KR20140129373A - 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

노광 장치 (EX) 는, 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광한다. 노광 장치 (EX) 는, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH) 를 갖고, 이 기판 홀더 (PH) 에 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지 (PST) 와, 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정을 행하는 온조 시스템 (60) 을 구비하고 있다. 기판 (P) 의 온도를, 액체 (LQ) 와의 온도차가 발생하지 않도록 제어하며, 액체 (LQ) 의 온도 변화에 의한 노광 정밀도의 저하를 방지한다.

Description

노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE PRODUCING METHOD}
본 발명은, 액체를 통해 기판 상에 노광광을 조사하여 기판을 노광하는 노광 장치, 노광 방법 및 이 노광 장치와 노광 방법을 사용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스는, 마스크 상에 형성된 패턴을 감광성의 기판 상에 전사하는, 이른바 포토 리소그래피의 수법에 의해 제조된다. 이 포토 리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치는, 마스크를 지지하는 마스크 스테이지와 기판을 지지하는 기판 스테이지를 갖고, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지를 차례로 이동하면서 마스크의 패턴을 투영 광학계를 통해 기판에 전사하는 것이다. 최근, 디바이스 패턴의 더 한층의 고집적화에 대응하기 위해 투영 광학계의 추가적인 고해상도화가 요구되고 있다. 투영 광학계의 해상도는, 사용하는 노광 파장이 짧을수록, 또한 투영 광학계의 개구수가 클수록 높아진다. 그로 인해, 노광 장치에서 사용되는 노광 파장은 해마다 단파장화되고 있고, 투영 광학계의 개구수도 증대하고 있다. 그리고, 현재 주류인 노광 파장은 KrF 엑시머 레이저의 248nm 이지만, 더욱 단파장인 ArF 엑시머 레이저의 193nm 도 실용화되고 있다. 또한, 노광할 때에는, 해상도와 마찬가지로 초점 심도 (DOF) 도 중요해진다. 해상도 (R), 및 초점 심도 (δ) 는 각각 이하의 식으로 표시된다.
R= k1·λ/NA … (1)
δ=±k2·λ/NA2 … (2)
여기에서, λ 는 노광 파장, NA 는 투영 광학계의 개구수, k1, k2 는 프로세스 계수이다. (1) 식, (2) 식으로부터, 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 대해 기판 표면을 합치시키는 것이 곤란해져, 노광 동작시의 포커스 마진이 부족할 우려가 있다. 그래서, 실질적으로 노광 파장을 짧게 하고, 또한 초점 심도를 넓게 하는 방법으로서, 예를 들어 국제공개 제99/49504호에 개시되어 있는 액침법이 제안되어 있다. 이 액침법은, 투영 광학계의 하면 (下面) 과 기판 표면 사이를 물이나 유기 용매 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 향상함과 함께, 초점 심도를 약 n 배로 확대한다는 것이다.
그런데, 액침 노광 장치에서는, 기판의 위치 정보 등을 계측할 때, 액체에 검출광을 조사하여, 그 액체를 통한 검출광에 기초하여 계측하는 구성을 생각할 수 있다. 그 경우, 온도 변화 등에 기인하여 액체의 굴절률이 변화하면, 검출광의 광로가 변동하는 등으로 하여 계측 정밀도가 열화된다. 동일하게, 온도 변화 등에 기인하여 액체의 굴절률이 변화하면, 액체를 통한 이미지 특성 (이미지의 형성 상태) 이 변동하는 등으로 하여 노광 정밀도가 열화된다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 액체를 통한 노광 처리 및 계측 처리를 양호하게 행할 수 있는 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 실시형태에 나타내는 도 1∼도 16 에 대응된 이하의 구성을 채용하고 있다. 단, 각 요소에 부여한 괄호를 붙인 부호는 그 요소의 예시에 지나지 않고, 각 요소를 한정하는 것이 아니다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 기판 (P) 을 유지하는 기판 유지 부재 (PH) 를 갖고, 그 기판 유지 부재 (PH) 에 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지 (PST) 와 ; 기판 유지 부재 (PH) 의 온도 조정을 행하는 온조 (溫調) 시스템 (60) 을 구비하는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명에 의하면, 기판을 유지하는 기판 유지 부재의 온조 시스템을 사용하여 온도 조정함으로써, 그 기판 유지 부재가 유지하고 있는 기판을 원하는 온도로 조정할 수 있다. 따라서, 기판에 접촉하고 있는 액체의 온도 변화가 억제되고, 액체를 원하는 온도 상태로 유지할 수 있다. 그러므로, 예를 들어 액체에 검출광을 조사하고, 그 액체를 통한 검출광에 기초하여 계측 처리를 행하는 구성이더라도, 양호한 계측 정밀도를 유지할 수 있다. 또한, 원하는 온도 상태의 액체를 통해 기판 상에 노광광을 조사할 수 있기 때문에, 양호한 노광 정밀도를 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여, 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치에 있어서, 액체 (LQ) 와 접촉한 상태에서 노광광 (EL) 이 통과하는 광학 부재 (2, 401, 501 등) 의 온도 조정을 행하는 온조 시스템 (60) 을 구비하는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명에 의하면, 액체와 접촉한 상태에서 노광광이 통과하는 광학 부재를 온조 시스템을 사용하여 온도 조정함으로써, 그 광학 부재에 접촉하고 있는 액체의 온도 변화가 억제되고, 액체를 원하는 온도 상태로 유지할 수 있다. 따라서, 예를 들어 액체를 통해 기판 상에 노광광을 조사하여 기판을 노광할 때의 노광 정밀도나, 액체 및 광학 부재를 통과한 노광광에 관한 계측 정밀도를 양호한 상태로 유지할 수 있다.
여기에서, 액체와 접촉한 상태에서 노광광이 통과하는 광학 부재로서는, 예를 들어 패턴 이미지를 투영하는 투영 광학계를 구비하고 있는 경우에는, 투영 광학계와 기판 사이에 액체를 채운 상태에서의 투영 광학계의 이미지면측 선단부의 광학 부재를 들 수 있다. 또한, 예를 들어 패턴 이미지를 투영하는 투영 광학계, 및 그 투영 광학계의 이미지면측에 배치되는 계측용 센서를 구비하고 있는 경우에는, 투영 광학계와 그 이미지면측에 배치된 계측용 센서 사이에 액체를 채운 상태에서의 투영 광학계의 이미지면측 선단부의 광학 부재 및 계측용 센서를 구성하는 각종 광학 부재 중 액체에 접촉하는 광학 부재 (상판) 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 제 3 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치에 있어서, 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능하고 기판 (P) 의 주위에 평탄부 (51, 301A, 401A, 501A 등) 를 형성하는 부재 (50, 300, 401, 501 등) 를 갖는 기판 스테이지 (PST) 와 ; 평탄부 (51, 301A, 401A, 501A 등) 를 형성하는 부재 (50, 300, 401, 501 등) 의 온도 조정을 행하는 온조 시스템 (60) 을 구비하는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명에 의하면, 기판의 주위에 평탄부를 형성하는 부재를 온조 시스템을 사용하여 온도 조정함으로써, 그 평탄부에 접촉하고 있는 액체의 온도 변화가 억제되어, 액체를 원하는 온도로 유지할 수 있다.
여기에서, 기판의 주위에 평탄부를 형성하는 부재로서는, 기판 스테이지의 상면 중 적어도 일부의 상면을 형성하는 부재로서, 예를 들어 기판을 둘러싸듯이 설치된 부재나, 마스크나 기판을 얼라인먼트할 때에 사용되는 기준 부재의 상면, 또는 투영 광학계의 이미지면측에 배치된 계측용 센서 중 액체에 접촉하는 부재 (상판) 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 제 4 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서 : 기판 (P) 을 유지하는 기판 유지 부재 (PH1) 를 갖고, 그 기판 유지 부재 (PH1) 에 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 제 1 기판 스테이지 (PST1) ; 기판 (P) 을 유지하는 기판 유지 부재 (PH2) 를 갖고, 그 기판 유지 부재 (PH2) 에 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 제 2 기판 스테이지 (PST2) ; 일방의 스테이지 (PST1 또는 PST2) 에 유지된 기판 (P) 의 계측을 행하는 계측 스테이션 (STl) ; 타방의 스테이지 (PST2 또는 PST1) 에 유지된 기판 (P) 의 노광을 행하는 노광 스테이션 (ST2) ; 및 제 1 기판 스테이지 (PST1) 와 제 2 기판 스테이지 (PST2) 의 각각에 형성되고, 계측 스테이션 (ST1) 에서 기판 유지 부재 (PH1, PH2) 의 온도 조정을 행하는 온조 시스템 (60) 을 구비하는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명에 의하면, 제 1 기판 스테이지 및 제 2 기판 스테이지를 갖는 이른바 트윈 스테이지형 노광 장치에서, 기판에 관한 계측 처리를 행하는 계측 스테이션에서 기판을 유지하는 기판 유지 부재를 온조 시스템을 사용하여 온도 조정함으로써, 그 기판 유지 부재에 유지되어 있는 기판을 원하는 온도로 조정할 수 있다.
따라서, 노광 스테이션에서 기판 상에 액체가 공급된 경우에도, 기판의 온도 변화나 열변형이 방지되고, 그 기판과 접촉하는 액체의 온도 변화도 억제할 수 있어, 양호한 노광 정밀도를 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 5 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 에 노광광을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서 : 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급 기구 (10) 와 ; 액체 공급 기구 (10) 로부터 공급된 액체 (LQ) 와 접촉하는 물체 (P, 2, 50, 300, 401, 501 등) 의 온도를 계측하는 온도 센서 (80, 82, 83, 84) 를 구비하고, 액체 공급 기구 (10) 는, 온도 센서 (80, 82, 83, 84) 의 계측 결과에 기초하여, 공급되는 액체의 온도를 조정하는 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명에 의하면, 액체와 접촉하는 기판 등의 물체의 온도를 측정하고, 그 측정 결과에 기초하여 공급되는 액체의 온도를 조정하도록 하고 있기 때문에, 그 물체의 온도 변화를 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 그 물체 상에 공급되는 액체의 온도 변화도 억제되어, 액체의 온도를 원하는 상태에서 유지할 수 있다. 따라서, 양호한 계측 정밀도나 노광 정밀도를 얻을 수 있다. 또한, 액체와 접촉하는 물체의 온도 계측은, 그 물체의 온도를 직접 계측하는 경우뿐만 아니라, 액체와 접촉하는 물체의 온도와 거의 동일한 온도라고 간주할 수 있는 물체의 온도, 또는 액체와 접촉하는 물체의 온도가 예측, 추정 가능한 물체의 온도를 계측하는 경우도 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기 양태의 노광 장치 (EX) 를 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다. 본 발명에 의하면, 액체를 통한 노광 처리 및 계측 처리를 양호하게 행할 수 있는 노광 장치를 사용하여, 원하는 성능을 발휘하는 디바이스를 제조할 수 있다.
본 발명의 제 6 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 방법으로서 : 기판 (P) 의 노광을 시작하기 전에, 기판 (P) 의 온도를 액체 (LQ) 의 온도를 고려하여 조정하는 것과 ; 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 것을 포함하는 노광 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 액체의 온도를 고려하여 기판의 온도를 조정함으로써, 기판과 액체가 접촉하였을 때, 액체의 온도가 원하는 온도에 대하여 변화하거나 온도 분포가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 예를 들어 기판에 접촉하고 있는 액체도 원하는 온도로 유지할 수 있다. 따라서, 액체에 검출광을 조사하여, 그 액체를 통한 검출광에 기초하여 계측 처리를 행하는 구성이더라도, 양호한 계측 정밀도를 유지할 수 있다. 또한, 원하는 온도 상태의 액체를 통해 기판 상에 노광광을 조사할 수 있기 때문에, 양호한 노광 정밀도를 유지할 수 있다. 또한 액체와 접촉하였을 때의 기판의 온도 변화나 열변형도 방지할 수 있고, 양호한 위치맞춤 정밀도나 중첩 정밀도를 유지한 채로 고정밀도의 노광이 가능해진다.
본 발명의 제 7 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 을 노광하는 방법으로서 : 상기 기판을 포함하는, 액체가 접촉하는 물체 (P, 2, 50, 300, 401, 501 등) 의 온도를 예정 온도에 기초하여 조정하는 것과 ; 상기 예정 온도의 액체를 통해 기판을 노광하는 것을 포함하는 노광 방법이 제공된다. 이 노광 방법에서는, 액침 노광이 행해질 때의 액체의 온도 (예정 온도) 에 기초하여 상기 물체의 온도가 조정되기 때문에, 액체가 물체와 접촉하는 것에 의한 액체의 온도나 굴절률 등의 결상 특성에 영향을 주는 인자의 변동이 방지된다. 그러므로, 액침 노광전의 계측 정밀도 및 액침 노광의 노광 정밀도가 보증된다.
본 발명의 제 8 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 방법으로서 : 액체 (LQ) 를 공급하는 것과 ; 공급된 액체 (LQ) 와 접촉하는 물체 (P, 2, 50, 300, 401, 501 등) 의 온도에 기초하여, 공급되는 액체 (LQ) 의 온도를 조정하는 것을 포함하는 노광 방법이 제공된다. 이 노광 방법에 의하면, 액체와 접촉하는 기판 등의 물체의 온도에 기초하여 공급되는 액체의 온도를 조정하도록 하고 있기 때문에, 그 물체의 온도 변화를 억제하여, 그 물체 상에 공급되는 액체의 온도를 원하는 상태로 유지할 수 있다.
본 발명의 디바이스 제조 방법은, 상기 기재의 노광 방법을 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 액체를 통한 노광 처리 및 계측 처리를 양호하게 행할 수 있는 노광 방법에 의해, 원하는 성능을 발휘하는 디바이스를 제조할 수 있다.
도 1 은, 본 발명의 노광 장치의 1 실시형태를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는, 기판 스테이지 및 온조 시스템을 나타내는 요부 확대 측면도이다.
도 3 은, 기판 스테이지를 상방으로부터 본 평면도이다.
도 4(a) 및 4(b) 는, 계측 부재를 온도 조정하는 온조 시스템을 나타내는 도면이다.
도 5 는, 노광광이 통과하는 광학 소자를 온도 조정하는 온조 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6 은, 본 발명에 관련된 노광 방법의 일례를 나타내는 플로우 차트도이다.
도 7 은, 기판 홀더에 로드되기 전의 기판을 온도 조정하는 온조 시스템을 나타내는 도면이다.
도 8 은, 마크 검출계의 계측 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 는, 마크 검출계의 계측 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10 은, 본 발명에 관련된 온조 시스템의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 11 은, 본 발명에 관련된 온조 시스템의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 12 는, 본 발명에 관련된 온조 시스템의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 13(a) 및 13(b) 는, 액체 공급 기구로부터 공급되는 액체의 온도 변화의 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 14 는, 액체의 온도 변동을 감쇠하는 부재를 나타내는 도면이다.
도 15 는, 본 발명의 노광 장치의 1 실시형태를 나타내는 개략 구성도이다.
도 16 은, 반도체 디바이스의 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우 차트도이다.
이하, 본 발명의 노광 장치에 대해 도면을 참조하면서 설명하는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
도 1 은 본 발명의 노광 장치의 1 실시형태를 나타내는 개략 구성도이다. 도 1 에서, 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 를 지지하여 이동 가능한 마스크 스테이지 (MST), 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH) 를 갖고, 기판 홀더 (PH) 에 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지 (PST), 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 으로 조명하는 조명 광학계 (IL), 노광광 (EL) 으로 조명된 마스크 (M) 의 패턴의 이미지를 기판 스테이지 (PST) 에 지지되어 있는 기판 (P) 에 투영 노광하는 투영 광학계 (PL), 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정을 행하는 온조 시스템 (60), 및 노광 장치 (EX) 전체의 동작을 통괄 제어하는 제어 장치 (CONT) 를 구비하고 있다.
본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상함과 함께 초점 심도를 실질적으로 넓히기 위해 액침법을 적용한 액침 노광 장치로서, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급 기구 (10) 와, 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 회수하는 액체 회수 기구 (20) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에서, 액체 (LQ) 에는 순수 (純水) 가 사용된다. 노광 장치 (EX) 는, 적어도 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 상에 전사하고 있는 동안, 액체 공급 기구 (10) 로부터 공급된 액체 (LQ) 에 의해 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 포함하는 기판 (P) 상의 적어도 일부에, 투영 영역 (AR1) 보다도 크고 기판 (P) 보다도 작은 액침 영역 (AR2) 을 국소적으로 형성한다. 구체적으로는, 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 선단부의 광학 소자 (2) 와 기판 (P) 의 표면 (노광면) 사이에 액체 (LQ) 를 채우고, 이 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 액체 (LQ) 및 투영 광학계 (PL) 를 통해 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 상에 투영함으로써, 기판 (P) 을 노광한다.
여기에서, 본 실시형태에서는, 노광 장치 (EX) 로서 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 주사 방향 (소정 방향) 에서의 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 예를 들어 설명한다. 이하의 설명에서, 수평면 내에서 마스크 (M) 와 기판 (P) 의 동기 이동 방향 (주사 방향, 소정 방향) 을 X 축 방향, 수평면 내에서 X 축 방향과 직교하는 방향을 Y 축 방향 (비주사 방향), X 축 및 Y 축 방향에 수직이고 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 일치하는 방향을 Z 축 방향으로 한다. 또한, X 축, Y 축, 및 Z 축 주위의 회전 (경사) 방향을 각각, θX, θY, 및 θZ 방향으로 한다. 또한, 여기에서 말하는 「기판」은 반도체 웨이퍼 상에 레지스트를 도포하는 것을 포함하고, 「마스크」는 기판 상에 축소 투영되는 디바이스 패턴이 형성된 레티클을 포함한다.
조명 광학계 (IL) 는, 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 으로 조명하는 것이며, 노광용 광원, 노광용 광원으로부터 사출된 광속 (光束) 의 조도를 균일화하는 옵티컬 인테그레이터, 옵티컬 인테그레이터로부터의 노광광 (EL) 을 집광하는 콘덴서 렌즈, 릴레이 렌즈계, 노광광 (EL) 에 의한 마스크 (M) 상의 조명 영역을 슬릿 형상으로 설정하는 가변 시야 조리개 등을 갖고 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) 으로서는, 예를 들어 수은 램프로부터 사출되는 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248nm) 등의 원자외광 (DUV 광) 이나, ArF 엑시머 레이저광 (파장 193nm) 및 F2 레이저광 (파장 157nm) 등의 진공 자외광 (VUV 광) 등이 사용된다. 본 실시형태에서는, ArF 엑시머 레이저광이 사용된다. 상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에서의 액체 (LQ) 는 순수로서, 노광광 (EL) 이 ArF 엑시머 레이저광이더라도 투과 가능하다. 또한, 순수는 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248nm) 등의 원자외광 (DUV 광) 도 투과 가능하다.
마스크 스테이지 (MST) 는, 마스크 (M) 를 유지하고 이동 가능하며, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 수직인 평면 내, 즉 XY 평면 내에서 2 차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소하게 회전 가능하다. 마스크 스테이지 (MST) 는 리니어 모터 등의 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 에 의해 구동된다. 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 는 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 마스크 스테이지 (MST) 상에는, 마스크 스테이지 (MST) 와 함께 이동하는 이동경 (40) 이 설치되어 있다. 또한, 이동경 (40) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (41) 가 설치되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 상의 마스크 (M) 의 2 차원 방향의 위치, 및 회전각은 레이저 간섭계 (41) 에 의해 실시간으로 계측되고, 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는 레이저 간섭계 (41) 의 계측 결과에 기초하여 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 를 구동함으로써 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 의 위치 결정을 행한다.
투영 광학계 (PL) 는, 마스크 (M) 의 패턴을 소정의 투영 배율 (β) 로 기판 (P) 에 투영 노광하는 것으로서, 기판 (P) 측의 선단부에 설치된 광학 소자 (렌즈 ; 2) 를 포함하는 복수의 광학 소자로 구성되어 있고, 이들 광학 소자는 경통 (PK) 으로 지지되어 있다. 본 실시형태에서, 투영 광학계 (PL) 는, 투영 배율 (β) 이 예를 들어 1/4, 1/5, 또는 1/8 인 축소계이다. 또한, 투영 광학계 (PL) 는 등배계 및 확대계 중 어느 것이더라도 된다. 또한, 투영 광학계 (PL) 는, 반사 소자만을 포함하는 반사형의 투영 광학계여도 되고, 굴절 소자만으로 이루어지는 굴절형의 투영 광학계여도 되며, 굴절 소자와 반사 소자로 이루어지는 반사 굴절형의 투영 광학계여도 된다. 또한, 본 실시형태의 투영 광학계 (PL) 의 선단부의 광학 소자 (2) 는 경통 (PK) 에 대해 착탈 (교환) 가능하게 설치되어 있다. 또한, 선단부의 광학 소자 (2) 는 경통 (PK) 에 의해 노출되어 있고, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 는 광학 소자 (2) 에 접촉한다. 이로 인해, 금속으로 이루어지는 경통 (PK) 의 부식 등이 방지되어 있다.
광학 소자 (2) 는 형석으로 형성되어 있다. 후술하는 바와 같이, 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2A) 에 친수화 (친액화) 처리가 실시되어 액체 (LQ) 와의 친화성이 높아지고 있다. 또한, 형석은 순수와의 친화성이 높기 때문에, 친수화 (친액화) 처리없이도, 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2A) 의 거의 전체면에 액체 (LQ) 를 밀착시킬 수 있다. 따라서, 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2A) 에 실시하는 친수화 (친액화) 처리를 생략해도 된다. 또한, 광학 소자 (2) 는 물과의 친화성이 높은 석영이어도 된다.
기판 스테이지 (PST) 는, 기판 (P) 을 기판 홀더 (PH) 를 통해 유지하는 Z 스테이지 (52) 와, Z 스테이지 (52) 를 지지하는 XY 스테이지 (53) 를 구비하고 있다. XY 스테이지 (53) 는 베이스 (54) 상에 지지되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 는 리니어 모터 등의 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 에 의해 구동된다. 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 는 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. Z 스테이지 (52) 는 기판 홀더 (PH) 에 유지되어 있는 기판 (P) 을 Z 축 방향, 및 θX, θY 방향 (경사 방향) 으로 이동 가능하다. XY 스테이지 (53) 는 기판 홀더 (PH) 에 유지되어 있는 기판 (P) 을 Z 스테이지 (52) 를 개재하여 XY 방향 (투영 광학계 (PL) 의 이미지면과 실질적으로 평행한 방향) 으로 이동 가능하다. 또한, Z 스테이지와 XY 스테이지를 일체적으로 설치해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
기판 스테이지 (PST ; Z 스테이지 (52)) 상에는 오목부 (55) 가 설치되어 있고, 기판 홀더 (PH) 는 오목부 (55) 에 배치되어 있다. 그리고, 기판 스테이지 (PST) 중 오목부 (55) 이외의 상면 (51) 은, 기판 홀더 (PH) 에 유지된 기판 (P) 의 표면과 거의 같은 높이가 되는 (면일 (面一) 해지는) 평탄면 (평탄부) 으로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 상면 (51) 을 갖는 플레이트 부재 (50) 가 기판 스테이지 (PST) 상에 대해 교환 가능하게 배치되어 있다. 기판 (P) 의 주위에 기판 (P) 표면과 거의 면일한 상면 (51) 을 설치했기 때문에, 기판 (P) 의 에지 영역 (E) 을 액침 노광할 때에도, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 액체 (LQ) 를 유지하여 액침 영역 (AR2) 을 양호하게 형성할 수 있다. 단, 액침 영역 (AR2) 을 양호하게 유지할 수 있으면, 기판 (P) 의 표면과 플레이트 부재 (50) 의 상면 (51) 에 단차 (段差) 가 있어도 된다. 예를 들어, 플레이트 부재 (50) 의 상면 (51) 이 기판 홀더 (PH) 에 유지된 기판 (P) 의 표면보다 낮아도 된다. 또한, 기판 (P) 의 에지부와 그 기판 (P) 의 주위에 설치된 평탄면 (상면 ; 51) 을 갖는 플레이트 부재 (50) 사이에는 0.1∼2mm 정도의 간극이 있지만, 액체 (LQ) 의 표면 장력에 의해 그 간극에 액체 (LQ) 가 흘러 들어 가는 일은 거의 없고, 기판 (P) 의 주연 근방을 노광하는 경우에도, 플레이트 부재 (50) 에 의해 투영 광학계 (PL) 아래에 액체 (LQ) 를 유지할 수 있다. 또한, 도 1 의 노광 장치에서는, 후술의 이동경 (42) 의 상부가 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (51) 보다도 높아지고 있지만, 이동경 (42) 의 상부도 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (51) 과 거의 같은 높이 (면일) 로 하는 편이 바람직하다.
기판 스테이지 (PST ; Z 스테이지 (52)) 상에는, 기판 스테이지 (PST) 와 함께 투영 광학계 (PL) 에 대해 이동하는 이동경 (42) 이 형성되어 있다. 또한, 이동경 (42) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (43) 가 설치되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 상의 기판 (P) 의 2 차원 방향의 위치, 및 회전각은 레이저 간섭계 (43) 에 의해 실시간으로 계측되고, 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는 레이저 간섭계 (43) 의 계측 결과에 기초하여, 레이저 간섭계 (43) 로 규정되는 2 차원 좌표계 내에서 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 를 통해 XY 스테이지 (53) 를 구동함으로써 기판 스테이지 (PST) 에 지지되어 있는 기판 (P) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향에서의 위치 결정을 행한다.
또한, 노광 장치 (EX) 는, 기판 (P) 표면의 면위치 정보를 검출하는 포커스 검출계 (30) 를 갖고 있다. 포커스 검출계 (30) 는, 투사부 (30A) 와 수광부 (30B) 를 갖고, 투사부 (30A) 로부터 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 표면 (노광면) 에 경사 방향 (경사 상방) 으로부터 검출광을 투사함과 함께, 그 기판 (P) 으로부터의 반사광을 액체 (LQ) 를 통해 수광부 (30B) 에서 수광함으로써, 기판 (P) 표면의 면위치 정보를 검출한다. 제어 장치 (CONT) 는, 포커스 검출계 (30) 의 동작을 제어함과 함께, 수광부 (30B) 의 수광 결과에 기초하여, 소정 기준면 (이미지면) 에 대한 기판 (P) 표면의 Z 축 방향에서의 위치 (포커스 위치) 를 검출한다. 또한, 기판 (P) 표면에서의 복수의 각 점에서의 각 포커스 위치를 구함으로써, 포커스 검출계 (30) 는 기판 (P) 의 경사 방향의 자세를 구할 수도 있다. 또한, 포커스 검출계 (30) 의 구성으로서는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평8-37149호에 개시되어 있는 것을 사용할 수 있다. 또한, 포커스 검출계는, 액체 (LQ) 를 통하지 않고 기판 (P) 표면의 면정보를 검출하는 것이어도 된다. 그 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 법령에서 허용되는 한에서, 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문 기재의 일부로 한다. ·
제어 장치 (CONT) 는 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 를 통해 기판 스테이지 (PST) 의 Z 스테이지 (52) 를 구동함으로써, Z 스테이지 (52) 에 유지되어 있는 기판 (P) 의 Z 축 방향에서의 위치 (포커스 위치), 및 θX, θY 방향에서의 위치를 제어한다. 즉, Z 스테이지 (52) 는, 포커스 검출계 (30) 의 검출 결과에 기초하는 제어 장치 (CONT) 로부터의 지령에 기초하여 동작하고, 기판 (P) 의 포커스 위치 (Z 위치) 및 경사각을 제어하여 기판 (P) 의 표면 (노광면) 을 투영 광학계 (PL) 및 액체 (LQ) 를 통해 형성되는 이미지면에 맞춰 넣는다.
투영 광학계 (PL) 의 선단 근방에는, 기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크 (1) 또는 Z 스테이지 (52) 상에 설치된 기준 부재 (300) 상의 기판측 기준 마크 (PFM) 를 검출하는 기판 얼라인먼트계 (350) 가 설치되어 있다. 또한, 마스크 스테이지 (MST) 의 근방에는, 마스크 (M) 와 투영 광학계 (PL) 를 통해 Z 스테이지 (52) 상에 설치된 기준 부재 (300) 상의 마스크측 기준 마크 (MFM) 를 검출하는 마스크 얼라인먼트계 (360) 가 설치되어 있다. 또한, 기판 얼라인먼트계 (350) 의 구성으로서, 예를 들어 일본 공개특허공보 평4-65603호에 개시되어 있는 것을 사용할 수 있고, 마스크 얼라인먼트계 (360) 의 구성으로서는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평7-176468호에 개시되어 있는 것을 사용할 수 있다.
액체 공급 기구 (10) 는, 소정의 액체 (LQ) 를 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 공급하기 위한 것으로서, 액체 (LQ) 를 송출 가능한 액체 공급부 (11), 액체 공급부 (11) 로부터 공급된 액체 (LQ) 의 온도를 조정하는 액체 온조 장치 (61), 및 액체 온조 장치 (61) 에 그 일단부를 접속하는 공급관 (13 ; 13A, 13B) 을 구비하고 있다. 액체 공급부 (11) 는, 액체 (LQ) 를 수용하는 탱크, 및 가압 펌프 등을 구비하고 있다. 액체 공급부 (11) 의 액체 공급 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 또한, 액체 온조 장치 (61) 의 동작도 제어 장치 (CONT) 로 제어된다. 기판 (P) 상에 액침 영역 (AR2) 을 형성할 때, 액체 공급 기구 (10) 는 원하는 온도로 제어한 액체 (LQ) 를 기판 (P) 상에 공급한다. 또한, 액체 공급부 (11) 의 탱크, 가압 펌프는, 반드시 노광 장치 (EX) 가 구비하고 있을 필요는 없고, 노광 장치 (EX) 가 설치되는 공장 등의 설비를 대용할 수도 있다.
공급관 (13A, 13B) 의 도중에는, 공급관 (13A, 13B) 의 유로를 개폐하는 밸브 (15) 가 각각 설치되어 있다. 밸브 (15) 의 개폐 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어되도록 되어 있다. 또한, 본 실시형태에서의 밸브 (15) 는, 예를 들어 정전 등에 의해 노광 장치 (EX ; 제어 장치 (CONT)) 의 구동원 (전원) 이 정지한 경우에 공급관 (13A, 13B) 의 유로를 기계적으로 폐색하는 이른바 노멀 클로즈 방식으로 되어 있다.
액체 회수 기구 (20) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측의 액체 (LQ) 를 회수하기 위한 것으로서, 액체 (LQ) 를 회수 가능한 액체 회수부 (21) 와, 액체 회수부 (21) 에 그 일단부를 접속하는 회수관 (23 ; 23A, 23B) 을 구비하고 있다. 액체 회수부 (21) 는 예를 들어 진공 펌프 등의 진공계 (흡인 장치), 회수된 액체 (LQ) 와 기체를 분리하는 발액 분리기, 및 회수한 액체 (LQ) 를 수용하는 탱크 등을 구비하고 있다. 또한 진공계로서, 노광 장치 (EX) 에 진공 펌프를 설치하지 않고, 노광 장치 (EX) 가 배치되는 공장의 진공계를 사용하도록 해도 된다. 액체 회수부 (21) 의 액체 회수 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 기판 (P) 상에 액침 영역 (AR2) 을 형성하기 위해, 액체 회수 기구 (20) 는 액체 공급 기구 (10) 로부터 공급된 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 소정량 회수한다.
투영 광학계 (PL) 를 구성하는 복수의 광학 소자 중, 액체 (LQ) 에 접하는 광학 소자 (2) 의 근방에는 유로 형성 부재 (70) 가 배치되어 있다. 유로 형성 부재 (70) 는, 중앙에 개구부 (70C ; 광투과부) 가 형성된 고리형 부재이고, 개구부 (70C) 에는 광학 소자 (2) 가 수용된다. 즉, 유로 형성 부재 (70) 는, 기판 (P ; 기판 스테이지 (PST)) 의 상방에서, 광학 소자 (2) 의 측면을 둘러싸도록 설치되어 있다. 유로 형성 부재 (70) 와 광학 소자 (2) 사이에는 간극이 설치되어 있고, 유로 형성 부재 (70) 는 광학 소자 (2) 에 대하여 진동적으로 분리되도록 소정의 지지 기구로 지지되어 있다.
유로 형성 부재 (70) 는, 예를 들어 알루미늄, 티탄, 스테인레스강, 두랄루민, 및 이들을 포함하는 합금에 의해 형성 가능하다. 또는, 유로 형성 부재 (70) 는, 유리 (석영) 등의 광투과성을 갖는 투명 부재 (광학 부재) 에 의해 구성되어도 된다.
유로 형성 부재 (70) 는, 기판 (P ; 기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 설치되고, 그 기판 (P) 표면에 대향하도록 배치된 액체 공급구 (12 ; 12A, 12B) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에서, 유로 형성 부재 (70) 는 2 개의 액체 공급구 (12A, 12B) 를 갖고 있다. 액체 공급구 (12A, 12B) 는 유로 형성 부재 (70) 의 하면 (70A) 에 설치되어 있다.
또한, 유로 형성 부재 (70) 는, 그 내부에 액체 공급구 (12A, 12B) 에 대응한 공급 유로를 갖고 있다. 또한, 액체 공급구 (12A, 12B) 및 공급 유로에 대응하도록 복수 (2 개) 의 공급관 (13A, 13B) 이 설치되어 있다. 그리고, 유로 형성 부재 (70) 의 공급 유로의 일단부는 공급관 (13A, 13B) 을 개재하여 액체 공급부 (11) 에 각각 접속되고, 타단부는 액체 공급구 (12A, 12B) 에 각각 접속되어 있다.
또한, 2 개의 공급관 (13A, 13B) 의 각각의 도중에는, 액체 공급부 (11) 로부터 송출되고, 액체 공급구 (12A, 12B) 의 각각에 대한 단위 시간 당 액체 공급량을 제어하는 매스 플로우 컨트롤러로 지칭되는 유량 제어기 (16 ; 16A, 16B) 가 설치되어 있다. 유량 제어기 (16A, 16B) 에 의한 액체 공급량의 제어는 제어 장치 (CONT) 의 지령 신호 하에서 행해진다.
또한, 유로 형성 부재 (70) 는, 기판 (P ; 기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 설치되고, 그 기판 (P) 표면에 대향하도록 배치된 액체 회수구 (22 ; 22A, 22B) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에서, 유로 형성 부재 (70) 는 2 개의 액체 회수구 (22A, 22B) 를 갖고 있다. 액체 회수구 (22A, 22B) 는 유로 형성 부재 (70) 의 하면 (70A) 에 설치되어 있다.
또한, 유로 형성 부재 (70) 는, 그 내부에 액체 회수구 (22A, 22B) 에 대응한 회수 유로를 갖고 있다. 또한, 액체 회수구 (22A, 22B) 및 회수 유로에 대응하도록 복수 (2 개) 의 회수관 (23A, 23B) 이 설치되어 있다. 그리고, 유로 형성 부재 (70) 의 회수 유로의 일단부는 회수관 (23A, 23B) 을 개재하여 액체 회수부 (21) 에 각각 접속되고, 타단부는 액체 회수구 (22A, 22B) 에 각각 접속되어 있다.
본 실시형태에서, 유로 형성 부재 (70) 는, 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 각각의 일부를 구성하고 있다. 그리고, 액체 공급 기구 (10) 를 구성하는 액체 공급구 (12A, 12B) 는, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 사이에 둔 X 축 방향 양측의 각각의 위치에 설치되어 있고, 액체 회수 기구 (20) 를 구성하는 액체 회수구 (22A, 22B) 는, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 에 대해 액체 공급 기구 (10) 의 액체 공급구 (12A, 12B) 의 외측에 설치되어 있다. 또한, 본 실시형태에서의 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 은, Y 축 방향을 긴 방향으로 하고, X 축 방향을 짧은 방향으로 한 평면시 직사각형 형상으로 설정되어 있다.
액체 공급부 (11) 및 유량 제어기 (16) 의 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 공급할 때, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급부 (11) 로부터 액체 (LQ) 를 송출하고, 공급관 (13A, 13B), 및 공급 유로를 통해, 기판 (P) 의 상방에 설치되어 있는 액체 공급구 (12A, 12B) 로부터 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 공급한다. 이 때, 액체 공급구 (12A, 12B) 는 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 사이에 둔 양측의 각각에 배치되어 있고, 그 액체 공급구 (12A, 12B) 를 통해, 투영 영역 (AR1) 의 양측으로부터 액체 (LQ) 를 공급 가능하다. 또한, 액체 공급구 (12A, 12B) 의 각각으로부터 기판 (P) 상에 공급되는 액체 (LQ) 의 단위 시간 당 양은, 공급관 (13A, 13B) 의 각각에 설치된 유량 제어기 (16A, 16B) 에 의해 개별적으로 제어 가능하다.
액체 회수부 (21) 의 액체 회수 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 제어 장치 (CONT) 는 액체 회수부 (21) 에 의한 단위 시간 당 액체 회수량을 제어 가능하다. 기판 (P) 의 상방에 설치된 액체 회수구 (22A, 22B) 로부터 회수된 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 는, 유로 형성 부재 (70) 의 회수 유로, 및 회수관 (23A, 23B) 을 개재하여 액체 회수부 (21) 에 회수된다.
또한, 본 실시형태에서, 공급관 (13A, 13B) 은 1 개의 액체 공급부 (11) 에 접속되어 있지만, 공급관의 수에 대응한 액체 공급부 (11) 를 복수 (예를 들어, 2 개) 설치하고, 공급관 (13A, 13B) 의 각각을 상기 복수의 액체 공급부 (11) 의 각각에 접속하도록 해도 된다. 또한, 회수관 (23A, 23B) 은, 1 개의 액체 회수부 (21) 에 접속되어 있지만, 회수관의 수에 대응한 액체 회수부 (21) 를 복수 (예를 들어, 2 개) 설치하고, 회수관 (23A, 23B) 의 각각을 상기 복수의 액체 회수부 (21) 의 각각에 접속하도록 해도 된다.
투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2A), 및 유로 형성 부재 (70) 의 하면 (액체 접촉면 ; 70A) 은 친액성 (친수성) 을 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 광학 소자 (2) 및 유로 형성 부재 (70) 의 액체 접촉면에 대해 친액 처리가 실시되고 있고, 그 친액 처리에 의해 광학 소자 (2) 및 유로 형성 부재 (70) 의 액체 접촉면이 친액성으로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 피노광면 (표면) 과 대향하는 부재의 표면 중 적어도 액체 접촉면은 친액성으로 되어 있다. 본 실시형태에서의 액체 (LQ) 는 극성이 큰 물이므로, 친액 처리 (친수 처리) 로서는, 예를 들어 알코올 등 극성이 큰 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써, 이 광학 소자 (2) 나 유로 형성 부재 (70) 의 액체 접촉면에 친수성을 부여한다. 즉, 액체 (LQ) 로서 물을 사용하는 경우에는 OH 기 등 극성이 큰 분자 구조를 가진 것을 상기 액체 접촉면에 설치하는 처리가 바람직하다. 또는, MgF2, Al2O3, SiO2 등의 친액성 재료를 상기 액체 접촉면에 설치해도 된다.
유로 형성 부재 (70) 의 하면 (기판 (P) 측을 향하는 면 ; 70A) 은 거의 평탄면이고, 광학 소자 (2) 의 하면 (액체 접촉면 ; 2A) 도 평탄면으로 되어 있고, 유로 형성 부재 (70) 의 하면 (70A) 과 광학 소자 (2) 의 하면 (2A) 은 거의 면일하게 되어 있다. 이로 인해, 넓은 범위에서 액침 영역 (AR2) 을 양호하게 형성할 수 있다. 또한, 유로 형성 부재 (70) 의 하면 (70A) 과 광학 소자 (2) 의 하면 (2A) 이 거의 면일하지 않더라도, 원하는 범위로 액침 영역이 양호하게 형성되면 된다.
또한, 투영 광학계 (PL) 와 대향하는 물체 (예를 들어, 기판 (P)) 상에 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 기구는, 상기 서술한 것에 한정되지 않고, 예를 들어 미국 특허공개 제2004/0207824호에 개시되어 있는 기구를 사용할 수 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령에서 허용되는 한에서, 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
또한, 투영 광학계 (PL) 나 유로 형성 부재 (70) 에는 진동 센서 (예를 들어 가속도 센서) 가 설치되어 있고, 액체 (LQ) 와의 접촉 등에 기인하여 발생할 수 있는 투영 광학계 (PL) 의 진동이나 액체 (LQ) 를 회수할 때에 발생할 수 있는 유로 형성 부재 (70) 의 진동을 모니터할 수 있도록 되어 있다.
도 2 는 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정을 행하는 온조 시스템 (60) 을 나타내는 도면이다. 도 2 에서, 온조 시스템 (60) 은, 액체 공급부 (11) 로부터 공급된 액체 (LQ) 의 온도를 소정의 온도로 조정하는 액체 온조 장치 (61) 와, 기판 홀더 (PH) 내부에 형성되어, 액체 온조 장치 (61) 로부터 공급된 액체 (LQ) 가 흐르는 온조 유로 (62) 를 구비하고 있다. 그리고, 온조 유로 (62) 의 일단부와 액체 온조 장치 (61) 는, 공급 유로 (63) 및 Z 스테이지 (52) 내부에 형성된 내부 유로 (63') 를 통해 접속되어 있다. 또한, 온조 유로 (62) 의 타단부는, 회수 유로 (64) 및 Z 스테이지 (52) 내부에 형성된 내부 유로 (64') 를 통해 액체 회수부 (21) 에 접속되어 있다. 액체 온조 장치 (61) 에 의해 온도 조정된 액체 (LQ) 는, 공급 유로 (63) 및 내부 유로 (63') 를 통해 온조 유로 (62) 에 공급되고, 온조 유로 (62) 의 내부를 흐른다. 액체 온조 장치 (61) 는 내부에 가열 히터와 온도 센서를 구비하고, 제어 장치로부터의 제어 신호에 기초하여 제어된다. 액체 (LQ) 의 온도는, 특별히 한정되지 않지만, 투영 광학계 (PL) 나 기판 스테이지 (PST) 등이 수용되는 챔버 내의 온도와 거의 같은 23℃±0.01 정도로 조정된다. 기판 홀더 (PH) 는, 온조 유로 (62) 를 흐르는 액체 (LQ) 에 의해, 원하는 온도, 예를 들어, 상기 조정된 액체 (LQ) 와 동일한 온도로 조정된다.
온조 유로 (62) 는, Z 방향에서 본 평면시에서 나선 형상 또는 파형 형상으로 설치되어 있고, 기판 홀더 (PH) 를 거의 균일한 온도로 조정할 수 있게 되어 있다. 또한 여기에서는, 온조 유로 (62) 가 1 개인 것을 설명하였지만, 복수의 온조 유로 (62) 를 기판 홀더 (PH) 에 설치해도 된다. 또한 본 실시형태에서는, 온조 유로 (62) 는 기판 홀더 (PH) 의 내부에 형성되어 있도록 설명하였지만, 온조 유로 (62) 를 기판 홀더 (PH) 아래 (기판 홀더 (PH) 와 Z 스테이지 (52) 의 접촉면) 나, Z 스테이지 (52) 내부에 설치해도 된다. 또는, 온조 유로 (62) 를 형성하는 관부재를 기판 홀더 (PH) 의 측면의 주위에 형성해도 되고, 기판 (P) 의 유지를 방해하지 않는 위치이면, 기판 홀더 (PH) 의 상면에 설치해도 된다.
기판 홀더 (PH) 는, 온조 유로 (62) 를 흐르는 액체의 온도에 의해 온도 제어 되도록, 열전도도가 높은 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 알루미늄, 티탄, 스테인레스강, 두랄루민, 및 이들을 포함하는 합금으로 형성될 수 있다. 기판 홀더 (PH) 는, 그 상면에 기판 (P) 을 유지하기 위해 복수의 핀 형상의 돌기부가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 기판 (P) 이 열전도율이 높은 탄화 규소 (SiC) 로 형성되어 있기 때문에, 기판 홀더 (PH) 에 유지되어 있는 기판 (P) 의 온도와 기판 홀더 (PH) 의 온도는 거의 동일하다고 간주할 수 있고, 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정을 행함으로써 기판 (P) 의 온도 조정을 행할 수 있다.
액체 온조 장치 (61) 와 내부 유로 (63') 를 접속하는 공급 유로 (63) 는, 예를 들어, 기판 스테이지 (PST) 의 이동에 따라 탄성 변형 가능한 플렉시블 튜브를 사용하여 구성할 수 있다. 액체 회수부 (21) 와 내부 유로 (64') 를 접속하는 회수 유로 (64) 도 또한 플렉시블 튜브를 사용하여 구성할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 온조 시스템 (60) 은, 기판 (P) 상에 공급되는 액체 (LQ) 와 동일한 액체 (LQ) 를 사용하고, 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정을 행하고 있다. 그리고, 온조 시스템 (60) 은, 온도 조정된 액체 (LQ) 를 사용하여 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정을 행함과 함께, 기판 (P) 상에 공급되는 액침 노광용의 액체 (LQ) 의 온도 조정도 행하고 있다. 이로 인해, 장치 구성이 간략화됨과 함께, 액체 (LQ) 와 접촉하는 기판 (P), 및 기판 (P) 과 접촉하는 액체 (LQ) 의 온도 변화를 각각 억제할 수 있다. 또한, 기판 홀더 (PH) 와, 그 기판 홀더 (PH) 에 유지된 기판 (P) 과, 그 기판 (P) 에 접촉하는 액체 (LQ) 와 거의 동일한 온도로 할 수 있다.
또한, 온조 시스템 (60) 은, 기판 (P) 의 주위에 평탄면 (상면 ; 51) 을 형성하는 플레이트 부재 (50) 의 온도 조정도 행할 수 있다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 플레이트 부재 (50) 아래의 Z 스테이지 (52) 내부에는 온조 유로 (65) 가 설치되어 있고, 액체 온조 장치 (61) 로부터 공급된 온도 조정되어 있는 액체 (LQ) 는 그 온조 유로 (65) 를 흐른다. 이로써, 플레이트 부재 (50) 의 온도가 조정된다. 또한, 온조 유로 (65) 는 플레이트 부재 (50) 의 내부나 주위에 형성되어 있어도 된다. 또한, 기준 부재 (300) 의 내부 또는 그 주위 (또는 아래) 에도 온조 유로 (66) 가 설치되어 있고, 온조 유로 (66) 를 흐르는 액체 온조 장치 (61) 로부터 공급된 액체 (LQ) 에 의해 기준 부재 (300) 가 온도 조정되게 되어 있다. 또한, 계측 처리나 노광 처리를 방해하지 않은 위치라면, 온조 유로 (65, 66) 는 부재 (50, 300) 상에 설치되어도 된다. 이와 같이, 플레이트 부재 (50) 및 기준 부재 (300) 의 온도를 제어함으로써, 플레이트 부재 (50) 나 기준 부재 (300) 상에 액침 영역 (AR2) 이 형성되는 경우에도, 플레이트 부재 (50), 기준 부재 (300), 및 액체 (LQ) 의 각각의 온도 변화가 억제된다. 또한, 플레이트 부재 (50) 와 액체 (LQ) 의 온도, 또는 기준 부재 (300) 와 액체 (LQ) 의 온도를 거의 동일하게 할 수 있다.
또한, 기판 홀더 (PH) 의 상면의 복수의 소정 위치에는, 이 기판 홀더 (PH) 의 온도를 계측하는 온도 센서 (80) 가 각각 설치되어 있다. 상기 서술한 바와 같이, 기판 홀더 (PH) 와 기판 (P) 은 거의 같은 온도라고 볼 수 있기 때문에, 기판 홀더 (PH) 의 상면에 설치된 온도 센서 (80) 는, 기판 홀더 (PH) 에 유지된 기판 (P) 의 온도도 계측 가능하다. 온도 센서 (80) 의 온도 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 온도 센서 (80) 의 계측 결과는, 예를 들어 액체 온조 장치 (61) 에 의한 액체 (LQ) 의 온도 제어에 사용된다. 이 때, 제어 장치 (CONT) 는, 예를 들어, 온도 센서 (80) 의 측정 결과와, 기판 (P) 상에 공급되는 액체의 온도와의 차이가 적어지도록 액체 온조 장치 (61) 를 제어할 수 있다.
또한, 기판 홀더 (PH) 의 온도와 기판 (P) 의 온도가 동일하다고 간주할 수 없는 경우에는, 온도 센서 (80) 로 기판 홀더 (PH) 의 온도를 계측하고, 그 계측 결과에 기초하여 액체 (LQ) 와 접촉하는 기판 (P) 의 온도를 예측하도록 해도 된다. 물론, 온도 센서 (80) 를 직접 기판 (P) 의 온도를 계측할 수 있는 위치에 배치해도 된다.
또한, 온도 센서 (80) 를 설치하지 않고, 실험이나 시뮬레이션 등에 기초하여 기판 홀더 (PH) 의 온도를 예측하도록 해도 된다.
또한, 유로 형성 부재 (70) 중, 액체 공급구 (12A, 12B) 각각의 근방에는, 액체 공급구 (12A, 12B) 로부터 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 공급된 액체 (LQ) 의 온도를 계측하는 온도 센서 (81) 가 각각 설치되어 있다. 온도 센서 (81) 의 온도 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 온도 센서 (81) 의 계측 결과는, 예를 들어 액체 온조 장치 (61) 에 의한 액체 (LQ) 의 온도 제어에 사용된다. 이 경우, 제어 장치 (CONT) 는, 예를 들어, 온도 센서 (81) 의 측정 결과와 미리 설정하고 있는 액체의 온도를 비교하여, 그 차이가 적어지도록 액체 온조 장치 (61) 를 제어할 수 있다. 또한 온도 센서 (81) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 공급된 액체 (LQ) 의 온도를 계측 가능한 위치에 배치되어 있으면 되고, 예를 들어 액체 (LQ) 에 접하는 위치라면 유로 형성 부재 (70) 나 광학 소자 (2) 의 임의의 위치에 설치하는 것이 가능하다. 또한, 온도 센서 (81) 를 유로 형성 부재 (70) 내의 유로나 공급관이나 회수관의 도중에 설치해도 된다.
또한, 기준 부재 (300) 의 소정 위치에는, 이 기준 부재 (300) 의 온도를 계측하는 온도 센서 (82) 가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 온도 센서 (82) 는 기준 부재 (300) 의 상면 (301A) 중 기준 마크 (MFM, PFM) 등의 계측 동작을 방해하지 않는 위치에 설치되어 있다. 또한, 기준 부재 (300) 의 온도를 계측 가능하면, 온도 센서 (82) 를 임의의 위치에 설치할 수 있다. 온도 센서 (82) 의 온도 계측 결과도 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 온도 센서 (82) 의 계측 결과는, 예를 들어 기준 부재 (300) 상에 액침 영역 (AR2) 이 형성될 때의 액체 온조 장치 (61) 에 의한 액체 (LQ) 의 온도 제어에 사용된다. 이 경우, 제어 장치 (CONT) 는, 예를 들어 온도 센서 (82) 의 측정치와 기준 부재 (300) 상에 공급되는 액체 (LQ) 의 온도와의 차이가 적어지도록 액체 온조 장치 (61) 를 제어할 수 있다.
또한, 온도 센서 (82) 를 설치하지 않고, 실험이나 시뮬레이션 등에 기초하여 기준 부재 (300) 의 온도를 예측하도록 해도 된다.
도 3 은 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지 (PST) 를 상방에서 본 평면도이다. 도 3 에서, 평면시 직사각형 형상의 기판 스테이지 (PST) 의 서로 수직인 2 개의 가장자리부에 이동경 (42) 이 배치되어 있다.
기판 스테이지 (PST) 의 상면 (51) 은 발액화 (撥液化) 처리되어 발액성을 갖고 있다. 상면 (51) 의 발액화 처리로서는, 예를 들어 불소계 수지 재료 또는 아크릴계 수지 재료 등의 발액성 재료를 도포, 또는 상기 발액성 재료로 이루어지는 박막을 부착한다. 발액성으로 하기 위해 발액성 재료로서는 액체 (LQ) 에 대해 비용해성의 재료가 사용된다. 또한, 기판 스테이지 (PST) 전체 또는 일부를 예를 들어 폴리4불화에틸렌 (테플론 (등록 상표)) 등의 불소계 수지를 비롯한 발액성을 갖는 재료로 형성해도 된다. 또한, 플레이트 부재 (50) 를 상기 폴리4불화에틸렌 등으로 이루어지는 발액성을 갖는 재료에 의해 형성해도 된다.
또한, 기판 스테이지 (PST) 상에서, 기판 (P) 의 외측의 소정 위치에는, 기준 부재 (300) 가 배치되어 있다. 기준 부재 (300) 에는, 기판 얼라인먼트계 (350 ; 도 1) 에 의해 검출되는 기준 마크 (PFM) 와, 마스크 얼라인먼트계 (360 ; 도 1) 에 의해 검출되는 기준 마크 (MFM) 가 소정의 위치 관계로 설치되어 있다. 기준 부재 (300) 의 상면 (301A) 은 거의 평탄면으로 되어 있고, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 표면, 및 플레이트 부재 (50) 의 상면 (51) 과 거의 같은 높이 (면일) 로 설치되어 있다. 기준 부재 (300) 의 상면 (301A) 은, 포커스 검출계 (30) 의 기준면으로서의 역할도 할 수 있다. 또한, 기준 마크 (PFM) 와 기준 마크 (MFM) 를 각각의 부재에 설치하고, 기판 스테이지 (PST) 에 배치하도록 해도 된다.
또한, 기판 얼라인먼트계 (350) 는, 기판 (P) 상에 형성된 얼라인먼트 마크 (1) 도 검출한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 상에는 복수의 쇼트 영역 (S1∼S24) 이 형성되어 있고, 얼라인먼트 마크 (1) 는 복수의 쇼트 영역 (S1∼S24) 에 대응하고 기판 (P) 상에 복수 설치되어 있다. 또한 도 3 에서는, 각 쇼트 영역은 서로 인접하도록 도시되어 있지만, 실제로는 서로 이간되어 있고, 얼라인먼트 마크 (1) 는 그 이간 영역인 스크라이브 라인 상에 설치되어 있다.
또한, 기판 스테이지 (PST) 상에는, 기판 (P) 의 외측의 소정 위치에, 계측용 센서로서 예를 들어 일본 공개특허공보 소57-117238호에 개시되어 있는 바와 같은 조도 불균일 센서 (400) 가 배치되어 있다. 조도 불균일 센서 (400) 는 평면시 직사각형 형상의 상판 (401) 을 구비하고 있다. 상판 (401) 의 상면 (401A) 은 거의 평탄면으로 되어 있고, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 표면, 및 플레이트 부재 (50) 의 상면 (51) 과 거의 같은 높이 (면일) 로 설치되어 있다. 상판 (401) 의 상면 (401A) 에는, 광을 통과할 수 있는 핀 홀부 (470) 가 설치되어 있다. 상면 (401A) 중, 핀 홀부 (470) 이외에는 크롬 등의 차광성 재료로 덮여져 있다.
또한, 기판 스테이지 (PST) 상에는, 기판 (P) 의 외측의 소정 위치에, 계측용 센서로서 예를 들어 일본 공개특허공보 2002-14005호에 개시되어 있는 것과 같은 공간 이미지 계측 센서 (500) 가 설치되어 있다. 공간 이미지 계측 센서 (500) 는 평면시 직사각형 형상의 상판 (501) 을 구비하고 있다. 상판 (501) 의 상면 (501A) 은 거의 평탄면으로 되어 있고, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 표면, 및 플레이트 부재 (50) 의 상면 (51) 과 거의 같은 높이 (면일) 로 형성되어 있다. 상판 (501) 의 상면 (501A) 에는, 광을 통과할 수 있는 슬릿부 (570) 가 설치되어 있다. 상면 (501A) 중, 슬릿부 (570) 이외는 크롬 등의 차광성 재료로 덮여져 있다.
또한, 도시하지는 않지만, 기판 스테이지 (PST) 상에는, 예를 들어 일본 공개특허공보 평11-16816호에 개시되어 있는 것과 같은 조사량 센서 (조도 센서) 도 설치되어 있고, 그 조사량 센서의 상판의 상면은 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 표면이나 플레이트 부재 (50) 의 상면 (51) 과 거의 같은 높이 (면일) 로 설치되어 있다.
이상과 같이, 기준 부재 (300) 의 상면 (301A), 조도 불균일 센서 (400) 의 상면 (401A), 공간 이미지 계측 센서 (500) 의 상면 (501A) 은, 기판 스테이지 (PST) 의 상면의 일부를 이루고, 기판 (P) 을 유지한 기판 스테이지 (PST) 의 상면은 거의 같은 높이 (면일) 로 되어 있다.
그리고, 기준 부재 (300), 및 상판 (401, 501) 등은 기판 스테이지 (PST) 에 대해 탈착 가능 (교환 가능) 하게 되어 있음과 함께, 상판 (401, 501) 의 온도도 온조 시스템 (60) 으로 조정되게 되어 있다.
또한, 기판 스테이지 (PST) 에는 상기 서술한 기준 부재 (300) 나 센서 (400, 500) 등의 계측 부재를 전부 탑재할 필요는 없고, 그들의 적어도 일부를 생략해도 된다. 또한 기판 스테이지 (PST) 상에 탑재하는 계측 부재는, 상기 서술한 것에 한정되지 않고, 투영 광학계 (PL) 의 파면 수차를 계측하는 센서 등을 필요에 따라 탑재할 수 있다. 물론, 기판 스테이지 (PST) 상에 계측 부재를 아무것도 탑재하지 않아도 된다.
도 4(a) 는 조도 불균일 센서 (400) 를 나타내는 단면도, 도 4(b) 는 조도 불균일 센서 (400) 를 상방으로부터 본 평면도이다. 도 4 에서, 조도 불균일 센서 (400) 는, 석영 유리 등으로 이루어지는 상판 (401) 과, 상판 (401) 아래에 설치된 석영 유리 등으로 이루어지는 광학 소자 (402) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에서, 상판 (401) 과 광학 소자 (402) 는 일체로 설치되어 있다. 이하의 설명에서는, 상판 (401) 및 광학 소자 (402) 를 합쳐 적절히 「광학 부재 (404)」라고 칭한다. 또한, 상판 (401) 및 광학 소자 (402) 는, 지지부 (403) 를 통해 Z 스테이지 (52) 상에 지지되어 있다. 지지부 (403) 는, 광학 부재 (404) 를 둘러싸는 연속된 벽부를 갖고 있다. 조도 불균일 센서 (400) 는, 플레이트 부재 (50) 에 설치된 개구부 (50L) 에 배치되고, 상면 (401A) 을 노출하고 있다. 그리고, 상판 (401) 및 광학 소자 (402) 를 포함하는 광학 부재 (404) 는, Z 스테이지 (52) 에 대하여 탈착 가능하게 되어 있으며, 교환 가능하게 되어 있다.
상판 (401) 상에는, 광이 통과할 수 있는 핀 홀부 (470) 가 설치되어 있다. 또한, 상판 (401) 상 중, 핀 홀부 (470) 이외의 부분은, 크롬 등의 차광성 재료를 포함하는 박막 (460) 이 설치되어 있다. 본 실시형태에서, 핀 홀부 (470) 내부에도 석영 유리로 이루어지는 광학 부재가 설치되어 있고, 이로 인해, 박막 (460) 과 핀 홀부 (470) 가 면일하게 되어 있으며, 상면 (401A) 은 평탄면이 된다. 또한, 상면 (401A) 및 지지부 (403) 의 일부에는 발액성 재료로 이루어지는 막 (401B) 이 설치되어 있다.
또한, 막 (401B) 의 표면이 거의 면일해지면, 핀 홀부 (470) 내부에 광학 부재의 일부가 설치되어 있지 않아도 된다. 또한 상판 (401) 을 생략하고, 광학 소자 (402) 에 박막 (460) 을 직접 형성해도 된다.
광학 부재 (404) 의 하방에는, 핀 홀부 (470) 를 통과한 광을 수광하는 광센서 (450) 가 배치되어 있다. 광센서 (450) 는 Z 스테이지 (52) 상에 장착되어 있다. 광센서 (450) 는, 수광 신호를 제어 장치 (CONT) 에 출력한다. 여기에서, 지지부 (403) 와 Z 스테이지 (52) 와 광학 부재 (404) 로 둘러싸인 공간 (405) 은 대략 밀폐 공간이고, 액체 (LQ) 는 공간 (405) 으로 침입하지 않는다. 또한, 광학 부재 (404) 와 광센서 (450) 사이에 광학계 (광학 소자) 를 배치해도 된다.
광학 부재 (404) 및 지지부 (403) 를 포함하는 조도 불균일 센서 (400) 와 개구부 (50L) 사이에는 소정의 갭이 설치되어 있다. 조도 불균일 센서 (400) 의 상면 (401A) 은 거의 평탄면이 되어 있고, 기판 (P) 표면 및 플레이트 부재 (50) 의 상면 (51) 과 거의 같은 높이 (면일) 로 설치되어 있다.
플레이트 부재 (50) 중 조도 불균일 센서 (400) 근방은 박육화 (薄肉化) 되어 있고, 그 박육화된 박육부 (50S) 중 조도 불균일 센서 (400) 측의 단부는 하방으로 굽혀져 굽힘부 (50T) 를 형성하고 있다. 또한, Z 스테이지 (52) 에는, 상방으로 돌출하는 벽부 (310) 가 형성되어 있다. 벽부 (310) 는, 조도 불균일 센서 (400) 에 대해 굽힘부 (50T) 보다 외측에 설치되어 있고, 조도 불균일 센서 (400) (굽힘부 (50T)) 를 둘러싸도록 연속하여 형성되어 있다.
그리고, 온조 유로 (67) 를 구성하는 관부재가 광학 부재 (404) 의 측면에 감겨지도록 설치되어 있다. 액체 온조 장치 (61) 로부터 공급된 온도 조정된 액체 (LQ) 가 온조 유로 (67) 를 흐름으로써, 광학 부재 (404) 의 온도가 조정된다. 이와 같이, 광학 부재 (404) 의 온도를 제어함으로써, 광학 부재 (404) 상에 액침 영역 (AR2) 이 형성되어 있는 경우에도, 광학 부재 (404) 와 액체 (LQ) 의 온도를 거의 동일하게 할 수 있다.
또한, 광학 부재 (404) 의 소정 위치에는, 이 광학 부재 (404) 의 온도를 계측하는 온도 센서 (83) 가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 온도 센서 (83) 는 광학 부재 (404) 의 측면에 설치되어 있지만, 온도 계측 가능한 위치라면 임의의 위치여도 된다. 온도 센서 (83) 의 온도 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 온도 센서 (83) 의 계측 결과는, 예를 들어 광학 부재 (404) 상에 액침 영역 (AR2) 을 형성할 때의 액체 온조 장치 (61) 에 의한 액체 (LQ) 의 온도 제어에 사용된다. 이 경우, 제어 장치 (CONT) 는, 온도 센서 (83) 의 계측 결과와 광학 부재 (404) 상에 공급되는 액체 (LQ) 의 온도와의 차가 작아지도록, 액체 온조 장치 (61) 에 의한 액체 (LQ) 의 온도 조정을 제어할 수 있다.
또한, 온도 센서 (83) 를 설치하지 않고, 실험이나 시뮬레이션의 결과에 기초하여 광학 부재 (404) 의 온도를 예측하도록 해도 된다.
또한, 공간 이미지 계측 센서 (500) 는 조도 불균일 센서 (400) 와 거의 동등한 기본 구성을 갖기 때문에, 그 상세한 설명은 생략하지만, 공간 이미지 계측 센서 (500) 를 구성하는 상판 (광학 부재 ; 501) 의 측면에도 온조 유로가 설치되어 있고, 그 온조 유로의 내부에 온도 조정된 액체 (LQ) 가 흐름으로써, 공간 이미지 계측 센서를 구성하는 상판 (501) 의 온도가 조정된다. 동일하게, 상기 조도 센서를 구성하는 상판의 온도도, 온조 유로를 흐르는 액체 (LQ) 에 의해 온도 조정된다. 또한, 조도 불균일 센서 (400) 와 동일하게, 상기 기준 부재 (300) 의 측면에 온조 유로를 형성하는 관부재를 감고, 기준 부재 (300) 의 온도를 조정하도록 해도 된다. 또한 동일하게 하여, 공간 이미지 계측 센서 (500) 및 도시하지 않은 조도 센서에도, 각각의 광학 부재의 온도를 계측하는 온도 센서가 배치되어 있고, 그 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 그 온도 센서의 계측 결과는, 예를 들어 액체 온조 장치 (61) 에 의한 액체의 온도 제어에 사용된다.
또한, 이상의 설명에서는, 기판 스테이지 (PST) 에 탑재되어 있는 계측 부재 (기준 부재 (300), 조도 불균일 센서 (400), 공간 이미지 계측 센서 (500)) 의 전부를 온도 조정하는 구성으로 되어 있지만, 적어도 일부 계측 부재의 온도 조정을 생략해도 된다.
또한, 온조 시스템 (60) 은, 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 복수의 광학 소자 중 액체 (LQ) 가 접촉하는 광학 소자 (2) 의 온도 조정을 행할 수 있다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 온조 시스템 (60) 은, 광학 소자 (2) 의 측면에 감겨지도록 설치된 온조 유로 (68) 를 형성하는 관부재를 구비하고 있다. 액체 온조 장치 (61) 로부터 공급된 온도 조정된 액체 (LQ) 는 온조 유로 (68) 를 흐른다. 광학 소자 (2) 는 온조 유로 (68) 를 흐르는 액체 (LQ) 에 의해 온도 조정된다. 이와 같이, 광학 소자 (2) 의 온도를 제어함으로써, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 액침 영역 (AR2) 이 형성되어 있는 경우에, 광학 소자 (2) 와 액체 (LQ) 각각의 온도 변화를 억제할 수 있다. 또한, 광학 소자 (2) 와 액체 (LQ) 의 온도를 거의 동일하게 할 수 있다.
또한, 광학 소자 (2) 의 소정 위치에는, 이 광학 소자 (2) 의 온도를 계측하는 온도 센서 (84) 가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는 온도 센서 (84) 는 광학 소자 (2) 의 측면에 설치되어 있지만, 광학 소자 (2) 의 온도가 계측 가능하다면 임의의 위치에 설치할 수 있다. 온도 센서 (84) 의 온도 계측 결과도 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 온도 센서 (84) 의 계측 결과는, 액체 온조 장치 (61) 에 의한 액체 (LQ) 의 온도 조정에 사용된다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 액체 (LQ) 의 온도, 및 액체 (LQ) 와 접촉하는 물체 (기판 (P), 기준 부재 (300), 광학 소자 (2) 등) 의 온도 조정을 행하도록 함으로써, 액체 (LQ) 에 접촉하는 물체 (기판 (P), 기준 부재 (300), 광학 소자 (2) 등) 와 액체 (LQ) 의 온도를 거의 동일하게 할 수 있다. 또한, 액체 (LQ) 의 온도 변화뿐만 아니라, 액체 (LQ) 와 접촉하는 물체 (기판 (P), 기준 부재 (300), 광학 소자 (2) 등) 의 온도 변화나 열변형을 억제할 수도 있다.
또한 본 실시형태에서는, 온조 시스템 (60) 은 1 개의 액체 온조 장치 (61) 로부터 공급한 액체 (LQ) 를 사용하여 기판 홀더 (PH) 나 기준 부재 (300) 또는 광학 소자 (2) 의 온도 조정을 행하고 있지만, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 공급되는 액체 (LQ) 의 온도 조정을 행하는 액체 온조 장치 (61) 와는 별도로 액체 온조 장치를 적어도 하나 설치하고, 예를 들어 광학 소자 (2) 를 온도 조정하는 액체 (LQ) 와 기판 홀더 (PH) 를 온도 조정하는 액체 (LQ) 의 각각이 서로 별도의 액체 온조 장치로부터 공급되도록 해도 된다. 즉, 기판 (P ; 기판 홀더 (PH)), 액체 (LQ), 기준 부재 (300), 광학 소자 (2) 등의 온도를, 개별의 액체 온조 장치를 사용하여 독립으로 제어하는 것이 가능해진다. 이 경우, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 공급되는 액체 (LQ) 의 온도에 따라, 기판 (P ; 기판 홀더 (PH)), 액체 (LQ), 기준 부재 (300), 광학 소자 (2) 등의 온도를 각각 조정할 수 있고, 이로 인해, 기판 (P), 기준 부재 (300), 광학 소자 (2) 등과의 접촉에 의해 액체 (LQ) 에 온도 변화나 온도 분포가 발생하는 것이 방지될 뿐만 아니라, 액체 (LQ) 와의 접촉에 의한 기판 (P), 기준 부재 (300), 광학 소자 (2) 등의 온도 변화나 열변형을 방지할 수 있다. 기판(P ; 기판 홀더 (PH)), 기준 부재 (300), 광학 소자 (2) 등의 온도 조정은 액체를 사용하는 구성에 한정되지 않고, 액체 (LQ) 를 사용하는 구성 이외의 소정의 온조 수단 (히터나 펠티에 소자 등) 을 사용하여 온도 조정하도록 해도 된다.
다음으로, 상기 서술한 구성을 갖는 노광 장치 (EX) 를 사용하여 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 노광하는 방법에 대해, 도 6 에 나타내는 플로우 차트도를 참조하면서 설명한다.
우선, 기판을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지 (PST) 에, 기판 (P) 을 로드하기 전에, 기판 (P) 의 온도 조정이 행해진다 (단계 SA1).
구체적으로는, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 노광 처리 대상인 기판 (P) 이, 레지스트를 도포하는 코터 장치 등의 전처리 장치로부터 반송계 (H) 에 의해, 온조 시스템 (60) 의 일부를 구성하는 온조용 홀더 (90) 상에 반송된다. 온조용 홀더 (90) 는 상기 코터 장치 등의 전처리 장치와 기판 스테이지 (PST) 사이에 설치되어 있으며, 유지한 기판 (P) 의 온도를 조정한다. 본 실시형태에서는, 온조용 홀더 (90) 의 내부에는 액체 온조 장치 (61) 로부터 공급된 액체 (LQ) 가 흐르는 온조 유로 (69) 가 형성되어 있다. 온조용 홀더 (90) 에 유지된 기판 (P) 은, 액침 노광시에 기판 (P) 상에 공급되는 액체 (LQ) 의 온도에 따른 온도, 구체적으로는 액체 (LQ) 와 거의 동일한 온도로 조정된다. 이로 인해, 기판 (P) 을 기판 스테이지 (PST ; 기판 홀더 (PH)) 상에 적재한 후에, 액체 (LQ) 를 공급해도 액체 (LQ) 와 기판 (P) 사이의 열교환이 억제되고, 액체 (LQ) 의 온도 변화, 및 기판 (P) 의 온도 변화나 열변형을 방지할 수 있다. 또한 본 실시형태에서는, 기판 홀더 (PH) 도 액체 온조 장치 (61) 로부터의 액체 (LQ) 로 온도 제어되고 있기 때문에, 기판 (P) 을 기판 홀더 (PH) 상에 적재하였을 때의 기판 (P) 의 온도 변화나 열변형도 방지할 수 있다. 또한, 온조용 홀더 (90) 에서 사용되는 액체는 액체 온조 장치 (61) 와는 별도의 온조 장치로부터 공급해도 되고, 액체를 사용하지 않은 별도의 방식에 의해 기판 (P) 의 온도 조정을 하도록 해도 된다. 예를 들어, 액체 대신에, 온도 조정된 기체를 사용하여 온도 조정해도 된다. 이 경우, 온도 조정된 기체를 온조용 홀더 (90) 의 내부의 온조 유로 (69) 에 공급해도 되고, 또는 온조용 홀더 (90) 또는 기판 (P) 에 온도 조정된 기체를 직접 불어넣어도 된다. 별도의 온도 조정 방식으로서, 전열식 접촉형의 히터 또는 복사열을 이용한 비접촉형의 히터를 사용하여 온조용 홀더 (90) 의 온도 조정을 해도 된다.
온조 홀더 (90) 에서 액체 온조 장치 (61) 와는 별도의 온조 장치나 액체를 사용하지 않은 온조 기구를 사용하는 경우에도, 기판 (P) 상에 공급되는 액체 (LQ) 의 온도나 기판 홀더 (PH) 의 온도를 고려하여, 온조 홀더 (90) 에서의 기판 (P) 의 온도 조정이 행해진다. 예를 들어, 액체 (LQ) 의 온도를 계측하는 온도 센서 (81) 나 기판 홀더 (PH) 의 온도를 계측하는 온도 센서 (80) 가 탑재되어 있는 경우에는, 이들의 계측 결과에 기초하여 온조 홀더 (90) 에서의 기판 (P) 의 온도 조정을 제어할 수 있다. 이로 인해, 기판 (P) 과 접촉하는 액체 (LQ) 의 온도 변화, 및 기판 (P) 의 온도 변화나 열변형을 억제할 수 있다.
기판 (P) 의 노광을 시작하기 전에, 기판 (P) 의 온도를 온조용 홀더 (90) 에서 온도 조정한 후, 제어 장치 (CONT) 는 소정의 반송계를 사용하여, 기판 (P) 을 온조용 홀더 (90) 로부터 반출함과 함께, 그 기판 (P) 을 기판 스테이지 (PST) 에 반입 (로드) 한다 (단계 SA2).
기판 (P) 이 기판 스테이지 (PST) 에 로드된 후, 계측 처리 및 기판 (P) 에 대한 얼라인먼트 처리가 행해진다 (단계 SA3).
계측 처리시 및 얼라인먼트 처리시에도, 온조 시스템 (60) 에 의한 액체 (LQ) 의 온도 조정이 행해진다.
계측 처리에서는, 제어 장치 (CONT) 는, 예를 들어 투영 광학계 (PL) 와 조도 불균일 센서 (400) 의 상판 (401) 을 대향시킨 상태에서, 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 를 사용하고, 액체 (LQ) 의 공급 및 회수를 행하여, 투영 광학계 (PL) 의 선단부의 광학 소자 (2) 와 상판 (401) 의 상면 (401A) 상 사이에 액체 (LQ) 의 액침 영역을 형성한다.
그리고, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 상판 (401) 의 상면 (401A) 에 액체 (LQ) 를 접촉시킨 상태에서, 제어 장치 (CONT) 는, 조명 광학계 (IL) 로부터 노광광 (EL) 을 사출하고, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (LQ) 를 통해, 조도 불균형 센서 (400) 에 의해 투영 영역 (AR1) 내에서의 노광광 (EL) 의 조도 분포를 검출한다. 즉, 조도 불균일 센서 (400) 의 상면 (401A) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역을 형성한 상태에서, 노광광 (EL) 이 조사되는 조사 영역 (투영 영역) 내의 복수의 위치에서 순차 불균일 센서 (400) 의 핀 홀부 (470) 를 이동시킨다. 제어 장치 (CONT) 는, 조도 불균일 센서 (400) 의 검출 결과에 기초하여, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 내에서의 노광광 (EL) 의 조도 분포가 원하는 상태가 되도록, 그 노광광 (EL) 의 조도 분포를 적절히 보정한다.
이 때, 온조 시스템 (60) 은, 액체 (LQ) 가 접촉한 상태에서 노광광 (EL) 이 통과하는 광학 소자 (2) 나 상판 (401) 의 온도 조정을 행한다. 구체적으로는, 온조 시스템 (60) 은, 광학 소자 (2) 나 평탄면 (401A) 을 형성하는 상판 (401) 의 온도 변화가 발생하지 않도록, 온도 조정을 행한다. 또한, 온조 시스템 (60) 은, 평탄면 (401A) 상의 액체 (LQ) 의 온도 변화를 억제하기 위해, 상판 (401) 의 온도 조정을 행한다. ·
액체 (LQ) 를 통한 조도 불균일 센서 (400) 의 계측 중, 광학 소자 (2) 의 온도는 온도 센서 (84) 에 계측되고, 그 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 동일하게, 상판 (401) 의 온도는 온도 센서 (83) 에 계측되고, 상판 (401) 상의 액체 (LQ) 의 온도는 온도 센서 (81) 에 계측된다. 온도 센서 (81, 83, 84) 의 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는, 이들 온도 센서의 계측 결과에 기초하여, 상판 (401) 이나 광학 소자 (2), 또는 액체 (LQ) 의 온도 변화를 억제하기 위해, 이들 액체 (LQ) 와 광학 소자 (2) 와 상판 (401) 이 거의 동일한 온도가 되도록 온도 조정을 행한다. 예를 들어 제어 장치 (CONT) 는, 온도 센서의 계측 결과에 기초하여, 액체 온조 장치 (61) 로부터 상판 (401) 을 온도 조정하기 위한 온조 유로 (67) 및 광학 소자 (2) 를 온도 조정하기 위한 온조 유로 (67) 및 광학 소자 (2) 를 온도 조정하기 위한 온조 유로 (68) 의 각각에 공급하는 액체 (LQ) 의 온도 또는 단위 시간 당 액체 공급량을 각각 조정한다.
액체 (LQ) 와 접촉하는 상판 (401) 의 온도와 광학 소자 (2) 의 온도에 차가 발생하거나, 상판 (401) 또는 광학 소자 (2) 의 온도와 액체 (LQ) 의 온도에 차가 발생하면, 그들 사이에서 열교환 (열전달) 이 행해져, 상판 (401) 과 광학 소자 (2) 사이에 채워진 액체 (LQ) 에 온도 변화가 발생하거나, 온도 분포가 발생한다. 또한 상판 (401) 이나 광학 소자 (2) 가 온도 변화를 일으킬 가능성도 있다. 이 경우, 이들 온도 변화에 의해 노광광 (EL) 의 조도 분포를 계측할 때의 계측 정밀도가 열화할 가능성이 있다. 그래서, 온조 시스템 (60) 에 의해, 이들 광학 소자 (2) 나 상판 (401) 이나 액체 (LQ) 의 온도 변화가 발생하지 않도록 온도 조정함으로써, 계측 정밀도의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 액체 온조 장치 (61) 로부터 공급되는 액체 (LQ) 의 온도도, 미약하나마 경시적으로 변화할 가능성이 있고, 그 경우에도 상판 (401) 과 광학 소자 (2) 사이에 채워진 액체 (LQ) 에 온도 분포나 온도 변화가 발생한다. 그래서, 온조 시스템 (60) 은, 상판 (401) 상에 공급되는 액체 (LQ) 의 온도에 따라 (온도 센서의 계측 결과에 기초하여), 광학 소자 (2) 나 상판 (401) 의 온도 조정을 행함으로써, 액체 (LQ) 에 온도 분포가 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
노광광 (EL) 의 조도 분포의 검출이 종료한 후, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수 기구 (20) 를 사용하여, 조도 불균일 센서 (400) 의 상판 (401) 의 상면 (401A) 상에 형성된 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 를 회수한다.
또한 여기에서는, 조도 불균일 센서 (400) 에 의한 액체 (LQ) 를 통한 계측 중에, 온조 시스템 (60) 에 의한 온도 조정을 행하도록 설명하였지만, 조도 불균일 센서 (400) 에 의한 액체 (LQ) 를 통한 계측 처리 전에, 광학 소자 (2) 나 상판 (401) 의 온도를 조정하는 것은 물론 가능하다. 그리고, 광학 소자 (2) 나 상판 (401), 또는 액체 (LQ) 가 원하는 온도가 되는 것을 기다린 후, 조도 불균일 센서 (400) 에 의한 액체 (LQ) 를 통한 계측 처리를 행하면 된다.
이상으로, 조도 불균일 센서 (400) 에 의한 계측 동작에 대해 설명하였지만, 공간 이미지 계측 센서 (500) 나 조도 센서를 사용한 액체 (LQ) 를 통한 계측 동작 전이나 계측 동작 중에도, 상기 서술과 같이, 온조 시스템 (60) 에 의한 온도 조정이 행해진다.
다음으로 계측 처리의 하나로서, 베이스 라인량의 계측을 행한다. 베이스 라인량은, 레이저 간섭계로 규정되는 좌표계 내에서의 패턴 이미지의 투영 위치와 기판 얼라인먼트계 (350) 의 검출 기준 위치와의 위치 관계를 나타내는 것이다. 우선 제어 장치 (CONT) 는, 기판 얼라인먼트계 (350) 의 검출 영역이 기준 부재 (300) 상에 위치결정되도록, XY 스테이지 (53 ; 도 1) 를 이동한다. 그리고, 기판 얼라인먼트계 (350) 가 기준 부재 (300) 상의 기준 마크 (PFM) 를 검출하기 전에, 온조 시스템 (60) 은 온조 유로 (66) 나 온조 유로 (65) 등에 액체 (LQ) 를 흐르게 하여 기준 부재 (300) 를 포함하는 기판 스테이지 (PST) 상면의 온도 조정을 행한다.
기판 얼라인먼트계 (350) 에 의해 기준 부재 (300) 상의 기준 마크 (PFM) 를 검출할 때, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 얼라인먼트계 (350) 에 의해 온도 조정이 행해진 기준 부재 (300) 상의 기준 마크 (PFM) 를 액체 (LQ) 를 통하지 않고 (드라이 상태에서) 검출하여, 레이저 간섭계 (43 ; 도 1) 에 의해 규정되는 좌표계 내에서의 기준 마크 (PFM) 의 위치 정보를 검출한다. 이로 인해, 레이저 간섭계 (43) 에 의해 규정되는 좌표계 내에서의 기판 얼라인먼트계 (350) 의 검출 기준 위치가 기준 마크 (PFM) 를 사용하여 검출된 것이 된다.
또한, 기판 얼라인먼트계 (350) 에 의한 검출 동작 중에도, 온조 시스템 (60) 은, 기준 부재 (300) 의 온도 변화가 발생하지 않도록, 온조 유로 (65) 나 온조 유로 (66) 등에 액체 (LQ) 를 흐르게 하여 기준 부재 (300) 의 온도 조정을 행하도록 해도 된다.
다음으로, 제어 장치 (CONT) 는, 마스크 얼라인먼트계 (360) 에 의해 기준 부재 (300) 상의 기준 마크 (MFM) 를 검출한다. 기준 마크 (MFM) 를 검출할 때, 제어 장치 (CONT) 는, XY 스테이지 (53) 를 이동하여 투영 광학계 (PL) 의 선단부와 기준 부재 (300) 를 대향시킨다. 그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (LQ) 의 공급 및 회수를 행하고, 투영 광학계 (PL) 의 선단부의 광학 소자 (2) 와 기준 부재 (300) 의 상면 (301A) 사이를 액체 (LQ) 로 채워 액침 영역을 형성한다.
온조 시스템 (60) 은, 마스크 얼라인먼트계 (360) 가 기준 부재 (300) 상의 기준 마크 (MFM) 를 검출하기 전에, 온조 유로 (66) 나 온조 유로 (65) 등에 액체 (LQ) 를 흐르게 하여 기준 부재 (300) 를 포함하는 기판 스테이지 (PST) 상면의 온도 조정을 행한다. 동일하게, 온조 시스템 (60) 은, 온조 유로 (68) 에 액체 (LQ) 를 흐르게 하여 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 의 온도 조정을 행한다.
그리고 마스크 얼라인먼트계 (360) 를 사용하여 기준 부재 (300) 상의 기준 마크 (MFM) 를 검출할 때, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (CONT) 는, 마스크 얼라인먼트계 (360) 에 의해 마스크 (M), 투영 광학계 (PL), 및 액체 (LQ) 를 통해 (웨트 상태에서) 기준 부재 (300) 상의 기준 마크 (MFM) 의 검출, 즉 마스크 (M) 의 마크와 기준 부재 (300) 상의 기준 마크 (MFM) 의 위치 관계의 검출을 행한다. 이로 인해 레이저 간섭계 (43) 로 규정되는 좌표계 내에서의 마스크 (M) 의 패턴 이미지의 투영 위치 정보가 기준 마크 (MFM) 를 사용하여 검출된다.
여기에서, 마스크 얼라인먼트계 (360) 에 의한 검출 동작 중에서도, 온조 시스템 (60) 은, 광학 소자 (2) 나 기준 부재 (300), 또는 액체 (LQ) 의 온도 변화가 발생하지 않도록 온도 조정을 행한다. 마스크 얼라인먼트계 (360) 의 계측 동작 전이나 계측 동작 중에서 온도 조정을 행하는 경우에도, 온조 시스템 (60) 은 온도 센서 (81, 82, 84) 등의 계측 결과에 기초하여, 액체 (LQ) 와 기준 부재 (300) 와 광학 소자 (2) 가 거의 같은 온도가 되도록 온도 조정을 행한다. 이와 같이, 광학 소자 (2), 기준 부재 (300), 및 액체 (LQ) 의 온도 제어를 행함으로써, 광학 소자 (2) 의 온도 변화에 의한 광학 특성의 변화나 열변형, 기준 부재 (300) 의 열변형, 및 액체 (LQ) 의 온도 변화가 방지되어, 기준 마크 (PFM, MFM) 의 검출을 양호한 정밀도로 행할 수 있다.
기준 마크 (MFM) 의 검출이 종료한 후, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수 기구 (20) 또는 액체 회수 기구 (20) 와는 별도로 설치된 소정의 액체 회수 기구를 사용하여, 기준 부재 (300) 의 상면 (301A) 상에 형성된 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 를 회수한다.
다음으로 제어 장치 (CONT) 는 얼라인먼트 처리를 시작한다. 제어 장치 (CONT) 는, 기판 얼라인먼트계 (350) 의 검출 기준 위치와 패턴 이미지의 투영 위치와의 간격 (위치 관계) 인 베이스 라인량을 구한다. 구체적으로는, 기판 얼라인먼트계 (350) 의 검출 기준 위치, 패턴 이미지의 투영 위치, 및 미리 정해져 있는 기준 마크 (PFM) 와 기준 마크 (MFM) 의 위치 관계로부터, 레이저 간섭계 (43) 로 규정되는 좌표계 내에서의 패턴 이미지의 투영 위치와 기판 얼라인먼트계 (350) 의 검출 기준 위치와의 위치 관계 (베이스 라인량) 가 결정된다.
그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 에 대하여 중첩 노광을 행하기 위해, 기판 (P) 상의 노광 대상 영역인 쇼트 영역 (S1∼S24) 에 형성되어 있는 얼라인먼트 마크 (1) 를 기판 얼라인먼트계 (350) 로 액체 (LQ) 를 통하지 않고 (드라이 상태에서) 검출한다. 기판 얼라인먼트계 (350) 가 얼라인먼트 마크 (1) 의 검출을 행하고 있을 때의 기판 스테이지 (PST) 의 위치는 레이저 간섭계 (43) 로 계측되고 있고, 그 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는, 기판 얼라인먼트계 (350) 의 검출 기준 위치에 대한 쇼트 영역 (S1∼S24) 의 위치 정보 (어긋남) 를 구하고, 그 때의 기판 스테이지 (PST) 의 위치로부터 레이저 간섭계 (43) 로 규정되는 좌표계 내에서의 쇼트 영역 (S1∼S24) 의 얼라인먼트 정보 (배열 정보) 를 구한다. 또한, 쇼트 영역 (S1∼S24) 에 부수하여 형성되어 있는 모든 얼라인먼트 마크를 검출할 필요는 없고, 일부의 얼라인먼트 마크를 검출하여, 예를 들어 일본 공개특허공보 소61-44429호 (USP4,780,617) 에 개시되어 있는 것과 같이 쇼트 영역 (S1∼S24) 의 얼라인먼트 정보를 구하도록 해도 된다.
또한, 기판 얼라인먼트계 (350) 에 의한 기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크 (1) 의 검출과 병행하여, 포커스 검출계 (30) 에 의해 액체 (LQ) 를 통하지 않고 (드라이 상태에서) 기판 (P) 표면의 면위치 정보를 검출하도록 해도 된다. 이 경우, 포커스 검출계 (30) 의 검출 결과는, 기판 (P) 상의 위치에 대응시켜 제어 장치 (CONT) 에 기억된다.
그리고, 기판 얼라인먼트계 (350) 가 기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크 (1) 를 액체 (LQ) 를 통하지 않고 검출하기 전이나 검출 중에도, 온조 시스템 (60) 은 온조 유로 (62) 나 온조 유로 (65) 등에 액체 (LQ) 를 흐르게 하여 기판 홀더 (PH) 를 포함하는 기판 스테이지 (PST) 의 온도 조정을 행한다. 온조 시스템 (60) 은, 기판 홀더 (PH) 를 온도 조정함으로써, 이 기판 홀더 (PH) 에 유지되어 있는 기판 (P) 의 온도 변화를 억제한다. 그리고, 온도 조정이 행해진 기판 홀더 (PH) 에 유지되어 있는 기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크 (1) 가 기판 얼라인먼트계 (350) 에 의해 검출된다.
이와 같이, 기판 스테이지 (PST) 에 기판 (P) 을 로드한 후, 상기 얼라인먼트 처리나 계측 처리와 병행하여, 온조 시스템 (60) 은 기판 (P) 이나 기준 부재 (300), 상판 (401, 501) 등의 계측 부재나 광학 소자 (2) 의 온도 조정을 행할 수 있다. 또한, 예를 들어 기판 (P) 을 온도 조정하는 것은, 상기 서술한 바와 같이, 기판 홀더 (PH) 를 온도 조정하여, 그 온도 조정된 기판 홀더 (PH) 를 통해 기판 (P) 을 온도 조정할 수도 있고, 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정없이, 또는 기판 홀더의 온도 조정과 병행하여, 기판 (P) 상에 액체 공급구 (12) 로부터 온도 조정된 기판 (P) 의 노광에 사용되는 액체 (LQ) 를 공급함으로써 기판 (P) 을 온도 조정하는 것도 가능하다. 그리고, 기판 얼라인먼트계 (350) 가 기판 스테이지 (PST) 상에 유지된 기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크 (1) 등을 검출하기 전에 기판 (P) 의 온도 조정을 행함으로써, 기판 (P) 의 열변형, 나아가서는 얼라인먼트 마크 (1) 의 위치어긋남을 방지할 수 있어, 마크 검출 정밀도를 향상할 수 있다. 또한, 기판 (P) 에 액체 (LQ) 를 공급함으로써 온도 조정하였을 때는, 액체 회수 기구 (20) 에 의해 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 회수한 후, 기판 얼라인먼트계 (350) 가 액체 (LQ) 를 통하지 않고 얼라인먼트 마크 (1) 의 검출을 행한다. 또한, 기판 스테이지 (PST) 의 상면이 충분히 넓어지면, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 액체 (LQ) 를 유지한 채로, 기판 얼라인먼트계 (350) 로 액체 (LQ) 를 통하지 않고 기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크를 검출하도록 해도 된다. 이 경우에도, 기판 (P ; 기판 홀더 (PH)) 및 액체 (LQ) 는, 온조 시스템 (60) 에 의해 온도 조정되어 있기 때문에, 기판 얼라인먼트계 (350) 에 의한 얼라인먼트 마크의 검출 중에, 기판 (P) 상에 액침 영역의 일부 또는 전부가 형성되어 있다고 해도, 기판 (P) 이 열변형 (열신축) 을 일으키는 일없이, 기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크의 위치 정보를 양호한 정밀도로 검출할 수 있다.
기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크 (1) 를 기판 얼라인먼트 마크 (350) 로 검출한 후, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 액침 노광을 행하기 위해, 액체 공급 기구 (10) 를 구동하여 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 공급함과 함께 액체 회수 기구 (20) 를 구동하여 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 소정량 회수한다. 이로 인해, 투영 광학계 (PL) 의 선단부의 광학 소자 (2) 와 기판 (P) 사이에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (AR2) 이 형성된다.
여기에서 상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 기판 얼라인먼트계 (350) 에 의한 얼라인먼트 마크 (1) 의 검출시에는 기판 (P) 상에는 액체 (LQ) 가 없고, 기판 얼라인먼트계 (350) 에 의한 얼라인먼트 마크 (1) 의 검출 후에, 액체 공급 기구 (10) 로부터 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 가 공급되게 된다. 그로 인해, 온조 시스템 (60) 은, 기판 얼라인먼트계 (350) 에 의한 얼라인먼트 마크 (1) 의 검출 후에, 액체 (LQ) 와 기판 (P) 의 접촉에 기인하여 기판 (P) 의 온도 변화나 열변형이 발생하지 않도록, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정을 계속적으로 행한다. 온조 시스템 (60) 은, 예를 들어 기판 홀더 (PH) 의 상면에 설치된 온도 센서 (80) 에 의한 기판 (P) 의 온도 계측 결과에 기초하여, 온조 유로 (62) 에 공급하는 액체 (LQ) 의 온도나 단위 시간당 액체 공급량을 조정함으로써, 기판 (P) 을 기판 홀더 (PH) 를 통해 온도 조정한다.
또한, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 노광을 시작하기 전에, 액체 (LQ) 의 온도를 온도 센서를 사용하여 계측하고, 액체 (LQ) 의 온도에 따라, 기판 (P) 상에 노광에 사용되는 액체 (LQ) 를 흐르게 하거나, 기판 홀더 (PH) 나 광학 소자 (2) 의 온도 조정을 행함으로써, 액체 (LQ) 나 기판 (P) 의 온도를 원하는 상태로 한다.
그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 기판 (P) 상에 대한 액체 (LQ) 의 공급과 병행하여, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 의 회수를 행하면서, 기판 (P) 을 지지하는 기판 스테이지 (PST) 를 X 축 방향 (주사 방향) 으로 이동하면서, 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 액체 (LQ) 및 투영 광학계 (PL) 를 통해 기판 (P) 상에 투영 노광 (액침 노광) 한다 (단계 SA4).
액침 영역 (AR2) 을 형성하기 위해 액체 공급 기구 (10) 의 액체 공급부 (11) 로부터 공급된 액체 (LQ) 는, 공급관 (13A, 13B) 을 유통한 후, 유로 형성 부재 (70) 내부에 형성된 공급 유로를 통해 액체 공급구 (12A, 12B) 로부터 기판 (P) 상에 공급된다. 액체 공급구 (12A, 12B) 로부터 기판 (P) 상에 공급된 액체 (LQ) 는, 투영 광학계 (PL) 의 선단부 (광학 소자 (2)) 의 하단면과 기판 (P) 사이에 넓게 젖도록 공급되고, 투영 영역 (AR1) 을 포함하는 기판 (P) 상의 일부에, 기판 (P) 보다도 작고 또한 투영 영역 (AR1) 보다도 큰 액침 영역 (AR2) 을 국소적으로 형성한다. 이 때, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 기구 (10) 중 투영 영역 (AR1) 의 X 축 방향 (주사 방향) 양측에 배치된 액체 공급구 (12A, 12B) 의 각각으로부터, 주사 방향에 관해 투영 영역 (AR1) 의 양측으로부터 기판 (P) 상으로의 액체 (LQ) 의 공급을 동시에 행한다. 이로 인해, 액침 영역 (AR2) 은 균일하고 양호하게 형성되어 있다.
본 실시형태에서의 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 X 축 방향 (주사 방향) 으로 이동하면서 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 투영 노광하는 것으로서, 주사 노광시에는, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 및 투영 광학계 (PL) 를 통해 마스크 (M) 일부의 패턴 이미지가 투영 영역 (AR1) 내에 투영되고, 마스크 (M) 가 -X 방향 (또는 +X 방향) 으로 속도 V 로 이동하는 데에 동기하고, 기판 (P) 이 투영 영역 (AR1) 에 대해 +X 방향 (또는 -X 방향) 으로 속도 β·V (β 는 투영 배율) 로 이동한다. 기판 (P) 상에는 복수의 쇼트 영역 (S1∼S24) 이 설정되어 있고, 1 개의 쇼트 영역으로의 노광 종료 후에, 기판 (P) 의 스테핑 이동에 의해 다음 쇼트 영역이 주사 개시 위치로 이동하여, 이하, 스텝 앤드 스캔 방식으로 기판 (P) 을 이동하면서 각 쇼트 영역 (S1∼S24) 에 대한 주사 노광 처리가 순서대로 행해진다.
기판 (P) 상의 복수의 쇼트 영역 (S1∼S24) 의 각각을 순서대로 노광할 때, 단계 (SA3) 에서 구한 각 쇼트 영역의 위치 정보 (배열 정보), 및 베이스 라인량에 기초하여, XY 스테이지 (53) 를 이동하여, 기판 (P) 상의 각 쇼트 영역 (S1∼S24) 과 패턴 이미지를 위치 맞춤하면서, 각 쇼트 영역 (S1∼S24) 의 액침 노광 처리를 행한다.
또한, 제어 장치 (CONT) 는, 쇼트 영역 (S1∼S24) 의 노광 중에, 포커스 검출계 (30) 를 사용하여 기판 (P) 표면의 면위치 정보를 검출하고, 투영 광학계 (PL) 및 액체 (LQ) 를 통한 이미지면과 기판 (P) 표면을 합치시키도록, 기판 스테이지 (PST) 를 통해 기판 (P) 을 Z 축 방향 또는 경사 방향으로 이동하거나, 또는 투영 광학계 (PL) 의 이미지 특성을 변화시키면서, 액침 노광 처리를 행한다. 포커스 검출계 (30) 는, 각 쇼트 영역의 노광 중에, 투사부 (30A) 로부터 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 상에 검출광 (La) 을 투사함과 함께 기판 (P) 으로부터의 반사광을 액체 (LQ) 를 통해 수광부 (30B) 에서 수광함으로써 기판 (P) 표면의 면위치 정보를 검출한다.
또한, 각 쇼트 영역 (S1∼S24) 에 대한 주사 노광 중은, 액체 (LQ) 의 공급 전에 구한 기판 (P) 의 표면 정보에 기초하여, 포커스 검출계 (30) 를 사용하는 것 없이, 기판 (P) 표면과 액체 (LQ) 를 통해 형성되는 이미지면과의 위치 관계를 조정하도록 해도 된다. 또는, 액체 (LQ) 의 공급 전에 구한 기판 (P) 의 표면 위치 정보와, 주사 노광 중에 액체 (LQ) 를 통해 검출한 기판 (P) 의 표면 위치 정보의 쌍방을 고려하여, 기판 (P) 표면의 위치 제어를 행하도록 해도 된다.
또한, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 에 대한 액침 노광 처리와, 온조 시스템 (60) 에 의한 온도 조정을 병행하여 실시한다. 온조 시스템 (60) 은, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 의 온도가 변화하거나, 액체 (LQ) 중에 온도 분포가 발생하지 않도록, 또한 광학 소자 (2) 및 기판 (P) 에 온도 변화나 열변형이 발생하지 않도록, 기판 (P) 상에 공급되는 액체 (LQ) 의 온도 조정 및 기판 홀더 (PH) 나 광학 소자 (2) 의 온도 조정을 행한다. 이 때 온조 시스템 (60) 은, 온도 센서 (80, 81, 84) 등을 사용하여, 기판 (P ; 기판 홀더 (PH)), 공급되는 액체 (LQ), 및 광학 소자 (2) 의 온도를 계측하여, 그 계측 결과에 기초하여, 기판 홀더 (PH) 나 광학 소자 (2) 의 온도 조정이나 기판 (P) 상에 공급되는 액체 (LQ) 의 온도 조정을 행한다.
여기에서, 액체 (LQ) 에 온도 변화나 온도 분포가 발생하는 요인으로서는, 예를 들어 액체 (LQ) 에 접촉하는 기판 (P) 이나 광학 소자 (2) 의 온도 변화를 들 수 있다. 기판 (P) 이나 광학 소자 (2) 의 온도 변화의 요인으로서는, 조사되는 노광광 (EL) 의 열에너지를 광학 소자 (2) 나 기판 (P ; 기판 (P) 상의 레지스트를 포함한다) 이 흡수하거나, 또는 발열원인 모터나 액츄에이터 (기판 스테이지 구동 장치 (PSTD)) 를 갖는 기판 스테이지 (PST) 로부터 기판 (P) 으로의 열 전달 등을 들 수 있다. 또는, 노광광 (EL) 이 조사됨으로써 액체 (LQ) 자체가 온도 변화하는 것도 생각된다. 이들의 요인에 의해, 액체 (LQ) 의 온도와 액체 (LQ) 와 접촉하는 기판 (P) 의 온도와 광학 소자 (2) 의 온도에 차가 발생하면, 그들 사이에서 열교환 (열전달) 이 행해져, 기판 (P) 과 광학 소자 (2) 사이에 채워진 액체 (LQ) 에 온도 변화나 온도 분포가 발생하거나, 기판 (P) 이나 광학 소자 (2) 의 온도 변화나 열변형을 야기할 가능성이 있다. 이 경우, 이들 온도 변화에 의해 노광광 (EL) 의 광로가 변동하거나, 기판 (P) 이 열변형하거나, 광학 소자 (2) 가 열변형하여 투영 광학계 (PL) 및 액체 (LQ) 를 통한 이미지 특성이 변동하거나, 패턴 이미지의 위치 맞춤이나 중첩 정밀도가 열화하는 문제가 발생할 가능성이 있다. 또는, 액체 (LQ) 의 온도 변화 (온도 분포) 에 기인하여, 액체 (LQ) 의 굴절률 변동이나 굴절률 분포가 발생하여, 포커스 검출계 (30) 의 검출광 (La) 의 광로가 변동하는 등으로, 포커스 검출계 (30) 에 계측 오차가 발생할 가능성도 있다.
또한, 액체 온조 장치 (61) 로부터 공급되는 액체 (LQ) 의 온도도, 조금이나마 경시적으로 변화할 가능성이 있고, 그 경우에도 기판 (P) 과 광학 소자 (2) 사이에 채워진 액체 (LQ) 에 온도 분포나 온도 변화가 발생한다.
그래서, 온조 시스템 (60) 은, 액체 (LQ) 와 기판 (P) 의 접촉, 또는 액체 (LQ) 와 광학 소자 (2) 의 접촉에 의해, 이들 광학 소자 (2) 나 기판 (P) 이나 액체 (LQ) 의 온도 변화가 발생하지 않도록, 액체 (LQ) 와 광학 소자 (2) 와 기판 (P) 이 거의 동일한 온도가 되도록, 액체 (LQ) 와 광학 소자 (2) 나 기판 홀더 (PH ; 나아가서는 기판 (P)) 의 온도 조정을 행함으로써, 계측 정밀도나 노광 정밀도가 열화하는 문제를 방지할 수 있다.
특히 온조 시스템 (60) 이, 기판 (P) 과 그 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 사이의 열전달이 저감되도록, 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정을 행하기 때문에, 발열원인 모터나 액츄에이터를 갖는 기판 스테이지 (PST) 로부터 기판 (P) 으로 전달되는 열에너지에 의해, 기판 (P) 이 열변형하거나, 액체 (LQ) 중에 온도 변화나 온도 분포가 발생하는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 온조 시스템 (60) 은, 광학 소자 (2) 와 그 광학 소자 (2) 에 접촉하는 액체 (LQ) 사이에서의 열전달이 저감되도록, 광학 소자 (2) 를 온도 조정하기 때문에, 노광광 (EL) 의 열에너지를 흡수하여 발열하는 광학 소자 (2) 로부터 그 광학 소자 (2) 에 접촉하는 액체 (LQ) 에 전달되는 열에너지에 의해, 광학 소자 (2) 가 온도 변화나 열변형을 일으키거나, 액체 (LQ) 중에 온도 변화나 온도 분포가 발생하는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
또한 액체 (LQ) 중에 온도 분포가 발생하여 굴절률 분포가 발생하면, 검출광 (La) 을 기판 (P) 에 대하여 기울기 방향 (기울기 상방) 으로부터 투사하는 구성인 포커스 검출계 (30) 의 계측 정밀도가 현저히 열화할 가능성이 있지만, 온조 시스템 (60) 이, 액체 (LQ) 중에 온도 분포가 발생하지 않도록, 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정을 행하거나, 광학 소자 (2) 의 온도 조정을 행함으로써, 포커스 검출계 (30) 의 계측 정밀도의 열화를 방지할 수 있다.
또한 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 의 온도 조정을 행할 때, 공급관 (13A, 13B) 의 도중에, 광학 소자 (2) 나 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정에 사용되는 액체 온조 장치 (61) 와는 별도의 액체 온조 장치를 설치하고, 온도 센서의 계측 결과에 기초하여, 액체 공급구 (12A, 12B) 로부터 공급하는 액체 (LQ) 의 온도를 조정하거나, 또는 단위 시간 당의 액체 공급량을 조정하도록 해도 된다.
기판 (P) 의 액침 노광이 종료한 후, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수 기구 (20), 또는 액체 회수 기구 (20) 와는 별도로 설치된 소정의 액체 회수 기구를 사용하여, 기판 (P) 상에 형성된 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 를 회수한다 (단계 SA5).
기판 (P) 상 및 기판 스테이지 (PST) 상의 액체 (LQ) 를 회수한 후, 제어 장치 (CONT) 는, 노광 완료된 기판 (P) 을 기판 스테이지 (PST) 로부터 반출 (언로드) 한다 (스텝 (SA6)).
이상 설명한 것과 같이, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH) 를 온조 시스템 (60) 을 사용하여 온도 조정함으로써, 액체 (LQ) 에 접촉하는 기판 (P) 을 기판 홀더 (PH) 를 통해 원하는 온도로 조정할 수 있다. 또한, 액체 (LQ) 와 접촉한 상태에서 노광광 (EL) 이 통과하는 광학 소자 (2) 나 상판 (401) 등도 온조 시스템 (60) 을 사용하여 온도 조정할 수 있다. 따라서, 기판 (P) 이나 광학 소자 (2) 에 접촉하고 있는 액체 (LQ) 도 원하는 온도로 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 액체 (LQ) 와 접하는 기판 (P) 이나 광학 소자 (2) 의 온도 변화나 열변형도 방지할 수 있다. 따라서, 액체 (LQ) 에 검출광 (La) 을 조사하고, 그 액체 (LQ) 를 통한 검출광 (La) 에 기초하여 계측 처리를 행하는 구성이더라도, 양호한 계측 정밀도를 유지할 수 있다. 또한, 원하는 온도로 유지된 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사할 수 있기 때문에, 양호한 노광 정밀도를 유지할 수 있다. 또한 액체 (LQ) 와 접촉하는 기판 (P ; 기판 홀더 (PH)), 광학 소자 (2), 기준 부재 (300) 등의 온도 조정을 행하도록 하고 있기 때문에, 액체의 기화에 기인하는 기판 (P), 광학 소자 (2), 기준 부재 (300) 등의 온도 변화나 열변형을 방지할 수도 있다.
또한, 예를 들어 도 9 에 나타내는 바와 같이, 기준 부재 (300) 상에 형성한 액체 (LQ) 의 액침 영역의 일부가 평탄면 (51) 상에 배치되거나, 또는 기판 (P) 상의 에지 영역 (E ; 도 1) 을 노광할 때에, 액체 (LQ) 의 액침 영역 (AR2) 의 일부가 평탄면 (51) 상에 배치되는 경우가 있지만, 기판 (P) 의 주위에 평탄면 (51) 을 형성하는 플레이트 부재 (50) 도 온도 조정함으로써, 그 평탄면 (51) 에 액체 (LQ) 가 접촉한 경우이더라도, 액체 (LQ) 에 온도 변화 (온도 분포) 가 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 예를 들어 기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크 (1) 의 검출을 행하기 전에 기판 (P) 의 온도 조정을 행하는 경우나 기판 (P) 의 노광을 시작하기 전에 기판 (P) 의 온도 조정을 행할 때, 노광에 사용되는 액체 (LQ) 를 기판 (P) 상에 일정 시간 흐르게 함으로써, 그 기판 (P) 의 온도 조정을 행할 수도 있다. 그 때, 온도 조정시의 단위 시간당의 액체 공급량을, 액침 노광시의 액체 공급량보다 많게 함으로써, 보다 효과적으로 단시간에 기판 (P) 을 원하는 온도로 조정할 수 있다. 또한, 액체 공급량을 많게 하였을 때는, 액체 (LQ) 의 유출을 방지하기 위해, 액체 공급량에 따라 액체 회수량을 많게 하면 된다.
또한, 기판 (P) 상에서의 패턴의 중첩 정밀도를 향상하기 위해, 얼라인먼트처리시 (단계 SA3) 와 액침 노광시 (단계 SA4) 에서의 기판 (P ; 또는 액체 (LQ) 나 광학 소자 (2)) 의 온도차를 가능한 한 작게 하도록 온도 조정하는 것이 바람직하지만, 광조사 조건이나 액츄에이터의 구동 조건 등에 따라 온도차가 발생할 가능성이 있다. 그 경우, 예를 들어 얼라인먼트 처리시와 액침 노광시의 온도차에 기인하는 기판 (P) 의 열변형량 (선팽창의 변동량) 을 미리 구하고, 그 변동량을 보정하기 위한 보정량을 구해 놓고, 그 보정량에 기초하여, 중첩 노광할 때의 기판 (P) 과 패턴 이미지의 위치 관계를 보정하도록 해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 기판 (P) 을 기판 스테이지 (PST) 상에 로드한 후에, 계측 처리를 행하도록 하고 있지만, 이 계측 처리는 복수장의 기판의 처리마다 행하고, 그 사이에는 단계 (SA3) 에서 얼라인먼트 처리만 행하도록 해도 된다.
또한 계측 처리를 행할 때에, 노광 대상으로서 기판 (P) 을 기판 스테이지 (PST) 상에 로드함으로써, 각 계측 처리 중에, Z 스테이지 (52) 의 오목부 (55) 에 액체 (LQ) 가 침입하는 것을 방지하고 있지만, 액침 영역 (AR2) 의 크기에 대하여 기판 스테이지 (PST) 의 상면에 충분한 면적이 있고, 계측 처리를 행할 때에, Z 스테이지 (52) 의 오목부 (55) 에 액체 (LQ) 가 침입하는 일이 없는 경우에는, 계측 처리가 완료된 후 기판 스테이지 상에 기판 (P) 을 로드하도록 해도 된다.
또한 계측 처리를 행할 때에 Z 스테이지 (52) 의 오목부 (55) 로 액체 (LQ) 가 침입하는 것을 방지하기 위해, 노광 대상으로서의 기판 (P) 이 아닌, 기판 (P) 과 동일한 형상의 더미 기판을 기판 스테이지 (PST) 상에 로드하여, 계측 처리가 완료한 후에, 노광 대상의 기판 (P) 과 교환하도록 해도 된다.
또한 상기 서술한 실시형태에서는, 기판 스테이지 (PST) 상에 기판 (P) 을 로드하기 전에, 온조용 홀더 (90) 로 기판 (P) 의 온도 조정을 행하고 있지만, 기판 스테이지 (PST) 상에 기판 (P) 을 로드한 후에 기판 (P) 상에 온도 조정된 액체 (LQ) 를 흐르게 하거나, 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정을 함으로써 충분하면, 온조용 홀더 (90) 를 설치하지 않아도 된다.
또한 상기 서술한 실시형태에서는, 광학 소자 (2), 기판 홀더 (PH), 기준 부재 (300) 등의 온도 조정을 행하고 있지만, 그들의 모든 온도 조정은 반드시 필요하지 않고, 액체 (LQ) 와의 열교환에 의한 영향이 우려되는 부재에만 온도 조정을 행하도록 해도 된다.
또한 상기 서술한 실시형태에서는, 광학 소자 (2), 기판 (P ; 기판 홀더 (PH)), 기준 부재 (300) 등의 액체 (LQ) 에 접촉하는 물체의 온도 조정을 행하도록 하고 있지만, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 공급된 액체 (LQ) 와 접촉하는 물체의 온도 조정을 행하지 않고, 그 물체의 온도에 따라, 공급되는 액체 (LQ) 의 온도를 조정하는 것만으로도 된다. 그 경우, 각 물체의 온도를, 예를 들어 온도 센서를 사용하여 측정하고, 그 측정 결과에 기초하여 액체 (LQ) 의 온도 조정을 행하는 것이 바람직하다. 이 경우에도, 액체 (LQ) 와 그 액체 (LQ) 에 접촉하는 물체간의 열교환이 억제되어, 액체 (LQ) 의 온도 변화 (온도 분포의 발생) 나 액체 (LQ) 와 접촉하는 물체의 온도 변화나 열변형을 방지할 수 있다.
또한 액체 (LQ) 와 유로 형성 부재 (70) 간의 열교환 (열전달) 도 우려되는 경우에는, 유로 형성 부재 (70) 를 온조 시스템 (60) 에 의해 온도 조정하도록 해도 된다. 이 경우, 유로 형성 부재 (70) 내에 히터를 매립하거나, 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 와 연통하는 유로 이외의 온조용 유로를 유로 형성 부재 (70) 내에 설치하여 온조용 유로에 온조용의 유체를 유통시켜도 된다. 이 경우, 유로 형성 부재 (70) 에 온도 센서를 배치하고, 유로 형성 부재 (70) 의 온도를 계측하여, 그 결과에 기초하여 유로 형성 부재 (70) 의 온도를 조정하도록 해도 된다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 기판 (P) 의 온도 조정을 행하기 위해, 기판 홀더 (PH) 내에 온도 유로 (62) 를 형성하고, 그 온조 유로 (62) 에 온도 조정된 액체 (LQ) 를 흐르게 함으로써, 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정을 행하도록 하고 있지만, 기판 스테이지 (PST) 에 탑재되어 있는 모터나 액츄에이터의 온도 조정 기구를 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정에 겸용하도록 해도 된다.
이하, 본 발명의 다른 실시형태에 대해 설명한다. 이하의 설명에서, 상기 서술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략하게 하거나 또는 생략한다.
도 10 에서, 유로 형성 부재 (70) 의 하면 (70A) 에는, 액체 공급구 (12A, 12B) 가 설치되어 있는 영역이 액체 회수구 (22A, 22B) 가 설치되어 있는 영역에 대해 기판 (P) 보다 멀리 되도록, 단부 (71) 가 형성되어 있다. 그리고, 단부 (71) 중, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 을 향하는 면 (71A) 에는, 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 를 교반하는 교반 장치 (72) 가 설치되어 있다. 교반 장치 (72) 는 액체 공급구 (12A, 12B) 의 각각의 근방에 설치되어 있고, 액체 공급구 (12A, 12B) 를 통해 기판 (P) 상에 공급된 액체 (LQ) 를 교반한다. 교반 장치 (72) 는, 기판 (P) 의 액침 노광 중 또는 그 전후, 또는 기준 부재 (300) 나 상판 (401, 501) 상에 액체 (LQ) 를 배치한 상태에서의 계측 중 또는 그 전후에서, 액체 (LQ) 를 교반할 수 있다. 교반 장치 (72) 에서 액체 (LQ) 를 교반함으로써, 액체 (LQ) 중에 온도 분포가 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 예를 들어 유로 형성 부재 (70) 의 내측면 (70B) 에, 광학 소자 (2) 에 대하여 액체 (LQ) 의 분류 (噴流) 를 분무하는 제 2 액체 공급구 (18A, 18B) 를 설치하도록 해도 된다. 즉, 제 2 액체 공급구 (18A, 18B) 를 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2A) 쪽을 향하도록 형성할 수도 있다. 이와 같이 제 2 액체 공급구 (18A, 18B) 로부터 액체 (LQ) 를 광학 소자 (2) 에 이르도록 공급함으로써, 노광광 (EL) 의 조사에 의한 광학 소자 (2) 의 온도 변화 (온도 상승) 를 억제하고, 광학 소자 (2) 를 원하는 온도로 유지하여 액체 (LQ) 에 온도 분포가 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
또한, 액체 (LQ) 를 광학 소자 (2) 에 이르도록 흐르게 하는 구성 대신에, 제 2 액체 공급구 (18A, 18B) 로부터 공급된 액체 (LQ) 가, 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2A) 을 따라 층류가 되어 흐르도록 해도 된다. 이 경우, 제 2 액체 공급구 (18A, 18B) 를 액체 접촉면 (2A) 의 근방에 또한 광학 소자 (2) 의 광축과 직교하는 방향을 향하도록 형성하면 된다. 이렇게 함으로써, 광학 소자 (2) 에 주는 영향 (마모나 용해 등) 을 억제할 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 노광용의 액체 (LQ) 를 공급하여 광학 소자 (2) 의 온도 조정을 행하는 경우, 광학 소자 (2) 와 기판 (P) 또는 기판 스테이지 (PST) 상의 소정의 평탄면을 대향시킨 상태에서 액체 (LQ) 의 공급을 행하고 있지만, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (PL) 의 하방 영역에 대하여 진퇴 가능하게 설치된 플레이트 부재 (150) 를 설치하도록 해도 된다. 플레이트 부재 (150) 는, 투영 광학계 (PL) 의 하방 영역에 배치되었을 때, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 에 대하여 소정의 거리를 두고 대향 가능하게 되어 있다. 플레이트 부재 (150) 에는, 축부 (151) 를 회전 운동 중심으로 하여 회전 운동하는 회전 기구 (152) 가 설치되어 있고, 회전 기구 (152) 의 구동에 의해, 투영 광학계 (PL) 의 하방 영역에 대하여 진퇴 가능하게 되어 있다. 또한, 축부 (151) 의 상단부는, 예를 들어 투영 광학계 (PL) 의 경통 (PK) 을 유지하는 정반이나 칼럼 (바디) 등, 소정의 부재에 장착할 수 있다. 또한, 회전 기구 (152) 는, 플레이트 부재 (150) 를 Z 축 방향으로 이동하는 Z 구동 기구의 기능도 갖고 있고, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 플레이트 부재 (150) 의 거리가 조정 가능하다. 이러한 플레이트 부재 (150) 를 설치함으로써, 기판 스테이지 (PST) 가 예를 들어 기판 (P) 의 로드·언로드를 행하기 위해 투영 광학계 (PL) 의 하방 영역에 배치되어 있지 않은 경우에도, 광학 소자 (2) 와 플레이트 부재 (150) 를 대향시킨 상태에서 액체 공급구 (12) 로부터 액체 (LQ) 를 공급함으로써, 광학 소자 (2) 의 온도 조정을 액체 (LQ) 를 사용하여 행할 수 있는 것 뿐만 아니라, 투영 광학계 (PL) 의 액체 접촉면 (2A) 을 상시 적셔 놓는 것도 가능해지기 때문에, 투영 광학계 (PL) 의 액체 접촉면 (2A) 이 말라서, 그 액체 접촉면 (2A) 에 이물 등이 부착하는 것을 방지할 수도 있다. 또한 투영 광학계 (PL) 의 하방에 기판 스테이지 (PST) 가 위치하지 않고 있는 경우이더라도, 투영 광학계 (Pl ; 광학 소자 (2)) 나 유로 형성 부재 (70) 로부터 액체가 문제 장소로 낙하되는 것을 플레이트 부재 (150) 에서 방지할 수 있다.
그런데, 액체 온조 장치 (61) 는 액체 (LQ) 의 온도가 정밀하게 조정 가능하지만, 도 13(a) 에 모식적으로 나타낸 그래프 도면과 같이, 액체 온조 장치 (61) 로부터 공급되는 액체 (LQ) 의 온도가 조금이나마 경시적으로 변화할 가능성이 있다. 또한 도 13(a) 의 그래프 도면에서, 가로축은 시간 t, 세로축은 온도 (온도 변동량) ΔT 이다. 이러한 경시적으로 온도 변화하는 액체 (LQ) 가 기판 (P) 상에 연속적으로 공급된 경우, 기판 (P) 상에 형성된 액침 영역 (AR2) 의 액체 (LQ) 중에 온도 분포가 발생되게 된다.
그래서, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 공급 유로 (13) 중 액체 온조 장치 (61) 와 액체 공급구 (12) 사이에, 통과하는 액체 (LQ) 의 온도 변동을 감쇠하는 감쇠 부재 (100) 를 설치함으로써, 도 13(b) 에 모식적으로 나타낸 그래프 도면과 같이, 액체 공급구 (12) 를 통해 공급되는 액체 (LQ) 의 경시적인 온도 변동을 감쇠할 수 있다. 감쇠 부재 (100) 는 단열재에 의해 주위와 단열되어 있다. 감쇠 부재 (100) 로서는, 예를 들어 금속제 소결체나 금속제 메시를 비롯한 다공질체를 들 수 있다. 또는 중공계 막 등으로 이루어지는 인라인 필터이어도 된다. 이러한 다공질체 등은, 통과하는 액체 (LQ) 에 대한 접촉 면적이 크고, 또한 액체 (LQ) 에 대한 열용량도 크기 때문에, 통과하는 액체 (LQ) 의 온도 변동을 충분히 감쇠할 수 있다. 또한 감쇠 부재 (100) 로서 금속을 사용하는 경우에는, 스테인레스강인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 트윈 스테이지형 노광 장치에도 적용할 수 있다. 트윈 스테이지형 노광 장치의 구조 및 노광 동작은, 예를 들어 일본 공개특허공보 평10-163099호 및 일본 공개특허공보 평10-214783호 (대응 미국 특허 제6,341,007호, 제6,400,441호, 제6,549,269호 및 제6,590,634호), 일본 특허공표공보 2000-505958호 (대응 미국 특허 제5,969,441호) 또는 미국 특허 제6,208,407호에 개시되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령에서 허용되는 한에서, 그들의 개시를 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
도 15 는 트윈 스테이지형 노광 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다. 도 15 에 나타내는 트윈형 노광 장치 (EX2) 는, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH1) 를 갖고, 기판 홀더 (PH1) 에 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 제 1 기판 스테이지 (PST1) 와, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH2) 를 갖고, 기판 홀더 (PH2) 에 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 제 2 기판 스테이지 (PST2) 를 갖고 있다. 제 1, 제 2 기판 스테이지 (PST1, PST2) 는, 공통의 베이스 (54) 위를 각각 독립적으로 이동 가능하다. 제 1, 제 2 기판 스테이지 (PST1, PST2) 는 각각 상기 서술한 실시형태와 같이, 기준 부재 (300) 나 조도 불균일 센서 (400), 공간 이미지 계측 센서 (500) 등의 센서를 구비하고 있다.
또한, 트윈 스테이지형 노광 장치 (EX2) 는, 일방의 기판 스테이지(PST1 ; PST2) 에 유지된 기판 (P) 의 계측을 행하는 계측 스테이션 (ST1) 과, 투영 광학계 (PL) 를 구비하고, 타방의 기판 스테이지 (PST2 ; PST1) 에 유지된 기판 (P) 의 노광을 행하는 노광 스테이션 (ST2) 을 구비하고 있다. 노광 스테이션 (ST2) 에는 기판 얼라인먼트계 (350) 를 제외하고, 도 1 의 시스템 (포커스 검출계 (30) 를 포함한다) 이 모두 탑재되어 있다. 또한, 계측 스테이션 (ST1) 에는, 기판 얼라인먼트계 (350), 투사부 (30A) 및 수광부 (30B) 를 갖는 포커스 검출계 (30) 가 탑재되어 있다.
그리고, 제 1 기판 스테이지 (PST1) 와 제 2 기판 스테이지 (PST2) 의 각각에는, 계측 스테이션 (ST1) 에서 기판 홀더 (PH1, PH2) 의 온도 조정을 행하는 온조 시스템 (60) 이 설치되어 있다.
이러한 트윈 스테이지형 노광 장치의 기본적인 동작으로서는, 예를 들어 노광 스테이션 (ST2) 에서 제 2 기판 스테이지 (PST2) 상의 기판 (P) 의 노광 처리 중에, 계측 스테이션 (ST1) 에서, 제 1 기판 스테이지 (PST1) 상의 기판 (P) 의 교환 및 계측 처리가 행해진다. 그리고, 각각의 작업이 종료하면, 제 2 기판 스테이지 (T2) 가 계측 스테이션 (ST1) 으로 이동하고, 그것과 병행하여 제 1 기판 스테이지 (PST1) 가 노광 스테이션 (ST2) 으로 이동하고, 이번에는 제 2 기판 스테이지 (PST2) 에서 계측 및 교환 처리가 행해지고, 제 1 기판 스테이지 (PST1) 상의 기판 (P) 에 대해 노광 처리가 행해진다.
본 실시형태에서, 계측 스테이션 (ST1) 에서의 기판 (P) 의 측정은, 포커스 검출계 (30) 에 의한 기판 (P) 표면의 면 위치 정보의 계측, 및 기판 얼라인먼트계 (350) 에 의한 기판 (P) 상의 얼라인먼트 마크 (1) 및 기준 부재 (300) 상의 기준 마크 (PFM) 의 검출을 포함한다. 예를 들어 제 2 기판 스테이지 (PST2) 상의 기판 (P) 에 대하여 노광 스테이션 (ST2) 에서 액침 노광 처리가 행해지고 있는 가운데, 제 1 기판 스테이지 (PST1) 상의 기판 (P) 에 대하여 계측 스테이션 (ST1) 에서 기판 얼라인먼트계 (350), 포커스 검출계 (30), 및 기준 부재 (300) 를 사용하여 계측 처리가 행해진다. 그리고, 계측 처리가 완료되면, 제 1 기판 스테이지 (PST1) 와 제 2 기판 스테이지 (PST2) 의 교환 작업이 행해져, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판 스테이지 (PST1) 의 기준 부재 (300) 와 투영 광학계 (PL) 가 대향하도록, 제 1 기판 스테이지 (PST1) 의 위치 결정이 이루어진다. 이 상태에서, 제어 장치 (CONT) 는 액체 (LQ) 의 공급을 시작하고, 투영 광학계 (PL) 와 기준 부재 (300) 사이를 액체 (LQ) 로 채우고, 액체 (LQ) 를 통한 마스크 얼라인먼트계 (360) 에 의한 기준 부재 (300) 의 기준 마크 (MFM) 의 계측 처리 및 노광 처리를 행한다. 또한, 계측 스테이션 (ST1) 에서 일단 구해진 각 쇼트 영역 (S1∼S24) 의 얼라인먼트 정보는 기준 부재 (300) 의 기준 마크 (PFM) 를 기준으로서 결정되어 있고 (기억되어 있고), 노광 스테이션 (ST2) 에서 액침 노광이 실행될 때는, 기준 부재 (300) 의 기준 마크 (PFM) 에 대하여 소정의 위치 관계로 형성되어 있는 기준 마크 (MFM) 와 마스크 (M) 의 위치 관계에 기초하여 각 쇼트 영역 (S1∼S24) 의 위치 결정이 이루어지도록 제 1 기판 스테이지 (PST1) 의 이동이 제어된다. 즉, 계측 스테이션 (ST1) 에서 구해진 각 쇼트 영역 (S1∼S24) 의 얼라인먼트 정보 (배열 정보) 는, 기준 마크 (PFM, MFM) 를 사용하여 노광 스테이션 (ST2) 에 유효하게 수수된다.
이와 같이, 트윈 스테이지형 노광 장치의 경우에는, 일방의 스테이지에서 액침 노광 처리 중에, 타방의 스테이지에서 액체를 통하지 않은 계측 처리를 행할 수 있기 때문에, 노광 처리의 스루 풋을 향상할 수 있다.
그리고, 온조 시스템 (60) 은, 계측 스테이션 (ST1) 에서, 기판 (P) 의 계측을 행하기 전에, 기판 홀더 (PH) 의 온도 조정을 행하여 기판 (P) 을 소정 온도로 조정한다. 그리고, 기판 홀더 (PH) 를 통해 기판 (P) 을 소정 온도로 조정한 후, 기판 (P) 에 대한 계측 처리가 행해진다. 온조 시스템 (60) 은, 기판 (P) 의 계측 처리 중에도, 기판 홀더 (PH) 를 통해 기판 (P) 의 온도 조정을 계속한다.
또한, 계측 스테이션 (ST1) 에서 기판 홀더 (PH1) 의 온도 조정을 행할 때, 온조 시스템 (60) 은, 노광 스테이션 (ST2) 에 설치된 액체 공급 기구 (10) 로부터 공급되는 액체 (LQ) 의 온도에 따라, 기판 홀더 (PH1) 의 온도 조정을 행한다. 구체적으로는, 액체 공급 기구 (10) 로부터 공급되는 액체 (LQ) 의 온도와 기판 (P) 의 온도가 거의 동일하게 되도록, 온조 시스템 (60) 은 계측 스테이션 (ST1) 에서 기판 홀더 (PH1) 의 온도 조정을 행한다. 그리고, 계측 스테이션 (ST1) 에서의 기판 (P) 의 계측 처리가 종료한 후, 제어 장치 (CONT) 는, 제 1 기판 스테이지 (PST1) 를 계측 스테이션 (ST1) 으로부터 노광 스테이션 (ST2) 으로 이동한다.
여기에서, 노광 스테이션 (ST2) 에서는, 제 2 기판 스테이지 (PST2) 상에 지지되어 있는 기판 (P) 에 대한 노광 처리가 행해지고 있다. 제어 장치 (CONT) 는, 노광 스테이션 (ST2) 에서의 제 2 기판 스테이지 (PST2) 상의 기판 (P) 의 노광 처리가 종료한 후, 계측 스테이션 (ST1) 에서 계측 처리를 완료한 기판 (P) 을 지지한 제 1 기판 스테이지 (PST1) 를 노광 스테이션 (ST2) 으로 이동한다. 이 때, 제 1 기판 스테이지 (PST1) 상의 기판 (P) 에 대한 계측 처리가 완료된 후, 노광 스테이션 (ST2) 에서의 제 2 기판 스테이지 (PST2) 상의 기판 (P) 에 대한 노광 처리가 계속 중인 경우에는, 제어 장치 (CONT) 는, 노광 스테이션 (ST2) 에서의 기판 (P) 의 노광이 종료할 때까지, 계측 스테이션 (ST1) 에서 제 1 기판 스테이지 (PST1) 상의 기판 (P) 의 온조 시스템 (60) 에 의한 온도 조정을 계속한다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 계측 스테이션 (ST1) 에서 제 1 기판 스테이지 (PST1) 상의 기판 (P) 에 대한 온도 조정을 시작한 후에는, 노광 스테이션 (ST2) 에서의 제 2 기판 스테이지 (PST2) 상의 기판 (P) 의 노광 처리가 종료할 때까지, 계측 스테이션 (ST1) 에서의 온도 조정을 계속한다.
그리고 제어 장치 (CONT) 는, 계측 처리를 끝내고, 노광 스테이션 (ST2) 로 이동된 제 1 기판 스테이지 (PST1) 상의 기판 (P) 을 액침 노광하기 위해, 액체 공급 기구 (10) 로부터 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 를 공급한다. 여기에서, 제 1 기판 스테이지 (PST1) 상에 유지되어 있는 기판 (P) 은, 계측 스테이션 (ST2) 에서 온조 시스템 (60) 에 의해, 액체 (LQ) 와 거의 같은 온도로 조정되어 있기 때문에, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 가 공급되더라도 기판 (P) 의 온도 변화나 열변형이 생기는 일이 없다. 또한, 공급된 액체 (LQ) 와의 접촉에 기인하는 기판 (P) 의 온도 변화를 억제하기 위해, 노광 스테이지 (ST2) 에서도 온조 시스템 (60) 에 의해 기판 홀더 (PH1) 의 온도 조정을 계속한 편이 좋은 것은 말할 필요도 없다. 그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 노광 스테이션 (ST2) 에서, 기판 (P) 에 액체 (LQ) 를 통해 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광한다. 기판 (P) 의 노광 중에서도, 제어 장치 (CONT) 는, 온조 시스템 (60) 에 의해 기판 홀더 (PH) 나 광학 소자 (2) 의 온도 조정을 행하면서, 기판 (P) 을 노광한다. 계측 스테이션 (ST1) 에서의 계측 후에, 기판 홀더 (PH1) 의 온도 조정을 계속하기 어려운 경우에는, 기판 홀더 (PH1) 의 기판 (P) 의 노광을 시작하기 전에, 예를 들어 기판 (P) 상에 노광용의 액체 (LQ) 를 액체 공급구 (12) 로부터 공급하여 기판 (P) 의 온도 조정을 행하고, 기판 (P) 이 액체 (LQ) 와 거의 동일한 온도로 된 후 노광을 시작하도록 해도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 제 1 기판 스테이지 (PST1) 및 제 2 기판 스테이지 (PST2) 를 갖는 트윈 스테이지형 노광 장치에서, 기판 (P) 에 관한 계측 처리를 행하는 계측 스테이션 (ST1) 에서 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH1) 를 온조 시스템 (60) 을 사용하여 온도 조정함으로써, 그 기판 홀더 (PH) 에 유지되어 있는 기판 (P) 을 원하는 온도로 조정할 수 있다. 따라서, 계측 스테이션 (ST1) 에서의 계측 처리 후에 기판 (P) 이 온도 변화나 열변형을 일으키는 것이 방지되고, 계측 스테이션 (ST1) 에서 계측된 정보 (기판 (P) 의 표면 정보, 기판 (P) 상의 쇼트 영역의 위치 정보 등) 에 기초하여, 노광 스테이션 (ST2) 에서 양호한 정밀도로 기판 (P) 을 노광할 수 있다.
상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에서의 액체 (LQ) 는 순수를 사용하였다. 순수는, 반도체 제조 공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있음과 동시에, 기판 (P) 상의 포토 레지스트나 광학 소자 (렌즈) 등에 대한 악영향이 없는 이점이 있다. 또한, 순수는 환경에 대한 악영향이 없음과 동시에, 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 등으로부터 공급되는 순수의 순도가 낮은 경우에는, 노광 장치가 초순수 제조기를 갖도록 해도 된다.
그리고, 파장이 193nm 정도인 노광광 (EL) 에 대한 순수 (물) 의 굴절률 n 은 거의 1.44 정도로 일컬어지고 있고, 노광광 (EL) 의 광원으로서 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193nm) 을 사용한 경우, 기판 (P) 상에서는 1/n, 즉 약 134nm 정도로 단파장화되어 높은 해상도가 얻어진다. 또한, 초점 심도는 공기 중에 비해 약 n 배, 즉 약 1.44 배 정도로 확대되기 때문에, 공기 중에서 사용하는 경우와 같은 정도의 초점 심도를 확보할 수 있으면 되는 경우에는, 투영 광학계 (PL) 의 개구수를 보다 증가시킬 수 있고, 이 점에서도 해상도가 향상한다.
또한, 상기 서술한 바와 같이 액침법을 사용한 경우에는, 투영 광학계의 개구수 (NA) 가 O.9∼1.3 이 될 수도 있다. 이와 같이 투영 광학계의 개구수 (NA) 가 커지는 경우에는, 종래로부터 노광광으로서 사용되고 있는 랜덤 편광광에서는 편광 효과에 의해 결상 성능이 악화할 수도 있기 때문에, 편광 조명을 사용하는 것이 바람직하다. 그 경우, 마스크 (레티클) 의 라인 앤드 스페이스 패턴의 라인 패턴의 긴 방향에 맞춘 직선 편광 조명을 행하고, 마스크 (레티클) 의 패턴으로부터는, S 편광 성분 (TE 편광 성분), 즉 라인 패턴의 긴 방향에 따른 편광 방향 성분의 회절광이 대부분 사출되도록 하면 된다. 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면에 도포된 레지스트의 사이가 액체로 채워져 있는 경우, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면에 도포된 레지스트의 사이가 공기 (기체) 로 채워져 있는 경우에 비해, 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 것과 같은 경우이더라도 높은 결상 성능을 얻을 수 있다. 또한, 위상 시프트 마스크나 일본 공개특허공보 평6-188169호에 개시되어 있는 것과 같은 라인 패턴의 긴 방향에 맞춘 사입사 (斜入射) 조명법 (특히 다이볼 조명법) 등을 적절하게 조합하면 더욱 효과적이다.
또한, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저를 노광광으로 하고, 1/4 정도의 축소 배율의 투영 광학계 (PL) 를 사용하여, 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴 (예를 들어 25∼50nm 정도의 라인 앤드 스페이스) 을 기판 (P) 상에 노광하는 것과 같은 경우, 마스크 (M) 의 구조 (예를 들어 패턴의 미세도나 크롬의 두께) 에 의해서는, Wave guide 효과에 의해 마스크 (M) 가 편광판으로서 작용하고, 콘트라스트를 저하시키는 P 편광 성분 (TM 편광 성분) 의 회절광에 의해 S 편광 성분 (TE 편광 성분) 의 회절광이 대부분 마스크 (M) 로부터 사출되도록 되기 때문에, 상기 서술한 직선 편광 조명을 사용하는 것이 바람직하지만, 랜덤 편광광으로 마스크 (M) 를 조명하더라도, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 NA 가 O.9∼1.3 과 같이 큰 경우에도 높은 해상 성능을 얻을 수 있다. 또한, 마스크 (M) 상의 극미세한 라인 앤드 스페이스 패턴을 기판 (P) 상에 노광하는 것과 같은 경우, Wire Grid 효과에 의해 P 편광 성분 (TM 편광 성분) 이 S 편광 성분 (TE 편광 성분) 보다도 커질 가능성도 있지만, 예를 들어 ArF 엑시머 레이저를 노광광으로 하고, 1/4 정도의 축소 배율의 투영 광학계 (PL) 를 사용하여, 25nm 보다 큰 라인 앤드 스페이스 패턴을 기판 (P) 상에 노광하는 것과 같은 경우에는, S 편광 성분 (TE 편광 성분) 의 회절광이 p 편광 성분 (TM 편광 성분) 의 회절광보다도 대부분 마스크 (M) 로부터 사출되기 때문에, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 NA 가 0.9∼1.3 과 같이 큰 경우에도 높은 해상 성능을 얻을 수 있다.
또한, 마스크 (레티클) 의 라인 패턴의 긴 방향에 맞춘 직선 편광 조명 (S 편광 조명) 뿐만 아니라, 일본 공개특허공보 평6-53120호에 개시되어 있는 것과 같이, 광축을 중심으로 한 원의 접선 (둘레) 방향에 직선 편광하는 편광 조명법과 사입사 조명법의 조합도 효과적이다. 특히, 마스크 (레티클) 의 패턴이 소정의 한 방향으로 신장되는 라인 패턴뿐만 아니라, 복수의 다른 방향으로 신장되는 라인 패턴이 혼재되는 경우에는, 동일하게 일본 공개특허공보 평6-53120호에 개시되어 있는 것과 같이, 광축을 중심으로 한 원의 접선 방향에 직선 편광하는 편광 조명법과 윤대 조명법을 병용함으로써, 투영 광학계의 개구수 (NA) 가 큰 경우이더라도 높은 결상 성능을 얻을 수 있다.
상기 실시형태에서는, 기판 홀더 (PH), 투영 광학계 (PL) 의 선단 광학 소자 (2), 기준 부재 (300) 등의 액체 (LQ) 에 접촉하는 물체의 온도를, 그들의 물체의 내부 또는 주위에 설치된 유로에 온조된 액체를 흐르게 함으로써 조정하고 있지만, 그들의 유로에 액체 대신에 온도 제어된 기체를 유통시켜도 된다.
본 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 의 선단에 광학 소자 (2) 가 부착되어 있고, 이 렌즈에 의해 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성, 예를 들어 수차 (구면 수차, 코마 수차 등) 의 조정을 행할 수 있다. 또한, 투영 광학계 (PL) 의 선단에 부착한 광학 소자로서는, 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성의 조정에 사용하는 광학 플레이트여도 된다. 혹은 노광광 (EL) 을 투과할 수 있는 평행 평면판이어도 된다. 액체 (LQ) 와 접촉하는 광학 소자를, 렌즈보다 저렴한 평행 평면판으로 함으로써, 노광 장치 (EX) 의 운반, 조립, 조정시 등에 투영 광학계 (PL) 의 투과율, 기판 (P) 상에서의 노광광 (EL) 의 조도, 및 조도 분포의 균일성을 저하시키는 물질 (예를 들어 규소계 유기물 등) 이 그 평행 평면판에 부착하더라도, 액체 (LQ) 를 공급하기 직전에 그 평행 평면판을 교환하는 것만으로도 되고, 액체 (LQ) 와 접촉하는 광학 소자를 렌즈로 하는 경우에 비해 그 교환 비용이 낮아진다는 이점이 있다. 즉, 노광광 (EL) 의 조사에 의해 레지스트로부터 발생하는 비산 입자, 또는 액체 (LQ) 중의 불순물의 부착 등에 기인하여 액체 (LQ) 에 접촉하는 광학 소자의 표면이 더러워지기 때문에, 그 광학 소자를 정기적으로 교환할 필요가 있지만, 이 광학 소자를 저렴한 평행 평면판으로 함으로써, 렌즈에 비해 교환 부품의 비용이 낮고, 또한 교환에 필요한 시간을 짧게 할 수 있어, 유지보수 비용 (운영 비용) 의 상승이나 스루풋 (throughput)의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 액체 (LQ) 의 흐름에 의해 발생하는 투영 광학계 (PL) 의 선단의 광학 소자와 기판 (P) 사이의 압력이 큰 경우에는, 그 광학 소자를 교환할 수 있게 하는 것은 아니고, 그 압력에 의해 광학 소자가 움직이지 않도록 견고하게 고정해도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면 사이는 액체 (LQ) 에서 채워져 있는 구성이지만, 예를 들어 기판 (P) 의 표면에 평행 평면판으로 이루어지는 커버 유리를 부착한 상태에서 액체 (LQ) 를 채우는 구성이어도 된다.
또한, 상기 서술한 액침법을 적용한 노광 장치는, 투영 광학계 (PL) 의 종단광학 소자 (2) 의 사출측의 광로 공간을 액체 (순수) 로 채우고 기판 (P) 을 노광하는 구성으로 되어 있지만, 국제공개 제2004/019128호에 개시되어 있는 것과 같이, 투영 광학계 (PL) 의 종단 광학 소자 (2) 의 입사측의 광로 공간도 액체 (순수) 로 채워지도록 해도 된다. 이 경우, 투영 광학계 (PL) 의 종단 광학 소자 (2) 의 입사측의 광로 공간의 액체의 압력을 조정하도록 해도 된다. 또한, 투영 광학계 (PL) 의 종단 광학 소자 (2) 의 입사측의 광로 공간의 기체를 배기하면서 액체의 공급을 개시함으로써, 그 광로 공간을 빠르고, 또한 양호하게 액체로 채울 수 있다.
또한, 본 실시형태의 액체 (LQ) 는 물이지만, 물 이외의 액체이어도 되는, 예를 들어, 노광광 (EL) 의 광원이 F2 레이저인 경우, 이 F2 레이저광은 물을 투과하지 않기 때문에, 액체 (LQ) 로서는 F2 레이저광을 투과 가능한 예를 들어, 과불화 폴리에테르 (PFPE) 나 불소계 오일 등의 불소계 유체이더라도 된다. 이 경우, 액체 (LQ) 와 접촉하는 부분에는, 예를 들어 불소를 포함하는 극성이 작은 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써 친액화 처리한다. 또한, 액체 (LQ) 로서는, 그 외에도, 노광광 (EL) 에 대한 투과성이 있어 될 수 있는 한 굴절률이 높고, 투영 광학계 (PL) 나 기판 (P) 표면에 도포되어 있는 포토 레지스트에 대해 안정적인 것 (예를 들어, 시더유 (cedar oil)) 을 사용하는 것도 가능하다. 이 경우에도 표면 처리는 사용하는 액체 (LQ) 의 극성에 따라 행해진다. 또한, 액체 (LQ) 인 순수 대신에, 원하는 굴절률을 갖는 여러 가지의 유체, 예를 들어, 초임계 유체나 고굴절률의 기체를 사용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 각 실시형태의 기판 (P) 으로서는, 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용의 유리 기판이나, 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼, 또는 노광 장치로 사용되는 마스크 또는 레티클의 원판 (합성 석영, 규소 웨이퍼) 등이 적용된다.
노광 장치 (EX) 로서는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 동기 이동하여 마스크 (M) 의 패턴을 주사 노광하는 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 노광 장치 (스캐닝 스테퍼) 외에, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 정지한 상태에서 마스크 (M) 의 패턴을 일괄 노광하여, 기판 (P) 을 순서대로 단계 이동시키는 스텝 앤드 리피트 방식의 투영 노광 장치 (스테퍼) 에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 기판 (P) 상에서 적어도 2 개의 패턴을 부분적으로 중첩하여 전사하는 스텝 앤드 스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또한 제 1 패턴과 기판 (P) 을 거의 정지한 상태에서 제 1 패턴의 축소 이미지를 투영 광학계 (예를 들어 1/8 축소 배율에서 반사 소자를 포함하지 않는 굴절형 투영 광학계) 를 사용하여 기판 (P) 상에 일괄 노광하고, 그 후에, 제 2 패턴과 기판 (P) 을 거의 정지한 상태에서 제 2 패턴의 축소 이미지를 그 투영 광학계를 사용하여, 제 1 패턴과 부분적으로 중첩하여 기판 (P) 상에 일괄 노광하는 스티치 방식의 일괄 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. 이 경우, 투영 광학계와 측정 스테이지를 대향시켜, 측정 스테이지 상에 액침 영역 (AR2) 을 형성할 때에, 상기 서술한 기판 스테이지 (PST) 의 플레이트 부재 (50) 나 기준 부재 (300), 공간 이미지 센서 (500) 등과 동일하게, 측정 스테이지 상의 부재를 온도 조정하도록 해도 된다. 또한 측정 스테이지를 구비한 노광 장치는, 예를 들어 유럽 특허공개 제1,041,357호에 기재되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령에서 허용되는 한에서, 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이를 국소적으로 액체로 채우는 노광 장치를 채용하고 있지만, 노광 대상의 기판의 표면 전체가 액체로 덮여지는 액침 노광 장치에도 본 발명을 적용 가능하다. 노광 대상의 기판의 표면 전체가 액체로 덮여지는 액침 노광 장치의 구조 및 노광 동작은, 예를 들어 일본 공개특허공보 평6-124873호, 일본 공개특허공보 평10-303114호, 미국 특허 제5,825,043호 등에 상세히 기재되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령에서 허용된 한에서, 이 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
노광 장치에 탑재한 투영 광학계로서, 상기 서술한 바와 같이 여러 가지 타입의 투영 광학계를 사용할 수도 있지만, 투영 광학계를 갖지 않는 타입의 노광 장치, 예를 들어, 프록시미티형 노광 장치에 본 발명을 적용할 수도 있다.
또한, 상기 서술한 실시 형태에서는, 액체 (LQ) 를 통해 기판 (P) 표면의 면위치 정보를 검출하는 포커스·레벨링 검출계를 채용하고 있지만, 액체를 통하지 않고, 노광 전, 또는 노광 중에 기판 (P) 표면의 면위치 정보를 검출하는 포커스·레벨링 검출계를 채용해도 된다.
상기 구체예에서는, 유로 형성 부재 (70) 의 개구부 (70C ; 광 투과부) 에, 소정의 간격을 사이에 두고 투영 광학계 (PL) 의 선단의 광학 소자 (2) 를 배치시켰지만, 유로 형성 부재 (70) 의 개구부 (70C) 에 임의의 광학 소자를 장착해도 된다. 즉, 광학 소자 (2) 나 상기 서술한 광학 플레이트를 유로 형성 부재 (70) 에 유지시켜도 된다. 이 경우에도 투영 광학계 (PL) 와 유로 형성 부재 (70) 는 진동 전달 방지의 관점에서 별도의 지지 구조인 것이 바람직하다.
노광 장치 (EX) 의 종류로서는, 기판 (P) 에 반도체 소자 패턴을 노광하는 반도체 소자 제조용의 노광 장치에 한하지 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 폭넓게 적용할 수 있다.
기판 스테이지 (PST) 나 마스크 스테이지 (MST) 에 리니어 모터를 사용하는 경우에는, 에어 베어링을 사용한 에어 부상형 및 로렌츠힘 또는 리액턴스힘을 사용한 자기 부상형의 어느 쪽을 사용해도 된다. 또한, 각 스테이지 (PST, MST) 는, 가이드를 따라 이동하는 타입이어도 되고, 가이드를 설치하지 않은 가이드리스 타입이어도 된다. 스테이지에 리니아 모터를 사용한 예는, 미국 특허 제5,623,853호 및 제5,528,118호에 개시되어 있고, 각각 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령에서 허용되는 한에서, 이들의 문헌의 기재 내용을 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
각 스테이지 (PST, MST) 의 구동 기구로서는, 이차원에 자석을 배치한 자석 유닛과, 이차원에 코일을 배치한 전기자 유닛을 대향시켜 전자력에 의해 각 스테이지 (PST, MST) 를 구동하는 평면 모터를 사용해도 된다. 이 경우, 자석 유닛과 전기자 유닛의 어느 일방을 스테이지 (PST, MST) 에 접속하고, 자석 유닛과 전기자 유닛의 타방을 스테이지 (PST, MST) 의 이동면 측에 설치하면 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 해도 된다. 이 반력의 처리 방법은, 예를 들어, 미국 특허 제5,528,118호 (일본 공개특허공보 평8-166475호) 에 상세히 개시되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령에서 허용되는 한에서, 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 해도 된다. 이 반력의 처리 방법은, 예를 들어, 미국 특허 제5,874,820호 (일본 공개특허공보 평8-330224호) 에 상세히 개시되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령에서 허용되는 한에서, 이 문헌의 개시를 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
이상과 같이, 본원 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 본원 특허 청구의 범위에 예시된 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브 시스템을, 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록, 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해, 이 조립의 전후에는, 각종 광학계에 대해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 행해진다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호의, 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정 전에, 각 서브 시스템 개개의 조립 공정이 있는 것은 말할 필요도 없다. 각종 서브 시스템의 노광 장치로의 조립 공정이 종료하면, 종합 조정이 행해지고, 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또한, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 행하는 것이 바람직하다.
반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 마이크로 디바이스의 기능·성능 설계를 하는 단계 (201), 이 설계 단계에 기초한 마스크 (레티클) 를 제작하는 단계 (202), 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계 (203), 상기 서술한 실시형태의 노광 장치 (EX) 에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 노광 처리 단계 (204), 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함한다 ; 205), 검사 단계 (206) 등을 거쳐 제조된다.
본 발명에 의하면, 액체나 액체와 접촉하는 물체의 온도를 원하는 상태로 유지할 수 있다. 따라서, 액체를 통해 노광광을 조사하였을 때의 노광 정밀도나 액체를 통해 검출광을 조사하였을 때의 계측 정밀도를 양호한 상태로 유지할 수 있다. 따라서, 원하는 성능을 갖는 디바이스를 제조할 수 있다.

Claims (61)

  1. 액체를 통해 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 기판을 유지하는 기판 유지 부재를 갖고, 그 기판 유지 부재에 상기 기판을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지와;
    상기 기판 유지 부재의 온도 조정을 행하는 온조 (溫調) 시스템을 구비하는, 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 기판과 그 기판 상의 액체 사이의 열전달이 저감되도록, 상기 기판 유지 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 액체와 상기 기판의 접촉에 의해 상기 액체의 온도 변화가 발생하지 않도록, 상기 기판 유지 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 액체 중에 온도 분포가 발생하지 않도록, 상기 기판 유지 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 액체를 통해 상기 기판 상에 검출광을 투사함과 함께 상기 기판으로부터의 반사광을 상기 액체를 통해 수광함으로써 상기 기판 표면의 면위치 정보를 검출하는 면위치 검출 장치를 구비하고,
    상기 온조 시스템은, 상기 액체의 온도 변화에 기인하는 상기 면위치 검출 장치의 계측 오차를 억제하기 위해, 상기 기판 유지 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 액체와 상기 기판의 접촉에 의해 상기 기판의 온도 변화가 발생하지 않도록, 상기 기판 유지 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판 상의 얼라인먼트 마크를 액체를 통하지 않고 검출하는 마크 검출계를 구비하고,
    상기 온조 시스템은, 상기 마크 검출계에 의한 마크 검출 후에, 상기 액체와 상기 기판의 접촉에 기인하여 상기 기판의 온도가 변화하지 않도록, 상기 기판 유지 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 기판 상에 공급되는 액체와 동일한 액체를 사용하여 상기 기판 유지 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 기판 상에 공급되는 액체의 온도에 따라, 상기 기판 유지 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 유지 부재의 온도를 계측하는 온도 센서를 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 액체와 접촉한 상태에서 상기 노광광이 통과하는 광학 부재의 온도 조정도 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은 상기 액체의 온도 조정도 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 액체와 상기 광학 부재와 상기 기판이 거의 동일한 온도가 되도록, 상기 액체와 상기 광학 부재와 상기 기판 유지 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  14. 액체를 통해 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 액체와 접촉한 상태에서 상기 노광광이 통과하는 광학 부재의 온도 조정을 행하는 온조 시스템을 구비하는, 노광 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 액체와 상기 광학 부재 사이에서의 열전달이 저감되도록, 상기 광학 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 액체와 상기 광학 부재의 접촉에 의해 상기 액체의 온도 변화가 발생하지 않도록, 상기 광학 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 액체 중에 온도 분포가 발생하지 않도록, 상기 광학 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 광학 부재의 온도를 계측하는 온도 센서를 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  19. 제 1 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 기판 상에 액체를 통해 패턴 이미지를 투영하는 투영 광학계와;
    상기 투영 광학계의 이미지면측에 공급된 액체의 온도를 계측하는 온도 센서를 구비한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  20. 제 14 항에 있어서,
    상기 액체를 통해 상기 기판 상에 검출광을 투사함과 함께 상기 기판으로부터의 반사광을 상기 액체를 통해 수광함으로써 상기 기판 표면의 면위치 정보를 검출하는 면위치 검출 장치를 구비하고,
    상기 온조 시스템은, 상기 액체의 온도 변화에 기인하는 상기 면위치 검출 장치의 계측 오차를 억제하기 위해, 상기 광학 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 액체와 상기 광학 부재의 접촉에 의해 상기 광학 부재의 온도 변화가 발생하지 않도록, 상기 광학 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 기판 상에 공급되는 액체와 동일한 액체를 사용하여 상기 광학 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 기판 상에 공급되는 액체의 온도에 따라, 상기 광학 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  24. 제 14 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은 상기 액체의 온도 조정도 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  25. 액체를 통해 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 기판을 유지하여 이동할 수 있으며, 상기 기판의 주위에 평탄부를 형성하는 부재를 갖는 기판 스테이지와;
    상기 평탄부를 형성하는 부재의 온도 조정을 행하는 온조 시스템을 구비하는, 노광 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 평탄부는 상기 기판 스테이지에 유지된 기판의 표면과 거의 면일(面一) 한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 평탄부를 형성하는 부재는, 상기 기판의 주위에 배치된 계측 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 평탄부를 형성하는 부재의 온도 변화가 발생하지 않도록, 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  29. 제 25 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 평탄부 상의 액체의 온도 변화를 억제하기 위해, 상기 평탄부를 형성하는 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  30. 액체를 통해 기판 상에 노광광을 조사하여, 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    기판을 유지하는 기판 유지 부재를 갖고, 그 기판 유지 부재에 기판을 유지하여 이동 가능한 제 1 기판 스테이지;
    기판을 유지하는 기판 유지 부재를 갖고, 그 기판 유지 부재에 기판을 유지하여 이동 가능한 제 2 기판 스테이지;
    일방의 스테이지에 유지된 기판의 계측을 행하는 계측 스테이션;
    타방의 스테이지에 유지된 기판의 노광을 행하는 노광 스테이션; 및
    상기 제 1 기판 스테이지와 상기 제 2 기판 스테이지의 각각에 설치되고, 상기 계측 스테이션에서 상기 기판 유지 부재의 온도 조정을 행하는 온조 시스템을 구비하는, 노광 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 계측 스테이션에서의 기판의 계측은, 기판 표면의 면위치 정보의 계측을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  32. 제 30 항에 있어서,
    상기 계측 스테이션에서의 기판의 계측은, 기판 상의 얼라인먼트 마크의 검출을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 온조 시스템은, 상기 기판의 계측을 행하기 전에, 상기 기판 유지 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  34. 제 30 항에 있어서,
    상기 노광 스테이션은, 상기 기판 상에 액체를 공급하기 위한 액체 공급 기구를 구비하고,
    상기 온조 시스템은, 상기 액체 공급 기구로부터 공급되는 액체의 온도에 따라, 상기 기판 유지 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  35. 제 30 항에 있어서,
    상기 계측 스테이션에서의 기판의 계측 후에, 상기 노광 스테이션에서 상기 기판 상에 공급된 액체와의 접촉에 기인하는 상기 기판의 온도 변화를 억제하기 위해, 상기 온조 시스템은, 상기 기판 유지 부재의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  36. 제 1 항, 제 14 항, 제 25 항 또는 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 상에 액체를 통해 패턴 이미지를 투영하는 투영 광학계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  37. 액체를 통해 기판에 노광광을 조사하고 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    상기 액체를 공급하는 액체 공급 기구와;
    상기 액체 공급 기구로부터 공급된 액체와 접촉하는 물체의 온도를 계측하는 온도 센서를 구비하고,
    상기 액체 공급 기구는 상기 온도 센서의 계측 결과에 기초하여, 공급되는 액체의 온도를 조정하는, 노광 장치.
  38. 제 37 항에 있어서,
    상기 액체 공급 기구로부터 공급된 액체를 통해 상기 기판 상에 패턴 이미지를 투영하는 투영 광학계를 추가로 구비하고,
    상기 액체 공급 기구는 상기 투영 광학계의 이미지면측에 상기 액체를 공급하고,
    상기 온도 센서는 투영 광학계의 이미지면측에 액체 공급 기구로부터 공급된 액체와 접촉하는 물체의 온도를 계측하고,
    상기 액체 공급 기구는 상기 온도 센서의 계측 결과에 기초하여, 상기 투영 광학계의 이미지면측에 공급되는 액체의 온도를 조정하는, 노광 장치.
  39. 제 37 항에 있어서,
    상기 물체는 상기 기판을 포함하는, 노광 장치.
  40. 제 37 항에 있어서,
    상기 액체 공급 기구로부터 공급된 액체를 통해 상기 기판 상에 패턴 이미지를 투영하는 투영 광학계를 추가로 구비하고,
    상기 물체는 상기 투영 광학계의 일부의 광학 부재를 포함하는, 노광 장치.
  41. 제 37 항에 있어서,
    상기 기판을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지를 구비하고,
    상기 물체는 상기 기판 스테이지의 상면의 적어도 일부를 형성하는 부재를 포함하는, 노광 장치.
  42. 제 41 항에 있어서,
    상기 기판 스테이지의 상면의 적어도 일부를 형성하는 부재는, 상기 기판 스테이지에 탑재된 계측용 부재를 포함하는, 노광 장치.
  43. 제 37 항에 있어서,
    상기 물체의 온도와 거의 동일해지도록, 상기 온조 장치는 공급되는 액체의 온도 조정을 행하는, 노광 장치.
  44. 제 1 항, 제 14 항, 제 25 항, 제 30 항 또는 제 37 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  45. 액체를 통해 기판을 노광하는 노광 방법으로서,
    상기 기판의 노광을 시작하기 전에, 상기 기판의 온도를 상기 액체의 온도를 고려하여 조정하는 것과;
    상기 액체를 통해 기판 상에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 것을 포함하는, 노광 방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    투영 광학계와 상기 액체를 통해 기판 상에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는, 노광 방법.
  47. 제 45 항에 있어서,
    상기 기판의 노광 중에 상기 기판을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지에, 상기 기판을 로드하기 전에 상기 기판의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  48. 제 45 항에 있어서,
    상기 기판의 노광 중에 상기 기판을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지에, 상기 기판을 로드한 후에 상기 기판의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  49. 제 48 항에 있어서,
    상기 기판의 노광에 사용되는 액체를, 상기 기판 스테이지에 로드된 기판 상에 공급하여, 상기 기판의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 기판 스테이지 상에 로드한 기판 상의 얼라인먼트 마크의 검출을 행하기 전에 상기 기판의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  51. 제 45 항에 있어서,
    상기 기판의 노광에 사용되는 액체를 사용하여, 상기 기판의 온도 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  52. 제 47 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 액체가 접촉하였을 때의 상기 액체의 온도 변화가 작아지도록, 상기 기판 스테이지에 상기 기판을 로드하기 전에 상기 기판의 온도를 조정하는, 노광 방법.
  53. 제 52 항에 있어서,
    상기 기판 스테이지에 상기 기판을 로드하였을 때의 상기 기판의 온도 변화가 작아지도록, 상기 기판 스테이지에 상기 기판을 로드하기 전에 상기 기판의 온도를 조정하는, 노광 방법.
  54. 제 45 항에 기재된 노광 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
  55. 액체를 통해 기판을 노광하는 방법으로서,
    상기 기판을 포함하는, 액체가 접촉하는 물체의 온도를 예정 온도에 기초하여 조정하는 것과;
    상기 예정 온도의 액체를 통해 기판을 노광하는 것을 포함하는, 노광 방법.
  56. 제 55 항에 있어서,
    상기 물체의 온도를 측정하는 것을 추가로 포함하는, 노광 방법.
  57. 제 56 항에 있어서,
    측정된 물체의 온도와 예정 온도에 기초하여 상기 물체의 온도를 조정하는, 노광 방법.
  58. 제 55 항에 있어서,
    예정 온도에 기초하여 액체가 접촉하는 물체의 온도를 조정하면서, 상기 예정 온도의 액체를 통해 기판을 노광하는, 노광 방법.
  59. 액체를 통해 기판 상에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 방법으로서,
    액체를 공급하는 것과;
    공급된 액체와 접촉하는 물체의 온도에 기초하여, 공급되는 액체의 온도를 조정하는 것을 포함하는, 노광 방법.
  60. 제 59 항에 있어서,
    상기 노광광은 투영 광학계를 통해 상기 기판 상에 조사되고;
    상기 물체는 상기 기판 또는 상기 투영 광학계의 광학 부재의 일부인, 노광 방법.
  61. 제 59 항에 있어서,
    상기 기판을 기판 스테이지 상에 유지하는 것을 추가로 포함하고,
    상기 물체는 기판 스테이지의 상면에 설치된 부재인, 노광 방법.
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