 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 실시형태에서는 ArF 엑시머 레이저광이 사용된다.
본 실시형태에서는, 제 1 액체 공급 기구 (10) 로부터 공급되는 제 1 액체 (LQ1), 및 제 2 액체 공급 기구 (30) 로부터 공급되는 제 2 액체 (LQ2) 로서 순수 (純水) 가 사용된다. 즉, 본 실시형태에서는, 제 1 액체 (LQ1) 와 제 2 액체 (LQ2) 는 동일한 액체이다. 순수는 ArF 엑시머 레이저광뿐만 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 유지하여 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 설치되어 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 지지된 구성으로 되어 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) 상에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 수직인 평면 내, 즉, XY 평면 내에서 2 차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 마스크 스테이지 (MST) 는, X 축 방향으로 지정된 주사 속도에 의해 구동 가능하게 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 구동해서, 마스크 스테이지 (MST) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 의 위치를 제어한다.
투영 광학계 (PL) 는 마스크 (M) 의 패턴을 소정의 투영 배율 (β) 로 기판 (P) 에 투영 노광한다. 투영 광학계 (PL) 는, 기판 (P) 측 선단부에 설치된 제 1 광학 소자 (LS1) 를 포함하는 복수의 광학 소자 (LS1∼LS7) 로 구성되어 있고, 복수의 광학 소자 (LS1∼LS7) 는 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 것도 상관없다. 또한, 투영 광학계 (PL) 는, 굴절 소자와 반사 소자를 포함하는 반사 굴절계, 반사 소자를 포함하지 않은 굴절계, 굴절 소자를 포함하지 않은 반사계 중 어느 것이나 상관없다. 조명 광학계 (IL) 로부터 사출된 노광광 (EL) 은 투영 광학계 (PL) 에 물체면측으로부터 입사하여, 복수의 광학 소자 (LS7∼LS1) 를 통과한 후, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에서 사출되어서, 기판 (P) 상에 도달한다. 구체적으로는, 노광광 (EL) 은, 복수의 광학 소자 (LS7∼LS3) 각각을 통과한 후, 제 2 광학 소자 (LS2) 상면 (T4) 의 소정 영역을 통과하고, 하면 (T3) 의 소정 영역을 통과한 후, 제 2 액침 영역 (LR2) 에 입사된다. 제 2 액침 영역 (LR2) 을 통과한 노광광 (EL) 은, 제 1 광학 소자 (LS1) 상면 (T2) 의 소정 영역을 통과한 후, 하면 (T1) 의 소정 영역을 통과하여, 제 1 액침 영역 (LR1) 에 입사된 후, 기판 (P) 상에 도달한다.
투영 광학계 (PL) 를 유지하는 경통 (PK) 의 외주에는 플랜지 (PF) 가 형성되어 있고, 투영 광학계 (PL) 는 이 플랜지 (PF) 를 통하여 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 통하여 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 2 차원 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 설치되어 있다. 또한, 이동경 (83) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (84) 가 설치되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 상의 기판 (P) 의 2 차원 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 포커스 레벨링 검출계를 구비하고 있다. 포커스 레벨링 검출계로는, 기판 (P) 의 표면에 경사 방향으로부터 검출광을 조사하는 사입사 (斜入射) 방식, 또는 정전 용량형 센서를 사용한 방식 등을 채용할 수 있다. 포커스 레벨링 검출계는, 제 1 액체 (LQ1) 를 통하거나 또는 제 1 액체 (LQ1) 를 통하지 않고서 기판 (P) 표면의 Z 축 방향의 위치 정보, 및 기판 (P) 의 θX 및 θY 방향의 경사 정보를 검출한다. 액체 (LQ1) 를 통하지 않고서 기판 (P) 표면의 면정보를 검출하는 포커스 레벨링 검출계의 경우, 투영 광학계 (PL) 로부터 떨어진 위치에서 기판 (P) 표면의 면정보를 검출하는 것이어도 된다. 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. 포커스 레벨링 검출계의 검출 결과도 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는, 포커스 레벨링 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 맞춤과 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 대략 동일한 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 때에도 기판 (P) 에지부의 외측에는 단차부가 거의 없어, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 액체 (LQ) 를 유지하여 액침 영역 (LR1) 을 양호하게 형성할 수 있다. 또한, 액침 영역 (LR1) 을 유지 (維持) 가능하다면, 기판 (P) 의 표면과 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (91) 사이에 단차가 존재해도 된다. 또한, 기판 (P) 의 에지부와 그 기판 (P) 주위에 형성된 평탄면 (상면; 91) 사이에는 0.1∼2㎜ 정도의 간극이 있지만, 액체 (LQ) 의 표면 장력에 의해 그 간극으로 액체 (LQ) 가 흘러 들어오는 경우가 거의 없어, 기판 (P) 의 주연 (周緣) 근방을 노광하는 경우에도 상면 (91) 에 의해 투영 광학계 (PL) 아래에 액체 (LQ) 를 유지할 수 있다.
제 1 액침 기구 (1) 의 제 1 액체 공급 기구 (10) 는, 제 1 액체 (LQ1) 를 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) 사이의 제 1 공간 (K1) 에 공급하는 것으로서, 제 1 액체 (LQ1) 를 송출 가능한 제 1 액체 공급부 (11) 와, 제 1 액체 공급부 (11) 에 그 일단부가 접속된 제 1 공급관 (13) 을 구비하고 있다. 제 1 공급관 (13) 의 타단부는 노즐 부재 (70) 에 접속되어 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 액체 공급 기구 (10) 는 순수를 공급하는 것으로서, 제 1 액체 공급부 (11) 는, 순수 제조 장치, 및 공급하는 제 1 액체 (순수; LQ1) 의 온도를 조정하는 온조 (溫調) 장치 등을 구비하고 있다. 또, 소정의 품질 조건을 만족한다면, 노광 장치 (EX) 에 순수 제조 장치를 설치하지 않고서 노광 장치 (EX) 가 배치되는 공장의 순수 제조 장치 (용력(用力)) 를 사용하도록 해도 된다. 제 1 액체 공급 기구 (10; 제 1 액체 공급부 (11)) 의 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 기판 (P) 상에 제 1 액침 영역 (LR1) 을 형성하기 위해서, 제 1 액체 공급 기구 (10) 는 제어 장치 (CONT) 의 제어 하에서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치된 기판 (P) 상에 제 1 액체 (LQ1) 를 소정량 공급한다.
또, 제 1 공급관 (13) 의 도중에는, 제 1 액체 공급부 (11) 로부터 송출되어, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 공급되는 단위 시간당 액체량을 제어하는 매스플로우 콘트롤러로 불리는 유량 제어기 (16) 가 설치되어 있다. 유량 제어기 (16) 에 의한 액체 공급량의 제어는 제어 장치 (CONT) 의 지령 신호 하에 실시된다.
제 1 액침 기구 (1) 의 제 1 액체 회수 기구 (20) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측의 제 1 액체 (LQ1) 를 회수한다. 제 1 액체 회수 기구 (20) 는, 제 1 액체 (LQ1) 를 회수 가능한 제 1 액체 회수부 (21) 와, 제 1 액체 회수부 (21) 에 그 일단부가 접속된 제 1 회수관 (23) 을 구비하고 있다. 제 1 회수관 (23) 의 타단부는 노즐 부재 (70) 에 접속되어 있다. 제 1 액체 회수부 (21) 는 예를 들어, 진공 펌프 등의 진공계 (흡인 장치), 회수된 제 1 액체 (LQ1) 와 기체를 분리하는 기체/액체 분리기 등을 구비하고 있다. 또 진공계와 기체/액체 분리기 등 전부를 노광 장치 (EX) 에 설치하지 않고, 그 적어도 일부를 대신하여 노광 장치 (EX) 가 배치되는 공장 등의 설비를 사용하도록 해도 된다. 제 1 액체 회수 기구 (20; 제 1 액체 회수부 (21)) 의 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 기판 (P) 상에 제 1 액침 영역 (LR1) 을 형성하기 위해, 제 1 액체 회수 기구 (20) 는, 제어 장치 (CONT) 의 제어 하에서 제 1 액체 공급 기구 (10) 로부터 공급된 기판 (P) 상의 제 1 액체 (LQ1) 를 소정량 회수한다.
제 2 액침 기구 (2) 의 제 2 액체 공급 기구 (30) 는, 제 2 액체 (LQ2) 를 투영 광학계 (PL) 의 제 2 광학 소자 (LS2) 와 제 1 광학 소자 (LS1) 사이의 제 2 공간 (K2) 에 공급한다. 제 2 액체 공급 기구 (30) 는, 제 2 액체 (LQ2) 를 송출 가능한 제 2 액체 공급부 (31) 와, 제 2 액체 공급부 (31) 에 그 일단부가 접속된 제 2 공급관 (33) 을 구비하고 있다. 제 2 공급관 (33) 의 타단부는 후술하는 공급 유로 (34) 등을 통하여 제 1 광학 소자 (LS1) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 사이의 제 2 공간 (K2) 에 접속되어 있다. 제 1 액체 공급 기구 (10) 와 마찬가지로, 제 2 액체 공급 기구 (30) 는 순수를 공급한다. 제 2 액체 공급부 (31) 는, 순수 제조 장치, 및 공급하는 제 2 액체 (순수; LQ2) 의 온도를 조정하는 온조 장치 등을 구비하고 있다. 또한, 노광 장치 (EX) 에 순수 제조 장치를 설치하지 않고서 노광 장치 (EX) 가 배치되는 공장의 순수 제조 장치 (용력(用力)) 를 사용하도록 해도 된다. 제 2 액체 공급 기구 (30; 제 2 액체 공급부 (31)) 의 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 상에 제 2 액침 영역 (LR2) 을 형성하기 위해서, 제 2 액체 공급 기구 (30) 는, 제어 장치 (CONT) 의 제어 하에서 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 상에 제 2 액체 (LQ2) 를 소정량 공급한다.
또, 순수 제조 장치는 제 1 액침 기구 (1) 와 제 2 액침 기구에서 공통적으로 사용하도록 해도 된다.
또한, 제 2 공급관 (33) 의 도중에도, 제 2 액체 공급부 (31) 로부터 송출되어서 제 2 공간 (K2) 에 공급되는 단위 시간당 액체량을 제어하는 매스플로우 컨트롤러를 설치해도 된다.
제 2 액침 기구 (2) 의 제 2 액체 회수 기구 (40) 는, 투영 광학계 (PL) 의 제 2 광학 소자 (LS2) 와 제 1 광학 소자 (LS1) 사이의 제 2 공간 (K2) 의 제 2 액체 (LQ2) 를 회수한다. 제 2 액체 회수 기구 (40) 는, 제 2 액체 (LQ2) 를 회수 가능한 제 2 액체 회수부 (41) 와, 제 2 액체 회수부 (41) 에 그 일단부가 접속된 제 2 회수관 (43) 을 구비하고 있다. 제 2 회수관 (43) 의 타단부는 후술하는 회수 유로 (44) 등을 통하여, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 사이의 제 2 공간 (K2) 에 접속되어 있다. 제 2 액체 회수부 (41) 는 예를 들어, 진공 펌프 등의 진공계 (흡인 장치), 및 회수된 제 2 액체 (LQ2) 와 기체를 분리하는 기체/액체 분리기 등을 구비하고 있다. 또 진공계와 기체/액체 분리기 등 전부를 노광 장치 (EX) 에 설치하지 않고, 그 적어도 일부를 대신하여 노광 장치 (EX) 가 배치되는 공장 등의 설비 (용력) 를 사용하도록 해도 된다. 제 2 액체 회수 기구 (40; 제 2 액체 회수부 (41)) 의 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 제 2 액체 회수 기구 (40) 는, 제어 장치 (CONT) 의 제어 하에서 제 2 액체 공급 기구 (30) 로부터 공급된 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 상의 제 2 액체 (LQ2) 를 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 제 1 액침 기구 (1) 및 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 선단부 근방에 배치되어 있고, 기판 (P; 기판 스테이지 (PST)) 의 상방에서 투영 광학계 (PL) 의 주위를 둘러싸도록 형성된 환상 부재이다. 본 실시형태에서는, 노즐 부재 (70) 는, 제 1 액침 기구 (1) 의 일부를 구성한다. 노즐 부재 (70) 는, 그 중앙부에 투영 광학계 (PL) 를 배치 가능한 구멍부 (70H) 를 가지고 있다. 도 4 에 나타낸 바와 같이, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 는 동일 경통 (지지 부재; PK) 에 의해 지지되어 있고, 본 실시형태에서는, 노즐 부재 (70) 의 구멍부 (70H) 의 내측면 (70T) 과 경통 (PK) 의 측면 (PKT) 이 대향하도록 형성되어 있다. 그리고, 노즐 부재 (70) 의 구멍부 (70H) 의 내측면 (70T) 과 투영 광학계 (PL) 의 경통 (PK) 의 측면 (PKT) 사이에는 간극이 형성되어 있다. 이 간극은, 투영 광학계 (PL) 와 노즐 부재 (70) 를 진동적으로 분리하기 위해 형성된 것이다. 이것에 의해, 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이 투영 광학계 (PL) 에 직접적으로 전달되는 것이 방지되어 있다.
또, 노즐 부재 (70) 의 구멍부 (70H) 의 내측면은 액체 (LQ) 에 대하여 발액성 (발수성) 이어서, 투영 광학계 (PL) 의 측면과 노즐 부재 (70) 의 내측면 사이의 간극으로 액체 (LQ) 가 침입하는 것이 억제되어 있다.
노즐 부재 (70) 의 하면에는 제 1 액체 (LQ1) 를 공급하는 액체 공급구 (12), 및 제 1 액체 (LQ1) 를 회수하는 액체 회수구 (22) 가 형성되어 있다. 이하의 설명에 있어서는, 제 1 액침 기구 (1) 의 액체 공급구 (12) 를 제 1 공급구 (12), 제 1 액침 기구 (1) 의 액체 회수구 (22) 를 제 1 회수구 (22) 라고 적절히 칭한다.
노즐 부재 (70) 의 내부에는, 제 1 공급구 (12) 에 접속하는 제 1 공급 유로 (14) 및 제 2 회수구 (22) 에 접속하는 제 2 회수 유로 (24) 가 형성되어 있다. 또, 제 1 공급 유로 (14) 에는 제 1 공급관 (13) 의 타단부가 접속되어 있고, 제 1 회수 유로 (24) 에는 제 1 회수관 (23) 의 타단부가 접속되어 있다. 제 1 공급구 (12), 제 1 공급 유로 (14) 및 제 1 공급관 (13) 은 제 1 액체 공급 기구 (10; 제 1 액침 기구 (1)) 의 일부를 구성하는 것이고, 제 1 회수구 (22), 제 1 회수 유로 (24) 및 제 1 회수관 (23) 은 제 1 액체 회수 기구 (20; 제 1 액침 기구 (1)) 의 일부를 구성하는 것이다.
제 1 공급구 (12) 는, 기판 스테이지 (PST) 상에 지지된 기판 (P) 의 상방에 있어서, 그 기판 (P) 표면과 대향하도록 형성되어 있다. 제 1 공급구 (12) 와 기판 (P) 표면은 소정 거리만큼 떨어져 있다. 제 1 공급구 (12) 는, 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR) 을 둘러싸도록 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 공급구 (12) 는, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 투영 영역 (AR) 을 둘러싸도록, 노즐 부재 (70) 의 하면에 있어서 고리모양의 슬릿형상으로 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 투영 영역 (AR) 은 Y 축 방향 (비주사 방향) 을 길이 방향으로 하는 직사각형상으로 설정되어 있다.
제 1 공급 유로 (14) 는, 제 1 공급관 (13) 의 타단부에 그 일부가 접속된 버퍼 유로부 (14H) 와, 그 상단부가 버퍼 유로부 (14H) 에 접속되고, 하단부가 제 1 공급구 (12) 에 접속된 경사 유로부 (14S) 를 구비하고 있다. 경사 유로부 (14S) 는 제 1 공급구 (12) 에 대응한 형상을 가지고, 그 XY 평면에 따른 단면은 제 1 광학 소자 (LS1) 를 둘러싸는 고리모양의 슬릿형상으로 형성되어 있다. 경사 유로부 (14S) 는 그 내측에 배치되어 있는 제 1 광학 소자 (LS1) 의 측면에 따른 경사 각도를 가지고 있어, 도 4 에서 알 수 있듯이 측단면에서 볼 때, 투영 광학계 (PL) 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 넓어지도록 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 바닥면으로부터 ＋Z 방향으로 돌출하도록 형성되어 있다. 제방부 (15) 와 노즐 부재의 상면 (후술하는 천판부 (72B)) 사이에, 버퍼 유로부 (14H) 보다 좁은 협유로부 (14N) 가 구획 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, 또는 이들을 적어도 2 가지 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 바닥판부 (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 바닥판부 (플레이트부; 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 바닥면이 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 (투영 광학계 (PL) 측을 향한 면) 에 의해 경사 유로부 (14S) 의 바닥면이 형성되고, 제 2 부재 (72) 의 경사판부 (72C) 의 하면 (제 1 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) 는 각각 유발 (乳鉢) 형상으로 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 상면 (즉, 노즐 부재 (70) 의 내측면 (70T)) 은, 투영 광학계 (PL) 의 경통 (PK) 의 측면 (PKT) 과 대향하고 있다.
제 1 회수구 (22) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 상방에서 그 기판 (P) 표면과 대향하도록 형성되어 있다. 제 1 회수구 (22) 와 기판 (P) 표면은 소정 거리만큼 떨어져 있다. 제 1 회수구 (22) 는, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR) 에 대하여 제 1 공급구 (12) 의 외측에, 제 1 공급구 (12) 보다 멀리 떨어져서 형성되어 있고, 제 1 공급구 (12) 및 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 영역 (AR) 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 제 1 회수구 (22) 가 형성되어 있으며, 상기 공간부 (24) 에 의해 제 1 회수 유로 (24) 가 형성되어 있다. 그리고, 회수 유로 (공간부; 24) 의 일부에 제 1 회수관 (23) 의 타단부가 접속되어 있다.
제 1 회수구 (22) 에는, 그 제 1 회수구 (22) 를 덮도록 복수의 구멍을 갖는 다공 부재 (25) 가 배치되어 있다. 다공 부재 (25) 는 복수의 구멍을 갖는 메시 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, 제 1 회수구 (22) 에, 복수의 박판형상 다공 부재 (25) 를 겹쳐서 배치하는 것도 가능하다. 또한, 다공 부재 (25) 에, 제 1 액체 (LQ1) 로 불순물이 용출되는 것을 억제하기 위한 표면 처리, 또는 친액성을 높이기 위한 표면 처리를 실시해도 된다. 그와 같은 표면 처리로는 다공 부재 (25) 에 산화크롬을 부착하는 처리를 들 수 있고, 예를 들어, 주식회사 신강 환경 솔루션 (Kobelco Eco-Solutions Co.,Ltd.) 의 「GOLDEP」처리 또는 「GOLDEP WHITE」처리를 들 수 있다. 이러한 표면 처리를 실시함으로써, 다공 부재 (25) 로부터 제 1 액체 (LQ1) 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, 제 1 액체 (LQ1) 로의 불순물의 용출이 적은 재료 (티탄 등) 를 사용하여 다공 부재 (25) 를 형성해도 된다.
노즐 부재 (70) 는 평면에서 볼 때 사각형상이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제 1 회수구 (22) 는, 노즐 부재 (70) 의 하면에 있어서, 투영 영역 (AR) 및 제 1 공급구 (12) 를 둘러싸도록 평면에서 보아 프레임형상 (구(口)자 형상) 으로 형성되어 있다. 그리고, 그 제 1 회수구 (22) 에 박판형상의 다공 부재 (25) 가 배치되어 있다. 또한, 제 1 회수구 (22; 다공 부재 (25)) 와 제 1 공급구 (12) 사이에는 제 1 부재 (71) 의 바닥판부 (71D) 가 배치되어 있다. 제 1 공급구 (12) 는, 제 1 부재 (71) 의 바닥판부 (71D) 와 제 2 부재 (72) 의 바닥판부 (72D) 사이에서 평면에서 볼 때 고리모양의 슬릿형상으로 형성된 것이다.
노즐 부재 (70) 중, 바닥판부 (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 바닥판부 (71D, 72D) 를 구비하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 바닥판부 (71D) 의 하면과 바닥판부 (72D) 의 하면은 대략 면일하여, 기판 스테이지 (PST) 에 배치된 기판 (P) 표면과의 갭이 가장 작아지는 부분이 된다. 이것에 의해, 바닥판부 (71D, 72D) 의 하면과 기판 (P) 사이에서 액체 (LQ) 를 양호하게 유지하여 제 1 액침 영역 (LR1) 을 형성할 수 있다. 이하의 설명에 있어서는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면과 대향하도록 또한 기판 (P) 의 표면 (XY 평면) 과 대략 평행해지도록 형성된 바닥판부 (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 바닥판부 (71D) 의 하면과 바닥판부 (72D) 의 하면이 대략 면일하게 되어 있기 때문에, 바닥판부 (71D) 의 하면 및 바닥판부 (72D) 의 하면을 합하여 랜드면 (75) 이라고 하지만, 바닥판부 (71D) 의 하면에도 다공 부재 (25) 를 배치하여 제 1 회수구 (22) 의 일부로 해도 된다. 이 경우에는 바닥판부 (72D) 의 하면만이 랜드면 (75) 이 된다.
다공 부재 (25) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 과 대향하는 하면 (26) 을 가지고 있다. 그리고, 다공 부재 (25) 는, 그 하면 (26) 이 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면 (즉, XY 평면) 에 대하여 경사지도록 제 1 회수구 (22) 에 형성되어 있다. 즉, 제 1 회수구 (22) 에 형성된 다공 부재 (25) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면과 대향하는 경사면 (하면; 26) 을 가지고 있다. 제 1 액체 (LQ1) 는, 제 1 회수구 (22) 에 배치된 다공 부재 (25) 의 경사면 (26) 을 통해서 회수된다. 즉, 제 1 회수구 (22) 는 경사면 (26) 에 형성된 구성으로 되어 있다. 또한, 제 1 회수구 (22) 는 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 영역 (AR) 을 둘러싸도록 형성되어 있기 때문에, 그 제 1 회수구 (22) 에 배치된 다공 부재 (25) 의 경사면 (26) 은 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 영역 (AR) 을 둘러싸도록 형성된 구성으로 되어 있다.
기판 (P) 과 대향하는 다공 부재 (25) 의 경사면 (26) 은, 투영 광학계 (PL; 노광광 (EL)) 의 광축 (AX) 으로부터 멀어짐에 따라서 기판 (P) 표면과의 간격이 커지도록 형성되어 있다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 제 1 회수구 (22) 는 평면에서 볼 때 구 (口) 자 형상으로 형성되고, 그 제 1 회수구 (22) 에는 4 장의 다공 부재 (25A∼25D) 가 조합되어 배치되어 있다. 이 중, 투영 영역 (AR) 에 대하여 X 축 방향 (주사 방향) 의 양측에 각각 배치되어 있는 다공 부재 (25A, 25C) 는, 그 표면과 XZ 평면을 직교시키면서 광축 (AX) 으로부터 멀어짐에 따라서 기판 (P) 표면과의 간격이 커지도록 배치되어 있다. 또한, 투영 영역 (AR) 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.
제 1 부재 (71) 의 경사판부 (71C) 의 하단부에 접속된 바닥판부 (71D) 의 하면과 측판부 (71A) 의 하단부는, Z 축 방향에 있어서 대략 같은 위치 (높이) 에 형성되어 있다. 또한, 다공 부재 (25) 는, 그 경사면 (26) 의 내연부와 바닥판부 (71D) 의 하면 (랜드면 (75)) 이 대략 동일한 높이가 되도록, 또한 경사면 (26) 의 내연부와 바닥판부 (71D) 의 하면 (랜드면 (75)) 이 연속하도록 노즐 부재 (70) 의 제 1 회수구 (22) 에 장착되어 있다. 즉, 랜드면 (75) 은, 다공 부재 (25) 의 경사면 (26) 과 연속적으로 형성되어 있다. 또한, 다공 부재 (25) 는 광축 (AX) 으로부터 멀어짐에 따라서 기판 (P) 표면과의 간격이 커지도록 배치되어 있다. 그리고, 경사면 (26; 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 (26)) 를 둘러싸도록 그 주연에 형성된 것으로서, 투영 영역 (AR) 에 대하여 제 1 회수구 (22) 의 외측에 형성되어 있고, 제 1 액체 (LQ1) 의 누출을 억제하기 위한 것이다.
랜드면 (75) 을 형성하는 바닥판부 (72D) 의 일부는, Z 축 방향에 관하여 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 사이에 배치되어 있다. 즉, 랜드면 (75) 을 형성하는 바닥판부 (72D) 의 일부가, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 아래로 들어가 있다. 또한, 랜드면 (75) 을 형성하는 바닥판부 (72D) 의 중앙부에는, 노광광 (EL) 이 통과하는 개구부 (74) 가 형성되어 있다. 개구부 (74) 는 투영 영역 (AR) 에 따른 형상을 가지고 있고, 본 실시형태에서는 Y 축 방향 (비주사 방향) 을 길이 방향으로 하는 타원형상으로 형성되어 있다. 개구부 (74) 는 투영 영역 (AR) 보다 크게 형성되어 있어, 투영 광학계 (PL) 를 통과한 노광광 (EL) 은 바닥판부 (72D) 에 가려지는 일없이 기판 (P) 상에 도달할 수 있다. 즉, 랜드면 (75) 을 형성하는 바닥판부 (72D) 는, 노광광 (EL) 의 광로를 방해하지 않는 위치에 있어서 노광광 (EL) 의 광로를 둘러싸도록, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 아래로 들어가도록 하여 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 랜드면 (75) 은, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 사이에서 투영 영역 (AR) 을 둘러싸도록 배치되어 있다. 또한, 바닥판부 (72D) 는 그 하면을 랜드면 (75) 으로 하여, 기판 (P) 의 표면과 대향하도록 배치되어 있고, 제 1 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, 원호형상으로 형성되어 있어도 된다.
그리고, 랜드면 (75) 은, 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 영역 (AR) 과 제 1 회수구 (22) 에 배치된 다공 부재 (25) 의 경사면 (26) 사이에 배치된 구성으로 되어 있다. 제 1 회수구 (22) 는 투영 영역 (AR) 에 대하여 랜드면 (75) 의 외측에서, 또한 랜드면 (75) 을 둘러싸도록 배치된 구성으로 되어 있다. 또한, 제 1 공급구 (12) 는, 투영 영역 (AR) 에 대하여 랜드면 (75; 바닥판부 (72D)) 의 외측에 배치된 구성으로 되어 있다. 제 1 공급구 (12) 는 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR) 과 제 1 회수구 (22) 사이에 형성된 구성으로 되어 있고, 제 1 액침 영역 (LR1) 을 형성하기 위한 제 1 액체 (LQ1) 는, 제 1 공급구 (12) 를 통하여 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR) 과 제 1 회수구 (22) 사이에서 공급된다.
또 본 실시형태에서는, 제 1 회수구 (22) 는 구 (口) 자 형상으로 형성되어, 랜드면 (75) 을 둘러싸도록 배치된 구성이지만, 투영 영역 (AR) 에 대하여 랜드면 (75) 보다 외측이면, 랜드면 (75) 을 둘러싸지 않도록 배치되어도 된다. 예를 들어, 제 1 회수구 (22) 는, 노즐 부재 (70) 의 하면 중, 투영 영역 (AR) 에 대하여 주사 방향 (X 축 방향) 양측의 랜드면 (75) 보다 외측의 소정 영역에 분할하여 배치되어 있어도 된다. 또는, 제 1 회수구 (22) 는 노즐 부재 (70) 의 하면 중, 투영 영역 (AR) 에 대하여 비주사 방향 (Y 방향) 양측에, 랜드면 (75) 보다 외측의 소정 영역에 분할하여 배치되어 있어도 된다. 한편, 제 1 회수구 (22) 를 랜드면 (75) 을 둘러싸도록 배치함으로써, 제 1 회수구 (22) 를 통하여 제 1 액체 (LQ1) 를 보다 확실히 회수할 수 있다.
전술한 바와 같이, 랜드면 (75) 은 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 사이에 배치되어 있고, 기판 (P) 표면과 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과의 거리는 기판 (P) 표면과 랜드면 (75) 과의 거리보다 길게 되어 있다. 즉, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 은, 랜드면 (75) 보다 높은 위치에 (기판 (P) 에 대하여 멀어지도록) 형성되어 있다.
또한, 랜드면 (75) 에 연속적으로 형성된 경사면 (26) 을 포함하는 제 1 회수구 (22) 의 적어도 일부는, Z 축 방향에 관해서 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 사이에서 기판 (P) 의 표면과 대향하도록 배치되어 있다. 즉, 제 1 회수구 (22) 의 적어도 일부는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 보다 낮은 위치에 (기판 (P) 에 대하여 가까워지도록) 형성되어 있다. 그리고, 경사면 (26) 을 포함하는 제 1 회수구 (22) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 주위에 배치된 구성으로 되어 있다.
본 실시형태에서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과의 거리는 4㎜ 정도이고, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 과의 거리, 즉, 노광광 (EL) 의 광로에 있어서의 액체 (LQ1) 의 두께는 3㎜ 정도이고, 랜드면 (75) 과 기판 (P) 과의 거리는 1㎜ 정도이다. 그리고, 랜드면 (75) 에는 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 가 접촉하도록 되어 있고, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 에도 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 가 접촉하도록 되어 있다. 즉, 랜드면 (75) 및 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 은, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ) 와 접촉하는 액체 접촉면으로 되어 있다.
또, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과의 거리는 상기 4㎜ 에 한정되지 않고, 3∼10㎜ 의 범위에서 설정할 수 있으며, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 과의 거리는 상기 3㎜ 에 한정되지 않고, 액체 (LQ1) 에 의한 노광광 (EL) 의 흡수와 제 1 공간 (K1) 에서의 액체 (LQ1) 의 흐름을 고려하여, 1∼5㎜ 의 범위에서 설정할 수 있다. 또, 랜드면 (75) 과 기판 (P) 과의 거리도 상기 1㎜ 에 한정되지 않고, 0.5∼1㎜ 의 범위에서 설정할 수 있다.
투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (액체 접촉면; T1) 은, 친액성 (친수성) 을 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 하면 (T1) 에 대하여 친액화 처리가 실시되어 있고, 그 친액화 처리에 의해 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 이 친액성으로 되어 있다. 또, 랜드면 (75) 도 친액화 처리되어 친액성을 가지고 있다. 또, 랜드면 (75) 의 일부는 발액화 처리되어 발액성을 가지고 있어도 된다.
제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (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, 제 1 광학 소자 (LS1) 를 형석 또는 석영으로 형성함으로써, 이들 형석 또는 석영은 물과의 친화성이 높기 때문에 친액화 처리하지 않더라도 양호한 친액성을 얻을 수 있어, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 의 거의 전체면에 액체 (LQ) 를 밀착시킬 수 있다. 또, 랜드면 (75) 의 일부 (예를 들어, 바닥판부 (71D) 의 하면) 를 제 1 액체 (LQ1) 에 대하여 발액성으로 해도 된다.
또한, 랜드면 (75) 의 일부를 발액성으로 하기 위한 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 있어서 기판 (P) 외측 (상면 (91) 외측) 으로의 제 1 액체 (LQ1) 의 유출을 억제하고, 또한 액침 노광 후에도 제 1 액체 (LQ1) 를 원활하게 회수할 수 있어 상면 (91) 에 제 1 액체 (LQ1) 가 잔류하는 문제를 방지할 수 있다.
기판 (P) 상에 제 1 액체 (LQ1) 를 공급하기 위해, 제어 장치 (CONT) 는 제 1 액체 공급부 (11) 를 구동하여 제 1 액체 공급부 (11) 로부터 제 1 액체 (LQ1) 를 송출한다. 제 1 액체 공급부 (11) 로부터 송출된 제 1 액체 (LQ1) 는 제 1 공급관 (13) 을 흐른 후, 노즐 부재 (70) 의 제 1 공급 유로 (14) 중 버퍼 유로부 (14H) 에 유입된다. 버퍼 유로부 (14H) 는 수평 방향으로 넓어지는 공간부로서, 버퍼 유로부 (14H) 에 유입된 제 1 액체 (LQ1) 는 수평 방향으로 퍼지도록 흐른다. 버퍼 유로부 (14H) 의 유로 하류측인 내측 (광축 (AX) 측) 영역에는 제방부 (15) 가 형성되어 있기 때문에, 제 1 액체 (LQ1) 는 버퍼 유로부 (14H) 의 전체 영역으로 퍼진 후, 일단 저장된다. 그리고, 버퍼 유로부 (14H) 에 제 1 액체 (LQ1) 가 소정량 이상 저장된 후 (제 1 액체 (LQ1) 의 액면이 제방부 (15) 의 높이 이상이 된 후), 협유로부 (14N) 를 통하여 경사 유로부 (14S) 로 유입된다. 경사 유로부 (14S) 에 유입된 제 1 액체 (LQ1) 는 경사 유로부 (14S) 에서 하방을 향하여 흐르고, 제 1 공급구 (12) 로부터 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치된 기판 (P) 상에 공급된다. 제 1 공급구 (12) 는 기판 (P) 의 상방으로부터 기판 (P) 상에 제 1 액체 (LQ1) 를 공급한다.
이와 같이, 제방부 (15) 를 형성함으로써, 버퍼 유로부 (14H) 로부터 흘러 나온 제 1 액체 (LQ1) 는, 투영 영역 (AR) 을 둘러싸도록 환상으로 형성된 제 1 공급구 (12) 의 전체 영역에서 거의 균일하게 기판 (P) 상에 공급된다. 즉, 제방부 (15; 협유로부 (14N)) 가 형성되어 있지 않으면, 경사 유로부 (14S) 를 흐르는 제 1 액체 (LQ1) 의 유량은 제 1 공급관 (13) 과 버퍼 유로부 (14H) 의 접속부 근방의 영역쪽이 다른 영역보다 많아지기 때문에, 환상으로 형성된 제 1 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 제 1 액체 (LQ1) 가 모인 후에, 제 1 공급구 (12) 로의 액체 공급이 시작되도록 하였기 때문에, 제 1 공급구 (12) 의 각 위치에 있어서의 유량 분포나 유속 분포를 균일화한 상태에서 기판 (P) 상에 제 1 액체 (LQ1) 를 공급할 수 있다. 여기서, 제 1 공급 유로 (14) 의 전환점부 (17) 근방에는 예를 들어, 공급 개시시 등에 기포가 잔존하기 쉽지만, 이 전환점부 (17) 근방의 제 1 공급 유로 (14) 를 좁혀 협유로부 (14N) 를 형성함으로써, 협유로부 (14N) 를 흐르는 제 1 액체 (LQ1) 의 유속을 고속화할 수 있고, 그 고속화된 제 1 액체 (LQ1) 의 흐름에 의해 기포를 제 1 공급구 (12) 를 통하여 제 1 공급 유로 (14) 외부로 배출할 수 있다. 그리고, 기포를 배출한 후, 액침 노광 동작을 실행함으로써, 제 1 액침 영역 (LR1) 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) 를 부분적으로 낮게 (높게) 해도 된다. 제방부 (15) 에 부분적으로 높이가 상이한 영역을 형성해 둠으로써, 제 1 공급부 (12) 로부터의 제 1 액체 (LQ1) 의 공급을 부분적으로 상이한 타이밍으로 시작할 수 있기 때문에, 제 1 액체 (LQ1) 의 공급을 시작했을 때에 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 액체 중으로의 기체 (기포) 의 잔류를 방지할 수 있다. 또한 버퍼 유로부 (14H) 를 복수의 유로에 분할하여, 슬릿형상의 액체 공급구 (12) 의 위치에 따라서 상이한 양의 액체 (LQ) 를 공급할 수 있도록 해도 된다.
또, 기판 (P) 상의 제 1 액체 (LQ1) 를 회수하기 위해, 제어 장치 (CONT) 는 제 1 액체 회수부 (21) 를 구동한다. 진공계를 갖는 제 1 액체 회수부 (21) 가 구동됨으로써, 기판 (P) 상의 제 1 액체 (LQ1) 는, 다공 부재 (25) 가 배치된 제 1 회수구 (22) 를 통하여 제 1 회수 유로 (24) 에 유입된다. 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 를 회수할 때, 그 제 1 액체 (LQ1) 에는 다공 부재 (25) 의 하면 (경사면; 26) 이 접촉한다. 제 1 회수구 (22; 다공 부재 (25)) 는 기판 (P) 의 상방에서 기판 (P) 에 대향하도록 형성되어 있기 때문에, 기판 (P) 상의 제 1 액체 (LQ1) 를 상방으로부터 회수한다. 제 1 회수 유로 (24) 에 유입된 제 1 액체 (LQ1) 는, 제 1 회수관 (23) 을 흐른 후, 제 1 액체 회수부 (21) 로 회수된다.
다음으로, 도 4, 도 5, 도 6 및 도 7 을 참조하면서 제 2 액침 기구 (2) 에 대해서 설명한다.
도 4 에 있어서, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 는 동일 경통 (지지 부재; PK) 에 지지되어 있고, 노광광 (EL) 의 광로에 대하여 대략 정지한 상태로 지지되어 있다. 제 1 광학 소자 (LS1) 는, 경통 (PK) 의 하단부에 형성된 제 1 지지부 (91) 에 지지되어 있다. 제 2 광학 소자 (LS2) 는, 경통 (PK) 의 내부에 있어서 제 1 지지부 (91) 보다 상방에 형성된 제 2 지지부 (92) 에 지지되어 있다. 제 2 광학 소자 (LS2) 의 상부에는 피지지부인 플랜지부 (F2) 가 형성되어 있고, 제 2 지지부 (92) 는 플랜지부 (F2) 를 지지함으로써 제 2 광학 소자 (LS2) 를 지지하고 있다. 또한, 제 1 광학 소자 (LS1) 는, 경통 (PK) 의 제 1 지지부 (91) 에 대하여 용이하게 장착ㆍ탈착 가능하게 되어 있다. 즉, 제 1 광학 소자 (LS1) 는 교환 가능하게 형성되어 있다. 또, 제 1 광학 소자 (LS1) 를 지지하는 제 1 지지부 (91) 를 제 2 지지부 (92) 에 대하여 장착/탈착 가능하게 하여, 제 1 지지부 (91) 와 제 1 광학 소자 (LS1) 를 함께 교환해도 된다.
제 1 광학 소자 (LS1) 는 평행 평면판으로서, 하면 (T1) 과 상면 (T2) 이 평행하다. 또한, 하면 (T1) 및 상면 (T2) 은 XY 평면과 대략 평행하게 되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면과 XY 평면은 대략 평행하기 때문에, 하면 (T1) 및 상면 (T2) 은 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면과 거의 평행하게 되어 있다. 또한, 제 1 지지부 (91) 에 지지된 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과, 경통 (PK) 의 하면 (PKA) 은 대략 면일하게 되어 있다. 랜드면 (75) 을 형성하는 바닥판부 (72D) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 및 경통 (PK) 하면 (PKA) 의 하방으로 연장되어 있다.
제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 은 평면형상으로 형성되어 있고, 제 2 지지부 (92) 에 지지된 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 과 제 1 지지부 (91) 에 지지된 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 은 대략 평행하게 되어 있다. 한편, 제 2 광학 소자 (LS2) 의 상면 (T4) 은, 물체면측 (마스크 (M) 측) 을 향하여 볼록형상으로 형성되어 있고, 정(正)의 굴절률을 갖고 있다. 이것에 의해, 상면 (T4) 에 입사되는 광 (노광광 (EL)) 의 반사 손실이 저감되어 있고, 나아가서는 투영 광학계 (PL) 의 큰 이미지측 개구수가 확보되어 있다. 또한, 굴절률 (렌즈 작용) 을 갖는 제 2 광학 소자 (LS2) 는, 양호하게 위치 결정된 상태로 경통 (PK) 의 제 2 지지부 (92) 에 지지되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 대향하는 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 의 외경 (D3) 은, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 의 외경 (D2) 보다 작게 형성되어 있다.
그리고, 전술한 바와 같이, 노광광 (EL) 은, 제 2 광학 소자 (LS2) 의 상면 (T4) 및 하면 (T3) 각각의 소정 영역을 통과함과 함께, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 및 하면 (T1) 각각의 소정 영역을 통과한다.
경통 (PK) 과 제 1 광학 소자 (LS1) 의 접속부 등은 시일 (seal) 되어 있다. 즉, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 측 제 1 공간 (K1) 과 상면 (T2) 측 제 2 공간 (K2) 은 서로 독립된 공간으로서, 제 1 공간 (K1) 과 제 2 공간 (K2) 사이에서의 액체의 유통이 저지되어 있다. 전술한 바와 같이, 제 1 공간 (K1) 은 제 1 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) 사이의 공간으로서, 그 제 1 공간 (K1) 에 제 1 액체 (LQ1) 의 제 1 액침 영역 (LR1) 이 형성된다. 한편, 제 2 공간 (K2) 은 경통 (PK) 의 내부 공간의 일부로서, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과 그 상방에 배치된 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 사이의 공간이다. 그리고, 제 2 공간 (K2) 에 제 2 액체 (LQ2) 의 제 2 액침 영역 (LR2) 이 형성된다. 또한, 제 2 광학 소자 (LS2) 의 측면 (C2) 과, 경통 (PK) 의 내측면 (PKC) 사이에는 간극이 형성되어 있다.
도 4 에 나타낸 바와 같이, 제 2 공급관 (33) 의 타단부는 경통 (PK) 의 내부에 형성된 제 2 공급 유로 (34) 의 일단부에 접속되어 있다. 한편, 경통 (PK) 의 제 2 공급 유로 (34) 의 타단부는 경통 (PK) 의 내측 (내부 공간) 에 배치된 공급 부재 (35) 에 접속되어 있다. 경통 (PK) 의 내측에 배치된 공급 부재 (35) 는, 제 2 공간 (K2) 에 대하여 제 2 액체 (LQ2) 를 공급하는 액체 공급구 (32) 를 갖고 있다. 공급 부재 (35) 의 내부에는, 제 2 액체 (LQ2) 가 흐르는 공급 유로 (36) 가 형성되어 있다. 공급 부재 (35; 공급 유로 (36)) 에 대한 제 2 공급 유로 (34) 의 접속부는, 경통 (PK) 의 내측면 (PKC) 에 있어서 제 2 공간 (K2) 의 근방에 형성되어 있다.
또, 제 2 회수관 (43) 의 타단부는, 경통 (PK) 의 내부에 형성된 제 2 회수 유로 (44) 의 일단부에 접속되어 있다. 한편, 경통 (PK) 의 제 2 회수 유로 (44) 의 타단부는, 경통 (PK) 의 내측 (내부 공간) 에 배치된 회수 부재 (45) 에 접속되어 있다. 경통 (PK) 의 내측에 배치된 회수 부재 (45) 는, 제 2 공간 (K2) 의 제 2 액체 (LQ2) 를 회수하는 액체 회수구 (42) 를 갖고 있다. 회수 부재 (45) 의 내부에는, 제 2 액체 (LQ2) 가 흐르는 회수 유로 (46) 가 형성되어 있다. 회수 부재 (45; 회수 유로 (46)) 에 대한 제 2 회수 유로 (44) 의 접속부는, 경통 (PK) 의 내측면 (PKC) 에 있어서 제 2 공간 (K2) 의 근방에 형성되어 있다.
액체 공급구 (32), 공급 부재 (35; 공급 유로 (36)), 제 2 공급 유로 (34), 및 제 2 공급관 (33) 은 제 2 액체 공급 기구 (30; 제 2 액침 기구 (2)) 의 일부를 구성하는 것이고, 액체 회수구 (42), 회수 부재 (45; 회수 유로 (46)), 제 2 회수 유로 (44), 및 제 2 회수관 (43) 은 제 2 액체 회수 기구 (40; 제 2 액침 기구 (2)) 의 일부를 구성하는 것이다. 이하의 설명에 있어서는, 제 2 액침 기구 (2) 의 액체 공급구 (32) 를 제 2 공급구 (32), 제 2 액침 기구 (2) 의 액체 회수구 (42) 를 제 2 회수구 (42) 라고 적당히 칭한다.
도 5 는, 제 2 액침 영역 (LR2) 을 형성하기 위한 제 2 액침 기구 (2) 를 설명하기 위한 도면으로서, 도 5(a) 는 측면도, 도 5(b) 는 도 5(a) 의 A-A 선에서 본 도면이다. 도 5 에 나타낸 바와 같이, 공급 부재 (35) 는 수평 방향으로 연장된 축형상 부재에 의해 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 공급 부재 (35) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 중 노광광 (EL) 이 통과하는 소정 영역 (AR') 의 ＋X 측에 배치되고, X 축 방향을 따라서 연장되도록 형성되어 있다. 그리고, 공급 부재 (35) 의 내부에 형성되어 있는 공급 유로 (36) 의 일단부가 경통 (PK) 의 내부에 형성되어 있는 제 2 공급 유로 (34; 도 4 참조) 의 타단부에 접속되어 있고, 공급 유로 (36) 의 타단부가 제 2 공급구 (32) 에 접속되어 있다. 제 2 공급구 (32) 는 －X 측을 향하도록 형성되어 있고, 제 2 액체 (LQ2) 를 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과 대략 평행 즉, XY 평면과 대략 평행하게 (가로 방향으로) 내뿜는다. 제 2 액침 기구 (2) 의 제 2 공급구 (32) 는 제 2 공간 (K2) 에 배치되어 있기 때문에, 제 2 액체 공급부 (31) 는, 제 2 공급관 (33), 제 2 공급 유로 (34), 및 제 2 공급구 (32) 등을 통하여 제 2 공간 (K2) 에 접속되어 있다.
공급 부재 (35) 와 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 사이, 및 공급 부재 (35) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 사이에는 각각 간극이 형성되어 있다. 즉, 공급 부재 (35) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 및 제 2 광학 소자 (LS2) 의 각각에 대하여 비접촉 상태가 되도록, 경통 (PK) 또는 소정의 지지 기구에 지지되어 있다. 이것에 의해, 공급 부재 (35) 에서 발생한 진동이 제 1, 제 2 광학 소자 (LS1, LS2) 측으로 직접적으로 전달되는 것이 방지되어 있다. 또한 공급 부재 (35) 를, 제 1 광학 소자 (LS1), 제 2 광학 소자 (LS2) 의 각각에 대하여 비접촉 상태로 함으로써 제 1 광학 소자 (LS1) 및 제 2 광학 소자 (LS2) 의 형상 변화를 억제할 수 있어, 투영 광학계 (PL) 의 높은 결상 성능을 유지하는 것이 가능해진다.
또한, 공급 부재 (35) 는 노광광 (EL) 의 조사를 방해하지 않는 위치, 즉, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 중 노광광 (EL) 이 통과하는 소정 영역 (AR') 의 외측에 형성되어 있다. 제 2 공급구 (32) 는, 제 2 공간 (K2) 중, 소정 영역 (AR') 과 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 의 에지부 사이의 소정 위치에 배치되어 있다.
제 2 액침 영역 (LR2) 을 형성하기 위해서, 제어 장치 (CONT) 가 제 2 액체 공급 기구 (30) 의 제 2 액체 공급부 (31) 로부터 제 2 액체 (LQ2) 를 송출하면, 그 제 2 액체 공급부 (31) 로부터 송출된 제 2 액체 (LQ2) 는 제 2 공급관 (33) 을 흐른 후, 경통 (PK) 의 내부에 형성된 제 2 공급 유로 (34) 의 일단부에 유입된다. 그리고, 제 2 공급 유로 (34) 의 일단부에 유입된 액체 (LQ2) 는, 제 2 공급 유로 (34) 를 흐른 후, 그 타단부에 접속되어 있는 공급 부재 (35) 의 공급 유로 (36) 의 일단부로 유입된다. 공급 유로 (36) 의 일단부에 유입된 제 2 액체 (LQ2) 는, 공급 유로 (36) 를 흐른 후, 제 2 공급구 (32) 를 통하여 제 2 공간 (K2) 에 공급된다. 제 2 공급구 (32) 로부터 공급된 제 2 액체 (LQ2) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 중, 노광광 (EL) 이 통과하는 소정 영역 (AR') 보다 크고, 또한 상면 (T2) 보다 작은 일부의 영역에만 제 2 액침 영역 (LR2) 을 국소적으로 형성한다. 제 1 광학 소자 (LS1) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 사이에 공급된 제 2 액체 (LQ2) 는, 표면 장력에 의해서 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 사이에 유지된다. 제 2 액침 영역 (LR2) 의 제 2 액체 (LQ2) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 상면 (T2) 의 일부 영역에 접촉함과 함께, 제 2 광학 소자 (LS2) 하면 (T3) 의 거의 전체 영역에 접촉한다. 전술한 바와 같이, 제 2 광학 소자 (LS2) 하면 (T3) 의 외경 (D3) 은 제 1 광학 소자 (LS1) 상면 (T2) 의 외경 (D2) 보다 작기 때문에, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 사이에 채워진 제 2 액체 (LS2) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 보다 작은 제 2 액침 영역 (LR2) 을 제 2 광학 소자 (LS2) 하면 (T3) 아래 (제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 의 위) 에 형성할 수 있다.
본 실시형태에서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 과의 거리, 즉, 노광광 (EL) 의 광로에 있어서 액체 (LQ2) 의 두께는 3㎜ 정도이다. 단, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 과의 거리는 상기 3㎜ 에 한정되지 않고, 액체 (LQ2) 에 의한 노광광 (EL) 의 흡수와 제 2 공간 (K2) 에서의 액체 (LQ2) 의 흐름을 고려하여, 0.5∼5㎜ 의 범위에서 설정할 수 있다.
여기서, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 제 2 공간 (K2) 에 면하고 있는 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 중, 제 2 액침 영역 (LR2) 이 되는 일부의 영역인 제 1 영역 (HR1) 표면의 제 2 액체 (LQ2) 와의 친화성은, 그 제 1 영역 (HR1) 의 주위 영역인 제 2 영역 (HR2) 표면의 제 2 액체 (LQ2) 와의 친화성보다 높게 되어 있다. 즉, 제 1 영역 (HR1) 표면의 제 2 액체 (LQ2) 와의 접촉각은, 제 2 영역 (HR2) 표면의 제 2 액체 (LQ2) 와의 접촉각보다 작게 되어 있다. 구체적으로는, 제 2 영역 (HR2) 의 표면은 제 2 액체 (LQ2) 에 대하여 발액성을 갖고 있다. 이것에 의해, 제 1 광학 소자 (LS1) 상면 (T2) 의 일부 영역 (제 1 영역 (HR1)) 에 제 2 액체 (LQ2) 의 제 2 액침 영역 (LR2) 을 형성했을 때, 제 2 액체 (LQ2) 가 상면 (T2) 의 외측으로 유출되는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 제 1 영역 (HR1) 은, 노광광 (EL) 이 통과하는 소정 영역 (AR') 을 포함하고 있고, 그 소정 영역 (HR') 을 포함하는 제 1 영역 (HR1) 의 표면을 친액성으로 해 둠으로써, 제 2 액체 (LQ2) 를 제 1 영역 (HR1) 의 표면에 양호하게 밀착시킬 수 있다.
본 실시형태에서는, 제 2 영역 (HR2) 의 표면에 대하여 발액화 처리를 실시함으로써, 제 2 영역 (HR2) 의 표면에 발액성을 부여하고 있다. 제 2 영역 (HR2) 의 표면을 발액성으로 하기 위한 발액화 처리로는, 예를 들어, 폴리4불화에틸렌 등의 불소계 수지 재료, 아크릴계 수지 재료, 규소계 수지 재료 등의 발액성 재료를 도포, 또는 상기 발액성 재료로 이루어지는 박막을 부착하는 등의 처리를 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 아사히 가라스사 제조의 「사이톱」을 제 2 영역 (HR2) 의 표면에 도포하고 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 복수의 광학 소자 (LS1∼LS7) 중 적어도 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 와 접촉하는 제 1, 제 2 광학 소자 (LS1, LS2) 는 석영에 의해서 형성되어 있다. 석영은 물인 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 와의 친화성이 높기 때문에, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 액체 접촉면인 하면 (T1) 및 상면 (T2) 의 제 1 영역 (HR1), 및 제 2 광학 소자 (LS2) 의 액체 접촉면인 하면 (T3) 의 거의 전체 영역에 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 를 밀착시킬 수 있다. 따라서, 제 1, 제 2 광학 소자 (LS1, LS2) 의 액체 접촉면에 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 를 밀착시켜 제 2 광학 소자 (LS2) 와 제 1 광학 소자 (LS1) 사이의 광로를 제 2 액체 (LQ2) 로 확실히 채울 수 있음과 함께, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) 사이의 광로를 제 1 액체 (LQ1) 로 확실히 채울 수 있다.
또한, 석영은 굴절률이 큰 재료이기 때문에, 예를 들어, 제 2 광학 소자 (LS2) 등의 크기를 작게 할 수 있어, 투영 광학계 (PL) 전체나 노광 장치 (EX) 전체를 컴팩트화할 수 있다. 또한, 석영은 내수성이 있기 때문에, 예를 들어, 상기 액체 접촉면에 보호막을 형성할 필요가 없는 등의 이점이 있다.
또, 제 1, 제 2 광학 소자 (LS1, LS2) 의 적어도 일방은 물과의 친화성이 높은 형석이어도 된다. 또, 예를 들어, 광학 소자 (LS3∼LS7) 를 형석으로 형성하고, 광학 소자 (LS1, LS2) 를 석영으로 형성해도 되고, 광학 소자 (LS1∼LS7) 전부를 석영 (또는 형석) 으로 형성해도 된다.
또한, 제 1 광학 소자 (LS1) 상면 (T2) 의 제 1 영역 (HR1) 을 포함하는 제 1, 제 2 광학 소자 (LS1, LS2) 의 액체 접촉면에, MgF2, Al2O3, SiO2 등과 같은 친액성 재료를 부착시키는 등의 친수화 (친액화) 처리를 실시하여, 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 와의 친화성을 보다 높이도록 해도 된다. 또는, 본 실시형태에서의 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 는 극성이 큰 물이기 때문에, 친액화 처리 (친수화 처리) 로는, 예를 들어, 알코올 등 극성이 큰 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써 이 광학 소자 (LS1, LS2) 의 액체 접촉면에 친수성을 부여할 수도 있다.
또 여기서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 중 노광광 (EL) 이 통과하는 소정 영역 (AR') 을 포함하는 제 1 영역 (HR1) 주위의 제 2 영역 (HR2) 을 발액성으로 하고 있지만, 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 중 노광광 (EL) 이 통과하는 소정 영역을 포함하는 일부 영역의 주위 영역을 발액성으로 해도 된다.
도 5(b) 로 되돌아가, 회수 부재 (45) 는, 축부 (45A) 와, 그 축부 (45A) 에 접속되는 환상부 (45B) 를 구비하고 있다. 축부 (45A) 는 수평 방향으로 연장되도록 형성되고, 본 실시형태에서는, 소정 영역 (AR') 에 관해서 －X 측으로 배치되어, X 축 방향을 따라서 연장되도록 형성되어 있다. 환상부 (45B) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 상면 (T2) 의 에지부보다 작게 형성되어 있고, 그 －X 측의 일부가 축부 (45A) 와 접속되어 있다. 한편, 환상부 (45B) 의 ＋X 측의 일부는 개구되어 있고, 그 개구부 (45K) 에 공급 부재 (35) 가 배치되어 있다.
회수 부재 (45) 의 내부에는, 회수 부재 (45) 의 형상에 따른 회수 유로 (46) 가 형성되어 있다. 회수 부재 (45) 중 축부 (45A) 의 내부에 형성된 회수 유로 (46) 의 일단부가, 경통 (PK) 내부에 형성되어 있는 제 2 회수 유로 (44; 도 4참조) 의 타단부에 접속되어 있다. 또한, 회수 부재 (45) 의 환상부 (45B) 내부에는, 소정 영역 (AR') 을 둘러싸도록 환상의 회수 유로 (46) 가 형성되어 있다. 그리고, 축부 (45A) 의 내부에 형성된 회수 유로 (46) 의 타단부가, 환상부 (45B) 의 내부에 형성된 고리형상을 가진 회수 유로 (46) 의 일부에 접속되어 있다.
제 2 회수구 (42) 는, 환상부 (45B) 의 소정 영역 (AR') 을 향하는 내측면에 형성되어 있다. 제 2 회수구 (42) 는 제 2 공간 (K2) 의 제 2 액체 (LQ2) 를 회수하기 위한 것으로서, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 에 형성되는 제 2 액침 영역 (LR2) 을 둘러싸도록, 환상부 (45B) 의 내측면에 복수 형성되어 있다. 환상부 (45B) 의 내측면에 형성되어 있는 복수의 제 2 회수구 (42) 각각은, 환상부 (45B) 내부에 형성된 회수 유로 (46) 에 접속되어 있다. 제 2 액침 기구 (2) 의 제 2 회수구 (42) 는 제 2 공간 (K2) 에 배치되어 있기 때문에, 제 2 액체 회수부 (41) 는, 제 2 회수관 (43), 제 2 회수 유로 (44), 및 제 2 회수구 (42) 등을 통하여 제 2 공간 (K2) 에 접속된 구성으로 되어 있다.
또한, 회수 부재 (45; 환상부 (45B)) 는 노광광 (EL) 의 조사를 방해하지 않는 위치, 즉, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 중 노광광 (EL) 이 통과하는 소정 영역 (AR') 을 둘러싸도록, 그 소정 영역 (AR') 의 외측에 형성되어 있다. 그리고, 제 2 회수구 (42) 는, 제 2 공간 (K2) 중, 소정 영역 (AR') 과 상면 (T2) 의 에지부 사이의 소정 위치에 배치되어 있다.
회수 부재 (45) 와 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과의 사이, 및 회수 부재 (45) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 과의 사이에는 각각 간극이 형성되어 있다. 즉, 회수 부재 (45) 는 제 1 광학 소자 (LS1) 및 제 2 광학 소자 (LS2) 의 각각에 대하여 비접촉 상태가 되도록, 경통 (PK) 또는 소정의 지지 기구에 지지되어 있다. 이것에 의해, 회수 부재 (45) 에서 발생한 진동이 제 1, 제 2 광학 소자 (LS1, LS2) 측으로 직접적으로 전달하는 것이 방지되어 있다.
제 2 액침 영역 (LR2) 의 제 2 액체 (LQ2) 를 회수할 때, 제어 장치 (CONT) 는 제 2 액체 회수 기구 (40) 의 제 2 액체 회수부 (41) 를 구동한다. 진공계를 갖는 제 2 액체 회수부 (41) 의 구동에 의해, 제 2 액침 영역 (LR2) 의 제 2 액체 (LQ2) 는 제 2 회수구 (42) 를 통하여 회수 부재 (45) 중 환상부 (45B) 내부에 형성된 회수 유로 (46) 에 유입된다. 제 2 회수구 (42) 는 제 2 액침 영역 (LR2) 을 둘러싸도록 배치되어 있기 때문에, 제 2 액침 영역 (LR2) 의 제 2 액체 (LQ2) 는 그 주위로부터 제 2 회수구 (42) 를 통하여 회수된다. 또, 제 2 회수구 (42) 에도 다공 부재를 배치하여, 제 2 액체 (LQ2) 를 회수할 때의 진동을 억제하는 것이 바람직하다.
여기서, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 중, 발액성을 갖는 제 2 영역 (HR2) 에는, 내측 (소정 영역 (AR') 측) 으로 돌출하는 볼록 영역 (HRT) 을 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 볼록 영역 (HRT) 은 회수 부재 (45) 의 환상부 (45B) 의 개구부 (45K) 에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 이렇게 함으로써, 제 2 공급구 (32) 로부터의 제 2 액체 (LQ2) 의 공급을 정지한 상태에서, 제 2 액침 영역 (AR2) 의 주위로부터 제 2 회수구 (42) 를 통하여 제 2 액체 (LQ2) 를 회수할 때, 제 2 액침 영역 (AR2) 의 제 2 액체 (LQ2) 는 도 7 에 나타내는 모식도와 같이, 볼록 영역 (HRT) 을 기준으로 하여 분할되도록 그 주위에 배치된 제 2 회수구 (42) 를 통하여 회수된다. 이렇게 함으로써, 제 2 액체 (LQ2) 가 회수되지 않고, 예를 들어, 제 1 영역 (HR1) 의 중앙부에 잔존하는 등의 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 잔존한 제 2 액체 (LQ2) 가 기화되어 상면 (T2) 에 부착 자국 (이른바 워터 마크) 이 형성되는 등, 잔존한 제 2 액체 (LQ2) 에 기인하는 문제의 발생을 방지할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 볼록 영역 (HRT) 이 회수 부재 (45) 의 환상부 (45B) 의 개구부 (45K) 에 대응하는 위치에 형성되어 있지만, 개구부 (45K) 에 대응하는 위치 이외의 위치에 형성하도록 해도 된다. 또, 도면에 나타내는 볼록 영역 (HRT) 은 평면에서 볼 때에 거의 직사각형상이지만, 삼각형상이나 반원상 등, 임의의 형상을 채용할 수 있다.
그리고, 환상부 (45B) 내부에 형성된 회수 유로 (46) 에 유입된 제 2 액체 (LQ2) 는, 축부 (45A) 의 내부에 형성된 회수 유로 (46) 에서 집합한 후, 경통 (PK) 내부에 형성된 제 2 회수 유로 (44) 에 유입된다. 제 2 회수 유로 (44) 를 흐른 제 2 액체 (LQ2) 는, 제 2 회수관 (43) 을 통하여 제 2 액체 회수부 (41) 에 흡인 회수된다.
다음으로, 상기 서술한 구성을 갖는 노광 장치 (EX) 를 사용하여 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 노광하는 방법에 관해서 설명한다.
기판 (P) 을 노광함에 있어서, 제어 장치 (CONT) 는, 제 2 액체 공급 기구 (30) 로부터 제 2 공간 (K2) 에 제 2 액체 (LQ2) 를 공급한다. 제 2 액체 공급 기구 (30) 가 제 2 액체 (LQ2) 를 공급함으로써, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 중 노광광 (EL) 이 통과하는 소정 영역 (AR') 을 포함하는 일부의 영역만이 제 2 액침 영역 (LR2) 이 되도록, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과 제 2 광학 소자 (LS2) 사이가 제 2 액체 (LQ2) 로 채워진다. 제 2 액체 공급 기구 (30) 로부터 공급된 제 2 액체 (LQ2) 는, 소정 영역 (HR') 을 포함하는 상면 (T2) 상의 일부에 소정 영역 (HR') 보다 크고 또한 상면 (T2) 보다 작은 제 2 액침 영역 (LR2) 을 국소적으로 형성한다. 그리고, 제 2 액침 영역 (LR2) 이 형성된 후, 제어 장치 (CONT) 는, 제 2 액체 공급 기구 (30) 에 의한 제 2 액체 (LQ2) 의 공급을 정지한다. 제 1 광학 소자 (LS1) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 사이의 제 2 액체 (LQ2) 는 표면 장력에 의해서 유지되어, 제 2 액침 영역 (AR2) 이 유지된다.
로드 위치에 있어서 기판 (P) 이 기판 스테이지 (PST) 에 로드된 후, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 을 유지한 기판 스테이지 (PST) 를 투영 광학계 (PL) 의 아래, 즉, 노광 위치로 이동시킨다. 그리고, 기판 스테이지 (PST) 와 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 를 대향시킨 상태에서, 제어 장치 (CONT) 는, 제 1 액체 공급 기구 (10) 에 의한 단위 시간당 제 1 액체 (LQ1) 의 공급량 및 제 1 액체 회수 기구 (20) 에 의한 단위 시간당 제 1 액체 (LQ1) 의 회수량을 최적으로 제어하면서, 제 1 액체 공급 기구 (10) 및 제 1 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (LQ1) 의 공급 및 회수를 실시하여, 제 1 공간 (K1) 중 적어도 노광광 (EL) 의 광로 상에 제 1 액체 (LQ1) 의 제 1 액침 영역 (LR1) 을 형성하고, 그 노광광 (EL) 의 광로를 제 1 액체 (LQ1) 로 채운다.
여기서, 기판 스테이지 (PST) 상의 소정 위치에는, 예를 들어, 일본 공개특허공보 평4-65603호에 개시되어 있는 기판 얼라인먼트계, 및 일본 공개특허공보 평7-176468호에 개시되어 있는 마스크 얼라인먼트계에 의해서 계측되는 기준 마크를 구비한 기준 부재 (계측 부재) 가 설치되어 있다. 또, 기판 스테이지 (PST) 상의 소정 위치에는, 광 계측부로서 예를 들어, 일본 공개특허공보 소57-117238호에 개시되어 있는 조도 불균일 센서, 예를 들어, 일본 공개특허공보2002-14005호에 개시되어 있는 공간 이미지 계측 센서, 및 예를 들어, 일본 공개특허공보 평11-16816호에 개시되어 있는 조사량 센서 (조도 센서) 등이 설치되어 있다. 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 노광 처리를 실시하기 전에 기준 부재 상의 마크 계측이나 광 계측부를 사용한 각종 계측 동작을 실시하고, 그 계측 결과에 기초하여 기판 (P) 의 얼라인먼트 처리나, 투영 광학계 (PL) 의 결상 특성 조정 (캘리브레이션) 처리를 실시한다. 예를 들어, 광 계측부를 사용한 계측 동작을 실시하는 경우에는, 제어 장치 (CONT) 는 기판 스테이지 (PST) 를 XY 방향으로 이동함으로써 제 1 액체 (LQ1) 의 제 1 액침 영역 (LR1) 에 대하여 기판 스테이지 (PST) 를 상대적으로 이동시켜, 광 계측부 상에 제 1 액체 (LQ1) 의 제 1 액침 영역 (LR1) 을 배치하고, 그 상태에서 제 1 액체 (LQ1) 및 제 2 액체 (LQ2) 를 통한 계측 동작을 실시한다. 또, 마스크 얼라인먼트계에 의해서 계측되는 기준 마크의 계측, 및/또는 광 계측부를 사용한 각종 캘리브레이션 처리는, 노광 대상인 기판 (P) 이 기판 스테이지 (PST) 에 로딩되기 전에 실행해도 된다.
상기 얼라인먼트 처리 및 캘리브레이션 처리를 실시한 후, 제어 장치 (CONT) 는, 제 1 액체 공급 기구 (10) 에 의한 기판 (P) 상에 대한 제 1 액체 (LQ1) 의 공급과 병행하여, 제 1 액체 회수 기구 (20) 에 의한 기판 (P) 상의 제 1 액체 (LQ1) 의 회수를 실시하면서, 기판 (P) 을 지지하는 기판 스테이지 (PST) 를 X 축 방향 (주사 방향) 으로 이동시키면서, 투영 광학계 (PL), 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 측에 형성된 제 2 액침 영역 (LR2) 의 제 2 액체 (LQ2), 및 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 측에 형성된 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 를 통해서 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하고, 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 상에 투영하여 기판 (P) 을 노광한다. 제 1 액 공급 기구 (10) 로부터 공급된 제 1 액체 (LQ1) 는, 투영 영역 (AR) 을 포함하는 기판 (P) 상의 일부에 투영 영역 (AR) 보다 크고 또한 기판 (P) 보다 작은 제 1 액침 영역 (LR1) 을 국소적으로 형성하고 있다. 또한, 제 2 액 공급 기구 (30) 로부터 공급된 제 2 액체 (LQ2) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 중 소정 영역 (AR') 을 포함하는 상면 (T2) 상의 일부에, 소정 영역 (AR') 보다 크고 또한 상면 (T2) 보다 작은 제 2 액침 영역 (LR2) 을 국소적으로 형성하고 있다.
기판 (P) 의 노광 중에 있어서는, 제 1 액침 기구 (1) 에 의한 제 1 액체 (LQ1) 의 공급 동작 및 회수 동작이 계속되어서 제 1 액침 영역 (LR1) 의 크기나 형상을 원하는 상태로 유지하면서, 제 1 엘리먼트와 기판 (P) 사이의 노광광 (EL) 의 광로가 제 1 액체 (LQ1) 로 채워진다. 한편, 기판 (P) 의 노광 중에 있어서는, 제 2 액침 기구 (2) 에 의한 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 동작 및 회수 동작은 실시되지 않는다. 즉, 제 2 공간 (K2) 에 고인 (표면 장력에 의해서 유지된) 상태의 제 2 액체 (LQ2) 를 통해서 노광이 실시된다. 기판 (P) 의 노광 중에 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수를 실시하지 않도록 함으로써, 기판 (P) 의 노광 중에는 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 및/또는 회수에 수반되는 진동이 발생하지 않는다. 따라서, 그 진동에 기인하는 노광 정밀도의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 제 2 액체 (LQ2) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 상 중 노광광 (EL) 이 통과하는 소정 영역 (HR') 을 포함하는 일부의 영역에만 국소적으로 제 2 액침 영역 (LR2) 을 형성하기 때문에, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 외측으로 제 2 액체 (LQ2) 가 누출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제 1 광학 소자 (LS1) 를 지지하는 경통 (PK; 제 1 지지부 (91)) 에 대한 제 2 액체 (LQ2) 의 부착이나 침입을 방지할 수 있어, 그 경통 (PK; 제 1 지지부 (91)) 의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 누출된 제 2 액체 (LQ2) 에 기인하는 제 1 광학 소자 (LS2) 주변의 기계 부품이나 전기 부품의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 제 2 액체 (LQ2) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 상에서 국소적으로 제 2 액침 영역 (LR2) 을 형성하기 때문에, 예를 들어, 경통 (PK) 이나 제 1 지지부 (91) 등에는 접촉하지 않는다. 따라서, 제 2 액침 영역 (LR2) 을 형성하는 제 2 액체 (LQ2) 에 대하여 경통 (PK) 이나 제 1 지지부 (91) 등으로부터 발생하는 금속 이온 등의 불순물이 혼입되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 제 2 액체 (LQ2) 의 청정도를 유지한 상태에서 노광 처리 및 계측 처리를 양호하게 실시할 수 있다.
본 실시형태에서의 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 과 기판 (P) 을 X 축 방향 (주사 방향) 으로 이동시키면서 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 투영 노광하는 것으로서, 주사 노광시에는, 투영 광학계 (PL), 및 제 1, 제 2 액침 영역 (LR1, LR2) 의 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 를 통해서 마스크 (M) 의 일부의 패턴 이미지가 투영 영역 (AR) 내에 투영되고, 마스크 (M) 가 －X 방향 (또는 ＋X 방향) 으로 속도 V 로 이동하는 데 동기하여 기판 (P) 이 투영 영역 (AR) 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 종료 후에 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 순차적으로 이루어진다.
본 실시형태에서는, 렌즈 작용을 갖는 제 2 광학 소자 (LS2) 아래에 평행 평면판으로 이루어지는 제 1 광학 소자 (LS1) 가 배치되어 있지만, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 측 제 1 공간 (K1), 및 상면 (T2) 측 제 2 공간 (K2) 의 각각에 제 1 액체 (LQ1) 및 제 2 액체 (LQ2) 를 채움으로써, 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 이나 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 에서의 반사 손실이 저감되어, 투영 광학계 (PL) 의 큰 이미지측 개구수를 확보한 상태에서, 기판 (P) 을 양호하게 노광할 수 있다.
본 실시형태에서는, 다공 부재 (25) 는 기판 (P) 의 표면에 대하여 경사져 있어, 제 1 회수구 (22) 에 배치된 다공 부재 (25) 의 경사면 (26) 을 통해서 제 1 액체 (LQ1) 를 회수하는 구성으로서, 제 1 액체 (LQ1) 는 경사면 (26) 을 포함하는 제 1 회수구 (22) 를 통해 회수되는 구성이다. 또한, 랜드면 (75) 과 경사면 (26) 은 연속적으로 형성되어 있다. 그 경우에 있어서, 도 8(a) 에 나타내는 초기 상태 (랜드면 (75) 과 기판 (P) 사이에 제 1 액체 (LQ1) 의 제 1 액침 영역 (LR1) 이 형성되어 있는 상태) 에서, 기판 (P) 을 제 1 액침 영역 (LR1) 에 대하여 ＋X 방향으로 소정 속도로 소정 거리만큼 스캔 이동시킨 경우, 도 8(b) 에 나타내는 상태가 된다. 도 8(b) 에 나타낸 것과 같은 스캔 이동 후의 소정 상태에 있어서는, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 에는 경사면 (26) 을 따라서 비스듬한 상방으로 이동하는 성분 (F1) 과, 수평 방향으로 이동하는 성분 (F2) 이 생성된다. 그 경우, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 와 그 외측 공간과의 계면 (기체/액체 계면; LG) 의 형상은 유지된다. 또한, 가령 제 1 액침 영역 (LR1) 에 대하여 기판 (P) 을 고속으로 이동시켰다고 해도, 계면 (LG) 형상의 큰 변화를 억제할 수 있다.
또, 경사면 (26) 과 기판 (P) 사이의 거리는 랜드면 (75) 과 기판 (P) 사이의 거리보다 길다. 즉, 경사면 (26) 과 기판 (P) 사이의 공간은 랜드면 (75) 과 기판 (P) 사이의 공간보다 크다. 따라서, 제 1 액침 영역 (LR1) 에 대하여 기판 (P) 을 이동시켰을 때, 도 8(a) 에 나타내는 초기 상태에서의 계면 (LG') 과, 도 8(b) 에 나타내는 스캔 이동 후의 소정 상태에서의 계면 (LG) 과의 거리 (L) 를 비교적 작게 할 수 있다. 이 때문에, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 크기를 작게 할 수 있다.
예를 들어, 도 9(a) 에 나타내는 바와 같이, 랜드면 (75) 과 제 1 회수구 (22) 에 배치된 다공 부재 (25) 의 하면 (26') 이 연속적으로 형성되어 있고, 다공 부재 (25) 의 하면 (26') 이 기판 (P) 에 대하여 경사져 있지 않고, 기판 (P) 표면과 대략 평행한 경우, 바꾸어 말하면, 하면 (26') 을 포함하는 제 1 회수구 (22) 가 경사져 있지 않은 경우에 있어서도 제 1 액침 영역 (LR1) 에 대하여 기판 (P) 을 이동시켰을 때, 계면 (LG) 의 형상이 유지된다. 그런데, 하면 (26') 이 기울어져 있지 않기 때문에, 제 1 액체 (LQ1) 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 제 1 액침 영역 (LR1) 도 커진다. 그러면, 그 큰 제 1 액침 영역 (LR1) 에 따라서 노즐 부재 (70) 도 대형화하지 않을 수 없으며, 또한, 제 1 액침 영역 (LR1) 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, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 대형화는, 제 1 액침 영역 (LR1) 에 대한 기판 (P) 의 스캔 속도가 고속화됨에 따라서 현저해진다.
또한, 도 9(b) 에 나타내는 바와 같이, 랜드면 (75) 과 제 1 회수구 (22; 다공 부재 (25) 의 하면 (26')) 사이에 단차를 형성함으로써 하면 (26') 과 기판 (P) 사이의 거리를 랜드면 (75) 과 기판 (P) 사이의 거리보다 크게 한 경우, 바꾸어 말하면, 하면 (26') 과 기판 (P) 사이의 공간을 랜드면 (75) 과 기판 (P) 사이의 공간보다 크게 한 경우, 제 1 액체 (LQ1) 에는 상방으로 이동하는 성분 (F1') 이 생성되기 때문에 거리 (L) 를 비교적 작은 값으로 할 수 있어, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 대형화를 억제할 수 있다. 그런데, 랜드면 (75) 과 하면 (26') 사이에는 단차가 형성되어 있어, 랜드면 (75) 과 하면 (26') 이 연속적으로 형성되어 있지 않기 때문에 계면 (LG) 의 형상이 무너지기 쉬워진다. 계면 (LG) 의 형상이 무너지면, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 중에 기체가 침입하여 제 1 액체 (LQ1) 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, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 ＋X 측 영역의 제 1 액체 (LQ1) 의 막두께가 가장 얇아지고, 그 상태로 기판 (P) 을 －X 방향 (역스캔) 으로 이동시켰을 때, 제 1 액체 (LQ1) 가 분리되는 현상이 발생하는 가능성이 높아진다. 그 분리된 액체 (도 9(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, 계면 (LG) 의 형상이 무너지면, 제 1 액체 (LQ1) 가 기판 (P) 의 외측으로 유출되어, 주변 부재 및 기기에 녹이 슬거나 누전 등과 같은 문제를 야기할 가능성도 높아진다. 그리고, 상기 문제가 발생할 가능성은, 제 1 액침 영역 (LR1) 에 대한 기판 (P) 의 스캔 속도가 고속화함에 따라서 높아진다.
본 실시형태에서는, 액침 기구 (1; 액체 회수 기구 (20)) 의 제 1 회수구 (22) 를 기판 (P) 의 표면과 대향하는 경사면 (26) 에 형성하였기 때문에, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 형성된 제 1 액침 영역 (LR1) 과 기판 (P) 을 상대 이동시킨 경우에 있어서도, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 와 그 외측 공간과의 계면 (LG) 의 형상을 유지할 수 있어, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 형상을 원하는 상태로 유지할 수 있다. 따라서, 제 1 액체 (LQ1) 중에 기포가 생성되거나, 또는 액체를 충분히 회수할 수 없거나, 액체가 유출되는 등의 문제를 회피할 수 있다. 또한, 제 1 회수구 (22) 를 경사면 (26) 에 형성함으로써, 계면 (LG) 의 이동량을 억제할 수 있기 때문에, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 크기를 작게 할 수 있다. 따라서, 노광 장치 (EX) 전체의 컴팩트화를 꾀할 수 있다.
또, 기판 (P) 을 고속 스캔한 경우, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 가 외측으로 유출되거나, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 가 주위에 비산될 가능성이 높아지는데, 경사면 (26) 의 주연에 벽부 (76) 를 형성하였기 때문에 제 1 액체 (LQ1) 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 공간으로 퍼지기 때문에, 벽부 (76) 의 외측으로 액체 (LQ) 가 누출되는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.
또한, 랜드면 (75) 의 일부 (바닥판부 (72D) 의 하면) 가 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 투영 광학계 (PL) 의 단면 (T1) 아래에 배치되어 있기 때문에, 랜드면 (75) 의 일부 (바닥판부 (72D) 의 하면) 와 기판 (P) 표면 사이에 형성되는 작은 갭이, 투영 영역의 근방에서 또한 투영 영역을 둘러싸도록 형성되기 때문에, 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 (바닥판부 (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.
상기 서술한 실시형태에서는, 박판형상의 다공 부재 (25) 를 기판 (P) 에 대하여 경사시켜 장착함으로써 경사면 (26) 을 형성하고 있지만, 노즐 부재 (70) 의 하면에 노광광 (EL) 의 광축 (AX) 으로부터 멀어짐에 따라서 기판 (P) 표면과의 간격이 커지는 경사면을 형성하고, 그 경사면의 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.
또, 본 실시형태에서는, 제 1 회수구 (22) 에는 다공 부재 (25) 가 배치되어 있지만, 다공 부재 (25) 는 없어도 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, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 중에 기포가 생성되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 크기를 작게 할 수도 있다.
기판 (P) 의 노광이 종료되면, 제어 장치 (CONT) 는, 제 1 액체 공급 기구 (10) 에 의한 제 1 액체 (LQ1) 의 공급을 정지하고, 제 1 액체 회수 기구 (20) 등을 사용하여 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1; 제 1 공간 (K1) 의 제 1 액체 (LQ1)) 를 회수한다. 또한, 제어 장치 (CONT) 는, 제 1 액체 회수 기구 (20) 의 제 1 회수구 (22) 등을 사용하여 기판 (P) 상이나 기판 스테이지 (PST) 상에 잔류하고 있는 제 1 액체 (LQ1) 를 회수한다.
또한, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 노광이 종료한 후, 도 7 을 참조하여 설명한 바와 같이, 제 2 공간 (K2) 에 형성되어 있는 제 2 액침 영역 (LR2) 의 제 2 액체 (LQ2) 를 제 2 회수구 (42) 를 통하여 회수한다.
그리고, 기판 (P) 상의 제 1 액체 (LQ1), 및 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 상의 제 2 액체 (LQ2) 가 회수된 후, 제어 장치 (CONT) 는, 그 기판 (P) 을 지지한 기판 스테이지 (PST) 를 언로드 위치까지 이동시켜, 언로드한다.
그리고, 다음으로 노광 처리될 기판 (P) 이 기판 스테이지 (PST) 에 로드된다. 제어 장치 (CONT) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 로드된 기판 (P) 을 노광하기 위해서, 제 2 공간 (K2) 에 제 2 액체 (LQ2) 를 공급하여, 상기 서술한 것과 동일한 시퀀스로 그 기판 (P) 을 노광한다.
또, 본 실시형태에서는 노광하는 기판 (P) 마다 제 2 공간 (K2) 의 제 2 액체 (LQ2) 를 교환하는 구성이지만, 제 2 공간 (K2) 의 액체 (LQ2) 의 온도 변화나 청정도의 열화 등이 노광 정밀도에 영향을 주지 않을 정도이면, 소정 시간 간격마다, 소정 처리 기판 매수마다, 또는 로트마다 제 2 공간 (K2) 의 제 2 액체 (LQ2) 를 교환하도록 해도 된다.
또, 기판 (P) 의 노광 중이나 노광 전후에 있어서도, 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수를 연속적으로 실시하도록 해도 된다. 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수를 연속적으로 실시함으로써, 항상 제 2 공간 (K2) 을 온도 관리된 청정한 제 2 액체 (LQ2) 로 채울 수 있다. 한편, 본 실시형태와 같이, 제 2 공간 (K2) 에 제 2 액체 (LQ2) 를 모은 상태로 노광하고, 제 2 공간 (K2) 에 대한 제 2 액체 (LQ2) 의 교환을 간헐적으로 실시함으로써, 전술한 바와 같이, 기판 (P) 의 노광 중에는 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수에 수반되는 진동이 발생하지 않는다. 또한, 기판 (P) 의 노광 중에 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수를 연속적으로 실시하는 구성에서는, 예를 들어, 단위 시간당 제 2 액체 (LQ2) 의 공급량 및 회수량이 불안정해진 경우, 제 2 액침 영역 (LR2) 이 거대화되어 경통 (PK) 의 내측에 있어서 제 2 액체 (LQ2) 가 유출 또는 비산하여, 피해가 확대될 가능성이 있다. 또한, 단위 시간당 제 2 액체 (LQ2) 의 공급량 및 회수량이 불안정해진 경우, 제 2 액침 영역 (LR2) 이 고갈되어 노광 정밀도가 열화되는 문제가 생긴다. 그 때문에, 제 2 공간 (K2) 에 대한 제 2 액체 (LQ2) 의 교환을 간헐적으로 실시함으로써 제 2 액침 영역 (LR2) 을 원하는 상태로 형성하여, 상기 문제의 발생을 방지할 수 있다.
그런데, 제 1 액침 영역 (LR1; 제 1 공간 (K1)) 의 제 1 액체 (LQ1) 중에 예를 들어, 감광제 (포토레지스트) 에 기인하는 이물질 등 기판 (P) 상에서 발생한 불순물 등이 혼입됨으로써, 그 제 1 액체 (LQ1) 가 오염될 가능성이 있다. 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 는 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 에도 접촉하기 때문에, 그 오염된 제 1 액체 (LQ1) 에 의해서 제 1 광학 소자 (2) 의 하면 (T1) 이 오염될 가능성이 있다. 또한, 공중에서 부유하고 있는 불순물은 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 노출되어 있는 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 에 부착될 가능성도 있다.
본 실시형태에서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 는 경통 (PK) 에 대하여 용이하게 장착ㆍ탈착 가능 (교환 가능) 하게 되어 있기 때문에, 그 오염된 제 1 광학 소자 (LS1) 만을 청정한 제 1 광학 소자 (LS1) 와 교환함으로써, 광학 소자의 오염에 기인하는 노광 정밀도 및 투영 광학계 (PL) 를 통한 계측 정밀도의 열화를 방지할 수 있다. 한편, 제 2 공간 (K2) 의 제 2 액체 (LQ2) 는 기판 (P) 에 접촉하지 않도록 되어 있다. 또한, 제 2 공간 (K2) 은, 제 1 광학 소자 (LS1), 제 2 광학 소자 (LS2), 및 경통 (PK) 으로 둘러싸인 거의 닫힌 공간이기 때문에, 공중에서 부유하고 있는 불순물이 제 2 공간 (K2) 의 제 2 액체 (LQ2) 로 혼입되기 어렵고, 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 이나 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 에는 불순물이 부착되기 어렵다. 따라서, 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 이나 제 1 광학 소자 (LS1) 상면 (T2) 의 청정도가 유지되어 있다. 따라서, 제 1 광학 소자 (LS1) 를 교환하는 것만으로, 투영 광학계 (PL) 의 투과율 저하 등을 방지하여 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
평행 평면판으로 이루어지는 제 1 광학 소자 (LS1) 를 설치하지 않고, 제 2 광학 소자 (LS2) 에 제 1 액침 영역 (LR1) 의 액체를 접촉시키는 구성도 있을 수 있지만, 투영 광학계 (PL) 의 이미지측 개구수를 크게 하고자 하면 광학 소자의 유효 직경을 크게 해야 하므로, 광학 소자 (LS2) 를 대형화하지 않을 수 없다. 광학 소자 (LS2) 의 주위에는, 전술한 바와 같은 노즐 부재 (70) 나, 도시하지 않았지만 얼라인먼트계 등과 같은 각종 계측 장치가 배치되기 때문에, 그와 같은 대형의 광학 소자 (LS2) 를 교환하는 일은, 작업성이 낮아 곤란하다. 또, 광학 소자 (LS2) 는 굴절률 (렌즈 작용) 을 갖고 있기 때문에, 투영 광학계 (PL) 전체의 광학 특성 (결상 특성) 을 유지하기 위해서 그 광학 소자 (LS2) 를 위치 결정 정밀도를 높게 하여 경통 (PK) 에 장착할 필요가 있다. 따라서, 그와 같은 광학 소자 (LS2) 를 경통 (PK) 에 대하여 빈번하게 장착ㆍ탈착하는 (교환하는) 것은, 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성 (광학 소자 (LS2) 의 위치 결정 정밀도) 을 유지하는 관점에서도 바람직하지 못하다. 본 실시형태에서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 로서 비교적 소형인 평행 평면판을 설치하고, 그 제 1 광학 소자 (LS1) 를 교환하는 구성이기 때문에, 높은 작업성으로 용이하게 교환 작업을 할 수 있고, 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성을 유지할 수도 있다. 그리고, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 측 제 1 공간 (K1) 및 상면 (T2) 측 제 2 공간 (K2) 의 각각에 대하여 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 를 독립적으로 공급 및 회수 가능한 제 1, 제 2 액침 기구 (1, 2) 를 형성함으로써, 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 의 청정도를 유지하면서 조명 광학계 (IL) 로부터 사출된 노광광 (EL) 을 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치된 기판 (P) 까지 양호하게 도달시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 사이를 제 1 액체 (LQ1) 로 채움과 함께, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과 제 2 광학 소자 (LS2) 사이를 제 2 액체 (LQ2) 로 채움으로써, 마스크 (M) 를 통과한 노광광 (EL) 을 기판 (P) 까지 양호하게 도달시켜, 기판 (P) 을 양호하게 노광할 수 있다. 또한, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 측에 제 2 액체 (LQ2) 의 제 2 액침 영역 (LR2) 을 국소적으로 형성하도록 하였기 때문에, 제 2 액체 (LQ2) 가 경통 (PK) 등에 접촉하는 것에 기인하여 제 2 액침 영역 (LR2) 의 제 2 액체 (LQ2) 가 오염되거나, 제 1 지지부 (91) 를 포함하는 경통 (PK) 이 제 2 액체 (LQ2) 에 의해 열화되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 제 2 액침 영역 (LR2) 을 국소적으로 형성함으로써, 경통 (PK) 의 외측에 제 2 액체 (LQ2) 가 누출되는 문제를 억제할 수 있다. 따라서, 제 2 액체 (LQ2) 의 누출을 방지하기 위한 시일 기구를 형성하는 경우, 그 시일 기구를 간단하고 편리한 구성으로 할 수 있다. 또는 시일 기구를 형성하지 않아도 된다.
그리고, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 대향하는 제 2 광학 소자 (LS2) 하면 (T3) 의 외경 (D3) 이 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 의 외경 (D2) 보다 작기 때문에, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 상에, 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 에 맞춘 크기의 제 2 액침 영역 (LR2) 을 국소적으로 양호하게 형성할 수 있어, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 주위로부터 제 2 액체 (LQ2) 가 누출되는 것을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.
또, 상기 서술한 실시형태에서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 은 제 2 액체 (LQ2) 의 누출 등을 방지하기 위해서 발액성을 갖는 제 2 영역 (HR) 이 형성되어 있지만, 도 10 의 모식도에 나타낸 바와 같이, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 에 제 1 영역 (HR1) 을 둘러싸도록 제방부 (DR) 를 형성해도 된다. 이렇게 함으로써도, 제 1 영역 (HR) 에 형성된 제 2 액침 영역 (LR2) 의 제 2 액체 (LQ2) 의 누출을 방지할 수 있다. 이 경우, 제방부 (DR) 내에 소정량의 제 2 액체 (LQ2) 를 저장하는 것에 의해, 제 2 공간 (K2) 내에서의 노광광 (EL) 의 광로를 제 2 액체 (LQ2) 로 채우고, 제방부 (DR) 로부터 오버플로우되거나 또는 오버플로우될 것 같은 제 2 액체 (LQ2) 를 회수하도록 해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 노즐 부재 (70) 하면의 경사면 (다공 부재의 하면) 에 액체 회수구를 형성하고 있지만, 액체 (LQ) 의 누출이 억제되는 경우에는, 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 (LQ1) 의 접촉각이 큰 경우, 또는 제 1 회수 기구 (20) 에 의한 제 1 회수구 (22) 로부터의 액체 (LQ1) 의 회수 능력이 높은 경우 등, 기판 (P) 의 이동 속도를 크게 하더라도 액체 (LQ1) 를 누출시키지 않고 회수할 수 있으면, 도 9(a), 9(b) 에 나타내는 바와 같이 제 1 액체 회수구 (22) 를 형성해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 노즐 부재 (70) 의 하면에 형성되어 있는 경사면 (다공 부재의 하면) 의 주연에 벽부 (76) 를 형성하였지만, 액체 (LQ) 의 누출이 억제되는 경우에는, 벽부 (76) 를 생략할 수도 있다.
또한, 상기 서술한 실시형태에 있어서의 노즐 부재 (70) 는 랜드면 (평탄부; 75) 의 일부가 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 형성되고, 그 외측에 경사면 (다공 부재의 하면) 이 형성되어 있지만, 랜드면의 일부를 투영 광학계 (PL) 아래에 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 실시형태에서는, 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 액체 공급구 (12) 가 고리모양의 슬릿형상으로 형성되어 있지만, 서로 떨어진 복수의 공급구를 형성하도록 해도 된다. 이 경우, 특히 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 4 개) 공급구를 형성할 수도 있다. 또한 원하는 액침 영역 (AR2) 을 형성할 수 있다면, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 소정 방향으로 떨어진 위치에 하나의 공급구를 형성하는 것만으로도 좋다. 또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 제 1 공급구 (12) 는 기판 (P) 과 대향하는 위치에 형성되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 바닥판부 (72D) 사이로부터 제 1 액체 (LQ1) 를 공급해도 된다. 이 경우에도, 노광광의 광로 (EL) 를 둘러싸도록 공급구를 형성해도 되고, 노광광 (EL) 의 광로 양측에 하나씩 공급구를 형성해도 된다. 또 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.
또한, 도 11 에 나타낸 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 삼각형상으로, 도 11 의 측단면도에 있어서, 다공 부재 (25) 의 하면 (2) 과 벽부 (76) 의 내측에 형성되는 버퍼 공간에 배치된다. 또한 핀부재 (150) 는 그 길이 방향을 외측을 향하도록 하여 방사상으로, 벽부 (76) 의 내측면에 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 핀부재 (150) 는 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.
다음으로, 별도의 실시형태에 관해서 도 12 를 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 관해서는 동일 부호를 붙이고, 그 설명을 간략하게 하거나 또는 생략한다.
본 실시형태에서도, 제 1 광학 소자 (LS1) 및 제 2 광학 소자 (LS2) 는 모두 경통 (PK) 에, 노광광 (EL) 의 광로에 대하여 거의 정지 상태로 지지된다.
도 12 에 있어서, 제 1 광학 소자 (LS1) 는 평행 평면판으로서, 하면 (T1) 과 상면 (T2) 은 평행하다. 또한, 하면 (T1) 및 상면 (T2) 은 XY 평면과 대략 평행하게 되어 있다. 제 1 광학 소자 (LS1) 는, 경통 (PK) 의 하단부에 형성된 제 1 지지부 (91) 에 지지되어 있다. 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상부에는 피지지부인 플랜지부 (F1) 가 형성되어 있고, 제 1 지지부 (91) 는 플랜지부 (F1) 의 하면 (T5) 을 지지함으로써 제 1 광학 소자 (LS1) 를 지지하고 있다. 여기서, 플랜지부 (F1) 의 하면 (T5) 도 XY 평면과 거의 평행하고, 그 플랜지부 (F1) 의 하면 (T5) 은 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 주위에 형성된 구성으로 되어 있다.
그리고, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 상에 있어서의 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 상면 (T2) 과의 거리 (두께; H1) 는 15㎜ 이상으로 되어 있다. 또한, 도 12 에서도 알 수 있듯이, 광축 (AX) 상에 있어서, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 상면 (T2) 과의 거리 (H1) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 과의 거리보다 길게 되어 있다. 즉, 광축 (AX) 상에 있어서, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 두께는 액체 (LQ1) 보다 두껍게 형성되어 있다. 본 실시형태에서도 액체 (LQ1) 의 두께는 3㎜ 정도이고, 랜드면 (75) 과 기판 (P) 과의 거리는 1㎜ 정도이다. 또, 본 실시형태에서는 제 1 광학 소자 (LS1) 의 두께 (H1) 는 15㎜ 정도이지만, 이것에 한정되지 않고, 15㎜∼20㎜ 정도의 범위로 설정할 수 있다.
제 2 광학 소자 (LS2) 는, 경통 (PK) 내부에 있어서 제 1 지지부 (91) 보다 상방에 형성된 제 2 지지부 (92) 에 지지되어 있다. 제 2 광학 소자 (LS2) 의 상부에는 피지지부인 플랜지부 (F2) 가 형성되어 있고, 제 2 지지부 (92) 는 플랜지부 (F2) 를 지지함으로써 제 2 광학 소자 (LS2) 를 지지하고 있다. 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 은 평면형상으로 형성되어 있고, 제 2 지지부 (92) 에 지지된 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 과, 제 1 지지부 (91) 에 지지된 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 은 대략 평행하게 되어 있다. 한편, 제 2 광학 소자 (LS2) 의 상면 (T4) 은 물체면측 (마스크 (M) 측) 을 향하여 볼록형상으로 형성되어 있고, 정(正)의 굴절률을 갖고 있다.
제 1 광학 소자 (LS1) 는, 경통 (PK) 의 제 1 지지부 (91) 에 대하여 용이하게 장착ㆍ탈착이 가능하게 되어 있다. 즉, 제 1 광학 소자 (LS1) 는 교환 가능하게 형성되어 있다. 또한, 굴절률 (렌즈 작용) 을 갖는 제 2 광학 소자 (LS2) 는, 양호하게 위치 결정된 상태로 경통 (PK) 의 제 2 지지부 (92) 에 지지되어 있다.
플랜지부 (F1) 를 갖는 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 은 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 보다 충분히 크게 형성되어 있고, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 대향하는 제 2 광학 소자 (LS2) 하면 (T3) 의 외경 (D3) 은 제 1 광학 소자 (LS1) 상면 (T2) 의 외경 (D2) 보다 작게 되어 있다. 그리고, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 상에는 제 2 액체 (LQ2) 에 의한 제 2 액침 영역 (LR2) 이 국소적으로 형성되어 있다.
또한, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 상면 (T2) 과의 거리 (H1) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과 플랜지부 (F1) 하면 (T5) 과의 거리 (H2) 보다 길게 되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 플랜지부 (F1) 를 갖는 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 의 외경 (D2) 이 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 의 외경 (D1) 의 2 배 이상으로 설정되어 있다. 그리고, 플랜지부 (F1) 의 하면 (T5) 이 제 1 지지부 (91) 에 지지되어 있는 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하부는, 경통 (PK) 의 하면 (PKA) 으로부터 하방으로 노출 (돌출) 되어 있다.
노즐 부재 (70) 의 적어도 일부는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 플랜지부 (F1) 및 그 플랜지부 (F1) 를 지지하는 제 1 지지부 (91) 와 기판 (P) 사이에 형성된 공간에 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 플랜지부 (피지지부; F1) 및 그 플랜지부 (F1) 를 지지하는 제 1 지지부 (91) 가 노즐 부재 (70) 의 상방에 형성되어 있다. 그리고, 노즐 부재 (70) 의 상면 (70B) 과, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 플랜지부 (F1) 의 하면 (T5) 및 경통 (PK) 의 하면 (PKA) 이 대향하고 있다. 또한, 노즐 부재 (70) 의 내측면 (70T) 과 제 1 광학 소자 (LS1) 의 측면 (C1) 이 대향하고 있다.
또한, 플랜지부 (F1) 의 하측에 배치된 노즐 부재 (70) 는 제 1 광학 소자 (LS1) 의 측면 (C1) 에 근접하여 배치되어 있고, 노즐 부재 (70) 에 형성되어 있는 제 1 공급구 (12) 는 투영 영역 (AR) 에 근접하여 형성되어 있다. 또한, 투영 영역 (AR) 을 둘러싸도록 형성된 제 1 회수구 (22) 도 투영 영역 (AR) 에 근접하여 형성되어 있고, 그 제 1 회수구 (22) 의 외경 (D22) 은, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 의 외경 (D2) 보다 작게 형성되어 있다.
그리고, 랜드면 (75) 을 형성하는 바닥판부 (72D) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 아래로 들어가도록 배치되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 의 외경 (D2) 을 하면 (T1) 의 외경 (D1) 보다 크게, 보다 구체적으로는 상면 (T2) 의 외경 (D2) 을 하면 (T1) 의 외경 (D1) 의 2 배 이상으로 하였기 때문에, 제 1 광학 소자 (LS1) 를 제 1 지지부 (91) 에 의해 지지하는 경우, 제 1 지지부 (91) 가 상면 (T2; 플랜지부 (F1)) 의 단부를 지지함으로써 그 제 1 광학 소자 (LS1) 를 지지하는 제 1 지지부를, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 광축 (AX) 으로부터 수평 방향에 관해서 떨어진 위치에 형성할 수 있다. 따라서, 제 1 지지부 (91) 와 제 1 광학 소자 (LS1) 측면 (C1) 과의 사이의 공간 (제 1 광학 소자 (LS1) 주위의 공간) 을 확보할 수 있어, 그 공간에 제 1 액체 (LQ1) 를 위한 노즐 부재 (70) 를 배치할 수 있다. 또한, 노즐 부재 (70) 에 한정되지 않고, 얼라인먼트계 등 각종 계측기기 등을 배치할 때의 배치의 자유도를 향상할 수도 있다. 또한, 상기 공간이 충분히 확보되어 있기 때문에, 그 공간에 배치하는 계측기기 등의 설계의 자유도를 향상할 수도 있다. 또한, 제 1 광학 소자 (LS1) 상면 (T2) 의 외경 (D2) 은 하면 (T1) 외경 (D1) 의 2 배 이상이고, 제 1 광학 소자 (LS1) 하면 (T1) 의 외경 (D1) 은 상면 (T2) 에 대하여 충분히 작기 때문에, 제 1 액침 기구 (1) 에 의해서 형성되는 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 를 하면 (T1) 에 접촉시키는 것에 의해, 그 제 1 액침 영역 (LR1) 의 크기를 하면 (T1) 에 따라서 작게 할 수 있다. 따라서, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 거대화에 수반되는 노광 장치 (EX) 전체의 거대화라는 문제를 방지할 수 있다. 또, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 크기를 결정하는 요인의 하나로서 제 1 회수구 (22) 의 크기 (위치) 를 들 수 있는데, 그 제 1 회수구 (22) 의 외경 (D22) 을 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 의 외경 (D2) 보다 작게 하였기 때문에, 제 1 액침 영역 (LR1) 을 작게 할 수 있다.
또한, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 상면 (T2) 과의 거리 (H1) 를 제 1 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) 사이의 거리보다 길게, 보다 구체적으로는 거리 (H1) 를 15㎜ 이상으로 하여 제 1 광학 소자 (LS1) 를 두껍게 하였기 때문에, 제 1 광학 소자 (LS1) 를 제 1 지지부 (91) 에 의해 지지하는 경우, 제 1 지지부 (91) 가 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 근방, 본 실시형태에서는 상면 (T2) 을 형성하는 플랜지부 (F1) 를 지지함으로써 그 제 1 광학 소자 (LS1) 를 지지하는 제 1 지지부 (91) 를, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 으로부터 연직 방향에 관해서 떨어진 위치에 형성할 수 있다. 따라서, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 플랜지부 (F1) 의 하면 (T5) 과 기판 (P) 사이의 공간 (제 1 광학 소자 (LS1) 주위의 공간) 을 확보할 수 있어, 그 공간에 노즐 부재 (70) 를 배치할 수 있다. 또한, 노즐 부재 (70) 에 한정되지 않고, 얼라인먼트계 등 각종 계측기기 등을 배치할 때의 배치의 자유도나, 설계의 자유도를 향상할 수도 있다. 그리고, 노즐 부재 (70) 를 제 1 광학 소자 (LS1) 의 측면 (C1) 에 근접하여 배치할 수 있기 때문에, 노즐 부재 (70) 의 컴팩트화를 꾀할 수 있어, 제 1 액체 (LQ1) 의 제 1 액침 영역 (LR1) 의 크기를 작게 할 수 있다. 따라서, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 거대화에 수반되는 노광 장치 (EX) 전체의 거대화라는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 두께 (거리 (H1)) 를 제 1 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) 사이의 제 1 액체 (LQ1) 보다 두껍게, 보다 구체적으로는 거리 (H1) 를 15㎜ 이상으로 함으로써, 액체로부터 받는 힘에 의해서 발생하는 제 1 광학 소자 (LS1) 의 형상 변화를 억제할 수 있다. 따라서, 투영 광학계 (PL) 의 높은 결상 성능을 유지하는 것이 가능해진다.
또, 도 12 를 참조하여 설명한 실시형태에서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 는, 거리 (두께; H1) 가 15㎜ 이상인 조건과, 상면 (T2) 의 외경 (D2) 이 하면 (T1) 외경 (D1) 의 2 배 이상인 조건의 쌍방을 만족하고 있지만, 그 중 어느 일방의 조건을 만족하는 구성이어도 된다. 어느 일방의 조건을 만족하는 구성이더라도 노즐 부재 (70) 의 컴팩트화를 꾀할 수 있어, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 거대화를 방지할 수 있다.
도 12 를 참조하여 설명한 실시형태에서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 는 플랜지부 (F1) 로부터 하면 (T1) 을 향함에 따라서 그 외경이 작아지는 원추상의 측면을 가지고 있지만, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 형상은 이 형상에 한정되지 않는다. 예를 들어, 플랜지부 (F1) 를 유지하면서, 측면이 외경 (D1) 의 원기둥형상인 제 1 광학 소자 (LS1) 여도 상관없다. 또는, 제 1 광학 소자 (LS1) 내에 있어서, 노광광 (EL) 은 주사 방향 (X 방향) 의 직경이 비주사 방향 (Y 방향) 의 직경보다 작아지기 때문에, XY 평면에 따른 단면이 X 방향의 직경이 작은 타원이고, 플랜지부 (F1) 로부터 하면 (T1) 을 향함에 따라서 그 외경이 작아지는 측면을 갖는 제 1 광학 소자여도 된다. 여기에 맞추어 노즐 부재의 형상이나 배치를 변경할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서도, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 과의 거리는 3㎜ 정도이고, 랜드면 (75) 과 기판 (P) 과의 거리는 1㎜ 정도이고, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 과의 거리는 3㎜ 정도이다. 그러나, 상기 서술한 실시형태와 같이, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 과의 거리는, 액체 (LQ1) 에 의한 노광광 (EL) 의 흡수와 제 1 공간 (K1) 에서의 액체 (LQ1) 의 흐름을 고려하여 1∼5㎜ 의 범위로 설정할 수 있고, 랜드면 (75) 과 기판 (P) 과의 거리도 0.5∼1㎜ 의 범위로 설정할 수 있으며, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 과의 거리도 액체 (LQ2) 의 흐름을 고려하여 0.5∼5㎜ 의 범위로 설정할 수 있다.
또, 본 실시형태의 경통 (PK) 은 복수의 분할 경통 (서브 배럴) 을 조합함으로써 구성되어 있고, 제 1 광학 소자 (LS1) 를 지지하는 제 1 지지부 (91) 를 포함하는 분할 경통이 다른 광학 소자 (L2∼L7) 를 지지하는 부분 경통에 대하여 장착ㆍ탈착이 가능하게 되어 있다. 그리고, 플랜지부 (F1) 를 갖는 제 1 광학 소자 (LS1) 는, 분할 경통별로 부분 경통으로부터 떼어냄으로써 교환이 가능하게 되어 있다.
또, 본 실시형태의 제 1 광학 소자 (LS1) 을 사용하는 경우, 도 13 에 나타낸 바와 같이, 제 2 액침 영역 (LR2) 을 형성하지 않은 구성을 채용해도 된다. 여기서, 도 13 에 나타내는 제 1 광학 소자 (LS1) 는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 광학 소자이고, 그 상면 (T2) 은 물체면측을 향하여 볼록형상으로 형성되어 있고, 정의 굴절률을 갖고 있다. 그리고, 제 1 광학 소자 (LS1) 에는 제 1 액침 영역 (LR1) 의 제 1 액체 (LQ1) 가 접촉한다. 그 경우에 있어서, 제 1 광학 소자 (LS1) 가, 광축 (AX) 상에서의 하면 (T1) 과 상면 (T2) 의 거리 (H1) 가 15㎜ 이상인 조건과, 상면 (T2) 의 외경 (D2) 이 하면 (T1) 외경 (D1) 의 2 배 이상인 조건 중 적어도 어느 일방을 만족함으로써, 노즐 부재 (70) 의 컴팩트화를 꾀할 수 있어, 제 1 액침 영역 (LR1) 의 거대화를 방지할 수 있다.
또한, 상기 서술한 각 실시형태에서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 상에 제 2 액체 (LQ2) 의 제 2 액침 영역 (LR2) 을 국소적으로 형성하고 있지만, 도 14 에 나타낸 바와 같이, 제 2 액침 영역 (LR2) 의 제 2 액체 (LQ2) 가 상면 (T2) 의 거의 전체 영역에 배치되는 구성이어도 된다.
여기서, 도 14 에 나타내는 실시형태에서도, 제 1 광학 소자 (LS1) 가, 광축 (AX) 상에서의 하면 (T1) 과 상면 (T2) 의 거리 (H1) 가 15㎜ 이상인 조건과, 상면 (T2) 의 외경 (D2) 이 하면 (T1) 외경 (D1) 의 2 배 이상인 조건 중 적어도 어느 일방을 만족하고 있다. 그리고, 도 12 등을 참조하여 설명한 실시형태와 마찬가지로, 제 1 광학 소자 (LS1) 는 경통 (PK) 으로부터 하방으로 노출 (돌출) 되어 있고, 노즐 부재 (70) 는 제 1 광학 소자 (LS1) 에 근접하여 배치되어 있다.
경통 (PK) 의 내측면 (PKC) 에는, 제 2 액체 공급 기구 (30) 의 일부를 구성하는 제 2 공급구 (32) 가 형성되어 있다. 제 2 공급구 (32) 는 경통 (PK) 의 내측면 (PKC) 에 있어서 제 2 공간 (K2) 의 근방 위치에 형성되어 있고, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 대하여 ＋X 측에 형성되어 있다. 제 2 공급구 (32) 는, 제 2 액체 공급부 (31) 로부터 송출된 제 2 액체 (LQ2) 를 제 1 광학 소자 (2G) 의 상면 (T2) 과 대략 평행, 즉, XY 평면과 대략 평행하게 (가로 방향으로) 내뿜는다. 제 2 공급구 (32) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 과 대략 평행하게 제 2 액체 (LQ2) 를 내뿜기 때문에, 공급된 제 2 액체 (LQ2) 가 제 1, 제 2 광학 소자 (LS1, LS2) 등에 미치는 힘을 저감할 수 있다. 따라서, 공급된 제 2 액체 (LQ2) 에 기인하여 제 1, 제 2 광학 소자 (LS1, LS2) 등이 변형하거나 변위되는 등과 같은 문제의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 경통 (PK) 의 내측면 (PKC) 에 있어서, 제 2 공급구 (32) 에 대하여 소정 위치에는 제 2 액체 회수 기구 (40) 의 일부를 구성하는 제 2 회수구 (42) 가 형성되어 있다. 제 2 회수구 (42) 는, 경통 (PK) 의 내측면 (PKC) 에 있어서 제 2 공간 (K2) 의 근방 위치에 형성되어 있고, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 대하여 －X 측에 형성되어 있다. 즉, 제 2 공급구 (32) 및 제 2 회수구 (42) 는 대향하고 있다. 본 실시형태에서는, 제 2 공급구 (32) 및 제 2 회수구 (42) 는 각각 슬릿형상으로 형성되어 있다. 또, 제 2 공급구 (32) 및 제 2 회수구 (42) 는 대략 원형상, 타원형상, 직사각형상 등 임의의 형상으로 형성되어 있어도 된다. 또, 본 실시형태에서는 제 2 공급구 (32), 제 2 회수구 (42) 의 각각은 서로 거의 동일한 크기를 갖고 있지만, 서로 다른 크기여도 된다.
제 2 공급관 (33) 의 타단부는, 경통 (PK) 내부에 형성된 제 2 공급 유로 (34) 의 일단부에 접속하고 있다. 한편, 경통 (PK) 의 제 2 공급 유로 (34) 의 타단부는 경통 (PK) 의 내측면 (PKC) 에 형성된 제 2 공급구 (32) 에 접속되어 있다. 제 2 액체 공급 기구 (30) 의 제 2 액체 공급부 (31) 로부터 송출된 제 2 액체 (LQ2) 는, 제 2 공급관 (33) 을 흐른 후, 경통 (PK) 의 내부에 형성된 제 2 공급 유로 (34) 의 일단부에 유입된다. 그리고, 제 2 공급 유로 (34) 의 일단부에 유입된 제 2 액체 (LQ2) 는, 경통 (PK) 의 내측면 (PKC) 에 형성된 제 2 공급구 (32) 로부터 제 2 광학 소자 (LS2) 와 제 1 광학 소자 (LS1) 사이의 제 2 공간 (K2) 에 공급된다.
제 2 회수관 (43) 의 타단부는, 경통 (PK) 의 내부에 형성된 제 2 회수 유로 (44) 의 일단부에 접속되어 있다. 한편, 제 2 회수 유로 (44) 의 타단부는, 경통 (PK) 의 내측면 (PKC) 에 형성된 제 2 회수구 (42) 에 접속되어 있다. 제 2 액체 회수 기구 (40) 의 제 2 액체 회수부 (41) 를 구동함으로써, 제 2 공간 (K2) 의 제 2 액체 (LQ2) 는 제 2 회수구 (42) 를 통하여 제 2 회수 유로 (44) 에 유입되고, 그 후, 제 2 회수관 (43) 을 통하여 제 2 액체 회수부 (41) 에 흡인 회수된다.
경통 (PK) 에는 제 1 지지부 (91) 에 지지된 제 1 광학 소자 (LS1) 상면 (T2) 의 주연 영역과 대향하는 대향면 (93) 이 형성되어 있다. 그리고, 상면 (T2) 의 주연 영역과 대향면 (93) 사이에는 제 1 시일 부재 (94) 가 형성되어 있다. 제 1 시일 부재 (94) 는 예를 들어, O 링 (예를 들어, 듀퐁다우사 제조 「칼렛쯔」) 또는 C 링에 의해 구성되어 있다. 제 1 시일 부재 (94) 에 의해, 상면 (T2) 상에 배치된 제 2 액체 (LQ2) 가 상면 (T2) 의 외측으로 누출되는 것, 나아가서는 경통 (PK) 의 외측으로 누출되는 것이 방지되어 있다. 또, 제 2 광학 소자 (LS2) 의 측면 (C2) 과 경통 (PK) 의 내측면 (PKC) 사이에는 제 2 시일 부재 (95) 가 형성되어 있다. 제 2 시일 부재 (95) 는 예를 들어, V 링에 의해 구성되어 있다. 제 2 시일 부재 (95) 에 의해, 경통 (PK) 의 내측 중, 제 2 공간 (K2) 과 제 2 광학 소자 (LS2) 보다 상방인 제 3 공간 (K3) 의 사이에 있어서의 유체 (기체, 제 2 유체 (LQ2), 제 2 유체 (LQ2) 에 의해 발생한 습한 기체를 포함) 의 유통이 규제되어 있다. 이것에 의해, 제 3 공간 (K3) 을 포함하는 경통 (PK) 의 내부 공간의 환경 (온도ㆍ습도 등) 을 유지할 수 있음과 함께, 제 2 액침 영역 (LR2) 의 제 2 액체 (LQ2) 중에 제 3 공간 (K3) 으로부터 기체 (기포) 가 혼입되는 것을 방지할 수 있다.
또, 제 2 시일 부재 (95) 를 형성하지 않고서, 제 2 광학 소자 (LS2) 의 측면 (C2) 과 경통 (PK) 내측면 (PKC) 과의 거리를, 예를 들어, 1∼5㎛ 정도로 좁히는 것에 의해서도, 제 2 광학 소자 (LS2) 의 측면 (C2) 과 경통 (PK) 의 내측면 (PKC) 사이의 간극을 통하여, 제 2 공간 (K2) 과 제 3 공간 (K3) 사이에서의 유체의 유통을 저지할 수 있다.
기판 (P) 을 노광함에 있어서, 제어 장치 (CONT) 는, 제 2 액체 공급 기구 (30) 에 의한 단위 시간당 제 2 액체 (LQ2) 의 공급량 및 제 2 액체 회수 기구 (40) 에 의한 단위 시간당 제 2 액체 (LQ2) 의 회수량을 최적으로 제어하면서, 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 2 액체 회수 기구 (40) 에 의한 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수를 실시하여, 제 2 공간 (K2) 중, 적어도 노광광 (EL) 의 광로 상을 제 2 액체 (LQ2) 로 채운다. 본 실시형태에서는, 제 2 액체 공급 기구 (30) 는, 제 2 공간 (K2) 에 대하여 제 2 액체 (LQ2) 를 0.1cc/min∼100cc/min 의 유량으로 공급한다.
본 실시형태에서는, 기판 (P) 의 노광 중에 있어서도, 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 2 액체 회수 기구 (40) 에 의한 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 동작 및 회수 동작은 연속적으로 실시된다. 또한, 기판 (P) 의 노광 전후에 있어서도, 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 2 액체 회수 기구 (40) 에 의한 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 동작 및 회수 동작은 연속적으로 실시된다. 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 2 액체 회수 기구 (40) 에 의한 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수를 연속적으로 실시함으로써, 제 2 공간 (K2) 의 제 2 액체 (LQ2) 는 항상 청정하게 온도 관리된 제 2 액체 (LQ2) 로 교환되어, 제 2 공간 (K2) 은 온도 관리된 청정한 제 2 액체 (LQ2) 로 채워진다. 또한, 기판 (P) 의 노광 전후에 있어서도, 제 2 공간 (K2) 에 대한 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 동작 및 회수 동작을 계속함으로써, 제 2 액체 (LQ2) 의 기화 (건조) 에 기인하여 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 이나 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 등에 부착 자국 (이른바 워터 마크) 이 형성되는 등의 문제의 발생을 방지할 수 있다.
또 도 14 의 실시형태에서도, 제 2 액침 기구 (2) 에 의한 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수를 간헐적으로 실시해도 된다. 예를 들어, 기판 (P) 의 노광 중에 제 2 액침 기구 (2) 의 액체의 공급 동작 및/또는 회수 동작을 정지하도록 해도 된다. 이렇게 함으로써, 기판 (P) 의 노광 중에 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 및/또는 회수에 수반되는 진동이 발생하지 않고, 그 진동에 기인하는 노광 정밀도의 열화를 방지할 수 있다.
다음으로, 상기 서술한 실시형태에서의 제 1 액체 회수 기구 (20) 의 회수 방법의 별도 실시형태에 관해서 설명한다. 또, 본 실시형태에서는, 제 1 회수구 (22) 로부터 액체 (LQ) 만을 회수하도록 하고 있어, 이것에 의해 액체 회수에 기인하는 진동의 발생을 억제하도록 하고 있다.
이하, 도 16 의 모식도를 참조하면서, 본 실시형태에서의 제 1 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수 동작의 원리에 관해서 설명한다. 제 1 액체 회수 기구 (20) 의 제 1 회수구 (22) 에는 다공 부재 (25) 로서, 예를 들어, 다수의 구멍이 형성된 박판형상으로 메시부재를 사용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 다공 부재 (메시 부재) 는 티탄으로 형성되어 있다. 또한 본 실시형태에서는, 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. 상기 서술한 소정 조건에 관련된 파라미터로는, 다공 부재 (25) 의 구멍직경, 다공 부재 (25) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 (친화성), 및 제 1 액체 회수부 (21) 의 흡인력 (다공 부재 (25) 의 상면에 압력) 등을 들 수 있다.
도 16 은 다공 부재 (25) 의 부분 단면 확대도로서, 다공 부재 (25) 를 통하여 이루어지는 액체 회수의 구체예를 나타내는 것이다. 다공 부재 (25) 의 아래에는 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 (LR1) 의 단부에서 생기고, 또는 어떠한 원인에 의해 액침 영역 (LR1) 에 기체가 생김으로써 일어난다. 또한, 다공 부재 (25) 위에는 제 1 회수 유로 (24) 의 일부를 형성하는 유로 공간이 형성되어 있다.
도 16 에 있어서, 다공 부재 (25) 의 제 1 구멍 (25Ha) 과 기판 (P) 사이의 공간의 압력 (다공 부재 (25H) 의 하면의 압력) 을 Pa, 다공 부재 (25) 상의 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 표면 장력을 γ 로 하여,
(4×γ×cosθ)/d ≥ (Pa－Pb) … (3)
의 조건이 성립하는 경우, 도 16 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 (3) 식의 조건을 만족하도록 접촉각 (θ), 구멍직경 (d), 액체 (LQ) 의 표면 장력 (γ), 압력 (Pa, Pb) 을 최적화함으로써, 액체 (LQ) 와 기체의 계면이 다공 부재 (25) 의 구멍 (25Ha) 내에 유지되어, 제 1 구멍 (25Ha) 으로부터의 기체의 침입을 억제할 수 있다. 한편 다공 부재 (25) 의 제 2 구멍 (25Hb) 의 하측 (기판 (P) 측) 에는 액체 공간이 형성되어 있기 때문에, 제 2 구멍 (25Hb) 을 통해서 액체 (LQ) 만을 회수할 수 있다.
또한, 상기 (3) 식의 조건에 있어서는, 설명을 간단히 하기 위해 다공 부재 (25) 상의 액체 (LQ) 의 정수압은 고려하고 있지 않다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 제 1 액체 회수 기구 (20) 는, 다공 부재 (25) 아래의 공간의 압력 Pa, 구멍 (25H) 의 직경 d, 다공 부재 (25; 구멍 (25H) 의 내측면) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 (θ), 액체 (순수; LQ) 의 표면 장력 (γ) 은 일정하게 하고, 제 1 액체 회수부 (21) 의 흡인력을 제어하여 상기 (3) 식을 만족하도록 다공 부재 (25) 상의 유로 공간의 압력을 조정하고 있다. 단, 상기 (3) 식에 있어서 (Pa－Pb) 가 클수록, 즉, ((4×γ×cosθ)/d) 가 클수록 상기 (3) 식을 만족하는 압력 (Pb) 의 제어가 용이해지기 때문에, 구멍 (25Ha, 25Hb) 의 직경 (d) 및 다공 부재 (25) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 (θ; 0°<θ<90°) 은 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다.
상기 서술한 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 로서 그 상면 (T2) 이 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 보다 외경이 넓은 소자를 갖고 있었다. 그러나, 본 발명의 제 1 양태와 같이 제 1 광학 소자 (제 1 엘리먼트) 상면 (제 2 면) 의 일부의 영역에만 액침 영역을 형성하는 것을 달성하기 위해서는, 제 2 광학 소자 (LS2) 의 하면 (T3) 이 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 보다 외경이 넓어져도 상관없다. 이 경우, 예를 들어, 제 2 광학 소자 (LS2) 하면 (T3) 의 외연부를 발액성으로 처리하고, 액침 영역을 형성하는 중앙 부분만을 친액성으로 처리할 수 있다. 또는 도 10 에 나타낸 바와 같은 제방 (DR) 을 제 2 광학 소자 (LS2) 하면 (T3) 의 외연부에 형성해도 된다.
도 1∼도 14 및 도 16 의 실시형태에서는, 제 2 액체 공급 기구 (30) 및 제 2 액체 회수 기구 (40) 에 의한 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 동작 및 회수 동작이, 제 1 액체 공급 기구 (10) 및 제 1 액체 회수 기구 (20) 에 의한 제 1 액체 (LQ1) 의 공급 동작 및 회수 동작과 동일할 필요는 없고, 각각의 액체의 공급량이나 회수량, 또는 각각의 액체의 유속이 상이해도 된다. 예를 들어, 제 2 공간 (K2) 에서의 액체 (LQ2) 의 공급량 및 회수량을 제 1 공간에서의 액체 (LQ1) 의 공급량 및 회수량보다 적게 하고, 제 2 공간 (K2) 에서의 액체 (LQ2) 의 유속을 제 1 공간 (K1) 에서의 액체 (LQ1) 의 유속보다 느리게 해도 된다.
또 상기 서술한 실시형태에서는, 제 1 액체 공급 기구 (10) 로부터 제 1 공간 (K1) 에 공급되는 액체 (순수) 와, 제 2 액체 공급 기구 (30) 로부터 제 2 공간 (K2) 에 공급되는 액체 (순수) 는 동일 (온도도 같음) 하지만, 액체의 종류가 동일하더라도 그 질 (온도, 온도 균일성, 온도 안정성 등) 은 다를 수도 있다. 예를 들어, 상기 서술한 실시형태와 같이 순수를 사용하는 경우에는, 온도, 온도 균일성, 온도 안정성 등에 추가하여, 비저항값이나 전체 유기체 탄소 (TOC; Total Organic Carbon) 값, 용존 기체 농도 (용존 산소 농도, 용존 질소 농도), 굴절률, 투과율 등이 상이해도 된다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 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 설치되어 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 실시형태에서는, 제 1, 제 2 액체 공급 기구 (10, 30) 가 액체 (LQ1, LQ2) 로서 순수를 공급하고 있지만, 서로 상이한 종류의 액체를 공급하여, 제 1 공간 (K1) 에 채우는 제 1 액체 (LQ1) 와 제 2 공간 (K2) 에 채우는 제 2 액체 (LQ2) 를 서로 상이한 종류로 해도 된다. 이 경우, 제 1 액체와 제 2 액체에 있어서, 노광광 (EL) 에 대한 굴절률 및/또는 투과율이 상이해도 된다. 예를 들어, 제 2 공간 (K2) 에 불소계 오일을 비롯한 순수 이외의 소정의 액체를 채울 수 있다. 오일은, 박테리아 등의 세균이 번식할 확률이 낮은 액체이기 때문에, 제 2 공간 (K2) 이나 제 2 액체 (LQ2; 불소계 오일) 가 흐르는 유로의 청정도를 유지할 수 있다.
또한, 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 의 쌍방을 물 이외의 액체로 해도 된다. 예를 들어, 노광광 (EL) 의 광원이 F2 레이저인 경우, 이 F2 레이저광은 물을 투과하지 못하기 때문에, 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 로는 F2 레이저광을 투과 가능한, 예를 들어, 과불화폴리에테르 (PFPE) 나 불소계 오일 등의 불소계 유체여도 된다. 이 경우, 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 와 접촉하는 부분에는, 예를 들어, 불소를 함유하는 극성이 작은 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써 친액화 처리한다. 또, 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 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 (cedar oil)) 을 사용할 수도 있다. 이 경우도 표면 처리는 사용하는 제 1, 제 2 액체 (LQ1, LQ2) 의 극성에 따라서 실시된다. 또한, 액체 (LQ1, LQ2) 인 순수 대신에, 원하는 굴절률을 갖는 각종 유체, 예를 들어, 초임계 유체나 고굴절률의 기체를 사용하는 것도 가능하다.
또, 상기 서술한 실시형태에 있어서, 투영 광학계 (PL) 는 무굴절력의 평행 평면판인 제 1 광학 소자 (LS1) 를 포함하여 소정의 결상 특성이 되도록 조정되어 있지만, 제 1 광학 소자 (LS1) 가 결상 특성에 전혀 영향을 미치지 않는 경우에는 제 1 광학 소자 (LS1) 를 제외하고, 투영 광학계 (PL) 의 결상 특성이 소정의 결상 특성이 되도록 조정해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 의 양쪽이 경통 (PK) 에 지지되어 있지만, 각각을 별도의 지지 부재로 지지하도록 해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 의 양쪽이 경통 (PK) 에 거의 정지 상태로 지지되어 있지만, 제 1 광학 소자 (LS1) 및 제 2 광학 소자 (LS2) 의 적어도 일방의 위치 및 자세를 조정하기 위해서 미소 이동이 가능하도록 지지되어 있어도 된다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 는, 그 하면 (T1) 및 상면 (T2) 의 각각이 평면이고, 하면 (T1) 과 상면 (T2) 이 서로 평행한 무굴절력의 평행 평면판이지만, 예를 들어, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 는 미소한 곡률을 가지고 있어도 된다. 즉, 제 1 광학 소자 (LS1) 는 렌즈 작용을 갖는 광학 소자여도 된다. 그 경우에 있어서, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 상면 (T2) 의 곡률은, 제 2 광학 소자 (LS2) 의 상면 (T4) 및 하면 (T3) 의 곡률보다 작은 것이 바람직하다.
또, 상기 서술한 실시형태에 있어서, 제 2 액체 (LQ2) 의 공급 및 회수를 실시하는 제 2 액침 기구 (2) 는 없어도 된다. 그 경우, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 사이에 제 2 액체 (LQ2) 를 채운 상태에서, 제 2 공간 (K2) 의 제 2 액체 (LQ2) 를 교환하지 않고, 노광이 실시된다. 그 경우에 있어서, 노광광 (EL) 의 조사에 의해 제 2 액침 영역 (LR2) 의 제 2 액체 (LQ2) 의 온도가 변동될 가능성이 있기 때문에, 제 2 액침 영역 (LR2) 의 제 2 액체 (LQ2) 의 온도를 조정하는 온조 장치를 예를 들어, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 제 2 광학 소자 (LS2) 사이에 설치하고, 그 온조 장치를 사용하여 제 2 액체 (LQ2) 의 온도를 조정할 수 있다. 또한 상기 서술한 각 실시형태에서는, 주로 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 이 대향하고 있는 경우에 대해서 설명하고 있지만, 투영 광학계 (PL) 와 다른 부재 (기판 스테이지 (PST) 의 상면 (91) 등) 가 대향하고 있는 경우에도, 투영 광학계 (PL) 와 다른 부재 사이를 제 1 액체 (LQ1) 로 채울 수 있다. 이 경우, 기판 교환 동작 중 등, 투영 광학계 (PL) 로부터 기판 스테이지 (PST) 가 떨어져 있을 때에, 그 밖의 부재를 사용하여 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 공간을 제 1 액체 (LQ1) 로 계속해서 채우도록 해도 된다.
상기 서술한 액침법에 있어서는, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 0.9∼1.3 이 되는 경우도 있다. 이와 같이 투영 광학계의 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 길이 방향에 매칭시킨 직선 편광 조명을 실시하고, 마스크 (레티클) 의 패턴으로부터는 S 편광 성분 (TE 편광 성분), 즉, 라인 패턴의 길이 방향을 따른 편광 방향 성분의 회절광이 많이 사출되도록 하면 된다. 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면에 도포된 레지스트 사이가 액체로 채워져 있는 경우, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면에 도포된 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 광학계의 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 길이 방향에 매칭시킨 사입사 조명법 (특히 다이폴 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 일 방향을 따라서 홀 패턴이 밀집하고 있는 경우에 유효하다. 예를 들어, 투과율 6% 의 하프톤형 위상 시프트 마스크 (하프 피치 45㎚ 정도의 패턴) 를 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 많은 S 편광 성분 (TE 편광 성분) 의 회절광이 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 길이 방향에 매칭시킨 직선 편광 조명 (S 편광 조명) 뿐만 아니라, 일본 공개특허공보 평6-53120호에 개시된 것과 같이, 광축을 중심으로 한 원의 접선 (둘레) 방향으로 직선 편광하는 편광 조명법과 사입사 조명법의 조합도 효과적이다. 특히, 마스크 (레티클) 의 패턴이 소정의 일방향으로 연장되는 라인 패턴뿐만 아니라, 복수의 상이한 방향으로 연장되는 라인 패턴이 혼재 (주기 방향이 상이한 라인 앤드 스페이스 패턴이 혼재) 하는 경우에는, 마찬가지로 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 로 하면, 랜덤 편광광을 사용하는 것보다 초점 심도 (DOF) 를 250㎚ 정도 증가시킬 수 있고, 하프 피치 55㎚ 정도의 패턴이며 투영 광학계의 개구수 NA=1.2 에서는 초점 심도를 100㎚ 정도 증가시킬 수 있다.
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, 간섭무늬를 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 2 개의 패턴을 부분적으로 겹쳐서 전사하여, 기판 (P) 을 순차 이동시키는 스텝 앤드 스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 기판 (P) 을 유지하는 스테이지와는 별도로 측정용 부재나 센서를 탑재한 측정 스테이지를 구비한 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또, 측정 스테이지를 구비한 노광 장치는, 예를 들어, 유럽 특허공개 제1,041,357호에 기재되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령이 허용되는 한도 내에서 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
또한, 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.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 국소적으로 액체를 채우는 노광 장치를 채용하고 있지만, 노광 대상인 기판의 표면 전체가 액체로 덮어지는 액침 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 노광 대상인 기판의 표면 전체가 액체로 덮어지는 액침 노광 장치의 구조 및 노광 동작은, 예를 들어, 일본 공개특허공보 평6-124873호 및 일본 공개특허공보 평10-303114호, 미국 특허 제5,825,043호 등에 상세하게 기재되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령이 허용되는 한도 내에서 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
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 (guideless) 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, 2 차원으로 자석을 배치한 자석 유닛과 2 차원으로 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 반력 (反力) 은, 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 15 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.
산업상이용가능성
본 발명에 의하면, 엘리먼트 (광학 소자) 의 오염에 기인하는 노광 정밀도 및 계측 정밀도의 열화를 방지할 수 있기 때문에, 높은 정밀도로 노광 처리 및 계측 처리를 실시할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면, 액침 영역을 작게 할 수 있기 때문에, 장치 자체를 컴팩트화할 수 있다.
1; 제 1 액침 기구
2; 제 2 액침 기구
10; 제 1 액체 공급 기구
12; 제 1 공급구
20; 제 1 액체 회수 기구
22; 제 1 회수구
25; 다공 부재
26; 경사면
30; 제 2 액체 공급 기구
32; 제 2 공급구
40; 제 2 액체 회수 기구
42; 제 2 회수구
71D, 72D; 바닥판부 (판형상 부재)
74; 개구부
75; 랜드면 (평탄부)
76; 벽부
91; 제 1 지지부
92; 제 2 지지부
AR; 투영 영역
AR'; 소정 영역
AX; 광축
EL; 노광광
EX; 노광 장치
HR1; 제 1 영역
HR2; 제 2 영역
LQ1; 제 1 액체
LQ2; 제 2 액체
LR1; 제 1 액침 영역
LR2; 제 2 액침 영역
LS1∼LS7; 광학 소자 (엘리먼트)
LS1; 제 1 광학 소자 (제 1 엘리먼트)
LS2; 제 2 광학 소자 (제 2 엘리먼트)
P; 기판
PK; 경통 (지지 부재)
PL; 투영 광학계
T1; 하면 (제 1 면)
T2; 상면 (제 2 면)
T3; 하면
2; 제 2 액침 기구
10; 제 1 액체 공급 기구
12; 제 1 공급구
20; 제 1 액체 회수 기구
22; 제 1 회수구
25; 다공 부재
26; 경사면
30; 제 2 액체 공급 기구
32; 제 2 공급구
40; 제 2 액체 회수 기구
42; 제 2 회수구
71D, 72D; 바닥판부 (판형상 부재)
74; 개구부
75; 랜드면 (평탄부)
76; 벽부
91; 제 1 지지부
92; 제 2 지지부
AR; 투영 영역
AR'; 소정 영역
AX; 광축
EL; 노광광
EX; 노광 장치
HR1; 제 1 영역
HR2; 제 2 영역
LQ1; 제 1 액체
LQ2; 제 2 액체
LR1; 제 1 액침 영역
LR2; 제 2 액침 영역
LS1∼LS7; 광학 소자 (엘리먼트)
LS1; 제 1 광학 소자 (제 1 엘리먼트)
LS2; 제 2 광학 소자 (제 2 엘리먼트)
P; 기판
PK; 경통 (지지 부재)
PL; 투영 광학계
T1; 하면 (제 1 면)
T2; 상면 (제 2 면)
T3; 하면
Claims (81)
- 기판의 표면의 일부를 덮는 액침 영역을 제 1 액체로 형성함과 함께, 상기 기판을 주사 방향으로 이동시키면서 상기 액침 영역을 형성하고 있는 상기 제 1 액체를 통해서 기판 상에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트와 상기 제 1 엘리먼트 다음으로 상기 이미지면에 가까운 제 2 엘리먼트를 포함하는 복수의 엘리먼트를 갖는 투영 광학계와,
상기 노광광이 통과하는 개구를 갖고, 상기 투영 광학계의 선단부를 둘러싸도록 배치된 노즐 부재를 구비하고,
상기 제 1 엘리먼트는, 상기 기판의 표면과 대향하도록 배치된 제 1 면과, 상기 제 2 엘리먼트와 대향하도록 배치된 제 2 면을 갖고,
상기 주사 방향에 있어서의 상기 제 1 엘리먼트의 제 2 면의 외경은, 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 1 면의 외경보다 크고,
상기 주사 방향에 있어서의 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 2 면과 대향하는 상기 제 2 엘리먼트의 하면의 외경은, 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 2 면의 외경보다 크고,
상기 제 2 엘리먼트의 상기 하면 내의 영역을 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 2 면을 향하여 상기 노광광이 통과 가능하고,
상기 제 1 엘리먼트와 상기 기판 사이의 제 1 액체를 통해서 상기 기판 상에 상기 노광광이 조사되어 상기 기판이 노광되는 노광 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 엘리먼트는, 상기 제 1 면의 단부로부터 상방으로, 또한 상기 제 1 엘리먼트의 광축으로부터 멀어지도록 연장되는 제 1 외면과, 상기 제 1 외면의 상단부로부터 상기 광축으로부터 멀어지도록 연장되는 제 2 외면을 갖고,
상기 노즐 부재는, 상기 제 1 외면의 일부와 대향하는 내측면을 갖는 노광 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 외면은, 상기 광축에 대하여 수직인 노광 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 광축과 평행한 방향에 있어서, 상기 제 1 외면의 상기 상단부와 상기 제 1 면의 거리는, 상기 제 1 외면의 상기 상단부와 상기 제 2 면의 거리보다 큰 노광 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 광축과 평행한 방향에 있어서, 상기 제 1 외면의 상기 상단부와 상기 제 1 면의 거리는, 상기 제 1 외면의 상기 상단부와 상기 제 2 면의 거리보다 큰 노광 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 엘리먼트를 지지하는 지지 부재를 구비하고,
상기 지지 부재는, 상기 노즐 부재의 상기 내측면보다 상방에서 상기 제 1 엘리먼트를 지지하는 노광 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 지지 부재는, 상기 제 2 엘리먼트를 지지하는 노광 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 엘리먼트를 지지하는 지지 부재를 구비하고,
상기 지지 부재는, 상기 노즐 부재의 상기 내측면보다 상방에서 상기 제 1 엘리먼트를 지지하는 노광 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 지지 부재는, 상기 제 2 엘리먼트를 지지하는 노광 장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 제 1 엘리먼트를 지지하는 지지 부재를 구비하고,
상기 지지 부재는, 상기 노즐 부재의 상기 내측면보다 상방에서 상기 제 1 엘리먼트를 지지하는 노광 장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 지지 부재는, 상기 제 2 엘리먼트를 지지하는 노광 장치. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주사 방향에 있어서의 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 2 면의 외경은, 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 1 면의 외경의 2 배 이상인 노광 장치. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투영 광학계의 광축 상에서의 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 1 면과 상기 제 2 면의 거리는 15 ㎜ 이상인 노광 장치. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노즐 부재는, 상기 개구의 주위에 상기 기판의 표면이 대향하도록 배치된 평탄부를 갖는 노광 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 노즐 부재는, 상기 기판의 표면이 대향하도록 배치된 액체 공급구를 갖고,
상기 액체 공급구는, 상기 개구에 대하여 상기 평탄부의 외측에 배치되어 있는 노광 장치. - 제 14 항에 있어서,
상기 노즐 부재는, 상기 기판의 표면이 대향하도록 액체 회수구를 갖고,
상기 액체 회수구는, 상기 개구를 둘러싸도록 배치되어 있는 노광 장치. - 제 16 항에 있어서,
상기 노즐 부재는, 상기 기판의 표면이 대향하도록 배치된 액체 공급구를 갖고,
상기 액체 공급구는, 상기 액체 회수구와 상기 평탄부 사이에 배치되어 있는 노광 장치. - 기판을 주사 방향으로 이동시키면서, 이미지면에 가장 가까운 제 1 엘리먼트와 상기 제 1 엘리먼트 다음으로 상기 이미지면에 가까운 제 2 엘리먼트를 포함하는 복수의 엘리먼트를 갖는 투영 광학계, 및 제 1 액체를 통해서 상기 기판 상에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 방법으로서,
상기 노광광은, 상기 투영 광학계의 선단부를 둘러싸도록 배치된 노즐 부재에 형성된 개구를 통과하고,
상기 제 1 엘리먼트는, 상기 기판의 표면과 대향하도록 배치된 제 1 면과, 상기 제 2 엘리먼트와 대향하도록 배치된 제 2 면을 갖고,
상기 주사 방향에 있어서의 상기 제 1 엘리먼트의 제 2 면의 외경은, 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 1 면의 외경보다 크고,
상기 주사 방향에 있어서의 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 2 면과 대향하는 상기 제 2 엘리먼트의 하면의 외경은, 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 2 면의 외경보다 크고,
상기 제 1 엘리먼트의 제 1 면과 상기 기판 사이에서 상기 제 1 액체를 가져오고, 상기 제 1 액체로 상기 기판의 표면의 일부를 덮는 액침 영역을 형성하고,
상기 제 2 엘리먼트의 상기 하면 내의 영역을 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 2 면을 향하여 상기 노광광이 통과 가능하고,
상기 액침 영역을 형성하고 있는 상기 제 1 액체를 통해서 상기 기판 상에 상기 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 것을 포함하는 노광 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 1 엘리먼트는, 상기 제 1 면의 단부로부터 상방으로, 또한 상기 제 1 엘리먼트의 광축으로부터 멀어지도록 연장되는 제 1 외면과, 상기 제 1 외면의 상단부로부터 상기 광축으로부터 멀어지도록 연장되는 제 2 외면을 갖고,
상기 노즐 부재는, 상기 제 1 외면의 일부와 대향하는 내측면을 갖는 노광 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 제 2 외면은, 상기 광축에 대하여 수직인 노광 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 광축과 평행한 방향에 있어서, 상기 제 1 외면의 상기 상단부와 상기 제 1 면의 거리는, 상기 제 1 외면의 상기 상단부와 상기 제 2 면의 거리보다 큰 노광 방법. - 제 19 항에 있어서,
상기 제 1 엘리먼트는, 상기 노즐 부재의 상기 내측면보다 상방에서 지지 부재로 지지되는 노광 방법. - 제 22 항에 있어서,
상기 지지 부재는, 상기 제 2 엘리먼트를 지지하는 노광 방법. - 제 18 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 주사 방향에 있어서의 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 2 면의 외경은, 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 1 면의 외경의 2 배 이상인 노광 방법. - 제 18 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투영 광학계의 광축 상에서의 상기 제 1 엘리먼트의 상기 제 1 면과 상기 제 2 면의 거리는 15 ㎜ 이상인 노광 방법. - 제 18 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노즐 부재는, 상기 개구의 주위에 상기 기판의 표면이 대향하도록 배치된 평탄부를 갖는 노광 방법. - 제 26 항에 있어서,
상기 노즐 부재는, 상기 기판의 표면이 대향하도록 배치된 액체 공급구를 갖고,
상기 액체 공급구는, 상기 개구에 대하여 상기 평탄부의 외측에 배치되어 있는 노광 방법. - 제 26 항에 있어서,
상기 노즐 부재는, 상기 기판의 표면이 대향하도록 액체 회수구를 갖고,
상기 액체 회수구는, 상기 개구를 둘러싸도록 배치되어 있는 노광 방법. - 제 28 항에 있어서,
상기 노즐 부재는, 상기 기판의 표면이 대향하도록 배치된 액체 공급구를 갖고,
상기 액체 공급구는, 상기 액체 회수구와 상기 평탄부 사이에 배치되어 있는 노광 방법. - 제 18 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법을 사용하여 기판을 노광하는 것과,
노광된 상기 기판을 처리하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법. - 삭제
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