KR101343655B1

KR101343655B1 - 노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR101343655B1
Application number: KR1020127025007A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 나가사카; 유우키 이시이; 스스무 마키노우치
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2003-08-21
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2013-12-20
Anticipated expiration: 2024-08-20
Also published as: WO2005020299A1; JPWO2005020299A1; KR20110123784A; KR20060126901A; JP2012129556A; KR20110137390A; KR20180120816A; JP6390592B2; JP4862923B2; KR101475995B1; JP5949878B2; KR101239632B1; JP2011109147A; KR20170094004A; KR20120066078A; JP2018049295A; JP5353925B2; JP6319410B2; KR101441844B1; EP1662554A4

Abstract

이 노광 장치는, 투영 광학계의 이미지면측에 배치된 기판 상에 상기 투영 광학계와 액체를 통해서 노광광을 조사함으로써 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서, 상기 기판 상에 액체를 공급하는 액체 공급 기구와, 상기 기판 상에 공급된 액체를 회수하는 액체 회수 기구를 구비하고, 상기 노광광이 상기 투영 광학계의 이미지면측에 조사되고 있을 때, 상기 액체 회수 기구는 상기 액체를 회수하지 않는다.

Description

노광 장치, 노광 방법 및 디바이스 제조 방법 {EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE PRODUCING METHOD}

본 발명은, 투영 광학계와 액체를 통해서 기판에 노광광을 조사하여 노광하는 노광 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

본원은, 2003년 8월 21일에 출원된 일본 특허출원 2003-297507호, 및 2004년 2월 16일에 출원된 일본 특허출원 2004-38411호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스는, 마스크 상에 형성된 패턴을 감광성의 기판 상에 전사하는 이른바 포토리소그래피 수법에 의해 제조된다. 이 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치는, 마스크를 지지하는 마스크 스테이지와 기판을 지지하는 기판 스테이지를 갖고, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지를 축차 이동시키면서 마스크의 패턴을 투영 광학계를 통해 기판에 전사하는 것이다. 최근, 디바이스 패턴이 보다 더 고집적화되는 것에 대응하기 위해 투영 광학계의 추가적인 고해상도화가 요구되고 있다. 투영 광학계의 해상도는, 사용하는 노광 파장이 짧을수록, 또 투영 광학계의 개구수가 클수록 높아진다. 그 때문에, 노광 장치에서 사용되는 노광 파장은 해마다 단파장화되고 있고, 투영 광학계의 개구수도 증가하고 있다. 그리고, 현재 주류인 노광 파장은 KrF 엑시머 레이저의 248㎚ 이지만, 더욱 단파장인 ArF 엑시머 레이저의 193㎚ 도 실용화되고 있는 중이다. 또한, 노광할 때에는, 해상도와 함께 초점 심도 (DOF) 도 중요해진다. 해상도 (R), 및 초점 심도 (δ) 는 각각 이하의 식에 의해 나타난다.

R=k₁ㆍλ/NA … (1)

δ=±k₂ㆍλ/NA² … (2)

여기서, λ 는 노광 파장, NA 는 투영 광학계의 개구수, k₁, k₂ 는 프로세스 계수이다. (1) 식, (2) 식에서, 해상도 (R) 를 높이기 위해 노광 파장 (λ) 을 짧게 하고 개구수 (NA) 를 크게 하면, 초점 심도 (δ) 가 좁아지는 것을 알 수 있다.

초점 심도 (δ) 가 지나치게 좁아지면, 투영 광학계의 이미지면에 대하여 기판 표면을 합치시키는 것이 어려워져, 노광 동작시의 포커스 마진이 부족해질 우려가 있다. 그래서, 실질적으로 노광 파장을 짧게 하고, 또 초점 심도를 넓히는 방법으로서, 예를 들어 국제 공개 제99/49504호 팜플렛에 개시되어 있는 액침법이 제안되어 있다. 이 액침법은, 투영 광학계의 하면과 기판 표면 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 종래 기술은, 액체 공급 장치 및 액체 회수 장치에 의해 액체를 공급 및 회수함으로써 기판 상에 액침 영역을 형성하고 있지만, 액체를 회수할 때에 소리나 진동이 발생할 가능성이 있고, 발생한 소리나 진동이 노광 정밀도나 각종 계측 정밀도에 영향을 미칠 우려가 있다.

또한, 노광 정밀도나 각종 계측 정밀도를 유지하기 위해서 또는 기판 상에 노광되는 패턴의 열화를 방지하기 위해서 액체를 양호하게 회수하는 것도 중요하다. 액체를 충분히 회수할 수 없으면, 예를 들어 기판 상에 잔존한 액체가 건조되어 거기에 액체의 부착 흔적 (물무늬 (워터 마크)) 이 생기거나, 잔존한 액체가 주변의 기계부품으로 비산(飛散)하여 녹을 발생시키는 문제도 생긴다. 또한, 액체가 잔존하거나 비산하면, 기판이 놓여 있는 환경 (습도 등) 의 변동을 가져와, 스테이지 위치 계측에 사용하는 광간섭계의 검출광의 광로 상의 굴절률 변화를 야기하는 등, 노광 처리에 관련된 여러 가지 계측 동작에 영향을 줄 가능성이 있어 노광 정밀도를 저하시킨다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 투영 광학계와 액체를 통해서 기판에 노광광을 조사함으로써 노광할 때의 노광 정밀도를 유지할 수 있는 노광 방법, 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 실시형태에 나타내는 도 1∼도 19 에 대응하는 이하의 구성을 채용하고 있다. 단, 각 요소에 부가된 괄호 안의 부호는 그 요소의 예시에 불과하여, 각 요소를 한정하는 의도는 없다.

본 발명의 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치된 기판 (P) 상에, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (1) 를 통해서 노광광 (EL) 을 조사함으로써 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 기판 (P) 상에 액체 (1) 를 공급하는 액체 공급 기구 (10) 와, 기판 (P) 상에 공급된 액체 (1) 를 회수하는 액체 회수 기구 (20) 를 구비하고, 노광광 (EL) 이 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 조사되고 있을 때에, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (1) 의 회수를 실시하지 않는다.

본 발명에 의하면, 노광광이 투영 광학계의 이미지면측에 조사되고 있을 때에 액체 회수 기구에 의해 액체를 회수하지 않도록 함으로써, 이미지면측에 노광광을 조사하는 동작인 기판에 대한 노광 동작 중에 액체의 회수 동작에 기인하는 소리나 진동을 발생시키지 않도록 할 수 있다. 따라서, 소리나 진동에 의해 노광 정밀도가 저하되는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 투영 광학계의 이미지면측에 노광광을 조사하는 동작으로서, 기판에 대한 노광 동작 외에 예를 들어 투영 광학계의 이미지면측에 배치된 각종 수광 센서에 의한 액체를 통한 노광광의 검출 동작도 들 수 있다. 이 수광 센서에 의한 노광광의 검출 동작 중에도 액체 회수 기구에 의한 액체 회수 동작을 실시하지 않도록 함으로써, 소리나 진동에 의해서 검출 정밀도가 저하되는 문제를 방지할 수 있다.

본 발명의 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치된 기판 (P) 상에, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (1) 를 통해서 노광광 (EL) 을 조사함으로써 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 기판 (P) 을 유지하여 이동할 수 있는 기판 유지부재 (PST) 와, 기판 유지부재 (PST) 의 상방에 회수구 (23, 23A∼23D) 를 갖고, 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 회수하는 액체 회수 기구 (20) 를 구비하고, 기판 유지부재 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 노광 완료 후에, 기판 유지부재 (PST) 와 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (23, 23A∼23D) 를 상대적으로 이동시킨다.

본 발명에 의하면, 기판에 대한 노광 완료 후에 기판 유지부재와 액체 회수 기구의 회수구를 상대적으로 이동시킴으로써, 노광 중에 액체 회수 기구에 의해 완전히 회수되지 않고 기판 상 또는 기판 유지부재 상에 잔존한 액체를 회수할 수 있다. 따라서, 잔존하는 액체에 기인한 워터 마크의 발생이나, 장치의 녹 발생, 또는 환경의 변동 등과 같은 문제의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 노광 장치 (EX) 는, 기판 (P) 위의 일부에 액침 영역 (AR2) 을 형성하고, 그 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 액체 (1) 와 투영 광학계 (PL) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사함으로써 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 기판 (P) 의 노광 중에, 기판 (P) 상에 액체 (1) 를 공급하는 액체 공급 기구 (10) 와, 기판 (P) 의 노광 중에, 기판 (P) 의 상방으로부터 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 흡인 회수하는 액체 회수 기구 (20) 를 구비하고, 기판 (P) 의 노광 중, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급량이 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수량보다도 많다.

액체 회수 기구가 기판의 상방으로부터 그 기판 상의 액체를 흡인함으로써 회수하는 구성인 경우, 액체를 그 주위의 기체와 함께 (주위의 기체를 내포하도록 하여) 회수하는 상황이 발생하는 일이 있어, 그 기체를 내포하도록 하여 회수하는 것이 소리나 진동을 발생시키는 요인의 하나로 생각할 수 있다. 본 발명에 의하면, 기판 상에 대한 액체 공급량을 많게 하여, 액체 회수 기구에 의해 액체를 기체와 함께 흡인 회수할 때의 액체의 비율을 많게 하고 기체의 내포량을 적게 함으로써, 소리나 진동을 저감할 수 있다.

본 발명의 노광 장치는, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (1) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광을 조사함으로써 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치 (EX) 로서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치되고, 투영 광학계 (PL) 와의 사이에 액체를 유지하는 가동부재 (PST) 와, 그 가동부재 (PST) 의 표면과 대향하도록 배치된 회수구 (23) 를 갖고, 그 가동부재 (PST) 상의 액체를 회수할 수 있는 액체 회수 기구 (20) 를 구비하고, 그 가동부재 (PST) 와 액체 회수 기구의 회수구 (23) 를 상대적으로 이동시켜 그 가동부재 (PST) 상의 액체를 회수한다.

본 발명에 의하면, 가동부재 상의 액체를 보다 확실히 회수할 수 있어, 액체의 잔류에 기인하는 액체의 부착 흔적의 발생 등과 같은 문제를 억제할 수 있다.

본 발명의 디바이스 제조 방법은, 상기 기재된 노광 장치 (EX) 를 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 높은 노광 정밀도를 유지한 상태로 노광 처리할 수 있어, 원하는 성능을 발휘할 수 있는 디바이스를 제공할 수 있다.

본 발명의 노광 방법은, 기판 (P) 을 유지하여 이동할 수 있는 이동체 (PST) 의 상면과 투영 광학계 (PL) 사이에 국소적으로 액침 영역 (AR2) 을 형성하고, 투영 광학계 (PL) 와 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 액체 (1) 를 통해서 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사함과 함께, 그 노광광 (EL) 에 대하여 기판 (P) 을 이동시킴으로써, 기판 (P) 상의 복수의 쇼트 영역 (S1∼S20, T1∼T32) 을 각각 주사 노광하는 노광 방법으로서, 기판 (P) 의 이동 속도는, 복수의 쇼트 영역 (S1∼S20, T1∼T32) 각각의 기판 (P) 상에서의 위치에 따라서 결정된다.

또, 여기서 말하는 이동체의 상면이란, 그 이동체에 유지되어 있는 기판의 표면도 포함하는 것이다.

본 발명에 의하면, 기판 상에서의 위치에 따라서 각 쇼트 영역을 노광할 때의 기판의 이동 속도를 결정하고 있기 때문에, 기판 상에서의 위치에 상관없이 투영 광학계와 이동체의 상면 사이에 양호하게 액체를 유지하고, 각 쇼트 영역을 노광할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 노광 장치의 일 실시형태를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는 액체 공급구 및 회수구의 배치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3 은 기판 스테이지의 평면도이다.
도 4 는 액체 공급 기구 및 액체 회수 기구를 구성하는 유로 형성부재를 나타내는 사시도이다.
도 5 는 유로 형성부재 중 제 1 부재를 나타내는 사시도이다.
도 6a 및 도 6b 는 유로 형성부재 중 제 2 부재를 나타내는 사시도이다.
도 7a 및 도 7b 는 유로 형성부재 중 제 3 부재를 나타내는 사시도이다.
도 8 은 도 4 의 A-A 단면을 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 9 는 도 4 의 B-B 단면을 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 10 은 기판의 노광 중의 액체 공급 및 회수 동작을 나타내는 모식도이다.
도 11 은 기판의 노광 완료 후의 액체 공급 및 회수 동작을 나타내는 모식도이다.
도 12 는 기판의 노광 완료 후의 액체 회수 동작의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 13 은 기판의 노광 완료 후의 액체 회수 동작의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 14 는 기판의 노광 완료 후의 액체 회수 동작의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 15 는 본 발명의 노광 장치의 별도 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 16 은 유로 형성부재의 다른 예를 나타내는 개략 사시도이다.
도 17a 및 도 17b 는 본 발명에 관련된 기판 스테이지의 별도 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 18 은 노광 시퀀스의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 19 는 반도체 디바이스의 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우차트도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 관해서 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 각 실시예에 한정되지 않고, 예를 들어 이들 실시예의 구성 요소끼리를 적절히 조합할 수도 있다.

도 1 은 본 발명의 노광 장치의 일 실시형태를 나타내는 개략 구성도이다.

도 1 에 있어서, 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 를 지지하는 마스크 스테이지 (MST), 기판 (P) 을 지지하는 기판 스테이지 (PST), 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 에 의해 조명하는 조명 광학계 (IL), 노광광 (EL) 에 의해 조명된 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 스테이지 (PST) 에 지지되어 있는 기판 (P) 에 투영 노광하는 투영 광학계 (PL), 및 노광 장치 (EX) 전체의 동작을 통괄 제어하는 제어 장치 (CONT) 를 구비하고 있다.

본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상시킴과 함께 초점 심도를 실질적으로 넓히기 위해 액침법을 적용한 액침 노광 장치로서, 기판 (P) 상에 액체 (1) 를 공급하는 액체 공급 기구 (10) 와, 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 회수하는 액체 회수 기구 (20) 를 구비하고 있다. 노광 장치 (EX) 는, 적어도 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 상에 전사하고 있는 동안, 액체 공급 기구 (10) 로부터 공급된 액체 (1) 에 의해 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 포함하는 기판 (P) 상의 일부에 (국소적으로) 액침 영역 (AR2) 을 형성한다. 구체적으로는, 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 종단부의 광학 소자 (2) 와, 그 이미지면측에 배치된 기판 (P) 표면과의 사이에 액체 (1) 를 채우는 국소 액침 방식을 채용하고, 이 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 액체 (1) 및 투영 광학계 (PL) 를 통해서 마스크 (M) 를 통과한 노광광 (EL) 을 기판 (P) 에 조사함으로써 마스크 (M) 의 패턴을 기판 (P) 에 전사 노광한다.

여기서, 본 실시형태에서는, 노광 장치 (EX) 로서 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 주사 방향에서의 서로 다른 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. 또, 투영 광학계 (PL) 의 구조에 따라서는 마스크 (M) 과 기판 (P) 을 동일 방향으로 이동시키는 경우도 있다. 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. 또, 여기서 말하는 「기판」은 반도체 웨이퍼 상에 감광성 재료인 포토레지스트를 도포한 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) 에 의해 조명하는 것으로, 노광용 광원, 노광용 광원으로부터 사출된 광속의 조도를 균일화하는 옵티컬 인터그레이터, 옵티컬 인터그레이터로부터 나온 노광광 (EL) 을 집광하는 콘덴서 렌즈, 릴레이 렌즈계, 노광광 (EL) 에 의한 마스크 (M) 상의 조명 영역을 슬릿형상으로 설정하는 가변 시야 조리개 등을 갖고 있다. 마스크 (M) 상의 소정의 조명 영역은 조명 광학계 (IL) 에 의해 균일한 조도 분포의 노광광 (EL) 에 의해 조명된다. 조명 광학계 (IL) 로부터 사출되는 노광광 (EL) 으로는, 예를 들어 수은 램프로부터 사출되는 자외역의 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광) 이나, ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 및 F₂ 레이저광 (파장 157㎚) 등의 진공 자외광 (VUV 광) 등이 사용된다. 본 실시형태에 있어서는 ArF 엑시머 레이저광이 사용된다.

마스크 스테이지 (MST) 는 마스크 (M) 를 지지하는 것으로서, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 수직인 평면 내, 즉 XY 평면 내에서 2차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 마스크 스테이지 (MST) 는 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 이동경 (50) 이 설치되어 있다. 또한, 이동경 (50) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (51) 가 설치되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 상의 마스크 (M) 의 2차원 방향의 위치, 및 회전각은 레이저 간섭계 (51) 에 의해 실시간으로 계측되고, 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는 레이저 간섭계 (51) 의 계측 결과에 근거하여 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 를 구동함으로써 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 의 위치를 결정한다.

투영 광학계 (PL) 는 마스크 (M) 의 패턴을 소정의 투영 배율 (β) 로 기판 (P) 에 투영 노광하는 것으로서, 기판 (P) 측 (투영 광학계 (PL) 의 이미지면측) 의 종단부에 설치된 광학 소자 (렌즈: 2) 를 포함하는 복수의 광학 소자로 구성되어 있고, 이들 광학 소자는 경통 (PK) 에 의해 지지되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 투영 광학계 (PL) 는, 투영 배율 (β) 이 예를 들어 1/4 또는 1/5 의 축소계이다. 또, 투영 광학계 (PL) 는 등배계 및 확대계 중 어느 것도 상관없다. 또한, 본 실시형태의 투영 광학계 (PL) 의 선단부의 광학 소자 (2: 렌즈) 는 경통 (PK) 에 대하여 착탈 (교환) 이 가능하게 설치되어 있고, 광학 소자 (2) 에는 액침 영역 (AR2) 의 액체 (1) 가 접촉한다.

본 실시형태에 있어서, 액체 (1) 에는 순수가 사용된다. 순수는 ArF 엑시머 레이저광 뿐만 아니라, 예를 들어 수은 램프로부터 사출되는 자외역의 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광) 도 투과 가능하다.

광학 소자 (2) 는 형석으로 형성되어 있다. 형석은 물과의 친화성이 높기 때문에, 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2a) 의 거의 전체면에 액체 (1) 를 밀착시킬 수 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서는 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2a) 과의 친화성이 높은 액체 (1: 물) 를 공급하도록 하고 있기 때문에, 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2a) 과 액체 (1) 와의 밀착성이 높아, 광학 소자 (2) 와 기판 (P) 사이의 광로를 액체 (1) 로 확실하게 채울 수 있다. 또, 광학 소자 (2) 는 물과의 친화성이 높은 석영이어도 된다. 또 광학 소자 (2) 의 액체 접촉면 (2a) 에 친수 (친액) 처리하여, 액체 (1) 와의 친화성을 보다 높여도 된다.

기판 스테이지 (PST) 는 기판 (P) 을 지지하는 것으로서, 기판 (P) 을 기판 홀더를 개재하여 유지하는 Z 스테이지 (52) 와, Z 스테이지 (52) 를 지지하는 XY 스테이지 (53) 와, XY 스테이지 (53) 를 지지하는 베이스 (54) 를 구비하고 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) 를 구동함으로써, Z 스테이지 (52) 에 유지되어 있는 기판 (P) 의 Z 축 방향에서의 위치 (포커스 위치), 및 θX, θY 방향에 있어서의 위치가 제어된다. 또한, XY 스테이지 (53) 를 구동함으로써, 기판 (P) 의 XY 방향에서의 위치 (투영 광학계 (PL) 의 이미지면과 실질적으로 평행한 방향의 위치) 가 제어된다. 즉, Z 스테이지 (52) 는, 기판 (P) 의 포커스 위치 및 경사각을 제어하여 기판 (P) 의 표면을 오토포커스 방식, 및 오토레벨링 방식으로 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 맞춰 넣고, XY 스테이지 (53) 는 기판 (P) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향에 있어서의 위치를 결정한다. 또, Z 스테이지와 XY 스테이지를 일체적으로 형성할 수도 있음은 물론이다.

기판 스테이지 (PST) (Z 스테이지 (52)) 상에는 이동경 (55) 이 설치되어 있다. 또한, 이동경 (55) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (56) 가 설치되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 상의 기판 (P) 의 2차원 방향의 위치, 및 회전각은 레이저 간섭계 (56) 에 의해 실시간으로 계측되고, 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는 레이저 간섭계 (56) 의 계측 결과에 기초하여 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 를 구동함으로써 기판 스테이지 (PST) 에 지지되어 있는 기판 (P) 의 위치를 결정한다.

또한, 기판 스테이지 (PST) (Z 스테이지 (52)) 상에는, 기판 (P) 을 둘러싸도록 고리형상의 플레이트부 (57) 가 설치되어 있다. 플레이트부 (57) 는 기판 홀더에 유지된 기판 (P) 의 표면과 거의 같은 높이의 평탄면 (57A) 을 갖고 있다. 여기서, 기판 (P) 의 에지와 플레이트부 (57) 사이에는 0.1∼1㎜ 정도의 간극이 있지만, 액체 (1) 의 표면장력에 의해 그 간극으로 액체 (1) 가 흘러 드는 일이 거의 없고, 기판 (P) 의 둘레가장자리 근방을 노광하는 경우에도 플레이트부 (57) 에 의해 투영 광학계 (PL) 밑에 액체 (1) 를 유지할 수 있다.

액체 공급 기구 (10) 는 소정의 액체 (1) 를 기판 (P) 상에 공급하는 것으로서, 액체 (1) 를 송출할 수 있는 제 1 액체 공급부 (11) 및 제 2 액체 공급부 (12) 와, 제 1, 제 2 액체 공급부 (11, 12) 의 각각에 그 일단부를 접속하는 제 1, 제 2 공급관 (11A, 12A) 을 구비하고 있다. 각각의 제 1, 제 2 액체 공급부 (11, 12) 는, 액체 (1) 를 수용하는 탱크 및 가압 펌프 등을 구비하고 있다.

액체 회수 기구 (20) 는 기판 (P) 상에 공급된 액체 (1) 를 회수하는 것으로서, 액체 (1) 를 회수할 수 있는 액체 회수부 (21) 와, 액체 회수부 (21) 에 그 일단부가 접속되는 회수관 (22: 제 1∼제 4 회수관 (22A∼22D)) 을 구비하고 있다. 회수관 (22: 22A∼22D) 의 도중에는 밸브 (24: 제 1∼제 4 밸브 (24A∼24D)) 가 설치되어 있다. 액체 회수부 (21) 는, 예를 들어 진공 펌프 등의 진공계 (흡인 장치), 및 회수한 액체 (1) 를 수용하는 탱크 등을 구비하고 있다.

투영 광학계 (PL) 의 종단부의 광학 소자 (2) 의 근방에는 유로 형성부재 (30) 가 배치되어 있다.

유로 형성부재 (30) 는, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 있어서 광학 소자 (2) 의 주위를 둘러싸도록 형성된 고리형 부재이다. 유로 형성부재 (30) 는, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 형성되고, 그 기판 (P) 표면 (기판 스테이지 (PST) 상면) 에 대향하도록 배치된 제 1 공급구 (13) 와 제 2 공급구 (14) 를 구비하고 있다. 또한, 유로 형성부재 (30) 는, 그 내부에 공급 유로 (82: 82A, 82B) 를 갖고 있다. 공급 유로 (82A) 의 일단부는 제 1 공급구 (13) 에 접속하고, 타단부는 제 1 공급관 (11A) 를 통해서 제 1 액체 공급부 (11) 에 접속하고 있다. 공급 유로 (82B) 의 일단부는 제 2 공급구 (14) 에 접속하고, 타단부는 제 2 공급관 (12A) 을 통해서 제 2 액체 공급부 (12) 에 접속하고 있다. 또, 유로 형성부재 (30) 는, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 형성되고, 그 기판 (P) 표면에 대향하도록 배치된 회수구 (23) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 유로 형성부재 (30) 는, 4개의 회수구 (23A∼23D) 를 갖고 있다. 또한, 유로 형성부재 (30) 는, 그 내부에 회수구 (23: 23A∼23D) 에 대응하는 회수 유로 (84: 84A∼84D) 를 갖고 있다. 회수 유로 (84A∼84D) 의 일단부는 회수구 (23A∼23D) 에 각각 접속하고, 타단부는 회수관 (22A∼22D) 을 통해서 액체 회수부 (21) 에 각각 접속하고 있다. 본 실시형태에 있어서, 유로 형성부재 (30) 는 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 각각의 일부를 구성하고 있다.

또, 본 실시형태에 있어서, 제 1∼제 4 회수관 (22A∼22D) 은 1개의 액체 회수부 (21) 에 접속되어 있지만, 회수관 수에 대응한 액체 회수부 (21) 를 복수 (여기서는 4개) 설치하여, 제 1∼제 4 회수관 (22A∼22D) 의 각각을 상기 복수의 액체 회수부 (21) 의 각각에 접속하도록 해도 된다.

제 1∼제 4 회수관 (22A∼22D) 에 형성된 제 1∼제 4 밸브 (24A∼24D) 는 제 1∼제 4 회수관 (22A∼22D) 의 각각의 유로를 개폐하는 것으로, 그 동작은 제어 장치 (CONT) 에 제어된다. 회수관 (22: 22A∼22D) 의 유로가 개방되어 있는 동안, 액체 회수 기구 (20) 는 회수구 (23: 23A∼23D) 로부터 액체 (1) 를 흡인 회수할 수 있고, 밸브 (24: 24A∼24D) 에 의해 회수관 (22: 22A∼22D) 의 유로가 폐색되면 회수구 (23: 23A∼23D) 를 통한 액체 (1) 의 흡인 회수가 정지된다.

제 1, 제 2 액체 공급부 (11, 12) 의 액체 공급 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 제어 장치 (CONT) 는, 제 1, 제 2 액체 공급부 (11, 12) 에 의해 기판 (P) 상에 대하여 단위 시간당 공급되는 액체량을 각각 독립적으로 제어할 수 있다. 제 1, 제 2 액체 공급부 (11, 12) 로부터 송출된 액체 (1) 는, 공급관 (11A, 12A) 및 유로 형성부재 (30) 의 공급 유로 (82A, 82B) 를 통해 기판 (P) 의 상방에 형성된 공급구 (13, 14) 로부터 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 상으로 공급된다.

또한, 액체 회수부 (21) 의 액체 회수 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수부 (21) 에 의한 단위 시간당 액체 회수량을 제어할 수 있다. 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 형성된 회수구 (23) 로부터 회수된 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 상의 액체 (1) 는, 유로 형성부재 (30) 의 회수 유로 (84) 및 회수관 (22) 을 통해서 액체 회수부 (21) 에 회수된다.

유로 형성부재 (30) 중 회수구 (23) 로부터 투영 광학계 (PL) 에 대하여 외측 하면 (기판 (P) 측을 향하는 면) 에는, 액체 (1) 를 포집하는 소정 길이의 액체 트랩면 (70) 이 형성되어 있다. 트랩면 (70) 은 XY 평면에 대하여 경사진 면이고, 투영 영역 (AR1) (액침 영역 (AR2)) 에 대하여 외측을 향함에 따라서 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 표면에 대하여 떨어지도록 (위를 향하도록) 경사져 있다. 트랩면 (70) 은 친액 처리가 실시되어 있다. 기판 (P) 의 표면에 도포되어 있는 막 (포토레지스트, 반사 방지막 등) 은 통상 발수성 (발액성) 이기 때문에, 회수구 (23) 의 외측으로 유출된 액체 (1) 는 트랩면 (70) 에서 포집된다. 또, 본 실시형태에서의 액체 (1) 는 극성이 큰 물이기 때문에, 트랩면 (70) 에 대한 친수 (친액) 처리로서, 예를 들어 알코올 등 극성이 큰 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써, 이 트랩면 (70) 에 대하여 친수성을 부여한다. 즉, 액체 (1) 로서 물을 사용하는 경우에는 트랩면 (70) 에 0H 기 등 극성이 큰 분자 구조를 갖는 것을 표면에 배치시키는 처리가 바람직하다.

도 2 는, 유로 형성부재 (30) 에 형성된 제 1, 제 2 공급구 (13, 14) 및 제 1∼제 4 회수구 (23A∼23D) 와, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 의 위치 관계를 나타내는 평면도이다. 도 2 에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 은, Y 축 방향 (비주사 방향) 을 긴 길이 방향으로 하는 직사각형상으로 설정되어 있다. 액체 (1) 가 채워진 액침 영역 (AR2) 은, 투영 영역 (AR1) 을 포함하도록 실질적으로 4개의 회수구 (23A∼23D) 에 의해 둘러싸인 영역 내이면서 또한 기판 (P) 상의 일부에 국소적으로 형성된다. 제 1 공급구 (13) 는 투영 영역 (AR1) 에 대하여 주사 방향 일방측 (－X 측) 에 형성되고, 제 2 공급구 (14) 는 타방측 (＋X 측) 에 형성되어 있다. 즉, 제 1, 제 2 공급구 (13, 14) 는, 주사 방향 (X 방향) 에 관하여 투영 영역 (AR1) 을 사이에 끼우고 그 양측에 배치되어 있다. 제 1, 제 2 공급구 (13, 14) 각각은 소정 길이를 갖는 평면에서 보아 대략 원호형의 슬릿형상으로 형성되어 있다. 제 1, 제 2 공급구 (13, 14) 의 Y 축 방향에서의 길이는, 적어도 투영 영역 (AR1) 의 Y 축 방향에서의 길이보다 길게 되어 있다. 액체 공급 기구 (10) 는, 제 1, 제 2 공급구 (13, 14) 로부터 투영 영역 (AR1) 의 양측에서 액체 (1) 를 동시에 공급할 수 있다.

제 1∼제 4 회수구 (23A∼23D) 는, 공급구 (13, 14) 및 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 배치되어 있다. 복수 (4개) 의 회수구 (23A∼23D) 중, 제 1 회수구 (23A) 와 제 3 회수구 (23C) 가 X 축 방향에 관하여 투영 영역 (AR1) 을 사이에 끼우고 그 양측에 배치되어 있고, 제 2 회수구 (23B) 와 제 4 회수구 (23D) 가 Y 축 방향에 관하여 투영 영역 (AR1) 을 사이에 끼우고 그 양측에 배치되어 있다. 공급구 (13, 14) 는 투영 영역 (AR1) 과 회수구 (23A, 23C) 사이에 배치된 구성으로 되어 있다. 각각의 회수구 (23A∼23D) 는 평면에서 보아 대략 원호형의 소정 길이를 갖는 슬릿형상으로 형성되어 있다. 회수구 (23A, 23C) 의 Y 축 방향에서의 길이는, 공급구 (13, 14) 의 Y 축 방향에서의 길이보다 길게 되어 있다. 회수구 (23B, 23D) 의 각각도 회수구 (23A, 23C) 와 거의 동일한 길이로 형성되어 있다. 제 1∼제 4 회수구 (23A∼23D) 는 각각의 제 1∼제 4 회수관 (22A∼22D) 을 통해 액체 회수부 (21) 에 접속되어 있다.

또, 본 실시형태에 있어서, 복수의 회수구 (23A∼23D) 각각은 거의 동일한 크기 (길이) 로 형성되어 있지만, 서로 다른 크기여도 된다. 또, 회수구 (23) 의 수는 4개에 한정되지 않고, 투영 영역 (AR1) 및 공급구 (13, 14) 를 둘러싸도록 배치되어 있으면 임의의 복수개를 형성할 수 있다. 또한, 도 2 에 있어서는, 공급구 (13,14) 의 슬릿폭과 회수구 (23A∼23D) 의 슬릿폭은 대략 동일하게 되어 있지만, 회수구 (23A∼23D) 의 슬릿폭을 공급구 (13,14) 의 슬릿폭보다 크게 해도 된다.

도 3 은, 기판 스테이지 (PST) 의 Z 스테이지 (52) 를 상방에서 본 평면도이다. 평면에서 보아 직사각형상의 Z 스테이지 (52) 의 서로 수직인 2개의 가장자리부에 이동경 (55) 이 배치되어 있다. 그리고, Z 스테이지 (52) 상의 대략 중앙부에 기판 (P) 이 배치되고, 그 기판 (P) 의 주위를 둘러싸도록 기판 (P) 의 표면과 거의 같은 높이의 평탄면 (57A) 를 갖는 고리형의 플레이트부 (57) 가 Z 스테이지 (52) 와 일체로 형성되어 있다.

플레이트부 (57) 의 평탄면 (57A) 의 2개의 코너는 폭이 넓게 되어 있고, 그 일방의 광폭부에 마스크 (M) 및 기판 (P) 을 소정 위치에 대하여 얼라인먼트할 때에 사용되는 기준 마크 (FM) 가 형성되어 있다. 기준 마크 (FM) 는, 마스크 (M) 의 상방에 형성된 마스크 얼라인먼트계 (90) (도 1 참조) 에 의해 마스크 (M) 및 투영 광학계 (PL) 를 통해서 검출된다. 즉, 마스크 얼라인먼트계 (90) 는, 이른바 TTM (스루 더 마스크) 방식 (또는 TTR (스루 더 레티클) 방식이라고도 한다) 의 얼라인먼트계를 구성하고 있다. 또, 도시를 생략했지만, 노광 장치 (EX) 는 투영 광학계 (PL) 에 정렬하도록 배치되고, 기판 (P) 상에 형성된 얼라인먼트 마크 및 기준 마크 (FM) 을 검출할 수 있는 오프액시스 방식의 기판 얼라인먼트계도 구비하고 있다.

또한, 플레이트부 (57) 의 평탄면 (57A) 중 타방의 광폭부에는, 광 센서부 (58) 가 설치되어 있다. 광 센서부 (58) 는, 투영 광학계 (PL) 를 통과한 노광광 (EL) 을 검출하는 것으로, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에서의 노광광 (EL) 의 조사량 (조도) 를 검출하는 조도 센서, 또는 투영 영역 (AR1) 의 조도 분포 (조도 불균일) 를 검출하는 조도 불균일 센서에 의해 구성되어 있다. 광 센서부 (58) 는 플레이트부 (57) 에 설치되고, 기판 (P) 의 표면과 대략 같은 높이를 갖고, 노광광 (EL) 을 투과 가능한 투명부재와, Z 스테이지 (52) (기판 스테이지 (PST)) 에 매설되고, 상기 투명부재를 통한 노광광 (EL) 을 수광하는 수광 소자를 구비하고 있다. 또, 여기서는 기준 마크 (FM) 가 플레이트부 (57) 에 형성되어 있지만, 플레이트부 (57) 와는 별도로 기준 마크 (FM) 를 배치하기 위한 기준 마크부재를 기판 스테이지 (PST) 상에 형성해도 된다. 마찬가지로, 광 센서부 (58) 를 기판 스테이지 (PST) 상 중 플레이트부 (57) 와는 별도 위치에 설치하도록 해도 된다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 상에는 복수의 쇼트 영역 (S1∼S20) 이 설정되어 있고, 제어 장치 (CONT) 는 기판 (P) 상에 설정된 복수의 쇼트 영역 (S1∼S20) 을 순차 노광한다. 본 실시형태에 있어서, 제어 장치 (CONT) 는, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) (투영 영역 (AR1)) 이 도 3 의 파선 화살표 (59) 를 따라서 진행하도록 레이저 간섭계 (56) 의 출력을 모니터하면서 기판 스테이지 (PST) (XY 스테이지 (53)) 를 이동하여 복수의 쇼트 영역 (S1∼S20) 를 순차 노광한다.

도 4 는 유로 형성부재 (30) 의 개략사시도이다.

도 4 에 나타내는 바와 같이, 유로 형성부재 (30) 는 투영 광학계 (PL) 의 종단부의 광학 소자 (2) 의 주위를 둘러싸도록 형성된 고리형 부재이고, 제 1 부재 (31), 제 1 부재 (31) 의 상부에 배치되는 제 2 부재 (32), 및 제 2 부재 (32) 의 상부에 배치되는 제 3 부재 (33) 를 구비하고 있다. 유로 형성부재 (30) 를 구성하는 제 1∼제 3 부재 (31∼33) 각각은 판형상 부재이고 그 중앙부에 투영 광학계 (PL) (광학 소자 (2)) 를 배치할 수 있는 구멍부 (31A∼33A) 를 갖고 있다. 제 1∼제 4 회수관 (22A∼22D) 의 도중에는 제 1∼제 4 밸브 (24A∼24D) 가 각각 설치되어 있다.

도 5 는 제 1∼제 3 부재 중 최하단에 배치되는 제 1 부재 (31) 를 나타내는 사시도이다.

제 1 부재 (31) 는, 투영 광학계 (PL) 의 －X 측에 형성되고 기판 (P) 상에 액체 (1) 를 공급하는 제 1 공급구 (13) 와, 투영 광학계 (PL) 의 ＋X 측에 형성되고 기판 (P) 상에 액체 (1) 를 공급하는 제 2 공급구 (14) 를 구비하고 있다. 제 1 공급구 (13) 및 제 2 공급구 (14) 각각은 제 1 부재 (31) 를 관통하는 관통 구멍으로, 평면에서 보아 대략 원호형상으로 형성되어 있다. 또, 제 1 부재 (31) 는, 투영 광학계 (PL) 의 －X 측에 형성되고 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 회수하는 제 1 회수구 (23A), 투영 광학계 (PL) 의 －Y 측에 형성되고 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 회수하는 제 2 회수구 (23B), 및 투영 광학계 (PL) 의 ＋X 측에 형성되고 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 회수하는 제 3 회수구 (23C) 와, 투영 광학계 (PL) 의 ＋Y 측에 형성되고 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 회수하는 제 4 회수구 (23D) 를 구비하고 있다. 제 1∼제 4 회수구 (23A∼23D) 의 각각도 제 1 부재 (31) 를 관통하는 관통 구멍이고, 평면에서 보아 대략 원호형상으로 형성되어 있으며, 투영 광학계 (PL) 의 주위를 따라서 거의 등간격으로 형성되어 있다. 또한, 각각의 회수구 (23A∼23D) 는, 공급구 (13, 14) 보다 투영 광학계 (PL) 에 대하여 외측에 형성되어 있다. 공급구 (13, 14) 의 기판 (P) 과의 이간 거리와, 회수구 (23A∼23D) 의 기판 (P) 과의 이간 거리는 거의 동일하게 형성되어 있다. 즉, 공급구 (13, 14) 의 높이 위치와, 회수구 (23A∼23D) 의 높이 위치는 거의 동일하게 형성되어 있다.

도 6a 및 도 6b 는 제 1∼제 3 부재 중 중단(中段)에 배치되는 제 2 부재 (32) 를 나타내는 사시도로, 도 6a 는 상측에서 본 사시도, 도 6b 는 하측에서 올려다 본 사시도이다. 제 2 부재 (32) 는, 투영 광학계 (PL) 의 －X 측에 형성되고 제 1 부재 (31) 와 제 2 부재 (32) 를 접속하였을 때에 제 1 부재 (31) 의 제 1 공급구 (13) 에 접속되는 제 1 공급 구멍부 (15) 와, 투영 광학계 (PL) 의 ＋X 측에 형성되고 제 1 부재 (31) 의 제 2 공급구 (14) 에 접속되는 제 2 공급 구멍부 (16) 를 구비하고 있다. 제 1, 제 2 공급 구멍부 (15, 16) 는 관통 구멍으로, 평면에서 봤을 때의 형상 및 크기는 제 1, 제 2 공급구 (13, 14) 에 대응하고 있다. 즉, 제 1, 제 2 공급 구멍부 (15, 16) 는, 평면에서 보아 원호형의 슬릿형상 유로로 되어 있다.

도 6b 에 나타내는 바와 같이, 제 2 부재 (32) 의 하면 (32D) 중, 투영 광학계 (PL) 의 －X 측에는 제 1 부재 (31) 와 제 2 부재 (32) 를 접속하였을 때에 제 1 부재 (31) 의 제 1 회수구 (23A) 에 접속하는 제 1 회수 홈부 (25) 가 형성되고, 투영 광학계 (PL) 의 －Y 측에는 제 1 부재 (31) 의 제 2 회수구 (23B) 에 접속하는 제 2 회수 홈부 (26) 가 형성되고, 투영 광학계 (PL) 의 ＋X 측에는 제 1 부재 (31) 의 제 3 회수구 (23C) 에 접속하는 제 3 회수 홈부 (27) 가 형성되고, 투영 광학계 (PL) 의 ＋Y 측에는 제 1 부재 (31) 의 제 4 회수구 (23D) 에 접속하는 제 4 회수 홈부 (28) 가 형성되어 있다. 제 1∼제 4 회수 홈부 (25∼28) 각각은, 제 1∼제 4 회수구 (23A∼23D) 의 형상 및 크기에 대응하도록 평면에서 보아 대략 원호형상으로 형성되어 있고, 투영 광학계 (PL) 의 주위를 따라서 거의 등간격으로 형성되어 있다. 또한, 제 1 회수관 (22A) 와 제 1 회수 홈부 (25) 는, 테이퍼형상 홈부 (45) 를 통해 접속되어 있다. 테이퍼형상 홈부 (45) 는, 제 1 회수관 (22A) 에 대한 접속부로부터 제 1 회수 홈부 (25) 를 향하여 수평 방향으로 점차 넓어지도록 형성되어 있다. 마찬가지로, 제 2 회수관 (22B) 과 제 2 회수 홈부 (26) 는 테이퍼형상 홈부 (46) 를 통해 접속되어 있고, 제 3 회수관 (22C) 과 제 3 회수 홈부 (27) 는 테이퍼형상 홈부 (47) 를 통해 접속되어 있고, 제 4 회수관 (22D) 과 제 4 회수 홈부 (28) 는 테이퍼형상 홈부 (48) 를 통해 접속되어 있다.

도 7a 및 도 7b 는 제 1∼제 3 부재 중 최상단에 배치되는 제 3 부재 (33) 를 나타내는 사시도로, 도 7a 는 상측에서 본 사시도, 도 7b 는 하측에서 올려다 본 사시도이다. 제 3 부재 (33) 의 하면 (33D) 중, 투영 광학계 (PL) 의 －X 측에는 제 2 부재 (32) 와 제 3 부재 (33) 를 접속하였을 때에 제 2 부재 (32) 의 제 1 공급 구멍부 (15) 에 접속하는 제 1 공급 홈부 (41) 가 형성되고, 투영 광학계 (PL) 의 ＋X 측에는 제 2 부재 (32) 의 제 2 공급 구멍부 (16) 에 접속하는 제 2 공급 홈부 (42) 가 형성되어 있다. 제 1, 제 2 공급 홈부 (41, 42) 각각의 형상 및 크기는, 제 1, 제 2 공급 구멍부 (15, 16) (나아가서는 제 1, 제 2 공급구 (13, 14)) 에 대응하도록 평면에서 보아 대략 원호형상으로 형성되어 있다. 또한, 제 1 공급관 (11A) 과 제 1 공급 홈부 (41) 는 테이퍼형상 홈부 (43) 를 통해 접속되어 있다. 테이퍼형상 홈부 (43) 는, 제 1 공급관 (11A) 에 대한 접속부로부터 제 1 공급 홈부 (41) 를 향하여 수평 방향으로 점차 넓어지도록 형성되어 있다.

마찬가지로, 제 2 공급관 (12A) 과 제 2 공급 홈부 (42) 는 테이퍼형상 홈부 (44) 를 통해 접속되어 있다.

제 1∼제 3 부재 (31∼33) 는, 예를 들어 스테인리스나 티탄, 알루미늄, 또는 이들을 함유하는 합금 등의 금속에 의해 형성되어 있고, 각 부재 (31∼33) 의 구멍부나 홈부는 예를 들어 방전 가공에 의해 형성된다. 방전 가공에 의해 각 부재 (31∼33) 에 대하여 가공한 후, 이들 각 부재 (31∼33) 를 접착제 또는 체결부재 등을 사용하여 접합함으로써 유로 형성부재 (30) 가 형성된다. 또, 각 부재 (31∼33) 의 접액면은 전해 연마 또는 부도체 산화막 처리해두면 좋다. 또한, 유로 형성부재 (30) 를 포함하는 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 를 구성하는 각 부재는, 예를 들어 폴리4불화에틸렌 등의 합성 수지에 의해 형성되어 있어도 된다.

각 부재 (31∼33) 를 접합함으로써, 테이퍼형상 홈부 (43), 제 1 공급 홈부 (41), 제 1 공급 구멍부 (15), 및 제 1 공급구 (13) 의 각각이 접속되고, 이들에 의해 제 1 공급관 (11A) 에 접속하는 제 1 공급 유로 (82A) 가 형성된다. 마찬가지로, 테이퍼형상 홈부 (44), 제 2 공급 홈부 (42), 제 2 공급 구멍부 (16), 및 제 2 공급구 (14) 의 각각이 접속됨으로써 제 2 공급관 (12A) 에 접속하는 제 2 공급 유로 (82B) 가 형성된다. 그리고, 제 1, 제 2 액체 공급부 (11, 12) 각각으로부터 송출된 액체 (1) 는, 제 1, 제 2 공급관 (11A, 12A) 및 제 1, 제 2 공급 유로 (82A, 82B) 를 통해서 기판 (P) 상에 그 기판 (P) 의 상방으로부터 공급된다.

또한, 테이퍼형상 홈부 (45), 제 1 회수 홈부 (25), 및 제 1 회수구 (23A) 의 각각이 접속됨으로써 제 1 회수관 (22A) 에 접속하는 제 1 회수 유로 (84A) 가 형성된다. 마찬가지로, 테이퍼형상 홈부 (46), 제 2 회수 홈부 (26), 및 제 2 회수구 (23B) 의 각각이 접속됨으로써 제 2 회수관 (22B) 에 접속하는 제 2 회수 유로 (84B) 가 형성되고, 테이퍼형상 홈부 (47), 제 3 회수 홈부 (27), 및 제 3 회수구 (23C) 의 각각이 접속됨으로써 제 3 회수관 (22C) 에 접속하는 제 3 회수 유로 (84C) 가 형성되고, 테이퍼형상 홈부 (48), 제 4 회수 홈부 (28), 및 제 4 회수구 (23D) 의 각각이 접속됨으로써 제 4 회수관 (22D) 에 접속하는 제 4 회수 유로 (84D) 가 형성된다. 그리고, 기판 (P) 상의 액체 (1) 는 그 기판 (P) 의 상방으로부터 상기 제 1∼제 4 회수 유로 (84A∼84D) 및 제 1∼제 4 회수관 (22A∼22D) 의 각각을 통해서 흡인 회수된다.

이 때, 제 1, 제 2 공급관 (11A, 12A) 각각은 테이퍼형상 홈부 (43, 44) 가 접속되기 때문에, Y 축 방향을 긴 길이 방향으로 하는 공급구 (13, 14) 의 각 위치에 있어서 그 유량 분포나 유속 분포를 균일하게 하여 액체를 공급할 수 있다. 마찬가지로, 각각의 회수관 (22A∼22D) 도 테이퍼형상 홈부 (45∼48) 가 접속되기 때문에 균일한 회수력으로 액체를 회수할 수 있다.

도 8 은 도 4의 A-A 단면을 화살표 방향으로 본 도면, 도 9 는 도 4 의 B-B 단면을 화살표 방향으로 본 도면이다. 또, 이하의 설명에서는 유로 형성부재 (30) 중 투영 광학계 (PL) 의 ＋X 측에 형성된 제 2 공급 유로 (82B) 및 제 3 회수 유로 (84C) 에 관해서 설명하지만, 투영 광학계 (PL) 의 －X 측에 형성된 제 1 공급 유로 (82A), 투영 광학계 (PL) 의 －X 측의 제 1 회수 유로 (82A), －Y 측의 제 2 회수 유로 (82B), 및＋Y 측의 제 4 회수 유로 (82D) 도 동등한 구성을 갖는다.

도 8 에 있어서, 제 2 공급 유로 (82B) 는, 상기 테이퍼형상 홈부 (44), 제 2 공급 홈부 (42), 제 2 공급 구멍부 (16), 및 제 2 공급구 (14) 에 의해 구성되어 있다. 제 2 액체 공급부 (12) 로부터 송출된 액체 (1) 는, 제 2 공급관을 통해 제 2 공급 유로 (82B) 에 유입된다. 제 2 공급 유로 (82B) 에 유입된 액체 (1) 는, 제 2 공급 유로 (82B) 중 테이퍼형상 홈부 (44) 에 있어서 대략 수평 방향 (XY 평면 방향) 으로 흐르고, 제 2 공급 홈부 (42) 근방에서 거의 직각으로 구부러져, 기판 (P) 의 상방으로부터 기판 (P) 상에 공급된다.

제 3 회수 유로 (84C) 는, 상기 제 3 회수구 (23C), 제 3 회수 홈부 (27), 및 테이퍼형상 홈부 (47) 에 의해 구성되어 있다. 진공계를 갖는 액체 회수부 (21) 의 구동에 의해 기판 (P) 상의 액체 (1) 는 그 기판 (P) 상방에 형성된 제 3 회수구 (23C) 를 통해 제 3 회수 유로 (84C) 에 연직 상향 (＋Z 방향) 으로 유입된다. 이 때 제 3 회수구 (23C) 로부터는, 기판 (P) 상의 액체 (1) 와 함께 그 주위의 기체 (공기) 도 유입 (회수) 된다. 제 3 회수 유로 (84C) 에 유입된 액체 (1) 는, 제 3 회수 홈부 (27) 근방에서 수평 방향으로 그 흐름의 방향이 바뀌어, 테이퍼형상 홈부 (47) 에서 대략 수평 방향으로 흐른다. 그 후 제 3 회수관 (22C) 을 통해 액체 회수부 (21) 에 흡인 회수된다.

유로 형성부재 (30) 의 내측면 (30T) 과, 투영 광학계 (PL) 중 액체 (1) 와 접하는 종단부의 광학 소자 (2) 의 측면 (2T) 사이에는 미소 간극 (100) 이 형성되어 있다. 미소 간극 (100) 은, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 와 유로 형성부재 (30) 를 진동적으로 분리하기 위해 형성된 것으로, 이것에 의해 액체 공급 기구 (10) 나 액체 회수 기구 (20) 에서 발생한 진동이 투영 광학계 (PL) 에 전달되는 것을 방지할 수 있다. 유로 형성부재 (30) 를 포함하는 액체 공급 기구 (10) 및 액체 회수 기구 (20) 각각은, 투영 광학계 (PL) 및 이 투영 광학계 (PL) 를 지지하는 지지부재 이외의 지지부재에 의해 지지되어 있다.

또한, 미소 간극 (100) 을 형성하는 유로 형성 부재 (30) 의 내측면 (30T) 과 광학 소자 (2) 의 측면 (2T) 의 상부에는 발액 (발수) 처리를 실시해 두는 것이 바람직하다. 발액 처리로는, 예를 들어 발액성을 갖는 재료를 사용한 코팅 처리를 들 수 있다. 발액성을 갖는 재료로는, 예를 들어 불소화 화합물이나 규소 화합물, 또는 폴리에틸렌 등의 합성 수지를 들 수 있다. 또 표면 처리를 위한 박막은 단층막이어도 되고 복수의 층으로 이루어지는 막이어도 된다. 이러한 유로 형성부재 (30) 의 내측면 (30T) 과 광학 소자 (2) 의 측면 (2T) 중 적어도 일방에 발액 (발수) 처리를 실시해 둠으로써, 미소 간극 (100) 의 상방으로부터의 액체의 누설을 방지할 수 있다. 또, 미소 간극 (100) 에 광학 소자 (2) 를 둘러싸도록 O 링 등의 시일부재를 배치해도 된다.

다음으로, 상기 서술한 노광 장치 (EX) 를 사용하여 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 노광하는 방법에 관해서 설명한다.

여기서, 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, 투영 광학계 (PL) 의 선단부 바로 아래의 직사각형상의 투영 영역 (AR1) 에 마스크 (M) 의 일부 패턴 이미지가 투영되고, 투영 광학계 (PL) 에 대하여, 마스크 (M) 가 -X 방향 (또는 ＋X 방향) 으로 속도 (V) 로 이동하는 데 동기하여 XY 스테이지 (53) 를 개재하여 기판 (P) 이 ＋X 방향 (또는 -X 방향) 으로 속도 (βㆍV: β 는 투영 배율) 로 이동한다.

도 3 에 나타낸 바와 같이, 기판 (P) 상에는 복수의 쇼트 영역 (S1∼S20) 이 설정되어 있고, 하나의 쇼트 영역에 대한 노광 종료 후에 기판 (P) 의 스테핑 이동에 의해 다음 쇼트 영역이 주사 개시 위치로 이동하고, 이하, 스텝 앤드 스캔 방식에 의해 기판 (P) 을 이동하면서 각 쇼트 영역에 대한 주사 노광 처리가 순차 이루어진다.

노광 처리함에 있어서, 제어 장치 (CONT) 는 액체 공급 기구 (10) 를 구동하여 기판 (P) 상에 대한 액체 공급 동작을 시작한다. 액체 공급 기구 (10) 의 제 1, 제 2 액체 공급부 (11, 12) 각각으로부터 송출된 액체 (1) 는, 공급관 (11A, 12A) 을 유통한 후, 유로 형성부재 (30) 내부에 형성된 공급 유로 (82A, 82B) 를 통해 기판 (P) 상에 공급된다. 또, 플레이트부 (57) 의 평탄면 (57A) 상에서 액체 (1) 의 공급을 개시할 수도 있다.

기판 (P) 상에 공급된 액체 (1) 는, 기판 (P) 의 움직임에 맞춰서 투영 광학계 (PL) 밑을 흐른다. 예를 들어, 한 쇼트 영역의 노광 중에 기판 (P) 이 ＋X 방향으로 이동하고 있을 때에는, 액체 (1) 는 기판 (P) 과 동일한 방향 ＋X 방향으로, 기판 (P) 과 거의 같은 속도로 투영 광학계 (PL) 밑을 흐른다.

도 10 은 기판 (P) 에 대하여 노광 동작하고 있을 때의 상태의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 10 에 있어서, 조명 광학계 (IL) 로부터 사출되어 마스크 (M) 를 통과한 노광광 (EL) 이 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 조사되어 있고, 이것에 의해 마스크 (M) 의 패턴이 투영 광학계 (PL) 및 액침 영역 (AR2) 의 액체 (1) 를 통해서 기판 (P) 에 노광된다. 제어 장치 (CONT) 는 노광광 (EL) 이 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 조사되고 있을 때에, 즉 기판 (P) 의 노광 동작 중에 액체 공급 기구 (10) 에 의해 기판 (P) 상에 대하여 액체 (1) 를 공급한다. 노광 동작 중에 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 (1) 의 공급을 계속함으로써 액침 영역 (AR2) 이 양호하게 형성된다. 한편, 제어 장치 (CONT) 는 노광광 (EL) 이 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 조사되고 있을 때에, 즉 기판 (P) 의 노광 동작 중에 제 1∼제 4 밸브 (24A∼24D) 각각을 구동하여 제 1∼제 4 회수관 (22A∼22D) 의 유로를 폐색함으로써, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 기판 (P) 상의 액체 (1) 회수를 실시하지 않는다. 노광 동작 중에 (노광광 (EL) 이 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 조사되고 있을 때에), 액체 회수 기구 (20) 에 의해 액체 (1) 를 회수하지 않도록 함으로써, 액체 (1) 의 회수 동작에 기인하는 소리나 진동을 억제한 상태에서 노광 처리할 수 있다.

특히 본 실시형태와 같이 기판 (P) 상의 일부에 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 국소 액침 방식에 있어서, 액체 회수 기구 (20) 로서 회수구 (23: 23A∼23D) 를 통해서 기판 (P) 의 상방으로부터 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 진공계 (진공 펌프) 를 사용하여 흡인 회수하는 구성을 채용한 경우, 액체 회수 기구 (20) 는, 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 그 주위의 기체와 함께 (주위의 기체를 내포하도록 하여) 회수하는 상황이 생길 가능성이 있다. 액체 회수 기구 (20) 가 기체를 내포하도록 하여 액체 (1) 를 회수구 (23) 를 통해 회수함으로써, 액체 (1) 가 회수 유로 (84: 84A∼84D) 에 단속적으로 유입하는 상황이 발생한다. 그러면, 회수 유로 (84) 에 유입된 액체 (1) 는 입자형으로 분할된 형태 (예를 들어 물방울형) 가 되고, 그 액체 (1) 가 회수 유로 (84) 나 회수관 (22) 에 충돌하여 소리나 진동을 발생한다. 그래서, 노광 동작 중에 (노광광 (EL) 이 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 조사되고 있을 때에), 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (1) 의 회수를 실시하지 않도록 함으로써, 액체 회수 기구 (20) 의 회수 동작에 기인하는 진동을 발생시키지 않은 상태에서 노광 처리할 수 있다.

또, 여기서는 밸브 (24) 를 구동하여 회수 유로 (22) 를 폐색함으로써 액체 (1) 의 회수를 실시하지 않도록 하고 있지만, 밸브 (24) 를 사용하지 않고 노광 동작 중에 (노광광 (EL) 이 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 조사되고 있을 때에), 예를 들어 액체 회수부 (21) 를 구성하는 진공계 (진공 펌프) 의 구동을 정지함으로써 액체 (1) 를 회수하지 않도록 해도 된다.

본 실시형태에 있어서, 노광 동작 중, 액체 공급 기구 (10) 는 공급구 (13, 14) 로부터 투영 영역 (AR1) 의 양측에서 기판 (P) 상에 대해 액체 (1) 를 동시에 공급한다. 이것에 의해, 공급구 (13, 14) 로부터 기판 (P) 상에 공급된 액체 (1) 는 투영 광학계 (PL) 종단부의 광학 소자 (2) 의 하단면과 기판 (P) 사이를 양호하게 적시면서 퍼져, 액침 영역 (AR2) 을 적어도 투영 영역 (AR1) 보다 넓은 범위로 형성한다.

또, 투영 영역 (AR1) 의 주사 방향 양측에서 기판 (P) 에 대하여 액체 (1) 를 공급할 때, 제어 장치 (CONT) 는 액체 공급 기구 (10) 의 제 1, 제 2 액체 공급부 (11, 12) 의 액체 공급 동작을 제어하여, 주사 방향에 관해서 투영 영역 (AR1) 의 앞쪽에서 공급하는 단위 시간당 액체 공급량을 그 반대측에서 공급하는 액체 공급량보다도 많게 설정해도 된다. 예를 들어, 기판 (P) 을 ＋X 방향으로 이동하면서 노광 처리하는 경우, 제어 장치 (CONT) 는, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 －X 측 (즉 공급구 (13)) 으로부터의 액체량을 ＋X 측 (즉 공급구 (14)) 으로부터의 액체량보다 많게 하고, 한편 기판 (P) 을 －X 방향으로 이동하면서 노광 처리하는 경우, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 ＋X 측에서의 액체량을 －X 측에서의 액체량보다 많게 한다.

또, 일방의 공급구 (예를 들어 공급구 (13)) 를 생략하거나, 또는 일방의 공급구 (예를 들어 공급구 (13)) 를 사용하지 않고서 하나의 공급구 (14) 로부터 액체 (1) 를 계속해서 공급하도록 해도 된다.

여기서, 예를 들어 기판 (P) 이 ＋X 방향으로 이동함으로써 투영 영역 (AR1) 에 대하여 ＋X 측으로 이동하는 액체량이 증가하여, 기판 (P) 의 외측으로 대량 유출될 가능성이 있다. 그런데, ＋X 측으로 이동하는 액체 (1) 는 유로 형성부재 (30) 의 ＋X 측 하면에 형성되어 있는 트랩면 (70) 에서 포집되기 때문에, 기판 (P) 의 주위 등으로 유출되거나 비산하는 문제를 억제할 수 있다.

노광 동작 중, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (1) 의 회수 동작은 행하지 않고, 노광 완료 후, 제어 장치 (CONT) 는 밸브 (24) 를 구동하여 회수관 (22) 의 유로를 개방하여 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 회수한다. 여기서, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (1) 의 회수가 시작될 때까지, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 상의 액체 (1) 의 일부는 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (23: 23A∼23D) 에 유지되어 있다. 이 때 회수구 (23: 액체 유지부) 는 모세관 현상을 이용하여 액체 (1) 를 유지하고 있다. 액침 영역 (AR2) 의 액체 (1) 의 일부는 모세관 현상에 의해 회수구 (23) 내부에서 상승하여, 그 회수구 (23) 에 소정량 유지된다. 이와 같이, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 흡인 회수 동작을 하지 않더라도, 유로 형성부재 (30) 의 회수구 (23) 의 모세관 현상에 의해 진동 등을 발생시키지 않고 액체 (1) 를 소정량 유지 (회수) 할 수 있다. 그리고, 액체 (1) 를 회수구 (23) 에 소정량 유지시켜 둠으로써, 노광 중에 있어서 기판 (P) 상에서 외부로 유출되는 액체 (1) 의 양을 억제할 수 있다.

또, 모세관 현상을 이용하여 회수구 (23) 에 의해 액체 (1) 를 양호하게 유지하기 위해, 회수 유로 (84) 중의 적어도 회수구 (23) 근방의 내벽면을 친액 처리 (친수 처리) 해두는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 회수구 (23) (회수 유로 (84)) 는 모세관 현상을 이용하여 액체 (1) 를 양호하게 유지할 수 있다. 본 실시형태에 있어서의 액체 (1) 는 극성이 큰 물이기 때문에, 회수구 (23) 에 대한 친수 (친액) 처리로서, 예를 들어 알코올 등 극성이 큰 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써 회수구 (23) 근방의 회수 유로 (84) 의 내벽면에 친수성을 부여하거나, 또는 자외선 (UV) 을 조사함으로써 친수성을 부여할 수 있다.

또, 회수구 (23) 근방 이외에도, 액체 공급 기구 (10) 나 액체 회수 기구 (20) 중 액체 (1) 가 흐르는 유로 표면에 대하여 친액 처리할 수 있다.

본 실시형태에서는, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 기판 (P) 상에 복수의 쇼트 영역 (S1∼S20) 이 설정되어 있고, 기판 스테이지 (PST) 를 이동하면서 이들 복수의 쇼트 영역 (S1∼S20) 이 순차 노광된다. 그 동안, 공급구 (13, 14) 로부터는 액체 (1) 의 공급이 연속적으로 이루어진다. 한편, 제어 장치 (CONT) 는 어느 하나의 쇼트 영역의 노광 완료 후이면서 다음 쇼트 영역의 노광 개시까지의 일부 기간 (스테핑 기간의 적어도 일부) 에 있어서, 액체 회수 기구 (20) 에 의해 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 회수한다.

도 11 은, 어느 쇼트 영역의 노광 완료 후, 다음 쇼트 영역의 노광 개시까지의 기간 (스테핑 기간) 에 있어서 액체 회수 기구 (20) 에 의해 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 회수하고 있는 상태의 일례를 나타내는 모식도이다.

도 11 에 있어서, 노광광 (EL) 이 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 조사되어 있지 않고, 제어 장치 (CONT) 는 밸브 (24) 를 구동하여 회수관 (22) 의 유로를 개방한다. 이것에 의해, 기판 (P) 상의 액체 (1) 는 기판 (P) 의 상방에 배치되어 있는 회수구 (23) 로부터 흡인 회수된다. 이 경우, 기판 (P) 상의 액체 (1) 는 그 주위의 기체와 함께 (주위의 기체를 내포하도록 하여) 회수구 (23) 로부터 회수되기 때문에, 회수 유로 (84) 에 단속적으로 유입된다. 회수 유로 (84) 에 유입된 액체 (1) 는, 도 11 에 나타내는 바와 같이, 입자형으로 분할된 형태 (물방울) 가 되고, 그 액체 (1) 가 회수 유로 (84) 나 회수관 (22) 에 충돌하여 소리나 진동을 발생한다. 그러나, 이 때에는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 노광광 (EL) 이 조사되어 있지 않고, 즉 기판 (P) 에 마스크 (M) 의 패턴이 노광되어 있지 않기 때문에 발생한 소리나 진동이 노광 정밀도에 영향을 주지 않는다. 또, 스테핑 기간에 있어서의 액체 회수 시간이나 회수량은, 직전의 쇼트 영역의 노광 중에 노광광이 조사된 액체가 최대한 회수되도록 설정하는 것이 바람직하지만, 모든 액체를 회수할 필요는 없다. 또한, 다음 쇼트 영역의 노광을 시작할 때에, 광학 소자 (2) 의 이미지면측의 광로 공간이 액체 (1) 로 채워져 있도록 액체의 회수 시간이나 회수량을 설정하는 것이 바람직하다.

제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 기판 (P) 상의 액체 (1) 의 회수 동작 중을 포함하는, 어느 하나의 쇼트 영역의 노광 완료 후이면서 다음 쇼트 영역의 노광 개시까지의 기간에 있어서, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 (1) 의 공급을 계속한다. 이것에 의해, 액체 (1) 의 공급 및 공급 정지를 반복함으로써 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에서 생기는 액체 (1) 의 진동 (이른바 워터 해머 현상) 의 발생을 방지할 수 있다. 워터 해머 현상이 발생한 경우, 진동하는 액체 (1) 에 의해 패턴 이미지의 열화가 생기고, 예를 들어 다음 쇼트 영역을 노광할 때에 액체 (1) 의 진동이 가라앉기까지 대기하는 시간을 설정할 필요가 있는 등, 스루풋 저하의 원인으로도 된다. 그러나, 노광광 (EL) 이 조사되지 않는 상기 기간 중에도 액체 (1) 의 공급을 계속함으로써, 워터 해머 현상의 발생을 억제하고, 다음 쇼트 영역의 노광 개시시에도 광학 소자 (2) 와 기판 (P) 사이를 충분한 액체 (1) 로 채울 수 있어, 노광 정밀도의 저하나 스루풋의 저하 등과 같은 문제를 억제할 수 있다. 또, 스테핑 기간 중에 액체 공급 기구 (10) 의 공급구 (13, 14) 로부터의 액체 공급량은 노광 동작 기간 중과 동일하지 않아도 되고, 예를 들어 스테핑 기간 중의 액체 공급량을 노광 동작 기간 중의 액체 공급량보다 적게 해도 된다.

여기서, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (1) 의 회수를 소정 수의 쇼트 영역의 노광 완료마다 실시한다. 예를 들어, 제어 장치 (CONT) 는, 복수의 쇼트 영역 (S1∼S20) 중 4개의 쇼트 영역의 노광 완료마다의 기간에 있어서 액체 (1) 를 회수한다. 이 경우, 쇼트 영역 (S4, S8, S12, S16, S20) 의 노광 완료마다 액체 (1) 의 회수가 이루어진다. 구체적으로는, 쇼트 영역 (S4 (S8, S12, S16, S20)) 의 노광 완료 후, 다음 쇼트 영역 (S5 (S9, S13, S17)) 의 노광 개시까지의 기간에 액체 (1) 의 회수가 이루어진다. 물론, 소정 수는 「4」에 한정되지 않고, 「1」 즉 1개의 쇼트 영역마다 액체 (1) 를 회수하도록 해도 된다. 또는, 제어 장치 (CONT) 는, 미리 정해진 쇼트 영역의 노광 완료 후에 실시하도록 해도 된다. 예를 들어, 제어 장치 (CONT) 는, 제 10 번째 쇼트 영역 (S10) 의 노광 완료 후의 기간에 있어서 액체 (1) 를 회수하는 것으로 미리 정해 두고, 쇼트 영역 (S10) 의 노광 완료 후 다음 쇼트 영역 (S11) 의 노광 개시까지의 적어도 일부 기간에 있어서 액체 (1) 를 회수한다. 이렇게 함으로써, 기판 (P) 의 외측으로 액체 (1) 가 유출되는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 제어 장치 (CONT) 는, 어느 하나의 쇼트 영역의 노광 완료 후, 다음 쇼트 영역의 노광을 위한 기판 (P) 의 스테핑 이동 중에 액체 회수 기구 (20) 에 의해 액체 (1) 를 회수한다. 도 3 에 나타내는 예에 있어서, 제어 장치 (CONT) 는, 쇼트 영역 (S2 (S6, S10, S14, S18)) 의 노광 완료 후 다음 쇼트 영역 (S3 (S7, S11, S15, S19)) 의 노광을 위한 기판 (P) 의 스테핑 이동 중에 액체 회수 기구 (20) 에 의해 액체 (1) 를 회수한다. 스테핑 이동 중에는 기판 (P) 에 마스크 (M) 의 패턴이 노광되지 않기 때문에, 이 기간에 있어서 액체 (1) 를 회수함으로써, 액체 (1) 의 회수에 기인하는 진동이 노광 정밀도에 미치는 영향을 억제할 수 있다.

모든 쇼트 영역 (S1∼S20) 에 대한 노광 처리가 종료하여 1장의 기판 (P) 에 대한 노광이 완료된 후, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 상 및 기판 스테이지 (PST) 상에 잔존하는 액체 (1) 의 흡인 회수를 실시한다. 본 실시형태에서는, 미미하나마 기판 (P) 상이나 기판 스테이지 (PST) 상에 액체 (1) 가 잔존할 가능성이 있기 때문에, 제어 장치 (CONT) 는 1장의 기판 (P) 의 노광 완료 후에 액체 회수 기구 (20) 의 진공계를 구동하여, 기판 (P) 상 및 기판 스테이지 (PST) 상의 액체 (1) 를 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (23) 를 통해서 흡인 회수한다. 1장의 기판 (P) 의 노광 완료 후에 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 회수하는 경우, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 상방에 배치된 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (23) 와 기판 (P) 을 유지하여 이동할 수 있는 기판 스테이지 (PST: 기판 유지부재) 를 상대적으로 이동시켜, 기판 (P) 상 또는 기판 스테이지 (PST) 상의 액체 (1) 를 회수한다.

도 12 는, 1장의 기판 (P) 의 노광 완료 후에 있어서, 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (23) 에 대하여 기판 (P) 을 유지한 기판 스테이지 (PST) 가 XY 평면 내에서 이동하는 모양의 일례를 나타내는 모식도이다.

제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (23) 가 도 12 의 파선 화살표 (60) 를 따라서 진행하도록 XY 스테이지 (53) 를 이동한다. 기판 스테이지 (PST) 의 XY 평면에 따른 병진 이동에 의해 회수구 (23) 는 기판 (P) 및 기판 스테이지 (PST) 상면의 거의 전역을 주사하고, 이것에 의해 기판 (P) 및 기판 스테이지 (PST) 상에 잔존한 액체 (1) 는 회수구 (23) 를 통해 액체 회수 기구 (20) 에 의해 확실하게 흡인 회수된다.

또, 도 12 에 나타낸 예에서는, 기판 (P) 및 기판 스테이지 (PST) 는, 회수구 (23) 에 대하여 X 축 방향으로의 주사 이동과 Y 축 방향으로의 스테핑 이동을 반복하는 이동 궤적을 그리고 있는데, 그 이동 궤적은 임의로 설정될 수 있고, 예를 들어 도 13 의 파선 화살표 (61) 로 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 의 외측에서 내측 (또는 내측에서 외측) 을 향하여 원을 그리는 것 같은 나선형 이동 궤적을 그리도록 이동해도 되고, 복수의 크기의 원궤적을 동심형으로 그리도록 이동해도 된다.

또, 회수구 (23) 를 갖는 유로 형성부재 (30) 에 이동 기구를 설치하고, 기판 (P) 및 이 기판 (P) 을 유지하는 기판 스테이지 (PST) 에 대하여 회수구 (23) 를 XY 방향으로 이동시키면서 액체 (1) 를 회수하도록 해도 되고, 회수구 (23) 와 기판 스테이지 (PST) 의 쌍방을 이동하도록 해도 된다.

또한, 전술한 바와 같이, 기판 (P) 상의 액체를 회수할 때에 투영 광학계 (PL) (광학 소자 (2)) 의 선단과 기판 (P) 표면과의 간격, 즉 회수구 (23) 와 기판 (P) 표면과의 간격을 노광 중보다 작게 하도록 해도 된다. 이것에 의해, 기판 (P) 상에서의 액체의 회수 효율을 높일 수 있어, 기판 (P) 상의 액체를 확실히 회수할 수 있다. 이것은, 1장의 기판 (P) 의 노광 완료 후에 기판 (P) 상에서 액체를 회수할 때에 특히 유효하다.

또한, 도 14 의 파선 화살표 (62) 에 나타내는 바와 같이, 회수구 (23) 가 기판 스테이지 (PST) 상에서 기판 (P) 의 에지와 플레이트부 (57) 의 평탄면 (57A) 사이의 갭 (G1) 에 따른 이동궤적을 그리도록 하여 기판 스테이지 (PST) 를 이동시키면서 회수구 (23) 를 사용하여 회수 동작 (흡인 동작) 하도록 해도 된다. 이렇게 함으로써, 기판 (P) 상 또는 플레이트부 (57) 상에 잔류한 액체 뿐만 아니라, 갭 (G1) 에 침입한 액체 (1) 도 양호하게 회수할 수 있다. 따라서, 갭 (G1) 을 통해서 기판 스테이지 (PST) 내부에 액체 (1) 가 침입하여 기판 스테이지 (PST) 내부에 녹이 생기거나 누전이 발생하는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 갭 (G1) 에 대한 회수 동작을 행할 때에는, 기판 (P) 표면이나 기판 스테이지 (PST) 상면에 대한 회수 동작을 할 때와 비교하여 기판 스테이지 (PST) 의 이동 속도를 저속으로 해도 되고, 기판 스테이지 (PST) 의 이동과 정지를 반복하면서 갭 (G1) 근방의 액체를 회수하도록 해도 된다. 또, 갭 (G1) 근방에 대한 회수 동작을 행할 때에는, 기판 스테이지 (PST) 를 ＋Z 방향으로 상승시켜, 회수구 (23) 와 기판 스테이지 (PST) (기판 (P)) 와의 거리를 기판 (P) 의 액침 노광시의 거리보다도 짧게 하여, 즉 기판 스테이지 (PST) 를 회수구 (23) 에 근접시킨 상태에서 회수 동작하도록 해도 된다. 물론, 기판 (P) 표면이나 기판 스테이지 (PST) 상면 (플레이트부 (57) 의 평탄면 (57A) 등) 에 대하여 회수 동작을 행할 때에도, 상기 서술한 것과 같이 회수구 (23) 에 대하여 기판 (P) 또는 기판 스테이지 (PST) 를 가깝게 할 수 있다. 또한, 회수구 (23) 를 갖는 유로 형성부재 (30) 에 Z 구동 기구를 설치해 두고, 기판 (P) 의 노광 후에 있어서 액체 회수를 하기 위해 회수구 (23) 와 기판 스테이지 (PST) 를 근접시킬 때에는, 유로 형성부재 (30)를 －Z 방향으로 이동하여 기판 스테이지 (PST) 에 가까워지도록 해도 되고, 유로 형성부재 (30) 와 기판 스테이지 (PST) 의 쌍방을 이동하도록 해도 된다.

또, 기판 (P) 표면이나 기판 스테이지 (PST) 의 상면에 잔류한 액체를 회수하기 위한, 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (23) 와 기판 스테이지 (PST) 와의 상대적 이동은, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 의 이미지면측의 광로 공간을 채우고 있는 액체 (1) 의 대부분을 회수구 (23) 로부터 회수한 후에 시작하는 것이 바람직하다.

또한, 도 14 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 에 절결부인 노치부 (NT) 가 형성되어 있는 형태인 경우, 기판 (P) 의 액침 노광 완료 후에 있어서, 제어 장치 (CONT) 는 기판 (P) 의 노치부 (NT) 에 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (23) 를 대향하도록 배치하여, 액체 회수 동작 (흡인 동작) 을 중점적으로 실시하도록 해도 된다. 여기서, 도 14 에 있어서, 플레이트부 (57) 의 내측면에는 노치부 (NT) 의 형상에 대응한 돌기부 (57B) 가 형성되어 있고, 노치부 (NT) 와 돌기부 (57B) 의 측면과의 사이에는 소정의 갭 (G2) 이 형성되어 있다. 기판 (P) 의 노치부 (NT) 와 플레이트부 (57) 사이의 갭 (G2) 에는 액체 (1) 가 침입할 가능성이 높지만, 노치부 (NT) 근방에 대한 회수 동작을 중점적으로 행함으로써 갭 (G2) 에 액체 (1) 가 침입하는 문제를 방지할 수 있고, 가령 침입하더라도 그 액체 (1) 를 양호하게 회수할 수 있다. 따라서, 갭 (G2) 을 통해서 기판 스테이지 (PST) 내부에 액체 (1) 가 침입하여 기판 스테이지 (PST) 내부에 녹이 생기거나 누전이 발생하는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 회수구 (23) 를 사용하여 노치부 (NT) 근방에 대한 회수 동작을 행할 때, 회수구 (23) 에 대하여 기판 스테이지 (PST) 를 정지시킨 상태에서, 다시 말해 회수구 (23) 와 노치부 (NT) 의 상대 위치를 유지한 상태에서 회수 동작하도록 해도 된다. 이렇게 함으로써 액체 회수를 양호하게 실시할 수 있다. 또는, 노치부 (NT) 근방에 대해 회수 동작을 행할 때에는, 상기 갭 (G1) 에 대한 회수 동작을 행할 때나 기판 (P) 표면 및 기판 스테이지 (PST) 상면에 대한 회수 동작을 행할 때와 비교하여 기판 스테이지 (PST) 의 이동 속도를 저속으로 하도록 해도 된다.

또, 상기 서술한 갭 (G1) 이나 갭 (G2) 에 대한 액체 회수 동작은, 도 12 나 도 13 에 나타낸 액체 회수 동작과 조합하여 실행하도록 해도 된다.

또한, 여기서는, 기판 (P) 의 절결부로서 노치부 (NT) 를 예로서 설명하였지만, 기판 (P) 에 오리엔테이션 플랫부가 형성되어 있는 형태라도, 그 오리엔테이션 플랫부 근방에 대한 회수 동작을 중점적으로 행함으로써 액체 회수를 양호하게 실시할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 기판 (P) 에 대한 노광 동작 중 등, 노광광 (EL) 이 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 조사되고 있을 때에 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (1) 의 회수를 실시하지 않도록 함으로써, 그 기판 (P) 에 대한 노광 동작 중에 액체 (1) 의 회수 동작에 기인하는 소리나 진동을 발생시키지 않도록 할 수 있다. 따라서, 소리나 진동에 의해 노광 정밀도가 저하되는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 기판 (P) 에 대한 노광 완료 후에, 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (23) 에 대하여 기판 (P) 을 유지한 기판 스테이지 (PST) 를 XY 방향으로 이동시킴으로써, 완전히 회수하지 못하고 기판 (P) 상 또는 기판 스테이지 (PST) 상에 잔존한 액체 (1) 나 기판 (P) 에지의 갭 (G1) 이나 갭 (G2) 의 액체를 회수할 수 있다. 따라서, 잔존하는 액체 (1) 에 기인하는 워터 마크의 발생이나, 장치의 녹 발생, 또는 환경의 변동 등과 같은 문제의 발생을 방지할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서, 제어 장치 (CONT) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 노광광 (EL) 이 조사되고 있을 때에 밸브 (24A∼24D) 를 사용하여 복수의 회수관 (22A∼22D) 의 모든 유로를 폐색하지만, 복수의 회수관 (22A∼22D) 중 일부의 회수관, 예를 들어 투영 영역 (AR1) 에 대하여 비주사 방향 양측의 회수구 (23B, 23D) 에 접속하는 회수관 (22B, 22D) 의 유로만을 폐색하고, 다른 회수관 (23A, 23C) 의 유로는 개방하여, 노광 동작 중에 있어서 회수구 (23A, 23C) 로부터 액체 (1) 의 회수 동작을 행하도록 해도 된다. 이것에 의해, 진동 발생원의 위치가 줄어들기 때문에, 노광 정밀도에 미치는 영향을 저감할 수 있다. 또는, 각각의 회수구 (23A∼23D) (회수관 (22A∼22D)) 에 서로 독립된 별도의 액체 회수부를 접속하고, 이들 복수의 액체 회수부 (진공계) 중 일부의 액체 회수부를 구동하고, 다른 액체 회수부는 구동하지 않는 구성으로 할 수도 있다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서, 노광 중 또는 노광 전후에, 기판 (P) 의 에지와 플레이트부 (57) 의 경계가 액침 영역 (AR2) 에 포함되는 쇼트 영역 (예를 들어 S3, S6, S15, S18) 을 노광할 때의 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 주사 속도를, 기판 (P) 중앙 부근의 쇼트 영역 (예를 들어 S9) 을 노광할 때의 기판 (P) 의 주사 속도보다 느리게 설정해도 된다. 이것에 의해, 플레이트부 (57) 의 상면 (57A) 과 기판 (P) 표면 사이에 미소한 단차가 발생하여 있어도 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 액체 (1) 의 압력 변화를 억제할 수 있어, 그 압력 변화에 기인하는 투영 광학계 (PL) (렌즈 (2)) 의 변동이나 기판 스테이지 (PST) 의 변동을 방지할 수 있다. 또한 액체 (1) 의 유출이나 비산도 억제할 수 있다. 또한, 노광시에 한하지 않고, 기판 (P) 의 에지와 플레이트부 (57) 의 경계가 액침 영역 (AR2) 내에 위치하고 있는 경우에 기판 스테이지 (PST) 의 이동 속도를 작게 하도록 해도 된다.

그런데, 상기 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 에 마스크 (M) 의 패턴을 노광하는 경우를 예로 들어 설명하였는데, 예를 들어 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측인 기판 스테이지 (PST) 상에 배치된 광 센서부 (58) 에 의한, 투영 광학계 (PL) 및 투영 광학계 (PL) 밑에 유지된 액체 (1) 를 통한 노광광 (EL) 의 검출 동작 중에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 스테이지 (PST) 상의 광 센서부 (58) 에 투영 광학계 (PL) 및 액체 (1) 를 통해서 노광광 (EL) 이 조사되고 있을 때에, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (1) 의 회수를 실시하지 않는다. 이것에 의해, 광 센서부 (58) 에 의한 노광광 (EL) 의 검출 동작 중에 액체 (1) 의 회수에 기인하는 소리나 진동이 발생하지 않기 때문에, 소리나 진동에 의해서 검출 정밀도가 저하되는 문제를 방지할 수 있다.

광 센서부 (58) 를 사용하여 노광광 (EL) 을 검출할 때, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 에 대한 노광 처리전 (또는 후) 에 있어서 기판 스테이지 (PST) 를 움직여 투영 광학계 (PL) 와 광 센서부 (58) 를 대향시키고, 액체 공급 기구 (10) 로부터 투영 광학계 (PL) 와 광 센서부 (58) 사이로 액체 (1) 를 공급한다. 그리고, 투영 광학계 (PL) 와 광 센서부 (58) 사이에 액체 (1) 가 채워져 액침 영역 (AR2) 이 형성된 후, 제어 장치 (CONT) 는 조명 광학계 (IL) 로부터 노광광 (EL) 을 사출하여 투영 광학계 (PL) 및 액체 (1) 를 통해서 광 센서부 (58) 에 조사한다. 이 때, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (1) 의 회수는 이루어지지 않는다. 광 센서부 (58) 의 검출 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력되고, 제어 장치 (CONT) 는 그 검출 결과에 기초하여, 예를 들어 투영 광학계 (PL) 의 결상 특성 조정이나 조도 조정, 또는 액체 (1) 의 온도 조정 등, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 노광광 (EL) 이 원하는 상태로 조사되는 조정 처리를 실시한다. 그리고, 광 센서부 (58) 에 의한 검출 동작의 완료 후, 제어 장치 (CONT) 는 액체 회수 기구 (20) 에 의해 액체 (1) 를 회수한다. 그리고, 상기 조정 처리 및 액체 (1) 의 회수가 종료한 후, 제어 장치 (CONT) 는 기판 (P) 에 대한 노광 동작을 시작한다. 또, 광 센서부 (58) 에 노광광 (EL) 을 조사한 후의 액체 회수 동작에 있어서도, 제어 장치 (CONT) 는, 도 12 등을 참조하여 설명한 바와 같이, 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (23) 에 대하여 기판 스테이지 (PST) (광 센서부 (58)) 를 이동시켜, 기판 스테이지 (PST) 상에 잔존하는 액체 (1) 의 회수를 충분히 실시한 후 기판 (P) 에 대한 노광 처리를 실시할 수 있다.

또, 상기 서술한 각 실시형태에서는, 조명 광학계 (IL) 로부터 사출된 노광광 (EL) 이 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 조사되고 있을 때에 액체 (1) 를 회수하지 않는 구성인데, 이미지면측에 조사되는 광은 조명 광학계 (IL) 로부터 사출되는 노광광 (EL) 에 한정되지 않는다. 예를 들어, 마스크 (M) 및 기판 (P) 을 소정 위치에 대하여 얼라인먼트할 때에, 기판 스테이지 (PST) 상에 형성된 기준 마크 (FM) 를 마스크 얼라인먼트계 (90) 를 사용하여 TTM (TTR) 방식으로 검출할 때, 마스크 (M) 의 상방에 설치된 마스크 얼라인먼트계 (90) 로부터는 조명 광학계 (IL) 에서 사출되는 노광광 (EL) 과는 다른 얼라인먼트광이 사출된다. 그 얼라인먼트광은, 마스크 (M) 에 형성된 얼라인먼트 마크와 투영 광학계 (PL) 를 통해서 기준 마크 (FM) 에 조사된다. 이 경우, 투영 광학계 (PL) 와 기준 마크 (FM) 을 갖는 기판 스테이지 (PST) 상의 기준 마크부재 사이에 액체 (1) 가 채워진 상태에서 기준 마크 (FM) 에 상기 얼라인먼트광을 조사하여 검출하는 구성이 있을 수 있는데, 그 경우에 있어서도, 기준 마크 (FM) 의 검출 동작 중에, 즉 얼라인먼트광이 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 조사되고 있을 때에 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 (1) 의 회수를 실시하지 않도록 함으로써, 소리나 진동을 억제한 상태에서 기준 마크 (FM) 의 검출 동작을 행할 수 있다.

또한, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 1장의 기판 (P) 의 노광 완료 후에 회수구 (23) 에서 기판 (P) 및 기판 스테이지 (PST) 상면의 거의 전역을 주사하도록 하여 잔류한 액체를 회수하도록 되어 있지만, 기판 (P) 상이나 기판 스테이지 (PST) 상면에 잔류하는 액체가 없거나 또는 매우 소량인 경우에는, 회수구 (23) 에서의 기판 (P) 및 기판 스테이지 (PST) 상면의 전역 주사를 생략해도 된다. 또, 기판 (P) 의 노광 완료 후의 회수구 (23) 의 주사를 기판 (P) 상의 전역에만 실시하고, 기판 스테이지 (PST) 상면의 주사를 생략하도록 해도 된다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 스테핑 기간 중의 회수 동작과 회수구 (23) 에서의 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 상면의 잔류 액체 회수 동작 양쪽을 실행하도록 하고 있지만, 그 중 어느 일방을 생략할 수도 있다.

다음으로, 본 발명의 노광 장치의 별도 실시형태에 관해서 도 15 를 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에 있어서 상기 서술한 실시형태와 동일하거나 또는 동등한 구성부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략하게 하거나 생략한다.

본 실시형태에서는, 기판 (P) 의 노광 중에도 액체 공급 기구 (20) 에 의해 기판 (P) 상의 액체 (1) 의 흡인 회수 동작을 행한다. 그리고, 본 실시형태의 특징적 부분은, 기판 (P) 의 노광 중, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 기판 (P) 상에 대한 단위 시간당 액체 공급량을 액체 회수 기구 (20) 에 의한 기판 (P) 상에서의 단위 시간당 액체 회수량보다 많게 한 점에 있다.

도 15 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 노광 중에 액체 공급 기구 (10) 의 공급구 (13, 14) 로부터 기판 (P) 상으로 액체 (1) 를 공급함과 함께 진공계를 구비한 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (23) 로부터 기판 (P) 의 상방으로부터 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 흡인 회수하여, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 액체 (1) 의 액침 영역 (AR2) 을 형성한다. 이 때, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 노광 중에 있어서 액체 공급 기구 (10) 에 의한 기판 (P) 상에 대한 단위 시간당 액체 공급량을 액체 회수 기구 (20) 에 의한 단위 시간당 액체 회수량보다 많게 한다.

이렇게 함에 따라, 액체 회수 기구 (20) 가 기판 (P) 의 상방으로부터 그 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 흡인 회수할 때에 그 주위의 기체와 함께 회수하고, 그것에 의해 소리나 진동이 발생하더라도 그 소리나 진동을 저감할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 소리나 진동이 발생하는 원인은, 내포되어 있는 기체에 의해 액체 (1) 가 회수구 (23) 를 통해서 회수 유로 (84) 에 단속적으로 유입되고, 단속적으로 유입됨으로써 액체 (1) 가 입자형으로 분할되어, 그 분할된 액체 (1) 가 회수 유로 (84) 나 회수관 (22) 에 충돌함으로써 음이나 진동을 발생시킨다. 그래서, 노광 중인 기판 (P) 상에 대한 액체 공급량을 회수량보다 많게 하여, 회수구 (23A∼23D) 가 최대한 액체 (1) 에 의해 막아지도록 하여, 액체 회수 기구 (20) 가 액체 (1) 를 기체와 함께 회수할 때의 액체 (1) 의 비율을 많게 한다.

이것에 의해, 기체의 내포량이 적어지고, 액체 (1) 를 회수구 (23) 를 통해서 회수 유로 (84) 에 거의 연속적으로 유입시킬 수 있어, 회수구 (23) 로부터 유입되는 액체 (1) 가 분할되기 어려워지기 때문에 소리나 진동을 저감할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서도, 일방의 공급구 (예를 들어 공급구 (13)) 를 생략하거나 또는 일방의 공급구 (예를 들어 공급구 (13)) 를 사용하지 않고 하나의 공급구 (14) 로부터 액체 (1) 를 계속해서 공급하도록 해도 된다.

또한, 기판 (P) 에 대한 노광 완료 후, 제어 장치 (CONT) 는 도 12 나 도 13 을 참조하여 설명한 바와 같이, 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (23) 에 대하여 기판 (P) 을 유지한 기판 스테이지 (PST) 를 이동시켜 기판 (P) 상 또는 기판 스테이지 (PST) 상의 액체 (1) 를 회수하도록 해도 된다. 또, 도 14 에 나타낸 바와 같이, 기판 (P) 에지의 갭 (G1, G2) 의 액체를 회수하도록 해도 된다. 본 실시형태에서는, 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급량을 액체 회수 기구 (20) 에 의한 액체 회수량보다 많게 하고 있기 때문에, 다 회수하지 못한 액체 (1) 가 기판 (P) 상이나 기판 스테이지 (PST) 상에 잔존할 가능성이 있다. 그래서, 기판 (P) 의 노광 완료 후에, 회수구 (23) 에 대하여 기판 (P) 및 그 기판 (P) 을 유지한 기판 스테이지 (PST) 를 XY 방향으로 이동시켜 액체 (1) 를 회수함으로써, 기판 (P) 이나 기판 스테이지 (PST) 상에 액체 (1) 가 잔존하는 문제의 발생을 방지할 수 있다.

또, 도 1∼도 15 를 사용하여 설명한 상기 각 실시형태에 있어서, 액체 공급 기구 (10) 의 공급구 (13, 14) 는 투영 영역 (AR1) 에 대하여 주사 방향 (X 축 방향) 양측에 형성되어 있는 구성이지만, 비주사 방향 (Y 축 방향) 양측에 별도의 공급구를 형성하고, 이들 복수의 공급구를 조합하여 액체를 공급하도록 해도 된다. 또는, 공급구는 투영 영역 (AR1) 의 주위를 전부 둘러싸도록 고리형상으로 형성되어도 된다.

또, 상기 실시형태에서는, 트랩면 (70) 이 제 1 부재 (31) 의 하면에 있어서 투영 영역 (AR1) 의 주사 방향 양측에만 형성되어 있는 구성이지만, 투영 영역 (AR1) 에 대하여 비주사 방향에 형성된 구성으로 하는 것도 가능하다. 한편, 액체 (1) 가 유출되기 쉬운 것은 주사 방향 양측에서 있기 때문이므로, 투영 영역 (AR1) 의 주사 방향 양측에만 트랩면 (70) 을 형성하는 구성이라도 유출되려는 액체 (1) 를 양호하게 포집할 수 있다. 또한, 트랩면 (70) 은 플랫면일 필요는 없고, 예를 들어 복수의 평면을 조합한 형상이어도 된다. 또는, 트랩면 (70) 은 곡면형상이어도 되고, 표면적 확대 처리 구체적으로는 조면 처리가 실시되어 있어도 된다.

또, 상기 실시형태에 있어서는, 유로 형성부재 (30) 를 3개의 부재를 사용하여 형성하고 있지만, 부재의 수는 이것에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 유로 형성부재 (30) 를 형성하는 부재 (31∼33) 는 사각형의 판형상 부재이지만, 원형의 판형상 부재여도 되고, X 축 방향으로 긴 타원형의 판형상 부재여도 된다. 또, 공급구 (13, 14) 로의 유로와 회수구 (23A, 23B, 23C, 23D) 로의 유로를 각각 별도의 부재로 형성해도 되고, 각 구마다 별도 부재로 유로를 형성해도 된다.

또, 본 실시형태에 있어서, 공급 유로 (82) 및 회수 유로 (84) 는 유로 형성부재 (30) 내부에 일체로 형성되어 있지만, 도 16 에 나타내는 바와 같이, 공급 유로 (82) 와 회수 유로 (84) 가 서로 상이한 부재에 의해 형성되어 있어도 된다. 도 16 에 있어서, 투영 광학계 (PL) (광학 소자 (2)) 의 －X 측에는 공급 유로 (82A) 를 형성하는 제 1 공급부재 (120) 가 배치되고, ＋X 측에는 공급 유로 (82B) 를 형성하는 제 2 공급부재 (121) 가 배치되어 있다. 제 1, 제 2 공급부재 (120, 121) 각각은 테이퍼형상 홈부 (43, 44) 를 갖고 있고, 평면에서 보아 대략 원호형의 공급구 (13, 14) 로부터 기판 (P) 상에 액체 (1) 를 공급한다. 또한, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (2) 및 제 1, 제 2 공급부재 (120, 121) 를 둘러싸도록 회수 유로 (84) 를 형성하는 회수부재 (122) 가 배치되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 회수 유로 (84) 에 접속하는 회수구 (23) 는 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 및 공급구 (13, 14) 의 주위를 둘러싸는 원고리형상으로 형성되어 있다. 그리고, 그 회수구 (23) 에는, 복수 (4개) 의 테이퍼형상 유로 (123) 및 회수관 (22) 이 접속되어 있다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 기판 스테이지 (PST) 는 기판 (P) 을 둘러싸도록 형성된 고리형의 플레이트부 (57) 를 구비한 구성이지만, 도 17a 및 도 17b 에 나타내는 바와 같이, 기판 스테이지 (PST) 의 상면을 그 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 표면과 대략 면일(面一)하게 형성해도 된다. 여기서, 도 17a 는 기판 스테이지 (PST) 의 측면도, 도 17b 는 평면도이다. 도 17a 및 도 17b 에 있어서, 기판 스테이지 (PST) 상에는 오목부 (52B) 가 형성되어 있고, 오목부 (52B) 의 내부에는 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH) 가 설치되어 있다. 그리고, 기판 스테이지 (PST) 중 오목부 (52B) 외의 상면 (52A) 은, 기판 홀더 (PH) 에 유지된 기판 (P) 의 표면과 거의 같은 높이 (면일) 가 되는 평탄면으로 되어 있다. 또한, 기판 스테이지 (PST) 에 형성되어 있는 이동경 (55) 의 상면도 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (52A) 과 거의 같은 높이 (면일) 로 되어 있다.

도 17a 및 도 17b 에 나타낸 기판 스테이지 (PST) 상의 기판 (P) 에 대한 액침 노광 처리가 완료한 후, 제어 장치 (CONT) 는 액체 공급 기구 (10) 에 의한 액체 공급을 정지한다. 한편, 제어 장치 (CONT) 는 기판 (P) 에 대한 액침 노광 처리가 완료한 후, 기판 스테이지 (PST) 를 요동하면서 (작은 스트로크로 움직이면서), 액체 회수 기구 (20) 에 의해 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 회수한다. 기판 스테이지 (PST) 를 요동하면서 회수 동작을 행함으로써, 기판 (P) 상의 액체 (1)를 보다 양호하게 회수할 수 있다.

그리고, 기판 스테이지 (PST) 를 요동하면서 기판 (P) 상의 액체 (1) 를 회수한 후, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (23) 에 대하여 소정의 이동 궤적으로 기판 스테이지 (PST) 를 이동시켜 (도 12 및 도 13 참조), 기판 (P) 표면의 전역에 대하여 회수구 (23) 를 주사한다. 이렇게 해서, 기판 (P) 의 표면 전역에 대한 액체 회수 동작을 행한 후, 제어 장치 (CONT) 는 기판 (P) 을 기판 스테이지 (PST) 로부터 반출 (언로딩) 한다. 이어서, 피노광 대상인 기판 (P) 이 기판 스테이지 (PST) 에 반입 (로딩) 된다. 제어 장치 (CONT) 는, 이 기판 (P) 에 대하여 액침 노광한 후, 상기 서술한 바와 같이 기판 (P) 의 표면 전역에 대한 액체 회수 동작을 행한 후, 그 기판 (P) 을 언로딩한다.

본 실시형태에 있어서는, 기판 (P) 의 액침 노광 완료 후, 액체 회수 기구 (20) 에 의한 기판 (P) 표면 전역에 대한 액체 회수 동작은, 기판 스테이지 (PST) 에 순차 탑재되어 노광된 기판 (P) 의 각각에 대하여 (기판 (P) 마다) 행해진다. 액침 노광 후의 기판 (P) 상에 액체 (1) 가 잔존하고 있는 경우, 기판 (P) 에 워터 마크가 형성되거나, 언로딩된 기판 (P) 의 반송 경로 상에 기판 (P) 으로부터 액체 (1) 가 낙하 (비산) 하는 문제가 발생한다. 그러나, 본 실시형태에 있어서는, 기판 (P) 마다 그 기판 (P) 의 표면 전역에 대한 액체 회수 동작을 행함으로서, 액침 노광 후의 기판 (P) 상에 잔존한 액체 (1) 에 기인하는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 제어 장치 (CONT) 는, 소정 기판 처리 매수마다 (또는 소정 시간 간격마다), 기판 (P) 의 표면 전역에 추가하여 기판 스테이지 (PST) 상면 (52A) 의 전역에 대한 액체 회수 동작을 행한다. 예를 들어 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 표면 전역 및 기판 스테이지 (PST) 상면 전역에 대한 액체 회수 동작을 기판 (P) 의 로트마다 실시한다. 기판 (P) 의 표면 전역 및 기판 스테이지 (PST) 의 상면 전역에 대한 액체 회수 동작을 행하기 위해서는, 도 12 나 도 13 을 참조하여 설명한 바와 같이, 액체 회수 기구 (20) 의 회수구 (23) 에 대하여 소정 이동 궤적으로 기판 스테이지 (PST) 를 이동하면 된다. 액침 노광 후에 있어서 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (52A) 에 액체 (1) 가 잔존할 확률이 낮고, 가령 상면 (52A) 에 액체 (1) 가 잔존하고 있더라도 그 양이 적으면, 다음에 로딩되는 기판 (P) 의 노광 처리에 미치는 영향이 적다. 따라서, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (52A) 에 대한 액체 회수 동작은, 예를 들어 기판 (P) 의 로트마다 실시함으로써 액체 회수 동작 시간을 단축할 수 있어, 스루풋을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 14 에 나타낸 바와 같은 액체 회수 동작을 병용하도록 해도 된다.

또, 기판 (P) 의 로트마다, 기판 (P) 의 표면 전역에 추가하여 기판 스테이지 (PST) 의 상면 전역에 대한 회수 동작을 행하도록 해도 된다. 물론, 기판 (P) 마다, 기판 (P) 의 표면 전역에 추가하여 기판 스테이지 (PST) 상면 (52A) 전역의 액체 회수 동작을 행하도록 해도 된다. 또, 기판 스테이지 (PST) 상의 기준 마크 (FM) 나 센서부 (58) 를 액침 상태에서 사용한 후에, 기판 스테이지 (PST) 의 상면만을 액체 회수 동작하도록 해도 된다. 또, 이러한 경우에도, 회수구 (23) 와 기판 (P) 표면 (기판 스테이지 (PST) 의 상면 (52A)) 과의 거리를 짧게 하면, 보다 확실하게 기판 (P) 의 표면이나 기판 스테이지 (PST) 상면의 액체를 회수할 수 있다. 이렇게 함으로써, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (52A) 에 워터 마크가 형성되는 것을 방지할 수 있다.

또, 상기 서술한 각 실시형태에 있어서, 회수구 (23) 와는 별도의 회수구를 형성해 두고, 액침 노광 후에 있어서 회수구 (23) 를 사용한 회수 동작과, 상기 별도의 회수구를 사용한 회수 동작을 병행하여 실시해도 된다. 여기서, 별도의 회수구란 액침 노광 처리 중에는 사용되지 않는 회수구로서, 예를 들어 투영 영역 (AR1) 에 대하여 회수구 (23) 의 좀더 외측에 형성된 회수구나, 기판 스테이지 (PST) 의 상면이나 주위에 형성된 회수구이다.

도 18 은, 상기 서술한 실시형태의 노광 장치 (EX) 에 의한 노광 시퀀스의 일례를 나타내는 도면이다. 또, 기판 스테이지 (PST) 는 도 17 과 동일하다. 또한, 도 18 에 나타낸 노광 시퀀스는, 앞선 도 1∼16 을 사용하여 설명한 실시형태와 적절히 조합하여 실행할 수 있다.

도 18 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 상에는 X 축 방향 (주사 방향) 및 Y 축 방향에 각각 소정 피치로 복수의 쇼트 영역 (T1∼T32) 이 설정되어 있다. 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 상의 제 1 쇼트 영역 (T1) 에서부터 노광을 시작하여, 그 후 쇼트 영역 (T2, T3, …, T32) 을 순차 노광한다. 이 때, 슬릿형상의 투영 영역 (AR1) 의 각 쇼트 영역에서의 주사 궤적은, 화살표 U1, U2, U3, …, U32 의 순서가 된다. 즉, 본 실시형태의 노광 시퀀스에서는, 연속한 2개의 쇼트 영역을 순차 주사 노광할 때에 기판 (P) (마스크 (M)) 이 동일 방향으로 이동하지 않도록 각 쇼트 영역의 노광 순서가 정해져 있어, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 을 ＋X 방향 (제 1 방향) 과 －X 방향 (제 2 방향) 으로 교대로 이동시키면서 기판 (P) 상의 노광 대상인 복수의 쇼트 영역 (T1∼T32) 을 순차 노광한다. 이와 같이, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (52A) 이 기판 (P) 표면과 거의 같은 높이로 되어 있기 때문에, 기판 (P) 의 둘레가장자리 부근의 쇼트 영역을 포함하여 기판 (P) 을 ＋X 방향과 －X 방향으로 교대로 이동시키면서 노광할 수 있다. 또 실제로는, 기판 (P) 이 투영 영역 (AR1) 에 대하여 이동하면서 각 쇼트 영역의 노광이 이루어지기 때문에, 도 18 에 나타낸 화살표와는 반대로 기판 (P) 이 이동되게 된다.

또한, 기판 (P) 상의 각 쇼트 영역 (T1∼T32) 을 순차 노광할 때에, 쇼트 영역의 기판 (P) 상에서의 위치에 따라서, 일부 쇼트 영역의 노광 기판 (P) 의 주사 속도를 그 외의 쇼트 영역을 노광할 때의 기판 (P) 의 주사 속도보다 저하시키도록 해도 된다.

도 18 에 나타내는 예의 경우, 기판 (P) 의 둘레가장자리부에 형성되어 있는 쇼트 영역 (T1, T4, T5, T10, T23, T28, T29, T32) 은 그 일부가 빠져있고, 또한 쇼트 영역 (T2, T3, T30, T31) 은 그 쇼트 영역의 에지와 기판 (P) 에지와의 거리가 짧게 되어 있기 때문에, 노광 중 또는 노광 전후에 기판 (P) 의 에지와 기판 스테이지 (PST) 상면 (52A) 과의 경계가 액침 영역 (AR2) 에 포함되어 버린다. 따라서, 이들 쇼트 영역을 노광할 때에는, 기판 (P) 의 주사 속도를, 기판 (P) 의 중앙 부근의 쇼트 영역 (T13, T14 등) 을 노광할 때의 기판 (P) 의 주사 속도보다 느리게 설정하면 된다.

이것에 의해, 기판 (P) 표면과 기판 스테이지 (PST) 상면 (52A) 과의 사이에 미소한 단차가 있더라도, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 액체의 압력 변화를 작게 할 수 있을 뿐만 아니라, 오토포커스 방식 및 오토레벨링 방식으로 쇼트 영역 표면을 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 정밀하게 맞춰 넣을 수 있다.

또한, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (52A) (기판 (P) 표면 포함) 의 면적과 액침 영역 (AR2) 의 면적 (크기) 에 따라서, 각 쇼트 영역을 노광할 때의 기판 (P) 의 주사 속도를 조정하도록 해도 된다. 예를 들어, 기판 (P) 에지 부근의 쇼트 영역 (T1∼T4, T29∼T32 등) 을, 기판 (P) 중앙 부근의 쇼트 영역 (T13, T14 등) 과 같은 주사 속도로 노광하고자 하면, 기판 (P) 의 가속 개시 위치 (조주(助走) 개시 위치) 에서 액침 영역 (AR2) 이 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (52A) 에서부터 밀려 나오거나, 기판 (P) 의 감속 중 또는 감속 종료 위치에서 액침 영역 (AR2) 이 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (52A) 에서부터 밀려 나올 가능성이 있다. 그와 같은 경우에는, 기판 (P) 의 에지 부근의 쇼트 영역 (예를 들어 T1∼T4, T29∼T32) 을 노광할 때의 기판 (P) 의 주사 속도를 낮추면 된다. 이와 같이 함으로써, 기판 (P) 에지 부근의 쇼트 영역 (예를 들어 T1∼T4, T29∼T32) 을 노광할 때의 기판 (P) 의 가속 거리 (조주 거리) 나 감속 거리를 짧게 할 수 있어, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (52A) 에서부터 액침 영역 (AR2) 이 밀려 나오는 일 없이, 투영 광학계 (PL) 와 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (52A) 사이에 액체 (1) 를 양호하게 유지한 채로 각 쇼트 영역 (특히 기판 (P) 의 에지 부근의 쇼트 영역) 을 높은 정밀도로 노광할 수 있다.

또, 가속 거리나 감속 거리 부족에 기인하는, 일부 쇼트 영역을 노광할 때의 주사 속도의 저하를 피하고 싶은 경우나, 기판 (P) 의 에지 표면과 기판 스테이지 (PST) 상면 (52A) 과의 단차에 기인하는, 오토포커스 방식 및 오토레벨링 방식에 의한 기판 (P) 표면의 위치 제어 오차를 피하고 싶은 경우에는, 기판 (P) 의 에지 부근의 쇼트 영역 (T1, T2, T3, T4, T5, T23, T28, T29, T30, T31, T32) 을 주사 노광할 때의 기판 (P) 의 이동 방향을, 투영 영역 (AR1) 이 기판 (P) 의 내측에서 외측으로 이동하도록 설정해도 된다. 이 경우에도, 가능한 한 기판 (P) 이 ＋X 방향과 －X 방향으로 교대로 이동되는 노광 시퀀스 (노광 순서) 를 설정하는 것이 바람직하다.

상기 실시형태에 있어서 액체 (1) 는 순수에 의해 구성되어 있다. 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 없는 것과 함께 불순물의 함유량이 매우 낮기 때문에, 기판 (P) 의 표면 및 투영 광학계 (PL) 의 선단면에 설치된 광학 소자의 표면을 세정하는 작용도 기대할 수 있다.

그리고, 파장이 193㎚ 정도인 노광광 (EL) 에 대한 순수 (물) 의 굴절률 n 은 대략 1.44 이기 때문에, 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 향상한다.

또, 상기 서술한 바와 같이 액침법을 사용한 경우에는, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 1.0∼1.3 이 되는 경우도 있다. 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 1.0 을 초과하는 경우에는, 종래부터 노광광으로서 사용되고 있는 랜덤 편광광에서는 편광 효과에 의해 결상 성능이 악화되는 경우도 있기 때문에 편광 조명을 사용하는 것이 바람직하다. 그 경우, 마스크 (레티클) 의 라인 앤드 스페이스 패턴의 라인 패턴의 긴 길이 방향에 매칭시킨 직선 편광 조명을 실시하고, 마스크 (레티클) 의 패턴으로부터의 S 편광 성분 (라인 패턴의 긴 길이 방향을 따른 편광 방향 성분) 의 회절광의 비율을 많게 하면 된다. 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면에 도포된 레지스트 사이가 액체로 채워져 있는 경우, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면에 도포된 레지스트와의 사이가 공기 (기체) 로 채워져 있는 경우와 비교하여 콘트라스트의 향상에 기여하는 S 편광 성분의 회절광의 레지스트 표면에서의 투과율이 높아지기 때문에, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 1.0 을 초과하는 경우라도 높은 결상 성능을 얻을 수 있다. 또한, 마스크 (레티클) 로는 위상 시프트 마스크를 사용하면 효과적이다. 또한, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 액체의 상태, 예를 들어 액체의 온도, 액체의 움직임 (속도나 방향), 액체의 압력 등에 의해서 기판 (P) 상에 조사되는 노광광의 편광 상태가 변화될 가능성도 있으므로, 각종 조건 하에서 액체를 통해 기판 (P) 에 조사되는 노광광의 편광 상태를 고려 (예를 들어 그 편광 상태를 계측) 하여 편광 방향이나 편광도 등에 대해 편광 조명의 최적화 (편광 상태의 계측 결과에 기초하하는 최적화) 를 실시하도록 해도 된다.

본 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 의 선단에 광학 소자 (2) 가 장착되어 있고, 이 렌즈에 의해 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성, 예를 들어 수차 (구면 수차, 코마 수차 등) 를 조정할 수 있다. 또, 투영 광학계 (PL) 의 선단에 장착되는 광학 소자로는 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성 조정에 사용되는 광학 플레이트여도 된다. 또는 노광광 (EL) 을 투과 가능한 평행 평면판이어도 된다.

그리고, 액체 (1) 의 흐름에 의해 생기는 투영 광학계 (PL) 선단의 광학 소자와 기판 (P) 사이의 압력이 큰 경우에는, 그 광학 소자를 교환 가능하게 하는 것이 아니라, 그 압력에 의해 광학 소자가 움직이지 않도록 견고하게 고정해도 된다.

또, 본 실시형태에서는 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면과의 사이가 액체 (1) 로 채워져 있는 구성이지만, 예를 들어 기판 (P) 의 표면에 평행 평면판으로 이루어지는 커버 유리를 장착한 상태에서 액체 (1) 를 채우는 구성이어도 된다.

또한, 투영 광학계 (PL) 로서, 국제 공개 제2004/019128호에 개시되어 있는 것처럼, 광학 소자 (2) 의 이미지면측 광로 공간과 마스크 (M) 측 광로 공간 양쪽을 액체로 채운 것을 채용할 수도 있다.

본 실시형태의 액체 (1) 는 물이지만, 물 이외의 액체일 수도 있다. 예를 들어 노광광 (EL) 의 광원이 F₂ 레이저인 경우, 이 F₂ 레이저광은 물을 투과하지 못하기 때문에, 액체 (1) 로는 F₂ 레이저광을 투과 가능한 예를 들어 불소계 오일이나 과불화폴리에테르 (PFPE) 의 불소계 유체여도 된다. 또한, 액체 (1) 로는, 그 밖에도 노광광 (EL) 에 대한 투과성이 있고 가능한 한 굴절률이 높으며, 투영 광학계 (PL) 나 기판 (P) 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 대하여 안정적인 것 (예를 들어 시더유) 를 사용할 수도 있다.

이 경우도 표면 처리는 사용하는 액체 (1) 의 극성에 따라서 실시된다.

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, 규소 웨이퍼) 등이 적용된다.

노광 장치 (EX) 로는, 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 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, 본 발명은 기판 (P) 상에서 적어도 2개의 패턴을 부분적으로 겹쳐서 전사하는 스텝 앤드 스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은, 일본 공개특허공보 평10-163099호, 일본 공개특허공보 평10-214783호, 일본 특허공표공보 2000-505958호 등에 개시되어 있는 것처럼, 웨이퍼 등의 피처리 기판을 따로따로 탑재하여 XY 방향으로 독립적으로 이동시킬 수 있는 2개의 스테이지를 구비한 트윈 스테이지형의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 이 경우에는, 2개의 스테이지 각각에서 도 1∼18 을 사용하여 설명한 실시형태를 실시할 수 있다.

또한, 본 발명은, 일본 공개특허공보 평11-135400호 등에 개시되어 있는 것처럼, 웨이퍼 등의 피처리 기판을 탑재하여 XY 방향으로 이동 가능한 기판 스테이지와, 전술한 광 센서부나 기준 마크를 탑재하고 기판 스테이지에 대하여 독립적으로 이동 가능한 계측 스테이지를 구비한 노광 장치에도 적용할 수 있다. 이 경우에도, 기판 스테이지에서 도 1∼18 을 사용하여 설명한 실시형태를 실시할 수 있고, 또 계측 스테이지 상에 액침 영역 (AR2) 을 형성하여, 각종 계측 처리가 종료된 후에 회수구 (23) 와 계측 스테이지를 상대적으로 주사하여 계측 스테이지 상면에 잔류한 액체를 회수하도록 해도 된다.

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 모터 (USP5,623,853 또는 USP5,528,118 참조) 를 사용하는 경우에는, 에어 베어링을 사용한 에어 부상형 및 로렌츠력 또는 리액턴스력을 사용한 자기 부상형 중 어느 것을 사용해도 상관없다. 또, 각 스테이지 (PST, MST) 는, 가이드를 따라서 이동하는 타입일 수도 있고, 가이드를 설치하지 않은 가이드리스 타입일 수도 있다.

각 스테이지 (PST, MST) 의 구동 기구로는, 2차원으로 자석을 배치한 자석 유닛과 2차원으로 코일을 배치한 전기자 유닛을 대향시켜 전자력에 의해 각 스테이지 (PST, MST) 를 구동하는 평면 모터를 사용해도 된다. 이 경우, 자석 유닛과 전기자 유닛 중 임의의 일방을 스테이지 (PST, MST) 에 접속하고, 자석 유닛과 전기자 유닛의 타방을 스테이지 (PST, MST) 의 이동면측에 형성하면 된다.

기판 스테이지 (PST) 의 이동에 의해 발생하는 반력은, 투영 광학계 (PL) 에 전해지지 않도록, 일본 공개특허공보 평8-166475호 (USP5,528,118) 에 기재된 바와 같이, 프레임 부재를 사용하여 기계적으로 바닥 (대지) 으로 빠져나가게 할 수도 있다. 마스크 스테이지 (MST) 의 이동에 의해 발생하는 반력은, 투영 광학계 (PL) 에 전해지지 않도록, 일본 공개특허공보 평8-330224호 (US S/N 08/416,558) 에 기재된 바와 같이, 프레임 부재를 사용하여 기계적으로 바닥 (대지) 으로 빠져나가게 할 수도 있다.

본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 본원 특허청구의 범위에 열거된 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 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 각각의 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 19 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.

산업상 이용가능성

본 발명은, 투영 광학계의 이미지면측에 배치된 기판 상에 상기 투영 광학계와 액체를 통해서 노광광을 조사함으로써 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서, 상기 기판 상에 액체를 공급하는 액체 공급 기구와, 상기 기판 상에 공급된 액체를 회수하는 액체 회수 기구를 구비하고, 상기 노광광이 상기 투영 광학계의 이미지면측에 조사되고 있을 때, 상기 액체 회수 기구가 상기 액체를 회수하지 않기 때문에 소리나 진동을 저감한 상태로 노광 처리할 수 있고, 또한, 액체의 잔존에 기인하는 패턴의 열화를 방지할 수 있기 때문에 높은 노광 정밀도를 유지하면서 원하는 성능을 갖는 디바이스를 제조할 수 있다.

Claims

투영 광학계와 액체를 통하여 노광광으로 기판을 노광하는 노광 장치로서,
상기 기판을 유지하는 기판 스테이지와,
상기 액체와 접하는 상기 투영 광학계의 광학 소자를 둘러싸서 형성되고, 상기 기판 스테이지에 의해 상기 광학 소자와 대향하여 배치되는 상기 기판의 일부에, 상기 광학 소자와 상기 기판 사이에 공급되는 액체에 의해 액침 영역을 형성하는 국소 액침 부재와,
상기 액침 영역에 대해 상기 기판이 상대 이동하도록 상기 기판 스테이지를 구동하는 구동 장치와,
상기 기판 스테이지의 상면의 일부에 배치되는 광 투과 부재를 갖고, 상기 광 투과 부재를 통하여 상기 노광광을 검출하는 검출 장치를 구비하고,
상기 구동 장치는, 상기 투영 광학계와 대향하여 상기 광 투과 부재가 배치되도록 상기 기판 스테이지를 구동하고, 상기 검출 장치는, 상기 투영 광학계와, 상기 액침 영역의 액체와, 상기 광 투과 부재를 통하여 상기 노광광을 검출하고,
상기 광 투과 부재는 그 표면이 상기 기판 스테이지의 상면과 동일면이 되도록 상기 기판 스테이지에 형성되는, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 검출 장치에 의한 상기 노광광의 검출 결과에 기초하여, 상기 기판의 노광 동작을 제어하는 제어 장치를 추가로 구비하는, 노광 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 투영 광학계의 결상 특성을 조정하는, 노광 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 상기 노광광의 조도 조정 또는 상기 액체의 온도 조정을 실시하는, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 검출 장치는, 상기 기판 스테이지의 내부에 형성되고, 상기 광 투과 부재를 통과한 상기 노광광을 수광하는 수광 소자를 갖는, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 검출 장치는, 상기 노광광의 조사량, 또는 상기 노광광이 조사되는 상기 투영 광학계의 투영 영역 내의 조도 분포를 검출하는 센서를 포함하는, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기판 스테이지는, 상기 기판의 표면이 상기 기판 스테이지의 상면과 동일면이 되도록 상기 기판을 유지하는, 노광 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재는, 상기 기판 스테이지가 대향하여 배치됨과 함께, 일부에 상기 노광광이 통과하는 개구가 형성되는 하면과, 그 하면측에서 상기 개구로부터 떨어져 배치되는 회수구를 갖고,
상기 액침 영역의 액체는, 상기 회수구를 통하여 회수되는, 노광 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 회수구는, 상기 국소 액침 부재의 하면측에서 상기 개구를 둘러싸도록 형성되는, 노광 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재는 그 내부에, 일단이 상기 회수구와 접속되는 회수 유로가 형성되는, 노광 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 회수 유로와 접속되는 흡인 장치에 의해, 상기 회수구를 통하여 상기 액침 영역의 액체가 기체와 함께 회수되는, 노광 장치.
제 10 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재는, 그 내부에 형성되는 공급 유로와, 상기 공급 유로의 일단과 접속되는 공급구를 갖고,
상기 액체는, 상기 공급 유로와 상기 공급구를 통하여 상기 광학 소자 아래로 공급되는, 노광 장치.
제 12 항에 있어서,
상기 공급구는, 상기 국소 액침 부재의 하면측에서 상기 개구와 상기 회수구 사이에 배치되는, 노광 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재는, 상기 광학 소자가 배치되는 개구부를 갖고, 상기 개구부와 상기 광학 소자 사이에 간극이 형성되도록 설치되는, 노광 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재는, 상기 광학 소자의 측면과 대향하는 내측면을 갖고, 상기 광학 소자의 측면과 상기 내측면 사이에 간극이 형성되도록 설치되는, 노광 장치.
제 15 항에 있어서,
상기 내측면은 발액성인, 노광 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재와 대향하는, 상기 광학 소자의 표면의 일부는 발액성인, 노광 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 투영 광학계를 지지하는 제 1 지지 부재와,
상기 국소 액침 부재에서 발생하는 진동이 상기 투영 광학계로 전달되는 것이 방지되도록 상기 국소 액침 부재를 지지하는 제 2 지지 부재를 추가로 구비하는, 노광 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 투영 광학계의 광축과 직교하는 방향에 관하여, 상기 국소 액침 부재의 일부를 이동시키는 구동부를 추가로 구비하는, 노광 장치.
제 19 항에 있어서,
상기 구동부에 의해 이동되는 상기 국소 액침 부재의 일부는, 상기 회수구를 포함하는, 노광 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재는 그 하면측에 친액면(親液面)을 갖는, 노광 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재는 그 하면측에 경사면을 갖는, 노광 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재는, 상기 노광광이 조사되는 상기 투영 광학계의 투영 영역을 포함하도록 상기 액침 영역을 형성하는, 노광 장치.
디바이스 제조 방법으로서,
기판 처리 단계와,
디바이스 조립 단계를 포함하고,
상기 기판 처리 단계에 있어서, 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는, 디바이스 제조 방법.
투영 광학계와 액체를 통하여 노광광으로 기판을 노광하는 노광 방법으로서,
상기 액체와 접하는 상기 투영 광학계의 광학 소자를 둘러싸서 형성되는 국소 액침 부재를 통하여 상기 광학 소자 아래로 공급되는 액체에 의해, 상기 기판을 유지하는 기판 스테이지에 의해 상기 광학 소자와 대향하여 배치되는 상기 기판의 일부에 액침 영역을 형성하는 것과,
상기 기판 스테이지의 상면의 일부에 배치되는 광 투과 부재가 상기 투영 광학계와 대향하여 배치되도록 상기 기판 스테이지를 구동하는 것과,
상기 광 투과 부재를 갖는 검출 장치에 의해, 상기 투영 광학계와, 상기 액침 영역의 액체와, 상기 광 투과 부재를 통하여 상기 노광광을 검출하는 것을 포함하고,
상기 광 투과 부재는 그 표면이 상기 기판 스테이지의 상면과 동일면이 되도록 상기 기판 스테이지에 형성되는, 노광 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 노광광의 검출 결과에 기초하여, 상기 기판의 노광 동작이 제어되는, 노광 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 검출 결과에 기초하여, 상기 투영 광학계의 결상 특성이 조정되는, 노광 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 검출 결과에 기초하여, 상기 노광광의 조도 조정 또는 상기 액체의 온도 조정이 실시되는, 노광 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 노광광은, 상기 광 투과 부재를 통하여, 상기 기판 스테이지의 내부에 형성되는 수광 소자로 수광되는, 노광 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 검출 장치에 의해, 상기 노광광의 조사량, 또는 상기 노광광이 조사되는 상기 투영 광학계의 투영 영역 내의 조도 분포가 검출되는, 노광 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 기판은 그 표면이 상기 기판 스테이지의 상면과 동일면이 되도록 상기 기판 스테이지에 유지되는, 노광 방법.
제 25 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재는, 상기 기판 스테이지가 대향하여 배치됨과 함께, 일부에 상기 노광광이 통과하는 개구가 형성되는 하면과, 그 하면측에서 상기 개구로부터 떨어져 배치되는 회수구를 갖고,
상기 액침 영역의 액체는, 상기 회수구를 통하여 회수되는, 노광 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 회수구는, 상기 국소 액침 부재의 하면측에서 상기 개구를 둘러싸도록 형성되는, 노광 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 액침 영역의 액체는, 상기 국소 액침 부재의 내부에 형성되고, 일단이 상기 회수구와 접속되는 회수 유로를 통하여 회수되는, 노광 방법.
제 34 항에 있어서,
상기 회수 유로와 접속되는 흡인 장치에 의해, 상기 회수구를 통하여 상기 액침 영역의 액체가 기체와 함께 회수되는, 노광 방법.
제 34 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재는, 그 내부에 형성되는 공급 유로와, 상기 공급 유로의 일단과 접속되는 공급구를 갖고,
상기 액체는, 상기 공급 유로와 상기 공급구를 통하여 상기 광학 소자 아래로 공급되는, 노광 방법.
제 36 항에 있어서,
상기 공급구는, 상기 국소 액침 부재의 하면측에서 상기 개구와 상기 회수구 사이에 배치되는, 노광 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재는, 상기 광학 소자가 배치되는 개구부를 갖고, 상기 개구부와 상기 광학 소자 사이에 간극이 형성되도록 설치되는, 노광 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재는, 상기 광학 소자의 측면과 대향하는 내측면을 갖고, 상기 광학 소자의 측면과 상기 내측면 사이에 간극이 형성되도록 설치되는, 노광 방법.
제 39 항에 있어서,
상기 내측면은 발액성인, 노광 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재와 대향하는, 상기 광학 소자의 표면의 일부는 발액성인, 노광 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재에서 발생하는 진동이, 제 1 지지 부재로 지지되는 상기 투영 광학계로 전달되는 것이 방지되도록, 상기 국소 액침 부재는 제 2 지지 부재로 지지되는, 노광 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 투영 광학계의 광축과 직교하는 방향에 관하여, 상기 국소 액침 부재의 일부가 이동되는, 노광 방법.
제 43 항에 있어서,
상기 이동되는 상기 국소 액침 부재의 일부는, 상기 회수구를 포함하는, 노광 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재는 그 하면측에 친액면을 갖는, 노광 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 국소 액침 부재는 그 하면측에 경사면을 갖는, 노광 방법.
제 32 항에 있어서,
상기 액침 영역은, 상기 노광광이 조사되는 상기 투영 광학계의 투영 영역을 포함하도록 형성되는, 노광 방법.
디바이스 제조 방법으로서,
기판 처리 단계와
디바이스 조립 단계를 포함하고,
상기 기판 처리 단계에 있어서, 제 25 항 내지 제 47 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법을 이용하여 기판을 노광하는, 디바이스 제조 방법.