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KR101427056B1 - 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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KR101427056B1
KR101427056B1 KR1020137010896A KR20137010896A KR101427056B1 KR 101427056 B1 KR101427056 B1 KR 101427056B1 KR 1020137010896 A KR1020137010896 A KR 1020137010896A KR 20137010896 A KR20137010896 A KR 20137010896A KR 101427056 B1 KR101427056 B1 KR 101427056B1
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gas
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히로타카 고노
다케시 오쿠야마
히로유키 나가사카
가츠시 나카노
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가부시키가이샤 니콘
가부시키가이샤 니콘 엔지니어링
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Abstract

노광 장치 (EX) 는, 액체 (LQ) 를 회수하는 회수구 (22) 와, 광로 공간 (K1) 에 대하여 회수구 (22) 의 외측에 형성되고, 기체를 분사하는 분사구 (32) 와, 회수구 (22) 와 분사구 (32) 사이에 형성되고, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체의 적어도 일부를 배기하는 배기구 (42) 를 구비하고 있다. 투영 광학계와 기판 사이의 노광광의 광로 공간에 채워진 액체의 누출을 방지할 수 있는 노광 장치를 제공한다.

Description

노광 장치 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING DEVICE}
본 발명은, 액체를 통해서 기판을 노광하는 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스, 액정 표시 디바이스 등의 마이크로 디바이스의 제조 공정의 하나인 포토리소그래피 공정에서는, 마스크 상에 형성된 패턴을 감광성의 기판 상에 투영 노광하는 노광 장치가 사용된다. 이 노광 장치는, 마스크를 유지하여 이동 가능한 마스크 스테이지와, 기판을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지를 갖고, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지를 축차 이동시키면서 마스크의 패턴의 이미지를 투영 광학계를 통해서 기판에 투영한다. 마이크로 디바이스의 제조에 있어서는, 디바이스의 고밀도화를 위해 기판 상에 형성되는 패턴의 미세화가 요구되고 있다. 이 요구에 부응하기 위해서 노광 장치의 더 나은 고해상도화가 요망되고 있다. 그 고해상도화를 실현하기 위한 수단의 하나로서, 하기 특허 문헌 1 에 개시된, 투영 광학계와 기판 사이의 노광광의 광로 공간을 액체로 채우고, 투영 광학계와 액체를 통해서 기판을 노광하는 액침 노광 장치가 제안되어 있다.
특허 문헌 1: 국제 공개 제 99/49504 호 팜플렛
그런데, 노광 장치에 있어서, 디바이스의 생산성 향상 등을 목적으로 하여 기판 (기판 스테이지) 의 이동 속도의 고속화가 요구된다. 그런데, 이동 속도를 고속화한 경우, 투영 광학계와 기판 사이의 광로 공간에 액체를 양호하게 유지하기가 어려워질 가능성이 있다. 예를 들어, 이동 속도의 고속화에 수반하여, 광로 공간에 채워진 액체가 누출될 가능성이 있다. 액체가 누출되면, 주변 부재ㆍ기기에 녹이 슬거나 고장이 생기거나, 노광 장치가 놓여 있는 환경 (습도, 클린도 등) 이 변동하는 등의 문제가 발생하여, 노광 정밀도나 각종 계측 정밀도가 열화될 우려가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 노광광의 광로 공간에 채워진 액체의 누출을 방지 또는 억제할 수 있는 노광 장치, 및 그 노광 장치를 사용한 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 실시형태에 나타낸 각 도면에 대응시킨 이하의 구성을 채용하고 있다. 다만, 각 요소에 부가된 괄호 안의 부호는 그 요소의 예시에 불과하며, 각 요소를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 액체 (LQ) 를 회수하는 회수구 (22) 와, 상기 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 에 대하여 회수구 (22) 의 외측에 형성되고, 기체를 분사하는 분사구 (32) 와, 회수구 (22) 와 분사구 (32) 사이에 형성되고, 분사구 (32) 부터 분사된 기체의 적어도 일부를 배기하는 배기구 (42) 를 구비한 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명의 제 1 양태에 의하면, 분사구로부터 기체를 분사함과 함께, 분사구로부터 분사된 기체의 적어도 일부를 배기구로부터 배기함으로써, 회수구 근방에 소정의 기체의 흐름을 생성할 수 있어, 생성된 기체의 흐름에 의해서 노광광의 광로 공간에 채워진 액체의 누출을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 2 양태에 따르면, 상기 양태의 노광 장치 (EX) 를 사용하여 기판을 노광하는 것과, 노광된 기판을 현상하는 것과, 현상된 기판을 가공하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 2 양태에 의하면, 광로 공간에 채워진 액체의 누출이 방지된 노광 장치를 사용하여 디바이스를 제조할 수 있다.
본 발명의 제 3 양태에 따르면, 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광하는 노광 장치로서, 액체 (LQ) 를 회수하는 회수구 (422) 와, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 에 대하여 회수구 (422) 의 외측에 형성되고, 기체만을 흡인하는 흡인구 (432) 를 구비한 노광 장치 (EX) 가 제공된다.
본 발명의 제 3 양태에 의하면, 흡인구로부터 기체를 흡인함으로써 회수구 근방에 소정의 기체의 흐름을 생성할 수 있어, 생성된 기체의 흐름에 의해서 액체의 누출을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 4 양태에 따르면, 상기 양태의 노광 장치 (EX) 를 사용하여 기판을 노광하는 것과, 노광된 기판을 현상하는 것과, 현상된 기판을 가공하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제 4 양태에 의하면, 광로 공간에 채워진 액체의 누출이 방지된 노광 장치를 사용하여 디바이스를 제조할 수 있다.
본 발명에 의하면, 노광광의 광로 공간에 채워진 액체의 누출을 방지하여, 노광 정밀도 및 계측 정밀도를 유지할 수 있다.
도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 2 는 제 1 실시형태에 관련된 노광 장치의 요부를 확대한 개략 사시도의 일부 파단도이다.
도 3 은 도 2 를 하측에서 본 사시도이다.
도 4 는 도 2 의 YZ 평면과 평행한 측단면도이다.
도 5 는 도 2 의 XZ 평면과 평행한 측단면도이다.
도 6(A) 및 (B) 는 기판의 이동에 수반되는 액체의 거동을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7 은 제 1 실시형태에 관련된 노광 장치의 동작을 설명하기 위한 요부를 확대한 모식도이다.
도 8 은 제 2 실시형태에 관련된 노광 장치의 요부를 확대한 측단면도이다.
도 9(A) 및 (B) 는 기판을 나타내는 측단면도이다.
도 10 은 제 5 실시형태에 관련된 노광 장치의 요부를 확대한 측단면도이다.
도 11 은 제 7 실시형태에 관련된 노광 장치의 요부를 확대한 측단면도이다.
도 12 는 제 8 실시형태에 관련된 노광 장치의 요부를 확대한 측단면도이다.
도 13 은 기체를 세정하는 세정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 는 액침 기구에 의한 액체 회수 동작의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 15 는 제 9 실시형태에 관련된 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 16 은 제 9 실시형태에 관련된 노광 장치의 요부를 확대한 개략 사시도의 일부 파단도이다.
도 17 은 도 16 을 하측에서 본 사시도이다.
도 18 은 도 16 의 YZ 평면과 평행한 측단면도이다.
도 19 는 도 16 의 XZ 평면과 평행한 측단면도이다.
도 20(A) 및 (B) 는 기판의 이동에 수반되는 액체의 거동을 설명하기 위한 모식도이다.
도 21 은 제 9 실시형태에 관련된 노광 장치의 동작을 설명하기 위한 요부를 확대한 모식도이다.
도 22 는 제 9 실시형태에 관련된 노광 장치의 동작을 설명하기 위한 요부를 확대한 모식도이다.
도 23 은 흡인 기구에 의한 기체 흡인 동작의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 24 는 액침 기구에 의한 액체 회수 동작의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 25 는 흡인 기구의 별도 실시형태를 나타내는 모식도이다.
도 26 은 제 10 실시형태에 관련된 노광 장치의 요부를 확대한 측단면도이다.
도 27 은 도 26 을 하측에서 본 도면이다.
도 28 은 제 10 실시형태에 관련된 노광 장치의 동작을 설명하기 위한 요부를 확대한 모식도이다.
도 29 는 마이크로 디바이스의 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우차트도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다.
<제 1 실시형태>
도 1 은 본 발명의 노광 장치의 제 1 실시형태를 나타내는 개략 구성도이다. 도 1 에 있어서, 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 를 유지하여 이동 가능한 마스크 스테이지 (MST) 와, 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지 (PST) 와, 마스크 스테이지 (MST) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 에 의해 조명하는 조명 광학계 (IL) 와, 노광광 (EL) 에 의해 조명된 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 스테이지 (PST) 에 유지되어 있는 기판 (P) 에 투영 노광하는 투영 광학계 (PL) 와, 노광 장치 (EX) 전체의 동작을 통괄 제어하는 제어 장치 (CONT) 를 구비하고 있다. 또한, 제어 장치 (CONT) 에는, 노광 처리에 관한 각종 정보를 기억한 기억 장치 (MRY) 가 접속되어 있음과 함께, 제어 장치 (CONT) 에 대하여 노광 처리에 관한 각종 정보를 입력 가능한 입력 장치 (INP) 가 접속되어 있다.
본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상시킴과 함께 초점 심도를 실질적으로 넓히기 위해 액침법을 적용한 액침 노광 장치로서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 있어서의 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채우기 위한 액침 기구 (1) 를 구비하고 있다. 액침 기구 (1) 는, 광로 공간 (K1) 의 근방에 형성되고, 액체 (LQ) 를 공급하는 공급구 (12) 및 액체 (LQ) 를 회수하는 회수구 (22) 를 갖는 제 1 노즐 부재 (70) 와, 제 1 공급관 (13), 및 제 1 노즐 부재 (70) 에 형성된 공급구 (12) 를 통해서 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급 장치 (11) 와, 제 1 노즐 부재 (70) 에 형성된 회수구 (22), 및 회수관 (23) 을 통해서 액체 (LQ) 를 회수하는 액체 회수 장치 (21) 를 구비하고 있다. 뒤에서 상세히 서술하는 바와 같이, 제 1 노즐 부재 (70) 의 내부에는, 공급구 (12) 와 제 1 공급관 (13) 을 접속하는 유로 (공급 유로; 14) 가 형성되어 있음과 함께, 회수구 (22) 와 회수관 (23) 을 접속하는 유로 (회수 유로; 24) 가 형성되어 있다. 제 1 노즐 부재 (70) 는, 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 복수의 광학 소자 중, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 제 1 광학 소자 (LS1) 를 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다.
또한, 본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR) 을 포함하는 기판 (P) 상의 일부에, 투영 영역 (AR) 보다 크고 또한 기판 (P) 보다 작은 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 국소적으로 형성하는 국소 액침 방식을 채용하고 있다. 노광 장치 (EX) 는, 적어도 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 전사하고 있는 동안, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 제 1 광학 소자 (LS1) 와, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치된 기판 (P) 사이의 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채우고, 투영 광학계 (PL) 와 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 를 통해서 마스크 (M) 를 통과한 노광광 (EL) 을 기판 (P) 에 조사함으로써, 마스크 (M) 의 패턴을 기판 (P) 에 전사한다. 제어 장치 (CONT) 는, 액침 기구 (1) 의 액체 공급 장치 (11) 를 사용하여 액체 (LQ) 를 소정량 공급함과 함께, 액체 회수 장치 (21) 를 사용하여 액체 (LQ) 를 소정량 회수함으로써, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채워, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 국소적으로 형성한다.
또한, 이하의 설명에 있어서는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 이 대향하고 있는 상태에서 광로 공간 (K1) 이 액체 (LQ) 로 채워져 있는 경우를 주로 설명하고 있지만, 기판 (P) 이외의 물체 (예를 들어 기판 스테이지 (PST) 의 상면) 가 투영 광학계 (PL) 와 대향하고 있는 상태에서 광로 공간 (K1) 이 액체 (LQ) 로 채워져 있는 경우도 동일하다.
*또한, 노광 장치 (EX) 는, 기체를 분사하는 기체 공급 기구 (3) 를 구비하고 있다. 기체 공급 기구 (3) 는, 제 1 노즐 부재 (70) 근방에 형성되고, 기체를 분사하는 분사구 (32) 를 갖는 제 2 노즐 부재 (30) 와, 제 2 공급관 (33), 및 제 2 노즐 부재 (30) 에 형성된 분사구 (32) 를 통해서 기체를 분사하는 기체 공급 장치 (31) 를 구비하고 있다. 뒤에서 상세히 서술하는 바와 같이, 제 2 노즐 부재 (30) 의 내부에는, 분사구 (32) 와 제 2 공급관 (33) 을 접속하는 유로 (공급 유로; 34) 가 형성되어 있다. 제 2 노즐 부재 (30) 는, 광로 공간 (K1) 및 제 1 노즐 부재 (70) 를 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있고, 액침 영역 (LR) 의 주위로부터 균일하게 기체가 분사된다. 또한, 노광 장치 (EX) 는, 회수구 (22) 와 분사구 (32) 사이에 형성되고, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체의 적어도 일부를 배기하는 배기구 (42) 를 구비하고 있다.
본 실시형태에서는, 노광 장치 (EX) 로서 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 주사 방향에서의 서로 다른 방향 (역방향) 으로 동기 이동시키면서 마스크 (M) 에 형성된 패턴을 기판 (P) 에 노광하는 주사형 노광 장치 (이른바 스캐닝 스테퍼) 를 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 수평면 내에서 마스크 (M) 와 기판 (P) 의 동기 이동 방향 (주사 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 둘레의 회전 (경사) 방향을 각각 θX, θY, 및 θZ 방향으로 한다. 또한, 여기서 말하는 「기판」은 반도체 웨이퍼 등의 기재 상에 감광재 (포토레지스트) 와 같은 막부재를 도포한 것을 포함하고, 「마스크」는 기판 상에 축소 투영되는 디바이스 패턴이 형성된 레티클을 포함한다.
노광 장치 (EX) 는, 바닥면 상에 형성된 베이스 (BP) 와, 그 베이스 (BP) 상에 설치된 메인 칼럼 (9) 을 구비하고 있다. 메인 칼럼 (9) 에는, 내측을 향하여 돌출된 상측 단부 (7) 및 하측 단부 (8) 가 형성되어 있다. 조명 광학계 (IL) 는, 마스크 스테이지 (MST) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 에 의해 조명하는 것으로서, 메인 칼럼 (9) 의 상부에 고정된 지지 프레임 (3) 에 의해 지지되어 있다.
조명 광학계 (IL) 는, 노광용 광원, 노광용 광원으로부터 사출된 광속의 조도를 균일화하는 옵티컬 인터그레이터, 옵티컬 인터그레이터로부터의 노광광 (EL) 을 집광하는 콘덴서 렌즈, 릴레이 렌즈계, 및 노광광 (EL) 에 의한 마스크 (M) 상의 조명 영역을 설정하는 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 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광) 이나, ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 및 F2 레이저광 (파장 157㎚) 등의 진공 자외광 (VUV 광) 등이 사용된다. 본 실시형태에서는 ArF 엑시머 레이저광이 사용된다.
본 실시형태에서는, 액체 (LQ) 로서 순수가 사용되고 있다. 순수는, ArF 엑시머 레이저광뿐만 아니라, 예를 들어, 수은 램프로부터 사출되는 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광) 도 투과 가능하다.
마스크 스테이지 (MST) 는 마스크 (M) 를 유지하여 이동 가능하다. 마스크 스테이지 (MST) 는 마스크 (M) 를 진공 흡착 (또는 정전 흡착) 에 의해 유지한다. 마스크 스테이지 (MST) 의 하면에는 비접촉 베어링인 기체 베어링 (에어 베어링; 85) 이 복수 설치되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 는 에어 베어링 (85) 에 의해 마스크 스테이지 정반 (2) 의 상면 (가이드면) 에 대하여 비접촉 지지되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 및 마스크 스테이지 정반 (2) 의 중앙부에는 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 통과시키는 개구가 각각 형성되어 있다. 마스크 스테이지 정반 (2) 은, 메인 칼럼 (9) 의 상측 단부 (7) 에 방진 장치 (86) 를 사이에 두고 지지되어 있다. 즉, 마스크 스테이지 (MST) 는, 방진 장치 (86) 및 마스크 스테이지 정반 (2) 을 사이에 두고 메인 칼럼 (9) 의 상측 단부 (7) 에 지지되어 있다. 방진 장치 (86) 에 의해서, 메인 칼럼 (9) 의 진동이 마스크 스테이지 (MST) 를 지지하는 마스크 스테이지 정반 (2) 에 전달되지 않도록, 마스크 스테이지 정반 (2) 과 메인 칼럼 (9) 이 진동적으로 분리되어 있다.
마스크 스테이지 (MST) 는, 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어되는 리니어 모터 등을 포함하는 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 의 구동에 의해, 마스크 (M) 를 유지한 상태로, 마스크 스테이지 정반 (2) 상에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 수직인 평면 내, 즉, XY 평면 내에서 2 차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 마스크 스테이지 (MST) 상에는 마스크 스테이지 (MST) 와 함께 이동하는 이동경 (81) 이 고정되어 있다. 또한, 이동경 (81) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (82) 가 설치되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 상의 마스크 (M) 의 2차원 방향의 위치, 및 θZ 방향의 회전각은 레이저 간섭계 (82) 에 의해 실시간으로 계측된다. 또한 레이저 간섭계 (82) 로 θX, θY 방향의 회전각을 계측하도록 해도 된다. 레이저 간섭계 (82) 의 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는, 레이저 간섭계 (82) 의 계측 결과에 기초하여 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 를 구동해서, 마스크 스테이지 (MST) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 의 위치 제어를 실시한다.
투영 광학계 (PL) 는 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 소정의 투영 배율 (β) 로 기판 (P) 에 투영 노광한다. 투영 광학계 (PL) 는 복수의 광학 소자를 포함하고, 이들 광학 소자는 경통 (PK) 에 의해 지지되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 투영 광학계 (PL) 는, 투영 배율 (β) 이 예를 들어, 1/4, 1/5 또는 1/8 의 축소계이다. 그리고, 투영 광학계 (PL) 는 등배계 및 확대계 중 어느 것이나 상관없다. 또한, 투영 광학계 (PL) 는, 반사 광학 소자를 포함하지 않은 굴절계, 굴절 광학 소자를 포함하지 않은 반사계, 반사 광학 소자와 굴절 광학 소자를 포함하는 반사 굴절계 중 어느 것이나 상관없다. 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 복수의 광학 소자 중, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 제 1 광학 소자 (LS1) 는 경통 (PK) 으로부터 노출되어 있다.
투영 광학계 (PL) 를 유지하는 경통 (PK) 의 외주에는 플랜지 (PF) 가 형성되어 있고, 투영 광학계 (PL) 는 이 플랜지 (PF) 를 통하여 경통 정반 (5) 에 지지되어 있다. 경통 정반 (5) 은, 메인 칼럼 (9) 의 하측 단부 (8) 에 방진 장치 (87) 를 사이에 두고 지지되어 있다. 즉, 투영 광학계 (PL) 는, 방진 장치 (87) 및 경통 정반 (5) 을 통하여 메인 칼럼 (9) 의 하측 단부 (8) 에 지지되어 있다. 또한, 방진 장치 (87) 에 의해서 메인 칼럼 (9) 의 진동이 투영 광학계 (PL) 를 지지하는 경통 정반 (5) 에 전달되지 않도록, 경통 정반 (5) 과 메인 칼럼 (9) 이 진동적으로 분리되어 있다.
기판 스테이지 (PST) 는, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH) 를 가지고 있으며, 기판 홀더 (PH) 를 지지하여 이동 가능하다. 기판 홀더 (PH) 는, 예를 들어, 진공 흡착 등에 의해 기판 (P) 을 유지한다. 기판 스테이지 (PST) 상에는 오목부 (93) 가 형성되어 있고, 기판 (P) 을 유지하기 위한 기판 홀더 (PH) 는 오목부 (93) 에 배치되어 있다. 그리고, 기판 스테이지 (PST) 의 오목부 (93) 주위의 상면 (94) 은, 기판 홀더 (PH) 에 유지된 기판 (P) 의 표면과 거의 동일한 높이 (면일 (面一)) 가 되는 평탄면으로 되어 있다.
기판 스테이지 (PST) 의 하면에는 비접촉 베어링인 기체 베어링 (에어 베어링; 88) 이 복수 설치되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 는, 에어 베어링 (88) 에 의해 기판 스테이지 정반 (6) 의 상면 (가이드면) 에 대하여 비접촉 지지되어 있다. 기판 스테이지 정반 (6) 은 베이스 (BP) 상에 방진 장치 (89) 를 사이에 두고 지지되어 있다. 또한, 방진 장치 (89) 에 의해서, 베이스 (BP; 바닥면) 나 메인 칼럼 (9) 의 진동이 기판 스테이지 (PST) 를 지지하는 기판 스테이지 정반 (6) 에 전달되지 않도록, 기판 스테이지 정반 (6) 과 메인 칼럼 (9) 및 베이스 (BP; 바닥면) 가 진동적으로 분리되어 있다.
기판 스테이지 (PST) 는, 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어되는 리니어 모터 등을 포함하는 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 의 구동에 의해 기판 (P) 을 기판 홀더 (PH) 를 통해서 유지한 상태로, 기판 스테이지 정반 (6) 상에 있어서 XY 평면 내에서 2 차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 또 기판 스테이지 (PST) 는, Z 축 방향, θX 방향, 및 θY 방향으로도 이동 가능하다. 따라서, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 표면은, X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도 방향으로 이동 가능하다. 기판 스테이지 (PST) 의 측면에는, 기판 스테이지 (PST) 와 함께 이동하는 이동경 (83) 이 고정되어 있다. 또한, 이동경 (83) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (84) 가 형성되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 상의 기판 (P) 의 2 차원 방향의 위치, 및 회전각은 레이저 간섭계 (84) 에 의해 실시간으로 계측된다. 또한, 노광 장치 (EX) 는, 예를 들어 일본 공개특허공보 2004-207710 호에 개시되어 있는 것과 같은, 기판 스테이지 (PST) 에 유지되어 있는 기판 (P) 표면의 면위치 정보를 검출하는 사입사 (斜入射) 방식의 포커스 레벨링 검출계를 구비하고 있다. 레이저 간섭계 (84) 의 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 포커스 레벨링 검출계의 검출 결과도 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는, 포커스 레벨링 검출계의 검출 결과에 기초하여, 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 를 구동해서, 기판 (P) 의 포커스 위치 (Z 위치) 및 경사각 (θX, θY) 을 제어하여, 기판 (P) 의 표면을 투영 광학계 (PL) 및 액체 (LQ) 를 통해서 형성되는 상면에 맞춤과 함께, 레이저 간섭계 (84) 의 계측 결과에 기초하여, 기판 (P) 의 X 축 방향, Y 축 방향, 및 θZ 방향에 있어서의 위치 제어를 실시한다.
액침 기구 (1) 의 액체 공급 장치 (11) 는, 액체 (LQ) 를 수용하는 탱크, 가압 펌프, 공급하는 액체 (LQ) 의 온도를 조정하는 온도 조정 장치, 및 액체 (LQ) 중의 이물질을 제거하는 필터 유닛 등을 구비하고 있다. 액체 공급 장치 (11) 에는 제 1 공급관 (13) 의 일단부가 접속되어 있고, 제 1 공급관 (13) 의 타단부는 제 1 노즐 부재 (70) 에 접속되어 있다. 액체 공급 장치 (11) 의 액체 공급 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 또한, 액체 공급 장치 (11) 의 탱크, 가압 펌프, 온도 조정 기구, 필터 유닛 등은, 그 모두를 노광 장치 (EX) 가 구비하고 있을 필요는 없고, 노광 장치 (EX) 가 설치되는 공장 등의 설비를 대신 사용해도 된다.
또한, 제 1 공급관 (13) 의 도중에는, 액체 공급 장치 (11) 로부터 송출되어, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 공급되는 액체 (LQ) 의 단위 시간당 양을 제어하는 매스플로우 콘트롤러로 불리는 유량 제어기 (19) 가 설치되어 있다. 유량 제어기 (19) 에 의한 액체 공급량의 제어는 제어 장치 (CONT) 의 지령 신호 하에 실시된다.
액침 기구 (1) 의 액체 회수 장치 (21) 는, 진공 펌프 등의 진공계, 회수된 액체 (LQ) 와 기체를 분리하는 기액 분리기, 및 회수한 액체 (LQ) 를 수용하는 탱크 등을 구비하고 있다. 액체 회수 장치 (21) 에는 회수관 (23) 의 일단부가 접속되어 있고, 회수관 (23) 의 타단부는 제 1 노즐 부재 (70) 에 접속되어 있다. 액체 회수 장치 (21) 의 액체 회수 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 또한, 액체 회수 장치 (21) 의 진공계, 기액 분리기, 탱크 등은, 그 모두를 노광 장치 (EX) 가 구비하고 있을 필요는 없고, 노광 장치 (EX) 가 설치되는 공장 등의 설비를 대신 사용해도 된다.
기체 공급 기구 (3) 의 기체 공급 장치 (31) 는, 케미컬 필터, 파티클 제거 필터 등을 포함하는 필터 유닛을 구비하고 있어, 필터 유닛을 통과한 청정한 기체를 공급 가능하다. 기체 공급 장치 (31) 는, 노광 장치 (EX) 가 수용된 챔버 내부의 기체와 거의 동일한 기체를 공급한다. 본 실시형태에서는, 기체 공급 장치 (31) 는, 공기 (드라이에어) 를 공급한다. 또한, 기체 공급 장치 (31) 로부터 공급되는 기체로는, 질소 가스 (드라이질소) 등이어도 된다. 기체 공급 장치 (31) 에는 제 2 공급관 (33) 의 일단부가 접속되어 있고, 제 2 공급관 (33) 의 타단부는 제 2 노즐 부재 (30) 에 접속되어 있다. 기체 공급 장치 (31) 의 기체 공급 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다.
*또한, 기체 공급 기구 (3) 는, 제 2 공급관 (33) 의 유로 도중에 설치되고, 기체 공급 장치 (31) 로부터 제 2 노즐 부재 (30) 에 공급되는 기체의 단위 시간당 양을 조정 가능한 조정 장치 (38) 를 구비하고 있다. 조정 장치 (38) 는, 예를 들어 밸브 기구를 포함하고, 조정 장치 (38) 의 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 제어 장치 (CONT) 는, 조정 장치 (38) 의 밸브 개도를 조정함으로써, 제 2 노즐 부재 (30) 에 대한 단위 시간당 기체 공급량을 조정할 수 있다. 제어 장치 (CONT) 는, 조정 장치 (38) 를 사용하여 제 2 노즐 부재 (30) 에 대한 단위 시간당 기체 공급량을 조정함으로써, 제 2 노즐 부재 (30) 에 형성된 분사구 (32) 로부터 분사되는 단위 시간당 기체 분사량을 조정 가능하다. 또한, 조정 장치 (38) 는, 분사구 (32) 로부터 분사되는 단위 시간당 기체 분사량을 조정 가능하다면 임의의 구성을 채용 가능하다.
제 1 노즐 부재 (70) 는 제 1 지지 기구 (91) 에 지지되어 있고, 제 1 지지 기구 (91) 는 메인 칼럼 (9) 의 하측 단부 (8) 에 접속되어 있다. 제 1 노즐 부재 (70) 를 제 1 지지 기구 (91) 를 통해서 지지하고 있는 메인 칼럼 (9) 과, 투영 광학계 (PL) 의 경통 (PK) 을 플랜지 (PF) 를 통해서 지지하고 있는 경통 정반 (5) 은, 방진 장치 (87) 을 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있다. 따라서, 제 1 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이 투영 광학계 (PL) 로 전달되는 것은 방지되어 있다. 또한, 메인 칼럼 (9) 과, 기판 스테이지 (PST) 를 지지하고 있는 기판 스테이지 정반 (6) 은, 방진 장치 (89) 을 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있다. 따라서, 제 1 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이, 메인 칼럼 (9) 및 베이스 (BP) 를 통해서 기판 스테이지 (PST) 로 전달되는 것이 방지되어 있다. 또한, 메인 칼럼 (9) 과, 마스크 스테이지 (MST) 를 지지하고 있는 마스크 스테이지 정반 (2) 은, 방진 장치 (86) 을 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있다. 따라서, 제 1 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이 메인 칼럼 (9) 을 통해서 마스크 스테이지 (MST) 로 전달되는 것이 방지되어 있다.
제 2 노즐 부재 (30) 는 제 2 지지 기구 (92) 에 지지되어 있고, 제 2 지지 기구 (92) 는 메인 칼럼 (9) 의 하측 단부 (8) 에 접속되어 있다. 메인 칼럼 (9) 과 경통 정반 (5) 은 방진 장치 (87) 을 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있기 때문에, 제 2 노즐 부재 (30) 에서 발생한 진동이 투영 광학계 (PL) 로 전달되는 것은 방지되어 있다. 또한, 메인 칼럼 (9) 과 기판 스테이지 정반 (6) 은 방진 장치 (89) 을 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있기 때문에, 제 2 노즐 부재 (30) 에서 발생한 진동이 기판 스테이지 (PST) 로 전달되는 것이 방지되어 있다. 또한, 메인 칼럼 (9) 과 마스크 스테이지 정반 (2) 은 방진 장치 (86) 을 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있기 때문에, 제 2 노즐 부재 (30) 에서 발생한 진동이 마스크 스테이지 (MST) 로 전달되는 것이 방지되어 있다.
또한, 제 2 지지 기구 (92) 는, 제 2 노즐 부재 (30) 를 구동하는 구동 장치 (95) 를 구비하고 있다. 구동 장치 (95) 는, 제 2 지지 기구 (92) 에 지지되어 있는 제 2 노즐 부재 (30) 를 X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6 자유도 방향으로 이동 가능하다. 구동 장치 (95) 는, 예를 들어 로렌츠력으로 구동하는 보이스 코일 모터, 리니어 모터 등에 의해 구성되어 있다. 로렌츠력으로 구동하는 보이스 코일 모터 등은 코일부와 마그넷트부를 갖고, 그들 코일부와 마그넷트부는 비접촉 상태에서 구동한다. 그 때문에, 제 2 노즐 부재 (30) 를 구동하는 구동 장치 (95) 를, 보이스 코일 모터 등의 로렌츠력으로 구동하는 구동 장치에 의해 구성함으로써, 진동의 발생을 억제할 수 있다.
구동 장치 (95) 의 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 제어 장치 (CONT) 는, 구동 장치 (95) 를 구동함으로써, 제 2 지지 기구 (92) 에 지지되어 있는 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치 및 자세 (기울기) 를 조정 가능하다. 또한, 제 2 노즐 부재 (30) 가 구동 장치 (95) 에 의해서 구동되기 때문에, 제 2 노즐 부재 (30) 에 형성된 분사구 (32) 는, 제 1 노즐 부재 (70) 에 형성된 회수구 (22) 에 대하여 가동으로 되어 있다.
다음으로, 도 2 내지 도 5 를 참조하면서, 제 1 노즐 부재 (70) 및 제 2 노즐 부재 (30) 에 관해서 설명한다. 도 2 는 제 1 노즐 부재 (70) 및 제 2 노즐 부재 (30) 근방을 나타내는 개략 사시도의 일부 파단도, 도 3 은 제 1 노즐 부재 (70) 및 제 2 노즐 부재 (30) 를 하측에서 본 사시도, 도 4 는 YZ 평면과 평행한 측단면도, 도 5 는 XZ 평면과 평행한 측단면도이다.
제 1 노즐 부재 (70) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 제 1 광학 소자 (LS1) 의 근방에 형성되어 있다. 제 1 노즐 부재 (70) 는 환상 부재로서, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 있어서 제 1 광학 소자 (LS1) 를 둘러싸도록 배치되어 있다. 제 1 노즐 부재 (70) 는, 그 중앙부에 투영 광학계 (PL) (제 1 광학 소자 (LS1)) 를 배치 가능한 구멍부 (70H) 를 갖고 있다. 제 1 노즐 부재 (70) 는, 복수의 부재를 조합하여 구성되어 있고, 전체로서 평면에서 볼 때 대략 원형상으로 형성되어 있다. 또한, 제 1 노즐 부재 (70) 는 하나의 부재로 구성되어 있어도 된다. 제 1 노즐 부재 (70) 는, 예를 들어 알루미늄, 티탄, 스테인리스강, 듀랄루민, 및 이들을 포함하는 합금에 의해 형성 가능하다. 또한, 제 1 노즐 부재 (70) 의 적어도 일부에는, 액체 (LQ) 로 불순물이 용출되는 것을 억제하기 위한 표면 처리가 실시되어 있다. 그와 같은 표면 처리로는 제 1 노즐 부재 (70) 에 산화크롬을 부착하는 처리를 들 수 있고, 예를 들어, 주식회사 신강 환경 솔루션 (Kobelco Eco-Solutions Co.,Ltd.) 의 「GOLDEP」 처리 또는 「GOLDEP WHITE」 처리를 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 노즐 부재 (70) 중 액체 (LQ) 와 접촉하는 액체 접촉면의 적어도 일부에, 상기 서술한 표면 처리가 실시되어 있다.
제 1 노즐 부재 (70) 는, 경사부 (70B) 와, 광로 공간 (K1) 에 대하여 경사부 (70B) 의 상단부로부터 외측으로 연장된 연장부 (70A) 와, 광로 공간 (K1) 에 대하여 경사부 (70B) 하단부의 내측에 형성된 저판부 (70D) 를 갖고 있다. 제 1 광학 소자 (LS1) 는, 경사부 (70B) 에 의해서 형성된 구멍부 (70H) 의 내측에 배치된다. 경사부 (70B) 의 내측면 (구멍부 (70H) 의 내측면; 70T) 은, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 의 측면 (LT) 과 대향하여, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 측면 (LT) 에 따르도록 유발 (乳鉢) 형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 측면 (LT) 및 제 1 노즐 부재 (70) 의 경사부 (70B) 의 내측면 (70T) 은, 광로 공간 (K1) 의 외측에서 내측을 향하는 방향에 관해서 기판 (P) 과의 간격 (거리) 이 서서히 작아지도록 경사져 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 측면 (LT) 및 제 1 노즐 부재 (70) 의 경사부 (70B) 의 내측면 (70T) 은, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 표면 (즉 XY 평면) 에 대하여 소정 각도 (예를 들어, 대략 45°) 경사져 있다. 그리고, 경사부 (70B) 의 내측면 (70T) 과 제 1 광학 소자 (LS1) 의 측면 (LT) 사이에는 소정의 갭 (G1) 이 형성되어 있다. 갭 (G1) 이 형성되어 있음으로써, 제 1 노즐 부재 (70) 에서 발생한 진동이 투영 광학계 (PL) (제 1 광학 소자 (LS1)) 측으로 직접 전달되는 것이 방지되어 있다. 또한, 경사부 (70B) 의 내측면 (70T) 은, 액체 (LQ) 에 대하여 발액성 (발수성) 으로 되어 있어, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 의 측면 (LT) 과 경사부 (70B) 의 내측면 (70T) 사이의 갭 (G1) 으로 액체 (LQ) 가 침입하는 것이 억제되어 있다. 또한, 경사부 (70B) 의 내측면 (70T) 을 발액성으로 하기 위한 발액화 처리로는, 예를 들어, 폴리4불화에틸렌 (테플론 (등록상표)) 등의 불소계 수지 재료, 아크릴계 수지 재료, 실리콘계 수지 재료 등의 발액성 재료를 피복하는 처리 등을 들 수 있다.
저판부 (70D) 의 일부는, Z 축 방향에 관해서, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이에 배치되어 있다. 또한, 저판부 (70D) 의 중앙부에는, 노광광 (EL) 이 통과하는 개구 (74) 가 형성되어 있다. 개구 (74) 는, 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 영역 (AR) 보다 크게 형성되어 있다. 이것에 의해, 투영 광학계 (PL) 를 통과한 노광광 (EL) 은, 저판부 (70D) 에 가려지는 일없이 기판 (P) 상에 도달할 수 있다. 본 실시형태에서는, 개구 (74) 는 평면에서 볼 때 대략 십자형상으로 형성되어 있다.
제 1 노즐 부재 (70) 의 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 표면과 대향하는 하면 (75) 은, XY 평면과 평행한 평탄면으로 되어 있다. 본 실시형태에 있어서의 제 1 노즐 부재 (70) 의 하면 (75) 은, 저판부 (70D) 의 하면 및 경사부 (70B) 의 하면을 포함하고, 저판부 (70D) 의 하면과 경사부 (70B) 의 하면과는 연속하고 있다. 여기서, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 표면은 XY 평면과 거의 평행하기 때문에, 제 1 노즐 부재 (70) 의 하면 (75) 은, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 표면과 대향하도록, 또한 기판 (P) 의 표면과 거의 평행해지도록 형성되어 있다. 이하의 설명에 있어서는, 제 1 노즐 부재 (70) 의 하면 (75) 을 적당히 「랜드면 (75)」이라고 한다.
기판 (P) 의 표면과 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과의 거리는, 기판 (P) 의 표면과 랜드면 (75) 과의 거리보다 길게 되어 있다. 즉, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 은, 랜드면 (75) 보다 높은 위치에 형성되어 있다. 그리고, 랜드면 (75) 에는 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 가 접촉하게 되어 있고, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 에도 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 가 접촉하게 되어 있다. 즉, 제 1 노즐 부재 (70) 의 랜드면 (75) 및 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 은, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 와 접촉하는 액체 접촉면으로 되어 있다.
랜드면 (75) 은, 제 1 노즐 부재 (70) 에 있어서, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 에 가장 가까운 위치에 형성되어 있고, 투영 광학계 (PL) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 사이에서, 투영 영역 (AR) 을 둘러싸도록 형성되어 있다. 또한, 저판부 (70D) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 및 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 과는 접촉하지 않도록 형성되어 있다. 그리고, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 저판부 (70D) 의 상면 사이에는, 소정의 갭 (G2) 을 갖는 공간이 형성되어 있다. 이하의 설명에 있어서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 저판부 (70D) 상면 사이의 공간을 포함하는 제 1 노즐 부재 (70) 의 내측 공간을 적당히 「내부 공간 (G2)」이라고 한다.
제 1 노즐 부재 (70) 는, 액체 (LQ) 를 공급하는 공급구 (12), 및 액체 (LQ) 를 회수하는 회수구 (22) 를 구비하고 있다. 또한, 제 1 노즐 부재 (70) 는, 공급구 (12) 에 접속하는 공급 유로 (14), 및 회수구 (22) 에 접속하는 회수 유로 (24) 를 구비하고 있다. 또한, 도 2 내지 도 5 에 있어서는 그 도시를 생략 또는 간략화하고 있지만, 공급 유로 (14) 는 제 1 공급관 (13) 의 타단부와 접속되고, 회수 유로 (24) 는 회수관 (23) 의 타단부와 접속된다.
도 4 로부터 알 수 있듯이, 공급 유로 (14) 는, 제 1 노즐 부재 (70) 의 경사부 (70B) 내부를 경사 방향을 따라서 관통하는 슬릿상의 관통구멍에 의해 형성되어 있다. 공급 유로 (14) 는, 광로 공간 (K1) 의 외측에서 내측을 향하는 방향에 관해서 기판 (P) 과의 간격 (거리) 이 서서히 작아지도록 경사져 있고, 본 실시형태에서는, 경사부 (70B) 의 내측면 (70T) 과 거의 평행하게 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 공급 유로 (14) 는, 광로 공간 (K1) (투영 영역 (AR)) 에 대하여 Y 축 방향 양측의 각각에 형성되어 있다. 그리고, 공급 유로 (관통구멍; 14) 의 상단부와 제 1 공급관 (13) 의 타단부가 접속되고, 이것에 의해, 공급 유로 (14) 가 제 1 공급관 (13) 을 통해서 액체 공급 장치 (11) 에 접속된다. 한편, 공급 유로 (14) 의 하단부는, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 저판부 (70D) 사이의 내부 공간 (G2) 에 접속되어 있고, 이 공급 유로 (14) 의 하단부가 공급구 (12) 로 되어 있다. 공급구 (12) 는, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 의 외측에 있어서, 광로 공간 (K1) 을 사이에 둔 Y 축 방향 양측의 각각의 소정 위치에 형성되어 있다. 공급구 (12) 는, 내부 공간 (G2) 에 액체 (LQ) 를 공급 가능하다.
또한, 도 5 에 나타내고 있는 바와 같이, 제 1 노즐 부재 (70) 는, 내부 공간 (G2) 의 기체를 외부 공간 (대기 공간; K3) 으로 배출 (배기) 하는 배출구 (16) 와, 배출구 (16) 에 접속하는 배출 유로 (15) 를 구비하고 있다. 배출 유로 (15) 는, 제 1 노즐 부재 (70) 의 경사부 (70B) 내부를 경사 방향을 따라서 관통하는 슬릿상의 관통구멍에 의해 형성되어 있다. 배출 유로 (15) 는, 광로 공간 (K1) 의 외측에서 내측을 향하는 쪽에 관해서 기판 (P) 과의 간격 (거리) 이 서서히 작아지도록 경사져 있고, 본 실시형태에서는, 경사부 (70B) 의 내측면 (70T) 과 거의 평행하게 형성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 배출 유로 (15) 는, 광로 공간 (K1) (투영 영역 (AR)) 에 대하여 X 축 방향 양측의 각각에 형성되어 있다. 그리고, 배출 유로 (관통구멍; 15) 의 상단부는 외부 공간 (대기 공간; K3) 에 접속되어 있고, 대기 개방된 상태로 되어 있다. 한편, 배출 유로 (15) 의 하단부는, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 저판부 (70D) 사이의 내부 공간 (G2) 에 접속되어 있고, 이 배출 유로 (15) 의 하단부가 배출구 (16) 로 되어 있다. 배출구 (16) 는, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 외측에 있어서, 광로 공간 (K1) 을 사이에 둔 X 축 방향 양측의 각각의 소정 위치에 형성되어 있다. 배출구 (16) 는, 내부 공간 (G2) 의 기체, 즉 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 주위의 기체와 접속되어 있다. 따라서, 내부 공간 (G2) 의 기체는, 배출구 (16) 를 통해서, 배출 유로 (15) 의 상단부로부터, 외부 공간 (대기 공간; K3) 으로 배출 (배기) 가능하게 되어 있다.
또한, 내부 공간 (G2) 에 접속된 배기 유로 (15) 의 상단을 흡인 장치와 접속하여, 내부 공간 (G2) 의 기체를 강제적으로 배출하도록 해도 된다.
저판부 (70D) 는, 공급구 (12) 로부터 공급된 액체 (LQ) 의 흐름을 가이드하는 가이드 부재로서의 기능을 갖고 있다. 저판부 (70D) 는, 공급구 (12) 로부터 공급된 액체 (LQ) 가, 배출구 (16) 가 형성되어 있는 위치 또는 그 근방을 향하여 흐르도록 가이드한다. 도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 저판부 (70D) 는, 공급구 (12) 가 형성된 위치로부터, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) (투영 영역 (AR)) 을 향하는 흐름을 형성하는 제 1 가이드부 (17A) 와, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 으로부터, 배출구 (16) 가 형성된 위치를 향하는 흐름을 형성하는 제 2 가이드부 (17B) 를 갖고 있다. 즉, 제 1 가이드부 (17A) 에 의해서, 공급구 (12) 로부터 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 을 향하여 액체 (LQ) 가 흐르는 유로 (18A) 가 형성되고, 제 2 가이드부 (17B) 에 의해서, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 으로부터 배출구 (16) 를 향하여 액체 (LQ) 가 흐르는 유로 (18B) 가 형성되어 있다.
제 1 가이드부 (17A) 에 의해서 형성되는 유로 (18A) 와, 제 2 가이드부 (17B) 에 의해서 형성되는 유로 (18B) 는 교차하고 있다. 제 1 가이드부 (17A) 에 의해서 형성된 유로 (18A) 는, 액체 (LQ) 를 대략 Y 축 방향을 따라서 흐르게 하고, 제 2 가이드부 (17B) 에 의해서 형성된 유로 (18B) 는, 액체 (LQ) 를 대략 X 축 방향을 따라서 흐르게 한다. 그리고, 제 1 가이드부 (17A) 와 제 2 가이드부 (17B) 에 의해, 평면에서 볼 때 대략 십자형상의 개구 (74) 가 형성되어 있다. 노광광 (EL) 은, 대략 십자형상으로 형성된 개구 (74) 의 거의 중앙부를 통과하도록 형성되어 있다. 즉, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) (투영 영역 (AR)) 은, 제 1 가이드부 (17A) 에 의해서 형성된 유로 (18A) 와, 제 2 가이드부 (17B) 에 의해서 형성된 유로 (18B) 의 교차부로 설정되어 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 가이드부 (17A) 에 의해서 형성된 유로 (18A) 와, 제 2 가이드부 (17B) 에 의해서 형성된 유로 (18B) 는 거의 직교하고 있다.
또한, 저판부 (70D) 의 개구 (74) 는 반드시 십자형상일 필요는 없고, 예를 들어 노광광 (EL) 의 단면형상에 맞춘 직사각형이어도 된다.
제 1 노즐 부재 (70) 는, 그 내부에, 경사부 (70B) 의 하면에 있어서 하향으로 개구하는 공간부 (내실 (24)) 를 갖고 있다. 회수구 (22) 는, 공간부 (24) 의 개구에 상당한다. 또한, 공간부 (24) 는 회수 유로로서 작용한다. 공간부 (24) 는, 광로 공간 (K1) 에 대하여 공급 유로 (14) 및 배출 유로 (15) 의 외측에 형성되어 있다. 그리고, 회수 유로 (공간부 (24)) 의 일부와 회수관 (23) 의 타단부가 제 1 노즐 부재 (70) 의 연장부 (70A) 에서 접속되어 있다.
회수구 (22) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 상방에 있어서, 그 기판 (P) 의 표면과 대향하는 위치에 형성되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 표면과 제 1 노즐 부재 (70) 에 형성된 회수구 (22) 는 소정 거리만큼 떨어져 있다. 회수구 (22) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 광로 공간 (K1) 에 대하여 공급구 (12) 의 외측에 형성되어 있고, 광로 공간 (K1) (투영 영역 (AR)), 랜드면 (75), 및 공급구 (12) 를 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다. 즉, 광로 공간 (K1) 에 대하여 회수구 (22) 의 내측에 액체 (LQ) 를 공급하는 공급구 (12) 가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 회수구 (22) 는 평면에서 볼 때 원환상으로 형성되어 있다.
제 1 노즐 부재 (70) 는, 복수의 구멍을 갖는 다공 부재 (25) 를 구비한다. 다공 부재 (25) 는, 회수구 (22) 를 덮도록 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 다공 부재 (25) 는 복수의 구멍을 갖는 메시 부재이다. 다공 부재 (25) 로는, 예를 들어 대략 육각형상의 복수의 구멍으로 이루어지는 허니컴 패턴을 형성한 메시 부재로 해도 된다. 다공 부재 (25) 는, 스테인리스강 (예를 들어 SUS316) 등으로 이루어지는 다공 부재의 기재가 되는 판 부재에 펀칭 가공을 실시함으로써 형성 가능하다. 또한, 회수구 (22) 에 복수의 박판상 다공 부재 (25) 를 겹쳐서 배치하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는, 다공 부재 (25) 는 액체 (LQ) 에 대하여 친액성 (친수성) 을 갖고 있다. 다공 부재 (25) 를 친액성으로 하기 위한 친액화 처리 (표면 처리) 로는, 다공 부재 (25) 에 산화크롬을 부착하는 처리를 들 수 있다. 구체적으로는, 전술한 바와 같은 「GOLDEP」처리 또는 「GOLDEP WHITE」처리를 들 수 있다. 또 이러한 표면 처리를 실시함으로써, 다공 부재 (25) 로부터 액체 (LQ) 로 불순물이 용출되는 것을 억제할 수 있다. 본 실시형태의 다공 부재 (25) 는 박판상으로 형성되어 있고, 예를 들어 100㎛ 정도의 두께를 갖는 것이다. 또한, 다공 부재 (25) 는, 예를 들어 세라믹스제 다공체에 의해 구성하는 것도 가능하다.
다공 부재 (25) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 과 대향하는 하면 (25B) 을 갖고 있다. 다공 부재 (25) 의 기판 (P) 과 대향하는 하면 (25B) 은 대략 평탄하다. 다공 부재 (25) 는, 그 하면 (25B) 이 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 표면 (즉 XY 평면) 과 거의 평행해지도록 회수구 (22) 에 형성되어 있다. 액체 (LQ) 는, 회수구 (22) 에 배치된 다공 부재 (25) 를 통해서 회수된다. 또한, 회수구 (22) 는 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있기 때문에, 그 회수구 (22) 에 배치된 다공 부재 (25) 는, 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다.
다공 부재 (25) 는, 그 하면 (25B) 과 랜드면 (75) 이 Z 축 방향에 있어서 거의 동일한 위치 (높이) 가 되도록, 또한 하면 (25B) 과 랜드면 (75) 이 연속하도록, 회수구 (22) 에 형성되어 있다. 즉, 랜드면 (75) 은, 다공 부재 (25) 의 하면 (25B) 과 연속적으로 형성되어 있다.
다음으로, 기체 공급 기구 (3) 에 관해서 설명한다. 기체 공급 기구 (3) 의 제 2 노즐 부재 (30) 는, 제 1 노즐 부재 (70) 와는 별도의 부재로서, 제 1 노즐 부재 (70) 의 근방에 형성되고, 광로 공간 (K1) 에 대하여 제 1 노즐 부재 (70) 보다 외측에 형성되어 있다. 제 2 노즐 부재 (30) 는 환상 부재로서, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 있어서, 광로 공간 (K1) 및 제 1 노즐 부재 (70) 를 둘러싸도록 배치되어 있다. 제 2 노즐 부재 (30) 는, 그 중앙부에 제 1 노즐 부재 (70) 를 배치 가능한 구멍부 (30H) 를 갖고 있다. 제 2 노즐 부재 (30) 는, 복수의 부재를 조합하여 구성되어 있고, 전체로서 평면에서 볼 때 대략 원형상으로 형성되어 있다. 또, 제 2 노즐 부재 (30) 는 하나의 부재에 의해 구성되어 있어도 된다. 제 2 노즐 부재 (30) 는, 예를 들어 알루미늄, 티탄, 스테인리스강, 듀랄루민, 및 이들을 포함하는 합금에 의해서 형성 가능하다.
제 2 노즐 부재 (30) 의 구멍부 (30H) 의 내측면 (30T) 은, 제 1 노즐 부재 (70) 의 경사부 (70B) 측면 (70S) 과 대향하고 있고, 경사부 (70B) 의 측면 (70S) 을 따르도록 유발 형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 제 1 노즐 부재 (70) 의 측면 (70S) 및 제 2 노즐 부재 (30) 의 내측면 (30T) 의 각각은, 광로 공간 (K1) 의 외측에서 내측을 향하는 방향에 관해서 기판 (P) 과의 간격 (거리) 이 서서히 작아지도록 경사져 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 노즐 부재 (70) 의 측면 (70S) 및 제 2 노즐 부재 (30) 의 내측면 (30T) 의 각각은, 제 1 노즐 부재 (70) 의 경사부 (70B) 의 내측면 (70T) 과 거의 평행하게 형성되어 있다. 즉, 제 1 노즐 부재 (70) 의 측면 (70S) 및 제 2 노즐 부재 (30) 의 내측면 (30T) 의 각각은, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 표면 (XY 평면) 에 대하여 대략 45°경사져 있다. 그리고, 제 1 노즐 부재 (70) 의 측면 (70S) 과 제 2 노즐 부재 (30) 의 내측면 (30T) 사이에는 소정의 갭 (G3) 을 갖는 공간이 형성되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 제 1 노즐 부재 (70) 의 연장부 (70A) 는 제 2 노즐 부재 (30) 의 상방에 배치되어 있고, 연장부 (70A) 의 하면은, 제 2 노즐 부재 (30) 의 상면의 일부와 대향하고 있다. 본 실시형태에서는, 연장부 (70A) 의 하면 및 제 2 노즐 부재 (30) 의 상면은 XY 평면과 거의 평행하게 형성되어 있고, 연장부 (70A) 의 하면과 제 2 노즐 부재 (30) 의 상면 사이에는 소정의 갭 (G4) 이 형성되어 있다.
갭 (G3) 및 갭 (G4) 이 형성되어 있음으로써, 제 1 노즐 부재 (70) 및 제 2 노즐 부재 (30) 의 일방에서 발생한 진동이, 타방으로 직접적으로 전달되는 것이 방지되어 있음과 함께, 제 2 노즐 부재 (30) 는, 구동 장치 (95) 에 의해서 제 1 노즐 부재 (70) 에 충돌하지 않고, 이동할 수 있다.
제 2 노즐 부재 (30) 는, 기체를 분사하는 분사구 (32) 를 구비하고 있다. 제 2 노즐 부재 (30) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 상방에 있어서, 그 기판 (P) 의 표면과 대향하는 하면 (35) 을 갖고 있고, 분사구 (32) 는 하면 (35) 에 형성되어 있다. 따라서, 분사구 (32) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 상방에 있어서, 그 기판 (P) 의 표면에 대향하는 위치에 형성되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 표면과 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 에 형성된 분사구 (32) 와는 소정 거리만큼 떨어져 있다.
분사구 (32) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 광로 공간 (K1) 에 대하여 제 1 노즐 부재 (70) 에 형성된 회수구 (22) 의 외측에 형성되어 있고, 광로 공간 (K1) (투영 영역 (AR)), 및 제 1 노즐 부재 (70) 의 회수구 (22) 를 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 분사구 (32) 는 평면에서 볼 때 원환상으로 형성되고, 소정의 슬릿폭 (D1) 를 갖는 슬릿상으로 형성되어 있다.
제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 의, 광로 공간 (K1) 에 대하여 분사구 (32) 보다 내측의 제 1 영역 (35A) 은, XY 평면과 거의 평행, 즉 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 표면과 거의 평행하게 형성된 평탄면으로 되어 있다. 그리고, 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 과 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 사이에는 소정의 갭 (G5) 이 형성되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의, 광로 공간 (K1) 에 대하여 분사구 (32) 보다 외측에 있는 제 2 영역 (35B) 도 XY 평면과 거의 평행, 즉 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 표면과 거의 평행하게 형성된 평탄면으로 되어 있다. 그리고, 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의 제 2 영역 (35B) 과 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 사이에는 소정의 갭 (G6) 이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 갭 (G6) 은 갭 (G5) 보다 작고, 제 1 영역 (35A) 과 제 2 영역 (35B) 사이에는 단차가 형성되어 있다.
이와 같이, 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 과 기판 스테이지 (PST) 에 유지되는 기판 (P) 의 표면과는 떨어져 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) (제 1 영역 (35A)) 은, 제 1 노즐 부재 (70) 의 랜드면 (75) 및 회수구 (22) 에 형성된 다공 부재 (25) 의 하면 (25B) 과 거의 동일한 높이이거나, 아주 약간 높은 위치에 형성되어 있다.
또한, 제 1 노즐 부재 (70) 의 측면 (70S) 과 제 2 노즐 부재 (30) 의 내측면 (30T) 과의 거리 (즉 갭 (G3)) 는, 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 과 기판 (P) 과의 거리 (즉 갭 (G5)) 보다 크게 형성되어 있다.
또한, 광로 공간 (K1) 에 대하여 제 2 노즐 부재 (30) 의 외측 부분은, Z 축 방향에 관해서 미소하게 박육화되어 있고, 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의, 제 2 영역 (35B) 과, 제 2 영역 (35B) 보다 광로 공간 (K1) 에 대하여 외측인 영역 사이에는 단차 (36) 가 형성되어 있다.
제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 은 액체 (LQ) 에 대하여 발액성 (발수성) 을 갖고 있다. 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 을 발액성으로 하기 위한 발액화 처리로는, 예를 들어, 폴리4불화에틸렌 (테플론 (등록상표)) 등의 불소계 수지 재료, 아크릴계 수지 재료, 실리콘계 수지 재료 등의 발액성 재료를 피복하는 등의 처리를 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 전체에 발액성 재료가 피복되어 있어, 하면 (35) 전체가 발액성을 갖고 있다. 또한, 하면 (35) 중 제 1 영역 (35A) 에만과 같이, 하면 (35) 의 일부에만 발액성 재료가 피복되어 있어, 하면 (35) 의 일부만이 발액성을 갖고 있어도 된다.
또한, 제 2 노즐 부재 (30) 의 내측면 (30T) 및 제 1 노즐 부재 (70) 의 측면 (70S) 의 적어도 일방에 발액성 재료를 피복하여 발액성을 부여해도 된다. 또, 제 2 노즐 부재 (30) 의 표면 전체에 발액성 재료를 피복해도 된다.
제 2 노즐 부재 (30) 는, 분사구 (32) 에 기체를 공급하는 공급 유로 (34) 를 갖고 있다. 공급 유로 (34) 는 제 2 노즐 부재 (30) 의 내부에 형성되어 있고, 그 하단부는 분사구 (32) 에 접속되어 있다. 또한, 공급 유로 (34) 의 일부에는 제 2 공급관 (33) 의 타단부가 접속되어 있다.
도 2 로부터 알 수 있듯이, 공급 유로 (34) 는, 분사구 (32) 에 접속되는 제 1 유로부 (34A) 와, 제 1 유로부 (34A) 보다 큰 버퍼 공간 (37) 을 포함하는 제 2 유로부 (34B) 를 갖고 있다. 제 2 유로부 (34B) 는, 광로 공간 (K1) 에 대하여 제 1 유로부 (34A) 의 외측에 형성되어 있고, 제 2 공급관 (33) 과 접속되어 있다. 제 1 유로부 (34A) 는, 경사 영역과, 광로 공간 (K1) 에 대하여 경사 영역보다 외측에 형성된 수평 영역을 갖고 있다. 제 1 유로부 (34A) 의 경사 영역은, 광로 공간 (K1) 의 외측에서 내측을 향하는 방향에 관해서, 즉 광로 공간 (K1) 의 외측에서 광로 공간 (K1) 에 근접하는 방향에 관해서 기판 (P) 과의 간격 (거리) 이 서서히 작아지도록 경사져 있다. 그리고, 제 1 유로부 (34A) 의 경사 영역의 하단부가 분사구 (32) 로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 유로부 (34A) 의 경사 영역은, 제 2 노즐 부재 (30) 의 내측면 (30T) 과 거의 평행하게 형성되어 있다. 즉, 제 1 유로부 (34A) 의 경사 영역은, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 표면 (XY 평면) 에 대하여 대략 45°경사져 있다. 제 1 유로부 (34A) 의 수평 영역은, XY 평면과 거의 평행하게 형성되어 있고, 제 1 유로부 (34A) 의 경사 영역의 상단부와 제 2 유로부 (34B) 의 버퍼 공간 (37) 을 접속하고 있다.
제 1 유로부 (34A) 의 경사 영역은, 환상의 슬릿상으로 형성된 분사구 (32) 에 대응하도록 XY 평면에 따른 단면 (斷面) 으로 볼 때 환상으로 형성되어 있고, 분사구 (32) 의 슬릿폭 (D1) 과 거의 동일한 폭 (D1) 을 일정하게 갖는 슬릿상의 유로이다. 제 1 유로부 (34A) 의 수평 영역은 경사 영역의 상단부에 연속하도록 형성되고, 분사구 (32) 의 슬릿폭 (D1) 과 거의 동일한 폭 (D1) 을 일정하게 갖는 슬릿상의 유로이다. 버퍼 공간 (37) 은, 광로 공간 (K1) 에 대하여 제 1 유로부 (34A) 의 수평 영역의 외측에 형성되어, 제 1 유로부 (34A) 의 수평 영역을 둘러싸도록 환상으로 형성된 공간이고, 제 1 유로부 (34A) 의 폭 (D1) 보다 충분히 큰 폭 (D2) 을 일정하게 갖고 있다.
즉, 공급 유로 (34) 는, Z 축 방향에서 폭 (D2) 을 갖는 버퍼 공간 (37) 을 포함하는 제 2 유로부 (34B) 와, 제 2 유로부 (34B) 보다 유로 하류측에 형성되고, 폭 (D2) 보다 작은 폭 (D1) 을 갖는 제 1 유로부 (34A) 를 갖고 있다. 제 1 유로부 (34A) 는, 유로 상류측에 형성된 버퍼 공간 (37) 보다 좁혀져 있다.
버퍼 공간 (37) 을 포함하는 제 2 유로부 (34B) 에는 제 2 공급관 (33) 의 타단부가 접속된다. 본 실시형태에서는, 공급 유로 (34) 의 제 2 유로부 (34B) 와 제 2 공급관 (33) 의 접속 위치는, 제 2 노즐 부재 (30) 의 측면 (30S) 에서 둘레 방향 (θZ 방향) 으로 거의 등간격으로 복수 설정되어 있고, 그들 복수의 접속 위치의 각각에 제 2 공급관 (33) 의 타단부가 접속되어 있다. 또한 도면에서는, 공급 유로 (34) 의 제 2 공급관 (33) 과의 접속 위치는 4 군데로 나타나 있지만, 예를 들어 8 군데 등 임의의 복수의 위치에 설정되어도 된다. 분사구 (32) 와 기체 공급 장치 (31) 는, 공급 유로 (34) 및 제 2 공급관 (33) 을 통해 접속되어 있다.
기체 공급 장치 (31) 로부터 송출된 기체는, 제 2 공급관 (33) 을 통해서 공급 유로 (34) 중 버퍼 공간 (37) 을 포함하는 제 2 유로부 (34B) 에 유입된 후, 제 2 유로부 (34B) 및 제 1 유로부 (34A) 를 통해서 분사구 (32) 에 공급된다. 제 2 유로부 (34B) 및 제 1 유로부 (34A) 를 포함하는 공급 유로 (34) 로부터 분사구 (32) 에 공급된 기체는, 분사구 (32) 로부터 제 2 노즐 부재 (30) 의 외부로 분사된다. 전술한 바와 같이, 제 1 유로부 (34A) 의 경사 영역은, 광로 공간 (K1) 에 가까워짐에 따라서 기판 (P) 과의 간격 (거리) 이 서서히 작아지도록 대략 45°경사져 있어, 제 1 유로부 (34A) 의 경사 영역의 하단부에 형성된 분사구 (32) 는, 광로 공간 (K1) 을 향하여 경사 방향으로 기판 (P) 에 대하여 기체를 분사한다.
버퍼 공간 (37) 은, 기체 공급 장치 (31) 로부터 제 2 공급관 (33) 을 통해서 공급된 기체의 에너지 (압력, 및/또는 유속) 를 분산시켜 균일화하여, 버퍼 공간 (37) 으로부터 제 1 유로부 (34A) 에 유입되는 기체의 단위 시간당 양 (유속) 을, 슬릿상 유로인 제 1 유로부 (34A) 의 각 위치에 있어서 균일화한다. 버퍼 공간 (37) 을 형성함으로써, 기체 공급 기구 (3) 는, 버퍼 공간 (37) 을 포함하는 제 2 유로부 (34B) 및 제 1 유로부 (34A) 를 통해서 분사구 (32) 에 공급된 기체를, 슬릿상의 분사구 (32) 로부터 대략 균일하게 분사할 수 있다. 버퍼 공간 (37) 이 형성되어 있지 않은 경우, 제 1 유로부 (34A) 에 흐르는 단위 시간당 기체의 양은, 제 2 공급관 (33) 의 타단부가 접속된 위치 근방의 양이 그 밖의 위치보다 많아지기 때문에, 소정 길이로 형성된 슬릿상 분사구 (32) 의 각 위치에 있어서 분사되는 기체의 단위 시간당 분사량 (유속) 이 불균일해질 가능성이 있다. 그러나, 버퍼 공간 (37) 을 형성하여 제 2 공급관 (33) 으로부터 공급된 기체의 에너지를 분산시켜 균일화함으로써, 제 1 유로부 (34A) 를 통해서 슬릿상 분사구 (32) 의 각 위치에 공급되는 기체의 유량 (유속) 을 균일화할 수 있어, 기체는, 원환상의 슬릿상 분사구 (32) 의 각 위치에 있어서 거의 균일한 분사량으로 분사된다.
또한, 본 실시형태에서는, 기판 스테이지 (PST) 에 유지되어 있는 기판 (P) 의 표면의 면위치 정보를 검출하는 포커스 레벨링 검출계는, 광로 공간 (K1) 에 대하여 분사구 (32) 보다 외측에서 기판 (P) 의 면위치 정보를 검출하도록 되어 있다. 구체적으로는, 포커스 레벨링 검출계는, 광로 공간 (K1) 의 액체 (LQ) 를 통하지 않고서, 광로 공간 (K1) 에 대하여 분사구 (32) 보다 외측에 있는 기판 (P) 의 표면에 기판 (P) 의 면위치 정보를 검출하기 위한 검출광을 조사하도록 되어 있다. 도 4 에는, 포커스 레벨링 검출계에 의한 검출광 (La) 의 조사 위치가 나타나 있고, 주사 방향 (X 축 방향) 에 관해서 광로 공간 (K1) 양측의 각각의 기판 (P) 표면에 검출광 (La) 이 조사되게 되어 있다.
물론, 일본 공개특허공보 2000-323404 호에 개시되어 있는 바와 같이, 투영 광학계 (PL) 로부터 충분히 떨어진 위치에 포커스 레벨링 검출계를 형성하여, 기판 (P) 의 면위치 정보를 액체 (LQ) 를 통하지 않고서 검출해도 된다.
다음으로, 상기 서술한 구성을 갖는 노광 장치 (EX) 를 사용하여 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 노광하는 방법에 관해서 설명한다.
노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채우기 위해, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 장치 (11) 및 액체 회수 장치 (21) 의 각각을 구동한다. 제어 장치 (CONT) 의 제어 하에서 액체 공급 장치 (11) 로부터 송출된 액체 (LQ) 는, 제 1 공급관 (13) 을 흐른 후, 제 1 노즐 부재 (70) 의 공급 유로 (14) 를 통해서, 공급구 (12) 로부터 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 와 저판부 (70D) 사이의 내부 공간 (G2) 에 공급된다. 내부 공간 (G2) 에 액체 (LQ) 가 공급됨으로써, 내부 공간 (G2) 에 존재하고 있던 기체 부분은 배출구 (16) 나 개구 (74) 를 통해서 외부로 배출된다. 따라서, 내부 공간 (G2) 에 대한 액체 (LQ) 의 공급 개시시에 내부 공간 (G2) 에 기체가 고이는 문제를 방지할 수 있어, 광로 공간 (K1) 의 액체 (LQ) 중에 기체 부분 (기포) 이 생성되는 문제를 방지할 수 있다.
내부 공간 (G2) 에 공급된 액체 (LQ) 는, 개구 (74) 를 통해서 랜드면 (75) 과 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 공간에 유입되어, 광로 공간 (K1) 을 채운다. 이 때, 제어 장치 (CONT) 의 제어 하에 구동되고 있는 액체 회수 장치 (21) 는, 단위 시간당 소정량의 액체 (LQ) 를 회수하고 있다. 랜드면 (75) 과 기판 (P) 사이의 공간의 액체 (LQ) 는, 제 1 노즐 부재 (70) 의 회수구 (22) 를 통해서 회수 유로 (24) 에 유입되고, 회수관 (23) 을 흐른 후, 액체 회수 장치 (21) 에 회수된다.
여기서, 공급구 (12) 로부터 내부 공간 (G2) 에 대하여 공급된 액체 (LQ) 는, 제 1 가이드부 (17A) 에 가이드되면서 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) (투영 영역 (AR)) 을 향하여 흐른 후, 제 2 가이드부 (17B) 에 가이드되면서 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 의 외측을 향하여 흐르기 때문에, 만일 액체 (LQ) 중에 기체 부분 (기포) 이 생성되어도, 액체 (LQ) 의 흐름에 의해 그 기포를 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 의 외측으로 배출할 수 있다. 그리고, 본 실시형태에 있어서는, 저판부 (70D) 는 액체 (LQ) 를 배출구 (16) 를 향하여 흐르게 하기 때문에, 액체 (LQ) 중에 존재하고 있는 기체 부분 (기포) 은, 배출구 (16) 를 통해서 외부 공간 (K3) 으로 원활하게 배출된다.
또한 액침 기구 (1) 는, 액체 (LQ) 를 저판부 (70D) 의 제 1 및 제 2 가이드부 (17A, 17B) 로 가이드하면서 흐르게 함으로써, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 내에 있어서, 와류가 생성되는 것을 억제하고 있다. 이것에 의해 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 중에 기체 부분 (기포) 이 있어도, 액체 (LQ) 의 흐름에 의해 기체 부분 (기포) 을 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 외측으로 배출하여, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 에 기체 부분 (기포) 이 고이는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이, 제어 장치 (CONT) 는, 액침 기구 (1) 를 사용하여, 광로 공간 (K1) 에 액체 (LQ) 를 소정량 공급함과 함께 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 소정량 회수함으로써, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채워서, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 국소적으로 형성한다. 제어 장치 (CONT) 는, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채운 상태에서, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 을 상대적으로 이동시키면서 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 투영 광학계 (PL) 및 광로 공간 (K1) 의 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 상에 투영한다.
제어 장치 (CONT) 는, 공급구 (12) 로부터 액체 (LQ) 를 공급할 때에, 기체 공급 기구 (3) 의 기체 공급 장치 (31) 를 구동한다. 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 노광 중에 분사구 (32) 의 기체 분사 동작을 계속한다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 액침 기구 (1) 를 사용하여 광로 공간 (K1) 에 대한 액체 (LQ) 의 공급 동작 및 회수 동작을 한창 실시하고 있는 동안, 또는, 공급 동작 및 회수 동작이 정지되어 있더라도, 액침 영역 (LR) 이 형성되어 있는 동안에는, 기체 공급 기구 (3) 의 기체 공급 장치 (31) 의 구동을 계속한다. 본 실시형태에서는, 제어 장치 (CONT) 는, 조정 장치 (38) 를 사용하여, 제 2 노즐 부재 (30) 에 형성된 분사구 (32) 로부터 분사되는 단위 시간당 기체 분사량을 조정하고 있다. 또한, 기체의 분사량은 거의 일정해도 되고, 적절히 변화시켜도 된다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 을 상대적으로 이동시키면서 노광을 실시하는 주사형 노광 장치이다. 구체적으로는, 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 투영 광학계 (PL) 에 대하여 X 축 방향 (주사 방향) 으로 이동시키면서 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 투영한다. 이러한 주사형 노광 장치에 있어서, 예를 들어 주사 속도 (스캔 속도) 의 고속화에 수반하여 회수구 (22) 를 통해서 액체 (LQ) 를 충분히 회수할 수 없어, 액체 (LQ) 가 광로 공간 (K1) 에 대하여 회수구 (22) 보다 외측으로 누출될 가능성이 있다. 예를 들어, 도 6(A) 의 모식도에 나타내는 초기 상태로부터, 액침 영역 (LR) 에 대하여 기판 (P) 을 ＋X 방향으로 소정 속도로 소정 거리만큼 스캔 이동시키고, 도 6(B) 에 나타내는 바와 같이, 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 와 그 외측 공간과의 계면 (LG) 이 거리 L 만큼 이동하였다고 하자. 스캔 속도를 고속화한 경우, 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 와 그 외측 공간과의 계면 (LG) 의 이동 속도가 커지거나, 또는 계면 (LG) 의 형상이 크게 변화하여, 액체 (LQ) 가 회수구 (22) 외측으로 누출될 가능성이 있다.
본 실시형태에서는, 제어 장치 (CONT) 는, 분사구 (32) 를 통한 기체의 분사 동작을 실시함으로써, 회수구 (22) 의 근방 (광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 의 계면 (LG) 근방) 에 소정의 기체의 흐름을 생성하고, 그 생성된 기체의 흐름에 의해서 액체 (LQ) 의 누출이나, 액침 영역 (LR) 의 거대화를 방지한다.
도 7 은 기체 공급 기구 (3) 의 동작을 설명하기 위한 요부를 확대한 모식도이다. 도 7 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (CONT) 는, 기체 공급 장치 (31) 를 구동하여 광로 공간 (K1) 에 대하여 회수구 (22) 의 외측에 형성된 분사구 (32) 를 통해서 기체를 분사함으로써, 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 생성한다. 즉, 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도록 형성된 배기구 (42) 의 내측에 액체 (LQ) (액침 영역 (LR)) 를 가두도록, 분사구 (32) 로부터 광로 공간 (K1) 을 향하는 기류를 생성한다.
구체적으로는, 제어 장치 (CONT) 는, 기체 공급 장치 (31) 를 구동하여 단위 시간당 소정량의 기체를 송출한다. 기체 공급 장치 (31) 로부터 송출된 기체는, 제 2 공급관 (33) 을 통해서, 제 2 노즐 부재 (30) 의 공급 유로 (34) 의 제 2 유로부 (34B) 에 유입된다. 제 2 유로부 (34B) 에 유입된 기체는, 제 2 유로부 (34B) 의 버퍼 공간 (37) 을 통해서 제 1 유로부 (34A) 에 유입되고, 제 1 유로부 (34A) 의 하단부에 형성된 분사구 (32) 에 공급된다. 전술한 바와 같이, 공급 유로 (34) 의 도중에 버퍼 공간 (37) 이 형성되어 있음으로써, 버퍼 공간 (37) 을 포함하는 공급 유로 (34) 를 통해서 슬릿상의 분사구 (32) 에 공급된 기체는, 분사구 (32) 의 각 위치로부터 대략 균일하게 분사된다.
분사구 (32) 는, 광로 공간 (K1) 을 향하여 경사 방향으로 기판 (P) 에 대하여 기체를 분사하도록 되어 있고, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체는, 기판 (P) 에 분사된 후, 회수구 (22) 주연 근방에 있어서 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 생성한다. 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름이 생성됨으로써, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 의 계면 (LG) 에 외측으로부터 기체가 공급된다. 이것에 의해, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) (액체 (LQ) 의 계면 (LG)) 가 광로 공간 (K1) 의 외측으로 이동하려고 해도, 그 기체의 힘에 의해서 광로 공간 (K1) 을 포함하는 소정 공간 (K2) 의 외측으로 액체 (LQ) 가 누출되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 소정 공간 (K2) 이란, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 공간으로서, 광로 공간 (K1) 에 대하여 배기구 (42) 보다 내측의 공간을 포함한다.
제 2 노즐 부재 (30) 는, 광로 공간 (K1) 에 대하여 분사구 (32) 보다 내측에, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 과 대향하는 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 를 갖고 있다. 기판 (P) 에 대향하는 위치에 형성된 분사구 (32) 로부터 분사된 기체는, 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 과 기판 (P) 의 표면 사이에 형성된 갭 (G5) 의 공간을, 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 과 기판 (P) 표면에 가이드되면서 광로 공간 (K1) 을 향하여 흐른다. 이와 같이, 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 은, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체를 기판 (P) 사이에서 가이드하는 가이드면으로서 기능한다.
또한, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체의 적어도 일부는, 배기구 (42) 로부터 제 1 노즐 부재 (70) 의 측면 (70S) 과 제 2 노즐 부재 (30) 의 내측면 (30T) 사이의 갭 (G3) 의 공간으로 유입되게 되어 있다. 그리고, 갭 (G3) 의 공간에 유입된 기체는, 제 1 노즐 부재 (70) 의 연장부 (70A) 의 하면과 제 2 노즐 부재 (30) 의 상면 사이의 갭 (G4) 의 공간을 통해서, 소정 공간 (K2) 의 외부 공간 (대기 공간; K3) 으로 배기되게 되어 있다. 즉, 갭 (G3) 의 공간 및 갭 (G4) 의 공간은 배기 유로로서 기능하여, 회수구 (22) 와 분사구 (32) 사이의 배기구 (42) 로부터 유입된 기체를 효율적으로 배기하도록 되어 있다.
이하의 설명에 있어서는, 제 1 노즐 부재 (70) 와 제 2 노즐 부재 (30) 사이의 갭 (G3) 의 공간 및 갭 (G4) 의 공간을 합하여 적당히, 「배기 공간 (44)」으로 칭한다. 배기 공간 (44) 중, 갭 (G3) 의 공간은 광로 공간 (K1) 의 외측에서 내측을 향하는 방향에 관해서 기판 (P) 과의 간격 (거리) 이 서서히 작아지도록 대략 45°로 경사져 있다. 그리고, 배기 공간 (44) 의 하단부가, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체의 적어도 일부를 배기하는 배기구 (42) 로 되어 있다. 배기구 (42) 는, 제 1 노즐 부재 (70) 의 하단부와 제 2 노즐 부재 (30) 의 하단부 사이, 즉 회수구 (22) 와 분사구 (32) 사이에 형성되어 있다.
그리고, 갭 (G3) 의 공간 및 갭 (G4) 의 공간을 포함하는 배기 공간 (44) 은 외부 공간 (대기 공간; K3) 과 접속되어 있다. 따라서, 광로 공간 (K1) 을 포함하는 소정 공간 (K2) 은, 배기구 (42) 및 배기 공간 (44) 을 통해서 대기 개방되어 있다.
분사구 (32) 로부터 분사된 기체의 일부가 배기구 (42) 로부터 배기됨으로써, 회수구 (22) 근방에 있어서, 광로 공간 (K1) 을 향하여 교란이 적은 기체의 흐름을 양호하게 생성할 수 있다. 또한, 배기구 (42) 로부터의 기체의 배기압을 조정함으로써, 액체 (LQ) 에 가해지는 기체의 압력이 과잉이 되지 않도록, 액체 (LQ) 에 가해지는 기체의 압력을 적절히 조정할 수도 있다.
또한, 제 1 노즐 부재 (70) 의 측면 (70S) 과 제 2 노즐 부재 (30) 의 내측면 (30T) 사이의 거리 (갭; G3) 는, 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 과 기판 (P) 사이의 거리 (갭; G5) 보다 크게 형성되어 있기 때문에, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체를 원활하게 배기 공간 (44) 에 흐르게 할 수 있다. 갭 (G3) 이 갭 (G5) 보다 작은 경우, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체의 일부를 배기구 (42) 및 배기 공간 (44) 을 통해서 외부 공간 (K3) 으로 충분히 빠져나가게 할 수 없어, 회수구 (22) 근방에 있어서 기류의 교란이 발생할 가능성이 있다. 그러나, 갭 (G3) 은 갭 (G5) 보다 크기 때문에, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체가 회수구 (22) 근방 등에 있어서 정체되는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 광로 공간 (K1) 에 대하여 회수구 (22) 의 외측에 형성된 분사구 (32) 로부터 기체를 분사함과 함께, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체의 적어도 일부를 배기구 (42) 로부터 배기함으로써, 회수구 (22) 근방에, 액체 (LQ) 가 광로 공간 (K1) 을 포함하는 소정 공간 (K2) 의 외측으로 누출되는 것을 방지하는 기체의 흐름을 생성할 수 있다. 따라서, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채운 상태에서 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 을 상대 이동시킨 경우에 있어서도, 액체 (LQ) 의 누출을 방지할 수 있다. 또한, 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 생성함으로써, 액침 영역 (LR) 의 크기, 및 형상을 원하는 상태로 유지할 수 있고, 노광 장치 (EX) 전체의 컴팩트화를 꾀할 수도 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 포커스 레벨링 검출계가 광로 공간 (K1) 에 대하여 분사구 (32) 보다 외측에서, 광로 공간 (K1) 의 액체 (LQ) 를 통하지 않고서 기판 (P) 의 면위치 정보를 검출하는 경우, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체에 의해서 분사구 (32) 보다 외측으로 액체 (LQ) 가 누출되는 것을 방지함으로써, 포커스 레벨링 검출계의 검출 정밀도를 유지할 수 있다.
또한, 분사구 (32) 는 기판 (P) 에 대향하는 위치에 형성되어 있기 때문에, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체를 기판 (P) 에 분사하여 광로 공간 (K1) 을 향하는 원하는 기체의 흐름을 원활하게 생성할 수 있다. 그리고, 분사구 (32) 는 광로 공간 (K1) 을 향하여 경사 방향으로 기판 (P) 에 대하여 기체를 분사하기 때문에, 광로 공간 (K1) 을 향하는 원하는 기체의 흐름을 효율적으로 생성할 수 있다. 또한, 제 2 노즐 부재 (30) 는, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체를 기판 (P) 과의 사이에서 가이드하는 가이드면으로서 기능하는 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 을 갖고 있기 때문에, 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 효율적으로 생성할 수 있다.
또한, 분사구 (32) 는 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있기 때문에, 광로 공간 (K1) 을 둘러싸는 외측의 모든 방향에서 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 생성할 수 있어, 액체 (LQ) 의 누출을보다 확실히 방지할 수 있다. 또한, 분사구 (32) 에 기체를 공급하는 공급 유로 (34) 는 버퍼 공간 (37) 을 갖고 있기 때문에, 슬릿상의 분사구 (32) 로부터 균일하게 기체를 분사할 수 있다.
또한, 제 2 노즐 부재 (30) 는, 제 1 노즐 부재 (70) 의 외측에 있어서 제 1 노즐 부재 (70) 를 둘러싸도록 형성되어 있기 때문에, 광로 공간 (K1) 의 액체 (LQ) 가 회수구 (22) (제 1 노즐 부재 (70)) 보다 외측으로 누출 (또는 비산) 되려고 해도, 제 2 노즐 부재 (30) 의 분사구 (32) 로부터 기체를 분사함으로써 그 누출 (비산) 을 억제할 수 있다. 또한, 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 은 액체 (LQ) 에 대하고 발액성이기 때문에, 광로 공간 (K1) 의 액체 (LQ) 가 갭 (G5) 의 공간을 통해서 외측으로 누출되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다.
또한 본 실시형태에서는, 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 에 있어서, 갭 (G6) 이 갭 (G5) 보다 작아지도록 제 1 영역 (35A) 과 제 2 영역 (35B) 사이에는 단차가 형성되어 있지만, 갭 (G5) 과 갭 (G6) 을 거의 동일하게 하여, 제 1 영역 (35A) 과 제 2 영역 (35B) 사이의 단차를 없애도 된다.
또한 본 실시형태에서는, 분사구 (32) 는 광로 공간 (K1) 을 향하여 경사 방향으로 기판 (P) 에 대하여 기체를 분사하고 있지만, 기체 공급 기구 (3) 는 분사구 (32) 의 바로 아래에 기체를 분사하도록 해도 된다. 이렇게 함으로써도, 기판 (P) 에 분사된 기체는 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 과 기판 (P) 의 표면에 가이드되면서 광로 공간 (K1) 을 향하여 흐르기 때문에, 액체 (LQ) 의 누출을 방지할 수 있다. 또한 포커스 레벨링 검출계를 구비하고 있는 경우, 기판 (P) 의 면위치 정보를 검출하기 위해서 포커스 레벨링 검출계가 검출광 (La) 을 기판 (P) 의 표면에 조사하는 위치는, 기판 (P) 의 표면에 있어서 분사구 (32) 가 기체를 분사하는 위치보다도 광로 공간 (K1) 에 대하여 외측인 것이 바람직하다.
분사구 (32) 로부터 분사된 기체의 흐름을 기판 (P) 과의 사이에서 가이드하는 가이드면으로서 기능하는 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 은 평탄면이지만, 제 1 영역 (35A) 에, 기체의 흐름을 가이드하는 가이드 부재로서 핀상 부재, 및/또는 돌기상 부재를 형성하는 것도 가능하다. 또한, 제 1 영역 (35A) 에, 기체의 흐름을 가이드하는 가이드부로서 홈 (슬릿) 을 형성해도 된다.
<제 2 실시형태>
다음으로, 제 2 실시형태에 관해서 도 8 을 참조하면서 설명한다. 도 8 에 있어서, 제 2 노즐 부재 (30) 의 내측면 (30T) 과 하면 (35) 과의 접속부 (39) 는, 단면에서 볼 때 대략 원호상으로 형성되어 있다. 이와 같이, 제 2 노즐 부재 (30) 의 내측면 (30T) 과 하면 (35) 과의 접속부 (39) 를 단면에서 볼 때 대략 원호상으로 형성함으로써, 분사구 (32) 로부터 분사되어, 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 을 따라서 흐른 기체의 일부를, 배기구 (42) 를 통해서 배기 공간 (44) 에 원활하게 흐르게 할 수 있다. 따라서, 회수구 (22) 근방에 있어서 광로 공간 (K1) 을 향하는 원하는 기체의 흐름을 원활하게 생성할 수 있다.
<제 3 실시형태>
다음으로, 제 3 실시형태에 관해서 설명한다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 조정 장치 (38) 가, 기판 (P) 의 액체 접촉면을 형성하는 막부재와 액체 (LQ) 와의 친화성에 따라서, 분사구 (32) 로부터 분사되는 단위 시간당 기체 분사량을 조정하는 점에 있다. 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일하거나 또는 동등한 구성 부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략화하거나 또는 생략한다.
도 9(A) 는 기판 (P) 의 단면도의 일례이다. 도 9(A) 에 있어서, 기판 (P) 은, 기재 (100) 와, 그 기재 (100) 의 상면 (100A) 에 형성된 막부재 (101) 를 갖고 있다. 기재 (100) 는 반도체 웨이퍼를 포함한다. 막부재 (101) 는 감광재 (포토레지스트) 에 의해서 형성되어 있고, 기재 (100) 상면 (100A) 의 중앙부의 대부분을 차지하는 영역에 소정 두께로 피복되어 있다. 또한, 도 9(A) 에 있어서, 기재 (100) 의 상면 (100A) 주연부의 감광재 (막부재; 101) 는 제거되어 있다. 도 9(A) 에 있어서는, 막부재 (감광재; 101) 가 기판 (P) 의 최상층에 형성되어 있고, 이 막부재 (101) 가 액침 노광시에 있어서 액체 (LQ) 와 접촉하는 액체 접촉면 (기판 최표면) 이 된다.
도 9(B) 는 기판 (P) 의 별도 예를 나타내는 도면이다. 도 9(B) 에 있어서, 기판 (P) 은, 막부재 (101) 의 표면을 덮는 제 2 막부재 (102) 를 갖고 있다. 제 2 막부재 (102) 는 톱코트막이라고 불리는 보호막이다. 도 9(B) 에 있어서는, 제 2 막부재 (보호막; 102) 가 기판 (P) 의 최상층에 형성되어 있고, 이 제 2 막부재 (102) 가 액침 노광시에 있어서 액체 (LQ) 를 접촉하는 액체 접촉면이 된다.
본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 액체 접촉면을 형성하는 막부재의 종류 (물성) 가 서로 상이한 복수 종류의 기판 (P) 을 순차 노광한다. 기억 장치 (MRY) 에는, 복수 종류의 기판 (P) 의 액침 노광을 실시하기 위한 노광 조건에 관한 정보가 기억되어 있다. 구체적으로는, 기억 장치 (MRY) 는, 액침 노광시에 있어서 기판 (P) 의 액체 (LQ) 에 접촉하는 액체 접촉면을 형성하는 막부재와 액체 (LQ) 와의 친화성 (기판 (P) 과 액체 (LQ) 와의 친화성), 그 친화성에 대응하는 노광 조건과의 관계가 맵 데이터로서 복수 기억되어 있다. 여기서, 막부재와 액체 (LQ) 와의 친화성에 관한 정보는, 막부재와 액체 (LQ) 의 접촉각 (기판 (P) 과의 접촉각) (동적 접촉각을 포함한다) 에 관한 정보를 포함한다.
액침 노광 처리를 실시할 때에 있어서, 노광 처리될 기판 (P) 의 막부재에 관한 정보가 입력 장치 (INP) 를 통해서 제어 장치 (CONT) 에 입력된다. 입력되는 막부재에 관한 정보에는, 막부재와 액체 (LQ) 의 접촉각에 관한 정보가 포함되어 있다. 제어 장치 (CONT) 는, 입력된 막부재에 관한 정보 (접촉각에 관한 정보) 에 따라서, 기억 장치 (MRY) 에 미리 기억되어 있는, 막부재와 액체 (LQ) 와의 친화성 (접촉각) 과, 그 친화성 (접촉각) 에 대응하는 노광 조건과의 관계 (맵 데이터) 를 참조하여, 노광 처리될 기판 (P) 에 대한 최적의 노광 조건을 선택하고, 결정한다.
여기서 노광 조건은, 기체 공급 기구 (3) 에 의한 기체 공급 조건을 포함한다. 더욱 구체적으로는, 노광 조건은, 분사구 (32) 로부터 분사되는 단위 시간당 기체 분사량에 관한 조건을 포함한다.
제어 장치 (CONT) 는, 막부재와 액체 (LQ) 의 접촉각 (친화성) 에 따라서, 조정 장치 (38) 를 사용하여, 분사구 (32) 로부터 분사되는 단위 시간당 기체 분사량을 조정한다. 구체적으로는, 막부재와 액체 (LQ) 의 접촉각이 작은 경우, 막부재는 액체 (LQ) 에 대하여 친액성 (친수성) 을 갖고 있는 것이 되므로, 액침 기구 (1) 를 사용하여 기판 (P) (막부재) 상에 액체 (LQ) 를 공급하였을 때, 액체 (LQ) 는 기판 (P) 상에서 퍼지기 쉽기 때문에, 광로 공간 (K1) (회수구 (22)) 의 외측으로 누출될 가능성이 높아진다. 따라서, 이 막부재 상에서 액침 영역 (LR) 을 형성하는 경우, 조정 장치 (38) 는, 분사구 (32) 로부터 분사되는 단위 시간당 기체 분사량을 많게 한다. 이렇게 함으로써, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 의 계면 (LG) 에 공급되는 기체의 양을 많게 하거나, 또는 기체의 유속을 높이거나 할 수 있기 때문에, 그 공급된 기체의 힘에 의해서 액체 (LQ) 의 누출을 방지할 수 있다.
한편, 막부재와 액체 (LQ) 의 접촉각이 큰 경우, 막부재는 액체 (LQ) 에 대하여 발액성 (발수성) 을 갖고 있는 것이 되므로, 액침 기구 (1) 를 사용하여 기판 (P) (막부재) 상에 액체 (LQ) 를 공급하였을 때, 액체 (LQ) 는 기판 (P) 상에서 지나치게 퍼지지 않는다. 따라서, 이 막부재에 대하여 액체 (LQ) 를 공급하는 경우, 조정 장치 (38) 는, 분사구 (32) 로부터 분사하는 단위 시간당 기체 분사량을 적게 한다. 이렇게 함으로써, 분사되는 기체의 힘에 기인하여 기판 (P) 이 변형ㆍ변위되거나, 진동이 발생하거나 하는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 에 공급되는 기체의 양도 적어지기 때문에, 액체 (LQ) 중에 기포 등의 기체 부분이 생성되는 문제를 억제할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 기판 (P) 의 액체 접촉면을 형성하는 막부재와 액체 (LQ) 와의 접촉각 (친화성) 에 대응하는 최적의 기체 공급 조건 (기체 분사량) 이 미리 구해져 있고, 이 최적의 기체 공급 조건에 관한 정보가 기억 장치 (MRY) 에 기억되어 있다. 제어 장치 (CONT) 는, 입력 장치 (INP) 를 통해서 입력된 노광 처리될 기판 (P) 의 막부재에 관한 정보 (막부재와 액체 (LQ) 와의 접촉각에 관한 정보) 에 기초하여, 복수 기억되어 있는 기체 공급 조건 중에서 최적의 기체 공급 조건을 선택하고 결정하고, 이 결정된 기체 공급 조건에 기초하여 기판 (P) 의 액침 노광을 실시함으로써, 액체 (LQ) 의 누출을 방지하면서, 기판 (P) 을 양호하게 노광할 수 있다.
또한 여기서는, 기판 (P) 의 막부재의 종류가 변경되는 경우에 관해서 설명하였지만, 액체 (LQ) 의 종류 (물성) 가 변경되는 경우도 있다. 그 경우에 있어서도, 제어 장치 (CONT) 는, 조정 장치 (38) 를 사용하여, 기판 (P) 의 막부재와 액체 (LQ) 와의 친화성에 따라서, 분사구 (32) 로부터 분사되는 분사량을 조정할 수 있다.
또한, 액침 영역 (LR) 은, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 등 기판 (P) 과는 상이한 물체 상에 형성되는 경우도 있기 때문에, 기판 (P) 뿐만 아니라, 액침 영역 (LR) 이 형성되는 물체 표면의 조건 (접촉각 등) 에 따라서, 조정 장치 (38) 를 사용하여 분사구 (32) 로부터의 분사량을 조정하도록 해도 된다.
<제 4 실시형태>
다음으로, 제 4 실시형태에 관해서 설명한다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 조정 장치 (38) 가, 기판 (P) 의 이동 조건 (이동 속도, 가감속도의 적어도 일방을 포함한다) 에 따라서 분사구 (32) 로부터 분사되는 단위 시간당 기체 분사량을 조정하는 점에 있다. 예를 들어, 조정 장치 (38) 는, 기판 (P) 을 X 축 방향으로 이동시키면서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 액침 노광할 때의 기판 (P) 의 스캔 속도 (이동 속도) 에 따라서, 분사구 (32) 로부터 분사되는 단위 시간당 기체 분사량을 조정한다.
본 실시형태에서는, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 X 축 방향 (주사 방향) 에 관한 속도 및/또는 가속도에 따라서, 기체 공급 기구 (3) 의 기체 공급 조건을 결정한다. 예를 들어, 기판 (P) 의 스캔 속도 (또는 가속도) 가 큰 경우, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 와 기판 (P) 의 상대 속도 (또는 상대 가속도) 가 커져, 액체 (LQ) 가 누출될 가능성이 높아진다. 따라서, 기판 (P) 의 스캔 속도가 큰 경우, 조정 장치 (38) 는, 분사구 (32) 로부터 분사되는 단위 시간당 기체 분사량을 많게 한다. 이렇게 함으로써, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 의 계면 (LG) 에 공급되는 기체의 양을 많게 하거나, 또는 기체의 유속을 높일 수 있기 때문에, 그 공급된 기체의 힘에 의해서 액체 (LQ) 의 누출을 방지할 수 있다.
한편, 기판 (P) 의 스캔 속도 (또는 가속도) 가 작은 경우, 액체 (LQ) 가 누출될 가능성은 낮아진다. 따라서, 기판 (P) 의 스캔 속도가 작은 경우, 조정 장치 (38) 는, 분사구 (32) 로부터 분사되는 단위 시간당 기체 분사량을 적게 한다. 이렇게 함으로써, 분사되는 기체의 힘에 기인하여 기판 (P) 이 변형ㆍ변위되거나 진동이 발생하는 등의 문제를 방지할 수 있다. 또한, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 에 공급되는 기체의 양도 적어지기 때문에, 액체 (LQ) 중에 기포 등의 기체 부분이 생성되는 문제를 억제할 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 기판 (P) 의 이동 조건에 따라서, 분사구 (32) 로부터 분사되는 단위 시간당 기체 분사량을 조정함으로써, 액체 (LQ) 의 누출을 방지하면서, 기판 (P) 을 양호하게 노광할 수 있다.
또한 여기서는, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 을 주사 방향 (X 축 방향) 으로 이동할 때에 조정 장치 (38) 를 사용하여 분사구 (32) 로부터 분사되는 단위 시간당 기체 분사량을 조정하고 있지만, 기판 (P) 을 스텝 이동 방향 (Y 축 방향) 으로 이동시키는 경우 등에 있어서도, 기판 (P) 의 스텝 이동 속도 (및/또는 가속도) 에 따라서, 분사구 (32) 로부터 분사되는 단위 시간당 기체 분사량을 조정할 수 있다.
또한, 액침 영역 (LR) 은, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 등 기판 (P) 과는 상이한 물체 상에 형성되는 경우도 있기 때문에, 기판 (P) 뿐만 아니라, 액침 영역 (LR) 이 형성되는 물체의 이동 조건에 따라서, 조정 장치 (38) 를 사용하여 분사구 (32) 로부터의 분사량을 조정하도록 해도 된다.
<제 5 실시형태>
다음으로, 제 5 실시형태에 관해서 도 10 을 참조하면서 설명한다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 구동 장치 (95) 가, 기판 (P) 의 액체 접촉면을 형성하는 막부재와 액체 (LQ) 와의 친화성에 따라서, 제 2 노즐 부재 (30) (분사구 (32)) 의 위치를 조정하는 점에 있다.
본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 액체 접촉면을 형성하는 막부재의 종류 (물성) 가 서로 상이한 복수 종류의 기판 (P) 을 순차 노광한다. 기억 장치 (MRY) 에는, 기판 (P) 의 액침 노광을 실시하기 위한 노광 조건에 관한 정보가 기억되어 있다. 구체적으로는, 기억 장치 (MRY) 는, 액침 노광시에 있어서 기판 (P) 의 액체 (LQ) 에 접촉하는 액체 접촉면을 형성하는 막부재와 액체 (LQ) 와의 친화성과, 그 친화성에 대응하는 노광 조건과의 관계가 맵 데이터로서 복수 기억되어 있다. 여기서, 막부재와 액체 (LQ) 와의 친화성에 관한 정보는, 막부재와 액체 (LQ) 와의 접촉각 (동적 접촉각을 포함한다) 에 관한 정보를 포함한다.
액침 노광 처리를 실시할 때에 있어서, 노광 처리될 기판 (P) 의 막부재에 관한 정보가 입력 장치 (INP) 를 통해서 제어 장치 (CONT) 에 입력된다. 입력되는 막부재에 관한 정보에는, 막부재와 액체 (LQ) 와의 접촉각에 관한 정보가 포함되어 있다. 제어 장치 (CONT) 는, 입력된 막부재에 관한 정보 (접촉각에 관한 정보) 에 따라서, 기억 장치 (MRY) 에 미리 기억되어 있는, 막부재와 액체 (LQ) 와의 친화성 (접촉각) 과, 그 친화성 (접촉각) 에 대응하는 노광 조건과의 관계 (맵 데이터) 를 참조하여, 노광 처리될 기판 (P) 에 대한 최적의 노광 조건을 선택하고, 결정한다.
여기서 노광 조건은, 기체 공급 기구 (3) 에 의한 기체 공급 조건을 포함한다. 더욱 구체적으로는, 노광 조건은, 기체 공급 기구 (3) 의 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치에 관한 조건을 포함한다.
제어 장치 (CONT) 는, 막부재와 액체 (LQ) 와의 접촉각 (친화성) 에 따라서, 구동 장치 (95) 를 사용하여, 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치를 조정한다. 구체적으로는, 막부재와 액체 (LQ) 의 접촉각이 작은 경우, 막부재는 액체 (LQ) 에 대하여 친액성 (친수성) 을 갖고 있는 것이 되므로, 액침 기구 (1) 를 사용하여 기판 (P) (막부재) 상에 액체 (LQ) 를 공급했을 때, 액체 (LQ) 는 기판 (P) 상에서 퍼지기 쉽기 때문에, 광로 공간 (K1) 의 외측으로 누출될 가능성이 높아진다. 따라서, 이 막부재에 대하여 액체 (LQ) 를 공급하는 경우, 구동 장치 (95) 는, 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 과 기판 (P) 표면과의 Z 축 방향에 관한 거리를 작게 하여, 기판 (P) 에 대해 분사구 (32) 를 근접시킨다. 이렇게 함으로써, 기판 (P) 의 표면과 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 사이의 갭 (G5) 을 작게 하고, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체의 유속을 높일 수 있다. 그리고, 그 유속이 높아진 기체를 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 의 계면 (LG) 에 공급함으로써, 그 공급된 기체의 힘에 의해서, 광로 공간 (K1) 에 대하여 회수구 (22) 의 외측으로 액체 (LQ) 가 누출되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 막부재와 액체 (LQ) 와의 접촉각이 큰 경우, 막부재는 액체 (LQ) 에 대하여 발액성 (발수성) 을 갖고 있는 것이 되므로, 액침 기구 (1) 를 사용하여 기판 (P) (막부재) 상에 액체 (LQ) 를 공급하였을 때, 이 액체 (LQ) 는 기판 (P) 상에서 과잉으로 퍼지지 않는다. 따라서, 이 막부재에 대하여 액체 (LQ) 를 공급하는 경우, 구동 장치 (95) 는, 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 과 기판 (P) 표면과의 Z 축 방향에 관한 거리를 크게 하여, 기판 (P) 에 대하여 분사구 (32) 를 멀리한다. 막부재는 발액성이므로, 액체 (LQ) 는 과잉으로 퍼지지 않기 때문에, 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 과 기판 (P) 표면과의 거리를 크게 한 상태에서 분사구 (32) 로부터 기체를 분사하더라도, 액체 (LQ) 의 누출을 방지할 수 있다. 그리고, 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 과 기판 (P) 표면과의 거리를 크게 함으로써, 기판 (P) 과 제 2 노즐 부재 (30) 와의 충돌 등과 같은 문제를 방지할 수 있다.
도 10 에 나타내는 바와 같이, 노광 장치 (EX) 는, 메인 칼럼 (9) 과 제 2 노즐 부재 (30) 와의 위치 관계를 검출하는 노즐 위치 검출 장치 (96) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에서는, 노즐 위치 검출 장치 (96) 는 레이저 간섭계를 포함한다. 노즐 위치 검출 장치 (96) 는, 메인 칼럼 (9) 과 제 2 노즐 부재 (30) 와의 X 축 방향의 거리 (상대 위치) 를 검출하는 X 간섭계 (96X) 와, 메인 칼럼 (9) 과 제 2 노즐 부재 (30) 와의 Y 축 방향의 거리 (상대 위치) 를 검출하는 Y 간섭계 (96Y) 와, 메인 칼럼 (9) 과 제 2 노즐 부재 (30) 와의 Z 축 방향의 거리 (상대 위치) 를 검출하는 Z 간섭계 (96Z) 를 구비하고 있다. 또한, Y 간섭계 (96Y) 는 도 10 에는 도시되어 있지 않다. 이들 각 간섭계 (96X, 96Y, 96Z) 는, 메인 칼럼 (9) 의 소정 위치에 고정되어 있다. 또한, 각 간섭계 (96X, 96Y, 96Z) 와 제어 장치 (CONT) 는 접속되어 있고, 각 간섭계 (96X, 96Y, 96Z) 의 검출 결과는, 제어 장치 (CONT) 에 출력된다.
본 실시형태에서는, X 간섭계 (96X) 는 Y 축 방향으로 복수 (예를 들어 2개) 정렬하여 형성되어 있고, 제 2 노즐 부재 (30) 의 X 측 측면에는, 이들 X 간섭계 (96X) 에 대응하는 반사면이 형성되어 있다. 제어 장치 (CONT) 는, X 간섭계 (96X) 의 검출 결과에 기초하여, 메인 칼럼 (9) 에 대한 제 2 노즐 부재 (30) 의 X 축 방향에 관한 위치를 구할 수 있음과 함께, 복수의 X 간섭계 (96X) 각각의 검출 결과에 기초하여, 메인 칼럼 (9) 에 대한 제 2 노즐 부재 (30) 의 θZ 방향에 관한 위치를 구할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, Y 간섭계 (96Y) 는 1개 형성되어 있고, 제 2 노즐 부재 (30) 의 Y 측 측면에는, Y 간섭계 (96Y) 에 대응하는 반사면이 형성되어 있다. 제어 장치 (CONT) 는, Y 간섭계 (96Y) 의 검출 결과에 기초하여, 메인 칼럼 (9) 에 대한 제 2 노즐 부재 (30) 의 Y 축 방향에 관한 위치를 구할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, Z 간섭계 (96Z) 는 복수 (예를 들어 3개) 형성되어 있고, 제 2 노즐 부재 (30) 의 상면에는, 이들 Z 간섭계 (96Z) 에 대응하는 반사면이 형성되어 있다. 복수의 Z 간섭계 (96Z) 중 적어도 2개의 Z 간섭계 (96Z) 는, 제 2 노즐 부재 (30) 의 상방에 있어서 X 축 방향으로 정렬하여 형성되어 있고, 다른 적어도 2개의 Z 간섭계 (96Z) 는, 제 2 노즐 부재 (30) 의 상방에 있어서 Y 축 방향으로 정렬하여 형성되어 있다. 제어 장치 (CONT) 는, Z 간섭계 (96Z) 의 검출 결과에 기초하여, 메인 칼럼 (9) 에 대한 제 2 노즐 부재 (30) 의 Z 축 방향에 관한 위치를 구할 수 있음과 함께, 복수의 Z 간섭계 (96Z) 각각의 검출 결과에 기초하여, 메인 칼럼 (9) 에 대한 제 2 노즐 부재 (30) 의 θX, θY 방향에 관한 위치를 구할 수 있다.
이와 같이, 제어 장치 (CONT) 는, 복수의 간섭계를 갖는 노즐 위치 검출 장치 (96) 의 검출 결과에 기초하여, 6 자유도 방향 (X 축, Y 축, Z 축, θX, θY, 및 θZ 방향) 에 관한 메인 칼럼 (9) 에 대한 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치를 구할 수 있다. 또한, X 간섭계 (96X), Y 간섭계 (96Y), 및 Z 간섭계 (96Z) 의 수 및 배치는 임의로 설정 가능하다. 즉, 복수의 간섭계 (96X, 96Y, 96Z) 를 사용하여 제 2 노즐 부재 (30) 의 6 자유도 방향에 관한 위치를 검출 가능하도록 배치되어 있으면 된다. 또한, 노즐 위치 검출 장치 (96) 로는, 간섭계에 한정되지 않고, 예를 들어 정전 용량 센서, 인코더 등을 사용하는 것도 가능하다.
제어 장치 (CONT) 는, 노즐 위치 검출 장치 (96) 의 검출 결과에 기초하여, 메인 칼럼 (9) 에 대한 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치를 모니터할 수 있고, 그 노즐 위치 검출 장치 (96) 의 검출 결과에 기초하여 구동 장치 (95) 를 구동함으로써, 제 2 노즐 부재 (30) 를 메인 칼럼 (9) 에 대하여 원하는 위치에 위치 결정할 수 있다. 또한, 기판 (P) 표면의 면위치 정보를 포커스 레벨링 검출계에 의해서 검출하고 있는 경우에는, 제어 장치 (CONT) 는, 포커스 레벨링 검출계의 검출 결과에 기초하여 메인 칼럼 (9) 에 대한 기판 (P) 표면의 위치 정보를 구할 수 있다. 따라서, 제어 장치 (CONT) 는, 메인 칼럼 (9) 을 기준으로 하여, 제 2 노즐 부재 (30) 와 기판 (P) 표면과의 위치 관계, 나아가서는 분사구 (32) (하면 (35)) 와 기판 (P) 표면과의 위치 관계를 제어할 수 있다. 또한, 제 2 노즐 부재 (30) 와 기판 (P) 의 위치 관계를 구할 때의 기준으로는, 메인 칼럼 (9) 에 한정되지 않고, 임의의 부재 (기준) 를 사용할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 기판 (P) 의 액체 접촉면을 형성하는 막부재와 액체 (LQ) 와의 접촉각 (친화성) 에 대응하는 최적의 기체 공급 조건 (제 2 노즐 부재 (30) 의 위치) 이 미리 구해져 있고, 이 최적의 기체 공급 조건에 관한 정보가 기억 장치 (MRY) 에 기억되어 있다. 제어 장치 (CONT) 는, 입력 장치 (INP) 를 통해서 입력된 노광 처리될 기판 (P) 의 막부재에 관한 정보 (막 부재와 액체 (LQ) 의 접촉각에 관한 정보) 에 기초하여, 복수 기억되어 있는 기체 공급 조건 중속에서 최적의 기체 공급 조건을 선택하고 결정하고, 이 결정된 기체 공급 조건에 기초하여 기판 (P) 의 액침 노광을 실시함으로써, 액체 (LQ) 의 누출을 방지하면서, 기판 (P) 을 양호하게 노광할 수 있다.
또한, 구동 장치 (95) 는, 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치를 조정함으로써, 기판 (P) 표면과 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 사이의 갭 (G5) 을 조정할 수 있고, 갭 (G5) 을 조정함으로써, 분사구 (32) 로부터 분사되어 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 유속을 조정할 수 있어, 원하는 유속의 기체를 광로 공간 (K1) 에 공급할 수 있다.
또한, 제 2 노즐 부재 (30) 는, 제 1 노즐 부재 (70) 와는 별도의 부재이기 때문에, 제어 장치 (CONT) 는, 구동 장치 (95) 를 사용하여 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치 조정을 제 1 노즐 부재 (70) 와는 개별적으로 실시할 수 있다. 따라서, 제어 장치 (CONT) 는, 구동 장치 (95) 를 구동함으로써, 분사구 (32) 와 회수구 (22) 의 위치 관계, 분사구 (32) 와 광로 공간 (K1) (광로 공간 (K1) 에 채워지는 액체 (LQ)) 의 위치 관계, 또는 분사구 (32) 와 기판 (P) 의 위치 관계를 임의로 조정할 수 있다.
또한 여기서는, 기판 (P) 의 막부재의 종류가 변경되는 경우에 관해서 설명하였지만, 액체 (LQ) 의 종류 (물성) 가 변경되는 경우도 있다. 그 경우에 있어서도, 제어 장치 (CONT) 는, 구동 장치 (95) 를 사용하여, 기판 (P) 의 막부재와 액체 (LQ) 와의 친화성에 따라서 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치를 조정할 수 있다.
또한 여기서는, 제어 장치 (CONT) 는, 구동 장치 (95) 를 사용하여, 제 2 노즐 부재 (30) 를 기판 (P) 에 접근 또는 이간시키는 방향 (즉 Z 축 방향) 에 관해서 구동하고 있지만, 기판 (P) 의 막부재 조건에 따라서, X 축, Y 축, θX, θY, θZ 방향으로 구동하는 것도 물론 가능하다. 또한, 분사구 (32) 로부터 분사되는 기체의 분사 각도 (하면 (35) 에 대한 기체의 분사 방향) 를 가변으로 하여, 기판 (P) 의 막부재에 관한 조건에 따라서 분사 각도를 조정하도록 해도 된다.
또한, 액침 영역 (LR) 은, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 등 기판 (P) 과는 상이한 물체 상에 형성되는 경우도 있기 때문에, 기판 (P) 뿐만 아니라, 액침 영역 (LR) 이 형성되는 물체 표면의 조건 (접촉각 등) 에 따라서, 구동 장치 (95) 를 사용하여 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치를 조정하도록 해도 된다.
<제 6 실시형태>
다음으로, 제 6 실시형태에 관해서 설명한다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 구동 장치 (95) 가, 기판 (P) 의 이동 조건 (이동 속도, 가감속도) 에 따라서 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치를 조정하는 점에 있다. 예를 들어, 기판 (P) 을 X 축 방향으로 이동시키면서 기판 (P) 에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 액침 노광할 때의 기판 (P) 의 스캔 속도 (이동 속도) 에 따라, 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치를 조정하는 점에 있다.
본 실시형태에서는, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 X 축 방향 (주사 방향) 에 관한 속도, 및/또는 가속도에 따라서, 기체 공급 기구 (3) 의 기체 공급 조건을 결정한다. 예를 들어, 기판 (P) 의 스캔 속도 (및/또는 가속도) 가 큰 경우, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 와 기판 (P) 과의 상대속도 (또는 상대가속도) 가 커져, 액체 (LQ) 가 누출될 가능성이 높아진다. 따라서, 기판 (P) 의 스캔 속도가 큰 경우, 구동 장치 (95) 는, 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 과 기판 (P) 표면과의 Z 축 방향에 관한 거리를 작게 하여, 기판 (P) 에 대하여 분사구 (32) 를 근접시킨다. 이렇게 함으로써, 기판 (P) 표면과 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 사이의 갭 (G5) 을 작게 하여, 분사구 (32) 로부터 분사되고 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 유속을 높일 수 있다. 따라서, 그 유속이 높아진 기체를 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 의 계면 (LG) 에 공급할 수 있기 때문에, 그 공급된 기체의 힘에 의해서 액체 (LQ) 의 누출을 방지할 수 있다. 또한, 갭 (G5) 을 좁힘으로써, 표면 장력에 의해 액체 (LQ) 는 갭 (G5) 을 통해서 누출되기 어려워진다.
한편, 기판 (P) 의 스캔 속도 (또는 가속도) 가 작은 경우, 액체 (LQ) 가 누출할 가능성은 낮아진다. 따라서, 기판 (P) 의 스캔 속도가 작은 경우, 구동 장치 (95) 는, 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 과 기판 (P) 표면과의 Z 축 방향에 관한 거리를 크게 하여, 기판 (P) 에 대하여 분사구 (32) 를 멀리한다. 기판 (P) 의 스캔 속도가 작은 경우, 액체 (LQ) 는 기판 (P) 상에서 과잉으로 퍼지지 않기 때문에, 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 과 기판 (P) 표면과의 거리를 크게 한 상태에서 분사구 (32) 로부터 기체를 분사해도, 액체 (LQ) 의 누출을 방지할 수 있다. 그리고, 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 과 기판 (P) 표면과의 거리를 크게 함으로써, 기판 (P) 과 제 2 노즐 부재 (30) 와의 충돌 등의 문제를 방지할 수 있다.
본 실시형태에 있어서도, 제어 장치 (CONT) 는, 노즐 위치 검출 장치 (96) 의 검출 결과에 기초하여 구동 장치 (95) 를 구동함으로써, 제 2 노즐 부재 (30) 를 원하는 위치에 위치 결정할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 기판 (P) 의 이동 조건에 따라서 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치를 조정함으로써, 액체 (LQ) 의 누출을 방지하면서, 기판 (P) 을 양호하게 노광할 수 있다. 그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 구동 장치 (95) 를 사용하여 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치를 조정함으로써, 기판 (P) 의 표면과 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 사이의 갭 (G5) 을 조정할 수 있어, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체의 유속을 조정할 수 있으므로, 원하는 유속의 기체를 광로 공간 (K1) 에 공급할 수 있다.
또한 여기서는, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 을 주사 방향 (X 축 방향) 으로 이동시킬 때에 구동 장치 (95) 를 사용하여 분사구 (32) 를 갖는 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치를 조정하고 있지만, 기판 (P) 을 스텝 이동 방향 (Y 축 방향) 으로 이동시키는 경우 등에 있어서도, 기판 (P) 의 스텝 이동 속도 (및/또는 가속도) 에 따라서, 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치를 조정할 수 있다.
또한 여기서는, 제어 장치 (CONT) 는, 구동 장치 (95) 를 사용하여, 제 2 노즐 부재 (30) 를 기판 (P) 에 접근 또는 이간시키는 방향 (즉 Z 축 방향) 에 관해서 구동하고 있지만, 기판 (P) 의 이동 조건 (이동 속도, 이동 방향을 포함한다) 에 따라서, X 축, Y 축, θX, θY, θZ 방향으로 구동하는 것도 물론 가능하다. 또한, 분사구 (32) 로부터 분사되는 기체의 분사 각도 (하면 (35) 에 대한 기체의 분사 방향) 를 가변으로 하여, 기판 (P) 의 이동 조건에 따라서 분사 각도를 조정하도록 해도 된다.
또한, 액침 영역 (LR) 은, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 등 기판 (P) 과는 상이한 물체 상에 형성되는 경우도 있기 때문에, 기판 (P) 뿐만 아니라, 액침 영역 (LR) 이 형성되는 물체의 이동 조건에 따라서, 구동 장치 (95) 를 사용하여 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치를 조정하도록 해도 된다.
또한 상기 서술한 제 3 내지 제 6 실시형태에 있어서, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 막부재와 액체 (LQ) 와의 친화성에 따라서, 분사구 (32) 로부터 분사되는 기체 분사량과 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치의 쌍방을 조정해도 된다. 마찬가지로, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 이동 속도에 따라서, 분사구 (32) 로부터 분사되는 기체 분사량과 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치의 쌍방을 조정해도 된다. 또한, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 막부재와 액체 (LQ) 와의 친화성 및 기판 (P) 의 이동 속도 각각을 고려하여, 분사구 (32) 로부터 분사되는 기체 분사량 및 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치의 적어도 일방을 조정하도록 해도 된다.
또한, 상기 서술한 제 3 내지 제 6 실시형태에 있어서, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 막부재와 액체 (LQ) 와의 친화성 및 기판 (P) 의 이동 속도의 적어도 일방에 따라서, 액침 기구 (1) 에 의한 액체 공급 조건 및 액체 회수 조건을 조정하도록 해도 된다. 예를 들어, 기판 (P) 상에 있어서 액체 (LQ) 가 퍼지기 쉬운 경우에는, 제어 장치 (CONT) 는, 액침 기구 (1) 에 의한 단위 시간당 액체 공급량을 적게 하거나, 액체 회수량을 많게 할 수 있다. 한편, 기판 (P) 상에 있어서 액체 (LQ) 가 퍼지기 힘든 경우에는, 제어 장치 (CONT) 는, 액침 기구 (1) 에 의한 단위 시간당 액체 공급량을 많게 하거나, 액체 회수량을 적게 할 수 있다.
<제 7 실시형태>
다음으로, 제 7 실시형태에 관해서 도 11 을 참조하면서 설명한다. 제 1 내지 제 6 실시형태와 상이한 본 실시형태의 특징적인 부분은, 배기구 (42) 에 접속된 배기 공간 (44) 을 흡인하는 흡인 장치 (60) 를 구비한 점에 있다.
도 11 에 있어서, 노광 장치 (EX) 는, 배기 공간 (44) 을 흡인하는 흡인 장치 (60) 를 구비하고 있다. 흡인 장치 (60) 에는 흡인관 (61) 의 일단부가 접속되고, 흡인관 (61) 의 타단부는 배기 공간 (44) 에 접속되어 있다. 흡인 장치 (60) 는 진공계를 포함하고 있고, 흡인관 (61) 을 통해서 배기 공간 (44) 의 기체를 흡인 가능하다. 제어 장치 (CONT) 는, 분사구 (32) 으로부터의 기체 분사 동작과 병행하여, 흡인 장치 (60) 에 의한 흡인 동작을 실행한다. 제어 장치 (CONT) 는, 흡인 장치 (60) 를 사용하여 배기 공간 (44) 의 기체를 흡인함으로써, 회수구 (22) 근방을 포함하는 소정 공간 (K2) 의 기체를 배기구 (42) 를 통해서 능동적으로 배기할 수 있다. 이와 같이, 흡인 장치 (60) 를 사용하여 기체를 능동적으로 배기하는 것에 의해서도, 회수구 (22) 근방에 있어서 광로 공간 (K1) 을 향하는 원하는 유속의 기체의 흐름을 원활하게 생성할 수 있다.
또한, 상기 서술한 제 2 내지 제 7 실시형태에 있어서도, 제 1 실시형태에서 서술한 바와 같이, 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) 과 제 2 영역 (35B) 이 거의 면일 (面一) 해도 된다.
<제 8 실시형태>
다음으로, 제 8 실시형태에 관해서 도 12 를 참조하면서 설명한다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 제 2 노즐 부재 (30) 는 돌기부 (65) 를 갖고, 분사구 (32) 는 돌기부 (65) 의 거의 선단부에 형성되어 있는 점에 있다.
도 12 에 있어서, 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의, 광로 공간 (K1) 에 가장 가까운 부분에는, 광로 공간 (K1) 을 향하여 경사 방향으로 돌출된 돌기부 (65) 가 형성되어 있다. 돌기부 (65) 는, 제 2 노즐 부재 (30) 중 제 1 노즐 부재 (70) 의 측면 (70S) 과 대향하는 내측면 (30T) 과 대략 연속하도록 형성되어 있다. 그리고, 그 돌기부 (65) 의 거의 선단부에 분사구 (32) 가 형성되어 있다. 또한, 공급 유로 (34) 의 제 1 유로부 (34A) 는, 제 1 내지 제 7 실시형태와 동일하게 XY 평면에 대하여 경사져 있다.
분사구 (32) 로부터 분사된 기체의 일부는 기판 (P) 의 표면을 따라서 광로 공간 (K1) 을 향하고, 나머지 일부는 배기구 (42) 를 통해서 배기 공간 (44) 에 유입된다. 배기구 (42) 를 통해서 배기 공간 (44) 에 유입된 기체의 일부는, 배기 공간 (44) 을 통해서 외부 공간 (K3) 으로 배기되지만, 나머지 일부는, 배기 공간 (44) 에 있어서 와류를 형성하고, 내측면 (30T) 을 따라서 하방으로 흐른다 (도 12 중, 화살표 yr 참조). 내측면 (30T) 을 따라서 하방을 향하여 흐른 기체는, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체와 합류하여 광로 공간 (K1) 을 향해 흐른다.
이와 같이, 돌기부 (65) 의 거의 선단부에 형성된 분사구 (32) 로부터 분사된 기체에 의해서 배기 공간 (44) 에 있어서 와류를 생성하고, 내측면 (30T) 을 따라서 하방을 향하여 흐른 기체 성분과, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체 성분을 합류시킴으로써, 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 유속을 높일 수 있어, 액체 (LQ) 의 누출을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 제 1 내지 제 7 실시형태와 달리, 제 2 노즐 부재 (30) 하면 (35) 의 제 1 영역 (35A) (가이드면) 이 형성되어 있지 않기 때문에, 제 1 노즐 부재 (70) 의 회수구 (22) 의 근처에 분사구 (32) 를 배치할 수 있어, 회수구 (22) 의 근방에 보다 유속이 큰 기류를 생성할 수 있다.
또한, 제 8 실시형태에 있어서도, 제 2 내지 제 7 실시형태에서 설명한 바와 같이, 기체의 분사량, 및/또는 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치 조정을 실행 가능한 것은 말할 필요도 없다.
또한, 상기 서술한 제 1 내지 제 8 실시형태에서는, 분사구 (32) 는, 평면에서 볼 때 원환상으로 형성되어 있지만, 소정 방향으로 소정 길이를 갖는 슬릿상의 분사구 (32) 를 복수 형성해도 된다. 예를 들어 평면에서 볼 때 원호상이고 소정 길이를 갖는 슬릿상으로 형성된 복수의 분사구 (32) 를, 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도록 소정 간격으로 배치해도 된다. 이 경우에 있어서도, 각 분사구 (32) 에 접속하는 공급 유로 (34) 의 도중에 버퍼 공간 (37) 을 형성함으로써, 소정 길이를 갖는 슬릿상의 각 분사구 (32) 각각으로부터 거의 균일하게 기체를 분사할 수 있다. 또한, 평면에서 볼 때 원형상인 복수의 분사구를, 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도록 소정 간격으로 배치해도 된다.
또한, 상기 서술한 제 1 내지 제 8 실시형태에 있어서는 XY 평면에 대한 분사구 (32) 로부터 분사되는 기체의 분사 각도 (제 1 유로부 (34A) 의 경사부의 각도) 는 대략 45°로 설정되어 있지만, 다른 각도 (예를 들어 대략 30°) 로 설정되어도 된다. 또한, 전술한 바와 같이 기체의 분사 각도를 조정 가능하게 해도 된다.
또한, 상기 서술한 제 1 내지 제 8 실시형태에서는, 분사구 (32) 는, 회수구 (22) 의 다공 부재 (25) 의 하면 (25B) 에 대하여 높은 위치 (＋Z 방향으로 이간된 위치) 에 설치되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 다공 부재 (25) 의 하면 (25B) 보다 낮은 위치 (-Z 방향으로 이간된 위치) 에 설정되어 있어도 된다. 물론, 전술한 바와 같이, 기체의 분사 위치 (Z 방향의 위치) 를 조정 가능하게 해도 된다.
또한, 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도록 복수의 분사구 (32) 를 형성한 경우, 예를 들어 기판 (P) 의 이동 방향을 따라서, 각 분사구 (32) 의 각각으로부터 분사되는 기체의 단위 시간당 기체 분사량이 조정되어도 된다. 예를 들어, 광로 공간 (K1) 에 대하여 기판 (P) 을 ＋X 측으로 스캔 이동하면서 액침 노광하는 경우, 광로 공간 (K1) 의 ＋X 측에 형성된 분사구 (32) 로부터의 기체 분사량을, 다른 분사구 (32) 으로부터의 기체 분사량보다 많게 하도록 해도 된다. 즉, 분사구로부터 분사되는 기체의 흐름에 대한 액체의 이동 방향에 따라서 각 분사구의 기체 분사량을 독립적으로 제어할 수 있다.
또한, 상기 서술한 제 1 내지 제 8 실시형태에 있어서, 제 1 노즐 부재 (70) 의 측면 (70S) 및 제 2 노즐 부재 (30) 의 내측면 (30T) 의 적어도 일방에 핀상의 부재 등을 형성하여, 분사구 (32) 로부터 분사되고, 배기 유로를 흐르는 기체의 흐름을 가이드하도록 해도 된다. 또한, 핀상의 부재 이외에도, 기체의 흐름을 가이드할 수 있는 가이드 부재이면, 예를 들어 돌기상 부재 등, 임의의 부재를 사용할 수 있다. 또한, 기체의 흐름을 가이드하는 가이드부로서, 제 1 노즐 부재 (70) 의 측면 (70S) 및 제 2 노즐 부재 (30) 의 내측면 (30T) 의 적어도 일방에 홈 (슬릿) 을 형성해도 된다.
또한 상기 서술한 각 실시형태에 있어서는, 회수구 (22) 에 형성된 다공 부재 (25) 의 하면 (25B) 은 기판 (P) 의 표면 (XY 평면) 과 거의 평행하지만, 회수구 (22) 에 형성된 다공 부재 (25) 의 하면 (25B) 이, 광로 공간 (K1) 으로부터 멀어지는 방향에 관해서 기판 (P) 표면과의 간격이 서서히 커지도록, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면에 대하여 경사져 있어도 된다.
또한, 상기 서술한 각 실시형태에 있어서는, 제 1 노즐 부재 (70) 와 제 2 노즐 부재 (30) 는 서로 독립된 부재이지만, 1개의 노즐 부재에 회수구 (22) 와 분사구 (32) 와 배기구 (42) 를 형성해도 된다.
또한, 상기 서술한 제 1 내지 제 8 실시형태에서는, 제 2 노즐 부재 (30) 의 하면 (35) 은 발액성으로 처리되어 있고, 액체 (LQ) 의 부착 등이 방지되어 있지만, 발액성이 아니어도 된다.
또한, 상기 서술한 제 1 내지 제 8 실시형태에서는, 제 2 노즐 부재 (30) 의 위치를 조정하기 위한 구동 장치 (95) 를 탑재하고 있지만, 구동 장치 (95) 를 생략하고, 제 2 노즐 부재 (30) 를 메인 칼럼 (9) 에 대하여 고정 지지하도록 해도 된다.
또한, 상기 서술한 제 1 내지 제 8 실시형태에 있어서, 제 1 노즐 부재 (70) 에, 제 1 노즐 부재 (70) 와 기판 (P) 사이의 액체 (LQ) 가 자유롭게 출입 가능한 버퍼 공간을 형성해도 된다. 이 버퍼 공간의 하단에는, 회수구 (22) 의 내측 근방에 노광광 (EL) 의 광로를 둘러싸도록 환상으로 형성된 개구가 형성되고, 그 상단은 외부 공간 (대기 공간) 에 접속되어 있다. 이와 같이, 회수구 (22) 의 내측 근방에 버퍼 공간을 형성함으로써, 광로 공간 (K1) 의 외측을 향하여 흐르는 액체 (LQ) 의 일부가 버퍼 공간으로 흘러 들어와, 회수구 (22) 에 도달하는 액체 (LQ) 의 양을 적게 할 수 있다. 따라서, 제 2 노즐 부재 (30) (분사구 (32)) 로부터의 기체의 분사 동작과 더불어, 보다 확실하게 액체 (LQ) 의 누출을 억제할 수 있다. 또한, 버퍼 공간의 하단의 개구를 회수구 (22) 의 외측 근방에 배치해도 된다. 이 경우, 광로 공간 (K1) 의 외측을 향하여 흐르는 액체 (LQ) 중 회수구 (22) 에서 회수되지 않은 액체 (LQ) 가 버퍼 공간으로 흘러 들어오기 때문에, 제 2 노즐 부재 (30) (분사구 (32)) 로부터의 기체의 분사 동작과 더불어, 액체 (LQ) 의 누출을 억제할 수 있다. 물론, 회수구 (22) 의 내측 근방 및 외측 근방의 양쪽에 환상의 개구를 형성하고, 각각의 개구에 액체 (LQ) 가 자유롭게 출입할 수 있는 버퍼 공간을 형성해도 된다.
또한, 상기 서술한 제 1 내지 제 8 실시형태에서는, 랜드면 (75) 과 다공 부재 (25) 의 하면 (25A) 이 대략 면일하게 형성되어 있지만, 단차가 있어도 되며, 예를 들어 다공 부재 (25) 의 하면 (25B) 을 랜드면 (75) 보다 아주 약간 높은 위치 (＋Z 방향의 위치) 에 형성해도 된다.
이상과 같이, 제 1 내지 제 8 실시형태에서는, 제 2 노즐 부재 (30) 가 분사구 (32; 배기구 (42)) 보다 내측에 액체 (LQ) 를 가두는 시일 기구로서 기능하여, 회수구 (22) 외측으로의 액체 (LQ) 의 누출을 방지 또는 억제할 수 있다. 따라서, 기판 (P) 상에 액적 등이 잔류하는 등의 문제를 방지할 수 있다.
또한, 상기 서술한 제 1 내지 제 8 실시형태에 있어서, 분사구 (32) 에 공급하는 기체를 세정하는 세정 장치를 형성할 수 있다. 도 13 은 기체를 세정하는 세정 장치의 일례를 나타내는 개념도이다. 도 13 에 있어서, 세정 장치 (300) 는, 분사구 (32) 에 공급하는 기체를 세정하는 것으로, 기체를 세정하기 위한 세정용 액체 (LQ') 를 수용하는 용기 (301) 와, 기체를 기포상으로 하여 액체 (LQ') 중에 공급하는 공급 기구 (310) 와, 액체 (LQ') 중을 통과한 기체를 모으는 포집 기구 (320) 를 구비하고 있다. 세정 장치 (300) 는, 세정 대상인 기체를 세정용 액체 (LQ') 중을 통과시킴으로써, 그 기체를 세정한다. 세정 장치 (300) 는, 기체 공급 기구 (3) 의 일부를 구성하고 있고, 예를 들어 기체 공급 장치 (31) 와 분사구 (32) 사이의 기체의 유로의 도중 (예를 들어 제 2 공급관 (33) 의 소정 위치) 에 형성된다.
공급 기구 (310) 는, 용기 (301) 에 수용되어 있는 액체 (LQ') 중에 배치된 다공 부재 (302) 와, 다공 부재 (302) 의 내부에 세정 대상인 기체를 공급하는 공급관 (303) 을 구비하고 있다. 포집 기구 (320) 는, 다공 부재 (302) 로부터 방출되고, 액체 (LQ') 중을 통과한 기체 (기포) 를 모으는 것으로, 포집관 (304) 과, 포집관 (304) 의 도중에 형성된 흡인 장치 (펌프; 305) 를 구비하고 있다.
또한, 세정 장치 (300) 는, 용기 (301) 에 세정용 액체 (LQ') 를 공급하는 액체 공급계 (306) 와, 용기 (301) 의 액체 (LQ') 를 회수하는 액체 회수계 (307) 를 구비하고 있다. 액체 공급계 (306) 는, 용기 (301) 의 소정 위치에 형성된 공급구 (306A) 를 갖고 있고, 그 공급구 (306A) 를 통하여, 용기 (301) 의 내부에 세정용 액체 (LQ') 를 공급 가능하다. 본 실시형태에서는, 세정용 액체 (LQ') 로서 순수를 사용한다. 또한, 액체 회수계 (307) 는, 용기 (301) 의 소정 위치에 형성된 회수구 (307A) 를 갖고 있고, 그 회수구 (307A) 를 통하여, 용기 (301) 내부의 액체 (LQ') 를 회수 (배출) 가능하다. 제어 장치 (CONT) 는, 적어도 공급 기구 (310) 에 의해 세정용 액체 (LQ') 에 기체를 공급하고 있는 동안, 액체 공급계 (306) 에 의한 액체 (LQ') 의 공급 동작과 액체 회수계 (307) 에 의한 액체 (LQ') 의 회수 동작을 병행하여 실시한다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 적어도 공급 기구 (310) 에 의해 세정용 액체 (LQ') 에 기체를 공급하고 있는 동안, 용기 (301) 에 항상 청정한 액체 (LQ') 를 계속해서 흘려, 용기 (301) 내부의 액체 (LQ') 의 청정도를 유지한다.
또한, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급계 (306) 에 의한 단위 시간당 액체 공급량 및 액체 회수계 (307) 에 의한 단위 시간당 액체 회수량의 적어도 일방을 조정함으로써, 도 13 에 나타내는 바와 같이, 용기 (301) 의 내부에 액체 공간 (SL) 과 기체 공간 (SG) 의 각각을 형성한다.
세정 장치 (300) 의 다공 부재 (302) 는, 예를 들어 PTFE (폴리테트라플루오로에틸렌) 등의 불소계 수지 재료에 의해서 형성되어 있고, 용기 (301) 의 액체 (LQ') 중 (액체 공간 (SL)) 에 배치되어 있다. 또한, 세정 장치 (300) 의 공급관 (303) 의 일단부는 기체 공급 장치 (31) 에 접속되고, 타단부는 액체 (LQ') 중에 배치된 다공 부재 (302) 의 내부에 접속되어 있다. 포집관 (304) 의 일단부는 용기 (301) 의 기체 공간 (SG) 에 접속되고, 타단부는 예를 들어 제 2 공급관 (33) 을 통해서 공급구 (32) 에 접속되어 있다.
또한, 용기 (301) 의 소정 위치에는 공급관 (303) 을 수용 가능한 구멍 (303K) 이 형성되고, 그 공급관 (303) 을 수용한 구멍 (303K) 은 시일 부재 (303S) 에 의해 시일되어 있다. 동일하게, 용기 (301) 의 소정 위치에는 포집관 (304) 을 수용 가능한 구멍 (304K) 이 형성되고, 그 포집관 (304) 을 수용한 구멍 (304K) 은 시일 부재 (304S) 에 의해 시일되어 있다. 그리고, 용기 (301) 의 내부는 대략 밀폐되어 있다.
다음으로, 세정 장치 (300) 를 사용하여 기체를 세정하는 방법에 대해 설명한다. 제어 장치 (CONT) 는, 세정 대상인 기체를 기체 공급 장치 (31) 로부터 송출된다. 기체 공급 장치 (31) 로부터 송출된 기체는, 공급관 (303) 을 통과한 후, 다공 부재 (302) 의 내부에 공급된다. 다공 부재 (302) 는 세정용 액체 (LQ') 중에 배치되어 있고, 다공 부재 (302) 의 내부에 공급된 기체는, 다공 부재 (302) 로부터 기포상의 기체 (기포) 가 되어 액체 (LQ') 중에 방출된다. 다공 부재 (302) 로부터 방출된 기체 (기포) 는, 액체 (LQ') 와의 비중의 차에 의해, 상방을 향하여 액체 (LQ') 중을 이동한다.
기체 (기포) 에 이물질이 포함되어 있는 경우, 그 기포에 포함되는 이물질은 액체 (LQ') 중을 이동함으로써, 액체 (LQ') 에 의해서 제거된다. 그 원리를 설명한다. 기포 중의 이물질은, 기포 내의 기체 분자와 충돌함으로써 브라운 운동을 하고 있다. 그 브라운 운동에 의해, 이물질은 기포의 계면 부근으로 이동한다. 그 때, 물의 비유전율은 80 정도로 매우 크기 때문에, 이물질과의 사이에 대단히 큰 반 데르 발스의 힘 (Van Der Waals froce; 인력) 이 작용한다. 그 인력에 의해, 이물질은 계면의 물에 트랩된다. 이물질은 한번 트랩되면, 물의 매우 큰 표면 장력에 의해 다시 떨어지는 일없이, 물 속에서 다시 브라운 운동에 의해 확산되어 간다. 이물질의 비유전율이 1 인 경우, 반 데르 발스의 힘은 매우 약해진다. 그러나 그 경우에도, 브라운 운동에 의해 이물질이 계면에 도달하면, 물의 표면 장력에 의해 이물질은 물에 포획된다. 이물질은 대전되어 있는 경우도 있으며, 그 경우, 그 이물질의 전하에 의해 계면 부근의 물이 분극하여, 쿨롱력에 의해 반 데르 발스의 힘보다 강한 힘으로 이물질이 계면에 가까이 끌어당겨져, 보다 효율적으로 물에 포획된다.
여기서, 세정 장치 (300) 의 공급 기구 (310) 가 기포를 액체 (LQ') 에 공급하고 있을 때, 액체 공급계 (306) 에 의한 액체 (LQ') 의 공급 동작과 액체 회수계 (307) 에 의한 액체 (LQ') 의 회수 동작이 실시되고 있기 때문에, 용기 (301) 내의 액체 (LQ') 의 청정도는 유지되어 있다. 따라서, 액체 (LQ') 로부터 기포로 이물질이 이동하는 일이 억제되어 있다.
이와 같이, 세정 장치 (300) 는, 세정용 액체 (LQ') 를 통과시킴으로써, 기포로부터 그 기포 중의 이물질을 제거하여, 기체를 세정할 수 있다.
다공 부재 (302) 로부터 방출되고, 액체 (LQ') 중을 이동한 기포 (기체) 는, 기체 공간 (SG) 으로 이동한다. 기체 공간 (SG) 은, 액체 (LQ') 에 의해 세정된 기체로 채워진다. 제어 장치 (CONT) 는, 포집 기구 (320) 의 흡인 장치 (305) 를 구동함으로써, 기체 공간 (SG) 에 채워져 있는 세정 후의 기체를 포집관 (304) 의 일단부로부터 흡인하고, 분사구 (32) 에 공급할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 세정 장치 (300) 에 의해 세정된 청정한 기체를 분사구 (32) 에 공급할 수 있다. 이것에 의해, 광로 공간 (K1) 의 근방이나 기판 (P) 의 근방에는 청정한 기체가 공급된다. 따라서, 분사구 (32) 로부터 분사된 기체에 기인하여, 광로 공간 (K1) 을 채우는 액체 (LQ) 가 오염되거나, 또는 기판 (P) 의 표면이 오염되는 등의 문제를 방지할 수 있다. 따라서, 기판 (P) 을 양호하게 노광할 수 있다.
또한, 분사구 (32) 로부터 분사되는 기체는 액체 (LQ') 를 통과한 액체이기 때문에, 비교적 높은 습도 (습기) 를 갖고 있다. 따라서, 그 습기 (수분) 를 포함한 기체를 분사구 (32) 로부터 분사함으로써, 예를 들어 기판 (P), 기판 스테이지 (PST) 등, 기체가 분사된 물체 상의 액체 (LQ) (순수) 의 기화에 의한 온도 변화를 억제할 수 있다. 또, 필요에 따라서, 예를 들어 세정 장치 (300) 와 분사구 (32) 사이의 제 2 공급관 (33) 의 소정 위치에, 세정 장치 (300) 로부터 분사구 (32) 에 공급되는 기체를 건조 가능한 건조기를 형성하고, 그 건조기를 사용하여 기체를 건조시킨 후, 그 건조된 기체를 분사구 (32) 에 공급하도록 해도 된다.
세정용 액체 (LQ') 중에 공급하는 기포의 크기는 가능한 한 작은 쪽이 바람직하다. 따라서, 다공 부재 (302) 에 형성되어 있는 구멍의 직경도 가능한 한 작은 쪽이 바람직하다. 다공 부재 (302) 의 구멍직경을 작게 함으로써, 기체 중에 포함되어 있는 큰 이물질을 다공 부재 (302) 로 포획할 수 있다. 기포의 크기를 작게 함으로써, 기포 중으로 이물질이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 또한, 기포의 크기를 작게 함으로써, 기포 중에 이물질이 존재하는 경우라도, 그 기포 중의 이물질과 액체 (LQ') 가 접촉하는 확률을 높일 수 있어, 액체 (LQ') 에 의해 기포 중의 이물질을 양호하게 포획할 수 있다. 즉, 다공 부재 (302) 로부터 방출되는 기포의 크기가 큰 경우, 기포의 내측으로 들어간 이물질이, 브라운 운동에 의해 물의 계면으로 이동하는 거리가 길기 때문에, 액체 (LQ') 와 접촉하지 않고, 기체 공간 (SG) 까지 이동할 가능성이 있다. 이 경우, 기포 중의 이물질은 액체 (LQ') 에 의해 포획되는 일없이, 기체 공간 (SG) 으로 이동할 가능성이 있다. 기체 공간 (SG) 으로 이물질이 이동한 경우, 그 이물질을 포함한 기체가 분사구 (32) 에 공급되어 버리는 문제가 생긴다. 세정용 액체 (LQ') 중에 공급하는 기포의 크기를 작게 함으로써, 기체 공간 (SG) 을 채우는 기체, 나아가서는 분사구 (32) 에 공급되는 기체에 이물질이 들어가는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 액체 (LQ') 중에 배치하는 다공 부재 (302) 의 구멍은 작은 쪽이 바람직하다.
또한 본 실시형태에서는, 세정용 액체 (LQ') 로서, 광로 공간 (K1) 을 채우기 위한 노광용 액체 (LQ) 와 동일한 순수를 사용하고 있다. 그 때문에, 액체 공급 장치 (11) 로부터 세정 장치 (300) 의 용기 (301) 액체 (LQ (LQ')) 를 공급하도록 해도 된다. 여기서, 광로 공간 (K1) 을 채우기 위한 액체 (LQ) 는, 광로 공간 (K1) 상에서의 기포의 발생을 억제하기 위해서 탈기 처리되어 있는 것이 바람직하다. 한편, 용기 (301) 에 공급되는 세정용 액체 (LQ') 가 탈기 처리되어 있는 경우, 다공 부재 (302) 로부터 방출된 기포를 소멸시킬 가능성이 있다. 그 때문에, 세정용 액체 (LQ') 는 탈기 처리되어 있지 않은 것이 바람직하다.
또한, 기체의 세정 방법은, 도 13 에 나타낸 세정 장치에 의해 실행되고 있는 방법에 한정되지 않고, 다른 방법이어도 된다. 예를 들어, 터빈, 및/또는 스프레이 노즐을 사용하여 청정한 순수 미립자 (미스트) 를 형성하고, 순수의 미립자로 채워진 공간에 기체를 통해서 기체의 세정을 실시해도 된다.
또한, 전술한 바와 같이, 기체의 세정 장치를 사용한 경우, 분사구 (32) 로부터 습도가 높은 기체가 공급되는 경우가 있지만, 기체의 세정 장치와 함께, 또는 기체의 세정 장치를 대신하여, 기체의 습도 제어 장치를 기체의 공급계에 설치해도 된다. 예를 들어, 분사구 (32) 로부터 공급하기 위한 기체의 온도를 상승시켜서, 물을 기화시키는 것에 의해 기체의 습도를 낮추고, 그 기체의 냉각을 제어함으로써, 원하는 온도에서, 원하는 습도를 갖는 기체를 분사구 (32) 로부터 공급할 수 있다.
또한, 상기 서술한 각 실시형태에 있어서, 액침 기구 (1) 는, 회수구 (22) 를 통해서 액체 (LQ) 만을 회수하도록 형성되어 있다. 이하, 도 14 를 참조하면서, 액침 기구 (1) 에 의한 액체 회수 동작의 원리에 관해서 설명한다. 도 14 는 다공 부재 (25) 의 일부를 확대한 단면도이고, 다공 부재 (25) 를 통해서 실시되는 액체 회수 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 14 에 있어서, 회수구 (22) 에는 다공 부재 (25) 가 형성되어 있다. 또한, 다공 부재 (25) 의 하측에는 기판 (P) 이 형성되어 있다. 그리고, 다공 부재 (25) 와 기판 (P) 사이에는, 기체 공간 및 액체 공간이 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 다공 부재 (25) 의 제 1 구멍 (25Ha) 과 기판 (P) 사이에는 기체 공간이 형성되고, 다공 부재 (25) 의 제 2 구멍 (25Hb) 과 기판 (P) 사이에는 액체 공간이 형성되어 있다. 또한, 다공 부재 (25) 의 상측에는, 회수 유로 (유로 공간 (24)) 가 형성되어 있다.
다공 부재 (25) 의 제 1 구멍 (25Ha) 과 기판 (P) 사이의 공간 (K3) 의 압력 (다공 부재 (25) 의 하면에서의 압력) 을 Pa, 다공 부재 (25) 의 상측의 유로 공간 (24) 의 압력 (다공 부재 (25) 의 상면에서의 압력) 을 Pc, 구멍 (25Ha, 25Hb) 의 구멍경 (직경) 을 d, 다공 부재 (25) (구멍 (25H) 의 내측면) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각을 θ, 액체 (LQ) 의 표면 장력을 γ 로 한 경우, 본 실시형태의 액침 기구 (1) 는,
(4×γ×cosθ)/d ≥ (Pa－Pc) … (1)
의 조건을 만족하도록 설정되어 있다. 또, 상기 (1) 식에 있어서는, 설명을 간단히 하기 위해서 다공 부재 (25) 의 상측의 액체 (LQ) 의 정수압은 고려되어 있지 않다.
이 경우에 있어서, 다공 부재 (25) (구멍 (25H) 의 내측면) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 θ 은,
*θ ≤ 90° … (2)
의 조건을 만족한다.
상기 조건이 성립하는 경우, 다공 부재 (25) 의 제 1 구멍 (25Ha) 의 하측 (기판 (P) 측) 에 기체 공간이 형성된 경우라도, 다공 부재 (25) 의 하측 공간 (K3) 의 기체가 구멍 (25Ha) 을 통해서 다공 부재 (25) 상측의 유로 공간 (24) 으로 이동 (침입) 하는 것이 방지된다. 즉, 상기 조건을 만족하도록, 다공 부재 (25) 의 구멍직경 d, 다공 부재 (25) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 (친화성) θ, 액체 (LQ) 의 표면 장력 γ, 및 압력 Pa, Pc 를 최적화함으로써, 액체 (LQ) 와 기체의 계면을 다공 부재 (25) 의 제 1 구멍 (25Ha) 의 내측에 유지할 수 있어, 제 1 구멍 (25Ha) 을 통해서 공간 (K3) 으로부터 유로 공간 (24) 으로 기체가 침입하는 것을 억제할 수 있다. 한편, 다공 부재 (25) 의 제 2 구멍 (25Hb) 의 하측 (기판 (P) 측) 에는 액체 공간이 형성되어 있기 때문에, 제 2 구멍 (25Hb) 을 통해서 액체 (LQ) 만을 회수할 수 있다.
본 실시형태에서는, 다공 부재 (25) 의 하측의 공간 (K3) 의 압력 Pa, 구멍직경 d, 다공 부재 (25) (구멍 (25H) 의 내측면) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 θ, 액체 (순수; LQ) 의 표면 장력 γ 는 대략 일정하여, 액침 기구 (1) 는, 액체 회수 장치 (21) 의 흡인력을 제어하여 상기 조건을 만족하도록, 다공 부재 (25) 의 상측 유로 공간 (24) 의 압력 Pc 를 조정한다.
또, 상기 (1) 식에 있어서, (Pa-Pc) 가 클수록, 즉, ((4×γ×cosθ)/d) 가 클수록, 상기 조건을 만족하는 압력 Pc 의 제어가 용이해지기 때문에, 구멍직경 d 는 가능한 한 작고, 다공 부재 (25) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 θ 은 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 다공 부재 (25) 는 액체 (LQ) 에 대하여 친액성을 갖고 있으며, 충분히 작은 접촉각 θ 을 갖고 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 다공 부재 (25) 가 젖은 상태에서, 다공 부재 (25) 의 상측 공간 (24) 과 하측 공간 (K3) 의 압력차 (다공 부재 (25) 의 상면과 하면의 압력차) 를 상기 조건을 만족하도록 제어함으로써, 다공 부재 (25) 의 구멍 (25H) 으로부터 액체 (LQ) 만을 회수한다. 이것에 의해, 액체 (LQ) 와 기체를 함께 흡인하는 것에 기인하는 진동의 발생을 억제할 수 있다.
<제 9 실시형태>
다음으로, 제 9 실시형태에 관해서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일하거나 또는 동등한 구성 부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략화하거나 또는 생략한다. 도 15 는 제 9 실시형태에 관련된 노광 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 도 15 에 있어서, 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 를 유지하여 이동 가능한 마스크 스테이지 (MST) 와, 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지 (PST) 와, 마스크 스테이지 (MST) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 에 의해 조명하는 조명 광학계 (IL) 와, 노광광 (EL) 에 의해 조명된 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 스테이지 (PST) 에 유지되어 있는 기판 (P) 에 투영하는 투영 광학계 (PL) 와, 노광 장치 (EX) 전체의 동작을 통괄 제어하는 제어 장치 (CONT) 를 구비하고 있다.
본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상시킴과 함께 초점 심도를 실질적으로 넓히기 위해 액침법을 적용한 액침 노광 장치로서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측 근방에 있어서의 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채우기 위한 액침 기구 (401) 를 구비하고 있다. 또한, 이하의 설명에 있어서는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 이 대향하고 있는 상태에서 광로 공간 (K1) 이 액체 (LQ) 로 채워져 있는 경우에 대해 설명하고 있지만, 기판 (P) 이외의 물체 (예를 들어 기판 스테이지 (PST) 의 상면) 가 투영 광학계 (PL) 와 대향하고 있는 상태에서 광로 공간 (K1) 이 액체 (LQ) 로 채워져 있는 경우도 동일하다. 액침 기구 (401) 는, 광로 공간 (K1) 의 근방에 형성되고, 액체 (LQ) 를 공급하는 공급구 (412) 및 액체 (LQ) 를 회수하는 회수구 (422) 를 갖는 노즐 부재 (470) 와, 공급관 (13), 및 노즐 부재 (70) 에 형성된 공급구 (412) 를 통해서 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급 장치 (11) 와, 노즐 부재 (470) 에 형성된 회수구 (422), 및 회수관 (23) 을 통해서 액체 (LQ) 를 회수하는 액체 회수 장치 (21) 를 구비하고 있다. 뒤에서 상세히 서술하는 바와 같이, 노즐 부재 (470) 의 내부에는, 공급구 (412) 와 공급관 (13) 을 접속하는 유로 (공급 유로; 414) 가 형성되어 있음과 함께, 회수구 (422) 와 회수관 (23) 을 접속하는 유로 (회수 유로; 424) 가 형성되어 있다. 노즐 부재 (70) 는, 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 복수의 광학 소자 중, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 제 1 광학 소자 (LS1) 를 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다.
또한, 본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR) 을 포함하는 기판 (P) 상의 일부에, 투영 영역 (AR) 보다 크고 또한 기판 (P) 보다 작은 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 국소적으로 형성하는 국소 액침 방식을 채용하고 있다. 노광 장치 (EX) 는, 적어도 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 전사하고 있는 동안, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 제 1 광학 소자 (LS1) 와, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 배치된 기판 (P) 사이의 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채우고, 투영 광학계 (PL) 와 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 를 통해서 마스크 (M) 를 통과한 노광광 (EL) 을 기판 (P) 에 조사함으로써, 마스크 (M) 의 패턴을 기판 (P) 에 전사한다. 제어 장치 (CONT) 는, 액침 기구 (401) 의 액체 공급 장치 (11) 를 사용하여 액체 (LQ) 를 소정량 공급함과 함께, 액체 회수 장치 (21) 를 사용하여 액체 (LQ) 를 소정량 회수함으로써, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채워, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 국소적으로 형성한다.
조명 광학계 (IL), 기판 스테이지 (PST), 마스크 스테이지 (MST) 및 투영 광학계 (PL) 의 구조는 제 1 실시형태에서 설명한 것과 동일하기 때문에 그 설명은 생략한다. 또한, 광로 공간 (K1) 에 액체 (LQ) 를 계속해서 채울 수 있으면, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (94) 과 기판 (P) 표면에 단차가 있어도 된다.
노광 장치 (EX) 는, 기체만을 흡인 가능한 흡인 기구 (403) 를 구비하고 있다. 흡인 기구 (403) 는, 노즐 부재 (470) 근방에 형성되고, 기체만을 흡인하는 흡인구 (432) 를 갖는 흡인 부재 (430) 와, 흡인관 (433) 을 통해서 기체를 흡인하는 흡인 장치 (431) 를 구비하고 있다. 뒤에서 상세히 서술하는 바와 같이, 흡인 부재 (430) 의 내부에는 흡인구 (432) 와 흡인관 (433) 을 접속하는 유로 (흡인 유로; 434) 가 형성되어 있다. 흡인 부재 (430) 는, 광로 공간 (K1) 및 노즐 부재 (470) 를 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다.
액침 기구 (401) 의 액체 공급 장치 (11) 는, 액체 (LQ) 를 수용하는 탱크, 가압 펌프, 공급하는 액체 (LQ) 의 온도를 조정하는 온도 조정 장치, 및 액체 (LQ) 중의 이물질을 제거하는 필터 유닛 등을 구비하고 있다. 액체 공급 장치 (11) 에는 공급관 (13) 의 일단부가 접속되어 있고, 공급관 (13) 의 타단부는 노즐 부재 (470) 에 접속되어 있다. 액체 공급 장치 (11) 의 액체 공급 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 또한, 액체 공급 장치 (11) 의 탱크, 가압 펌프, 온도 조정 기구, 필터 유닛 등은, 그 모두를 노광 장치 (EX) 가 구비하고 있을 필요는 없고, 노광 장치 (EX) 가 설치되는 공장 등의 설비를 대신 사용해도 된다.
또한, 공급관 (13) 의 도중에는, 액체 공급 장치 (11) 로부터 송출되어, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 공급되는 단위 시간당 액체량을 제어하는 매스플로우 콘트롤러로 불리는 유량 제어기 (19) 가 설치되어 있다. 유량 제어기 (19) 에 의한 액체 공급량의 제어는 제어 장치 (CONT) 의 지령 신호 하에 실시된다.
액침 기구 (401) 의 액체 회수 장치 (21) 는, 진공 펌프 등의 진공계, 회수된 액체 (LQ) 와 기체를 분리하는 기액 분리기, 및 회수한 액체 (LQ) 를 수용하는 탱크 등을 구비하고 있다. 액체 회수 장치 (21) 에는 회수관 (23) 의 일단부가 접속되어 있고, 회수관 (23) 의 타단부는 노즐 부재 (470) 에 접속되어 있다. 액체 회수 장치 (21) 의 액체 회수 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 또한, 액체 회수 장치 (21) 의 진공계, 기액 분리기, 탱크 등은, 그 모두를 노광 장치 (EX) 가 구비하고 있을 필요는 없고, 노광 장치 (EX) 가 설치되는 공장 등의 설비를 대신 사용해도 된다.
흡인 기구 (403) 의 흡인 장치 (431) 는, 진공 펌프 등의 진공계를 포함하고 있다. 흡인 장치 (431) 에는 흡인관 (433) 의 일단부가 접속되어 있고, 흡인관 (433) 의 타단부는 흡인 부재 (430) 에 접속되어 있다. 흡인 장치 (431) 의 흡인 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다.
노즐 부재 (470) 는 제 1 지지 기구 (491) 에 지지되어 있고, 제 1 지지 기구 (491) 는 메인 칼럼 (9) 의 하측 단부 (8) 에 접속되어 있다. 노즐 부재 (470) 를 제 1 지지 기구 (491) 를 통해서 지지하고 있는 메인 칼럼 (9) 과, 투영 광학계 (PL) 의 경통 (PK) 을 플랜지 (PF) 를 통해서 지지하고 있는 경통 정반 (5) 은, 방진 장치 (87) 을 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있다. 따라서, 노즐 부재 (470) 에서 발생한 진동이 투영 광학계 (PL) 로 전달되는 것은 방지되어 있다. 또한, 메인 칼럼 (9) 과, 기판 스테이지 (PST) 를 지지하고 있는 기판 스테이지 정반 (6) 은, 방진 장치 (89) 을 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있다. 따라서, 노즐 부재 (470) 에서 발생한 진동이, 메인 칼럼 (9) 및 베이스 (BP) 를 통해서 기판 스테이지 (PST) 로 전달되는 것이 방지되어 있다. 또한, 메인 칼럼 (9) 과, 마스크 스테이지 (MST) 를 지지하고 있는 마스크 스테이지 정반 (2) 은, 방진 장치 (86) 을 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있다. 따라서, 노즐 부재 (470) 에서 발생한 진동이 메인 칼럼 (9) 을 통해서 마스크 스테이지 (MST) 로 전달되는 것이 방지되어 있다.
흡인 부재 (430) 는 제 2 지지 기구 (492) 에 지지되어 있고, 제 2 지지 기구 (492) 는 메인 칼럼 (9) 의 하측 단부 (8) 에 접속되어 있다. 메인 칼럼 (9) 과 경통 정반 (5) 은 방진 장치 (87) 을 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있기 때문에, 흡인 부재 (430) 에서 발생한 진동이 투영 광학계 (PL) 로 전달되는 것은 방지되어 있다. 또한, 메인 칼럼 (9) 과 기판 스테이지 정반 (6) 은 방진 장치 (89) 을 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있기 때문에, 흡인 부재 (430) 에서 발생한 진동이 기판 스테이지 (PST) 로 전달되는 것이 방지되어 있다. 또한, 메인 칼럼 (9) 과 마스크 스테이지 정반 (2) 은 방진 장치 (86) 를 사이에 두고 진동적으로 분리되어 있기 때문에, 흡인 부재 (430) 에서 발생한 진동이 마스크 스테이지 (MST) 로 전달되는 것이 방지되어 있다.
다음으로, 도 16 내지 도 19 를 참조하면서, 노즐 부재 (470) 및 흡인 부재 (430) 에 대해 설명한다. 도 16 는 노즐 부재 (470) 및 흡인 부재 (430) 근방을 나타내는 개략 사시도의 일부 파단도, 도 17 은 노즐 부재 (470) 및 흡인 부재 (430) 를 하측에서 본 사시도, 도 18 은 YZ 평면과 평행한 측단면도, 도 19 는 XZ 평면과 평행한 측단면도이다.
노즐 부재 (470) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 제 1 광학 소자 (LS1) 의 근방에 형성되어 있다. 노즐 부재 (470) 는 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 있어서 제 1 광학 소자 (LS1) 를 둘러싸도록 형성된 환상 부재로서, 그 중앙부에 투영 광학계 (PL) (제 1 광학 소자 (LS1)) 를 배치 가능한 구멍부 (470H) 를 갖고 있다. 노즐 부재 (470) 는, 복수의 부재를 조합하여 구성되어 있고, 전체로서 평면에서 볼 때 대략 원환형상으로 형성되어 있다. 또, 노즐 부재 (470) 는 하나의 부재 (티탄 등) 로 형성되어 있어도 되며, 예를 들어 알루미늄, 티탄, 스테인리스강, 듀랄루민, 및 이들을 포함하는 합금에 의해 형성되어도 된다.
또한, 노즐 부재 (470) 의 적어도 일부에, 액체 (LQ) 로 불순물이 용출되는 것을 억제하기 위한 표면 처리를 실시해도 된다. 그와 같은 표면 처리로는 노즐 부재 (470) 에 산화크롬을 부착하는 처리를 들 수 있고, 예를 들어, 주식회사 신강 환경 솔루션 (Kobelco Eco-Solutions Co.,Ltd.) 의 「GOLDEP」 처리 또는 「GOLDEP WHITE」 처리를 들 수 있다. 본 실시형태에서는, 스테인리스강으로 형성된 노즐 부재 (470) 중 액체 (LQ) 와 접촉하는 액체 접촉면의 적어도 일부에, 상기 서술한 「GOLDEP WHITE」처리가 실시되어 있다.
노즐 부재 (470) 는, 측판부 (470A) 와, 두께가 두꺼운 경사판부 (470B) 와, 측판부 (470A) 및 경사판부 (470B) 의 상단부에 형성된 천판부 (470C) 와, 경사판부 (470B) 의 하단부에 형성된 저판부 (470D) 를 갖고 있다. 경사판부 (470B) 는 유발 형상으로 형성되어 있고, 제 1 광학 소자 (LS1) 는, 경사판부 (470B) 에 의해서 형성된 구멍부 (470H) 의 내측에 배치된다. 경사판부 (470B) 의 내측면 (즉 노즐 부재 (470) 의 구멍부 (470H) 의 내측면; 470T) 과 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 의 측면 (LT) 은 대향하고 있고, 경사판부 (470B) 의 내측면 (470T) 과 제 1 광학 소자 (LS1) 의 측면 (LT) 사이에는 소정의 갭 (G11) 이 형성되어 있다. 갭 (G11) 이 형성되어 있음으로써, 노즐 부재 (470) 에서 발생한 진동이, 투영 광학계 (PL) (제 1 광학 소자 (LS1)) 에 직접적으로 전달되는 것이 방지되어 있다. 또한, 경사판부 (470B) 의 내측면 (470T) 은, 액체 (LQ) 에 대하여 발액성 (발수성) 으로 되어 있어, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 의 측면 (LT) 과 경사판부 (470B) 의 내측면 (470T) 사이의 갭 (G11) 으로의 액체 (LQ) 의 침입이 억제되어 있다. 또한, 경사판부 (470B) 의 내측면 (470T) 을 발액성으로 하기 위한 발액화 처리로는, 예를 들어, 폴리4불화에틸렌 (테플론 (등록상표)) 등의 불소계 수지 재료, 아크릴계 수지 재료, 실리콘계 수지 재료 등의 발액성 재료를 피복하는 처리 등을 들 수 있다.
저판부 (470D) 의 일부는, Z 축 방향에 관해서, 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이에 배치되어 있다. 또한, 저판부 (470D) 의 중앙부에는, 노광광 (EL) 이 통과하는 개구 (474) 가 형성되어 있다. 개구 (474) 는, 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 영역 (AR) 보다 크게 형성되어 있다. 이것에 의해, 투영 광학계 (PL) 를 통과한 노광광 (EL) 은, 저판부 (470D) 에 가려지는 일없이 기판 (P) 상에 도달할 수 있다. 본 실시형태에서는, 개구 (474) 는 평면에서 볼 때 대략 십자형상으로 형성되어 있다.
노즐 부재 (470) 의 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면과 대향하는 하면 (475) 은, XY 평면과 평행한 평탄면으로 되어 있다. 본 실시형태에 있어서의 노즐 부재 (470) 의 하면 (475) 은, 저판부 (470D) 의 하면 및 경사부 (70B) 의 하면을 포함하고, 저판부 (470D) 의 하면과 경사부 (70B) 의 하면과는 연속하고 있다. 여기서, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면은 XY 평면과 거의 평행하기 때문에, 노즐 부재 (470) 의 하면 (475) 은, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면과 대향하도록, 또한 기판 (P) 의 표면과 거의 평행해지도록 형성되어 있다. 이하의 설명에 있어서는, 노즐 부재 (470) 의 하면 (475) 을 적당히 「랜드면 (475)」이라고 한다.
기판 (P) 의 표면과 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과의 거리는, 기판 (P) 의 표면과 랜드면 (475) 과의 거리보다 길게 되어 있다. 즉, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 은, 랜드면 (475) 보다 높은 위치에 형성되어 있다. 그리고, 랜드면 (475) 에는 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 가 접촉하게 되어 있고, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 에도 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 가 접촉하게 되어 있다. 즉, 노즐 부재 (470) 의 랜드면 (475) 및 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 은, 액체 (LQ) 와 접촉하는 액체 접촉면으로 되어 있다.
랜드면 (475) 은, 노즐 부재 (470) 에 있어서, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 에 가장 가까운 위치에 형성되어 있고, 투영 광학계 (PL) 의 하면 (T1) 과 기판 (P) 사이에서, 투영 영역 (AR; 노광광 (EL) 의 광로) 을 둘러싸도록 형성되어 있다. 또한, 저판부 (470D) 는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 및 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 과는 접촉하지 않도록 형성되어 있다. 그리고, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 저판부 (470D) 의 상면 사이에는, 소정의 갭 (G12) 을 갖는 공간이 형성되어 있다. 이하의 설명에 있어서는, 제 1 광학 소자 (LS1) 의 하면 (T1) 과 저판부 (470D) 상면 사이의 공간을 포함하는 노즐 부재 (470) 의 내측 공간을 적당히 「내부 공간 (G12)」이라고 한다.
노즐 부재 (470) 는, 액체 (LQ) 를 공급하는 공급구 (412), 및 액체 (LQ) 를 회수하는 회수구 (422) 를 구비하고 있다. 또한, 노즐 부재 (470) 는, 공급구 (412) 에 접속하는 공급 유로 (414), 및 회수구 (422) 에 접속하는 회수 유로 (424) 를 구비하고 있다. 또한, 도 16 내지 도 19 에 있어서는 그 도시를 생략 또는 간략화하고 있지만, 공급 유로 (414) 는 공급관 (13) 의 타단부와 접속되고, 회수 유로 (424) 는 회수관 (23) 의 타단부와 접속된다.
공급 유로 (414) 는, 노즐 부재 (470) 의 경사판부 (470B) 내부를 경사 방향을 따라서 관통하는 슬릿상의 관통구멍에 의해 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 공급 유로 (414) 는, 광로 공간 (K1) (투영 영역 (AR)) 에 대하여 Y 축 방향 양측의 각각에 형성되어 있다. 그리고, 공급 유로 (관통구멍; 14) 의 상단부와 공급관 (13) (도 16 내지 도 19 에는 도시 생략) 의 타단부가 접속되고, 이것에 의해, 공급 유로 (414) 가 공급관 (13) 을 통해서 액체 공급 장치 (11) 에 접속된다. 한편, 공급 유로 (414) 의 하단부는, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 저판부 (470D) 사이의 내부 공간 (G12) 에 접속되어 있고, 이 공급 유로 (414) 의 하단부가 공급구 (412) 로 되어 있다. 공급구 (412) 는, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 의 외측에 있어서, 광로 공간 (K1) 을 사이에 둔 Y 축 방향 양측의 각각의 소정 위치에 형성되어 있다. 공급구 (412) 는, 내부 공간 (G12) 에 액체 (LQ) 를 공급 가능하다.
또한, 노즐 부재 (470) 는, 내부 공간 (G12) 의 기체를 외부 공간으로 배기하는 배기구 (416) 와, 배기구 (416) 에 접속하는 배기 유로 (415) 를 구비하고 있다. 배기 유로 (415) 는, 노즐 부재 (470) 의 경사판부 (470B) 내부를 경사 방향을 따라서 관통하는 슬릿상의 관통구멍에 의해 형성되어 있다. 또 본 실시형태에서는, 배기 유로 (415) 는, 광로 공간 (K1) (투영 영역 (AR)) 에 대하여 X 축 방향 양측의 각각에 형성되어 있다. 그리고, 경사판부 (470B) 의 상면 중, 배기 유로 (관통구멍; 415) 의 상단부가 형성되어 있는 소정 영역과 천판부 (470C) 사이에는 간극이 형성되어 있고, 배기 유로 (415) 의 상단부는 대기 개방된 상태로 되어 있다. 한편, 배기 유로 (415) 의 하단부는, 제 1 광학 소자 (LS1) 와 저판부 (470D) 사이의 내부 공간 (G12) 에 접속되어 있고, 이 배기 유로 (415) 의 하단부가 배기구 (416) 로 되어 있다. 배기구 (416) 는, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 의 외측에 있어서 광로 공간 (K1) 을 사이에 둔 X 축 방향 양측의 각각의 소정 위치에 형성되어 있다. 배기구 (416) 는, 내부 공간 (G12) 의 기체, 즉 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 주위의 기체와 접속되어 있다. 따라서, 내부 공간 (G12) 의 기체는, 배기구 (416) 를 통해서, 배기 유로 (415) 의 상단부로부터 외부 공간으로 배출 (배기) 가능하게 되어 있다. 또, 배기 유로 (415) 의 상단부를 진공 펌프 등의 흡인 장치와 접속하여, 내부 공간 (G12) 의 기체를 강제적으로 배기하도록 해도 된다.
저판부 (470D) 는, 공급구 (412) 로부터 공급된 액체 (LQ) 의 흐름을 가이드하는 가이드 부재로서의 기능을 갖고 있다. 저판부 (470D) 는, 공급구 (412) 로부터 공급된 액체 (LQ) 가, 배기구 (416) 가 형성되어 있는 위치 또는 그 근방을 향하여 흐르도록 가이드한다. 도 16 및 도 17 에 나타내는 바와 같이, 저판부 (470D) 는, 공급구 (412) 가 형성된 위치로부터, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) (투영 영역 (AR)) 을 향하는 흐름을 형성하는 제 1 가이드부 (417A) 와, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 으로부터, 배기구 (416) 가 형성된 위치를 향하는 흐름을 형성하는 제 2 가이드부 (417B) 를 갖고 있다. 즉, 제 1 가이드부 (417A) 에 의해서, 공급구 (412) 로부터 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 을 향하여 액체 (LQ) 가 흐르는 유로 (418A) 가 형성되고, 제 2 가이드부 (417B) 에 의해서, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 으로부터 배기구 (416) 를 향하여 액체 (LQ) 가 흐르는 유로 (418B) 가 형성되어 있다.
제 1 가이드부 (417A) 에 의해서 형성되는 유로 (418A) 와, 제 2 가이드부 (417B) 에 의해서 형성되는 유로 (418B) 는 교차하고 있다. 제 1 가이드부 (417A) 에 의해서 형성된 유로 (418A) 는, 액체 (LQ) 를 대략 Y 축 방향을 따라서 흐르게 하고, 제 2 가이드부 (417B) 에 의해서 형성된 유로 (418B) 는, 액체 (LQ) 를 대략 X 축 방향을 따라서 흐르게 한다. 그리고, 제 1 가이드부 (417A) 와 제 2 가이드부 (417B) 에 의해, 평면에서 볼 때 대략 십자형상의 개구 (474) 가 형성되어 있다. 노광광 (EL) 은, 대략 십자형상으로 형성된 개구 (474) 의 거의 중앙부를 통과하도록 형성되어 있다. 즉, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 은, 제 1 가이드부 (417A) 에 의해서 형성된 유로 (418A) 와, 제 2 가이드부 (417B) 에 의해서 형성된 유로 (418B) 의 교차부로 설정되어 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 가이드부 (417A) 에 의해서 형성된 유로 (418A) 와, 제 2 가이드부 (417B) 에 의해서 형성된 유로 (418B) 는 거의 직교하고 있다.
노즐 부재 (470) 는, 그 내부에, 측판부 (470A) 와 경사판부 (470B) 사이에 있어서 하향으로 개구하는 공간부 (424) 를 갖고 있다. 회수구 (422) 는, 공간부 (424) 의 개구에 상당한다. 또한, 공간부 (424) 는 회수 유로로서 작용한다. 그리고, 회수 유로 (공간부 (424)) 의 일부에 회수관 (23) 의 타단부가 접속된다.
회수구 (422) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 상방에 있어서, 그 기판 (P) 의 표면과 대향하는 위치에 형성되어 있다. 회수구 (422) 와 기판 (P) 표면과는 소정 거리만큼 떨어져 있다. 회수구 (422) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 근방의 광로 공간 (K1) 에 대하여 공급구 (412) 의 외측에 형성되어 있고, 광로 공간 (K1) (투영 영역 (AR)), 랜드면 (475), 및 공급구 (412) 를 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다. 즉, 광로 공간 (K1) 에 대하여 회수구 (422) 의 내측에 액체 (LQ) 를 공급하는 공급구 (412) 가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 회수구 (422) 는 평면에서 볼 때 환상으로 형성되어 있다.
노즐 부재 (470) 는, 회수구 (422) 를 덮도록 배치되고, 복수의 구멍을 갖는 다공 부재 (425) 를 구비하고 있고, 다공 부재 (425) 의 복수의 구멍을 통해서 액체 (LQ) 의 회수를 실시한다. 본 실시형태에서는, 다공 부재 (425) 는 복수의 구멍을 갖는 메시 부재이다. 다공 부재 (425) 로는, 예를 들어 대략 육각형상의 복수의 구멍으로 이루어지는 허니컴 패턴을 형성한 메시 부재로 해도 된다. 다공 부재 (425) 는, 스테인리스강 (예를 들어 SUS316) 이나 티탄 등으로 이루어지는 다공 부재의 기재가 되는 판부재에 펀칭 가공을 실시함으로써 형성 가능하다. 또한, 회수구 (422) 에 복수의 박판상 다공 부재 (425) 를 겹쳐서 배치하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는, 다공 부재 (425) 는 액체 (LQ) 에 대하여 친액성 (친수성) 을 갖고 있다. 다공 부재 (425) 를 친액성으로 하기 위한 친액화 처리 (표면 처리) 로는, 다공 부재 (425) 에 산화크롬을 부착하는 처리를 들 수 있다. 구체적으로는, 전술한 바와 같은 「GOLDEP」처리 또는 「GOLDEP WHITE」처리를 들 수 있다. 또한 이러한 표면 처리를 실시함으로써, 다공 부재 (425) 로부터 액체 (LQ) 로 불순물이 용출되는 것을 억제할 수 있다. 본 실시형태의 다공 부재 (425) 는 박판상으로 형성되어 있고, 예를 들어 100㎛ 정도의 두께를 갖는 것이다. 또한, 다공 부재 (425) 는, 예를 들어 세라믹스제 다공체에 의해 구성하는 것도 가능하다. 물론, 친액성 재료로 다공 부재 (425) 를 형성해도 된다.
다공 부재 (425) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 과 대향하는 하면 (425B) 을 갖고 있다. 다공 부재 (425) 의 기판 (P) 과 대향하는 하면 (425B) 은 대략 평탄하다. 다공 부재 (425) 는, 그 하면 (425B) 이 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 표면 (즉 XY 평면) 과 거의 평행해지도록 회수구 (422) 에 형성되어 있다. 액체 (LQ) 는, 회수구 (422) 에 배치된 다공 부재 (425) 를 통해서 회수된다. 또한, 회수구 (422) 는 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있기 때문에, 그 회수구 (422) 에 배치된 다공 부재 (425) 는, 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다.
랜드면 (475) 과 측판부 (470A) 의 하단부는, Z 축 방향에 있어서 거의 동일한 위치 (높이) 에 형성되어 있다. 또한, 다공 부재 (425) 는, 그 하면 (425B) 과 랜드면 (475) 이 거의 동일한 높이가 되도록, 또한 하면 (425B) 과 랜드면 (475) 이 연속하도록, 회수구 (422) 에 형성되어 있다. 즉, 랜드면 (475) 은, 다공 부재 (425) 의 하면 (425B) 과 연속적으로 형성되어 있다.
다음으로, 흡인 기구 (403) 에 관해서 설명한다. 흡인 기구 (403) 의 흡인 부재 (430) 는, 노즐 부재 (470) 와는 별도의 부재로서, 노즐 부재 (470) 의 근방에 형성되어 있다. 흡인 부재 (430) 는, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 있어서, 광로 공간 (K1) 및 노즐 부재 (470) 를 둘러싸도록 형성된 환상 부재로서, 그 중앙부에 노즐 부재 (470) 를 배치 가능한 구멍부 (430H) 를 갖고 있다. 흡인 부재 (430) 는, 예를 들어 알루미늄, 티탄, 스테인리스강, 듀랄루민, 및 이들을 포함하는 합금에 의해서 형성 가능하다. 또한, 흡인 부재 (430) 에, 전술한 바와 같은 「GOLDEP」처리 또는「GOLDEP WHITE」처리가 실시되어 있어도 된다.
흡인 부재 (430) 의 구멍부 (430H) 의 내측면 (430T) 과 노즐 부재 (470) 의 측판부 (470A) 의 측면 (470S) 은 대향하고 있고, 흡인 부재 (430) 의 내측면 (430T) 과 노즐 부재 (470) 의 측면 (470S) 사이에는 소정의 갭 (G13) 이 형성되어 있다. 갭 (G13) 이 형성되어 있음으로써, 노즐 부재 (470) 및 흡인 부재 (430) 의 일방에서 발생한 진동이, 타방으로 직접적으로 전달되는 것이 방지되어 있다. 또한, 흡인 부재 (430) 의 내측면 (430T) 및 노즐 부재 (470) 의 측면 (470S) 의 적어도 일방은, 액체 (LQ) 에 대하여 발액성 (발수성) 으로 되어 있어, 흡인 부재 (430) 의 내측면 (430T) 과 노즐 부재 (470) 의 측면 (470S) 사이의 갭 (G13) 으로 액체 (LQ) 가 침입하는 것이 억제되어 있다. 또한, 흡인 부재 (430) 의 내측면 (430T) 이나 노즐 부재 (470) 의 측면 (470S) 를 발액성으로 하기 위한 발액화 처리로는, 예를 들어, 폴리4불화에틸렌 (테플론 (등록상표)) 등의 불소계 수지 재료, 아크릴계 수지 재료, 실리콘계 수지 재료 등의 발액성 재료를 부착시키는 등의 처리를 들 수 있다.
흡인 부재 (430) 는, 기체만을 흡인하는 흡인구 (432) 와, 흡인구 (432) 에 접속하는 흡인 유로를 구비하고 있다. 흡인 부재 (430) 는, 하향으로 개구하는 공간부 (434) 를 갖고 있다. 흡인구 (432) 는, 공간부 (434) 의 개구에 상당한다. 또한, 공간부 (434) 는 흡인 유로로서 작용한다. 그리고, 도 16 내지 도 19 에 있어서는 그 도시를 생략 또는 간략화하고 있지만, 흡인 유로 (공간부 (434) 의 일부에 흡인관 (433) 의 타단부가 접속된다.
흡인구 (432) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 상방에 있어서, 그 기판 (P) 의 표면과 대향하는 위치에 형성되어 있다. 흡인구 (432) 와 기판 (P) 표면과는 소정 거리만큼 떨어져 있다. 흡인구 (432) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 근방의 광로 공간 (K1) 에 대하여 노즐 부재 (470) 에 형성된 회수구 (422) 의 외측에 형성되어 있고, 광로 공간 (K1) (투영 영역 (AR)), 및 노즐 부재 (470) 의 회수구 (422) 를 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 흡인구 (432) 는 평면에서 볼 때 원환상으로 형성되어 있다.
흡인 부재 (430) 는, 흡인구 (432) 를 덮도록 배치되고, 복수의 구멍을 갖는 다공 부재 (435) 를 구비하고 있고, 다공 부재 (435) 의 복수의 구멍을 통해서 흡기 (배기) 를 실시한다. 흡인구 (432) 에 배치되는 다공 부재 (435) 는, 회수구 (422) 에 배치되는 다공 부재 (425) 와 마찬가지로, 예를 들어 복수의 구멍을 갖는 메시 부재, 또는 세라믹스제 다공체에 의해 구성 가능하다.
흡인구 (432) 에 배치되는 다공 부재 (435) 는, 액체 (LQ) 에 대하여 발액성 (발수성) 을 갖고 있다. 다공 부재 (435) 를 발액성으로 하기 위한 발액화 처리 (표면 처리) 로는, 예를 들어, 폴리4불화에틸렌 (테플론 (등록상표)) 등의 불소계 수지 재료, 아크릴계 수지 재료, 실리콘계 수지 재료 등의 발액성 재료를 부착시키는 등의 처리를 들 수 있다. 또, 다공 부재 (435) 자체를 상기 발액성 재료에 의해서 형성해도 된다. 예를 들어, 다공 부재 (435) 가 폴리4불화에틸렌 (테플론 (등록상표)) 에 의해서 형성되어 있어도 된다.
다공 부재 (435) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 과 대향하는 하면 (435B) 을 갖고 있다. 다공 부재 (435) 의 기판 (P) 과 대향하는 하면 (435B) 은 거의 평탄하다. 다공 부재 (435) 는, 그 하면 (435B) 이 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면 (즉 XY 평면) 과 거의 평행해지도록 흡인구 (432) 에 형성되어 있다. 또한, 흡인구 (432) 는 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있기 때문에, 그 흡인구 (432) 에 배치된 다공 부재 (435) 는, 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다.
노즐 부재 (470) 의 회수구 (422) 및 흡인 부재 (430) 의 흡인구 (432) 각각은, 기판 (P) 에 대하여 거의 동일한 높이의 위치에 형성되어 있다. 즉, 회수구 (422) 및 흡인구 (432) 각각은, Z 축 방향에 있어서 거의 동일한 위치 (높이) 에 형성되어 있다. 또한, 회수구 (422) 에 배치되는 다공 부재 (425) 의 하면 (425B) 과, 흡인구 (432) 에 배치되는 다공 부재 (435) 의 하면 (435B) 은, 기판 (P) 에 대하여 거의 동일한 높이의 위치에 형성되어 있다. 더욱 구체적으로는, 노즐 부재 (470) 의 랜드면 (475), 다공 부재 (425) 의 하면 (425B), 측판부 (470A) 의 하단면, 흡인 부재 (430) 의 하단면, 및 다공 부재 (435) 의 하면 (435B) 의 각각이, Z 축 방향에 있어서 거의 동일한 위치 (높이) 에 형성되어 있고, 이들은 서로 거의 면일하게 되어 있다.
다음으로, 상기 서술한 구성을 갖는 노광 장치 (EX) 를 사용하여 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 노광하는 방법에 관해서 설명한다.
노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채우기 위해서, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 장치 (11) 및 액체 회수 장치 (21) 의 각각을 구동한다. 제어 장치 (CONT) 의 제어 하에 액체 공급 장치 (11) 로부터 송출된 액체 (LQ) 는, 공급관 (13) 을 흐른 후, 노즐 부재 (470) 의 공급 유로 (414) 를 통해서, 공급구 (412) 로부터 투영 광학계 (PL) 의 제 1 광학 소자 (LS1) 와 저판부 (470D) 사이의 내부 공간 (G12) 에 공급된다. 내부 공간 (G12) 에 액체 (LQ) 가 공급됨으로써, 내부 공간 (G12) 에 존재하고 있는 기체 부분은 배기구 (416) 나 개구 (474) 를 통해서 외부로 배출된다. 따라서, 내부 공간 (G12) 에 대한 액체 (LQ) 의 공급 개시시에, 내부 공간 (G12) 에 기체가 고이는 문제를 방지할 수 있어, 광로 공간 (K1) 의 액체 (LQ) 중에 기체 부분 (기포) 이 생성되는 문제를 방지할 수 있다.
내부 공간 (G12) 에 공급된 액체 (LQ) 는, 내부 공간 (G12) 을 채운 후, 개구 (474) 를 통해서 랜드면 (475) 과 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 사이의 공간에 유입되어, 광로 공간 (K1) 을 채운다. 이 때, 제어 장치 (CONT) 의 제어 하에 구동되고 있는 액체 회수 장치 (21) 는, 단위 시간당 소정량의 액체 (LQ) 를 회수하고 있다. 랜드면 (475) 과 기판 (P) 사이의 공간의 액체 (LQ) 는, 노즐 부재 (470) 의 회수구 (422) 를 통해서 회수 유로 (424) 에 유입되고, 회수관 (23) 을 흐른 후, 액체 회수 장치 (21) 에 회수된다.
여기서, 공급구 (412) 로부터 내부 공간 (G12) 에 대하여 공급된 액체 (LQ) 는, 제 1 가이드부 (417A) 에 가이드되면서 노광광 (4EL) 의 광로 공간 (K1) (투영 영역 (4AR)) 을 향하여 흐른 후, 제 2 가이드부 (417B) 에 가이드되면서 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 의 외측을 향하여 흐르기 때문에, 만일 액체 (LQ) 중에 기체 부분 (기포) 이 생성되어도, 액체 (LQ) 의 흐름에 의해 그 기포를 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 의 외측으로 배출할 수 있다. 그리고, 본 실시형태에 있어서는, 저판부 (470D) 는 액체 (LQ) 를 배기구 (416) 를 향하여 흐르게 하기 때문에, 액체 (LQ) 중에 존재하고 있는 기체 부분 (기포) 은, 배기구 (416) 를 통해서 외부 공간으로 원활하게 배출된다.
또한 액침 기구 (401) 는, 액체 (LQ) 를 저판부 (470D) 의 제 1, 제 2 가이드부 (417A, 417B) 로 가이드하면서 흐르게 함으로써, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 내에 있어서, 와류가 생성되는 것을 억제하고 있다. 이것에 의해 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 중에 기체 부분 (기포) 이 있어도, 액체 (LQ) 의 흐름에 의해 기체 부분 (기포) 을 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 외측으로 배출하여, 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 에 기체 부분 (기포) 이 고이는 것을 방지할 수 있다.
이상과 같이, 제어 장치 (CONT) 는, 액침 기구 (401) 를 사용하여, 광로 공간 (K1) 에 액체 (LQ) 를 소정량 공급함과 함께 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 를 소정량 회수함으로써, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채워서, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 국소적으로 형성한다. 제어 장치 (CONT) 는, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채운 상태에서, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 을 상대적으로 이동시키면서 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 투영 광학계 (PL) 및 광로 공간 (K1) 의 액체 (LQ) 를 통해서 기판 (P) 상에 투영한다.
제어 장치 (CONT) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 액침 영역 (LR) 을 형성할 때, 흡인 기구 (403) 의 흡인 장치 (431) 를 구동한다. 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 노광 중에도 흡인구 (432) 의 흡인 (환기) 동작을 계속한다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 을 액침 노광하기 위해서 액침 기구 (401) 를 사용하여 광로 공간 (K1) 에 대한 액체 (LQ) 의 공급 동작 및 회수 동작을 한창 실시하고 있는 동안, 흡인 기구 (403) 의 흡인 장치 (431) 의 구동을 계속한다. 여기서, 흡인 장치 (431) 에 의한 단위 시간당 기체의 흡인량을 항상 일정하게 해도 되고, 예를 들어 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 동작 (스캔 속도, 이동 방향, 일방향으로의 이동 거리 등) 에 따라 변화시켜도 된다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 을 상대적으로 이동시키면서 노광을 실시하는 주사형 노광 장치이다. 구체적으로는, 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 투영 광학계 (PL) 에 대하여 X 축 방향 (주사 방향) 으로 이동시키면서 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 투영한다. 이러한 주사형 노광 장치에 있어서, 예를 들어 주사 속도 (스캔 속도) 의 고속화에 수반하여 회수구 (422) 를 통해서 액체 (LQ) 를 충분히 회수할 수 없어, 액체 (LQ) 가 광로 공간 (K1) 에 대하여 회수구 (422) 보다 외측으로 누출될 가능성이 있다. 예를 들어, 도 20(A) 의 모식도에 나타내는 제 1 상태로부터, 액침 영역 (LR) 에 대하여 기판 (P) 을 ＋X 방향으로 소정 속도로 소정 거리만큼 스캔 이동시키고, 도 20(B) 에 나타내는 스캔 이동 중의 제 2 상태가 된 경우, 기판 (P) 의 스캔 속도가 고속화되면, 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 와 그 외측 공간과의 계면 (LG) 의 이동 속도가 커지거나, 또는 계면 (LG) 의 형상이 크게 변화하여, 액체 (LQ) 가 회수구 (422) 외측으로 누출될 가능성이 있다.
본 실시형태에서는, 액침 영역 (LR) 을 형성할 때에, 흡인구 (432) 를 통한 기체의 흡인 (흡기) 동작을 실시함으로써, 회수구 (422) 의 외측 근방 (광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 의 근방) 에 소정 방향의 기체의 흐름을 생성하고, 그 생성된 기체의 흐름에 의해서 액체 (LQ) 의 누출이나, 액침 영역 (LR) 의 거대화를 방지한다.
도 21 은 흡인 기구 (403) 의 동작을 설명하기 위한 요부를 확대한 모식도이다. 도 21 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (CONT) 는, 진공계를 포함하는 흡인 장치 (431) 를 구동하여, 광로 공간 (K1) 에 대하여 회수구 (422) 외측에 형성된 흡인구 (432) 를 통해서 기체를 흡인함으로써, 회수구 (422) 의 외측에 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 생성한다 (도 21 의 화살표 y1 참조).
구체적으로는, 진공계를 포함하는 흡인 장치 (431) 가 구동되면, 흡인 부재 (430) 에 형성된 공간부 (흡인 유로; 434) 의 기체가 흡인관 (433) 을 통해서 흡인 장치 (431) 에 흡인되어, 공간부 (434) 가 부압화된다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 흡인 장치 (431) 를 구동시킴으로써, 흡인구 (432) 에 배치된 다공 부재 (435) 의 상측의 공간부 (434) 를 부압 공간으로 한다. 다공 부재 (435) 의 상측에 소정의 부압 공간이 형성됨으로써, 다공 부재 (435) 하측의 대기 공간 (500) 의 기체 중, 흡인구 (432) 근방 (흡인구 (432) 바로 아래) 에 존재하는 기체가, 다공 부재 (435) 가 배치된 흡인구 (432) 를 통해서 공간부 (부압 공간; 434) 에 흡인된다. 이것에 의해, 대기 공간 (500) 에 있어서는, 광로 공간 (K1) 에 대하여 흡인구 (432) 의 외측으로부터 흡인구 (432) 를 향하는 기체의 흐름 (y1) 이 생성된다. 또한, 도 21 의 상태에 있어서는, 광로 공간 (K1) 에 대하여 흡인구 (432) 의 내측에서부터 흡인구 (432) 를 향하는 기체의 흐름도 생성되지만 (도 21 의 화살표 y1' 참조), 그 흐름 y1' 의 유량 (유속) 은, 광로 공간 (K1) 에 대하여 흡인구 (432) 의 외측에서부터 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름 y1 보다 작다. 따라서, 흡인구 (432) 를 통해서 기체를 흡인함으로써, 회수구 (422) 의 외측 근방에 있어서 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 생성할 수 있다.
광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름이 생성됨으로써, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 의 계면 (LG) 에 기체가 공급된다. 이것에 의해, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) (액체 (LQ) 의 계면 (LG)) 가, 광로 공간 (K1) 의 외측으로 이동하려고 해도, 그 기체의 힘에 의해서 소정 공간 (K2) 의 외측으로 액체 (LQ) 가 누출되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 소정 공간 (K2) 이란, 광로 공간 (K1) 에 대하여 배기구 (432) 보다 내측의 공간을 포함한다.
또한, 도 22 에 나타내는 바와 같이, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 가, 흡인구 (432) 에 형성된 다공 부재 (435) 에 접촉할 가능성이 있지만, 본 실시형태에서는, 흡인 기구 (403) 는, 다공 부재 (435) 의 상측에 소정 압력의 부압 공간을 형성함으로써, 다공 부재 (435) 하측의 대기 공간 (500) 으로부터 액체 (LQ) 를 유입시키지 않고, 기체만을 흡인한다. 따라서, 흡인 기구 (403) 는, 진동을 억제하면서, 다공 부재 (435) 하측의 대기 공간 (500) 에 있어서, 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 양호하게 생성할 수 있다.
이하, 도 23 을 참조하면서, 본 실시형태에 있어서의 흡인 기구 (403) 에 의한 기체 흡인 동작의 원리에 관해서 설명한다. 도 23 은 다공 부재 (435) 의 일부를 확대한 단면도이고, 다공 부재 (435) 를 통해서 실시되는 기체 흡인 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 23 에 있어서, 흡인구 (432) 에는 다공 부재 (435) 가 형성되어 있다. 또한, 다공 부재 (435) 의 하측에는 기판 (P) 이 형성되어 있다. 그리고, 다공 부재 (435) 와 기판 (P) 사이에는, 기체 공간 및 액체 공간이 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 다공 부재 (435) 의 제 1 구멍 (435Ha) 과 기판 (P) 사이에는 기체 공간이 형성되고, 다공 부재 (435) 의 제 2 구멍 (435Hb) 과 기판 (P) 사이에는 액체 공간이 형성되어 있다. 또한, 다공 부재 (435) 의 상측에는, 회수 유로 (유로 공간; 434) 가 형성되어 있다.
다공 부재 (435) 의 제 2 구멍 (435Hb) 과 기판 (P) 사이의 액체 공간의 압력 (다공 부재 (435) 의 하면에서의 압력) 을 Pd, 다공 부재 (435) 상측의 유로 공간 (기체 공간; 434) 의 압력 (다공 부재 (435) 의 상면에서의 압력) 을 Pe, 구멍 (435Ha, 435Hb) 의 구멍경 (직경) 을 d2, 다공 부재 (435) (구멍 (435H) 의 내측면) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각을 θ, 액체 (LQ) 의 표면 장력을 γ 로 한 경우, 본 실시형태의 흡인 기구 (403) 는,
(4×γ×cosθ)/d2 < (Pe－Pd) … (3)
의 조건을 만족하도록, 유로 공간 (기체 공간; 434) 의 압력이 설정되어 있다.
이 경우에 있어서, 다공 부재 (435) (구멍 (435H) 의 내측면) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 (θ) 은,
θ> 90° … (4)
의 조건을 만족할 필요가 있다.
상기 조건이 성립하는 경우, 다공 부재 (435) 의 제 2 구멍 (435Hb) 의 하측 (기판 (P) 측) 에 액체 공간이 형성된 경우라도, 다공 부재 (435) 하측의 액체 공간의 액체 (LQ) 가 제 2 구멍 (435Hb) 을 통해서 다공 부재 (435) 상측의 유로 공간 (434) 으로 이동 (침입) 하는 것이 방지된다. 즉, 상기 조건을 만족하도록, 다공 부재 (435) 의 구멍직경 d2, 다공 부재 (435) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 (친화성) θ, 액체 (LQ) 의 표면 장력 γ, 및 압력 Pd, Pe 을 최적화함으로써, 액체 (LQ) 와 기체의 계면을 다공 부재 (435) 의 제 2 구멍 (435Hb) 내측에 유지할 수 있어, 제 2 구멍 (435Hb) 를 통해서 액체 공간에서 유로 공간 (434) 으로 (에) 액체 (LQ) 가 침입하는 것을 억제할 수 있다. 한편, 다공 부재 (435) 의 제 1 구멍 (435Ha) 의 하측 (기판 (P) 측) 에는 기체 공간이 형성되어 있기 때문에, 제 1 구멍 (435Ha) 를 통해서 기체만을 흡인할 수 있다.
본 실시형태에서는, 다공 부재 (435) 하측의 액체 공간의 압력 (Pd), 구멍직경 (d2), 다공 부재 (435) (구멍 (435H) 의 내측면) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 (θ), 및 액체 (순수; LQ) 의 표면 장력 (γ) 은 거의 일정하고, 흡인 기구 (403) 는, 흡인 장치 (431) 의 흡인력을 제어하여, 상기 조건을 만족하도록 다공 부재 (435) 상측의 유로 공간 (434) 의 압력 (Pe) 을 조정한다.
또, 상기 (3) 식에 있어서, (Pe-Pd) 의 절대치가 클수록, 즉, ((4×γ×cosθ)/d2) 의 절대치가 클수록, 상기 조건을 만족하는 압력 Pe 의 제어가 용이해지기 때문에, 구멍직경 d2 는 가능한 한 작고, 다공 부재 (435) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 θ 은 가능한 한 큰 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 다공 부재 (435) 는 액체 (LQ) 에 대하고 발액성을 갖고 있고, 충분히 큰 접촉각 θ 을 갖고 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 다공 부재 (435) 의 상측의 공간 (434) 과 하측의 액체 공간의 압력차 (다공 부재 (435) 의 상면과 하면과의 압력차) 를 상기 조건을 만족하도록 제어함으로써, 다공 부재 (435) 의 구멍 (435H) 으로부터 기체만을 흡인한다. 이것에 의해, 다공 부재 (435) 하측의 공간 (500; 기체 공간) 에 있어서, 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 양호하게 생성할 수 있음과 함께, 액체 (LQ) 와 기체를 함께 흡인하는 것에 기인하는 진동의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 액침 기구 (401) 는, 회수구 (422) 로부터 액체 (LQ) 만을 회수한다. 따라서, 액침 기구 (401) 는, 회수구 (422) 를 통해서 공간부 (24) 에 기체를 유입시키지 않고, 액체 (LQ) 를 양호하게 회수할 수 있다.
이하, 도 24 를 참조하면서, 본 실시형태에 있어서의 액침 기구 (401) 에 의한 액체 회수 동작의 원리에 관해서 설명한다. 도 24 는 다공 부재 (425) 의 일부를 확대한 단면도로서, 다공 부재 (425) 를 통해서 실시되는 액체 회수 동작을 설명하기 위한 모식도이다.
도 24 에 있어서, 회수구 (422) 에는 다공 부재 (425) 가 형성되어 있다. 또한, 다공 부재 (425) 의 하측에는 기판 (P) 이 형성되어 있다. 그리고, 다공 부재 (425) 와 기판 (P) 사이에는, 기체 공간 및 액체 공간이 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 다공 부재 (425) 의 제 1 구멍 (425Ha) 과 기판 (P) 사이에는 기체 공간이 형성되고, 다공 부재 (425) 의 제 2 구멍 (425Hb) 과 기판 (P) 사이에는 액체 공간이 형성되어 있다. 또한, 다공 부재 (425) 의 상측에는, 회수 유로 (유로 공간; 424) 가 형성되어 있다.
다공 부재 (425) 의 제 1 구멍 (425Ha) 과 기판 (P) 사이의 기체 공간의 압력 (다공 부재 (425) 의 하면에서의 압력) 을 Pg, 다공 부재 (425) 의 상측의 유로 공간 (424) 의 압력 (다공 부재 (425) 의 상면에서의 압력) 을 Pf, 구멍 (425Ha, 425Hb) 의 구멍경 (직경) 을 d2, 다공 부재 (425) (구멍 (425H) 의 내측면) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각을 θ, 액체 (LQ) 의 표면 장력을 γ 로 한 경우, 본 실시형태의 액침 기구 (401) 는,
(4×γ×cosθ)/d2 ≥ (Pg－Pf) … (5)
의 조건을 만족하도록 설정되어 있다. 또, 상기 (5) 식에 있어서는, 설명을 간단히 하기 위해서 다공 부재 (425) 의 상측의 액체 (LQ) 의 정수압은 고려되어 있지 않다.
이 경우에 있어서, 다공 부재 (425) (구멍 (425H) 의 내측면) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 (θ) 은,
θ ≤ 90° … (6)
의 조건을 만족한다.
상기 조건이 성립하는 경우, 다공 부재 (25) 의 제 1 구멍 (425Ha) 의 하측 (기판 (P) 측) 에 기체 공간이 형성된 경우라도, 다공 부재 (425) 의 하측 기체 공간의 기체가 구멍 (425Ha) 을 통해서 다공 부재 (425) 상측의 유로 공간 (424) 으로 이동 (침입) 하는 것이 방지된다. 즉, 상기 조건을 만족하도록, 다공 부재 (425) 의 구멍직경 d2, 다공 부재 (425) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 (친화성) θ, 액체 (LQ) 의 표면 장력 γ, 및 압력 Pg, Pf 를 최적화함으로써, 액체 (LQ) 와 기체의 계면을 다공 부재 (425) 의 제 1 구멍 (425Ha) 의 내측에 유지할 수 있어, 제 1 구멍 (425Ha) 을 통해서 공간 (500) 으로부터 유로 공간 (424) 으로 기체가 침입하는 것을 억제할 수 있다. 한편, 다공 부재 (425) 의 제 2 구멍 (425Hb) 의 하측 (기판 (P) 측) 에는 액체 공간이 형성되어 있기 때문에, 제 2 구멍 (425Hb) 을 통해서 액체 (LQ) 만을 회수할 수 있다.
본 실시형태에서는, 다공 부재 (425) 하측의 기체 공간의 압력 Pg, 구멍직경 d2, 다공 부재 (425) (구멍 (425H) 의 내측면) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 θ, 액체 (순수; LQ) 의 표면 장력 γ 는 대략 일정하여, 액침 기구 (401) 는, 액체 회수 장치 (21) 의 흡인력을 제어하여 상기 조건을 만족하도록, 다공 부재 (425) 의 상측 유로 공간 (424) 의 압력 Pf 를 조정한다.
또한, 상기 (5) 식에 있어서, (Pg-Pf) 가 클수록, 즉, ((4×γ×cosθ)/d2) 가 클수록, 상기 조건을 만족하는 압력 Pf 의 제어가 용이해지기 때문에, 구멍직경 d2 는 가능한 한 작고, 다공 부재 (425) 의 액체 (LQ) 와의 접촉각 θ 은 가능한 한 작은 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 다공 부재 (425) 는 액체 (LQ) 에 대하여 친액성을 갖고 있으며, 충분히 작은 접촉각 θ 을 갖고 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 다공 부재 (425) 가 젖은 상태에서, 다공 부재 (425) 의 상측 공간 (424) 과 하측 기체 공간의 압력차 (다공 부재 (425) 의 상면과 하면의 압력차) 를 상기 조건을 만족하도록 제어함으로써, 다공 부재 (425) 의 구멍 (425H) 으로부터 액체 (LQ) 만을 회수한다. 이것에 의해, 액체 (LQ) 와 기체를 함께 흡인하는 것에 기인하는 진동의 발생을 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 광로 공간 (K1) 에 대하여 회수구 (422) 의 외측에 기체만을 흡인하는 흡인구 (432) 를 형성하여, 흡인구 (432) 로부터 기체를 흡인함으로써, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 가 광로 공간 (K1) 을 포함하는 소정 공간 (K2) 의 외측으로 누출되는 것을 방지하는 기체의 흐름을 생성할 수 있다. 즉, 흡인 기구가 액체 (LQ) 를 가두는 시일 기구로서 기능하여, 광로 공간 (K1) 에 액체 (LQ) 를 채운 상태에서 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 을 상대 이동시킨 경우에 있어서도, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) 의 누출을 방지할 수 있다. 또한, 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 생성함으로써, 액체 (LQ) 와 그 외측 공간의 계면 (LG) 이 노광광 (EL) 의 광로에 대하여 회수구 (422) 보다 외측에 형성되는 것이 방지되어, 액침 영역 (LR) 의 크기나 형상을 원하는 상태로 유지할 수 있다. 따라서, 액체 (LQ) 가 누출되거나, 회수구 (422) 를 통해서 액체 (LQ) 를 충분히 회수할 수 없거나, 또는 액체 (LQ) 중에 기포가 생성되는 등의 문제가 방지된다. 또한, 액침 영역 (LR) 의 거대화를 억제할 수 있다. 따라서, 노광 장치 (EX) 전체의 컴팩트화를 꾀할 수도 있다.
또한, 흡인 기구 (403) 는, 상기 (3) 식을 만족하는 조건에서 기체만을 흡인하기 때문에, 흡인구 (432) 의 다공 부재 (435) 에 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 가 접촉한 경우라도, 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 양호하게 생성할 수 있어, 액체 (LQ) 의 누출을 방지할 수 있다. 또한, 흡인 기구 (403) 는 기체만을 흡인하기 때문에, 액체 (LQ) 와 기체를 함께 흡인하는 것에 기인하는 진동의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 흡인구 (432) 는 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있기 때문에, 광로 공간 (K1) 을 둘러싸는 외측의 모든 방향에서부터 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 생성할 수 있어, 액체 (LQ) 의 누출을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 흡인구 (432) 는 기판 (P) 에 대향하는 위치에 형성되어 있고, 흡인구 (432) 에 배치된 다공 부재 (435) 의 하면 (435B) 과 기판 (P) 사이에는 소정 공간이 형성되기 때문에, 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 양호하게 생성할 수 있다.
또한, 회수구 (422) (다공 부재 (425) 의 하면 (425B)) 및 흡인구 (432) (다공 부재 (435) 의 하면 (435B)) 의 각각은, 기판 (P) 에 대하여 거의 동일한 높이에 형성되어 있기 때문에, 흡인구 (432) 의 흡인 동작을 실시함으로써, 회수구 (422) 근방에 원하는 기체의 흐름을 생성할 수 있다.
흡인구 (432) 는, 회수구 (422) 를 갖는 노즐 부재 (470) 와는 별도의 흡인 부재 (430) 에 형성되어 있기 때문에, 예를 들어, 흡인 부재 (430) 의 위치 조정을 노즐 부재 (470) 와는 개별적으로 실시할 수 있다. 따라서, 흡인구 (432) 와 회수구 (422) 의 위치 관계, 흡인구 (432) 와 광로 공간 (K1) (광로 공간 (K1) 에 채워지는 액체 (LQ)) 와의 위치 관계, 또는 흡인구 (432) 와 기판 (P) 의 위치 관계를 임의로 조정할 수 있다.
도 25 는 흡인구 (432) 에 배치되는 다공 부재 (435) 의 별도 예를 나타내는 도면이다. 도 25 에 나타내는 바와 같이, 다공 부재 (435) 의 구멍 (435H) 은, 기판 (P) 으로부터 멀어지는 방향 (＋Z 방향) 에 관해서 점차 넓어지는 테이퍼상으로 형성되어도 된다. 예를 들어, 도 25 에 나타내는 구멍 (435H) 의 내측면의 액체 (LQ) 와의 접촉각 θ 과, 도 23 에 나타낸 구멍 (435H) 의 내측면의 액체 (LQ) 와의 접촉각 θ 이 동일한 경우, 다공 부재 (435) 의 구멍 (435H) 을 기판 (P) 으로부터 멀어지는 방향에 관해서 점차 넓어지는 테이퍼상으로 형성함으로써, 제 2 구멍 (435Hb) 의 내측면의 테이퍼상 부분에 접촉한 액체 (LQ) 의 계면은, 곡률반경이 충분히 작은 상향의 원호상으로 형성된다. 이 경우, 제 2 구멍 (435Hb) 을 통해서 액체 (LQ) 가 다공 부재 (435) 상측의 유로 공간 (434) 에 침입하는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다. 또한, 테이퍼상 부분은, 도 25 에 나타내는 바와 같이, 구멍 (435H) 의 내측면의 기판 (P) 에 가까운 일부의 영역 (하부의 영역) 에 형성된 형태라여도 되고, 구멍 (435H) 의 하단부로부터 상단부까지 전체적으로 테이퍼상으로 형성된 형태여도 된다.
*<제 10 실시형태>
다음으로, 제 10 실시형태에 관해서 설명한다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 광로 공간 (K1) 에 대하여 좀더 외측에, 기체를 분사하는 분사구를 형성한 점에 있다. 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일하거나 또는 동등한 구성 부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략화하거나 또는 생략한다.
도 26 은 제 10 실시형태에 관련된 노광 장치 (EX) 의 요부를 확대한 측단면도, 도 27 은 도 26 의 노즐 부재 (470) 근방을 하측에서 본 평면도이다.
도 26 및 도 27에 있어서, 노광 장치 (EX) 는, 기체를 분사하는 기체 공급 기구 (404) 를 구비하고 있다. 기체 공급 기구 (404) 는, 흡인 부재 (430) 근방에 형성되고, 기체를 분사하는 분사구 (442) 를 갖는 기체용 노즐 부재 (440) 와, 기체 공급관 (443), 및 기체용 노즐 부재 (440) 에 형성된 분사구 (442) 를 통해서 기체를 공급하는 기체 공급 장치 (441) 를 구비하고 있다. 기체용 노즐 부재 (440) 의 내부에는, 분사구 (442) 와 기체 공급관 (443) 을 접속하는 유로 (공급 유로; 444) 가 형성되어 있다. 기체용 노즐 부재 (440) 는, 광로 공간 (K1), 노즐 부재 (470), 및 흡인 부재 (430) 를 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다.
기체 공급 기구 (404) 의 기체용 노즐 부재 (440) 는, 노즐 부재 (470) 및 흡인 부재 (430) 와는 별도의 부재로서, 흡인 부재 (430) 의 근방에 배치되어 있다. 기체용 노즐 부재 (440) 는, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 있어서, 광로 공간 (K1), 노즐 부재 (470), 및 흡인 부재 (430) 를 둘러싸도록 형성된 환상 부재로서, 그 중앙부에 흡인 부재 (430) 를 배치 가능한 구멍부 (440H) 를 갖고 있다. 기체용 노즐 부재 (440) 는, 예를 들어 알루미늄, 티탄, 스테인리스강, 듀랄루민, 및 이들을 포함하는 합금에 의해서 형성 가능하다. 또, 기체용 노즐 부재 (440) 에, 상기 서술한 「GOLDEP」처리 또는「GOLDEP WHITE」처리를 실시하는 것이 가능하다.
기체용 노즐 부재 (440) 의 구멍부 (440H) 의 내측면 (440T) 과 흡인 부재 (430) 의 측면 (430S) 은 대향하고 있고, 기체용 노즐 부재 (440) 의 내측면 (440T) 과 흡인 부재 (430) 의 측면 (430S) 사이에는 소정의 갭 (G14) 이 형성되어 있다. 갭 (G14) 이 형성되어 있음으로써, 흡인 부재 (430) 및 기체용 노즐 부재 (440) 의 일방에서 발생한 진동이, 타방으로 직접적으로 전달되는 것이 방지되어 있다. 또한, 기체용 노즐 부재 (440) 는, 도 15 를 참조하여 설명한 제 1, 제 2 지지 기구 (491, 492) 와는 별도의 지지 기구에 지지되고, 그 기체용 노즐 부재 (440) 를 지지하는 지지 기구는, 메인 칼럼 (9) 의 하측 단부 (8) 에 접속된다.
기체용 노즐 부재 (440) 의 하면은 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면과 대향하도록 형성되어 있고, 분사구 (442) 는 기체용 노즐 부재 (440) 의 하면에 형성되어 있다. 즉, 분사구 (442) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 상방에 있어서, 그 기판 (P) 의 표면과 대향하는 위치에 형성되어 있다. 분사구 (442) 과 기판 (P) 표면은 소정 거리만큼 떨어져 있다. 분사구 (442) 는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 근방의 광로 공간 (K1) 에 대하여 흡인 부재 (430) 에 형성된 흡인구 (432) 의 더욱 외측에 형성되어 있고, 광로 공간 (K1) (투영 영역 (AR)), 노즐 부재 (470) 의 회수구 (422), 및 흡인 부재 (430) 의 흡인구 (432) 를 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 분사구 (442) 는 평면에서 볼 때 원환상으로 형성되어 있다.
분사구 (442) 는, 기체용 노즐 부재 (440) 의 하면에 있어서 광로 공간 (K1) 측을 향하도록 형성되어 있고, 광로 공간 (K1) 을 향하여 기체를 분사하게 되어 있다. 보다 구체적으로는, 분사구 (442) 는, 기판 (P) 표면의 흡인구 (432) 와 대향하는 영역 근방에 기체를 분사하도록 형성되어 있다.
기체 공급 장치 (441) 는, 케미컬 필터, 파티클 제거 필터 등을 포함하는 필터 장치를 구비하고 있어, 필터 장치를 통한 깨끗한 기체를 공급 가능하다. 따라서, 분사구 (442) 로부터는 깨끗한 기체가 분사된다. 또한, 기체 공급 기구 (404) 가 분사구 (442) 를 통해서 분사하는 기체로는, 노광 장치 (EX) 가 수용된 챔버 내부의 기체와 대략 동일한 기체, 예를 들어 공기 (드라이에어) 가 사용된다. 또한, 분사하는 기체로는 질소 가스 (드라이질소) 를 사용해도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 노즐 부재 (470) 의 랜드면 (475), 다공 부재 (425) 의 하면 (425B), 측판부 (470A) 의 하단면, 흡인 부재 (430) 의 하단면, 다공 부재 (435) 의 하면 (435B), 및 기체용 노즐 부재 (440) 의 하면의 각각이, Z 축 방향에 있어서 거의 동일한 위치 (높이) 에 형성되어 있고, 이들은 서로 거의 면일하게 되어 있다.
도 28 은 기체 공급 기구 (404) 의 동작을 설명하기 위한 요부를 확대한 모식도이다. 상기 서술한 실시형태와 같이제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 을 액침 노광할 때, 액침 기구 (401) 를 사용하여 광로 공간 (K1) 에 액체 (LQ) 를 채우고, 흡인 기구 (403) 를 사용하여 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 생성한다. 또한 본 실시형태에서는, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 액침 노광 중에, 기체 공급 기구 (404) 를 사용하여 분사구 (442) 를 통한 기체의 분사 동작을 실시한다. 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 의 노광 중에 분사구 (442) 의 기체 분사 동작을 계속한다. 여기서, 기체 공급 장치 (441) 에 의한 단위 시간당 기체 공급량은 항상 일정해도 되고, 예를 들어 기판 (P) 의 스캔 동작 (스캔 속도 등) 에 따라서 변화시켜도 되며, 흡인 기구 (403) 의 흡인 장치 (431) 에 의한 단위 시간당 기체 흡인량에 따라서 조정해도 된다.
도 28 에 나타내는 바와 같이, 제어 장치 (CONT) 는, 진공계를 포함하는 흡인 장치 (431) 를 구동하여, 광로 공간 (K1) 에 대하여 회수구 (422) 외측에 형성된 흡인구 (432) 를 통해서 기체를 흡인함으로써, 광로 공간 (K1) 을 향하는 기체의 흐름을 생성한다. 또한, 제어 장치 (CONT) 는, 기체 공급 장치 (441) 를 구동하여, 분사구 (442) 를 통해서 광로 공간 (K1) 을 향하여 기체를 분사한다. 흡인 기구 (403) 의 흡인 동작과, 기체 공급 기구 (404) 의 기체 공급 동작에 의해 광로 공간 (K1) 을 향하여 보다 속도가 큰 기체의 흐름이 생성되기 때문에, 광로 공간 (K1) 에 채워진 액체 (LQ) (액체 (LQ) 의 계면 (LG)) 가 광로 공간 (K1) 의 외측으로 이동하려고 해도, 그 기체의 힘에 의해서, 광로 공간 (K1) 을 포함하는 소정 공간 (K2) 의 외측으로 액체 (LQ) 가 누출되는 것을 보다 확실히 방지할 수 있다.
즉, 본 실시형태에서는, 흡인 기구 (403) 와 기체 공급 기구 (404) 가 액체 (LQ) 를 흡인구 (432) 보다 내측에 가두는 시일 기구로서 기능하여, 소정 공간 (K2) 의 외측으로 액체 (LQ) 가 누출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 기판 (P) 상에 액적 등이 잔류하는 등의 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 도 27 에 나타내는 바와 같이, 분사구 (442) 는 원환상으로 형성되어 있지만, 예를 들어 평면에서 볼 때 원호상이고 슬릿상으로 형성된 복수의 분사구를, 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도록 소정 간격으로 배치해도 된다. 또는, 평면에서 볼 때 원형상인 복수의 분사구를, 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도록 소정 간격으로 배치해도 된다.
또한, 본 실시형태에서는, 분사구 (442) 는, 기판 (P) 표면의 흡인구 (432) 와 대향하는 영역 근방을 향하여 비스듬하게 기체를 분사하고 있지만, 기판 (P) 의 표면 중 분사구 (442) 와 대향하는 영역 근방에 분사하도록 해도 된다. 즉, 기체 공급 기구 (404) 는 분사구 (442) 의 바로 아래에 기체를 분사하도록 해도 된다. 이렇게 하는 것에 의해서도, 기판 (P) 에 분사된 기체가 광로 공간 (K1) 을 향하여 흐르기 때문에, 액체 (LQ) 의 누출을 방지할 수 있다.
상기 서술한 제 9 및 제 10 실시형태에 있어서는, 랜드면 (475) 과 다공 부재 (425) 의 하면 (425B) 이 거의 면일하게 형성되어 있지만, 단차가 있어도 되고, 예를 들어 다공 부재 (425) 의 하면 (425B) 을 랜드면 (475) 보다 아주 약간 높은 위치 (＋Z 방향 위치) 에 형성해도 된다. 마찬가지로, 다공 부재 (425) 의 하면 (425B) 과 다공 부재 (435) 의 하면 (435B) 사이에 단차가 있어도 된다.
또한, 상기 서술한 제 9 및 제 10 실시형태에 있어서는, 흡인구 (432) 에 형성된 다공 부재 (435) 의 하면 (435B) 은, 기판 (P) 의 표면 (XY 평면) 과 거의 평행하지만, 흡인구 (432) 에 형성된 다공 부재 (435) 의 하면 (435B) 이, 광로 공간 (K1) 으로부터 멀어지는 방향에 관해서 기판 (P) 의 표면과의 간격이 서서히 커지도록, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면에 대하여 경사져 있어도 된다. 마찬가지로, 회수구 (422) 에 형성된 다공 부재 (425) 의 하면 (425B) 이, 광로 공간 (K1) 으로부터 멀어지는 방향에 관해서 기판 (P) 표면과의 간격이 서서히 커지도록, 기판 스테이지 (PST) 에 지지된 기판 (P) 의 표면에 대하여 경사져 있어도 된다.
또한, 상기 서술한 제 9 및 제 10 실시형태에 있어서, 흡인 부재 (430) 는, 제 2 지지 기구 (492) 에 의해서 그 위치를 고정되어 있어도 되고, 예를 들어 제 2 지지 기구 (492) 에 액츄에이터 (구동 기구) 를 설치하여, 제 2 지지 기구 (492) 에 의해서 흡인 부재 (430) 가 가동으로 지지되어 있어도 된다. 또는, 제 2 지지 기구 (492) 와 흡인 부재 (430) 사이에 고무나 스프링 등의 탄성 부재 (가요성 부재) 를 형성하고, 제 2 지지 기구 (492) 에 대하여 흡인 부재 (430) 를 가동 (요동 가능) 으로 해도 된다. 마찬가지로, 제 10 실시형태에서 설명한 기체용 노즐 부재 (440) 가, 그 위치가 고정되어 있어도 되고, 가동으로 지지되어 있어도 된다.
또한, 상기 서술한 제 9 및 제 10 실시형태에 있어서, 흡인구 (432) 에 배치되는 다공 부재 (435) 의 하면 (435B) 에 핀상의 부재를 형성해도 된다. 핀상의 부재를 형성함으로써, 생성되는 기체의 흐름을 가이드할 수 있다. 또한, 회수구 (422) 에 배치되는 다공 부재 (425) 의 하면 (425B) 에 핀상의 부재를 형성해도 된다. 핀상의 부재를 형성함으로써, 회수구 (422) 에 배치되어 있는 다공 부재 (425) 의 하면 (425B) 에서의 액체 접촉 면적을 증가시킬 수 있기 때문에, 노즐 부재 (470) 의 하면에 있어서 액체 (LQ) 의 유지 성능을 향상시킬 수 있어, 액체 (LQ) 의 누출을 더욱 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 상기 서술한 제 9 및 제 10 실시형태에 있어서, 노즐 부재 (470) 와 흡인 부재 (430) 를 일체적으로 형성하고, 그 일체화된 부재에, 회수구 (422) 와 흡인구 (432) 의 각각을 형성해도 된다.
상기 실시형태에서는, 기체 공급 기구 (3, 404) 및 기체 흡인 기구 (403) 에 의해, 광로 공간 (K1) 의 중심을 향하는 기체의 흐름을 발생시키고 있었지만, 기체의 흐름은 기체의 분사구의 방향이나 설치 위치를 변경함으로써, 임의의 방향으로 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 광로 공간 (K1) 을 주회하거나 또는 주회하면서 광로 공간의 중심 (투영 광학계의 광축) 을 향하는 기류 (사이클론) 를 발생시킬 수 있다. 또한, 투영 광학계의 광축 방향으로 흐르는 기류에 의해 광로 공간 (K1) 을 둘러싸도 된다 (에어커튼 타입). 투영 광학계의 광축 방향으로 흐르는 기류는 광로 공간 (K1) 에 존재하는 액체 (LQ) 를 구속한 후, 광로 공간 (K1) 의 외측으로 흘러 나와도 된다. 예를 들어, 도 26 내지 28 에 나타낸 실시형태에 있어서, 기체를 분사하는 분사구 (442) 또는 기체용 노즐 부재 (440) 를, 흡인 부재 (430) 보다 광로 공간 (K1) 에 가까운 측에 설치할 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는, 액침 기구 (401) 는, 광로 공간 (K1) 에 대하여 Y 축 방향을 따라서 액체 (LQ) 를 공급하고 있지만, 예를 들어 공급구 (412) 를 광로 공간 (K1) 에 대하여 X 축 방향 양측의 각각에 형성하고, 광로 공간 (K1) 에 대하여 X 축 방향을 따라 액체 (LQ) 를 공급하도록 해도 된다. 또한, 노즐 부재 (70) 등의 액침 기구 (1) 의 구조는 상기 서술한 구조에 한정되지 않고, 예를 들어, 유럽 특허 공개 제 1420298 호, 국제 공개 제 2004/055803 호, 국제 공개 제 2004/057589 호, 국제 공개 제 2004/057590 호, 국제 공개 제 2005/029559 호에 기재되어 있는 것도 사용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 액체 (LQ) 는 순수를 사용하였다. 순수는 반도체 제조 공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있음과 함께, 기판 (P) 상의 포토레지스트 및 광학 소자 (렌즈) 등에 대한 악영향이 없다는 이점이 있다. 또한, 순수는 환경에 대한 악영향이 없음과 함께 불순물의 함유량이 매우 낮기 때문에, 기판 (P) 의 표면 및 투영 광학계 (PL) 의 선단면에 형성되어 있는 광학 소자의 표면을 세정하는 작용도 기대할 수 있다. 또한 공장 등에서 공급되는 순수의 순도가 낮은 경우에는, 노광 장치가 초순수 제조기를 가지도록 해도 된다.
그리고, 파장이 193㎚ 정도인 노광광 (EL) 에 대한 순수 (물) 의 굴절률 n 은 대략 1.44 정도로 알려져 있어, 노광광 (EL) 의 광원으로서 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 을 사용한 경우, 기판 (P) 상에서는 1/n, 즉 약 134㎚ 로 단파장화되어 높은 해상도가 얻어진다. 또한, 초점 심도는 공기 중과 비교하여 약 n 배, 즉 약 1.44 배로 확대되기 때문에, 공기 중에서 사용하는 경우와 동일한 정도의 초점 심도를 확보할 수만 있으면 되는 경우에는 투영 광학계 (PL) 의 개구수를 보다 증가시킬 수 있어, 이 점에서도 해상도가 향상된다.
본 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 의 선단에 제 1 광학 소자 (LS1) 가 장착되어 있고, 이 광학 소자에 의해 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성, 예를 들어 수차 (구면 수차, 코마 수차 등) 를 조정할 수 있다. 또한, 투영 광학계 (PL) 의 선단에 장착되는 광학 소자로는 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성의 조정에 사용되는 광학 플레이트여도 된다. 또는 노광광 (EL) 을 투과 가능한 평행 평면판이어도 된다.
그리고, 액체 (LQ) 의 흐름에 의해 발생하는 투영 광학계 (PL) 선단의 제 1 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) 사이의 압력이 큰 경우에는, 그 광학 소자를 교환 가능하게 하는 것이 아니라, 그 압력에 의해 광학 소자가 움직이지 않도록 견고하게 고정시켜도 된다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면과의 사이는 액체 (LQ) 로 채워져 있지만, 예를 들어 기판 (P) 의 표면에 평행 평면판으로 이루어지는 커버 유리를 장착한 상태에서 액체 (LQ) 를 채우는 구성이어도 된다.
또한, 상기 서술한 실시형태의 투영 광학계는, 선단의 광학 소자의 이미지면측 광로 공간을 액체로 채우고 있지만, 국제 공개 제 2004/019128 호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같이, 선단의 광학 소자의 마스크측 광로 공간도 액체로 채우는 투영 광학계를 채용할 수도 있다.
또한, 상기 각 실시형태의 액체 (LQ) 는 물 (순수) 이지만, 물 이외의 액체일 수도 있다. 예를 들어 노광광 (EL) 의 광원이 F2 레이저인 경우, 이 F2 레이저광은 물을 투과하지 못하기 때문에, 액체 (LQ) 로는 F2 레이저광을 투과 가능한 예를 들어 과불화폴리에테르 (PFPE) 또는 불소계 오일 등의 불소계 유체여도 된다. 이 경우, 액체 (LQ) 와 접촉하는 부분에는, 예를 들어 불소를 함유하는 극성이 작은 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써 친액화 처리한다. 또한, 액체 (LQ) 로는, 그 밖에도 노광광 (EL) 에 대한 투과성이 있고 가능한 한 굴절률이 높으며, 투영 광학계 (PL) 나 기판 (P) 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 대하여 안정적인 것 (예를 들어 시더유) 을 사용할 수도 있다.
또한, 액체 (LQ) 로는, 굴절률이 1.6∼1.8 정도인 것을 사용해도 된다. 그리고, 석영이나 형석보다 굴절률이 높은 (예를 들어 1.6 이상) 재료로 광학 소자 (LS1) 를 형성해도 된다. 액체 (LQ) 로서 여러 가지 액체, 예를 들어, 초임계 유체를 사용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 각 실시형태의 기판 (P) 으로는, 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용의 유리 기판이나, 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼, 또는 노광 장치에서 사용되는 마스크 또는 레티클의 원판 (합성 석영, 실리콘 웨이퍼) 등이 적용된다.
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, 노광 장치 (EX) 로는, 제 1 패턴과 기판 (P) 을 거의 정지시킨 상태에서 제 1 패턴의 축소 이미지를 투영 광학계 (예를 들어 1/8 축소 배율로 반사 소자를 포함하지 않은 굴절형 투영 광학계) 를 사용하여 기판 (P) 상에 일괄 노광하는 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 이 경우, 그 후에 다시 제 2 패턴과 기판 (P) 을 거의 정지시킨 상태에서 제 2 패턴의 축소 이미지를 그 투영 광학계를 사용하여, 제 1 패턴과 부분적으로 겹쳐서 기판 (P) 상에 일괄 노광하는 스티치 방식의 일괄 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 스티치 방식의 노광 장치로는, 기판 (P) 상에서 적어도 2 개의 패턴을 부분적으로 겹쳐서 전사하고, 기판 (P) 을 순차 이동시키는 스텝 앤드 스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 상기 각 실시형태에서는 투영 광학계 (PL) 를 구비한 노광 장치를 예로 들어 설명하였지만, 투영 광학계 (PL) 를 사용하지 않는 노광 장치 및 노광 방법에 본 발명을 적용할 수 있다. 이와 같이 투영 광학계 (PL) 를 사용하지 않는 경우라도, 노광광은 렌즈 등의 광학 부재를 통해서 기판에 조사되고, 그와 같은 광학 부재와 기판 사이의 소정 공간에 액침 영역이 형성된다.
또한, 본 발명은, 트윈 스테이지형의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 트윈 스테이지형의 노광 장치의 구조 및 노광 동작은, 예를 들어 일본 공개특허공보 평 10-163099 호 및 일본 공개특허공보 평 10-214783 호 (대응 미국 특허 6,341,007, 6,400,441, 6,549,269 및 6,590,634), 일본 공표특허공보 2000-505958 호 (대응 미국 특허 5,969,441) 또는 미국 특허 6,208,407 에 개시되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령에서 허용되는 한도 내에서, 이들 개시를 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
또한, 일본 공개특허공보 평 11-135400 호, 일본 공개특허공보 2000-164504 호 등에 개시되어 있는 바와 같이, 기판을 유지하는 기판 스테이지와 기준 마크가 형성된 기준 부재, 및/또는 각종 광전 센서를 탑재한 계측 스테이지를 구비한 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 상기 서술한 실시형태에서는 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 국소적으로 액체를 채우는 노광 장치를 채용하고 있지만, 본 발명은, 일본 공개특허공보 평6-124873호 및 일본 공개특허공보 평 10-303114 호, 미국 특허 제 5,825,043 호 등에 개시되어 있는 노광 대상인 기판의 표면 전체가 액체 중에 침지되어 있는 상태에서 노광을 실시하는 액침 노광 장치에도 적용할 수 있다. 그러한 액침 노광 장치의 구조 및 노광 동작은, 미국 특허 제 5,825,043 호에 상세하게 기재되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 국가의 법령이 허용되는 한도 내에서 이 미국 특허의 기재 내용을 원용하여 본문 기재의 일부로 한다.
또한 상기 각 실시형태에서는, 광투과성 기판 상에 소정의 차광 패턴 (또는 위상 패턴ㆍ감광 패턴) 을 형성한 광투과형 마스크를 사용하였지만, 이 마스크를 대신해서, 예를 들어 미국 특허 제 6,778,257 호 공보에 개시되어 있듯이, 노광할 패턴의 전자 데이터에 기초하여 투과 패턴 또는 반사 패턴, 혹은 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크를 사용해도 된다.
또한, 국제 공개 제 2001/035168 호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같이, 간섭 무늬를 기판 (P) 상에 형성함으로써, 기판 (P) 상에 라인 앤드 스페이스 패턴을 노광하는 노광 장치 (리소그래피 시스템) 에도 본 발명을 적용할 수 있다.
*이상과 같이, 본원 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 본원 청구의 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 개개의 조립 공정이 있음은 물론이다. 각종 서브 시스템의 노광 장치에 대한 조립 공정이 종료되면 종합 조정이 실시되어, 노광 장치 전체적인 각종 정밀도가 확보된다. 또한, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 실시하는 것이 바람직하다.
반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는, 도 29 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 노광하고, 노광한 기판을 현상하는 기판 처리 (노광 처리) 단계 (204), 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 등의 가공 프로세스를 포함; 205), 검사 단계 (206) 등을 거쳐 제조된다.
산업상이용가능성
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 장치, 박막 자기 헤드, 촬상 소자 (CCD) 혹은 레티클 또는 마스크 등을 제조하기 위한 노광 장치 등에도 폭넓게 적용할 수 있다.
1: 액침 기구 3: 기체 공급 기구
12: 공급구 22: 회수구
30: 제 2 노즐 부재 30T: 내측면
32: 분사구 34: 공급 유로
34A: 제 1 유로부 34B: 제 2 유로부
35: 하면 35A: 제 1 영역
35B: 제 2 영역 37: 버퍼 공간
38: 조정 장치 42: 배기구
44: 배기 공간 60: 흡인 장치
65: 돌기부 70: 제 1 노즐 부재
70S: 측면 95: 구동 장치
100: 기재 101: 막부재
102: 제 2 막부재 300: 세정 장치
301: 용기 302: 다공 부재
303: 공급관 310: 공급 기구
320: 포집 기구 EL: 노광광
EX: 노광 장치 K1: 광로 공간
K2: 소정 공간 K3: 외부 공간
LQ: 액체 P: 기판
PL: 투영 광학계

Claims (56)

  1. 액체를 통해서 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    액체를 회수하는 액체 회수구와, 기체를 회수하는 기체 회수구를 갖는 부재를 구비하며,
    상기 액체 회수구는 상기 부재의 하면과 상기 기판 사이의 액체와 액체연통하며,
    상기 기체 회수구는 상기 부재의 하면과 상기 기판 사이의 기체와 기체연통하고,
    상기 액체 회수구의 높이는 상기 기체 회수구의 높이와 상이하며,
    상기 기체 회수구는 액체의 유입이 억제되고 있는 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체 회수구는 상기 노광광의 광로 공간에 대하여 상기 액체 회수구의 외측에 형성된 것인, 노광 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기체 회수구는 상기 노광광의 광로 공간에 대하여 상기 부재의 하면과 상기 기판 사이의 액체와 기체의 계면의 외측에 있는 기체를 회수하는 것인, 노광 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    투영 광학계를 더 구비하고, 투영 광학계와 상기 기판 사이의 상기 노광광의 광로 공간이 액체로 채워져 있는, 노광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기체 회수구는 상기 광로 공간을 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있는, 노광 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 기체 회수구를 통해서 기체를 흡인함으로써 상기 광로 공간을 향하는 기체의 흐름을 생성하여 상기 광로 공간을 포함하는 소정 공간의 외측으로 액체가 누출되는 것을 방지하는, 노광 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 기체 회수구에 배치된 다공 부재를 추가로 갖는, 노광 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 다공 부재는 발액성을 갖는, 노광 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 다공 부재의 일방측에 소정의 부압 공간을 형성함으로써, 상기 다공 부재의 타방측 공간으로부터 기체만을 흡인하는, 노광 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 투영 광학계와 상기 기판을 상대적으로 이동시키면서 노광을 실시하는, 노광 장치.
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판의 노광 중에 상기 기체 회수구의 기체 회수 동작을 계속하는, 노광 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 액체 회수구는 기체의 유입이 억제되고 있는 노광 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 회수구에 연통하는 회수 유로를 갖고,
    상기 액체 회수구로부터 액체만이 회수되도록, 상기 회수 유로의 압력이 조정되는, 노광 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기체 회수구의 하방 공간에 기체를 공급하는 분출구를 추가로 구비한 노광 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 기체 회수구는, 상기 액체 회수구와 상기 분출구 사이에 배치되어 있는, 노광 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 기체 회수구에 연통하는 흡인 유로를 갖고,
    상기 기체 회수구로부터 기체만이 회수되도록, 상기 흡인 유로의 압력이 조정되는, 노광 장치.
  17. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체 회수구의 하방 공간에 기체를 공급하는 분출구를 추가로 구비한 노광 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 기체 회수구는, 상기 액체 회수구와 상기 분출구 사이에 배치되어 있는, 노광 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체 회수구에 연통하는 흡인 유로를 갖고,
    상기 기체 회수구로부터 기체만이 회수되도록, 상기 흡인 유로의 압력이 조정되는, 노광 장치.
  20. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하여 기판을 노광하는 것과,
    노광된 기판을 가공하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법.
  21. 광학 소자와 기판 사이의 액체를 통해서 상기 기판에 노광광을 조사하여 상기 기판을 노광하는 노광 방법으로서,
    투영 광학계의 광학 소자를 둘러싸도록 배치된 부재의 액체 회수구로부터 액체를 회수하는 것과,
    상기 부재의 기체 회수구로부터 기체를 회수하는 것을 포함하고,
    상기 액체 회수구는 상기 부재의 하면과 상기 기판 사이의 액체와 액체연통하고,
    상기 기체 회수구는 상기 부재의 하면과 상기 기판 사이의 기체와 기체연통하고,
    상기 액체 회수구의 높이는 상기 기체 회수구의 높이와 상이하며,
    상기 기체 회수구는 액체의 유입이 억제되고 있는 노광 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 기체 회수구는 상기 노광광의 광로 공간에 대하여 상기 액체 회수구의 외측에 형성된 것인 노광 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 기체 회수구는 상기 노광광의 광로 공간에 대하여 상기 부재의 하면과 상기 기판 사이의 액체와 기체의 계면의 외측에 있는 기체를 회수하는 것인 노광 방법.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 기체 회수구는 상기 노광광의 광로 공간을 둘러싸도록 형성되어 있는 노광 방법.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 기판의 노광 중에 상기 기체 회수구의 기체 회수 동작을 계속하는 노광 방법.
  26. 제 21 항에 있어서,
    상기 기체 회수구의 하방 공간에 기체를 공급하는 것을 추가로 포함하는 노광 방법.
  27. 제 21 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 회수구로부터 액체만이 회수되도록, 상기 액체 회수구에 연통하는 회수 유로의 압력이 조정되는 노광 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 기체 회수구로부터 기체만이 회수되도록, 상기 기체 회수구에 연통하는 흡인 유로의 압력이 조정되는 노광 방법.
  29. 제 21 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기체 회수구로부터 기체만이 회수되도록, 상기 기체 회수구에 연통하는 흡인 유로의 압력이 조정되는 노광 방법.
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