KR20080005362A

KR20080005362A - 노광 방법, 노광 장치, 디바이스 제조 방법 및 막의 평가방법

Info

Publication number: KR20080005362A
Application number: KR1020077022275A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 나가사카
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2005-04-27
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2008-01-11
Also published as: CN101156226B; WO2006118108A1; EP1879219A1; CN101156226A; US20080246937A1; JPWO2006118108A1; CN102520592A; TW200705113A; JP2012049572A; JP4918858B2; EP1879219A4

Abstract

노광 방법은, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하는 공정과, 기판 (P) 의 표면과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력에 따라 노광 조건을 결정하는 공정과, 노광 조건에 기초하여 상기 액침 영역 (LR) 의 상기 액체 (LQ) 를 통하여 기판 (P) 을 노광시키는 공정을 갖는다.

노광 방법, 액침 영역, 부착력, 노광 조건

Description

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

기술분야

본 발명은, 액체를 통하여 기판을 노광시키는 노광 방법, 노광 장치, 디바이스 제조 방법 및 막의 평가 방법에 관한 것이다.

본원은, 2005년 4월 27일에 출원된 일본 특허출원 2005-129517호 및 2005년 7월 21일에 출원된 일본 특허출원 2005-211319호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

배경기술

반도체 디바이스, 액정 표시 디바이스 등의 마이크로 디바이스 제조 공정의 하나인 포토리소그래피 공정에서는, 마스크 상에 형성된 패턴을 감광성의 기판 상에 투영 노광시키는 노광 장치가 사용된다. 이 노광 장치는, 마스크를 유지하는 마스크 스테이지와 기판을 유지하는 기판 스테이지를 갖고, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지를 축차 이동시키면서 마스크의 패턴을 투영 광학계를 통하여 기판에 투영 노광시키는 것이다. 마이크로 디바이스의 제조에 있어서는, 디바이스의 고밀도화를 위하여, 기판 상에 형성되는 패턴의 미세화가 요구되고 있다. 이 요구에 부응하기 위하여 노광 장치의 추가적인 고해상도화가 요망되고 있고, 그 고 해상도화를 실현하기 위한 수단의 하나로서, 하기 특허 문헌 1 에 개시되어 있는 바와 같은, 기판 상에 액체의 액침 영역을 형성하고, 이 액침 영역의 액체를 통하여 기판을 노광시키는 액침 노광 장치가 고안되고 있다.

특허 문헌 1 : 국제공개공보 제99/49504호 팜플렛

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그런데, 노광 대상인 기판의 표면에 형성되는 포토레지스트막, 혹은 그 상층에 형성되는 탑 코팅막 등에는 다양한 재료가 사용되는 것이 통상적이지만, 액침 영역의 액체와의 접촉면이 되는 막의 종류가 변경된 경우, 막의 종류에 따라서는, 노광광의 광로 상의 액체를 원하는 상태로 유지할 수 없게 될 가능성이 있다. 이 경우, 액침 노광 장치의 범용성이 현저하게 저하된다는 문제가 발생한다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 상이한 종류의 막이 형성된 기판의 각각에 대하여 액침 노광을 양호하게 실시할 수 있는 노광 방법, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실시형태에 나타내는 각 도면에 대응시킨 이하의 구성을 채용하고 있다. 단, 각 요소에 붙인 괄호 안의 부호는 그 요소의 예시에 불과하고, 각 요소를 한정하는 것은 아니다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하고, 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 를 통하여 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광시키는 노광 방법에 있어서, 기판 (P) 표면과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력에 따라, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하는 노광 방법이 제공된다.

본 발명의 제 1 양태에 의하면, 기판 표면과 액체 사이에 작용하는 부착력에 따라, 기판을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하므로, 표면의 막의 종류에 관계없이 기판에 대하여 액침 노광을 양호하게 실시할 수 있다.

본 발명의 제 2 양태에 따르면, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하고, 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 를 통하여 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광시키는 노광 방법에 있어서, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각과, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (滑落角) 에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하는 노광 방법이 제공된다.

본 발명의 제 2 양태에 의하면, 기판 표면에 있어서의 액체의 정적인 접촉각과 활락각에 기초하여, 기판을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하므로, 표면의 막의 종류에 관계없이 기판에 대하여 액침 노광을 양호하게 실시할 수 있다.

본 발명의 제 3 양태에 따르면, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하고, 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 를 통하여 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광시키는 노광 방법에 있어서, 기판 (P) 표면을 경사시켰을 때의 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하는 노광 방법이 제공된다.

본 발명의 제 3 양태에 의하면, 기판 표면을 경사시켰을 때의 기판 표면에 있어서의 액체의 후퇴 접촉각에 기초하여, 기판을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하므로, 표면의 막의 종류에 관계없이 기판에 대하여 액침 노광을 양호하게 실시할 수 있다.

본 발명의 제 4 양태에 따르면, 상기 양태의 노광 방법을 사용하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제 4 양태에 의하면, 표면의 막의 종류에 관계없이 기판을 양호하게 액침 노광시킬 수 있어, 원하는 성능을 갖는 디바이스를 제조할 수 있다.

본 발명의 제 5 양태에 따르면, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하고, 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 를 통하여 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광시키는 노광 장치에 있어서, 기판 (P) 표면과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력을 계측하는 계측 장치 (60) 를 구비한 노광 장치 (EX) 가 제공된다.

본 발명의 제 5 양태에 의하면, 기판 표면과 액체 사이에 작용하는 부착력을 계측함으로써, 그 계측 결과에 기초하여, 표면의 막의 종류에 관계없이 기판에 대하여 액침 노광을 양호하게 실시할 수 있다.

본 발명의 제 6 양태에 따르면, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하고, 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 를 통하여 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광시키는 노광 장치에 있어서, 기판 (P) 표면을 경사시켰을 때의 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각을 계측하는 계측 장치 (60) 를 구비한 노광 장치 (EX) 가 제공된다.

본 발명의 제 6 양태에 의하면, 기판 표면을 경사시켰을 때의 기판 표면에 있어서의 액체의 후퇴 접촉각을 계측함으로써, 그 계측 결과에 기초하여, 표면의 막의 종류에 관계없이 기판에 대하여 액침 노광을 양호하게 실시할 수 있다.

본 발명의 제 7 양태에 따르면, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하고, 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 를 통하여 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광시키는 노광 장치에 있어서, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각을 계측하는 제 1 계측 장치 (60) 와, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각을 계측하는 제 2 계측 장치 (60) 와, 제 1 계측 장치 (60) 의 계측 결과와, 제 2 계측 장치 (60) 의 계측 결과에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하는 제어 장치 (CONT) 를 구비한 노광 장치 (EX) 가 제공된다.

본 발명의 제 7 양태에 의하면, 제 1 계측 장치와 제 2 계측 장치에 의해 계측된 기판 표면에 있어서의 액체의 정적인 접촉각과 활락각에 기초하여, 기판을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하므로, 표면의 막의 종류에 관계없이 기판에 대하여 액침 노광을 양호하게 실시할 수 있다.

본 발명의 제 8 양태에 따르면, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하고, 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 를 통하여 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광시키는 노광 장치에 있어서, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각의 정보와, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각의 정보를 입력하기 위한 입력 장치 (INP) 와, 입력 장치 (INP) 로부터 입력된 접촉각의 정보와 활락각의 정보에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하는 제어 장치 (CONT) 를 구비한 노광 장치 (EX) 가 제공된다.

본 발명의 제 8 양태에 의하면, 입력 장치에 의해 입력된 기판 표면에 있어서의 액체의 정적인 접촉각의 정보와 활락각의 정보에 기초하여, 기판을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하므로, 표면의 막의 종류에 관계없이 기판의 각각에 대하여 액침 노광을 양호하게 실시할 수 있다.

본 발명의 제 9 양태에 따르면, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하고, 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 를 통하여 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사하여 기판 (P) 을 노광시키는 노광 장치에 있어서, 기판 (P) 표면을 경사시켰을 때의 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각의 정보를 입력하기 위한 입력 장치 (INP) 와, 입력 장치 (INP) 로부터 입력된 후퇴 접촉각의 정보에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하는 제어 장치 (CONT) 를 구비한 노광 장치 (EX) 가 제공된다.

본 발명의 제 9 양태에 의하면, 입력 장치에 의해 입력된 기판 표면을 경사시켰을 때의 기판 표면에 있어서의 액체의 후퇴 접촉각의 정보에 기초하여, 기판을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하므로, 표면의 막의 종류에 관계없이 기판의 각각에 대하여 액침 노광을 양호하게 실시할 수 있다.

본 발명의 제 10 양태에 따르면, 상기 양태의 노광 장치 (EX) 를 사용하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 제 10 양태에 의하면, 상이한 종류의 막이 형성된 복수의 기판 각각을 양호하게 액침 노광시킬 수 있어, 원하는 성능을 갖는 디바이스를 제조할 수 있다.

발명의 효과

본 발명에 의하면, 상이한 종류의 막이 형성된 기판의 각각에 대하여 액침 노광을 양호하게 실시할 수 있다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 노광 장치의 일 실시형태를 나타내는 개략 구성도이다.

도 2 는 기판을 노광시킬 때의 액침 영역과 기판의 위치 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 3a 는 기판의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 3b 는 기판의 일례를 나타내는 단면도이다.

도 4 는 계측 장치의 일 실시형태를 나타내는 도면이다.

도 5 는 부착력을 설명하기 위한 도면이다.

도 6 은 노광 방법의 일 실시형태를 설명하기 위한 플로우 차트도이다.

도 7 은 정적인 접촉각과 활락각과 허용 속도의 관계를 도출하기 위하여 실시한 실험 결과를 나타내는 도면이다.

도 8 은 정적인 접촉각과 활락각과 허용 속도의 관계를 나타내는 도면이다.

도 9 는 후퇴 접촉각을 설명하기 위한 도면이다.

도 10 은 후퇴 접촉각과 허용 속도의 관계를 도출하기 위하여 실시한 실험 결과를 나타내는 도면이다.

도 11 은 후퇴 접촉각과 활락각과 허용 속도의 관계를 나타내는 도면이다.

도 12 는 마이크로 디바이스의 제조 공정의 일례를 설명하기 위한 플로우 차트도이다.

부호의 설명

1···액침 기구

60···계측 장치

CONT···제어 장치

EL···노광광

EX···노광 장치

INP···입력 장치

LQ···액체

LR···액침 영역

MRY···기억 장치

P···기판

PST···기판 스테이지

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

<제 1 실시형태>

제 1 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 노광 장치 (EX) 를 나타내는 개략 구성도이다. 도 1 에 있어서, 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 를 유지하여 이동시킬 수 있는 마스크 스테이지 (MST) 와, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH) 를 갖고, 기판 (P) 을 유지한 기판 홀더 (PH) 를 이동시킬 수 있는 기판 스테이지 (PST) 와, 마스크 스테이지 (MST) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 으로 조명하는 조명 광학계 (IL) 와, 노광광 (EL) 으로 조명된 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 상에 투영하는 투영 광학계 (PL) 와, 노광 장치 (EX) 전체의 동작을 제어하는 제어 장치 (CONT) 를 구비하고 있다. 제어 장치 (CONT) 에는, 노광 처리에 관한 정보를 기억한 기억 장치 (MRY) 와, 노광 처리에 관한 정보를 입력하는 입력 장치 (INP) 와, 노광 처리에 관한 정보를 표시하는 표시 장치 (DY) 가 접속되어 있다. 입력 장치 (INP) 는, 예를 들어 키보드 혹은 터치 패널 등을 포함한다. 표시 장치 (DY) 는, 예를 들어 액정 디스플레이 등의 디스플레이 장치를 포함한다. 또, 노광 장치 (EX) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 대하여 기판 (P) 을 반송하는 반송 장치 (H) 를 구비하고 있다.

본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상시킴과 함께 초점 심도를 실질적으로 넓게 하기 위하여 액침법을 적용한 액침 노광 장치로서, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면 근방에 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 노즐 부재 (70) 와, 공급관 (13) 및 노즐 부재 (70) 에 형성된 공급구 (12) 를 통하여 액체 (LQ) 를 공급하는 액체 공급 장치 (11) 와, 노즐 부재 (70) 에 형성된 회수구 (22) 및 회수관 (23) 을 통하여 액체 (LQ) 를 회수하는 액체 회수 장치 (21) 를 구비하고 있다. 노즐 부재 (70) 는, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 의 상방에 있어서, 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 복수의 광학 소자 중, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 최종 광학 소자 (LS1) 를 둘러싸도록 고리형으로 형성되어 있다.

또, 본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR) 을 포함하는 기판 (P) 상의 일부의 영역에, 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 투영하고 있는 동안, 액침 기구 (1) 를 사용하여, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 최종 광학 소자 (LS1) 와, 최종 광학 소자 (LS1) 와 대향하는 위치에 배치된 기판 (P) 사이의 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채움으로써, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하고, 투영 광학계 (PL) 와 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 를 통하여 마스크 (M) 를 통과한 노광광 (EL) 을 기판 (P) 상에 조사함으로써, 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 투영한다. 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 채우 고, 기판 (P) 상의 일부의 영역에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 국소적으로 형성한다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 액침 영역 (LR) 은 기판 (P) 상에 형성되는 것으로서 설명하는 경우가 있으나, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 있어서, 최종 광학 소자 (LS1) 와 대향하는 위치에 배치된 물체 상, 예를 들어 기판 (P) 을 포함하는 기판 스테이지 (PST) 의 상면 등에도 형성할 수 있다.

또, 노광 장치 (EX) 는, 기판 (P) 표면과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력 (부착 에너지) 을 계측하는 계측 장치 (60) 를 구비하고 있다. 본 실시형태에 있어서는, 계측 장치 (60) 는 반송 장치 (H) 의 반송 경로 상에 형성되어 있다.

본 실시형태에서는, 노광 장치 (EX) 로서 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 주사 방향으로 동기 이동시키면서 마스크 (M) 에 형성된 패턴으로 기판 (P) 을 노광시키는 주사형 노광 장치 (소위 스캐닝 스텝퍼) 를 사용하는 경우를 예로 하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 수평면 내에 있어서 마스크 (M) 와 기판 (P) 의 동기 이동 방향 (주사 방향) 을 Y 축 방향, 수평면 내에 있어서 Y 축 방향과 직교하는 방향을 X 축 방향 (비주사 방향), X 축 및 Y 축 방향으로 수직으로 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 일치하는 방향을 Z 축 방향으로 한다. 또, X 축, Y 축 및 Z 축 주위의 회전 (경사) 방향을 각각, θX, θY 및 θZ 방향으로 한다. 또한, 여기서 말하는「기판」은 반도체 웨이퍼 등의 기재 상에 감광재 (레지스트) 를 도포한 것을 포함하고,「마스크」는 기판 상에 축소 투영되는 디바이스 패턴이 형성된 레티클을 포함한다.

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) 으로 조명된다. 조명 광학계 (IL) 로부터 사출되는 노광광 (EL) 으로는, 예를 들어 수은 램프로부터 사출되는 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광), ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 및 F₂ 레이저광 (파장 157㎚) 등의 진공 자외광 (VUV 광) 등이 사용된다. 본 실시형태에 있어서는 ArF 엑시머 레이저광이 사용된다.

본 실시형태에 있어서는, 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 투과할 수 있다.

마스크 스테이지 (MST) 는, 마스크 (M) 를 유지하여 이동시킬 수 있다. 마스크 스테이지 (MST) 는, 마스크 (M) 를 진공 흡착 (또는 정전 흡착) 기구 등을 사용하여 유지한다. 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 상태에서, 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 이동경 (91) 이 형성되어 있다. 또, 소정 위치에는 레이저 간섭계 (92) 가 형성되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 상의 마스크 (M) 의 2 차원 방향의 위치 및 θZ 방향의 회전각 (경우에 따라서는 θX, θY 방향의 회전각도 포함한다) 은 이동경 (91) 을 사용하여 레이저 간섭계 (92) 에 의해 실시간으로 계측된다. 레이저 간섭계 (92) 의 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는, 레이저 간섭계 (92) 의 계측 결과에 기초하여 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 를 구동시켜, 마스크 스테이지 (MST) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 의 위치 제어를 실시한다.

투영 광학계 (PL) 는, 마스크 (M) 의 패턴을 소정의 투영 배율 (β) 로 기판 (P) 에 투영 노광시키는 것으로서, 복수의 광학 소자로 구성되어 있고, 그들 광학 소자는 경통 (PK) 으로 유지되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 투영 광학계 (PL) 는, 투영 배율 (β) 이 예를 들어 1/4, 1/5 혹은 1/8 의 축소계이다. 또한, 투영 광학계 (PL) 는 등배계 및 확대계 중 어느 것이어도 된다. 또, 투영 광학계 (PL) 는, 반사 광학 소자를 포함하지 않는 굴절계, 굴절 광학 소자를 포함하지 않는 반사계, 반사 광학 소자와 굴절 광학 소자를 포함하는 반사 굴절계 중 어느 것이어도 된다. 또, 본 실시형태에 있어서, 투영 광학계 (PL) 를 구성하는 복수의 광학 소자는, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 가장 가까운 최종 광학 소자 (LS1) 만이 액체 (LQ) 와 접촉하도록, 경통 (PK) 에 의해 유지되어 있다.

기판 스테이지 (PST) 는, 기판 (P) 을 유지하는 기판 홀더 (PH) 를 갖고, 투 영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 있어서, 베이스 부재 (BP) 상에서 이동할 수 있다. 기판 홀더 (PH) 는, 예를 들어 진공 흡착 기구 등을 사용하여 기판 (P) 을 유지한다. 기판 스테이지 (PST) 상에는 오목부 (96) 가 형성되어 있고, 기판 (P) 을 유지하기 위한 기판 홀더 (PH) 는 오목부 (96) 에 배치되어 있다. 그리고, 기판 스테이지 (PST) 중 오목부 (96) 이외의 상면 (97) 은, 기판 홀더 (PH) 에 유지된 기판 (P) 표면과 거의 동일한 높이 (면일(面一)) 가 되는 평탄면으로 되어 있다. 또한, 광로 공간 (K1) 에 액체 (LQ) 를 계속 채울 수 있다면, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (97) 과 기판 홀더 (PH) 에 유지된 기판 (P) 표면에 단차가 있어도 된다.

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 통하여 유지한 상태에서, 베이스 부재 (BP) 상에서 XY 평면 내에서 2 차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 또한 기판 스테이지 (PST) 는 Z 축 방향, θX 방향 및 θY 방향으로도 이동할 수 있다. 따라서, 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 표면은, X 축, Y 축, Z 축, θX, θY 및 θZ 방향의 6 자유도의 방향으로 이동할 수 있다.

기판 스테이지 (PST) 의 측면에는 이동경 (93) 이 형성되어 있다. 또, 소정 위치에는 레이저 간섭계 (94) 가 형성되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 상의 기판 (P) 의 2 차원 방향의 위치 및 회전각은 이동경 (93) 을 사용하여 레이저 간섭계 (94) 에 의해 실시간으로 계측된다. 또, 도시되어 있지는 않지만, 노광 장치 (EX) 는, 기판 스테이지 (PST) 에 유지되어 있는 기판 (P) 표면의 면 위치 정보를 검출하는 포커스·레벨링 검출계를 구비하고 있다. 포커스·레벨링 검출계는, 기판 (P) 표면의 면 위치 정보 (Z 축 방향의 위치 정보, 및 θX 및 θY 방향의 경사 정보) 를 검출한다. 레이저 간섭계 (94) 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 구동시키고, 기판 (P) 의 포커스 위치 (Z 위치) 및 경사각 (θX, θY) 을 제어하여 기판 (P) 표면과 투영 광학계 (PL) 및 액체 (LQ) 를 통한 이미지면의 위치 관계를 조정함과 함께, 레이저 간섭계 (94) 의 계측 결과에 기초하여, 기판 (P) 의 X 축 방향, Y 축 방향, 및 θZ 방향에 있어서의 위치 제어를 실시한다.

다음으로, 액침 기구 (1) 에 대하여 설명한다. 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, 공급하는 액체 (LQ) 의 기체 성분을 저감시키는 탈기 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 (70) 에 접속되어 있다. 액체 공급 장치 (11) 의 액체 공급 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 장치 (11) 를 제어함으로써, 공급구 (12) 로부터의 단위 시간당의 액체 공급량을 조정할 수 있다. 또한, 액체 공급 장치 (11) 의 탱크, 가압 펌 프, 온도 조정 장치, 탈기 장치, 필터 유닛 등은, 그 전부를 노광 장치 (EX) 가 구비하고 있을 필요는 없고, 노광 장치 (EX) 가 설치되는 공장 등의 설비를 대용해도 된다.

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 노즐 부재 (70) 에 접속되어 있다. 액체 회수 장치 (21) 의 액체 회수 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 제어 장치 (CONT) 는, 액체 회수 장치 (21) 를 제어함으로써, 회수구 (22) 를 통한 단위 시간당의 액체 회수량을 조정할 수 있다. 또한, 액체 회수 장치 (21) 의 진공계, 기액 분리기, 탱크 등은, 그 전부를 노광 장치 (EX) 가 구비하고 있을 필요는 없고, 노광 장치 (EX) 가 설치되는 공장 등의 설비를 대용해도 된다.

액체 (LQ) 를 공급하는 공급구 (12) 및 액체 (LQ) 를 회수하는 회수구 (22) 는 노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 에 형성되어 있다. 노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 은, 기판 (P) 표면 및 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (97) 과 대향하는 위치에 형성되어 있다. 노즐 부재 (70) 는, 최종 광학 소자 (LS1) 의 측면을 둘러싸도록 형성된 고리형 부재로서, 공급구 (12) 는, 노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 최종 광학 소자 (LS1) (투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX)) 를 둘러싸도록 복수 형성되어 있다. 또, 회수구 (22) 는, 노즐 부재 (70) 의 하면 (70A) 에 있어서, 최종 광학 소자 (LS1) 에 대하여 공급구 (12) 보다 외측에 (공급구 (12) 보다 떨어져서) 형성되어 있고, 최종 광학 소자 (LS1) 및 공급구 (12) 를 둘러싸도록 형성되어 있다.

그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 공급 장치 (11) 를 사용하여 광로 공간 (K1) 에 액체 (LQ) 를 소정량 공급함과 함께, 액체 회수 장치 (21) 를 사용하여 광로 공간 (K1) 의 액체 (LQ) 를 소정량 회수함으로써, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 노광광 (EL) 의 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채우고, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 국소적으로 형성한다. 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성할 때, 제어 장치 (CONT) 는 액체 공급 장치 (11) 및 액체 회수 장치 (21) 의 각각을 구동시킨다. 제어 장치 (CONT) 의 제어하에서 액체 공급 장치 (11) 로부터 액체 (LQ) 가 송출되면, 그 액체 공급 장치 (11) 로부터 송출된 액체 (LQ) 는, 공급관 (13) 을 흐른 후, 노즐 부재 (70) 의 공급 유로를 통하여 공급구 (12) 로부터 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측에 공급된다. 또, 제어 장치 (CONT) 하에서 액체 회수 장치 (21) 가 구동되면, 투영 광학계 (PL) 의 이미지면측의 액체 (LQ) 는 회수구 (22) 를 통하여 노즐 부재 (70) 의 회수 유로에 유입되고, 회수관 (23) 을 흐른 후, 액체 회수 장치 (21) 에 회수된다.

도 2 는 기판 (P) 을 노광시킬 때의 액침 영역 (LR) 과 기판 (P) 을 유지한 기판 스테이지 (PST) 의 위치 관계의 일례를 설명하기 위한 도면이다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 상에는 매트릭스상으로 복수의 쇼트 영역 (S1 ∼ S21) 이 설정되어 있다. 상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 Y 축 방향 (주사 방향) 으로 이동시키면서 마 스크 (M) 의 패턴을 기판 (P) 에 투영 노광시키는 것으로, 기판 (P) 의 쇼트 영역 (S1 ∼ S21) 의 각각을 노광시킬 때, 제어 장치 (CONT) 는, 도 2 중 예를 들어 화살표 y1 로 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR) 및 그것을 덮는 액침 영역 (LR) 과 기판 (P) 을 상대적으로 이동시키면서, 액침 영역 (LR) 의 액체 (LQ) 를 통하여 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 을 조사한다. 제어 장치 (CONT) 는, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR) (노광광 (EL)) 이 기판 (P) 에서 화살표 y1 을 따라 이동하도록, 기판 스테이지 (PST) 의 동작을 제어한다. 제어 장치 (CONT) 는, 하나의 쇼트 영역의 노광 종료 후에, 기판 (P) (기판 스테이지 (PST)) 을 스텝핑 이동시켜 다음의 쇼트 영역을 주사 개시 위치에 이동시키고, 이하, 스텝·앤드·스캔 방식으로 기판 (P) 을 이동시키면서 각 쇼트 영역 (S1 ∼ S21) 을 순차적으로 주사 노광시킨다. 또 제어 장치 (CONT) 는, 원하는 상태의 액침 영역 (LR) 을 형성하기 위하여, 액침 기구 (1) 의 동작을 제어하고, 액체 (LQ) 의 공급 동작과 회수 동작을 병행하여 실시한다.

도 3a 및 3b 는 기판 (P) 의 일례를 설명하기 위한 단면도이다. 도 3a 에 나타내는 기판 (P) 은, 기재 (W) 와, 그 기재 (W) 의 상면에 형성된 제 1 막 (Rg) 을 갖고 있다. 기재 (W) 는 실리콘 웨이퍼를 포함하는 것이다. 제 1 막 (Rg) 은 포토레지스트 (감광재) 에 의해 형성되어 있고, 기재 (W) 의 상면 중앙부의 대부분을 차지하는 영역에 소정의 두께로 피복되어 있다. 또, 도 3b 에 나타내는 기판 (P) 은, 제 1 막 (Rg) 의 표면을 덮는 제 2 막 (Tc) 을 갖고 있다. 제 2 막 (Tc) 은, 예를 들어 탑 코팅막으로 불리는 보호막 또는 반사 방지막이 다.

이와 같이, 기판 (P) 표면에는, 포토레지스트 등으로 이루어지는 제 1 막 (Rg), 혹은 이 제 1 막 (Rg) 의 상층에 형성되는 탑 코팅막 등의 제 2 막 (Tc) 이 형성되어 있다. 따라서, 기판 (P) 상의 최상층 (기판 (P) 표면) 에 형성된 막이, 액침 노광시에 있어서 액체 (LQ) 에 접촉하는 액체 접촉면을 형성한다.

다음으로, 도 4 를 참조하면서 계측 장치 (60) 에 대하여 설명한다. 도 4 에 있어서, 계측 장치 (60) 는, 기판 (P) 을 유지하는 유지 부재 (61) 와, 유지 부재 (61) 에 유지되어 있는 기판 (P) 표면에 대하여 액체 (LQ) 의 액적을 적하할 수 있는 적하 부재 (62) 와, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) (액적) 의 상태를 관찰할 수 있는 관찰 장치 (63) 와, 기판 (P) 표면의 액체 (LQ) (액적) 를 조명하는 조명 장치 (64) 를 구비하고 있다.

기판 (P) 은 반송 장치 (H) 에 의해 유지 부재 (61) 에 로딩 (반입) 되도록 되어 있고, 유지 부재 (61) 는 반송 장치 (H) 에 의해 반송된 기판 (P) 을 유지한다. 반송 장치 (H) 는, 노광 처리 전의 기판 (P) 을 유지 부재 (61) 에 반송한다. 계측 장치 (60) 는, 노광 처리 전의 기판 (P) 을 계측한다.

관찰 장치 (63) 는, 광학계 및 CCD 등에 의해 구성되어 있는 촬상 소자 등을 구비하고 있다. 촬상 소자는, 액체 (LQ) 의 화상 (광학상) 을 광학계를 통하여 취득할 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 관찰 장치 (63) 는, 유지 부재 (61) 에 유지된 기판 (P) 의 +X 측 (일방측) 에 배치되어 있고, 기판 (P) 및 유지 부재 (61) 와 떨어진 위치로부터, 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 의 액적 상태를 관찰한다.

조명 장치 (64) 는, 기판 (P) (유지 부재 (61)) 을 사이에 두고 관찰 장치 (63) 와 대향하는 위치에 형성되어 있다. 즉, 조명 장치 (64) 는, 유지 부재 (61) 에 유지된 기판 (P) 의 -X 측 (타방측) 에 배치되어 있고, 기판 (P) 및 유지 부재 (61) 와 떨어진 위치로부터, 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 의 액적을 조명한다. 따라서, 관찰 장치 (63) 는, 조명 장치 (64) 에 의해 조명된 액체 (LQ) 의 액적 화상을 취득한다.

관찰 장치 (63) 와 제어 장치 (CONT) 는 접속되어 있고, 관찰 장치 (63) 는, 취득한 액체 (LQ) 의 액적 화상을 전기 신호로 변환하고, 그 신호 (화상 정보) 를 제어 장치 (CONT) 에 출력한다. 제어 장치 (CONT) 는, 관찰 장치 (63) 로부터의 화상 정보를 표시 장치 (DY) 에 표시할 수 있다. 따라서, 표시 장치 (DY) 에는, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 액적 화상이 표시된다.

계측 장치 (60) 는, 기판 (P) 을 유지한 유지 부재 (61) 를 회전 (경사) 시키는 구동 시스템 (65) 을 구비하고 있다. 구동 시스템 (65) 의 동작은 제어 장치 (CONT) 로 제어되고, 유지 부재 (61) 는 기판 (P) 을 유지한 상태에서 회전 (경사) 할 수 있게 되어 있다. 본 실시형태에 있어서는, 기판 (P) 을 유지한 유지 부재 (61) 는, 구동 시스템 (65) 의 구동에 의해, θX 방향으로 회전 (경사) 하게 되어 있다.

계측 장치 (60) 는, 기판 (P) 표면과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력 (부착 에너지) E, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 및 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 을 계측할 수 있다. 부착력 (부착 에너지) E 란, 물체의 표면 (여기에서는 기판 (P) 표면) 에서 액체를 이동시키는 데에 필요한 힘이다. 여기서, 도 5 를 참조하면서, 부착력 E 에 대하여 설명한다.

도 5 에 있어서, 기판 (P) 상에서의 액적의 외형을 원의 일부라고 가정한 경우, 즉, 도 5 에 있어서의 기판 (P) 상에서의 액적의 표면이 이상적인 구면이라고 가정한 경우, 부착력 E 는,

E = (m × g × sinα)/(2 × π × R) … (1) 로 정의된다.

단,

m : 기판 (P) 상에서의 액체 (LQ) 의 액적의 질량,

g : 중력 가속도,

α : 수평면에 대한 활락각,

R : 기판 (P) 상에서의 액체 (LQ) 의 액적 반경이다.

활락각 (α) 이란, 물체의 표면 (여기에서는 기판 (P) 표면) 에 액체의 액적을 부착시킨 상태에서, 그 물체의 표면을 수평면에 대하여 경사시켰을 때, 물체의 표면에 부착되어 있던 액체의 액적이, 중력 작용에 의해 하방으로 미끄러지기 시작할 (이동을 개시할) 때의 각도를 말한다. 바꾸어 말하면, 활락각 (α) 이란, 액체의 액적이 부착된 물체의 표면을 기울였을 때, 그 액적이 전락하는 임계 각도를 말한다.

또, 도 5 중 θ 은, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각을 나타내고 있다. 접촉각 (θ) 은, 물체의 표면 (여기에서는 기판 (P) 표면) 에 액체의 액적을 부착시키고, 정지한 상태에서의 액적의 표면과 물체의 표면이 이루는 각도 (액체의 내부에 있는 각도를 취한다) 를 말한다.

여기서 상기 서술한 바와 같이, 액적의 외형은 원의 일부라고 가정되어 있고, 도 5 에서는, 경사면에 있어서의 액체 (LQ) 의 접촉각을 θ 로서 도시하고 있는데, 접촉각 (θ) 은 수평면과 평행한 면에 있어서의 접촉각이다. 또, 적하 부재 (62) 는, 적하하는 액적의 질량 (또는 체적) m 을 조정할 수 있고, 그 질량 (또는 체적) m 이 이미 알려진 경우에는, 접촉각 (θ) 을 계측함으로써, 그 접촉각 (θ) 에 기초하여 기하학적으로 반경 (R) 을 도출할 수 있다. 또한, 접촉각 (θ) 을 알면, 액적과 기판 (P) 표면이 접촉하는 접촉면의 반경 (r) (이하, 적절히「착액 반경 (r)」이라고 칭한다) 도 기하학적으로 도출할 수 있다. 마찬가지로, 접촉각 (θ) 을 알면, 기판 (P) 표면에 대한 액적의 높이 (h) 도 도출할 수 있다. 즉, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 액적 반경 (R) 은, 액체 (LQ) 의 접촉각 (θ) 에 따른 값으로, 액체 (LQ) 의 접촉각 (θ) 을 구함으로써, 상기 서술한 (1) 식의 반경 (R) 을 구할 수 있다.

도 3a 및 3b 를 참조하여 설명한 바와 같이, 기판 (P) 상의 최상층에 형성된 막 (제 1 막 (Rg), 제 2 막 (Tc)) 이, 액침 노광시에 있어서 액체 (LQ) 에 접촉하는 액체 접촉면을 형성하는데, 그 막의 종류 (물성) 에 따라 상기 서술한 접촉각 (θ) 및 활락각 (α) 이 변화한다. 계측 장치 (60) 는, 접촉각 (θ) 및 활락각 (α) 을 계측하여, 부착력 E 를 기판 (P) 마다 구할 수 있다.

다음으로, 도 6 의 플로우 차트도를 참조하면서, 계측 장치 (60) 를 사용한 계측 순서 및 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 순서의 일례에 대하여 설명한다.

반송 장치 (H) 에 의해 노광 처리 전의 기판 (P) 이 계측 장치 (60) 의 유지 부재 (61) 에 로딩되면, 제어 장치 (CONT) 는 계측 장치 (60) 를 사용한 계측 동작을 개시한다. 먼저, 계측 장치 (60) 는, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 을 계측한다 (단계 SA1). 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 을 계측할 때, 계측 장치 (60) 는, 유지 부재 (61) 에 유지된 기판 (P) 표면이 수평면 (XY 평면) 과 거의 평행이 되도록, 구동 시스템 (65) 을 통하여 유지 부재 (61) 의 위치 (자세) 를 조정한다. 그리고, 계측 장치 (60) 는, 수평면과 거의 평행이 되어 있는 기판 (P) 표면에 대하여, 적하 부재 (62) 로부터 액체 (LQ) 의 액적을 적하한다. 적하 부재 (62) 는, 적하하는 액적의 질량 (또는 체적) m 을 조정할 수 있고, 기판 (P) 표면에 질량 m 의 액적을 적하한다. 기판 (P) 표면에 질량 m 의 액적이 배치된 후, 계측 장치 (60) 는, 조명 장치 (64) 로 기판 (P) 표면에 배치된 액적을 조명함과 함께, 관찰 장치 (63) 를 사용하여 액적의 화상을 취득한다. 관찰 장치 (63) 는, 취득한 화상에 관한 화상 정보를 제어 장치 (CONT) 에 출력한다. 제어 장치 (CONT) 는, 관찰 장치 (63) 로부터 출력된 신호 (화상 정보) 에 기초하여, 기판 (P) 표면에 있어서의 액적의 화상을 표시 장치 (DY) 로 표시한다. 또, 제어 장치 (CONT) 는, 관찰 장치 (63) 로부터 출력된 신호를 연산 처리 (화상 처리) 하고, 그 처리 결과에 기초하여, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 액적의 접촉각 (θ) 을 구한다. 이렇게 하여, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 이, 제 어 장치 (CONT) 를 포함하는 계측 장치 (60) 에 의해 계측된다.

또, 제어 장치 (CONT) 를 포함하는 계측 장치 (60) 는, 기판 (P) 상에서의 액체 (LQ) 의 액적 반경 (R) 을 도출한다 (단계 SA2). 상기 서술한 바와 같이, 적하 부재 (62) 는 적하하는 액적의 질량 m 을 조정할 수 있고, 반경 (R) 은 기하학적으로 도출할 수 있기 때문에, 제어 장치 (CONT) 를 포함하는 계측 장치 (60) 는, 이미 알려진 값인 액적의 질량 m 과, 계측 결과인 접촉각 (θ) 에 기초하여, 소정의 연산 처리를 실시함으로써, 기판 (P) 상에서의 액체 (LQ) 의 액적 반경 (R) 을 구할 수 있다.

또한 여기에서는, 적하 부재 (62) 는 적하하는 액적의 질량 m 을 조정할 수 있다고 설명하고 있으나, 액체 (LQ) 의 밀도 (비중) ρ 가 이미 알려져 있고, 적하 부재 (62) 가 적하하는 액적의 체적 V 를 조정할 수 있다면, 밀도 ρ 와 체적 V 에 기초하여 질량 m 을 도출할 수 있다 (m = ρ × V).

다음으로, 계측 장치 (60) 는, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 을 계측한다 (단계 SA3). 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 을 계측할 때, 계측 장치 (60) 는, 기판 (P) 표면에 질량 m 의 액적을 배치한 상태에서, 그 기판 (P) 을 유지한 유지 부재 (61) 를, 도 4 중의 화살표 K1 로 나타내는 바와 같이, 구동 시스템 (65) 을 사용하여 θX 방향으로 회전 (경사) 시킨다. 유지 부재 (61) 의 회전 (경사) 에 수반하여, 기판 (P) 표면도 회전 (경사) 한다. 기판 (P) 을 회전시키고 있는 동안에 있어서도, 관찰 장치 (63) 는 기판 (P) 표면에 배치되어 있는 액적을 계속 관찰하고 있다. 기판 (P) 을 회전시킴에 따라, 도 4 중의 화살표 K2 로 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 표면에 부착되어 있던 액적은, 중력 작용에 의해 하방으로 미끄러지기 시작한다 (이동을 개시한다). 관찰 장치 (63) 는, 액적이 미끄러지기 시작한 것을 관찰할 수 있고, 취득한 화상에 관한 화상 정보를 제어 장치 (CONT) 에 출력한다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 관찰 장치 (63) 로부터 출력된 신호 (화상 정보) 에 기초하여, 기판 (P) 표면의 액적이 이동을 개시한 시점 (미끄러지기 시작한 시점) 을 구할 수 있다. 또, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 표면의 액적이 이동을 개시한 시점에서의 기판 (P) 표면의 각도 (즉 활락각) (α) 를, 구동 시스템 (65) 에 의한 유지 부재 (61) 의 구동량 (경사량) 으로부터 구할 수 있다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 관찰 장치 (63) 로부터 출력된 신호 (화상 정보) 와, 구동 시스템 (65) 에 의한 유지 부재 (61) 의 구동량에 기초하여, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 액적의 활락각 (α) 을 구할 수 있다. 이와 같이, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 이, 제어 장치 (CONT) 를 포함하는 계측 장치 (60) 에 의해 계측된다.

또한, 액적 상태를 표시 장치 (DY) 에 표시하고, 육안에 의해, 기판 (P) 표면의 액적이 이동을 개시하였을 때의 기판 (P) 표면의 각도 (즉 활락각) (α) 를 계측해도 된다.

다음으로, 계측 장치 (60) 는, 기판 (P) 과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력 E 를 구한다 (단계 SA4). 상기 서술한 단계 SA1 ∼ SA3 에 의해, 기판 (P) 상에서의 액체 (LQ) 의 액적의 질량 m, 기판 (P) 상에서의 액체 (LQ) 의 액적 반경 (R) 및 활락각 (α) 이 구해졌기 때문에, 이들 값을 상기 서술한 (1) 식에 대입함으로써, 기판 (P) 표면과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력 (부착 에너지) E 를 구할 수 있다.

상기 서술한 바와 같이, 기판 (P) 상에서의 액체 (LQ) 의 액적 반경 (R) 은 액체 (LQ) 의 접촉각 (θ) 에 따른 값이기 때문에, 부착력 E 는 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 접촉각 (θ) 및 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 에 따라 정해지는 값이다.

또한, 상기 서술한 단계 SA1 ∼ SA3 에 있어서, 접촉각 (θ) 및 활락각 (α) 을 계측하는 경우에, 액적의 질량 (또는 체적) m 을 바꾸면서 접촉각 (θ) 및 활락각 (α) 의 계측 동작을 복수 회 실시하고, 이들 각 계측 동작으로 얻어진 접촉각 (θ), 반경 (R), 활락각 (α) 의 평균치를 사용하여, 부착력 E 를 도출하도록 해도 된다.

다음으로, 제어 장치 (CONT) 는, 계측 장치 (60) 의 계측 결과에 기초하여 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정한다 (단계 SA5). 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 단계 SA4 에서 도출한 기판 (P) 표면과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력 E 에 따라, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정한다. 상기 서술한 바와 같이, 부착력 E 는, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 및 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 에 따라 정해지기 때문에, 제어 장치 (CONT) 는, 단계 SA1 에서 계측한 계측 결과인 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 과, 단계 SA3 에서 계측한 계측 결과인 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하게 된다.

여기서, 노광 조건은, 기판 (P) 을 이동시킬 때의 이동 조건 및 액침 영역 (LR) 을 형성할 때의 액침 조건 중 적어도 일방을 포함한다.

기판 (P) 의 이동 조건은, 기판 (P) 의 이동 속도, 가속도, 감속도, 이동 방향 및 일 방향으로의 연속적인 이동 거리 중 적어도 일부를 포함한다.

또, 액침 조건은, 액침 영역 (LR) 을 형성하기 위하여 액체 (LQ) 를 공급할 때의 공급 조건과, 액침 영역 (LR) 을 형성하는 액체 (LQ) 를 회수할 때의 회수 조건 중 적어도 일방을 포함한다. 공급 조건은, 공급구 (12) 로부터 광로 공간 (K1) 에 대한 단위 시간당의 액체 공급량을 포함한다. 회수 조건은, 회수구 (22) 로부터의 단위 시간당의 액체 회수량을 포함한다.

또한, 노광 조건이란, 기판 (P) 상의 각 쇼트 영역에 노광광 (EL) 을 조사하고 있는 노광 도중뿐만 아니라, 각 쇼트 영역의 노광 전 및/또는 노광 후를 포함한다.

또, 기판 (P) 표면의 막과 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 등에 따라, 액체 (LQ) 의 압력이 변화하고, 투영 광학계 (PL) (최종 광학 소자 (LS1)) 의 변동에서 기인되는 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성의 변동이 발생할 가능성이 있는 경우에는, 광학 특성의 변동을 보상하기 위한 투영 광학계 (PL) 의 조정 조건을 노광 조건으로 하여, 기억 장치 (MRY) 에 기억해도 된다.

기억 장치 (MRY) 에는, 부착력 E 에 대응한 최적 노광 조건에 관한 정보가 미리 기억되어 있다. 구체적으로는, 기억 장치 (MRY) 는, 액침 노광시에 있어서 기판 (P) 상의 액체 (LQ) 에 접촉하는 액체 접촉면에 형성되어 있는 막과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력 E 와, 그 부착력 E 에 대응하는 최적 노광 조건의 관계가 복수 맵 데이터로서 기억되어 있다. 이 부착력 E 에 대응한 최적 노광 조건에 관한 정보 (맵 데이터) 는, 미리 실험 또는 시뮬레이션에 의해 구할 수 있고, 기억 장치 (MRY) 에 기억된다.

본 실시형태에 있어서는, 설명을 간단하게 하기 위하여, 기억 장치 (MRY) 에는, 부착력 E 에 대응하는 최적 노광 조건으로서, 부착력 E 에 대응하는 기판 (P) 의 최적 이동 속도에 관한 정보와, 부착력 E 에 대응하는 단위 시간당의 최적 액체 공급량에 관한 정보가 기억되어 있다.

제어 장치 (CONT) 는, 계측 장치 (60) 의 계측 결과와 기억 장치 (MRY) 의 기억 정보에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정한다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 단계 SA4 에서 구한 기판 (P) 표면과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력 E 와, 기억 장치 (MRY) 에 미리 기억되어 있는, 부착력 E 에 대응한 최적 노광 조건에 관한 정보 (맵 데이터) 에 기초하여, 기억 장치 (MRY) 의 기억 정보 (맵 데이터) 중에서, 노광 처리되어야 할 기판 (P) 에 대한 최적 노광 조건을 선택하여 결정한다.

본 실시형태에서는, 제어 장치 (CONT) 는, 부착력 E 에 따라 기판 (P) 의 이동 속도와 액침 기구 (1) 에 의한 광로 공간 (K1) 에 대한 단위 시간당의 액체 공급량을 결정한다.

그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 계측 장치 (60) 로 계측을 끝낸 기판 (P) 을 반송 장치 (H) 를 사용하여 기판 스테이지 (PST) 에 로딩하고, 단계 SA5 에서 결정한 노광 조건에 기초하여 기판 (P) 을 액침 노광시킨다 (단계 SA6).

본 실시형태에서는, 제어 장치 (CONT) 는, 단계 SA5 에서 결정된 노광 조건에 기초하여, 기판 (P) 의 이동 속도와, 액침 기구 (1) 에 의한 광로 공간 (K1) 에 대한 단위 시간당의 액체 공급량을 조정하면서, 기판 (P) 의 각 쇼트 영역을 노광시킨다.

예를 들어, 노광 처리되어야 할 기판 (P) 표면과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력 E 가 큰 경우, 기판 (P) 의 이동 속도를 고속화하면, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 양호하게 채우기 곤란해질 가능성이 있기 때문에, 제어 장치 (CONT) 는, 부착력 E 에 따라 기판 (P) 의 이동 속도를 느리게 한다. 이렇게 함으로써, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 양호하게 채운 상태에서, 기판 (P) 을 노광시킬 수 있다. 한편, 부착력 E 가 작은 경우에는, 기판 (P) 의 이동 속도를 고속화할 수 있어, 스루풋을 향상시킬 수 있다.

여기서, 기판 (P) 의 이동 속도에는, Y 축 방향 (주사 방향) 에 관한 이동 속도는 물론, X 축 방향 (스텝 방향) 에 관한 이동 속도도 포함된다.

또, 제어 장치 (CONT) 는, 결정된 노광 조건에 기초하여, 액침 기구 (1) 의 동작을 제어하고 광로 공간 (K1) 에 대한 단위 시간당의 액체 공급량을 조정한다. 예를 들어, 노광 처리되어야 할 기판 (P) 표면과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력 E 가 작은 경우, 액체 (LQ) 중에 기포가 생성되기 쉬워질 가능성이 있다. 따라서, 부착력 E 가 작은 경우에는, 제어 장치 (CONT) 는 부착력 E 에 따라 광로 공간 (K1) 에 대한 단위 시간당의 액체 공급량을 많게 하여, 공급구 (12) 로부터 탈기된 액체 (LQ) 를 광로 공간 (K1) 에 다량으로 공급하게 한다. 이렇게 함으로써, 광로 공간 (K1) 의 액체 (LQ) 중에 기포가 존재하는 경우라도, 그 기포를 탈기된 액체 (LQ) 에 녹여, 저감 또는 소실시킬 수 있다. 따라서, 광로 공간 (K1) 을 원하는 상태의 액체 (LQ) 로 채운 상태에서, 기판 (P) 을 노광시킬 수 있다.

또, 만일 광로 공간 (K1) 에 기포가 생성되어도, 다량으로 공급된 액체 (LQ) 에 의해, 그 기포를 광로 공간 (K1) 으로부터 즉시 빼낼 수 있다. 한편, 부착력 E 가 큰 경우에는, 광로 공간 (K1) 에 대한 단위 시간당의 액체 공급량을 줄일 수 있어, 사용하는 액체 (LQ) 의 양을 억제할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 기판 (P) 표면과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력 E 에 따라, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하도록 하였기 때문에, 상이한 종류의 막이 형성된 복수의 기판 (P) 각각에 대하여 액침 노광을 양호하게 실시할 수 있다. 따라서, 액침 노광 장치 (EX) 의 범용성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 서술한 바와 같이, 기판 (P) 의 이동 조건으로는, 기판 (P) 을 이동시킬 때의 가감 속도 및 광로 공간 (K1) 에 대한 이동 방향 (이동 궤적) 등도 포함할 수 있다. 제어 장치 (CONT) 는 부착력 E 에 기초하여 가감 속도, 이동 방향 (이동 궤적) 을 결정하고, 그 결정된 가감 속도, 이동 방향 (이동 궤적) 에 기초하여 기판 스테이지 (PST) 의 동작을 제어하면서, 기판 (P) 을 액침 노광시킬 수 있다. 이 경우도, 기억 장치 (MRY) 에는, 부착력 E 에 대응한 최적 가속도, 이동 방향 (이동 궤적) 등에 관한 정보가 미리 기억되어 있고, 제어 장치 (CONT) 는, 부착력 E 와 기억 장치 (MRY) 의 기억 정보에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 최적 가속도, 이동 방향 (이동 궤적) 을 결정할 수 있다. 일례로서, 부착력 E 가 큰 경우, 기판 (P) 의 가속도를 고속화하면, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 양호하게 채우기 곤란해질 가능성이 있기 때문에, 기판 (P) 의 가속도를 작게 한다. 한편, 부착력 E 가 작은 경우에는, 기판 (P) 의 가속도를 크게 할 수 있다.

또, 상기 서술한 공급 조건으로는, 광로 공간 (K1) 에 대한 액체 공급 위치 (거리), 공급 방향 등도 포함할 수 있다. 즉, 공급 조건으로는, 광로 공간 (K1) 에 대한 공급구 (12) 의 위치, 거리, 수 등도 포함할 수 있다. 제어 장치 (CONT) 는, 부착력 E 에 기초하여 이들 공급 조건을 결정하고, 그 결정된 공급 조건에 기초하여 액침 기구 (1) 의 동작을 제어하면서, 기판 (P) 을 액침 노광시킬 수 있다. 이 경우도, 기억 장치 (MRY) 에는, 부착력 E 에 대응한 최적 공급 위치 (거리), 공급 방향 등에 관한 정보가 미리 기억되어 있고, 제어 장치 (CONT) 는, 부착력 E 와 기억 장치 (MRY) 의 기억 정보에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 최적 공급 조건을 결정할 수 있다. 제어 장치 (CONT) 는, 부착력 E 에 따라, 액체 (LQ) 를 공급할 때의 공급 조건을 조정함으로써, 액체 (LQ) 를 양호하게 공급하고, 원하는 상태의 액침 영역 (LR) 을 형성할 수 있다.

또, 상기 서술한 바와 같이, 액침 조건으로는, 광로 공간 (K1) 의 액체 (LQ) 를 회수할 때의 회수 조건도 포함된다. 회수 조건으로는, 광로 공간 (K1) 으로부터의 단위 시간당의 액체 회수량뿐만 아니라, 광로 공간 (K1) 에 대한 액체 회수 위치 (거리), 회수 방향 등도 포함할 수 있다. 즉, 회수 조건으로는, 액체 회수 장치 (21) 의 회수력 (흡인력), 광로 공간 (K1) 에 대한 회수구 (22) 의 위치, 거리, 수 등을 포함할 수 있다. 제어 장치 (CONT) 는, 부착력 E 에 기초하여 이들 회수 조건을 결정하고, 그 결정된 회수 조건에 기초하여 액침 기구 (1) 의 동작을 제어하면서, 기판 (P) 을 액침 노광시킬 수 있다. 이 경우도, 기억 장치 (MRY) 에는, 부착력 E 에 대응한 최적 단위 시간당의 액체 회수량, 회수 위치 (거리), 회수 방향 등에 관한 정보가 미리 기억되어 있고, 제어 장치 (CONT) 는, 부착력 E 와 기억 장치 (MRY) 의 기억 정보에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 최적 회수 조건을 결정할 수 있다. 부착력 E 에 따라, 액체 (LQ) 를 회수할 때의 액침 기구 (1) 에 의한 회수성 (회수 능력) 이 변동될 가능성이 있으나, 제어 장치 (CONT) 는, 부착력 E 에 따라, 액체 (LQ) 를 회수할 때의 회수 조건을 조정함으로써, 액체 (LQ) 를 양호하게 회수하고, 원하는 상태의 액침 영역 (LR) 을 형성할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서, 기억 장치 (MRY) 에 기억되어 있는 조건은, 기판 (P) 의 이동 조건과 액침 조건이 최적화되어 있는 것은 말할 필요도 없다. 예를 들어, 기판 (P) 의 이동 속도가 고속인 경우에는, 단위 시간당의 액체 공급량을 많게 함과 함께, 그 액체 공급량에 따른 액체 회수량으로 액체 (LQ) 를 회수함으로써, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 양호하게 채우도록 한다. 한편, 기판 (P) 의 이동 속도가 비교적 저속인 경우에는, 단위 시간당의 액체 공급량을 줄일 수 있다.

또한, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 하나의 계측 장치 (60) 에 의해, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 과, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 을 계측하고 있으나, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 을 계측하는 제 1 계측 장치와, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 을 계측하는 제 2 계측 장치를 따로 따로 형성해도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 계측 장치 (60) 는 반송 장치 (H) 의 반송 경로상에 형성되어 있으나, 계측 장치 (60) 의 설치 위치로는, 반송 장치 (H) 의 반송 경로상 이외의 위치이어도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 기판 (P) 마다 계측 장치 (60) 에서의 계측을 실시하고 있으나, 표면에 형성되어 있는 막이, 먼저 계측된 기판 (P) 과 동일한 경우에는, 계측 장치 (60) 에서의 계측을 생략해도 된다. 예를 들어, 복수매의 기판 (P) 으로 구성되는 하나의 로트의 선두 기판 (P) 만을 계측 장치 (60) 로 계측하도록 해도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 계측 장치 (60) 에서의 계측 결과에 기초하여, 그 계측 후의 기판 (P) 에 대한 노광 조건을 결정하고 있으나, 그 계측 후의 기판 (P) 상의 쇼트 영역마다 상이한 노광 조건을 설정해도 된다.

또한, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 액체 (LQ) 로서 순수를 사용하여 그 액체 (LQ) 에 대한 기판 (P) 의 부착력 E 를 구하고, 그 부착력 E 에 따라 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하고 있으나, 액체 (LQ) 를 예를 들어 불소계 오일로 하는 등, 액체 (LQ) 의 종류 (물성) 를 바꿈으로써, 부착력 E 를 원하는 값으로 하도록 해도 된다. 또, 그 부착력 E 에 따라, 노광 조건을 결정하도록 해도 된다. 혹은, 액체 (순수) (LQ) 에 소정의 재료 (첨가물) 를 첨가함으로써, 그 액체 (순수) (LQ) 의 물성을 바꾸도록 해도 된다.

또한, 상기 서술한 제 1 실시형태에 있어서는, 디바이스를 제조하기 위하여 실제로 노광되는 기판 (P) 표면에 액체 (LQ) 의 액적을 배치하고, 그 기판 (P) 을 경사시켰을 때의 액적 상태를 계측 장치 (60) 로 계측하도록 설명하였으나, 예를 들어 실제로 노광되는 기판 (P) 표면과 거의 동일한 표면을 갖는 물체 (예를 들어 테스트 기판 등) 상에 액적을 배치하고, 그 물체의 표면을 경사시켰을 때의 액적 상태를 계측하도록 해도 된다.

<제 2 실시형태>

다음으로, 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 서술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략 혹은 생략한다.

상기 서술한 실시형태에 있어서는, 노광 처리되어야 할 기판 (P) 과 액체 (순수) (LQ) 의 부착력 E 에 따라, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정 (조정) 하고 있으나, 부착력 E 의 허용 범위를 설정하여, 기판 (P) 을 노광시키기 전에, 그 기판 (P) 이 액체 (순수) (LQ) 에 대하여 허용 범위의 부착력 E 가 되는 막을 갖는지의 여부, 즉 액침 노광 처리하는 데에 적당한 막을 갖는 기판 (P) 인지의 여부를 판단하도록 해도 된다. 예를 들어, 기억 장치 (MRY) 에, 액침 노광 처리하는 데에 적당한 부착력 E 인지의 여부를 판단하기 위한 지표치 (허용치) 를 기억해 두고, 이 지표치에 따라, 액침 노광 처리하는 데에 적당한 부착력 E 인지의 여부를 판단할 수 있다. 이 지표치는, 예를 들어 실험 혹은 시뮬레이션에 의해 미리 구할 수 있다. 그리고, 상기 서술한 판단 결과에 기초하여, 부적당한 막을 갖는 기판 (P) 은 노광 처리하지 않게 할 수 있다. 예를 들어, 반송 장치 (H) 에 의해 계측 장치 (60) 에 반송된 기판 (P) 의 액체 (순수) (LQ) 에 대한 부착력 E 를 계측하고, 계측된 부착력 E 가 미리 정해진 허용 범위 이외로 되었을 때, 그 기판 (P) 을 기판 스테이지 (PST) 에는 로딩하지 않게 한다. 이렇게 함으로써, 액침 노광 처리하는 데에 부적당한 막을 갖는 기판 (P) 을 노광시키지 않아도 되고, 액체 (LQ) 의 누출 등이 방지되어 노광 장치 (EX) 의 가동률의 향상에 기여할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서도, 기판 (P) 표면과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력 E 가 허용 범위가 되도록, 액체 (LQ) 의 종류 (물성) 를 바꾸도록 해도 된다. 혹은, 액체 (순수) (LQ) 에 소정의 재료 (첨가물) 를 첨가함으로써, 기판 (P) 표면과 액체 (LQ) 사이에 작용하는 부착력 E 를 허용 범위로 하도록 해도 된다.

<제 3 실시형태>

다음으로 제 3 실시형태에 대하여 설명한다. 상기 서술한 제 1 및 제 2 실시형태에 있어서는, 노광 장치 (EX) 내의 계측 장치 (60) 로 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 과, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 을 계측하고 있으나, 노광 장치 (EX) 내에 계측 장치 (60) 를 탑재하지 않고, 정적인 접촉각 (θ) 과 활락각 (α) 을 노광 장치 (EX) 와는 다른 장치로 계측할 수 있다. 본 실시형태에서는, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하기 위하여, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 의 정보와, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 의 정보가 입력 장치 (INP) 를 통하여 제어 장치 (CONT) 에 입력된다. 제어 장치 (CONT) 는, 입력 장치 (INP) 로부터 입력된 접촉각 (θ) 의 정보와, 활락각 (α) 의 정보에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정한다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 입력 장치 (INP) 로부터 입력된 접촉각 (θ) 의 정보와 활락각 (α) 의 정보에 기초하여, 상기 서술한 실시형태와 동일하게 부착력 E 를 도출하고, 그 도출한 부착력 E 와, 기억 장치 (MRY) 에 미리 기억되어 있는, 부착력 E 에 대응한 최적 노광 조건에 관한 정보 (맵 데이터) 에 기초하여, 노광 처리되어야 할 기판 (P) 에 대한 최적 노광 조건을 결정한다.

또한, 입력 장치 (INP) 에 입력되는 데이터로는, 계측된 정적인 접촉각 (θ) 과 활락각 (α) 에 기초하여 계산된 부착력 E 이어도 된다. 혹은, 계측하지 않고, 미리 알고 있는 물성치 데이터 (정적인 접촉각 (θ) 과 활락각 (α), 혹은 부착력 E) 이어도 된다.

또, 상기 서술한 제 1 ∼ 제 3 실시형태에 있어서, 기억 장치 (MRY) 에 부착 력 (정적인 접촉각 및 활락각) 과 최적 노광 조건의 관계를 기억하고 있으나, 실험 또는 시뮬레이션의 결과에 기초하여 결정된 함수를 기억 장치 (MRY) 에 기억해 두고, 그 함수를 사용하여, 부착력 E 에 대한 최적 노광 조건을 구하도록 해도 된다.

<제 4 실시형태>

다음으로 제 4 실시형태에 대하여 설명한다. 상기 서술한 제 1 ∼ 제 3 실시형태에 있어서는, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 과 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 에 기초하여 부착력 E 를 도출하고, 그 부착력 E 에 따라, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하고 있으나, 본 실시형태의 특징적인 부분은, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을, 식 (θ - t × α) 에 기초하여 결정하는 점에 있다.

본 실시형태에 있어서는, 제어 장치 (CONT) 는 다음의 (2) 식에서 정의되는 값 U

U = (θ - t × α) … (2) 에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정한다.

단,

θ : 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각,

α : 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각,

t : 소정의 상수이다.

본 발명자는, 값 U (= θ - t × α) 에 따라, 기판 (P) 상에서 액침 영역 (LR) 을 원하는 상태로 유지할 수 있는 노광 조건 (기판 (P) 의 이동 조건, 액침 조건 등) 이 변화하는 것을 알아내었다. 즉, 노광 장치 (EX) 의 최종 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) 의 막 사이의 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채워 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하였을 때에, 액침 영역 (LR) 을 원하는 상태로 유지할 수 있는 노광 조건이, 기판 (P) 의 막과 액체 (LQ) 에 대응하는 값 U 에 따라 변화하는 것을 알아내었다. 따라서, 값 U 에 따라 최적 노광 조건을 설정함으로써, 액체 (LQ) 의 유출 및 액체 (LQ) 중에서의 기포의 생성 등의 문제를 발생시키지 않고, 기판 (P) 을 노광시킬 수 있다.

예를 들어, 상기 서술한 노광 조건에는, 기판 (P) 의 이동 조건이 포함된다. 즉, 노광 장치 (EX) 의 최종 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) 의 막 사이의 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채워 막 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성한 상태에서 기판 (P) (막) 을 이동시켰을 때에, 액침 영역 (LR) 을 원하는 상태로 유지할 수 있는 최대 속도 (이하, 허용 속도라고 칭한다) 는, 기판 (P) 의 막과 액체 (LQ) 에 대응하는 값 U 에 따라 변화한다. 따라서, 값 U 에 대응하는 허용 속도 이하로 기판 (P) 을 이동시키면, 액체 (LQ) 의 유출 및 액체 (LQ) 중에서의 기포 생성 등의 문제 발생을 억제하면서, 기판 (P) 을 노광시킬 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 제어 장치 (CONT) 는, 상기 서술한 값 U 에 기초하여, 기판 (P) 을 이동시킬 때의 이동 조건 (기판 (P) 의 이동 속도) 을 결정하는 것으로 한다.

도 7 은 값 U 와 허용 속도의 관계를 도출하기 위하여 실시한 실험 결과의 일례를 나타내는 것이다. 실험은, 기판 (P) 상의 최상층 (기판 (P) 표면) 에 형성되는 막의 종류를 바꾸고, 그들 복수 종류의 막 각각에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 및 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 을 계측함과 함께, 각 막의 각각에 대한 값 U 및 각 막의 각각에 대한 기판 (P) 의 허용 속도를 구하였다. 또한, 도 7 의 실험예에 나타나 있는 기판 (P) 의 허용 속도란, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채우면서, 액체 (LQ) 를 유출시키지 않고 (기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 물방울 및 막을 남기지 않고) 기판 (P) 을 이동시킬 수 있는 속도이다. 또, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 본 실험예에서는 26 종류의 막을 준비하고, 그들 복수의 막 각각에 대한 각 데이터를 취득하였다.

상기 서술한 바와 같이, 계측 장치 (60) 는, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ), 및 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 을 계측할 수 있고, 본 실험예에서는, 각 막의 표면에 소정량 (예를 들어, 50 마이크로리터) 의 액체 (LQ) 의 물방울을 떨어뜨리고, 계측 장치 (60) 를 사용하여, 각 막에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 및 활락각 (α) 을 구하였다. 또, 소정의 상수 t 는, 예를 들어 노즐 부재 (70) 의 구조, 능력 (액체 공급 능력, 액체 회수 능력 등) 등에 따라 정해지는 값으로, 실험 또는 시뮬레이션에 의해 도출할 수 있다.

그리고, 본 실험예에서는 소정의 상수 t = 1 로 하고, 계측 장치 (60) 의 계측 결과에 기초하여, 각 막의 각각에 대한 값 U (즉 θ - α) 를 도출함과 함께, 각 막의 각각에 대한 허용 속도를 구하였다. 상기 서술한 바와 같이, 기판 (P) 상의 막은 액침 노광시에 있어서 액체 (LQ) 와 접촉하는 액체 접촉면을 형성하기 때문에, 도 7 에 나타내는 바와 같이 막의 종류 (물성) 에 따라, 즉 값 U 에 따라 사용 속도가 변화한다.

도 8 은 값 U (단, t = 1) 와 허용 속도의 관계를 나타내는 도면, 즉 도 7 의 실험 결과를 그래프화한 것이다. 도 8 에서는, 상기 서술한 실험 결과에 대응하는 점과, 그들 실험 결과를 피팅한 근사 곡선이 나타나 있다. 도 8 에 나타내는 바와 같이, 값 U = (θ - t × α) 에 따라 허용 속도가 변화하는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 값 U 가 커질수록 허용 속도가 커지는 것을 알 수 있다. 따라서, 기판 (P) 상에 값 U 가 큰 막을 형성함으로써, 최종 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) (막) 사이를 액체 (LQ) 로 채운 상태에서, 기판 (P) 을 고속으로 이동시키면서, 그 기판 (P) 을 노광시킬 수 있다.

다음으로, 계측 장치 (60) 를 사용한 계측 순서 및 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 순서의 일례에 대하여 설명한다. 소정의 막을 갖는 기판 (P) 을 노광시킬 때, 제어 장치 (CONT) 는, 그 기판 (P) 을 노광시키기 전에 계측 장치 (60) 를 사용하여, 기판 (P) 표면 (막) 에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 을 계측한다. 또, 제어 장치 (CONT) 는, 계측 장치 (60) 를 사용하여, 기판 (P) 표면 (막) 에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 을 계측한다. 그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 계측 장치 (60) 의 계측 결과에 기초하여 값 U (= θ - t × α) 를 구한다. 기억 장치 (MRY) 에는, 값 U (정적인 접촉각 (θ) 과 활락각 (α)) 에 대응하는 기판 (P) 의 허용 속도를 도출하기 위한 정보 (함수, 맵 데이터 등) 가 미리 기억되어 있다. 본 실시형태에서는, 기억 장치 (MRY) 는, 값 U 를 파라미터로 하여, 그 값 U 에 대응하는 기판 (P) 의 허용 속도를 도출하는 함수 (예를 들어, 도 8 의 근사 곡선에 대응하는 함수) 가 기억되어 있다. 상기 서술한 바와 같이, 이 값 U 에 대응한 기판 (P) 의 허용 속도에 관한 정보는, 미리 실험 또는 시뮬레이션에 의해 구할 수 있고, 기억 장치 (MRY) 에 기억된다.

제어 장치 (CONT) 는, 계측 장치 (60) 의 계측 결과와 기억 장치 (MRY) 의 기억 정보에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건 (기판 (P) 의 이동 속도) 을 결정한다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 구한 값 U (정적인 접촉각 (θ) 및 활락각 (α) 의 정보) 와, 기억 장치 (MRY) 에 미리 기억되어 있는, 값 U 에 대응한 기판 (P) 의 허용 속도에 관한 정보에 기초하여, 노광 처리되어야 할 기판 (P) 의 이동 속도를, 허용 속도를 초과하지 않도록 결정한다.

그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 결정한 노광 조건 (기판 (P) 의 이동 속도) 에 기초하여 기판 (P) 을 액침 노광시킨다. 예를 들어, 노광 처리되어야 할 기판 (P) 표면과 액체 (LQ) 에 따른 값 U 가 작은 경우, 기판 (P) 의 이동 속도를 고속화하면, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 양호하게 채우기 곤란해질 가능성이 있기 때문에, 제어 장치 (CONT) 는, 값 U 에 따라 기판 (P) 의 이동 속도를 느리게 한다. 이렇게 함으로써, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 양호하게 채운 상태에서 기판 (P) 을 노광시킬 수 있다. 한편, 값 U 가 큰 경우에는, 기판 (P) 의 이동 속도를 고속화할 수 있어, 스루풋을 향상시킬 수 있다.

또한, 스루풋을 고려하면, 기판 (P) 의 이동 속도는 값 U 에 대응하는 허용 속도로 설정되는 것이 바람직하다.

또, 기판 (P) 의 이동 속도는, 기판 (P) 상에 노광광 (EL) 이 조사되고 있는 노광 중의 이동 속도 (스캔 속도) 뿐만이 아니라, 쇼트간에 실시되는 스텝핑 중의 이동 속도 (스텝핑 속도) 도 포함한다.

이상 설명한 바와 같이, 식 (θ - t × α) 에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하도록 하였기 때문에, 상이한 종류의 막이 형성된 복수의 기판 (P) 각각에 대하여 액침 노광을 양호하게 실시할 수 있다. 따라서, 액침 노광 장치 (EX) 의 범용성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 값 U 에 기초하여 기판 (P) 의 이동 속도를 결정하고 있으나, 기판 (P) 의 가속도, 감속도, 이동 방향 (이동 궤적) 및 일 방향에 대한 연속적인 이동 거리 중 적어도 일부를 결정할 수 있다. 즉, 기판 (P) 상에서 액침 영역 (LR) 을 원하는 상태로 유지할 수 있는 최대 가속도, 최대 감속도, 최대 이동 거리 중 적어도 일부와 값 U 의 관계를 미리 구해 두고, 기판 (P) 의 막과 액체 (LQ) 에 대응하는 값 U 로부터 구해지는 허용치를 초과하지 않도록, 가속도, 감속도, 이동 거리 중 적어도 일부를 결정해도 된다. 또, 값 U 가 작은 경우, 기판 (P) 의 이동 방향에 따라서는, 액침 영역 (LR) 을 원하는 상태로 유지할 수 없을 가능성도 있으므로, 값 U 에 따라 기판 (P) 의 이동 방향을 제한하거나, 기판 (P) 을 소정 방향으로 이동시킬 때의 속도를 그 외의 방향으로 이동시킬 때의 속도보다 작게 하도록 해도 된다.

또, 값 U 에 기초하여, 액침 영역 (LR) 을 형성하기 위하여 액체 (LQ) 를 공급할 때의 공급 조건 및 액침 영역 (LR) 을 형성하는 액체 (LQ) 를 회수할 때의 회 수 조건을 포함하는, 액침 영역 (LR) 을 형성할 때의 액침 조건을 결정할 수 있다. 예를 들어, 기판 (P) 상에서 액침 영역 (LR) 을 원하는 상태로 유지할 수 있는 최대 액체 공급량과 값 U 의 관계를 미리 구해 두면, 값 U 로부터 구해지는 허용치를 초과하지 않도록 액체 (LQ) 의 공급량을 결정해도 된다.

또, 제 4 실시형태에 있어서, 값 U 의 허용 범위를 설정하고, 기판 (P) 을 노광시키기 전에, 그 기판 (P) 이 액체 (순수) (LQ) 에 대하여 허용 범위의 값 U 가 되는 막을 갖는지의 여부, 즉 액침 노광 처리하는 데에 적당한 막을 갖는 기판 (P) 인지의 여부를 판단하도록 해도 된다.

또, 제 4 실시형태에 있어서, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 을 계측하는 제 1 계측 장치와, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 을 계측하는 제 2 계측 장치를 따로 따로 형성해도 된다.

또한, 상기 서술한 제 4 실시형태에 있어서는, 디바이스를 제조하기 위하여 실제로 노광되는 기판 (P) 표면에 액체 (LQ) 의 액적을 배치하고, 그 기판 (P) 을 경사시켰을 때의 액적 상태를 계측 장치 (60) 로 계측하도록 설명하였으나, 예를 들어 실제로 노광되는 기판 (P) 표면과 거의 동일한 표면을 갖는 물체 (예를 들어 테스트 기판 등) 상에 액적을 배치하고, 그 물체의 표면을 경사시켰을 때의 액적 상태를 계측하도록 해도 된다.

<제 5 실시형태>

상기 서술한 제 4 실시형태에 있어서, 노광 장치 (EX) 내에 계측 장치 (60) 를 탑재하지 않고, 정적인 접촉각 (θ) 과 활락각 (α) 을 노광 장치 (EX) 와는 다 른 장치로 계측할 수 있다. 그리고, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하기 위하여, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 정적인 접촉각 (θ) 의 정보와, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 의 정보가, 입력 장치 (INP) 를 통하여 제어 장치 (CONT) 에 입력된다. 제어 장치 (CONT) 는, 입력 장치 (INP) 로부터 입력된 접촉각 (θ) 의 정보와 활락각 (α) 의 정보에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정한다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 입력 장치 (INP) 로부터 입력된 접촉각 (θ) 의 정보와 활락각 (α) 의 정보에 기초하여, 상기 서술한 실시형태와 동일하게 값 U 를 도출하고, 그 도출한 값 U 와, 기억 장치 (MRY) 에 미리 기억되어 있는, 값 U 로부터 액침 영역 (LR) 을 원하는 상태로 유지할 수 있는 조건을 도출하는 정보에 기초하여, 노광 처리되어야 할 기판 (P) 에 대한 최적 노광 조건을 결정한다. 물론, 입력 장치 (INP) 로부터 값 U 를 입력하여, 최적 노광 조건을 결정해도 된다.

<제 6 실시형태>

다음으로 제 6 실시형태에 대하여 설명한다. 본 실시형태의 특징적인 부분은, 기판 (P) 표면을 경사시켰을 때의 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하는 점에 있다.

본 실시형태에 있어서는, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 표면을 경사시켰을 때의 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정한다.

도 9 의 모식도를 참조하면서 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 대하여 설명한다. 후퇴 접촉각 (θ_R) 이란, 물체의 표면 (여기에서는 기판 (P) 표면) 에 액체 (LQ) 의 액적을 부착시킨 상태에서, 그 물체의 표면을 수평면에 대하여 경사시켰을 때, 물체의 표면에 부착되어 있던 액체 (LQ) 의 액적이, 중력 작용에 의해 하방으로 미끄러지기 시작할 (이동을 개시할) 때의, 액적 후측의 접촉각을 말한다. 바꾸어 말하면, 후퇴 접촉각 (θ_R) 이란, 액체 (LQ) 의 액적이 부착된 물체의 표면을 기울였을 때, 그 액적이 전락하는 활락각 (α) 의 임계 각도에 있어서의, 액적 후측의 접촉각을 말한다. 또한, 물체의 표면에 부착되어 있던 액체 (LQ) 의 액적이, 중력 작용에 의해 하방으로 미끄러지기 시작할 (이동을 개시할) 때란, 액적이 이동을 개시하는 순간을 의미하지만, 이동을 개시하기 직전 및 이동을 개시한 직후 중 적어도 일부의 상태이어도 된다.

본 발명자는, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 따라서도, 기판 (P) 상에서 액침 영역 (LR) 을 원하는 상태로 유지할 수 있는 노광 조건 (기판 (P) 의 이동 조건, 액침 조건 등) 이 변화하는 것을 알아내었다. 즉, 본 발명자는, 노광 장치 (EX) 의 최종 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) 의 막 사이를 액체 (LQ) 로 채워 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하였을 때에, 액침 영역 (LR) 을 원하는 상태로 유지할 수 있는 노광 조건이, 기판 (P) 의 막과 액체 (LQ) 에 대응하는 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 따라 변화하는 것을 알아내었다. 따라서, 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 따라 최적 노광 조건을 설정함으로써, 액체 (LQ) 의 유출 및 액체 (LQ) 중에서의 기포 발생 등의 문제를 발생시키지 않고, 기판 (P) 을 노광시킬 수 있다.

예를 들어, 노광 조건에는 기판 (P) 의 이동 속도가 포함된다. 즉, 노광 장치 (EX) 의 최종 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) 의 막 사이를 액체 (LQ) 로 채워, 기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 액침 영역 (LR) 을 형성하였을 때에, 액침 영역 (LR) 을 원하는 상태로 유지할 수 있는 최대 속도 (허용 속도) 가, 기판 (P) 의 막과 액체 (LQ) 에 대응하는 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 따라 변화한다. 따라서, 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 대응하는 허용 속도 이하로 기판 (P) 을 이동시키면, 액체 (LQ) 의 유출 및 액체 (LQ) 중에서의 기포 생성 등의 문제 발생을 억제하면서, 기판 (P) 을 노광시킬 수 있다.

후퇴 접촉각 (θ_R) 은, 상기 서술한 계측 장치 (60) 를 사용하여 계측할 수 있다. 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 을 계측할 때, 먼저, 계측 장치 (60) 는 유지 부재 (61) 에 유지된 기판 (P) 표면이 수평면 (XY 평면) 과 거의 평행이 되도록, 구동 시스템 (65) 을 통하여 유지 부재 (61) 의 위치 (자세) 를 조정한다. 그리고, 계측 장치 (60) 는, 수평면과 거의 평행으로 되어 있는 기판 (P) 표면에 대하여, 적하 부재 (62) 로부터 액체 (LQ) 의 액적 을 적하한다. 그리고, 도 4 를 참조하여 설명한 순서와 동일하게, 계측 장치 (60) 는, 기판 (P) 표면에 액적을 배치한 상태에서, 그 기판 (P) 을 유지한 유지 부재 (61) 를, 구동 시스템 (65) 을 사용하여 θX 방향으로 회전 (경사) 시킨다. 유지 부재 (61) 의 회전 (경사) 에 수반하여, 기판 (P) 표면도 회전 (경사) 한다. 기판 (P) 표면을 회전 (경사) 시킴에 따라, 기판 (P) 표면에 부착되어 있던 액적은, 중력 작용에 의해 하방으로 미끄러지기 시작한다 (이동을 개시한다). 이 때, 계측 장치 (60) 는, 조명 장치 (64) 로 기판 (P) 표면에 배치된 액적을 조명함과 함께, 관찰 장치 (63) 를 사용하여 액적의 화상을 취득한다. 관찰 장치 (63) 는, 액적이 미끄러지기 시작한 것을 관찰할 수 있고, 취득한 화상에 관한 화상 정보를 제어 장치 (CONT) 에 출력한다. 제어 장치 (CONT) 는, 관찰 장치 (63) 로부터 출력된 신호 (화상 정보) 에 기초하여, 기판 (P) 표면의 액적이 이동을 개시한 시점 (미끄러지기 시작한 시점) 을 구할 수 있다. 그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 관찰 장치 (63) 로부터 출력된 신호를 연산 처리 (화상 처리) 하고, 그 처리 결과에 기초하여 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 액적의 후퇴 접촉각 (θ_R) 을 구할 수 있다. 이렇게 하여, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 이, 제어 장치 (CONT) 를 포함하는 계측 장치 (60) 에 의해 계측된다.

또, 제어 장치 (CONT) 는, 기판 (P) 표면의 액적이 이동을 개시한 시점에서의 기판 (P) 표면의 각도 (즉 활락각) (α) 를, 구동 시스템 (65) 에 의한 유지 부 재 (61) 의 구동량 (경사량) 으로부터 구할 수 있다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 관찰 장치 (63) 로부터 출력된 신호 (화상 정보) 와, 구동 시스템 (65) 에 의한 유지 부재 (61) 의 구동량에 기초하여, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 액적의 활락각 (α) 을 구할 수 있다. 이와 같이, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 활락각 (α) 이, 제어 장치 (CONT) 를 포함하는 계측 장치 (60) 에 의해 계측된다.

또, 제어 장치 (CONT) 는, 관찰 장치 (63) 로부터 출력된 신호 (화상 정보) 에 기초하여, 기판 (P) 표면에 있어서의 액적의 화상을 표시 장치 (DY) 로 표시할 수 있다. 따라서, 액적 상태를 표시 장치 (DY) 에 표시하고, 육안에 의해, 기판 (P) 표면의 액적이 이동을 개시하였을 때의 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 을 계측해도 된다.

도 10 은 후퇴 접촉각 (θ_R) 과 허용 속도의 관계를 도출하기 위하여 실시한 실험 결과를 나타내는 것이다. 실험은, 기판 (P) 상의 최상층 (기판 (P) 표면) 에 형성되는 막의 종류를 바꾸고, 그들 복수 종류의 막 각각에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 을 계측함과 함께, 각 막의 각각에 대한 기판 (P) 의 허용 속도를 구하였다. 또한, 도 10 의 실험예에 나타나 있는 기판 (P) 의 허용 속도란, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 채우면서, 액체 (LQ) 를 유출시키지 않고 (기판 (P) 상에 액체 (LQ) 의 물방울 및 막을 남기지 않고) 기판 (P) 을 이동시킬 수 있는 속도이다. 또, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 본 실험예에서는 24 종류의 막을 준비하고, 그들 복수의 막 각각에 대한 각 데이터를 취득하였다.

상기 서술한 바와 같이, 계측 장치 (60) 는, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 을 계측할 수 있고, 본 실험예에서는, 각 막의 표면에 수십 마이크로리터 (예를 들어, 50 마이크로리터) 의 액체 (LQ) 의 물방울을 떨어뜨리고, 계측 장치 (60) 를 사용하여, 각 막에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 을 구하였다.

도 11 은 후퇴 접촉각 (θ_R) 과 허용 속도의 관계를 나타내는 도면, 즉 도 10 의 실험 결과를 그래프화한 것이다. 도 11 에서는, 상기 서술한 실험 결과에 대응하는 점과, 그들 실험 결과를 피팅한 근사 곡선이 나타나 있다. 도 11 에 나타내는 바와 같이, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 따라 허용 속도가 변화하는 것을 알 수 있다. 구체적으로는, 후퇴 접촉각 (θ_R) 이 커질수록 허용 속도가 커지는 것을 알 수 있다. 따라서, 기판 (P) 상에, 액체 (LQ) 에 대한 후퇴 접촉각 (θ_R) 이 큰 막을 형성함으로써, 최종 광학 소자 (LS1) 와 기판 (P) (막) 사이를 액체 (LQ) 로 채운 상태에서, 기판 (P) 을 고속으로 이동시키면서 그 기판 (P) 을 노광시킬 수 있다.

다음으로, 계측 장치 (60) 를 사용한 계측 순서 및 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 순서의 일례에 대하여 설명한다. 소정의 막을 갖는 기판 (P) 을 노광시킬 때, 제어 장치 (CONT) 는, 그 기판 (P) 을 노광시키기 전에 계측 장치 (60) 를 사용하여 기판 (P) 표면 (막) 에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 을 계측한다. 그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 계측 장치 (60) 의 계측 결과, 즉 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 기초하여 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정한다. 본 실시형태에서는, 제어 장치 (CONT) 는, 노광 조건의 하나로서 기판 (P) 을 이동시킬 때의 이동 조건 (기판 (P) 의 이동 속도) 을 결정한다.

여기서, 기억 장치 (MRY) 에는, 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 대응하는 기판 (P) 의 허용 속도를 도출하기 위한 정보 (함수, 맵 데이터 등) 가 미리 기억되어 있다. 본 실시형태에서는, 기억 장치 (MRY) 는 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 을 파라미터로 하여, 그 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 대응하는 기판 (P) 의 허용 속도를 도출하기 위한 함수 (예를 들어, 도 11 의 근사 곡선에 대응하는 함수) 가 기억되어 있다. 이 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 대응한 기판 (P) 의 허용 속도에 관한 정보는, 미리 실험 또는 시뮬레이션에 의해 구할 수 있고, 기억 장치 (MRY) 에 기억된다.

제어 장치 (CONT) 는, 계측 장치 (60) 의 계측 결과와 기억 장치 (MRY) 의 기억 정보에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건 (기판 (P) 의 이동 속도) 을 결정한다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 구한 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 과, 기억 장치 (MRY) 에 미리 기억되어 있는, 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 대응한 기판 (P) 의 허용 속도에 관한 정보에 기초하여, 노광 처리되어야 할 기판 (P) 의 최적 이동 속도를, 허용 속도를 초과하지 않도록 결정한다.

그리고, 제어 장치 (CONT) 는, 결정한 노광 조건 (기판 (P) 의 이동 속도) 에 기초하여 기판 (P) 을 액침 노광시킨다. 예를 들어, 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 이 작은 경우, 기판 (P) 의 이동 속도를 고속화하면, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 양호하게 채우기 곤란해질 가능성이 있기 때문에, 제어 장치 (CONT) 는, 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 따라 기판 (P) 의 이동 속도를 느리게 한다. 이렇게 함으로써, 광로 공간 (K1) 을 액체 (LQ) 로 양호하게 채운 상태에서, 기판 (P) 을 노광시킬 수 있다. 한편, 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 이 큰 경우에는, 기판 (P) 의 이동 속도를 고속화할 수 있어, 스루풋을 향상시킬 수 있다.

또한, 스루풋을 고려하면, 기판 (P) 의 이동 속도는 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 대응하는 허용 속도로 설정되는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하도록 하였기 때문에, 상이한 종류의 막이 형성된 복수의 기판 (P) 각각에 대하여 액침 노광을 양호하게 실시할 수 있다. 따라서, 액침 노광 장치 (EX) 의 범용성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 기초하여, 기판 (P) 의 이동 속도를 결정하고 있으나, 기판 (P) 의 가속도, 감속도, 이동 방향 (이동 궤적) 및 일 방향에 대한 연속적인 이동 거리 중 적어도 일부를 결정할 수 있다. 즉, 기판 (P) 상에서 액침 영역 (LR) 을 원하는 상태로 유지할 수 있는 최대 가속도, 최대 감속도, 최대 이동 거리 중 적어도 일부와 후퇴 접촉각 (θ_R) 의 관계를 미리 구해 두고, 기판 (P) 의 막과 액체 (LQ) 에 대응하는 후퇴 접촉각 (θ_R) 으로부터 구해지는 허용치를 초과하지 않도록, 가속도, 감속도, 이동 거리 중 적어도 일부를 결정해도 된다. 또, 후퇴 접촉각 (θ_R) 이 작은 경우, 기판 (P) 의 이동 방향에 따라서는, 액침 영역 (LR) 을 원하는 상태로 유지할 수 없을 가능성도 있으므로, 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 따라 기판 (P) 의 이동 방향을 제한하거나, 기판 (P) 을 소정 방향으로 이동시킬 때의 속도를 그 외의 방향으로 이동시킬 때의 속도보다 작게 하도록 해도 된다.

또, 값 θ_R에 기초하여, 액침 영역 (LR) 을 형성하기 위하여 액체 (LQ) 를 공급할 때의 공급 조건 및 액침 영역 (LR) 을 형성하는 액체 (LQ) 를 회수할 때의 회수 조건을 포함하는, 액침 영역 (LR) 을 형성할 때의 액침 조건을 결정할 수 있다. 예를 들어, 기판 (P) 상에서 액침 영역 (LR) 을 원하는 상태로 유지할 수 있는 최대 액체 공급량과 후퇴 접촉각 (θ_R) 의 관계를 미리 구해 두면, 후퇴 접촉각 (θ_R) 으로부터 구해지는 허용치를 초과하지 않도록 액체 (LQ) 의 공급량을 결정해도 된다.

또, 제 6 실시형태에 있어서, 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 의 허용 범위를 설정하고, 기판 (P) 을 노광시키기 전에, 그 기판 (P) 이 액체 (순수) (LQ) 에 대하여 허용 범위의 후퇴 접촉각 (θ_R) 이 되는 막을 갖는지의 여부, 즉 액침 노광 처리하는 데에 적당한 막을 갖는 기판 (P) 인지의 여부를 판단하도록 해도 된다.

또한, 상기 서술한 제 6 실시형태에 있어서는, 디바이스를 제조하기 위하여 실제로 노광되는 기판 (P) 표면에 액체 (LQ) 의 액적을 배치하고, 그 기판 (P) 을 경사시켰을 때의 액적 상태를 계측 장치 (60) 로 계측하도록 설명하였으나, 예를 들어 실제로 노광되는 기판 (P) 표면과 거의 동일한 표면을 갖는 물체 (예를 들어 테스트 기판 등) 상에 액적을 배치하고, 그 물체의 표면을 경사시켰을 때의 액적 상태를 계측하도록 해도 된다.

<제 7 실시형태>

또, 상기 서술한 제 6 실시형태에 있어서, 노광 장치 (EX) 내에 계측 장치 (60) 를 탑재하지 않고, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 을 노광 장치 (EX) 와는 다른 장치로 계측할 수 있다. 그리고, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정하기 위하여, 기판 (P) 표면에 있어서의 액체 (LQ) 의 후퇴 접촉각 (θ_R) 의 정보가, 입력 장치 (INP) 를 통하여 제어 장치 (CONT) 에 입력된다. 제어 장치 (CONT) 는, 입력 장치 (INP) 로부터 입력된 후퇴 접촉각 (θ_R) 의 정보에 기초하여, 기판 (P) 을 노광시킬 때의 노광 조건을 결정한다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 입력 장치 (INP) 로부터 입력된 후퇴 접촉각 (θ_R) 의 정보와, 기억 장치 (MRY) 에 미리 기억되어 있는, 후퇴 접촉각 (θ_R) 으로부터 액침 영역 (LR) 을 원하는 상태로 유지할 수 있는 조건을 도출하기 위한 정보에 기초하여, 노광 처리되어야 할 기판 (P) 에 대한 최적 노광 조건을 결정한다.

또한, 상기 서술한 제 1 ∼ 제 7 실시형태에 있어서, 기억 장치 (MRY) 의 기억 정보를 수시 갱신하도록 해도 된다. 예를 들어, 기억 장치 (MRY) 에 기억되지 않은 더욱 상이한 종류의 막을 갖는 기판 (P) 을 노광시키는 경우에는, 이 새로운 막에 대하여 실험 또는 시뮬레이션을 실시하여 부착력 (정적인 접촉각 및 활락각) 에 대응한 노광 조건을 구하고, 기억 장치 (MRY) 에 기억되어 있는 기억 정보를 갱신하면 된다. 마찬가지로, 새로운 막에 대하여 실험 또는 시뮬레이션을 실시하여 후퇴 접촉각에 대응한 노광 조건을 구하고, 기억 장치 (MRY) 에 기억되어 있는 기억 정보를 갱신하면 된다. 또, 기억 정보의 갱신에는, 예를 들어 인터넷을 포함하는 통신 장치를 통하여, 노광 장치 (EX) (기억 장치 (MRY)) 에 대하여 원격지로부터 실시할 수도 있다.

또, 상기 서술한 제 1 ∼ 제 7 실시형태에 있어서, 부착력 E (정적인 접촉각 및 활락각), 또는 후퇴 접촉각에 기초하여 기판 (P) 의 이동 조건을 결정한 경우, 그 이동 조건에 기초하여 도오즈 제어 파라미터가 조정된다. 즉, 제어 장치 (CONT) 는, 결정된 기판 (P) 의 이동 조건에 기초하여, 노광광 (EL) 의 광량 (강도), 레이저광의 펄스 발진 주기, 노광광 (EL) 이 조사되는 투영 영역 (AR) 의 주사 방향의 폭 중 적어도 하나를 조정하여, 기판 (P) 상의 각 쇼트 영역에 대한 도오즈량을 최적화한다.

또, 상기 서술한 제 1 ∼ 제 7 실시형태에 있어서, 기판 (P) 표면의 막의 부착력 E, 정적인 접촉각 (θ), 활락각 (α), 후퇴 접촉각 (θ_R) 등이 노광광 (EL) 의 조사 전후에서 변화하는 경우에는, 노광광 (EL) 의 조사 전후에서 기판 (P) 의 이동 조건 및 액침 조건 등을 변경하도록 해도 된다. 기판 (P) 표면의 막의 부착력 E, 정적인 접촉각 (θ), 활락각 (α), 후퇴 접촉각 (θ_R) 등이 노광광 (EL) 의 조사의 유무, 액체 (LQ) 와의 접촉 시간, 기판 (P) 표면의 막이 형성되고 나서의 경과 시간 중 적어도 하나에 따라 변화하는 경우에는, 노광광 (EL) 의 조사의 유무, 액체 (LQ) 와의 접촉 시간, 기판 (P) 표면의 막이 형성되고 나서의 경과 시간 중 적어도 하나를 고려하여, 기판 (P) 의 이동 조건 및 액침 조건 등의 노광 조건을 결정하는 것이 바람직하다.

또, 상기 서술한 제 1 ∼ 제 7 실시형태에 있어서, 부착력 E (정적인 접촉각 (θ) 및 활락각 (α)), 또는 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 기초하여 노광 조건을 결정하도록 하고 있으나, 액체 (LQ) 의 다른 물성 (점성, 휘발성, 내액성, 표면 장력, 굴절률의 온도 의존성 (dn/dT), 분위기의 용존성 (액체 (LQ) 와 접촉하는 기체의 액체 (LQ) 중에 대한 용해 용이함 등) 도 고려하여, 노광 조건을 결정하도록 해도 된다.

또, 상기 서술한 제 1 ∼ 제 7 실시형태에 있어서, 부착력 E (정적인 접촉각 (θ) 및 활락각 (α)), 또는 후퇴 접촉각 (θ_R) 에 기초하여 노광 조건을 결정하도록 하고 있으나, 기판 (P) 표면에 형성되는 막과 액체의 계면에 있어서의 미끄러짐 상태 (예를 들어, 기판 (P) 상에 액침 영역이 형성되어 있는 상태에서, 기판 (P) 표면과 거의 평행으로 기판 (P) 을 소정 속도로 이동시켰을 때에 발생하는, 막과 액체의 계면에 있어서의 막과 액체의 상대 속도) 에 기초하여 노광 조건을 결정하도록 해도 된다.

또, 상기 서술한 제 1 ∼ 제 7 실시형태에 있어서, 기판 (P) 표면의 막에 따라 기판 (P) 의 이동 조건 및 액침 조건 등을 결정하고 있으나, 기판 스테이지 (PST) 의 상면 (97) 등, 기판 (P) 이외의 다른 물체 상에 액침 영역을 형성하는 경우에는, 그 물체 표면의 막에 따라, 기판 스테이지 (PST) 의 이동 조건 및 기판 스테이지 (PST) 상에서의 액침 조건 등을 결정하는 것이 바람직하다.

상기 서술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 액체 (LQ) 는 순수이다. 순수는, 반도체 제조 공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있음과 함께, 기판 (P) 상의 포토레지스트 및·또는 광학 소자 (렌즈) 등에 대한 악영향이 없는 이점이 있다. 또, 순수는 환경에 대한 악영향이 없음과 함께, 불순물의 함유량이 매우 낮기 때문에, 기판 (P) 표면 및 투영 광학계 (PL) 의 선단면에 형성되어 있는 광학 소자의 표면을 세정하는 작용도 기대할 수 있다.

그리고, 파장이 193㎚ 정도인 노광광 (EL) 에 대한 순수 (물) 의 굴절률 (n) 은 거의 1.44 정도라고 일컬어지고 있고, 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 중에 비하여 약 n 배, 즉 약 1.44 배로 확대되기 때문에, 공기 중에서 사용하는 경우와 동일한 정도의 초점 심도를 확보할 수 있으면 되는 경우에는, 투영 광학계 (PL) 의 개구 수를 보다 증가시킬 수 있어, 이 점에서도 해상도가 향상된다.

본 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 의 선단에 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 장착하는 광학 소자로는, 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성의 조정에 사용하는 광학 플레이트이어도 된다. 혹은 노광광 (EL) 을 투과시킬 수 있는 평행 평면판이어도 된다.

또한, 액체 (LQ) 의 흐름에 의해 발생하는 투영 광학계 (PL) 선단의 광학 소자와 기판 (P) 사이의 압력이 큰 경우에는, 그 광학 소자를 교환할 수 있게 하는 것이 아니라, 그 압력에 의해 광학 소자가 움직이지 않도록 견고하게 고정시켜도 된다.

또한, 본 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 표면 사이는 액체 (LQ) 로 채워져 있는 구성이고, 예를 들어 기판 (P) 표면에 평행 평면판으로 이루어지는 커버 유리를 장착한 상태에서 액체 (LQ) 를 채우는 구성이어도 된다.

또, 상기 서술한 실시형태의 투영 광학계는, 선단의 광학 소자의 이미지면측의 광로 공간을 액체로 채우고 있으나, 국제공개공보 제2004/019128호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같이, 선단의 광학 소자의 물체면측의 광로 공간도 액체로 채우는 투영 광학계를 채용할 수도 있다.

또한, 본 실시형태의 액체 (LQ) 는 물이지만, 상기 서술한 바와 같이 물 이외의 액체이어도 되고, 예를 들어 노광광 (EL) 의 광원이 F₂ 레이저인 경우, 이 F₂ 레이저광은 물을 투과하지 않으므로, 액체 (LQ) 로는 F₂ 레이저광을 투과할 수 있는 예를 들어, 과불화폴리에테르 (PFPE) 혹은 불소계 오일 등의 불소계 유체이어도 된다. 이 경우, 액체 (LQ) 와 접촉하는 부분에는, 예를 들어 불소를 함유하는 극성이 작은 분자 구조의 물질로 박막을 형성함으로써 친액화 처리한다. 또, 액체 (LQ) 로는, 그 외에도, 노광광 (EL) 에 대한 투과성이 있어 가능한 한 굴절률이 높고, 투영 광학계 (PL) 및/또는 기판 (P) 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 대하여 안정적인 것 (예를 들어 시더유) 을 사용할 수도 있다.

또, 액체 (LQ) 로는, 굴절률이 1.6 ∼ 1.8 정도인 것을 사용해도 된다. 또한, 석영 및 형석보다 굴절률이 높은 (예를 들어 1.6 이상) 재료로 광학 소자 (LS1) 를 형성해도 된다.

또한, 상기 각 실시형태의 기판 (P) 으로는, 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용의 유리 기판, 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼, 혹은 노광 장치에서 사용되는 마스크 또는 레티클의 원판 (합성 석 영, 실리콘 웨이퍼) 등이 적용된다.

노광 장치 (EX) 로는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 동기 이동시켜 마스크 (M) 의 패턴을 주사 노광시키는 스텝·앤드·스캔 방식의 주사형 노광 장치 (스캐닝 스텝퍼) 외에, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 정지시킨 상태에서 마스크 (M) 의 패턴을 일괄 노광시키고, 기판 (P) 을 순차적으로 단계 이동시키는 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치 (스텝퍼) 에도 적용할 수 있다.

또, 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 않는 굴절형 투영 광학계) 를 사용하여 기판 (P) 상에 일괄 노광시키는 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다. 이 경우, 추가로 그 후에, 제 2 패턴과 기판 (P) 을 거의 정지시킨 상태에서 제 2 패턴의 축소 이미지를 그 투영 광학계를 사용하여, 제 1 패턴과 부분적으로 중첩시켜 기판 (P) 상에 일괄 노광시키는 스티치 방식의 일괄 노광 장치에도 적용할 수 있다. 또, 스티치 방식의 노광 장치로는, 기판 (P) 상에서 적어도 2 개의 패턴을 부분적으로 중첩시켜 전사하고, 기판 (P) 을 순차적으로 이동시키는 스텝·앤드·스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다.

또, 본 발명은, 일본 공개특허공보 평10-163099호, 일본 공개특허공보 평10-214783호, 일본 공표특허공보 2000-505958호 등에 개시되어 있는 바와 같은 복수의 기판 스테이지를 구비한 트윈 스테이지형의 노광 장치에도 적용할 수 있다.

또한, 일본 공개특허공보 평11-135400호 및 일본 공개특허공보 2000-164504 호에 개시되어 있는 바와 같이, 기판을 유지하는 기판 스테이지와 기준 마크가 형성된 기준 부재 및 각종 광전 센서를 탑재한 계측 스테이지를 구비한 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.

또, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 국소적으로 액체를 채우는 노광 장치를 채용하고 있으나, 본 발명은, 일본 공개특허공보 평6-124873호, 일본 공개특허공보 평10-303114호, 미국 특허 제5,825,043호 등에 개시되어 있는 바와 같은 노광 대상의 기판 표면 전체가 액체 중에 잠겨 있는 상태에서 노광하는 액침 노광 장치에도 적용할 수 있다.

노광 장치 (EX) 의 종류로는, 기판 (P) 에 반도체 소자 패턴을 노광시키는 반도체 소자 제조용의 노광 장치로 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 널리 적용할 수 있다.

또한, 상기 서술한 실시형태에 있어서는, 광투과성의 기판 상에 소정의 차광 패턴 (또는 위상 패턴·감광 패턴) 을 형성한 광투과형 마스크를 사용하였으나, 이 마스크 대신에, 예를 들어 미국 특허 제6,778,257호에 개시되어 있는 바와 같이, 노광해야 할 패턴의 전자 데이터에 기초하여 투과 패턴 또는 반사 패턴, 혹은 발광 패턴을 형성하는 전자 마스크를 사용해도 된다.

또, 국제공개공보 제2001/035168호 팜플렛에 개시되어 있는 바와 같이, 간섭 줄무늬를 기판 (P) 상에 형성함으로써, 기판 (P) 상에 라인·앤드·스페이스 패턴을 노광시키는 노광 장치 (리소그래피 시스템) 에도 본 발명을 적용할 수 있다.

본원 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 본원 특허 청구의 범위에 거론된 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브 시스템을, 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위하여, 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 실시된다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호의 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정 전에, 각 서브 시스템 개개의 조립 공정이 있는 것은 말할 필요도 없다. 각종 서브 시스템의 노광 장치로의 조립 공정이 종료되면, 종합 조정이 실시되어, 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또한, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 실시하는 것이 바람직하다.

반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는, 도 12 에 나타내는 바와 같이, 마이크로 디바이스의 기능·성능 설계를 실시하는 단계 201, 이 설계 단계에 근거한 마스크 (레티클) 를 제작하는 단계 202, 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계 203, 전술한 실시형태의 노광 장치 (EX) 에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광시키는 처리를 포함하는 단계 204, 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 팩키지 공정을 포함한다) 205, 검사 단계 206 등을 거쳐 제조된다.

Claims

기판 상에 액체의 액침 영역을 형성하는 공정,

상기 기판의 표면과 상기 액체 사이에 작용하는 부착력에 따라 노광 조건을 결정하는 공정, 및

상기 노광 조건에 기초하여 상기 액침 영역의 상기 액체를 통하여 상기 기판을 노광시키는 공정을 갖는, 노광 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 부착력은, 상기 기판 표면에 있어서의 상기 액체의 정적인 접촉각, 및 상기 기판 표면에 있어서의 상기 액체의 활락각에 따라 정해지는, 노광 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 부착력 E 는,

E = (m × g × sinα)/(2 × π × R) 인, 노광 방법.

단,

m : 기판 상에서의 액체의 액적의 질량,

g : 중력 가속도,

α : 수평면에 대한 활락각,

R : 기판 상에서의 액체의 액적 반경이다.
기판 상에 액체의 액침 영역을 형성하는 공정,

상기 기판의 표면에 있어서의 상기 액체의 정적인 접촉각과, 상기 기판 표면에 있어서의 상기 액체의 활락각에 기초하여 노광 조건을 결정하는 공정, 및

상기 노광 조건에 기초하여 상기 액침 영역의 상기 액체를 통하여 상기 기판을 노광시키는 공정을 갖는, 노광 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 노광 조건을, 식 (θ - t × α) 에 기초하여 결정하는, 노광 방법.

단,

θ : 상기 기판 표면에 있어서의 상기 액체의 정적인 접촉각,

α : 상기 기판 표면에 있어서의 상기 액체의 활락각,

t : 소정의 상수이다.
제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 노광 조건의 상기 결정은,

상기 기판 표면에 있어서의 상기 액체의 정적인 접촉각을 계측하는 공정, 및

상기 기판 표면에 있어서의 상기 액체의 활락각을 계측하는 공정을 갖는, 노광 방법.
기판 상에 액체의 액침 영역을 형성하는 공정,

상기 기판이 경사되었을 때의 상기 기판의 표면에 있어서의 상기 액체의 후퇴 접촉각에 기초하여 노광 조건을 결정하는 공정, 및

상기 노광 조건에 기초하여 상기 액침 영역의 상기 액체를 통하여 상기 기판을 노광시키는 공정을 갖는, 노광 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기판의 상기 노광은, 상기 기판을 이동시키면서 상기 액체를 통하여 상기 기판에 노광광을 조사하는 공정을 갖고,

상기 노광 조건은, 상기 기판을 이동시킬 때의 이동 조건을 포함하는, 노광 방법.
제 8 항에 있어서,

상기 이동 조건은, 상기 기판의 이동 속도, 및 가속도 중 적어도 일방을 포함하는, 노광 방법.
제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 노광 조건은, 상기 액침 영역을 형성할 때의 액침 조건을 포함하는, 노광 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 액침 조건은, 상기 액침 영역으로의 상기 액체의 공급 조건을 포함하는, 노광 방법.
제 11 항에 있어서,

상기 공급 조건은, 단위 시간당의 액체 공급량을 포함하는, 노광 방법.
제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 방법을 사용하는, 디바이스 제조 방법.
기판 상에 형성된 액침 영역의 액체를 통하여 상기 기판을 노광시키는 노광 장치로서,

상기 기판의 표면과 상기 액체 사이에 작용하는 부착력을 계측하는 계측 장치를 구비한, 노광 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 계측 장치는, 상기 기판 표면에 있어서의 상기 액체의 정적인 접촉각을 계측하는 제 1 계측기와, 상기 기판 표면에 있어서의 상기 액체의 활락각을 계측하는 제 2 계측기를 갖는, 노광 장치.
기판 상에 형성된 액침 영역의 액체를 통하여 상기 기판을 노광시키는 노광 장치로서,

상기 기판이 경사되었을 때의 상기 기판의 표면에 있어서의 상기 액체의 후퇴 접촉각을 계측하는 계측 장치를 구비한, 노광 장치.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,

상기 부착력에 대응한 정보를 미리 기억한 기억 장치, 및

상기 계측 장치의 계측 결과와, 상기 기억 장치의 기억 정보에 기초하여, 노광 조건을 결정하는 제어 장치를 추가로 구비한, 노광 장치.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,

상기 계측 장치의 계측 결과에 기초하여, 노광 조건을 결정하는 제어 장치를 추가로 구비한, 노광 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 후퇴 접촉각에 대응한 정보를 미리 기억한 기억 장치, 및

상기 계측 장치의 계측 결과와, 상기 기억 장치의 기억 정보에 기초하여, 노광 조건을 결정하는 제어 장치를 추가로 구비한, 노광 장치.
제 16 항에 있어서,

상기 계측 장치의 계측 결과에 기초하여, 노광 조건을 결정하는 제어 장치를 추가로 구비한, 노광 장치.
기판 상에 형성된 액침 영역의 액체를 통하여 상기 기판을 노광시키는 노광 장치로서,

상기 기판의 표면에 있어서의 상기 액체의 정적인 접촉각을 계측하는 제 1 계측 장치,

상기 기판 표면에 있어서의 상기 액체의 활락각을 계측하는 제 2 계측 장치, 및

상기 제 1 계측 장치의 계측 결과와, 상기 제 2 계측 장치의 계측 결과에 기초하여, 노광 조건을 결정하는 제어 장치를 구비한, 노광 장치.
기판 상에 형성된 액침 영역의 액체를 통하여 상기 기판을 노광시키는 노광 장치로서,

상기 기판의 표면에 있어서의 상기 액체의 정적인 접촉각의 정보와, 상기 기판 표면에 있어서의 상기 액체의 활락각의 정보를 입력하기 위한 입력 장치, 및

상기 입력 장치로부터 입력된 상기 접촉각의 정보와 상기 활락각의 정보에 기초하여, 노광 조건을 결정하는 제어 장치를 구비한, 노광 장치.
제 21 항 또는 제 22 항에 있어서,

상기 정적인 접촉각과 상기 활락각에 대응한 정보를 기억하는 기억 장치를 추가로 구비하고,

상기 제어 장치는, 상기 정적인 접촉각 및 상기 활락각의 정보와, 상기 기억 장치의 기억 정보에 기초하여, 상기 노광 조건을 결정하는, 노광 장치.
제 21 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제어 장치는, 식 (θ - t × α) 에 기초하여 상기 노광 조건을 결정하는, 노광 장치.

단,

θ : 상기 기판 표면에 있어서의 상기 액체의 정적인 접촉각,

α : 상기 기판 표면에 있어서의 상기 액체의 활락각,

t : 소정의 상수이다.
기판 상에 형성된 액침 영역의 액체를 통하여 상기 기판을 노광시키는 노광 장치로서,

상기 기판 표면이 경사되었을 때의 상기 기판의 표면에 있어서의 상기 액체의 후퇴 접촉각의 정보를 입력하기 위한 입력 장치, 및

상기 입력 장치로부터 입력된 상기 후퇴 접촉각의 정보에 기초하여, 노광 조건을 결정하는 제어 장치를 구비한, 노광 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 후퇴 접촉각에 대응한 정보를 기억하는 기억 장치를 추가로 구비하고,

상기 제어 장치는, 상기 입력 장치로부터 입력된 후퇴 접촉각의 정보와, 상기 기억 장치의 기억 정보에 기초하여, 상기 노광 조건을 결정하는, 노광 장치.
제 17 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기판을 유지하여 이동시킬 수 있는 가동 부재를 추가로 구비하고,

상기 제어 장치는, 상기 노광 조건에 기초하여, 상기 가동 부재의 동작을 제어하는, 노광 장치.
제 17 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액침 영역을 형성할 수 있는 액침 기구를 추가로 구비하고,

상기 제어 장치는, 상기 노광 조건에 기초하여, 상기 액침 기구의 동작을 제어하는, 노광 장치.
제 14 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하는, 디바이스 제조 방법.
액체를 통하여 노광되는 기판에 형성되어 있는 막의 평가 방법으로서,

상기 막과 상기 액체 사이에 작용하는 부착력을 측정하는 공정, 및

측정된 상기 부착력의 값과, 노광 조건에 기초하여 정해진 상기 부착력의 허용 범위의 비교에 기초하여, 상기 노광 조건에 대한 상기 막의 적성 (適性) 을 판정하는 공정을 갖는, 막의 평가 방법.
제 30 항에 있어서,

상기 부착력은, 상기 막의 표면에 있어서의 상기 액체의 정적인 접촉각, 및 상기 막 표면에 있어서의 상기 액체의 활락각에 따라 정해지는, 막의 평가 방법.
액체를 통하여 노광되는 기판에 형성되어 있는 막의 평가 방법으로서,

상기 기판이 경사되었을 때의 상기 막의 표면에 있어서의 상기 액체의 후퇴 접촉각을 측정하는 공정, 및

측정된 상기 후퇴 접촉각의 값과, 노광 조건에 기초하여 정해진 상기 후퇴 접촉각의 허용 범위의 비교에 기초하여, 상기 노광 조건에 대한 상기 막의 적성을 판정하는 공정을 갖는, 막의 평가 방법.