KR20070095272A - 노광 방법, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

Abstract

투영 광학계에 대한 기판(P)의 이동 조건에 따라, 기판(P) 상에 소망의 투영 상태로 패턴 이미지가 투영되도록 노광 조건을 결정하고, 결정된 노광 조건으로 기판(P)을 노광한다.

Description

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

본 발명은 액체를 통해 기판을 노광하는 노광 방법, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.

본원은 2005년 1월 31일에 출원된 특허 출원 제 2005-023244호에 의거해서 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.

반도체 디바이스, 액정 표시 디바이스 등의 마이크로 디바이스의 제조 공정의 하나인 포토리소그래피 공정에서는 마스크상에 형성된 패턴의 상을 감광성의 기판상에 투영하는 노광 장치가 이용된다. 이 노광 장치는 마스크를 지지하는 마스크 스테이지와 기판을 지지하는 기판 스테이지를 가지며, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지를 점차 이동시키면서 마스크의 패턴의 상을 투영 광학계를 통해 기판에 투영하는 것이다. 마이크로 디바이스의 제조에 있어서는 디바이스의 고밀도화를 위해, 기판상에 형성되는 패턴의 미세화가 요구되고 있다. 이 요구에 부응하기 위해, 노광 장치의 가일층의 고해상도화가 요망되고 있으며, 그 고해상도화를 실현하 기 위한 수단의 하나로서, 아래의 특허 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 투영 광학계와 기판 사이를 기체보다 굴절율이 높은 액체로 채운 상태에서 노광 처리를 실행하는 액침 노광 장치가 안출되어 있다.

특허 문헌 1: 국제 공개 특허 제99/49504호 팜플렛

(발명이 해결하고자 하는 과제)

투영 광학계와 기판 사이를 액체로 채운 상태에서 투영 광학계에 대해 기판(기판 스테이지)을 이동시킬 때, 액체의 온도나 온도 분포가 변동하여, 액체를 통해 원하는 패턴 상(像)을 투영할 수 없을 가능성이 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안해서 이루어진 것으로서, 원하는 투영 상태로 기판상에 패턴 상을 투영할 수 있는 노광 방법 및 노광 장치와 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 실시예에 나타내는 각 도면에 대응하는 이하의 구성을 채용하고 있다. 단, 각 요소에 부여한 참조 부호는 그 요소의 예시에 불과하며, 각 요소를 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 제 1 형태에 따르면, 투영 광학계(PL)와 기판(P) 사이의 광로 공간(K1)을 액체(LQ)로 채우고, 투영 광학계(PL)와 액체(LQ)를 통해 패턴 상을 기판(P)상에 투영하는 것에 의해 기판(P)을 노광하는 노광 방법에 있어서, 투영 광학계(PL)에 대한 기판(P)의 이동 조건에 따라, 기판(P)상에 원하는 투영 상태에서 패턴 상이 투영되도록 노광 조건을 결정하고, 결정된 노광 조건으로 기판(P)을 노광하는 노광 방법이 제공된다.

본 발명의 제 1 형태에 따르면, 투영 광학계에 대한 기판의 이동 조건에 따라 노광 조건을 결정함으로써, 원하는 투영 상태에서 기판상에 패턴 상을 투영할 수 있다.

본 발명의 제 2 형태에 따르면, 투영 광학계(PL)와 기판(P) 사이의 광로 공간(K1)을 액체(LQ)로 채우고, 투영 광학계(PL)와 액체(LQ)를 통해 패턴 상을 기판(P)상에 투영하는 것에 의해 기판(P)을 노광하는 노광 장치에 있어서, 투영 광학계(PL)의 상면 측에서 기판(P)을 유지해서 이동 가능한 가동 부재(PST)와, 투영 광학계(PL)에 대한 기판(P)의 이동 조건에 따라 기판(P)상에 원하는 투영 상태에서 패턴 상이 투영되는 것과 같은 노광 조건을 미리 기억한 기억 장치(MRY)를 구비한 노광 장치(EX)가 제공된다.

본 발명의 제 2 형태에 따르면, 투영 광학계에 대한 기판의 이동 조건에 따라, 기판상에 원하는 투영 상태에서 패턴 상이 투영되는 바와 같은 노광 조건을 미리 기억한 기억 장치를 마련했으므로, 그 기억 정보를 사용해서 원하는 투영 상태에서 기판상에 패턴 상을 투영할 수 있다.

본 발명의 제 3 형태에 따르면, 상기 형태의 노광 장치(EX)를 이용하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제 3 형태에 따르면, 원하는 투영 상태에서 기판상에 패턴 상을 투영할 수 있는 노광 장치를 사용해서 디바이스를 제조할 수 있다.

(발명의 효과)

본 발명에 따르면, 원하는 투영 상태에서 기판상에 패턴 상을 투영할 수 있어, 원하는 성능을 갖는 디바이스를 제조할 수 있다.

도 1은 노광 장치의 일 실시예를 나타내는 개략 구성도,

도 2는 기판을 유지한 기판 스테이지를 나타내는 평면도,

도 3(a)는 광로 공간의 액체와 기판 스테이지의 위치 관계가 액체에 미치는 영향을 설명하기 위한 모식도,

도 3(b)는 광로 공간의 액체와 기판 스테이지의 위치 관계가 액체에 미치는 영향을 설명하기 위한 모식도,

도 4(a)는 기판상의 쇼트 영역(shot region)을 주사 노광하고 있는 상태를 나타내는 모식도,

도 4(b)는 기판상의 쇼트 영역을 주사 노광하고 있는 상태를 나타내는 모식도,

도 5는 노광 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도,

도 6(a)는 액체의 온도에 기인해서 생기는 수차를 설명하기 위한 도면,

도 6(b)는 액체의 온도에 기인해서 생기는 수차를 설명하기 위한 도면,

도 6(c)는 액체의 온도에 기인해서 생기는 수차를 설명하기 위한 도면,

도 7(a)는 액체의 온도에 기인해서 생기는 수차를 설명하기 위한 도면,

도 7(b)는 액체의 온도에 기인해서 생기는 수차를 설명하기 위한 도면,

도 8은 더미 기판에 마련된 온도 센서를 설명하기 위한 도면,

도 9는 마이크로 디바이스의 제조 공정의 일 예를 설명하기 위한 흐름도이다.

(부호의 설명)

10 : 액체 공급 기구 20 : 액체 회수 기구

100 : 액침 기구 AR : 투영 영역

CONT : 제어 장치 EX : 노광 장치

K1 : 광로 공간 LC : 결상 특성 조정 장치

LQ : 액체 LR : 액침 영역

MRY : 기억 장치 P : 기판

PL : 투영 광학계 PST : 기판 스테이지

PSTD : 기판 스테이지 구동 장치 S1∼S32 : 쇼트 영역

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 설명하겠지만, 본 발명 은 이것에 한정되는 것은 아니다.

(노광 장치)

우선, 노광 장치의 일 실시예에 대해서 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은 노광 장치 EX를 나타내는 개략 구성도이다. 도 1에 있어서, 노광 장치 EX는 마스크 M을 유지하여 이동 가능한 마스크 스테이지 MST와, 기판 P를 유지하는 기판 홀더 PH를 갖고, 기판 P를 유지한 기판 홀더 PH를 이동시킬 수 있는 기판 스테이지 PST와, 마스크 스테이지 MST에 유지되어 있는 마스크 M을 노광광 EL로 조명하는 조명 광학계 IL과, 노광광 EL로 조명된 마스크 M의 패턴의 상을 기판 P상에 투영하는 투영 광학계 PL과, 노광 장치 EX 전체의 동작을 통괄 제어하는 제어 장치 CONT와, 제어 장치 CONT에 접속되고 노광에 관한 각종 정보를 기억한 기억 장치 MRY를 구비하고 있다.

본 실시예의 노광 장치 EX는 노광 파장을 실질적으로 짧게 해서 해상도를 향상시킴과 동시에 초점 심도를 실질적으로 넓게 하기 위해 액침법을 적용한 액침 노광 장치로서, 투영 광학계 PL의 상(像)면 쪽에 있어서의 노광광 EL의 광로 공간 K1을 액체 LQ로 채우기 위한 액침 기구(100)를 구비하고 있다. 액침 기구(100)는 투영 광학계 PL의 상면 근방에 마련되며, 액체 LQ를 공급하는 공급구(12) 및 액체 LQ를 회수하는 회수구(22)를 갖는 노즐 부재(70)와, 노즐 부재(70)에 마련된 공급구(12)를 통해 투영 광학계 PL의 상면 쪽에 액체 LQ를 공급하는 액체 공급 기구(10)와, 노즐 부재(70)에 마련된 회수구(22)를 통해 투영 광학계 PL의 상면 쪽의 액체 LQ를 회수하는 액체 회수 기구(20)를 구비하고 있다. 노즐 부재(70)는 기판 P(기판 스테이지 PST)의 위쪽에서, 투영 광학계 PL을 구성하는 복수의 광학 소자 중, 투영 광학계 PL의 상면에 가장 가까운 제 1 광학 소자 LS1을 둘러싸도록 환상으로 형성되어 있다.

노광 장치 EX는 적어도 마스크 M의 패턴 상(像)을 기판 P상에 투영하고 있는 동안, 액체 공급 기구(10)로부터 공급한 액체 LQ에 의해 투영 광학계 PL의 투영 영역 AR을 포함하는 기판 P상의 일부에, 투영 영역 AR보다 크고 또한 기판 P보다 작은 액체 LQ의 액침 영역 LR을 국소적으로 형성하는 국소 액침 방식을 채용하고 있다. 구체적으로는, 노광 장치 EX에 있어서는 투영 광학계 PL의 상면에 가장 가까운 제 1 광학 소자 LS1의 하면 LSA와, 투영 광학계 PL의 상면 쪽에 배치된 기판 P의 표면 사이의 노광광 EL의 광로 공간 K1이 액체 LQ로 채워지고, 투영 광학계 PL과, 투영 광학계 PL과 기판 P 사이의 액체 LQ를 통해 마스크 M의 패턴 상을 기판 P상에 투영하는 것에 의해, 기판 P가 노광된다. 제어 장치 CONT는 액체 공급 기구(10)를 사용해서 기판 P상에 액체 LQ를 소정량 공급함과 동시에, 액체 회수 기구(20)를 사용해서 기판 P상의 액체 LQ를 소정량 회수함으로써, 기판 P상에 액체 LQ의 액침 영역 LR을 국소적으로 형성한다.

본 실시예에서는 노광 장치 EX로서 마스크 M과 기판 P를 각각의 주사 방향(역방향)으로 동기 이동시키면서 마스크 M에 형성된 패턴의 상을 기판 P에 투영하는 주사형 노광 장치(소위 스캐닝 스테퍼)를 사용하는 경우를 예로 들어 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 수평면내에 있어서 마스크 M과 기판 P의 동기 이동 방향(주사 방향)을 Y축 방향, 수평면내에 있어서 Y축 방향과 직교하는 방향을 X축 방향(비 주사 방향), Y축 및 X축 방향에 수직이고 투영 광학계 PL의 광축 AX와 일치하는 방향을 Z축 방향으로 한다. 또한, X축, Y축 및 Z축 주위의 회전(경사) 방향을 각각, θX, θY 및 θZ 방향으로 한다. 또, 여기서 말하는 「기판」은 반도체 웨이퍼 등의 기재 상에 감광재(레지스트)를 도포한 것을 포함하고, 「마스크」는 기판상에 축소 투영되는 디바이스 패턴이 형성된 레티클을 포함한다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 노광 장치 EX는 챔버 장치 CH에 수용되어 있다. 노광 장치 EX를 수용한 챔버 장치 CH는 클린룸내의 바닥면 F상에 설치되어 있다. 노광 장치 EX를 수용한 챔버 장치 CH의 내부 공간은 공기 조절계(300)에 의해 공기 조절된다. 공기 조절계(300)는 챔버 장치 CH의 내부 공간의 환경(청정도, 온도, 습도 및 압력 등을 포함)을 원하는 상태로 유지한다. 본 실시예에 있어서의 공기 조절계(300)는 원하는 상태로 조정된 기체를 챔버 장치 CH의 일부에 마련된 급기구(301)를 통해 챔버 장치 CH의 내부 공간으로 공급함과 동시에, 챔버 장치 CH의 내부 공간의 기체를 챔버 장치 CH의 다른 부분에 마련된 배기구(302)를 통해 외부로 배출하여, 챔버 장치 CH의 내부 공간의 환경을 유지한다. 또, 도 1에서는 챔버 장치 CH는 노광 장치 EX 전체를 수용하고 있지만, 노광 장치 EX 전체를 수용하지 않고, 광로 공간 K1을 포함하는 노광 장치 EX의 일부의 공간을 수용하는 구성이어도 좋다. 본 실시예의 공기 조절계(300)는 적어도 광로 공간 K1의 근방을 공기 조절하는 것으로 한다.

또, 급기구(301) 및 배기구(302)의 위치는 도 1의 예에 한정되지 않으며, 예컨대, 챔버 장치 CH의 상부에 급기구(301)를 마련하고, 챔버 장치 CH의 하부에 배 기구(302)를 마련해도 좋다.

조명 광학계 IL은 노광용 광원, 노광용 광원으로부터 사출된 광속(光束)의 조도를 균일화하는 광학 적분기, 광학 적분기로부터의 노광광 EL을 집광하는 콘덴서 렌즈, 릴레이 렌즈계 및 노광광 EL에 의한 마스크 M상의 조명 영역을 설정하는 시야 조리개 등을 갖고 있다. 마스크 M상의 소정의 조명 영역은 조명 광학계 IL에 의해 균일한 조도 분포의 노광광 EL로 조명된다. 조명 광학계 IL로부터 사출되는 노광광 EL로는, 예컨대, 수은 램프로부터 사출되는 휘선(g선, h선, i선) 및 XrF 엑시머 레이저광(파장 248㎚) 등의 원자외광(DUV광)이나 ArF 엑시머 레이저광(파장 193㎚) 및 F2 레이저광(파장 157㎚) 등의 진공 자외광(VLV광) 등이 이용된다. 본 실시예에 있어서는 ArF 엑시머 레이저광이 이용된다.

본 실시예에 있어서는 액체 공급 기구(10)로부터 공급하는 액체 LQ로서 순수한 물이 이용되고 있다. 순수한 물은 ArF 엑시머 레이저광뿐만 아니라, 예컨대, 수은 램프로부터 사출되는 휘선(g선, h선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광(파장 248㎚) 등의 원자외광(DUV광)도 투과 가능하다.

마스크 스테이지 MST는 마스크 M을 유지해서 이동시킬 수 있다. 마스크 스테이지 MST는 마스크 M을 진공 흡착(또는 정전 흡착)에 의해 유지한다. 마스크 스테이지 MST는 제어 장치 CONT에 의해 제어되는 리니어 모터나 보이스 코일 모터 등을 포함하는 마스크 스테이지 구동 장치 MSTD에 의해, 마스크 M을 유지한 상태에서 투영 광학계 PL의 광축 AX에 수직인 평면내, 즉 XY 평면내에서 2차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 마스크 스테이지 MST상에는 이동 미러(91)가 마련되어 있다. 또 이동 미러(91)에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계(92)가 마련되어 있다. 마스크 스테이지 MST상의 마스크 M의 2차원 방향의 위치 및 θZ 방향의 회전각(θX, θY 방향의 회전각을 포함해도 됨)은 레이저 간섭계(92)에 의해 실시간으로 계측된다. 레이저 간섭계(92)의 계측 결과는 제어 장치 CONT로 출력된다. 제어 장치 CONT는 레이저 간섭계(92)의 계측 결과에 의거해서 마스크 스테이지 구동 장치 MSTD를 구동하고, 마스크 스테이지 MST에 유지되어 있는 마스크 M의 위치 제어를 실행한다.

투영 광학계 PL은 마스크 M의 패턴 상을 소정의 투영 배율 β로 기판 P에 투영한다. 투영 광학계 PL은 제 1 광학 소자 LS1을 포함하는 복수의 광학 소자로 구성되어 있으며, 그들 광학 소자는 미러통 PK로 유지되어 있다. 본 실시예에 있어서, 투영 광학계 PL은 투영 배율 β가, 예컨대, 1/4, 1/5, 혹은 1/8의 축소계이다. 또, 투영 광학계 PL은 등배계 및 확대계의 어느 것이어도 좋다. 또한, 투영 광학계 PL은 반사 소자를 포함하지 않는 굴절계, 굴절 소자를 포함하지 않는 반사계, 반사 소자 및 굴절 소자를 포함하는 반사 굴절계의 어느 것이어도 좋다. 또한 본 실시예에 있어서는 투영 광학계 PL을 구성하는 복수의 광학 소자 중, 투영 광학계 PL의 상면에 가장 가까운 제 1 광학 소자 LS1은 미러통 PK로부터 노출되어 있다.

투영 광학계 PL에는, 예컨대, 일본 공개 특허 공보 소60-78454호, 일본 공개 특허 공보 평11-195602호, 국제 공개 특허 공보 제03/65428호 팜플렛 등에 개시되어 있는 바와 같은, 투영 광학계 PL의 결상 특성을 조정할 수 있는 결상 특성 조정 장치 LC가 마련되어 있다. 결상 특성 조정 장치 LC는 투영 광학계 PL을 구성하는 복수의 광학 소자의 일부를 이동시킬 수 있는 광학 소자 구동 장치(3)를 포함한다. 광학 소자 구동 장치(3)는 투영 광학계 PL을 구성하는 복수의 광학 소자 중 특정의 광학 소자를 광축 AX 방향(Z축 방향)으로 이동시키거나, 광축 AX에 대해 경사시킬 수 있다. 결상 특성 조정 장치 LC는 투영 광학계 PL을 구성하는 복수의 광학 소자 중 특정의 광학 소자를 이동시킴으로써, 투영 광학계 PL의 각종 수차(투영 배율, 왜곡(distortion), 구면 수차 등) 및 상면 위치(초점 위치) 등을 포함하는 결상 특성을 조정할 수 있다. 또한, 결상 특성 조정 장치 LC로서, 미러통 PK의 내부에 유지되어 있는 일부 광학 소자 사이 공간의 기체의 압력을 조정하는 압력 조정 기구를 포함하고 있어도 좋다. 결상 특성 조정 장치 LC는 제어 장치 CONT에 의해 제어된다.

기판 스테이지 PST는 기판 P를 유지하는 기판 홀더 PH를 갖고, 투영 광학계 PL의 상면 쪽에 있어서, 베이스 부재 BP상에서 이동 가능하다. 기판 홀더 PH는, 예컨대, 진공 흡착 등에 의해 기판 P를 유지한다. 기판 스테이지 PST상에는 오목부(96)가 마련되어 있으며, 기판 P를 유지하기 위한 기판 홀더 PH는 오목부(96)에 배치되어 있다. 그리고, 기판 스테이지 PST의 오목부(96) 주위의 상면(97)은 기판 홀더 PH에 유지된 기판 P의 표면과 대략 동일한 높이(면일치)로 되는 것과 같은 평탄면(평탄부)으로 되어 있다.

기판 스테이지 PST는 제어 장치 CONT에 의해 제어되는 리니어 모터, 보이스 코일 모터 등을 포함하는 기판 스테이지 구동 장치 PSTD에 의해, 기판 P를 기판 홀더 PH를 통해 지지한 상태에서, 베이스 부재 BP상에서 XY 평면내에서 2차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 또한, 기판 스테이지 PST는 Z축 방향, θX 방향 및 θY 방향으로도 이동 가능하다. 따라서, 기판 스테이지 PST에 지지된 기판 P의 표면은 X축, Y축, Z축, θX, θY 및 θZ 방향의 6자유도의 방향으로 이동 가능하다. 기판 스테이지 PST의 측면에는 이동 미러(93)가 마련되어 있다. 또한, 이동 미러(93)에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계(94)가 마련되어 있다. 기판 스테이지 PST상의 기판 P의 2차원 방향의 위치 및 회전각은 레이저 간섭계(94)에 의해 실시간으로 계측된다.

또한, 노광 장치 EX는, 예컨대, 일본 공개 특허 공보 평8-37149호에 개시되어 있는 바와 같은 기판 스테이지 PST에 지지되어 있는 기판 P의 표면의 위치 정보를 검출하는 경사 입사 방식(oblique incidence method)의 포커스 레벨링 검출계(30)를 구비하고 있다. 포커스 레벨링 검출계(30)는 기판 P의 표면에 경사 방향으로부터 검출광 La를 조사하는 투사부(31)와, 검출광 La에 대해 소정의 위치 관계로 마련되고 기판 P의 표면에 조사된 검출광 La의 반사광을 수광하는 수광부(32)를 구비하고 있으며, 수광부(32)의 수광 결과에 의거해서, 기판 P의 표면의 위치 정보(Z축 방향의 위치 정보 및 θX 및 θY 방향의 경사 정보)를 검출한다.

레이저 간섭계(94)의 계측 결과는 제어 장치 CONT로 출력된다. 제어 장치 CONT는 레이저 간섭계(94)의 계측 결과에 의거해서, 기판 P의 X축 방향, Y축 방향 및 θZ 방향에 있어서의 위치 제어를 실행한다. 또한, 포커스 레벨링 검출계(30)의 검출 결과도 제어 장치 CONT로 출력된다. 제어 장치 CONT는 포커스 레벨링 검출계(30)의 검출 결과 등에 의거해서, 기판 스테이지 구동 장치 PSTD를 구동하고, 기판 P의 포커스 위치(Z 위치) 및 경사각(θX, θY)을 제어해서 기판 P의 표면의 위치 제어를 실행한다.

다음에, 액침 기구(100)의 액체 공급 기구(10) 및 액체 회수 기구(20)에 대해 설명한다. 액체 공급 기구(10)는 액체 LQ를 투영 광학계 PL의 상면 쪽으로 공급하기 위한 것으로서, 액체 LQ를 송출할 수 있는 액체 공급부(11)와, 액체 공급부(11)에 그 일단을 접속하는 공급관(13)을 구비하고 있다. 공급관(13)의 타단은 노즐 부재(70)에 접속되어 있다. 노즐 부재(70)의 내부에는 공급관(13)의 타단과 공급구(12)를 접속하는 내부 유로(공급 유로)가 형성되어 있다. 액체 공급부(11)는 액체 LQ를 수용하는 탱크, 가압 펌프, 공급하는 액체 LQ의 온도를 조정하는 온도 조정 장치 및 액체 LQ내의 이물질을 제거하는 필터 유닛 등을 구비하고 있다. 액체 공급부(11)의 액체 공급 동작은 제어 장치 CONT에 의해 제어된다. 또, 액체 공급 기구(10)의 탱크, 가압 펌프, 온도 조정 장치, 필터 유닛 등은 그 모두를 노광 장치 EX가 구비하고 있을 필요는 없으며, 노광 장치 EX가 설치되는 공장 등의 설비를 대용해도 좋다.

액체 회수 기구(20)는 투영 광학계 PL의 상면 쪽의 액체 LQ를 회수한다. 액체 회수 기구(20)는 액체 LQ를 회수 가능한 액체 회수부(21)와, 액체 회수부(21)에 그의 일단을 접속하는 회수관(23)을 구비하고 있다. 회수관(23)의 타단은 노즐 부재(70)에 접속되어 있다. 노즐 부재(70)의 내부에는 회수관(23)의 타단과 회수구(22)를 접속하는 내부 유로(회수 유로)가 형성되어 있다. 액체 회수부(21)는, 예컨대, 진공 펌프 등의 진공계(흡인 장치), 회수된 액체 LQ와 기체를 분리하는 기 액 분리기 및 회수한 액체 LQ를 수용하는 탱크 등을 구비하고 있다. 또, 액체 회수 기구(20)의 진공계, 기액 분리기, 탱크 등은 그 모두를 노광 장치 EX가 구비하고 있을 필요는 없으며, 노광 장치 EX가 설치되는 공장 등의 설비를 대용해도 좋다.

액체 LQ를 공급하는 공급구(12) 및 액체 LQ를 회수하는 회수구(22)는 노즐 부재(70)의 하면(70A)에 형성되어 있다. 노즐 부재(70)의 하면(70A)은 기판 P의 표면 및 기판 스테이지 PST의 상면(97)과 대향하는 위치에 마련되어 있다. 노즐 부재(70)는 제 1 광학 소자 LS1의 측면을 둘러싸도록 마련된 환상 부재이고, 공급구(12)는 노즐 부재(70)의 하면(70A)에서, 투영 광학계 PL의 제 1 광학 소자 LS1(투영 광학계 PL의 광축 AX)을 둘러싸도록 복수 마련되어 있다. 또한, 회수구(22)는 노즐 부재(70)의 하면(70A)에 있어서, 제 1 광학 소자 LS1에 대해 공급구(12)보다 바깥쪽에 마련되어 있고, 제 1 광학 소자 LS1 및 공급구(12)를 둘러싸도록 마련되어 있다.

그리고, 제어 장치 CONT는 액체 공급 기구(10)를 사용해서 기판 P상에 액체 LQ를 소정량 공급함과 동시에, 액체 회수 기구(20)를 사용해서 기판 P상의 액체 LQ를 소정량 회수함으로써, 투영 광학계 PL과 기판 P 사이의 노광광 EL의 광로 공간 K1을 액체 LQ로 채우고, 기판 P상에 액체 LQ의 액침 영역 LR을 국소적으로 형성한다. 액체 LQ의 액침 영역 LR을 형성할 때, 제어 장치 CONT는 액체 공급부(11) 및 액체 회수부(21)의 각각을 구동한다. 제어 장치 CONT의 제어 하에 액체 공급부(11)로부터 액체 LQ가 송출되면, 그 액체 공급부(11)로부터 송출된 액체 LQ는 공 급관(13)을 흐른 후, 노즐 부재(70)의 공급 유로를 통해, 공급구(12)로부터 투영 광학계 PL의 상면 쪽으로 공급된다. 또한, 제어 장치 CONT하에서 액체 회수부(21)가 구동되면, 투영 광학계 PL의 상면 쪽의 액체 LQ는 회수구(22)를 통해 노즐 부재(70)의 회수 유로에 유입되고, 회수관(23)을 흐른 후, 액체 회수부(21)에 회수된다.

도 2는 기판 P를 유지한 기판 스테이지 PST를 위쪽에서 본 평면도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 기판 P상에는 복수의 쇼트 영역 S1∼S32가 매트릭스 형상으로 설정되어 있으며, 이들 기판 P상에 설정된 복수의 쇼트 영역 S1∼S32가 순차 노광된다. 제어 장치 CONT는 투영 광학계 PL과 기판 P(기판 스테이지 PST)를 Y축 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각을 주사 노광한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 투영 광학계 PL의 투영 영역 AR은 X축 방향을 긴 쪽 방향으로 하는 슬릿 형상(직사각형 형상)으로 설정되어 있다. 제어 장치 CONT는 투영 광학계 PL의 투영 영역 AR과, 기판 P상의 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각을, 도 2 중, 화살표 y1, y2로 나타내는 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각을 주사 노광한다.

본 실시예에 있어서는 제어 장치 CONT는 기판 P상에 설정된 복수의 쇼트 영역 S1∼S32 중, 최초로 제 1 쇼트 영역 S1을 주사 노광한다. 제 1 쇼트 영역 S1을 노광할 때, 제어 장치 CONT는 제 1 쇼트 영역 S1을 주사 개시 위치로 이동시킴과 동시에, 투영 영역 AR과 제 1 쇼트 영역 S1이 화살표 y1로 나타내는 방향으로 상대적으로 이동하도록 기판 P(기판 스테이지 PST)를 이동시키고, 제 1 쇼트 영역 S1을 주사 노광한다. 제 1 쇼트 영역 S1을 주사 노광한 후, 제어 장치 CONT는 다음의 제 2 쇼트 영역 S2를 주사 노광하기 위해, 투영 광학계 PL과 기판 P(기판 스테이지 PST)를 X축 방향으로 상대적으로 스테핑 이동시킨다. 제어 장치 CONT는 기판 P를 스테핑 이동시켜, 제 2 쇼트 영역 S2를 주사 개시 위치로 이동시킴과 동시에, 투영 영역 AR과 제 2 쇼트 영역 S2가 화살표 y2로 나타내는 방향으로 상대적으로 이동하도록 기판 P(기판 스테이지 PST)를 이동시키고, 제 2 쇼트 영역 S2를 주사 노광한다. 제 2 쇼트 영역 S2를 주사 노광한 후, 제어 장치 CONT는 다음의 제 3 쇼트 영역 S3을 주사 노광하기 위해, 투영 광학계 PL과 기판 P(기판 스테이지 PST)를 X축 방향으로 상대적으로 스테핑 이동시킨다. 이하 마찬가지로, 제어 장치 CONT는 1개의 쇼트 영역을 주사 노광한 후, 기판 P의 스테핑 이동에 의해 다음의 쇼트 영역을 주사 개시 위치로 이동시키고, 이하, 스텝 앤드 스캔 방식으로 기판 P를 이동시키면서, 제 1∼제 32 쇼트 영역 S1∼S32의 각각을 순차 노광한다.

제어 장치 CONT는 1개의 쇼트 영역을 주사 노광할 때, 그 쇼트 영역을 주사 개시 위치로 이동시킨 후, Y축 방향에 대해, 가속하는 가속 상태, 일정 속도로 이동하는 정상 상태 및 감속하는 감속 상태의 순으로 천이하도록, 기판 P(기판 스테이지 PST)를 구동한다. 기판 P의 주사 노광은 정상 상태로 실행되며, 주사 노광시에는 투영 광학계 PL의 슬릿 형상(직사각형 형상)의 투영 영역 AR에, 노광광 EL의 조명 영역내의 마스크 M의 일부의 패턴 상이 투영된다. 또한 상술한 정상 상태에 있어서는 투영 광학계 PL에 대해 마스크 M이 -Y 방향(또는 +Y 방향)으로 속도 V로 이동하는데 동기해서, 기판 P가 +Y 방향(또는 -Y 방향)으로 속도 β·V(β는 투영 배율)로 이동한다.

기판 P상의 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각을 액침 노광할 때에, 제어 장치 CONT는 액침 기구(100)를 사용해서 투영 광학계 PL과 기판 스테이지 PST상의 기판 P 사이의 노광광 EL의 광로 공간 K1을 액체 LQ로 채우고, 투영 영역 AR보다 큰 액체 LQ의 액침 영역 LR을 형성한다. 그리고, 제어 장치 CONT는 투영 영역 AR을 액체 LQ의 액침 영역 LR로 덮은 상태에서, 투영 광학계 PL과 액체 LQ를 통해 마스크 M을 통과한 노광광 EL을 기판 P상에 조사하는 것에 의해 기판 P를 노광한다.

도 3(a) 및 도 3(b)는 광로 공간 K1(액침 영역 LR)의 액체 LQ와 기판 스테이지 PST의 위치 관계가 액체 LQ에 주는 영향을 설명하기 위한 모식도이다. 도 3(a) 및 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 기판 P상의 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각을 액침 노광할 때에는 투영 영역 AR은 액체 LQ의 액침 영역 LR로 덮여진다.

상술한 바와 같이, 기판 스테이지 PST는, 예컨대, 리니어 모터, 보이스 코일 모터 등을 포함하는 기판 스테이지 구동 장치 PSTD에 의해 투영 광학계 PL의 상면 쪽에서 기판 P를 유지하여 이동시킨다. 이들 리니어 모터, 보이스 코일 모터 등의 액추에이터가 발열하면, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다. 즉, 기판 스테이지 PST에 마련된 액추에이터는 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도를 변화시키는 열원으로서 작용한다. 바꾸어 말하면, 기판 스테이지 PST는 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도를 변화시키는 열원을 가진 상태에서 이동한다. 따라서, 기판 스테이지 PST상의 기판 P는 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도를 변화시키는 열원을 수반해서 이동하게 된다.

간단하게 하기 위해, 열원으로서의 액추에이터가 기판 스테이지 PST의 도 3(a) 및 도 3(b) 중, 예컨대, 우측 하부의 코너부의 소정 위치에 배치되어 있는 경우에 대해서 고려한다. 이러한 기판 스테이지 PST를 사용해서, 도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 기판 P상의 도면 중, 예컨대, 좌측 상부의 소정 영역(예컨대, 제 9 쇼트 영역 S9)을 노광하는 경우와, 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 기판 P상의 도면 중, 예컨대, 우측 하부의 소정 영역(예컨대, 제 27 쇼트 영역 S27)을 노광하는 경우에는 열원(액추에이터)이 광로 공간 K1의 액체 LQ에 미치는 영향이 서로 다를 가능성이 있다. 즉, 도 3(a)에 나타내는 상태와 도 3(b)에 나타내는 상태에서는 광로 공간 K1(액침 영역 LR)의 액체 LQ와 열원(액추에이터)의 상대적인 위치 관계가 서로 다르기 때문에, 열원(액추에이터)이 광로 공간 K1(액침 영역 LR)의 액체 LQ에 주는 영향이 서로 다를 가능성이 있다.

더욱 구체적으로는, 도 3(a)의 상태의 액침 영역 LR의 액체 LQ와 열원의 수평 방향에 있어서의 거리 L1과, 도 3(b)의 상태의 액침 영역 LR의 액체 LQ와 열원의 수평 방향에 있어서의 거리 L2는 서로 다르기 때문에, 이 거리(위치 관계)의 차이에 의해, 도 3(a)의 상태와 도 3(b)의 상태에서는 광로 공간 K1에 채워진 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 서로 다를 가능성이 있다. 즉, 도 3(b)의 상태 쪽이 도 3(a)의 상태보다 액침 영역 LR의 액체 LQ와 열원의 거리가 작기 때문에, 도 3(b)의 상태의 액침 영역 LR의 액체 LQ는 도 3(a)의 상태의 액침 영역 LR의 액체 LQ보다 열원의 영향을 받기 쉬워, 액체 LQ의 온도가 높아지거나 온도 분포가 현저히 발생할 가능성이 있다. 특히, 도 3(a) 및 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 광로 공간 K1(액침 영역 LR)의 액체 LQ와 열원이 수평 방향으로 어긋난 위치에 있는 경우에는 광로 공간 K1(액침 영역 LR)의 액체 LQ에는 수평 방향으로 온도 분포가 발생할 가능성이 있다. 또한, 열원(액추에이터)이, 예컨대, 액침 영역 LR의 아래쪽에 배치되는 경우에 있어서는 광로 공간 K1(액침 영역 LR)의 액체 LQ에는 연직 방향으로 온도 분포가 발생할 가능성이 있다.

또, 여기서는 간단하게 하기 위해, 열원으로서의 액추에이터가 기판 스테이지 PST의 소정 위치(도 3(a) 및 도 3(b)에 있어서 우측 하부의 코너)에 1개 배치되어 있는 것을 전제로 해서 설명했지만, 실제로는 액추에이터는 기판 스테이지 PST의 복수의 소정 위치의 각각에 배치된다.

본 실시예에 있어서는 투영 광학계 PL의 상면 쪽의 광로 공간 K1에 액체 LQ가 채워지기 때문에, 투영 광학계 PL과 기판 스테이지 PST에 마련되어 있는 열원의 위치 관계에 따라, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동한다. 또한, 열원을 갖는 기판 스테이지 PST는 기판 P를 유지해서 이동하기 때문에, 투영 광학계 PL과 기판 P(기판 스테이지 PST)의 위치 관계의 변화에 따라, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동한다.

또한, 기판 스테이지 PST의 이동 방향에 따라서도 기판 스테이지 PST가 갖고 있는 열원(액추에이터)에 기인해서, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다. 예컨대, 기판 스테이지 PST를 X축 방향으로 이동시키는 경우에는 기판 스테이지 PST를 X축 방향으로 이동시키기 위한 X 이동용 액추에이터가 구동되고, 기판 스테이지 PST를 Y축 방향으로 이동시키는 경 우에는 기판 스테이지 PST를 Y축 방향으로 이동시키기 위한 Y 이동용 액추에이터가 구동되며, 기판 스테이지 PST를 Z축 방향으로 이동시키는 경우에는 기판 스테이지 PST를 Z축 방향으로 이동시키기 위한 Z 이동용 액추에이터가 구동된다. 이와 같이, 기판 스테이지 PST의 이동 방향에 따라 적어도 1개의 액추에이터가 사용된다. 그리고, X 이동용 액추에이터, Y 이동용 액추에이터 및 Z 이동용 액추에이터의 각각이 배치되어 있는 위치가 서로 다르고, X 이동용 액추에이터, Y 이동용 액추에이터 및 Z 이동용 액추에이터의 각각이 구동되는 것에 의해 발열하는 경우에는 기판 스테이지 PST의 이동 방향에 따라, 액체 LQ의 온도, 온도 분포의 적어도 한쪽에 주는 영향이 변동한다. 이와 같이, 열원을 수반해서 이동하는 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 방향에 따라, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다.

또한, 기판 스테이지 PST의 이동 속도에 따라서도, 기판 스테이지 PST가 갖고 있는 열원(액추에이터)에 기인해서, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다. 예컨대, 기판 스테이지 PST를 큰 속도(가속도)로 소정 방향(예컨대, Y축 방향)으로 이동시키는 경우에는 Y 이동용 액추에이터의 발열량은 커지고, 기판 스테이지 PST를 비교적 작은 속도(가속도)로 이동시키는 경우에는 Y 이동용 액추에이터의 발열량은 비교적 작다. 또한, 상술한 바와 같이, 1개의 쇼트 영역을 주사 노광할 때에는 기판 스테이지 PST는 가속 상태, 정상 상태 및 감속 상태의 각각을 천이하지만, 각 이동 상태에 따라서도 액추에이터로부터의 발열량이 변동될 가능성이 있다. 또한, 투영 광학계 PL과 기판 P 를 상대적으로 이동시키면서 주사 노광하는 경우에 있어서, 주사 속도에 따라 액추에이터로부터의 발열량이 변동될 가능성이 있다. 또한, 복수의 쇼트 영역 중, 제 1 쇼트 영역을 노광한 후, 다음의 제 2 쇼트 영역을 노광하기 위해 투영 광학계 PL과 기판 P를 상대적으로 이동시킬 때의 스테핑 속도에 따라서도 액추에이터로부터의 발열량이 변동될 가능성이 있다. 이와 같이, 주사 속도, 스테핑 속도, 가속도, 감속도 등을 포함하는 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 속도에 따라서도 액추에이터로부터의 발열량이 변동하여, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다.

또 상술한 바와 같이, 노광 장치 EX 중 적어도 광로 공간 K1은 공기 조절계(300)에 의해 공기 조절되지만, 투영 광학계 PL과 기판 스테이지 PST의 위치 관계, 투영 광학계 PL에 대한 기판 스테이지 PST의 이동 방향 및 투영 광학계 PL에 대한 기판 스테이지 PST의 이동 속도 등에 따라, 광로 공간 K1 근방에 있어서의 기체의 흐름의 상태(공기 조절 상태)가 변화하여, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성도 있다. 예컨대, 기판 스테이지 PST의 위치에 따라, 급기구(301)로부터 광로 공간 K1을 향하는 기체의 흐름이 차단되거나, 유속이 변화하는 것에 의해, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다. 또한, 기판 스테이지 PST의 위치 및/또는 이동 방향에 의해, 급기구(301)로부터 공급된 기체가 광로 공간 K1에 도달하기 전에, 기판 스테이지 PST의 열원 근방을 통과할 가능성도 있다. 이 경우에 있어서도 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 높 아진다. 또한, 기판 스테이지 PST의 열원 근방을 통과한 기체가 광로 공간 K1의 근방에 도달하는 경우, 기판 스테이지 PST의 이동 속도의 변화에 수반해서 열원(액추에이터)의 발열량도 변동하므로, 기판 스테이지 PST의 이동 속도에 의해서도, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다. 이와 같이, 투영 광학계 PL의 상면 쪽의 광로 공간 K1을 공기 조절하기 위한 공기 조절계(300)에 의해 생성되는 기체의 흐름과 기판 P(기판 스테이지 PST)의 위치 관계, 기체의 흐름에 대한 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 방향 및 기체의 흐름에 대한 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 속도의 적어도 하나를 포함하는 기체의 흐름에 대한 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 조건에 따라서도, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다.

또, 여기서는 기판 스테이지 PST가 갖고 있는 열원으로서 액추에이터를 예로 들어 설명했지만, 기판 스테이지 PST가 갖고 있는 열원으로서는 액추에이터에 한정되지 않으며, 예컨대, 기판 스테이지 PST의 소정 위치에 탑재되고, 노광에 관한 각종 계측을 실행하는 광 계측기 등도 취할 수 있다.

또한, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도를 변화시키는 열원으로서는 기판 스테이지 PST가 갖고 있는 열원에 한정되지 않으며, 예컨대, 노광광 EL의 열에너지도 들 수 있다. 즉, 기판 P가 노광광 EL에 조사되면, 기판 P의 노광광 EL이 조사된 영역(즉 투영 영역 AR에 대응하는 영역)이 온도 변화(온도 상승)될 가능성이 있다. 그 기판 P의 온도 상승에 수반해서, 기판 P에 접촉하는 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다. 또한, 본 실시예에 있어서의 액체 LQ 는 물이며, 노광광 EL인 ArF 엑시머 레이저광을 약간 흡수하기 때문에, 광로 공간 K1의 액체 LQ가 노광광 EL(ArF 엑시머 레이저광)의 열에너지를 흡수하는 것에 의해, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다. 또한, 노광광 EL이 통과하는 제 1 광학 소자 LS1도 노광광 EL의 열에너지를 흡수하는 것에 의해 온도 변화될 가능성이 있기 때문에, 제 1 광학 소자 LS1에 접촉하는 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다.

도 4(a) 및 4B는 제 1 쇼트 영역 S1을 주사 노광한 후, 다음의 제 2 쇼트 영역 S2를 주사 노광하고 있는 상태를 나타내는 모식도이며, 도 4(a)는 평면도, 도 4(b)는 측면도이다. 도 4(a) 및 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 제 1, 제 2, 제 3 쇼트 영역 S1, S2, S3의 각각은 서로 인접하는 위치에 설정되어 있으며, 본 실시예에 있어서는 X축 방향(비주사 방향)으로 배열되어 마련되어 있다. 그리고, 제 1 쇼트 영역 S1, 제 2 쇼트 영역 S2 및 제 3 쇼트 영역 S3의 순으로 주사 노광이 실행된다. 도 4(a) 및 도 4(b)에 있어서, 이미 노광이 종료되어 있는 제 1 쇼트 영역 S1에 대응하는 기판 P의 표면은 노광광 EL의 조사에 의해 온도 상승하고 있을 가능성이 높다. 한편, 제 2 쇼트 영역 S2의 다음에 노광되는 제 3 쇼트 영역 S3에 대응하는 기판 P의 표면은 아직 노광광 EL이 조사되어 있지 않기 때문에, 노광광 EL의 조사에 의해서는 온도 상승하고 있지 않다. 이 경우에 있어서, 제 2 쇼트 영역 S2를 주사 노광할 때의 투영 영역 AR을 덮는 액침 영역 LR(광로 공간 K1)의 액체 LQ의 온도는 먼저 노광광 EL이 조사되어 온도 상승하고 있는 제 1 쇼트 영역 S1 의 영향을 받을 가능성이 있다. 즉, 복수의 쇼트 영역 중, 먼저 노광된 제 1 쇼트 영역 S1은 다음에 노광되는 제 2 쇼트 영역 S2를 노광할 때에, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도를 변화시키는 열원으로서 작용한다. 따라서, 제 1 쇼트 영역 S1의 영향에 의해, 제 2 쇼트 영역 S2를 노광할 때에 광로 공간 K1에 채워져 있는 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다.

또한, 도 2 및 도 4(a) 및 도 4(b)에 있어서, 제 2 쇼트 영역 S2를 노광할 때의 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽은 제 2 쇼트 영역 S2와 X축 방향에 관해서 인접하는 위치에 마련되고, 그 직전에 노광된 제 1 쇼트 영역 S1의 열의 영향을 크게 받을 가능성이 있다. 한편, 예컨대, 제 5 쇼트 영역 S5를 노광할 때의 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽은 그 직전에 노광된 제 4 쇼트 영역 S4의 열의 영향을 비교적 받지 않을 가능성이 있다. 즉, 제 5 쇼트 영역 S5와 제 4 쇼트 영역 S4의 거리는 제 2 쇼트 영역 S2와 제 1 쇼트 영역 S1의 거리보다 크기 때문에, 제 5 쇼트 영역 S5를 노광할 때의 광로 공간 K1의 액체 LQ가 제 4 쇼트 영역 S4로부터 받는 열의 영향은 제 2 쇼트 영역 S2를 노광할 때의 광로 공간 K1의 액체 LQ가 제 1 쇼트 영역 S1로부터 받는 열의 영향보다 작을 가능성이 있다.

이와 같이, 복수의 쇼트 영역 중, 먼저 노광된 쇼트 영역과, 다음에 노광되는 쇼트 영역에 대향하는 투영 광학계 PL의 상면 쪽의 광로 공간 K1에 채워진 액체 LQ의 위치 관계, 바꾸어 말하면, 복수의 쇼트 영역 중, 먼저 노광된 쇼트 영역과, 다음에 노광되는 쇼트 영역에 대향한 투영 광학계 PL의 위치 관계에 따라, 광로 공 간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다. 더욱 구체적으로는, 먼저 노광된 쇼트 영역과, 다음에 노광되는 쇼트 영역에 대향한 투영 광학계 PL의 거리에 따라, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다.

또한, 복수의 쇼트 영역을 노광할 때의 노광 순서에 따라, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성도 있다. 도 2를 참조해서 설명한 바와 같이, 제 1∼제 32 쇼트 영역 S1∼S32의 각각을 순차 노광하는 경우에 있어서는, 예컨대, 먼저 노광된 제 1 쇼트 영역 S1과, 다음에 노광되는 제 2 쇼트 영역 S2는 서로 인접하는 위치 관계에 있기 때문에, 다음의 제 2 쇼트 영역 S2를 노광할 때의 광로 공간 K1의 액체 LQ가 그 직전에 노광된 제 1 쇼트 영역 S1의 열의 영향을 크게 받을 가능성이 있다. 한편, 제 1 쇼트 영역 S1을 노광한 후, 그 제 1 쇼트 영역 S1과는 떨어진, 예컨대, 제 27 쇼트 영역 S27을 노광하는 경우, 제 1 쇼트 영역 S1과 제 27 쇼트 영역 S27은 떨어져 있기 때문에, 제 27 쇼트 영역 S27을 노광할 때의 광로 공간 K1의 액체 LQ는 그 직전에 노광된 제 1 쇼트 영역 S1의 열의 영향을 크게 받기 어렵다.

이와 같이, 제 1 쇼트 영역과 그 제 1 쇼트 영역에 인접하는 제 2 쇼트 영역을 연속해서 노광하도록 노광 순서를 결정한 경우와, 제 1 쇼트 영역과 그 제 1 쇼트 영역에 인접하는 제 2 쇼트 영역을 연속해서 노광하지 않도록 노광 순서를 결정한 경우에는 연속해서 노광하지 않도록 노광 순서를 결정한 경우 쪽이 제 2 쇼트 영역을 노광할 때의 광로 공간 K1의 액체 LQ가 그 직전에 노광된 제 1 쇼트 영역으 로부터 받는 열의 영향을 작게 할 수 있다.

또한, 예컨대, 제 1 쇼트 영역을 노광하고 제 1 시간이 경과한 후, 제 2 쇼트 영역을 노광하는 경우와, 제 1 쇼트 영역을 노광하고 제 1 시간보다 긴 제 2 시간이 경과한 후, 제 2 쇼트 영역을 노광하는 경우에는 제 2 시간이 경과한 후, 제 2 쇼트 영역을 노광하는 경우 쪽이 제 2 쇼트 영역을 노광할 때의 광로 공간 K1의 액체 LQ가 그 직전에 노광된 제 1 쇼트 영역으로부터 받는 열의 영향을 작게 할 수 있다. 즉, 제 1 쇼트 영역을 노광한 후, 제 2 쇼트 영역을 노광할 때까지의 대기 시간을 길게 설정한 쪽이 그만큼 제 1 쇼트 영역의 열을 저하시킨 상태에서(식힌 상태에서) 다음의 제 2 쇼트 영역을 노광할 수 있다. 따라서, 제 2 쇼트 영역을 노광할 때의 광로 공간 K1의 액체 LQ는 제 1 쇼트 영역의 열의 영향을 크게 받기 어렵다.

여기서, 제 1 쇼트 영역을 노광하고 나서 다음의 제 2 쇼트 영역을 노광할 때까지의 시간은 제 1 쇼트 영역을 노광한 후, 다음의 제 2 쇼트 영역을 노광하기 위해 투영 광학계 PL과 기판 P를 상대적으로 이동시킬 때의 스테핑 속도에 따라 변화한다. 즉, 스테핑 속도를 느리게 하는 것에 의해, 제 1 쇼트 영역을 노광한 후, 제 2 쇼트 영역을 노광할 때까지의 시간은 길어지고, 반대로, 스테핑 속도를 빨리하는 것에 의해, 제 1 쇼트 영역을 노광한 후, 제 2 쇼트 영역을 노광할 때까지의 시간은 짧아진다.

또한, 단위 시간당 노광하는 쇼트 영역의 수에 따라서도, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동한다. 예컨대, 단위 시간당 노광 하는 쇼트 영역의 수가 많다고 하는 것은 주사 속도가 빠르고, 제 1 쇼트 영역을 노광한 후, 다음의 제 2 쇼트 영역을 노광할 때까지의 시간이 짧게(혹은 스테핑 속도가 빠르게) 된다. 그 경우, 제 2 쇼트 영역을 노광할 때의 광로 공간 K1의 액체 LQ는 먼저 노광된 제 1 쇼트 영역의 노광광 EL의 조사에 의한 열에 의한 영향을 크게 받기 쉽다.

한편, 단위 시간당 노광하는 쇼트 영역의 수가 적다고 하는 것은 주사 속도가 느리고, 제 1 쇼트 영역을 노광한 후, 다음의 제 2 쇼트 영역을 노광할 때까지의 시간이 길다는(혹은 스테핑 속도가 느리다는) 것으로 된다. 그 경우, 제 2 쇼트 영역을 노광할 때에 광로 공간 K1에 채워진 액체 LQ는 먼저 노광된 제 1 쇼트 영역 S1의 노광광 EL의 조사에 의한 열에 의한 영향을 크게 받기 어렵다.

이와 같이, 쇼트 영역의 각각과 투영 광학계 PL을 상대적으로 이동시키면서 주사 노광할 때의 주사 속도 및 제 1 쇼트 영역을 노광한 후, 다음의 제 2 쇼트 영역을 노광할 때까지의 시간(스테핑 속도를 포함)에 따라서 결정되는 단위 시간당 노광하는 쇼트 영역의 수에 따라서도, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동된다.

또한, 제 1 쇼트 영역을 노광할 때의 노광량(=조도ㅧ시간, 혹은 조도ㅧ펄스수)에 따라서도, 다음의 제 2 쇼트 영역을 노광할 때의 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다. 즉, 노광량이 많은 경우, 큰 열에너지를 갖는 노광광 EL이 제 1 쇼트 영역에 조사되게 되므로, 제 1 쇼트 영역의 온도 상승량도 커진다. 따라서, 다음에 노광되는 제 2 쇼트 영역은 노 광광 EL의 조사에 의한 이전의 제 1 쇼트 영역의 열의 영향을 받기 쉽게 된다.

이상과 같이, 투영 광학계 PL과 기판 P(기판 스테이지 PST)의 위치 관계, 투영 광학계 PL에 대한 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 방향 및 투영 광학계 PL에 대한 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 속도 등을 포함하는 투영 광학계 PL에 대한 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 조건에 따라, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다. 또한, 먼저 노광된 제 1 쇼트 영역과 다음에 노광되는 제 2 쇼트 영역에 대향한 투영 광학계의 위치 관계(거리), 복수의 쇼트 영역을 노광할 때의 노광 순서, 기판 P(기판 스테이지 PST)의 주사 속도 및 스테핑 속도 및 단위 시간당 노광하는 쇼트 영역의 수 등을 포함하는 투영 광학계 PL에 대한 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 조건에 따라, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다. 혹은 상술한 바와 같이, 공기 조절계(300)의 영향이나 노광량(노광광 EL의 조사 조건)에 따라서도, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동될 가능성이 있다.

투영 광학계 PL에 대한 기판 P의 이동 조건 등에 따라, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동한 경우, 액체 LQ를 통해 기판 P상에 패턴 상을 투영할 때의 투영 상태가 변화하여, 원하는 투영 상태를 얻을 수 없을 가능성이 있다. 바꾸어 말하면, 투영 광학계 PL에 대한 기판 P의 이동 조건 등에 따라, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동하여, 수차가 발생(변동)할 가능성이 있다.

그래서 본 실시예에서는 투영 광학계 PL에 대한 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 조건에 따라, 기판 P상에 원하는 투영 상태에서 패턴 상이 투영되도록 노광 조건을 결정하고, 그 결정된 노광 조건으로 기판 P를 노광한다. 바꾸어 말하면, 투영 광학계 PL에 대한 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 조건에 따라 발생하는 액체 LQ의 온도 변동(온도 분포 변동)에 기인하는 수차를 보정하기 위한 보정량(보정 정보)을 결정하고, 그 결정된 보정량(보정 정보)에 의거해서 노광 조건을 보정하면서, 기판 P를 노광한다.

(노광 방법)

다음에, 노광 방법의 일 실시예에 대해서 도 5의 흐름도를 참조하면서 설명한다. 본 실시예에 있어서는 디바이스 제조용 기판 P의 노광에 앞서, 원하는 투영 상태에서 패턴 상이 투영되는 것과 같은 노광 조건(보정 정보)을 테스트 기판 Pt를 사용하여 결정하는 경우를 예로 들어 설명한다.

광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동한 경우, 구면 수차 등의 각종의 수차가 발생할 가능성이 있지만, 간단하게 하기 위해, 이하의 설명에 있어서는 발생하는 수차가 투영 광학계 PL과 액체 LQ를 통해 형성되는 상면 위치의 Z축 방향으로의 변동인 경우를 예로 들어 설명한다. 그리고, 투영 광학계 PL과 액체 LQ를 통해 형성되는 상면과 기판 P의 표면의 위치 관계를 보정하는 경우를 예로 들어 설명한다.

또한 이하의 설명에 있어서는 광로 공간 K1에 액체 LQ를 채우지 않는 상태를 바람직하게 「건식 상태」라고 하고, 광로 공간 K1에 액체 LQ를 채운 상태를 바람직하게 「습식 상태」라고 한다. 또한, 투영 광학계 PL과 액체 LQ를 통해 형성되는 상면을 적절히 「습식 상태로 형성되는 상면」이라 한다.

여기서, 액체 공급 기구(10)로부터 공급되는 액체 LQ의 온도는 거의 변화하지 않으며, 액체 공급 기구(10)에 기인하는 액체 LQ의 온도 변동은 수차의 요인으로서 무시할 수 있는 레벨이기 때문에, 이하의 설명에 있어서는 액체 공급 기구(10)로부터 공급되는 액체 LQ의 온도는 일정한 것으로 한다.

우선, 제어 장치 CONT는 기판 스테이지 PST에 테스트 기판 Pt를 반입(로드)한다. 이 때, 마스크 스테이지 MST에는 디바이스 제조용 패턴을 구비한 마스크 M이 로드되어 있다. 또, 테스트 기판 Pt는 디바이스 제조를 위한 노광이 실행되는 기판 P와 동일한 것이다.

제어 장치 CONT는 투영 광학계 PL과 테스트 기판 Pt 사이에 액체 LQ를 채우지 않고(건식 상태로), 포커스 레벨링 검출계(30)를 사용해서 테스트 기판 Pt의 표면 위치(표면 정보)를 검출한다(단계 SA1).

또, 본 실시예에 있어서는 포커스 레벨링 검출계(30)는 기판 Pt의 표면 위치(표면 정보)를 액체 LQ의 온도나 온도 분포가 소정의 기준 상태에 있고, 그 기준 상태의 액체 LQ와 투영 광학계 PL을 통해 형성되는 결상면에 대한 편차로서 검출하는 것으로 한다.

구체적으로는, 제어 장치 CONT는 레이저 간섭계(94)에 의해 기판 스테이지 PST(테스트 기판 Pt)의 XY 방향의 위치를 모니터링하면서, 기판 스테이지 PST를 XY 방향으로 이동시키면서, 테스트 기판 Pt상의 복수개 영역의 각각에 대한 표면 위치를 포커스 레벨링 검출계(30)를 사용해서 검출한다. 테스트 기판 Pt에는 디바이스 제조용 기판 P와 마찬가지로 복수의 쇼트 영역 S1∼S32가 매트릭스 형상으로 설정되어 있고, 제어 장치 CONT는 포커스 레벨링 검출계(30)를 사용해서 테스트 기판 Pt상의 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 대한 표면 위치를 검출한다. 바꾸어 말하면, 제어 장치 CONT는 포커스 레벨링 검출계(30)를 사용해서 테스트 기판 Pt상의 XY 방향의 복수의 각 위치(좌표)의 각각에 관한 표면 위치를 검출한다. 제어 장치 CONT는 포커스 레벨링 검출계(30)를 사용해서 검출한 테스트 기판 Pt상의 복수의 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 관한 표면 위치에 관한 정보를, 레이저 간섭계(94)의 계측 결과에 대응 지워 기억 장치 MRY에 기억한다. 이것에 의해, 기억 장치 MRY에는 테스트 기판 Pt상의 복수의 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 대한 표면 위치에 관한 정보가 테스트 기판 Pt의 XY 방향의 좌표 위치에 대응 지워 기억된다.

다음에, 제어 장치 CONT는 투영 광학계 PL과 기판 스테이지 PST의 상면(97)을 대향시킨 상태에서, 액체 공급 기구(10) 및 액체 회수 기구(20)에 의한 액체 LQ의 공급 및 회수를 실행하여, 투영 광학계 PL과 상면(97)의 사이를 액체 LQ로 채워 습식 상태를 형성한다(단계 SA2).

다음에, 제어 장치 CONT는 액체 공급 기구(10) 및 액체 회수 기구(20)에 의한 액체 LQ의 공급 및 회수를 실행하면서, 기판 스테이지 PST를 XY 방향으로 이동시키고, 투영 광학계 PL의 상면 쪽에 형성된 액침 영역 LR을 테스트 기판 Pt상으로 이동시킨다. 기판 스테이지 PST의 상면(97) 및 테스트 기판 Pt의 표면은 각각 대 략 동일한 높이(면 일치)이므로, 투영 광학계 PL의 상면 쪽에 액체 LQ를 유지한 상태에서, 기판 스테이지 PST를 XY 방향으로 이동시키는 것에 의해, 액침 영역 LR을 이동시킬 수 있다.

다음에, 제어 장치 CONT는 투영 광학계 PL과 테스트 기판 Pt의 사이의 광로 공간 K1을 액체 LQ로 채운 상태에서(습식 상태에서), 디바이스 제조용 기판 P를 노광할 때와 동일한 소정의 이동 조건(공기 조절계(300)의 공기 조절 조건, 노광광 EL의 조사 조건 등을 포함)으로 테스트 기판 Pt(기판 스테이지 PST)를 이동시키면서, 마스크 스테이지 MST에 유지되어 있는 마스크 M의 패턴 상을, 투영 광학계 PL 및 액체 LQ를 통해 테스트 기판 Pt상에 투영한다. 이것에 의해, 테스트 기판 Pt상의 복수의 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 마스크 M의 패턴 상이 투영된다(단계 SA3).

테스트 기판 Pt상의 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각을 노광할 때에는 제어 장치 CONT는 단계 SA1에 있어서 구한 습식 상태로 형성되는 상면과, 테스트 기판 Pt의 표면의 위치 관계의 정보에 의거해서, 포커스 레벨링 검출계(30)를 사용하지 않고, 습식 상태로 형성되는 상면과, 테스트 기판 Pt의 표면의 위치 관계를 조정하면서, 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각을 주사 노광한다. 습식 상태로 형성되는 상면과, 테스트 기판 Pt의 표면의 위치 관계를 조정할 때에는 제어 장치 CONT는, 예컨대, 테스트 기판 Pt를 유지하는 기판 스테이지 PST의 동작을 제어하고, 테스트 기판 Pt의 Z축 방향에 관한 위치 및 θX, θY 방향에 관한 위치를 조정한다.

여기서, 투영 광학계 PL에 대한 기판 스테이지 PST(테스트 기판 Pt)의 이동 조건에 따라, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 각각이 변동하지 않 는 경우에는 테스트 기판 Pt의 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각을 노광하는 경우에, 습식 상태로 형성되는 상면과 테스트 기판 Pt의 표면을 일치시킬 수 있다. 그런데, 상술한 바와 같이, 투영 광학계 PL에 대한 기판 스테이지 PST(테스트 기판 Pt)의 이동 조건에 따라, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동하여, 테스트 기판 Pt의 각 쇼트 영역 S1∼S32의 표면과 습식 상태에서의 상면의 위치 관계가 변동될 가능성이 있다.

테스트 기판 Pt의 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각 마스크 M의 패턴 상을 투영한 후, 제어 장치 CONT는 테스트 기판 Pt를 기판 스테이지 PST로부터 언로드한다. 다음에, 소정의 형상 계측 장치가 테스트 기판 Pt상의 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 형성된 패턴의 형상(선 폭)을 계측한다(단계 SA4).

형상 계측 장치는, 예컨대, 주사형 전자 현미경(SEM)에 의해 구성되어 있으며, 테스트 기판 Pt상의 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 형성된 패턴의 형상(선 폭)을 계측할 수 있다. 또, 형상 계측 장치로서, 전기 저항 방식 등의 다른 방식의 계측 장치를 이용하는 것도 가능하다.

형상 계측 장치를 사용해서 테스트 패턴의 형상(선 폭)을 계측함으로써, 테스트 기판 Pt상의 각 쇼트 영역 S1∼S32를 노광했을 때의 패턴 상의 투영 상태를 각각 계측할 수 있다.

습식 상태로 형성되는 상면과 테스트 기판 Pt의 표면의 위치 관계를 최적으로 한 경우, 테스트 기판 Pt상에 있어서의 투영상의 콘트라스트는 최대로 되며, 그 테스트 기판 Pt상에 형성된 패턴의 선 폭은 원하는 상태로 된다. 한편, 습식 상태 로 형성되는 상면과 테스트 기판 Pt의 표면의 위치가 어긋나 있는 경우, 테스트 기판 Pt상에 형성된 패턴의 선 폭이 가늘게 되거나, 굵게 된다. 즉, 습식 상태로 형성되는 상면과 테스트 기판 Pt의 표면의 위치 관계에 따라, 테스트 기판 Pt상에 형성되는 패턴의 선 폭이 변환된다. 따라서, 제어 장치 CONT는 형상 계측 장치의 계측 결과에 의거해서, 소정의 이동 조건하에서 습식 상태로 형성되는 상면과, 테스트 기판 Pt의 표면의 편차량(포커스 레벨링의 오차 정보)을, 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 대해서 구할 수 있다.

제어 장치 CONT는 투영 광학계 PL에 대한 테스트 기판 Pt의 이동 조건에 따라 발생하는 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 변동(온도 분포 변동)에 기인하는 포커스 레벨링의 오차 정보를 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 대응 지워 기억 장치 MRY에 기억한다(단계 SA5).

이상에 의해, 디바이스 제조용 기판 P의 노광에 앞서, 기판 P를 노광할 때의 이동 조건으로 테스트 기판 Pt상에 투영된 패턴 상의 투영 상태가 계측된 것으로 된다. 형상 계측 장치의 계측 결과는 제어 장치 CONT로 출력된다.

제어 장치 CONT는 형상 계측 장치의 계측 결과에 의거해서, 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 대해, 바꾸어 말하면 기판 P상의 XY 방향의 복수의 각 위치(좌표)의 각각에 대해, 원하는 투영 상태로 패턴 상을 투영할 수 있는 바와 같은 노광 조건을 결정한다(단계 SA6).

여기서는 소정의 이동 조건하에서 습식 상태로 형성되는 상면과 테스트 기판 Pt의 표면의 위치 관계가 원하는 상태로 되도록, 구체적으로는 소정의 이동 조건하 에서 습식 상태로 형성되는 상면과 테스트 기판 Pt의 표면이 일치하도록, 기판 스테이지 PST의 구동에 관한 보정량(보정 정보)을 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 대응 지워 구한다. 바꾸어 말하면, 제어 장치 CONT는 기판 스테이지 PST의 Z축, θX, θY 방향의 구동에 관한 보정량(보정 정보)을 기판 P상의 XY 방향의 복수의 각 위치(좌표)의 각각에 대응 지워 구한다.

여기서, 패턴 형상(선 폭)과, 습식 상태로 형성되는 상면과 테스트 기판 Pt의 표면의 위치 관계와, 기판 스테이지 PST의 구동에 관한 보정량의 관계는, 예컨대, 실험 혹은 시뮬레이션에 의해 미리 구해져 있으며, 기억 장치 MRY에 기억되어 있다. 제어 장치 CONT는 형상 계측 장치의 계측 결과와 기억 장치 MRY의 기억 정보에 의거해서, 습식 상태로 형성되는 상면과 테스트 기판 Pt의 표면의 위치 관계가 원하는 상태로 되는 바와 같은 기판 스테이지 PST의 구동에 관한 보정량을 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각 대응 지워 구할 수 있다.

제어 장치 CONT는 투영 광학계 PL에 대한 테스트 기판 Pt의 이동 조건에 따라 발생하는 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 변동(온도 분포 변동)에 기인하는 포커스 레벨링의 오차를 보정하기 위한 기판 스테이지 PST의 구동에 관한 보정량(보정 정보)을 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각 대응 지워 결정하고, 그 결정된 보정량(보정 정보)을 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 대응 지워 기억 장치 MRY에 기억한다(단계 SA7).

이것에 의해, 기억 장치 MRY에는 투영 광학계 PL에 대한 기판 P의 이동 조건에 따라서, 기판 P상에 원하는 투영 상태로 패턴 상이 투영되는 바와 같은 노광 조 건(보정 정보)이 기억된 것으로 된다.

다음에, 제어 장치 CONT는 기판 스테이지 PST에 디바이스 제조용 기판 P를 반입(로드)한다. 다음에, 제어 장치 CONT는 투영 광학계 PL과 기판 P 사이에 액체 LQ를 채우지 않고(건식 상태로), 포커스 레벨링 검출계(30)를 사용해서 기판 P의 표면 위치(표면 정보)를 검출한다(단계 SA8).

구체적으로는, 제어 장치 CONT는 테스트 기판 Pt과 마찬가지로, 레이저 간섭계(94)에 의해 기판 스테이지 PST(기판 P)의 XY 방향의 위치를 모니터링하면서, 기판 스테이지 PST를 XY 방향으로 이동시키면서, 기판 P상의 복수의 영역의 각각에 대한 표면 위치를 포커스 레벨링 검출계(30)를 사용해서 검출한다. 제어 장치 CONT는 포커스 레벨링 검출계(30)를 사용해서 기판 P상의 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 대한 표면 위치를 검출한다. 제어 장치 CONT는 포커스 레벨링 검출계(30)를 사용해서 검출한 기판 P상의 복수의 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 관한 표면 위치에 관한 정보를, 레이저 간섭계(94)의 계측 결과에 대응 지워 기억 장치 MRY에 기억한다. 이것에 의해, 기억 장치 MRY에는 기판 P상의 복수의 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 관한 표면 위치에 대한 정보가 소정의 기준위치(예컨대, 투영 광학계 PL)에 대한 기판 P의 XY 방향의 위치에 대응 지워 기억된다.

다음에, 제어 장치 CONT는 투영 광학계 PL과 기판 스테이지 PST의 상면(97)을 대향시켜, 투영 광학계 PL과 상면(97)의 사이를 액체 LQ로 채운 습식 상태를 형성한다(단계 SA9).

다음에, 제어 장치 CONT는 액체 공급 기구(10) 및 액체 회수 기구(20)에 의 한 액체 LQ의 공급 및 회수를 실행하면서, 기판 스테이지 PST를 XY 방향으로 이동시키고, 투영 광학계 PL의 상면 쪽에 형성된 액침 영역 LR을 기판 P상으로 이동시킨다.

그리고, 제어 장치 CONT는 투영 광학계 PL과 기판 P의 사이의 광로 공간 K1을 액체 LQ로 채운 상태에서(습식 상태에서), 테스트 기판 Pt의 노광시와 동일한 소정의 이동 조건(공기 조절계(300)의 공기 조절 조건, 노광광 EL의 조사 조건 등을 포함)으로 기판 P(기판 스테이지 PST)를 이동시키면서, 마스크 스테이지 MST에 유지되어 있는 마스크 M의 패턴 상을 투영 광학계 PL 및 액체 LQ를 통해 기판 P상에 투영한다. 이것에 의해, 기판 P상의 복수의 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 마스크 M의 패턴 상이 투영된다.

기판 P상의 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각을 노광할 때에는 제어 장치 CONT는 단계 SA8에서 구한 습식 상태로 형성되는 상면과 기판 P의 표면의 위치 관계의 정보 및 단계 SA7에 있어서 기억한 투영 광학계 PL에 대한 기판 P의 이동 조건에 따라 발생하는 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 변동(온도 분포 변동)에 기인하는 오차를 보정하기 위한 보정량(보정 정보)에 의거해서, 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각을 노광할 때의 노광 조건, 즉 습식 상태로 형성되는 상면과 기판 P의 각 쇼트 영역 S1∼S32의 표면을 일치시키기 위한 기판 스테이지 PST의 구동량을 결정한다. 그리고, 제어 장치 CONT는 그 결정된 구동량에 의거해서, 기판 P를 유지한 기판 스테이지 PST를 구동하면서, 노광을 실행한다. 기판 P를 노광할 때에는 제어 장치 CONT는 포커스 레벨링 검출계(30)를 사용하지 않고, 기판 P를 유지한 기판 스테이 지 PST의 Z축 방향에 관한 위치 혹은 θX, θY 방향에 관한 위치를 조정하여, 습식 상태로 형성되는 상면과 기판 P의 표면의 위치 관계를 조정하면서, 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각을 주사 노광한다(단계 SA10).

이상에 의해, 투영 광학계 PL에 대한 기판 P의 이동 조건에 따라, 기판 P상의 각 쇼트 영역 S1∼S32에 원하는 투영 상태로 패턴 상이 투영되는 바와 같은 노광 조건을 미리 기억한 기억 장치 MRY의 기억 정보에 의거해서, 노광 조건(보정량)이 결정되며, 그 결정된 노광 조건으로 기판 P가 노광된다.

그런데, 상술한 설명에 있어서는 간단하게 하기 위해, 기판 P의 이동 조건에 따라서 습식 상태로 형성되는 상면이 Z축 방향으로 변동하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 상면의 경사(θX, θY 방향에 관한 변동)도 고려된다. 특히, 도 4(a) 및 도 4(b)를 참조해서 설명한 바와 같이, 예컨대, 제 2 쇼트 영역 S2를 노광할 때에, 그 제 2 쇼트 영역 S2의 -X 쪽의 제 1 쇼트 영역 S1의 온도가 높고, +X 쪽의 제 3 쇼트 영역 S3의 온도가 낮은 경우에는 습식 상태로 형성되는 상면이 θY 방향으로 경사질 가능성이 있다. 그와 같은 경우에도 테스트 기판 Pt상에는 상면의 경사에 따른 패턴이 형성되므로, 그 패턴을 형상 계측 장치에 의해 계측하고, 그 계측 결과에 의거해서, 기판 P의 제 2 쇼트 영역 S2를 노광할 때에는 습식 상태로 형성되는 상면과 제 2 쇼트 영역 S2의 표면이 일치하도록, 기판 스테이지 PST의 구동에 관한 보정량(θY 방향으로의 기울기량)을 결정하면 좋다. 또한, 상면이 θX 방향으로 경사질 때에는 그 상면과 쇼트 영역의 표면이 일치하도록, 기판 스테이지 PST의 구동에 관한 보정량(θX 방향으로의 기울기량)을 결정해 주면 좋다.

또한, 광로 공간 K1의 액체 LQ에, 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, X축 방향에 관해 비선형적인 온도 분포가 생긴 경우, 투영 광학계 PL과 액체 LQ를 통해 형성되는 상면은, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 온도 분포에 따른 형상으로 된다. 그래서, 제어 장치 CONT는, 도 6(c)에 나타내는 바와 같이, 구한 상면 위치 변화 성분(결상 특성 변화 성분)을 오프셋 성분인 0차 성분, 경사 성분인 1차 성분 및 고차 성분의 복수의 성분에 나누고, 상기 각 성분에 대한 보정량(노광 조건)을 결정하고, 그 결정된 보정량에 의거해서 보정하면서 노광한다. 예컨대, 상면 변화의 0차 성분 및 1차 성분에 대해서는 상술한 바와 같이, 기판 스테이지 PST의 구동(자세)을 보정함으로써, 습식 상태로 형성되는 상면과 기판 P의 표면의 위치 관계를 보정할 수 있다. 한편, 고차 성분에 대해서는 결상 특성 조정 장치 LC를 구동하고, 기판 P상에 패턴 상을 투영할 때의 투영 광학계 PL의 결상 특성을 조정함으로써 보정할 수 있다. 물론, 저차의 수차를 보정하는 경우에, 결상 특성 조정 장치 LC를 사용해도 좋고, 혹은 기판 스테이지 PST의 위치(자세) 조정과 결상 특성 조정 장치 LC에 의한 조정을 병용해도 좋다.

또한, 광로 공간 K1에 채워진 액체 LQ의 온도 분포에 의해서는, 도 7(a)의 모식도에 나타내는 바와 같이, 이상적인 투영 위치(목표 투영 위치)에 대해, 실제의 투영 위치가 X축 방향으로 시프트하거나, 혹은 도 7(b)의 모식도에 나타내는 바와 같이, 이상적인 투영 위치(목표 투영 위치)에 대해, 실제의 투영 위치가 Y축 방향으로 시프트할 가능성도 있다. 이러한 수차도 테스트 기판 Pt 및 형상 계측 장치를 사용해서 계측할 수 있다. 이 경우, 제어 장치 CONT는 형상 계측 장치의 계 측 결과에 의거해서, 기판 P상의 목표 투영 위치에 실제의 투영 위치가 일치하도록, 기판 P를 노광할 때의 기판 스테이지 PST의 위치를 보정한다. 또, 이 경우에 있어서도, 결상 특성 조정 장치 LC를 사용해서 기판 P상의 목표 투영 위치와 실제의 투영 위치를 일치시켜도 좋고, 기판 스테이지 PST의 조정과 결상 특성 조정 장치 LC에 의한 조정을 병용해도 좋다.

또한, 상술한 바와 같은 저차의 수차(상면의 Z축 방향의 어긋남, XY 방향의 어긋남, θX, θY 방향의 어긋남 등)는 테스트 기판 Pt에 형성된 패턴을 형상 계측 장치에 의해 계측하고, 그 계측 결과에 의거해서 구할 수 있지만, 예컨대, 일본 공개 특허 공보 제2002-139406호에 개시되어 있는 바와 같이, 소정의 계측 패턴의 상을 투영 광학계 PL과 액체 LQ를 통해 계측 기판상에 투영하고, 해당 계측 기판상에 형성된 계측 패턴의 위치 정보(위치 어긋남 정보)와 제르니케(Zernike) 다항식(원통 함수계)을 적용하는 것에 의해, 투영 광학계 PL과 액체 LQ를 포함하는 액침 투영 광학계의 파면 수차를 계측하도록 해도 좋다. 이 경우, 그 계측 결과에 의거해서, 원하는 투영 상태를 얻을 수 있도록, 결상 특성 조정 장치 LC에 의해서, 기판 P상에 패턴 상을 투영할 때의 투영 광학계 PL의 결상 특성을 결정하면 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 투영 광학계 PL에 대한 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 조건에 따라 노광 조건을 결정함으로써, 원하는 투영 상태로 기판 P상에 패턴 상을 투영 노광할 수 있다.

일반적으로, 액체는 기체에 비해 흡수계수가 크고, 온도 변화되기 쉽다. 또한, 노광광 EL에 대한 액체의 굴절율 변화의 온도 의존성은 기체의 굴절율 변화의 온도 의존성에 비해 훨씬 크다. 예컨대, 1℃의 온도 변화가 생긴 경우의 순수한 물의 굴절율 변화량은 공기의 굴절율 변화량에 대해 약 120배나 크게 되어 있다. 또한, 액체의 굴절율 변화의 온도 의존성은 석영 등으로 이루어지는 제 1 광학 소자 LS1의 굴절율 변화의 온도 의존성보다도 크다. 즉, 광로 공간 K1에 채워진 액체 LQ의 온도 변화량(온도 상승량)이 약간이어도, 노광광 EL에 대한 액체 LQ의 굴절율은 크게 변화해 버린다. 그 때문에, 원하는 투영 상태를 얻기 위해서는 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 변동이나 온도 분포의 변동을 충분히 억제하는 것이 중요하다.

그러나, 투영 광학계 PL에 대한 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 조건에 따라서, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 변동이나 온도 분포 변동이 생겨, 원하는 패턴 상을 투영하는 것이 곤란한 경우도 생길 수 있다.

본 실시예에 있어서는 투영 광학계 PL에 대한 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 조건에 따른 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도 변동이나 온도 분포 변동을 어느 정도 허용하며, 투영 광학계 PL에 대한 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 조건에 따라, 투영 광학계 PL과 액체 LQ를 통해 형성되는 상면과 기판 P의 위치 관계를 기판 스테이지 PST를 사용해서 조정하거나, 기판 P상에 패턴 상을 투영할 때의 투영 광학계 PL의 결상 특성을 결상 특성 조정 장치 LC를 사용해서 조정함으로써, 기판 P상에 원하는 투영 상태로 패턴 상을 투영할 수 있다.

또, 액체 LQ의 온도 변동이나 온도 분포 변동을 억제하기 위해, 기판 P(기판 스테이지 PST)의 이동 조건에 따라, 노즐 부재(70)의 공급구(12)로부터 공급되는 액체 LQ의 온도를 조정하거나, 공급구(12)로부터 공급되는 액체 LQ의 온도 분포를 조정해도 좋다.

또한, 상술한 실시예에 있어서는 기판 P를 노광하기 전에, 포커스 레벨링 검출계(30)를 사용해서 건식 상태로 기판 P의 표면 정보를 검출하고, 건식 상태로 검출된 기판 P의 표면 정보와, 습식 상태로 형성되는 상면의 관련지음을 실행하고 있지만, 포커스 레벨링 검출계(30)를 사용해서 습식 상태로 기판 P의 표면 정보를 검출하도록 해도 좋다. 기판 P를 노광할 때에는 제어 장치 CONT는 습식 상태로 검출된 기판 P의 표면의 검출 결과에 의거해서 기판 스테이지 PST(및/또는 결상 특성 조정 장치 LC)를 구동한다.

또한, 상술한 실시예에 있어서는 투영 광학계 PL의 투영 영역 AR내, 혹은 그 근방에 검출점을 갖는 포커스 레벨링 검출계(30)를 이용하고 있지만, 그들 검출점을 갖는 포커스 레벨링 검출계를 생략하고, 예컨대, 기판 P의 교환 위치 등의 투영 영역 AR로부터 떨어진 위치에 검출점을 갖는 포커스 레벨링 검출계를 이용해도 좋다.

또, 상술한 실시예에 있어서는 투영 상태를 조정하기 위해, 기판 스테이지 PST를 구동하거나, 결상 특성 조정 장치 LC를 구동하고 있지만, 마스크 M을 유지하는 마스크 스테이지 MST를 구동하도록 해도 좋다. 마스크 스테이지 MST를 구동할 때에는 마스크 스테이지 MST를 단독으로 구동해도 좋고, 마스크 스테이지 MST의 구동과, 기판 스테이지 PST 및 결상 특성 조정 장치 LC의 적어도 한쪽의 구동을 병용해도 좋다.

또, 상술한 실시예에 있어서는 테스트 기판 Pt에 형성된 패턴 형상을 계측하는 것에 의해 보정량을 구하고 있지만, 액체 LQ의 온도(온도 분포)와 수차(예컨대, 상면 위치의 변동)의 관계가 미리 구해져 있는 경우에는, 예컨대, 도 8에 나타내는 바와 같은 더미 기판 DP상에 마련된 온도 센서(80)를 사용해서, 상술한 테스트 기판 Pt의 노광과 마찬가지로 해서, 더미 기판 DP에 대한 노광 동작을 실행하고, 각 쇼트 영역 S1∼S32를 노광할 때의 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도를 계측하며, 온도 센서(80)의 계측 결과와 상기 관계에 의거해서, 각 쇼트 영역 S1∼S32의 각각에 발생하는 수차 변동량을 구하고, 이 수차 변동량을 보정하기 위한 노광 조건(보정량)을 결정할 수 있다.

도 8에 있어서, 더미 기판 DP는 디바이스 제조용 기판 P와 대략 동일한 크기 및 형상을 갖고 있으며, 기판 P를 유지해서 이동 가능한 기판 스테이지 PST에 유지 가능하게 되어 있다. 그리고, 더미 기판 DP의 표면에는 복수의 온도 센서(80)가 마련되어 있다. 온도 센서(80)는 더미 기판 DP의 표면에 마련된 복수의 센서 소자(81)를 갖고 있다. 센서 소자(81)는 예컨대, 열전쌍에 의해 구성되어 있다. 더미 기판 DP상에는 쇼트 영역 S1∼S32에 대응한 복수의 센서 배치 영역 SC가 설정되어 있고, 센서 소자(81)는 각 센서 배치 영역 SC에 각각 평면에서 보아 매트릭스 형상으로 복수 배치되어 있다. 본 실시예에 있어서, 센서 소자(81)는 1개소의 센서 배치 영역 SC에, X축 방향 및 Y축 방향에 각각 5개씩(5ㅧ5), 총25개가 마련되어 있다. 또 도 8에 있어서는 보기 쉽게 하기 위해, 센서 배치 영역 SC가 9개 배치되어 있는 예가 표시되어 있지만, 실제로는 쇼트 영역 S1∼S32에 대응하는 수 32개의 센서 배치 영역 SC가 매트릭스 형상으로 배치되어 있다.

온도 센서(80)의 센서 소자(81)의 계측부(프로브)는 더미 기판 DP의 표면에 노출되어 있으며, 광로 공간 K1의 액체 LQ의 온도를 계측할 수 있다. 이 온도 센서(80)를 구비한 더미 기판 DP를 기판 스테이지 PST에 의해 유지하는 것에 의해, 광로 공간 K1의 액체 LQ를 계측할 수 있다. 또한, 센서 소자(81)는 복수 마련되어 있으므로, 액체 LQ의 온도 분포를 계측할 수 있다. 또한, 더미 기판 DP상에는 온도 센서(80)의 온도 계측 신호를 기억하는 기억 소자(85)가 마련되어 있다. 기억 소자(85)와 센서 소자(81)(온도 센서(80))는 신호 전달선(케이블)(83)을 통해 접속되어 있고, 센서 소자(81)(온도 센서(80))의 온도 계측 신호는 신호 전달선(케이블)(83)을 통해 기억 소자(85)로 보내진다. 제어 장치 CONT는 기억 소자(85)에 기억되어 있는 온도 계측 결과를 추출(판독)할 수 있다.

더미 기판 DP상에는 각 센서 배치 영역 SC마다 센서 배치 영역 SC를 소정 위치에 대해 위치 맞춤하기 위한 얼라이먼트 마크(84)가 마련되어 있다. 얼라이먼트 마크(84)는 도시하지 않은 얼라이먼트계에 의해 검출된다. 더미 기판 DP를 기판 스테이지 PST에 로드할 때, 얼라이먼트계는 얼라이먼트 마크(84)의 위치의 검출 결과에 의거해서, 센서 배치 영역 SC에 배치된 온도 센서(80)(센서 소자(81))에 대한 투영 광학계 PL의 투영 영역 AR의 위치 정보를 구한다. 다음에, 얼라이먼트 마크(84)를 이용해서 각 센서 배치 영역 SC의 센서 소자(81)와 투영 광학계 PL의 투영 영역 AR이 위치 맞춤된다.

도 8의 더미 기판 DP를 기판 스테이지 PST상에 유지하고, 더미 기판 DP과 투 영 광학계 PL 사이에 액체 LQ를 채운 상태에서, 투영 광학계 PL의 상면 쪽에서 기판 스테이지 PST를 이동시키는 것에 의해, 제어 장치 CONT는 액체 LQ의 온도(온도 분포)를 계측할 수 있다. 또한, 노광광 EL을 조사하지 않은 상태에서, 더미 기판 DP를 사용해서 액체 LQ의 온도(온도 분포)를 계측하는 것에 의해, 제어 장치 CONT는 노광광 EL의 조사가 없는 상태에 있어서의 투영 광학계 PL에 대한 기판 스테이지 PST의 이동 조건에 따른 액체 LQ의 온도 정보(온도 분포 정보)를 구할 수 있다. 노광광 EL의 조사가 없는 상태에 있어서의 액체 LQ의 온도를 계측하는 것에 의해, 특히 기판 스테이지 PST가 갖고 있는 열원(액추에이터)으로부터의 발열이나 공기 조절계(300)에 의한 공기 조절 등, 노광광 EL 이외의 열원이 액체 LQ에 주는 영향을 구할 수 있다. 그리고, 구한 결과에 의거해서, 예컨대, 기판 스테이지 PST의 구동에 관한 보정량을 결정할 수 있다.

또한, 상술한 실시예에 있어서는 기판 P상의 각 쇼트 영역 S1∼S32에 대응시켜 보정 정보를 기억 장치 MRY에 기억하고 있지만, 각 쇼트 영역의 노광중에 사용되는 보정 정보를 마스크 M 또는 기판 P의 주사 방향의 위치와 대응시켜 기억 장치 MRY에 기억하도록 해도 좋다.

또, 예컨대, 국제 공개 특허 제99/60361호 팜플렛, 일본 공개 특허 공보 제2002-71514호, 일본 공개 특허 공보 제2002-334831호에 개시되어 있는 바와 같은 파면 수차 계측 장치를 이용해서 투영 광학계 PL과 액체 LQ를 통해 형성되는 패턴 상의 투영 상태(파면 수차에 관한 정보)를 계측하고, 그 계측 결과에 의거해서 원하는 투영 상태를 얻을 수 있도록, 예컨대, 결상 특성 조정 장치 LC를 사용해서 기 판 P상에 패턴 상을 투영할 때의 투영 광학계 PL의 결상 특성을 보정하도록 해도 좋다. 이 경우에도, 예컨대, 일본 공개 특허 공보 제2002-250677호에 개시되어 있는 바와 같이, 파면 수차 계측 장치의 계측 결과에 대해 제르니케 다항식(원통 함수계)을 적용하는 것에 의해, 투영 광학계 PL과 액체 LQ를 포함하는 액침 투영 광학계의 파면 수차를 얻을 수 있다. 제어 장치 CONT는 파면 수차 계측 장치의 계측 결과에 의거해서, 원하는 투영 상태를 얻을 수 있도록 노광 조건(보정 정보)을 결정한다.

또한, 상술한 실시예에 있어서는 기판 P의 이동 조건에 따라서 변화하는 액체 LQ의 온도 상태(온도, 온도 분포 등)를 고려해서, 패턴 상의 투영 상태를 조정하도록 하고 있지만, 기판 P의 이동 조건에 따라 액침 영역 LR이 형성되는 물체 표면(기판 P표면이나 기판 스테이지 PST의 상면(97)을 포함)에 있어서의 액체 LQ의 접촉각(동적 접촉각을 포함)의 변화를 고려해서, 패턴 상의 투영 상태를 조정하도록 해도 좋다. 액침 영역 LR이 형성되는 물체 표면에 있어서의 액체 LQ의 접촉각이 변화하면, 액침 영역 LR을 형성하고 있는 액체 LQ의 압력이 변화해서, 광학 소자 LS1의 변동이나 기판 P의 변형ㅇ변동을 야기할 가능성이 있다. 예컨대, 액침 영역 LR이 기판 스테이지 PST의 상면(97)과 기판 P 표면의 경계를 이동하는 조건의 경우에, 액체 LQ의 압력변화에 의해 패턴 상이 열화하지 않도록 패턴 상의 투영 상태(예컨대, 패턴 상면과 기판 P 표면의 위치 관계)를 조정하도록 해도 좋다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 액체 LQ는 순수한 물이다. 순수한 물은 반도체 제조 공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있음과 동시에, 기판 P상의 포토 레지스트나 광학 소자(렌즈) 등에 대한 악영향이 없는 이점이 있다. 또한, 순수한 물은 환경에 대한 악영향이 없음과 동시에, 불순물의 함유량이 극히 낮기 때문에, 기판 P의 표면 및 투영 광학계 PL의 선단면에 마련되어 있는 광학 소자의 표면을 세정하는 작용도 기대할 수 있다. 또, 공장 등으로부터 공급되는 순수한 물의 순도가 낮은 경우에는 노광 장치가 초순수 제조기를 갖도록 해도 좋다.

그리고, 파장이 193㎚정도인 노광광 EL에 대한 순수한 물(물)의 굴절율 n은 약 1.44로 말해지고 있으며, 노광광 EL의 광원으로서 ArF 엑시머 레이저광(파장 193㎚)을 이용한 경우, 기판 P상에서는 1/n, 즉 약 134㎚로 단파장화되어 높은 해상도가 얻어진다. 또한, 초점 심도는 공기 중에 비해 약 n배, 즉 약 1.44배로 확대되기 때문에, 공기 중에서 사용하는 경우와 동일 정도의 초점 심도를 확보할 수 있으면 좋은 경우에는 투영 광학계 PL의 개구수를 더욱 증가시킬 수 있어, 이 점에서도 해상도가 향상한다.

본 실시예에서는 투영 광학계 PL의 선단에 광학 소자 LS1이 부착되어 있고, 이 렌즈에 의해 투영 광학계 PL의 광학 특성, 예컨대, 수차(구면 수차, 코머 수차 등)의 조정을 실행할 수 있다. 또, 투영 광학계 PL의 선단에 부착하는 광학 소자로서는 투영 광학계 PL의 광학 특성의 조정에 이용하는 광학 플레이트라도 좋다. 혹은 노광광 EL을 투과할 수 있는 평행 평면판이어도 좋다.

또, 액체 LQ의 흐름에 의해 생기는 투영 광학계 PL의 선단의 광학 소자와 기판 P의 사이의 압력이 큰 경우에는 그 광학 소자를 교환 가능하게 하는 것은 아니며, 그 압력에 의해 광학 소자가 움직이지 않도록 견고하게 고정시켜도 좋다.

또, 본 실시예에서는 투영 광학계 PL과 기판 P 표면의 사이는 액체 LQ로 채워져 있는 구성이지만, 예컨대, 기판 P의 표면에 평행 평면판으로 이루어지는 커버유리를 부착한 상태에서 액체 LQ를 채우는 구성이어도 좋다.

또한, 상술한 실시예의 투영 광학계는 선단의 광학 소자의 상면 쪽의 광로 공간을 액체로 채우고 있지만, 국제 공개 특허 공보 제2004/019128호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같이, 선단의 광학 소자의 마스크 쪽의 광로 공간도 액체로 채우는 투영 광학계를 채용할 수도 있다.

또, 본 실시예의 액체 LQ는 물이지만, 물 이외의 액체라도 좋다, 예컨대, 노광광 EL의 광원이 F2 레이저인 경우, 이 F2 레이저광은 물을 투과하지 않으므로, 액체 LQ로서는 F2 레이저광을 투과할 수 있는, 예컨대, 과불화 폴리에테르(PFPE)나 불소계 오일 등의 불소계 유체라도 좋다. 이 경우, 액체 LQ와 접촉하는 부분에는 예컨대, 불소를 포함하는 극성이 작은 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써 친액화 처리한다. 또한, 액체 LQ로는 그 밖에도, 노광광 EL에 대한 투과성이 있어 가능한한 굴절율이 높고, 투영 광학계 PL이나 기판 P 표면에 도포되어 있는 포토 레지스트에 대해 안정한 것(예컨대, 시더우드(cedarwood) 오일)을 이용하는 것도 가능하다.

또, 상기 각 실시예의 기판 P로서는 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용 유리 기판이나, 박막 자기 헤드용 세라믹 웨이퍼, 혹은 노광 장치에서 이용되는 마스크 또는 레티클의 원판(합성 석영, 실리콘웨이퍼) 등이 적용된다.

노광 장치 EX로서는 마스크 M과 기판 P를 동기 이동시켜 마스크 M의 패턴을 주사 노광하는 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 노광 장치(스캐닝 스테퍼) 이외에, 마스크 M과 기판 P를 정지(靜止)한 상태에서 마스크 M의 패턴을 일괄 노광하고, 기판 P를 순차 스텝 이동시키는 스텝 앤드 리피트 방식의 투영 노광 장치(스테퍼)에도 적용할 수 있다.

또한, 노광 장치 EX로는 제 1 패턴과 기판 P를 대략 정지한 상태에서 제 1 패턴의 축소 상을 투영 광학계(예컨대, 1/8 축소 배율로 반사 소자를 포함하지 않는 굴절형 투영 광학계)를 이용해서 기판 P상에 일괄 노광하는 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 이 경우, 또한 그 후에, 제 2 패턴과 기판 P를 대략 정지한 상태에서 제 2 패턴의 축소 상을 그 투영 광학계를 이용해서, 제 1 패턴과 부분적으로 중첩해서 기판 P상에 일괄 노광하는 스티치 방식의 일괄 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또한, 스티치 방식의 노광 장치에서는 기판 P상에서 적어도 2개의 패턴을 부분적으로 중첩해서 전사하고, 기판 P를 순차 이동시키는 스텝 앤드 스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은 일본 공개 특허 공보 평10-163099호, 일본 공개 특허 공보 평10-214783호, 일본 특허 초록 제2000-505958호 등에 개시되어 있는 바와 같은 복수의 기판 스테이지를 구비한 트윈 스테이지형 노광 장치에도 적용할 수 있다. 이 경우, 한쪽의 기판 스테이지상에 유지된 기판의 액침 노광 중에, 다른 쪽의 기판 스테이지에 유지된 기판의 표면 위치(표면 정보)를 건식 상태로 계측할 수 있다.

또한, 일본 공개 특허 공보 평11-135400호에 개시되어 있는 바와 같이, 기판 을 유지하는 기판 스테이지와 기준 마크가 형성된 기준 부재나 각종 광전 센서를 탑재한 계측 스테이지를 구비한 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 이 경우, 투영 광학계 PL의 상면 쪽의 액침 영역 LR을 기판 스테이지상과 계측 스테이지상의 사이를 이동 가능하게 함으로써, 계측 스테이지상에 액침 영역 LR을 형성한 상태에서, 기판 스테이지에 유지된 기판의 표면 위치(표면 정보)를 건식 상태로 계측할 수 있다.

또한, 상술한 실시예에 있어서는 투영 광학계 PL과 기판 P의 사이에 국소적으로 액체를 채우는 노광 장치를 채용하고 있지만, 본 발명은 일본 공개 특허 공보 평6-124873호, 일본 공개 특허 공보 평10-303114호, 미국 공개 특허 공보 제5,825,043호 등에 개시되어 있는 바와 같은 노광 대상의 기판의 표면 전체가 액체내에 잠겨 있는 상태에서 노광을 실행하는 액침 노광 장치에도 적용 가능하다.

노광 장치 EX의 종류로는 기판 P에 반도체 소자 패턴을 노광하는 반도체 소자 제조용 노광 장치에 한정되지 않으며, 액정 표시 소자 제조용 또는 디스플레이 제조용 노광 장치나, 박막 자기 헤드, 촬상 소자(CCD) 혹은 레티클 또는 마스크 등을 제조하기 위한 노광 장치 등에도 널리 적용할 수 있다.

이상과 같이, 본원 실시예의 노광 장치 EX는 본원 특허 청구 범위에 게재된 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브 시스템을 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해, 이 조립의 전후에는 각종 광학계에 대해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 실행된다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정은 각종 서브 시스템 상호의 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정 전에, 각 서브 시스템 각각의 조립 공정이 있는 것은 물론이다. 각종 서브 시스템의 노광 장치에의 조립 공정이 종료하면, 종합 조정이 실행되고, 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린룸에서 실행하는 것이 바람직하다.

반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 마이크로 디바이스의 기능ㅇ성능 설계를 실행하는 단계 201, 이 설계 단계에 의거한 마스크(레티클)를 제작하는 단계 202, 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계 203, 상술한 실시예의 노광 장치 EX에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 처리를 포함하는 단계 204, 디바이스 조립 스텝(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 포함) 205, 검사 단계 206 등을 통해서 제조된다.

Claims (26)

1. 투영 광학계와 기판 사이의 광로 공간을 액체로 채우고, 상기 투영 광학계와 상기 액체를 통해 패턴 상을 상기 기판상에 투영하는 것에 의해 상기 기판을 노광하는 노광 방법에 있어서,

   상기 투영 광학계에 대한 상기 기판의 이동 조건에 따라, 상기 기판상에 원하는 투영 상태에서 패턴 상이 투영되도록 노광 조건을 결정하는 공정과,

   상기 결정된 노광 조건으로 상기 기판을 노광하는 공정

   을 포함하는 노광 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이동 조건에 따라, 상기 광로 공간의 액체의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽이 변동하는 노광 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 기판은 상기 광로 공간의 액체의 온도를 변화시키는 열원을 수반해서 이동하는 노광 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 기판은 소정의 가동 부재에 유지되면서 상기 투영 광학계의 상면 쪽에서 이동하고,

   상기 이동 조건은 상기 가동 부재의 이동 조건을 포함하는 노광 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 가동 부재는 상기 광로 공간의 액체의 온도를 변화시키는 열원을 갖는 노광 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이동 조건은 상기 투영 광학계와 상기 기판의 위치 관계를 포함하는 노광 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이동 조건은 상기 투영 광학계에 대한 상기 기판의 이동 방향을 포함하는 노광 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이동 조건은 상기 투영 광학계에 대한 상기 기판의 이동 속도를 포함하는 노광 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 투영 광학계와 상기 기판을 상대적으로 이동시키면서 주사 노광하고,

   상기 이동 조건은 주사 속도를 포함하는

   노광 방법.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기판상에 설정된 복수의 쇼트 영역이 순차 노광되는 노광 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 복수의 쇼트 영역 중, 먼저 노광된 제 1 쇼트 영역은 다음에 노광되는 제 2 쇼트 영역을 노광할 때에 상기 광로 공간의 액체의 온도를 변화시키는 열원으로서 작용하는 노광 방법.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 이동 조건은 상기 복수의 쇼트 영역 중, 먼저 노광된 제 1 쇼트 영역과, 다음에 노광되는 제 2 쇼트 영역에 대향한 상기 투영 광학계의 위치 관계를 포함하는 노광 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 제 1 쇼트 영역과 상기 제 2 쇼트 영역에 대향한 상기 투영 광학계의 위치 관계는 상기 제 1 쇼트 영역과 상기 투영 광학계의 거리를 포함하는 노광 방법.
14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 이동 조건은 상기 복수의 쇼트 영역을 노광할 때의 노광 순서를 포함하는 노광 방법.
15. 제 10 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 이동 조건은 상기 복수의 쇼트 영역 중, 제 1 쇼트 영역을 노광한 후,

    다음의 제 2 쇼트 영역을 노광하기 위해 상기 투영 광학계와 상기 기판을 상대적으로 이동시킬 때의 스테핑 속도를 포함하는 노광 방법.
16. 제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 이동 조건은 상기 쇼트 영역의 각각과 상기 투영 광학계를 상대적으로 이동시키면서 주사 노광할 때의 주사 속도 및 제 1 쇼트 영역을 노광한 후 제 2 쇼트 영역을 노광할 때까지의 시간에 따라 결정되는 단위 시간당 노광하는 쇼트 영역의 수를 포함하는 노광 방법.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 노광 조건은 상기 투영 광학계와 상기 액체를 통해 형성되는 상면과 상기 기판의 위치 관계를 포함하는 노광 방법.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 노광 조건은 상기 기판상에 패턴 상을 투영할 때의 투영 광학계의 결상 특성을 포함하는 노광 방법.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

    노광에 앞서, 상기 기판을 노광할 때의 이동 조건으로 투영된 패턴 상의 투영 상태를 계측하고, 상기 계측 결과에 의거해서 상기 노광 조건을 결정하는 노광 방법.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 패턴 상을 테스트 기판상에 투영하고, 상기 투영 상태의 계측은 상기 테스트 기판상에 형성된 복수의 패턴 상의 투영 상태의 계측을 포함하는 노광 방법.
21. 투영 광학계와 기판의 사이의 광로 공간을 액체로 채우고, 상기 투영 광학계와 상기 액체를 통해 패턴 상을 상기 기판상에 투영하는 것에 의해 상기 기판을 노광하는 노광 장치에 있어서,

    상기 투영 광학계의 상면 쪽에서 상기 기판을 유지해 이동할 수 있는 가동 부재와,

    상기 투영 광학계에 대한 상기 기판의 이동 조건에 따라, 상기 기판상에 원하는 투영 상태로 상기 패턴 상이 투영되는 바와 같은 노광 조건을 미리 기억한 기 억 장치

    를 구비한 노광 장치.
22. 제 21 항에 있어서,

    상기 기억 장치에 기억된 기억 정보에 의거해서, 상기 기판을 노광할 때의 노광 조건을 결정하는 제어 장치를 구비한 노광 장치.
23. 제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,

    상기 노광 조건은 상기 투영 광학계와 상기 액체를 통해 형성되는 상면과 상기 기판의 위치 관계를 포함하고,

    상기 위치 관계를 조정하는 제 1 조정 장치

    를 구비한 노광 장치.
24. 제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 노광 조건은 상기 기판상에 패턴 상을 투영할 때의 투영 광학계의 결상 특성을 포함하고,

    상기 결상 특성을 조정하는 제 2 조정 장치

    를 구비한 노광 장치.
25. 제 21 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기판의 이동 조건에 따라 변화하는 상기 액체의 온도 및 온도 분포의 적어도 한쪽에 기인해서 패턴 상의 열화가 생기지 않도록 상기 노광 조건이 결정되는 노광 장치.
26. 청구항 21 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 이용하는 디바이스 제조 방법.

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