KR20010095138A - 노광장치와 노광방법, 및 디바이스 제조방법 - Google Patents
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Abstract
노광장치는, 소정 순도의 저흡수성가스를 조명계 하우징 및 투영광학계의 경통내로 공급함과 동시에, 이들 폐공간으로부터 배기되는 가스를 회수하여 마스크 스테이지를 수용하는 마스크실과 기판스테이지를 수용하는 기판실로 공급하는, 가스공급계를 구비하고 있다. 조명계 하우징, 투영광학계의 경통(鏡筒), 마스크 및 기판실은, 모두 광원과 기판 사이의 노광광의 광로상에 위치한다. 따라서, 각 방에 요구되는 저흡수성가스의 순도를 충분히 만족하여 노광광의 투과율을 유지하면서, 조명계 하우징 및 투영광학계의 경통내를 유통한 저흡수성가스를 마스크실 및 기판실내의 치환용가스로 이용하기 때문에, 저흡수성가스의 이용효율을 향상할 수 있고, 이로 인해 저흡수성가스의 불필요한 소비를 억제할 수 있다.
Description
본 발명은, 노광장치 및 노광방법, 및 디바이스 제조방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 반도체소자 등을 제조할 때 리소그래피공정에서 사용되는 노광장치 및 노광방법, 및 상기 노광장치를 사용하는 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
종래부터, 반도체소자 등의 제조에 있어서의 리소그래피공정에서는 다양한노광장치가 사용되어 왔다. 최근에는, 형성해야 하는 패턴을 4 ∼ 5 배 정도로 비례 확대하여 형성한 마스크 (레티클이라고도 칭함) 패턴을, 투영광학계를 통하여 웨이퍼 등의 피노광기판상에 축소전사하는 스텝·앤드·리피트방식의 축소투영 노광장치 (소위 스테퍼) 나, 이 스테퍼에 개량을 가한 스텝·앤드·스캔방식의 주사형 투영노광장치 (소위 스캐닝·스테퍼) 등의 투영노광장치가, 주류로 되고 있다.
이들 노광장치에서는, 집적회로의 미세화에 대응하여 고해상도를 실현하기 위해, 그 노광파장을 보다 단파장측으로 시프트해 왔다. 최근에는, 노광파장은 ArF 엑시머레이저 193㎚ 가 실용화단계로 되어 있지만, 보다 단파장의 파장 157㎚ 의 F2레이저광이나, 파장 126㎚ 의 Ar2레이저광을 사용하는 노광장치도, 개발되고 있다.
ArF 엑시머레이저광, F2레이저 또는 Ar2레이저광 등의 파장 200㎚ ∼ 120㎚ 의 대역에 속하는 진공자외로 불리우는 파장역의 광속은, 광학글래스의 투과율이 나쁘며, 사용가능한 초재는, 형석이나 불화마그네슘, 불화리튬 등의 불화물 결정으로 한정된다. 또, 진공자외광은, 광로중에 존재하는 산소나 수증기, 탄화수소가스 등 (이하,「흡수성가스」라 칭함) 에 의한 흡수도 매우 크며, 또한 광학소자 표면에 유기계의 오염물질이나 물 등이 부착된 경우에 이들 오염물질로 인한 흡수도 크다. 그로 인해, 노광광이 통과하는 광로상의 공간중의 상기 유기계의 오염물질, 물, 및 흡수성가스 등의 불순물의 농도를 수 ppm 이하의 농도로까지 내려야하며, 그 광로상의 공간중의 기체를, 흡수가 적은 질소나, 헬륨 등의 불활성가스(이하, 「저흡수성가스」라 칭함) 로 치환할 필요가 있다.
ArF 엑시머레이저 노광장치나 F2레이저노광장치 등에서의 설계상의 컨셉으로, 광원으로부터 웨이퍼에 이르기까지의 노광광의 광노로부터 흡수성가스를 극력 배제하기 위해, 조명광학계, 투영광학계를 구성하는 광학소자와 마찬가지로, 레티클 스테이지나 웨이퍼 스테이지를 케이스로 덮고, 각각의 케이스내를 독립된 방으로 구성하고, 각 방 내부의 기체를 고순도의 저흡수성가스, 예컨대 질소 또는 헬륨 등으로 치환하는 방법이 있다.
이러한 경우에, 지금까지는 고순도의 저흡수성가스를 각 방으로 흐르게 하고, 그 내부를 유통하여 배기된 가스 (적어도 가스중의 질소 등의 순도가 불순물 (흡수성가스, 유기물 등) 의 영향에 의해 저하된 가스) 는 그대로 외부로 배기하거나, 적어도 일부를 보존용으로 회수하거나 하는 어느 한 방법이 채택되어 왔다.
또, 모든 방에 병행적으로 고순도의 저흡수성가스를 공급하는 방법이 채택되어 왔다.
그러나, 상술한 바와 같이, 각 방내를 유통하여 배기된 순도의 저하된 가스를 외부로 배기하는, 또는 그 일부를 보존용으로 회수한다는 방법으로는, 대부분의 가스는 재이용되지 않고 버려지거나 회수되어 보존될 뿐이다. 또, 복수의 방에 병행적으로 고순도의 저흡수성가스 등을 공급할 경우는, 고순도의 저흡수성가스의 사용량이 매우 많아 진다.
이와 같은 이유로 인해, 상술한 컨셉으로는, 고가의 질소가스나 보다 고가인 헬륨가스 등을 대량으로 소비해야만 하기때문에 비용면에서의 부담이 크며, 이것이 반도체소자 등의 제조비용을 상승시키는 요인이 된다.
또한, 단순히 저흡수성가스의 사용량, 즉 각 방으로 보내는 가스량을 감소시킨 것으로, 광로중 불순물의 농도가 상승하여 결과적으로 노광광 투과율의 저하를 초래하고, 이것이 노광불량의 원인이 된다.
본 발명은 이러한 사정하에 이루어진 것이며, 그 제 1 목적은 노광광의 투과율을 유지하면서 저흡수성가스의 이용효율을 향상하여 불필요한 소비를 억제할 수 있는 노광장치 및 노광방법을 제공하는 데 있다.
또, 본 발명의 제 2 목적은, 디바이스의 생산성을 향상할 수 있는 디바이스 제조방법을 제공하는 데 있다.
발명의 제 1 양태에 따르면, 에너지빔원으로부터의 에너지빔에 의해 마스크를 조명하여, 상기 마스크의 패턴을 기판으로 전사하는 노광장치를 제공하는 것으로, 상기 노광장치에는,
상기 에너지빔원과 상기 기판사이의 상기 에너지빔의 광로상에 위치하는 적어도 한개의 폐공간; 및
상기 에너지빔이 투과하는 특성을 갖는 특정가스를, 상기 폐공간 중 임의의 적어도 하나인 제 1 실내로 공급하고, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를, 상기 폐공간 중 임의의 적어도 하나인 제 2 실내로 공급하는 가스공급계를 포함한다.
본 명세서에서, 폐공간이란, 외부에 대해 기밀상태로 된 공간 외, 엄밀한 의미에서 기밀상태로 되어서는 안되는 닫힌 공간도 포함하는 개념이다.
이것에 의하면, 가스공급계에 의해, 소정 순도의 특정가스가 제 1 실내로 공급됨과 동시에, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스가 제 2 실로 공급된다. 이 경우, 제 1 실내를 유통하여 상기 제 1 실내에서의 탈가스 등에 의해 순도가 약간 저하된 특정가스가 제 2 실로 치환가스로 공급된다. 이로 인해, 예컨대, 제 1 실내로 고순도의 특정가스를 공급하고, 적어도 제 2 실로서 내부의 에너지빔의 광로가 비교적 짧고, 광로중에 존재하는 공기 그 외 불순물 등에 의한 에너지빔의 흡수로 인한 투과율 저하의 영향이 거의 문제가 되지 않는 방을 설정함으로써, 제 1 실 및 제 2 실에 요구되는 특정가스의 순도를 충분히 만족하여 에너지빔 (노광광) 의 투과율을 유지할 수 있다. 또, 제 1 실내를 유통한 특정가스를 외부로 배기하지 않고, 제 2 실의 치환용가스로 이용하기 때문에, 특정가스의 이용효율을 향상할 수 있고, 이로 인해 특정가스(저흡수성가스)의 불필요한 소비를 억제할 수 있다.
이 경우에서, 상기 제 1 실과 상기 제 2 실은 상호 상이하게 할 수 있다.
이 경우에서, 상기 에너지빔원과 상기 기판사이에 배치된 가동의 광학부재; 상기 광학부재를 구동하는 구동계를 더 구비할 경우에는, 상기 에너지빔원과 상기 기판사이에 배치된 제 1 광학소자와 제 2 광학소자사이에 형성되는 폐공간이 상기 제 1 실을 구성하고, 상기 광학부재 및 상기 구동계의 적어도 일부를 수용하는 폐공간이 상기 제 2 실을 구성하게 할 수 있다. 여기에서, 제 1 실은 광로상에 존재하는 광학소자 상호간에 형성되기 때문에, 그 내부를 특정가스로 퍼지하는 주목적은, 불순물을 극력 배제하는 것이다. 이로 인해, 제 1 실내에 공급되는 특정가스는 고순도인 것이 요구된다. 이에 대해, 가동의 광학부재 및 구동계의 적어도 일부를 수용하는 제 2 실내를 특정가스로 퍼지하는 주목적은, 가동부로부터 발생된 먼지 (파티클) 등의 불순물을 외부로 배출하는 것이다. 이로 인해, 제 2 실내로 공급되는 특정가스는, 제 1 실과 비교하여 순도가 낮은 특정가스이어도 된다. 따라서, 가스공급계에 의해, 제 1 실내로 공급됨과 동시에, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스가 광학부재 및 구동계의 적어도 일부를 수용하는 제 2 실내로 공굽됨으로써, 각 실에 요구되는 특정가스의 순도를 충분히 만족하면서, 제 1 및 제 2 실내의 에너지빔 (노광광) 투과율을 유지할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 상기 에너지빔원으로부터의 상기 에너지빔에 의해 상기 마스크를 조명하는 조명광학계; 및 상기 마스크를 통한 상기 에너지빔을 상기 기판으로 투사하는 투영광학계를 더 구비하고, 상기 폐공간으로서, 상기 조명광학계의 하우징, 상기 마스크를 지지하는 마스크 스테이지를 수용하는 마스크실, 상기 투영광학계의 하우징, 및 상기 기판을 지지하는 기판 스테이지를 수용하는 기판실이 형성되고, 상기 조명광학계의 하우징, 상기 투영광학계의 하우징의 적어도 일방이 상기 제 1 실을 구성하고, 상기 마스크실과 상기 기판실의 적어도 일방이 상기 제 2 실을 구성하게 할 수 있다.
여기에서, 조명광학계의 하우징, 투영광학계의 하우징 (경통), 마스크실, 및 기판실 각각의 내부가스를 특정가스로 치환할 경우, 각각의 방내에서 허용할 수 있는 가스중의 불순물의 농도, 바꿔말하면, 각각의 방의 치환용가스로 요구되는 특정가스의 순도는 일률적이지 않다. 즉, 조명광의 광로가 길며, 렌즈 등의 광학소자가 다수 포함되는 조명광학계나 투영광학계에서는, 그 내부의 광로상으로부터 불순물을 배제하기 위해, 그 내부를 매우 고순도의 특정가스로 채워야만 하는 것에 대해, 마스크실이나 기판실내에서는, 다소 불순물이 존재해도 그 광로가 짧기 때문에, 그 영향은 그 만큼 크지 않다. 따라서, 가스공급계에 의해 소정 순도의 특정가스가 조명광학계의 하우징 및 투영광학계의 하우징 중 적어도 일방인 제 1 실내로 공급되고, 상기 제 1 실내를 유통하여 상기 방내에서의 탈가스 등에 의해 순도가 약간 저하된 특정가스가 마스크실과 기판실의 적어도 일방인 제 2 실로 치환가스로 공급됨으로써, 각실에 요구되는 특정가스의 순도를 충분히 만족하면서, 제 1 및 제 2 실내의 에너지빔 (노광광) 투과율을 유지할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 상기 가스공급계는, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스중의 불순물의 농도를 감시함과 동시에, 상기 불순물의 농도가 소정치 이상인 경우에는, 상기 가스를 외부로 배기하는 가스순도 감시장치를 더 구비하게 할 수 있다. 이러한 경우에는, 가스순도 감시장치에 의해, 제 1 실로부터 배기되는 가스중의 불순물 농도가 감시되며, 불순물 농도가 소정치 이상인 경우, 가스는 외부로 배기되기 때문에, 불순물 농도가 어느 레벨이상 높은 가스가 제 2 실로 공급되지 않는다.
이 경우에서, 상기 가스공급계는, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 순화하여 상기 가스중의 상기 특정가스의 순도를 높이는 가스정제장치를 더 구비하게 할 수 있다. 이러한 경우에는, 가스정제장치에 의해, 제 1 실로부터 배기되는가스가 순화되며, 상기 가스중의 상기 특정가스의 순도가 높아진다 (원래 순도에 가까워 짐). 또, 이 경우, 가스순도 감시장치의 존재에 의해 가스생성장치의 수명이 길게 유지된다.
이 경우에서, 상기 가스공급계는, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 분류하여 그 일부를 상기 가스정제장치로 공급하고, 상기 가스정제장치를 통과한 상기 일부 가스와 나머지 가스를 합류시키는 가스공급경로를 더 구비하게 할 수 있다. 이러한 경우에는, 가스공급경로에 의해, 제 1 실로부터 배기되는 가스가 분류되며, 그 일부가 가스정제장치로 공급되고, 상기 가스정제장치를 통과함으로써 순도가 높혀진 그 일부 가스와 나머지 가스가 합류된 후, 제 2 실로 공급된다. 이로 인해, 제 2 실내로 공급되는 특정가스의 순도를 불필요하게 저하시키지 않고, 제 1 실로부터 배기되는 모든 가스가 가스정제장치로 공급되는 경우와 비교하여, 가스정제장치의 수명을 연장할 수 있다.
이 경우에서, 상기 가스공급계는, 상기 가스공급경로를 경유하여 합류된 상기 가스가 공급되고, 그 공급된 가스중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 가지며, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하게 할 수 있다. 이러한 경우에는, 가스정제장치에 의해 순도가 높혀지고, 나머지 가스가 합류에 의해 약간 순도가 저하된 가스가 온도조절장치를 공급되고, 그 공급된 가스중의 불순물이 케미컬 필터에 의해 제거됨과 동시에, 온도조절장치에 의해 소정 온도로 온도조절되어 제 2 실내로 공급된다. 따라서, 제 2 실내에는, 화학적인 불순물이 제거된 온도조절이 이루어진 비교적 순도가 높은 특정가스가 공급된다.따라서, 제 2 실내에서의 에너지빔 (노광광) 투과율의 저하를 한층 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 가스공급계는 가스순도 감시장치와 가스정제장치를 구비하고 있는 경우, 상기 가스공급경로를 반드시 구비할 필요는 없고, 상기 가스정제장치를 경유한 가스중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 구비하고, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하게 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 상기 가스공급계는, 가스순도 감시장치를 구비하지 않고, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 순화하여 상기 가스중의 상기 특정가스의 순도를 높이는 가스정제장치를 더 구비하게 할 수 있다.
이 경우에서, 상기 가스공급계는, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 분류하여 그 일부를 상기 가스정제장치로 공급하고, 상기 가스정제장치를 통과한 상기 일부의 가스와 나머지 가스를 합류시키는 가스공급경로를 더 구비하게 할 수 있다.
이 경우, 상기 가스공급계는, 상기 가스공급경로를 경유하여 합류된 상기 가스가 공급되며, 그 공급된 가스중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 구비하며, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하게 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 가스순도 감시장치, 가스정제장치, 및 가스공급경로 중 어느것도 구비하고 있지 않은 경우라도, 상기 가스공급계는, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 구비하며, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하게 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 상기 제 1 실 및 상기 제 2 실은, 외부에 대해기밀상태로 된 기밀실인 것이 바람직하다. 이러한 경우에는, 각 실에 대해 외부로부터 불순물을 포함하는 기체가 혼입될 우려가 없다. 단, 제 1 실 및 제 2 실은 반드시 기밀실일 필요는 없다.
본 발명의 노광장치에서는 상기 제 1 실과 상기 제 2 실은 동일하게 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 상기 가스공급계는, 상기 제 1 실에 대해, 상기 특정가스를, 그 순도를 소정 범위내로 유지하며 또 외부로부터 보충하면서 공급함과 동시에, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 회수하여 상기 제 2 실로 공급하는 가스순환계로 할 수 있다. 이러한 경우에는, 가스순환계는, 특정가스를, 그 순도를 소정 범위내로 유지하며 또 외부로부터 보충하면서, 에너지빔원과 기판사이의 에너지빔 광로상에 위치하는 제 1 실로 공급하고, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 회수하여 에너지빔원과 상기 기판사이에 형성되는 상기 제 2 실로 공급한다. 이 경우에서, 상기 제 1 실과 상기 제 2 실은 상호 상이할 수도 동일할 수도 있다. 이로 인해, 특정가스의 대부분이 동일 또는 상이한 폐공간내에서 재이용됨으로써, 특정가스 (저흡수성가스) 의 이용효율을 향상하여 불필요한 소비를 억제할 수 있다. 또한, 가스순환계에 의해, 제 1 실로 공급되는 특정가스의 순도는 소정 범위내로 유지되고 있기 때문에 제 1 실내에서의 에너지빔 (노광광) 투과율의 저하도 방지할 수 있다.
이 경우에서, 제 1 실 및 제 2 실 중 적어도 제 1 실은, 에너지빔의 광로상에 존재하는 광학소자 (예컨대, 렌즈, 미러 등) 의 상호간의 공간 등이어도 되지만, 상기 에너지빔원으로부터의 상기 에너지빔에 의해 상기 마스크를 조명하는 조명광학계와; 상기 마스크를 통한 상기 에너지빔을 상기 기판으로 투사하는 투영광학계; 를 더 구비할 경우에는, 상기 폐공간으로, 상기 조명광학계의 하우징, 상기 마스크를 지지하는 마스크 스테이지를 수용하는 마스크실, 상기 투영광학계의 하우징, 및 상기 기판을 지지하는 기판 스테이지를 수용하는 기판실이 형성되고, 상기 제 1 실 및 상기 제 2 실은, 상기 마스크실, 상기 기판실, 상기 조사광학계의 하우징, 및 상기 투영광학계의 하우징 중 어느 하나에 의해 형성될 수 있다.
이로 인해, 본 발명의 노광장치에서는, 상기 가스순환계는 상기 제 2 실로부터 배기되는 가스 복귀량에 따라, 상기 특정가스를 외부로부터 보충하면서 그 순도를 소정 범위내로 유지하여 상기 제 1 실로 공급하는 가스순환장치를 구비하게 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 상기 가스순환계는, 상기 제 1 실내 가스를 상기 특정가스로 치환하는 초기 가스치환작업시에, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스중의 불순물이 소정 농도미만이 되기까지 동안은, 상기 가스를 회수하지 않고 외부로 배기하게 할 수 있다. 이러한 경우에는, 가스순환계는, 제 1 실내 가스 (산소 등의 흡수성가스를 많이 포함하는 가스) 를 특정가스로 치환하는 초기 가스치환작업시에, 제 1 실로부터 배기되는 가스중의 불순물이 소정 농도미만이 되기까지 동안은, 가스를 회수하지 않고 외부로 배기한다. 이로 인해, 제 1 실로부터 배기되는 가스중의 불순물 (흡수성가스 등) 농도가 높을 때에는, 가스순환계에 의해 가스가 외부로 배기되기 때문에, 제 2 실내로 공급되는 특정가스의 순도를 극단적으로 악화시키지 않고, 제 2 실내에서의 에너지빔 (노광광) 투과율의 저하를 억제할 수 있다.
이 경우에서, 상기 가스순환계는, 상기 초기 가스치환작업시에, 해당 초기 가스치환작업 개시로부터 소정 시간 경과에 의해 상기 가스중의 불순물이 소정 농도미만이 되었다고 판단하는 판단장치를 포함하게 할 수 있다. 또는, 상기 가스순환계가, 상기 가스중의 불순물 농도 및 상기 특정가스 농도 중 적어도 일방을 검출하는 농도검출기를 구비하는 경우에는, 상기 초기 가스치환작업시에, 상기 농도검출기의 출력에 기초하여 상기 가스중의 불순물이 소정 농도미만이 되었다고 판단하는 판단장치를 포함하게 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 상기 가스순환계는, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스중의 불순물 농도를 감시함과 동시에, 상기 불순물 농도가 소정치 이상인 경우에는, 상기 가스를 외부로 배기하는 가스순도 감시장치를 더 구비하게 할 수 있다. 이러한 경우에는, 제 1 실로부터 회수되는 가스중의 불순물 농도가 가스순도 감시장치에 의해 감시되며, 불순물 농도가 소정치 이상인 경우에는 가스가 외부로 배기되는 한편, 불순물 농도가 소정치 미만인 경우에는 제 2 실로 다시 공급된다. 따라서, 제 1 실로부터 배기되는 가스중의 불순물의 농도가 낮을 때에는, 그 가스가 제 2 실내의 치환가스로 재이용되기 때문에, 특정가스 (저흡수성가스) 의 이용효율을 향상시켜 불필요한 소비를 억제할 수 있다.
한편, 제 1 실로부터 배기되는 가스중의 불순물의 농도가 높을 때에는, 그 가스는 외부로 배기되기 때문에, 제 2 실내로 공급되는 특정가스 순도가 불필요하게 저하되지 않고, 제 2 실에서의 에너지빔 (노광광) 투과율의 저하도 방지할 수 있다.
이 경우에서, 상기 가스순환계는, 상기 제 1 실로부터 회수되는 가스를 순화하여 상기 가스중의 상기 특정가스의 순도를 올리는 가스정제장치를 더 구비하게 할 수 있다. 이러한 경우에는, 제 1 실로부터 배기되는 가스가, 가스정제장치에 의해 회수되어 순화되며, 상기 가스중의 특정가스의 순도가 올라간다 (원래 순도에 가까워짐).
이 경우에서, 상기 가스순환계는, 상기 가스정제장치를 경유한 가스중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 구비하며, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하게 할 수 있다. 또는, 상기 가스순환계는, 상기 제 1 로부터 회수되는 가스를 분류하여 그 일부를 상기 가스정제장치로 공급하고, 상기 가스정제장치를 통과한 상기 일부 가스와 나머지 가스를 합류시키는 가스공급경로를 더 구비하게 할 수 있다. 이러한 경우에는, 가스공급경로에 의해, 제 1 실로부터 회수되는 가스가 분류되며, 그 일부가 가스정제장치로 공급되며, 상기 가스정제장치를 통과함으로써 순도가 높혀진 그 일부 가스와 나머지 가스가 합류된 후 제 2 실내로 공급된다. 이로 인해, 제 2 실내로 공급되는 특정가스의 순도를 불필요하게 저하시키지 않고, 제 1 실로부터 회수되는 모든 가스가 가스정제장치로 공급되는 경우와 비교하여, 가스정제장치의 수명을 연장할 수 있다.
이 경우에서, 상기 가스순환계는, 상기 가스공급경로를 경유하여 합류된 상기 가스가 공급되며, 그 공급된 가스중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 구비하며, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하게 할 수 있다. 이러한 경우에는, 가스정제장치에 의해 순도가 올려지며, 나머지 가스가 합류로 인해 약간 순도가 저하된 가스가 온도조절장치로 공급되며, 그 공급된 가스중의 불순물이 케미컬 필터에 의해 제거됨과 동시에, 온도조절장치에 의해 소정 온도로 온도조절되어 제 2 실내로 공급된다. 따라서, 제 2 실내에는 화학적인 불순물이 제거되어 온도조절이 이루어진 비교적 순도가 높은 특정가스가 공급된다.
본 발명의 노광장치에서는, 상기 가스순환계는, 가스순도 감시장치를 구비하지 않고, 상기 제 1 실로부터 회수되는 가스를 순화하여 상기 가스중의 상기 특정가스의 순도를 올리는 가스정제장치를 더 구비하게 할 수 있다.
이 경우에서, 상기 가스순환계는, 상기 제 1 실로부터 회수되는 가스를 분류하여 그 일부를 상기 가스정제장치로 공급하고, 상기 가스정제장치를 통과한 상기 일부 가스와 나머지 가스를 합류시키는 가스공급경로를 더 구비하게 할 수 있다.
이 경우에서, 상기 가스순환계는, 상기 가스공급경로를 경유하여 합류된 상기 가스가 공급되며, 그 공급된 가스중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 구비하며, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하게 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 가스순도 감시장치, 가스정제장치, 및 가스공급경로 중 어느것도 구비하고 있지 않은 경우라도, 상기 가스순환계는, 상기 제 1 실로부터 회수되는 가스중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 구비하며, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하게 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 가스공급계가 가스순환계인 경우, 상기 제 1 실 및 상기 제 2 실은, 외부에 대해 기밀상태로 된 기밀실인 것으로 할 수 있다.
또, 리소그래피공정에서, 본 발명의 노광장치를 사용하여 노광을 행함으로써, 에너지빔 (노광광) 투과율을 유지하여 고정밀도한 노광량 제어를 장기간 유지할 수 있음과 동시에, 특정가스 (저흡수성가스) 의 사용량을 저감할 수 있다. 따라서, 디바이스의 수율을 저하시키지 않고, 러닝 코스트를 저감할 수 있기 때문에, 결과적으로 디바이스의 생산성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 2 관점에서는, 본 발명의 노광장치를 사용하는 디바이스 제조방법이 제공된다.
발명의 제 1 양태에 따른면, 에너지빔원으로부터의 에너지빔에 의해 마스크를 조명하여, 상기 마스크의 패턴을 기판으로 전사하는 노광방법을 제공하는 것으로, 상기 노광방법에는,
상기 에너지빔원과 상기 기판사이의 상기 에너지빔의 광로상에 위치하는 적어도 하나의 폐공간 중 임의의 적어도 하나인 제 1 실내로, 상기 에너지빔이 투과하는 특성을 갖는 특정가스를 공급하고,
상기 제 1 실로부터 내부가스를 배기하고,
상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 상기 폐공간 중 임의의 적어도 하나인 제 2 실내로 공급하는 것을 포함한다.
이것에 의하면, 소정 순도의 특정가스가 제 1 실내로 공급됨과 동시에, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스가 제 2 실로 공급된다. 이 경우, 제 1 실내를 유통하여 상기 제 1 실내에서의 탈가스 등에 의해 순도가 약간 저하된 특정가스가 회수되어 제 2 실로 치환가스로 공급된다. 이로 인해, 예컨대, 제 1 실내로 고순도의 특정가스를 공급하고, 적어도 제 2 실로서 내부의 에너지빔 광로가 비교적 짧고, 광로중에 존재하는 공기 그 밖의 불순물 등에 의한 에너지빔의 흡수로 투과율 저하의 영향이 거의 문제가 되지 않는 방을 설정함으로써, 제 1 실 및 제 2 실에 요구되는 특정가스의 순도를 충분히 만족하여 에너지빔 (노광광) 투과율을 유지할 수 있다. 또, 제 1 실내를 유통한 특정가스를 외부로 배기하지 않고, 제 2 실의 치환용가스로 이용하기 때문에, 특정가스의 이용효율을 향상할 수 있고, 이로 인해 특정가스 (저흡수성가스) 의 불필요한 소비를 억제할 수 있다.
이 경우에서, 상기 제 1 실과 상기 제 2 실은 상호 상이하게 할 수 있다.
이 경우에서, 상기 1 실은, 상기 에너지빔원과 상기 기판사이에 배치된 제 1 광학소자와 제 2 광학소자사이에 형성되는 폐공간이며, 상기 제 2 실은, 상기 에너지빔원과 상기 기판사이에 배치된 가동의 광학부재 및 상기 가동의 광학부재를 구동하는 구동계의 적어도 일부를 수용하는 폐공간인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 노광방법에서는, 제 1 실과 제 2 실이 상호 상이할 경우에, 상기 제 1 실은, 상기 에너지빔원으로부터의 상기 에너지빔에 의해 상기 마스크를 조명하는 조명광학계, 상기 마스크를 통한 상기 에너지빔을 상기 기판에 투사하는 투영광학계의 적어도 일방을 수용하는 하우징이며, 상기 제 2 실은, 상기 마스크를 지지하는 마스크 스테이지를 수용하는 마스크실, 상기 기판을 지지하는 기판스테이지를 수용하는 기판실 중 적어도 일방인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스중의 불순물의농도를 감시함과 동시에, 상기 불순물 농도가 소정치 이상인 경우에 상기 가스를 외부로 배기하게 할 수 있다.
본 발명의 노광방법에서는, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 순화하여 상기 가스중의 상기 특정가스의 순도를 높일 수 있다.
본 발명의 노광방법에서는, 상기 제 1 실에 대해, 상기 특정가스를, 그 순도를 소정 범위내로 유지하고, 또한 외부로부터 보충하면서 공급함과 동시에, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 회수하여 상기 제 2 실로 공급하게 할 수 있다.
도 1 은, 제 1 실시형태에 관한 노광장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도.
도 2 는 도 1 의 노광장치의 가스공급계의 구성을 간략화하여 나타내는 도.
도 3 은 도 1 의 노광장치의 제어계의 주요한 구성을 나타내는 블록도.
도 4 는 제 2 실시형태에 관한 노광장치의 가스순환계의 구성을 간략화하여 나타내는 도.
도 5 는 본 발명에 관한 디바이스 제조방법의 실시형태를 설명하기 위한 플로챠트.
도 6 은 도 5 의 스텝 (204) 에서의 처리를 나타내는 플로챠트.
(제 1 실시형태)
이하, 본 발명의 제 1 실시형태를 도 1 내지 도 3 에 기초하여 설명한다.
도 1 에는, 제 1 실시형태의 노광장치의 구성이 개략적으로 나타나 있다. 이 노광장치 (100) 는, 에너지빔으로서의 진공자외역의 조명광 (EL) 을 마스크로서의 레티클 (R) 에 조사하여, 상기 레티클 (R) 과 기판으로서의 웨이퍼 (W) 를 소정 주사방향 (여기에서는, X 축방향으로 함) 으로 상대주사하여 레티클 (R) 의 패턴을 투영광학계 (PL) 를 통하여 웨이퍼 (W) 상에 전사하는 스텝·앤드·스캔방식의 투영노광장치, 즉 소위 스캐닝·스텝이다.
이 노광장치 (100) 는, 에너지빔원으로서의 광원 (1) 및 조명광학계 (IOP) 를 포함하며, 노광용의 조명광 (이하, 「노광광」이라 함) (EL) 에 의해 레티클 (R) 을 조명하는 조명계, 레티클 (R) 을 지지하는 마스크 스테이지로서의 레티클 스테이지 (14), 레티클 (R) 로부터 사출되는 노광광 (EL) 을 웨이퍼 (W) 상에 투사하는 투영광학계 (PL), 웨이퍼 (W) 를 지지하는 기판스테이지로서의 웨이퍼 스테이지 (WST) 등을 구비하고 있다.
상기 광원 (1) 으로는, 여기에서는 파장 약 120㎚ ∼ 약 180㎚ 의 진공자외역에 속하는 광을 발하는 광원, 예컨대 출력파장 157㎚ 의 불소레이저 (F2레이저), 출력파장 146㎚ 의 크립톤 다이머 레이저 (Kr2레이저), 출력파장 126㎚ 의 아르곤 다이머 레이저 (Ar2레이저) 등이 사용되고 있다. 또한, 광원으로서 출력파장 193㎚ 의 ArF 엑시머레이저 등을 사용해도 된다.
상기 조명광학계 (IOP) 는, 하우징으로서의 조명계하우징 (2) 과, 그 내부에 소정 위치관계로 배치된 절곡미러 (3), 플라이 아이렌즈 등의 옵티컬 인티그레이터 (4), 반사율이 크고 투과율이 작은 빔스플리터 (5), 릴레이 렌즈 (7, 8), 시야조리개로서의 레티클 블라인드기구 (BL) 및 절곡미러 (9) 등을 포함하여 구성되어 있다. 레티클 블라인드기구 (BL) 는, 레티클 (R) 의 패턴면에 대한 공액면으로부터 약간 디포커스된 면에 배치되며, 레티클 (R) 상의 조명영역을 규정하는 소정형상의 개수부가 형성된 고정레티클 블라인드기구 (13A) 와, 이 고정레티클 블라인드 (13A) 근방의 레티클 (R) 패턴면에 대한 고액면에 배치되며, 주사방향에 대응하는 방향의 위치 및 폭이 가변인 개구부를 구비한 가동레티클 블라인드 (13B) 을 포함하여 구성되어 있다. 고정레티클 블라인드 (13A) 의 개구부는, 투영광학계 (PL) 의 원형시야내의 중앙에서 주사노광시 레티클 (R) 의 이동방향 (X 축방향) 과 직교한 Y 축방향에 직선적으로 연장된 슬릿형상 또는 직사각형상으로 형성되어 있는 것으로 한다.
이 경우, 주사노광의 개시시 및 종료시에가동레티클 블라인드 (13B) 를 통하여 조명영역을 보다 제한함으로써 불필요한 부분의 노광이 방지되게 된다. 이 가동레티클 블라인드 (13B) 는 블라인드 구동장치 (13C) 를 통하여 후술하는 주제어장치 (70) (도 1 에서는 도시생략, 도 3 참조) 에 의해 제어된다. 또, 빔스플리터 (5) 의 투과광로상에는 광전변환소자로 이루어진 광량모니터 (6) 가 배치되어 있다.
여기에서, 조명광학계 (IOP) 의 작용을 간단히 설명하면, 광원 (1) 으로부터 거의 수평으로 사출된 진공자외역의 광속 (레이저빔) (LB) 은, 절곡미러 (3) 에 의해 그 광로가 90°절곡되며, 옵티컬 인티그레이터 (4) 로 입사한다. 그리고, 이 레이저빔 (LB) 은 상기 옵티컬 인티그레이터 (4) 에 의해 강도분포가 거의 똑같은 노광광 (EL) 으로 변환되고, 그 대부분 (예컨대 97% 정도) 이 빔스플리터 (5) 로 반사되며, 릴레이렌즈 (7) 를 통하여 고정레티클 블라인드 (13A) 를 균일한 조도로 조명한다. 이렇게 하여 고정레티클 블라인드 (13A) 의 개구부를 통과한 노광광 (EL) 은, 가동레티클 블라인드 (13B) 를 통과한 후, 릴레이 렌즈 (8), 절곡미러 (9) 및 후술하는 광투과창 (12) 을 통하여 레티클 (R) 의 소정 조명영역 (Y 축방향에 직선적으로 연장된 슬릿형상 또는 직사각형상의 조명영역) 을 균일한 조도분포로 조명한다.
한편, 빔스플리터 (5) 을 투과한 나머지 부분 (예컨대 3% 정도) 의 노광광 (EL) 은, 광량모니터 (6) 에 의해 수광되어 광전변환되며, 그 광전변환신호가 주제어장치 (70) (도 3 참조) 로 공급된다. 주제어장치 (70) 에서는, 광원 (1) 의 발광개시에 따라, 광량모니터 (6) 의 출력에 기초하여 소정 연산에 의해 이미지면 (웨이퍼 (W) 면) 상의 조도를 추정하고, 상기 추정결과에 기초하여 웨이퍼 (W) 상의 각점에 부여되는 적산노광량을 제어하도록 되어 있다.
그런데, 진공자외역의 파장 광을 노광광으로 할 경우에는, 그 광로로부터 산소, 수증기, 탄화수소계의 가스 등인, 이러한 파장대역의 광에 대해 강한 흡수특성을 갖는 가스 (이하, 적당하게 「흡수성가스」라 칭함) 를 배제할 필요가 있다. 이로 인해, 본 실시형태에서는, 조명계하우징 (2) 의 내부에는, 진공자외역의 광에 대한 흡수가 적은 특성을 갖는 고순도의 특정가스, 예컨대 질소, 헬륨, 아르곤, 네온, 크립톤 등의 가스, 또는 이들 혼합가스 (이하, 적당하게 「저흡수성가스」라 칭함) 가, 후술하는 가스공급계에 의해 계속 흐르고 (플로되고 있음) 있다. 그 결과, 조명계하우징 (2) 내부의 저흡수성가스중의 흡수성가스, 유기계의 오염물질 등 불순물의 함유농도는 1ppm 이하로 되어 있다.
상기 레티클 스테이지 (14) 는, 레티클 (R) 을 유지하여 마스크실 (및 제 2 공간) 로서의 레티클실 (15) 내에 배치되어 있다. 이 레티클실 (15) 은, 조명계하우징 (2) 및 투영광학계 (PL) 의 경통과 틈없이 접합된 격벽 (18) 으로 덮혀 있고, 그 내부 가스가 외부와 격리되어 있다. 레티클실 (15) 의 격벽 (18) 은, 스텐인리스 (SUS) 등의 탈가스가 적은 재료로 형성되어 있다.
레티클실 (15) 격벽 (18) 의 천정부에는, 레티클 (R) 보다 한바퀴 작은 직사각형의 개구가 형성되어 있고, 이 개구부분에 조명계하우징 (2) 의 내부공간과, 노광에 사용되는 레티클 (R) 이 배치되는 레티클실 (15) 내부공간을 분리하는 상태로 광투과창 (12) 이 배치되어 있다. 이 광투과창 (12) 은, 조명광학계로부터 레티클 (R) 로 조사되는 노광광 (EL) 의 노광상에 배치되기 때문에, 노광광으로서의 진공자외광에 대해 투과성이 높인 형석 등의 결정재료로 형성되어 있다.
레티클 스테이지 (14) 는, 레티클 (R) 을 도시생략의 레티클 베이스 정반상에서 X 축방향으로 큰 스토록으로 직선구동함과 동시에, Y 축방향과 θz 방향 (Z 축 둘레의 회전방향) 에 대해서도 미소 구동이 가능한 구성으로 되어 있다.
이것을 보다 상술하면, 레티클 스테이지 (14) 는, 도시생략의 레티클 베이스 정반상을 리니어모터 등을 포함하는 레티클 구동계 (44) (도 1 에서는 도시생략, 도 3 참조) 에 의해 X 축방향으로 소정 스트록으로 구동되는 레티클 주사 스테이지 (14A) 와, 이 레티클 주사 스테이지 (14A) 상에 탑재되어 레티클 (R) 을 흡착지지하는 레티클 홀더 (14B) 를 포함하여 구성되어 있다. 레티클 홀더 (14B) 는, 레티클 구동계 (44) 에 의해 X Y 면내에서 미소구동 (회전을 포함함) 가능하게 구성되어 있다.
레티클실 (15) 내부에는, 후술하는 가스공급계에 의해, 전술한 조명계하우징 (2) 내부의 저흡수성가스보다 약간 낮은 순도의 저흡수성가스가 계속 흐르고 있다 (플로되고 있음). 이것은, 진공자외의 노광파장을 사용하는 노광장치에서는, 산소 등의 흡수성가스에 의한 노광광의 흡수를 피하기 위해, 레티클 (R) 의 근방도 상기 저흡수성가스로 채울 필요가 있기 때문이다. 이 결과, 레티클실 (15) 내의 저흡수성가스중의 흡수성가스 및 유기계의 오염물질 등 불순물의 유기농도는 수ppm 이하 정도로 되어 있다.
상기 레티클실 (15) 격벽 (18) 의 - X 측의 측벽에는 광투과창 (71) 이 형성되어 있다. 이것과 마찬가지로, 도시는 생략되어 있지만, 격벽 (18) 의 + Y 측 (도 1 에서의 지면 안측) 의 측벽에도 광투광창이 형성되어 있다. 이들 광투과창은, 격벽 (18) 에 형성된 창부 (개구부) 에 상기 창부를 폐쇄하는 광투과부재, 여기에서는 일반적인 광학유리를 장착함으로써 구성되어 있다. 이 경우, 광투과창 (71) 을 구성하는 광투과부재의 장착부분으로부터의 가스누출이 발생하지 않도록, 장착부에는, 인듐이나 구리 등의 금속시일이나, 불소계수지에 의한 밀봉 (시일링) 이 실시되어 있다. 이 경우, 불소계수지로서, 80℃ 에서 2 시간, 가열하고 탈가스처리가 실시된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 레티클 홀더 (14B) 의 - X 측의 단부에는, 평면경으로 이루어진 X 이동경 (72X) 가 Y 축방향으로 연장설치되어 있다. 이 X 이동경 (72X) 과 거의 수직으로 레티클실 (15) 의 외부에 배치된 X 축 레이저 간섭계 (74X) 로부터의 측장빔이 광투과창 (71) 을 통하여 투사되며, 그 반사광이 광투과창 (71) 을 통하여 레이저 간섭계 (74X) 내부의 디텍터에 의해 수광되며, 레이저 간섭계 (74X) 내부의 참조경의 위치를 기준으로 X 이동경 (72X) 의 위치, 즉 레티클 (R) 의 X 위치가 검출된다.
마찬가지로, 도시는 생략되어 있지만, 레티클 홀더 (14B) 의 + Y 측의 단부에는, 평면경으로 이루어진 Y 이동경이 X 축 방향으로 연장설치되어 있다. 그리고, 이 Y 이동경을 통하여 도시생략의 Y 축 레이저 간섭계 (74Y) (도 3 참조) 에의해 상기와 동일하게 하여 Y 이동경의 위치, 즉 레티클 (R) 의 Y 위치가 검출된다. 상기 두개의 레이저 간섭계 (74X, 74Y) 의 검출치 (계측치) 는 주제어장치 (70) (도 3 참조) 로 공급되고 있고, 주제어장치 (70) 에서는 이들 레이저 간섭계 (74X, 74Y) 의 검출치에 기초하여 레티클 구동계 (44) 를 통하여 레티클 스테이지 (14) 의 위치제어를 행하도록 되어 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 레이저 간섭계, 즉 레이저광원, 프리즘 등의 광학부재 및 디텍터 등이, 레티클실 (15) 외부에 배치되어 있기 때문에, 레이저 간섭계를 구성하는 디텍터 등으로부터 만약 미량의 흡수성가스가 발생해도, 이것이 노광에 대해 악영향을 미치지 않도록 되어 있다.
상기 투영광학계 (PL) 는, 형석, 불화리튬 등의 불화물결정으로 이루어진 렌즈나 반사경으로 이루어진 광학계를 하우징으로서의 경통으로 밀폐한 것이다.
본 실시형태에서는, 이 투영광학계 (PL) 로서, 투영배율 (β) 이 예컨대 1/4 또는 1/5 의 축소광학계가 사용되고 있다. 이로 인해, 전술한 바와 같이, 조명광학계로부터의 노광광 (EL) 에 의해 레티클 (R) 이 조명되면, 레티클 (R) 에 형성된 회로패턴이 투영광학계 (PL) 에 의해 웨이퍼 (W) 상의 쇼트영역에 축소투영되며, 회로패턴의 축소이미지가 전사형성된다.
본 실시형태와 같이, 진공자외역의 노광파장을 사용하는 노광장치에서는, 산소 등의 흡수성가스 등에 의한 노광광의 흡수를 피하기 위해, 투영광학계 (PL) 의 하우징 (경통) 내부도 저흡수성가스 (특정가스) 를 채울 필요가 있다. 이로 인해, 본 실시형태에서는, 투영광학계 (PL) 의 경통내부에는, 조명계하우징 (2) 내의저흡수성가스와 동일한 정도의 고순도의 저흡수성가스가, 후술하는 가스공급계에 의해 계속 흐르고 있다 (플로되고 있음). 이 결과, 투영광학계 (PL) 의 경통 내부의 저흡수성가스중의 흡수성가스 및 유기계의 오염물질등 불순물 함유농도는 1ppm 으로 되어 있다.
상기 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 웨이퍼실 (40) 내에 배치되어 있다. 이 웨이퍼실 (40) 은, 투영광학계 (PL) 의 경통과 틈없이 접합된 격벽 (41) 으로 덮혀 있고, 그 내부 가스가 외부와 격리되어 있다. 웨이퍼 (40) 의 격벽 (41) 은, 스텐인리스 (SUS) 등의 탈가스가 적은 재료로 형성되어 있다.
상기 웨이퍼 스테이지 (WST) 는, 예컨대 리니어모터, 또는 자기부상형의 2 차원 리니어 엑츄에이터 (평면모터) 등으로 이루어진 웨이퍼 구동계 (47) (도 1 에서는 도시생략, 도 3 참조) 에 의해 베이스 (BS) 의 상면을 따라 그리고 비접촉으로 X Y 면내에서 자유 자재로 구동되도록 되어 있다.
웨이퍼 스테이지 (WST) 상에 웨이퍼 홀더 (35) 가 탑재되며, 상기 웨이퍼 홀더 (35) 에 의해 웨이퍼 (W) 가 흡착지지되어 있다.
진공자외의 노광파장을 사용하는 노광장치에서는, 산소 등의 흡수성가스 등에 의한 노광광의 흡수를 피하기 위해, 투영광학계 (PL) 로부터 웨이퍼 (W) 까지의 광로에 대해서도 상기 저흡수성가스를 채울 필요가 있다. 이로 인해, 본 실시형태에서는, 웨이퍼실 (40) 내에, 후술하는 가스공급계에 의해, 전술한 레티클실 (15) 내와 동일한 정도의 순도의 저흡수성가스가 계속 흐르고 있다 (플로되고 있음). 이 결과, 웨이퍼실 (40) 내의 저흡수성가스중의 흡수성가스 및 유기계의오염물질등 불순물 함유농도는 수 ppm 이하정도로 되어 있다.
상기 웨이퍼실 (40) 의 격벽 (41) 의 - X 측의 측벽에는 광투과창 (38) 이 형성되어 있다. 이것과 마찬가지로, 도시는 생략되어 있지만, 격벽 (41) 의 + Y 측 (도 1 에서의 지면 안측) 의 측벽에도 광투광창이 형성되어 있다. 이들 광투과창은, 격벽 (41) 에 형성된 창부 (개구부) 에 상기 창부를 폐쇄하는 광투과부재, 여기에서는 일반적인 광학유리를 장착함으로써 구성되어 있다. 이 경우, 광투과창 (38) 을 구성하는 광투과부재의 장착부분으로부터의 가스누출이 발생하지 않도록, 장착부에는, 인듐이나 구리 등의 금속시일이나, 불소계수지에 의한 밀봉 (시일링) 이 실시되어 있다. 이 경우, 불소계수지로서, 80℃ 에서 2 시간, 가열하고 탈가스처리가 실시된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 웨이퍼 홀더 (35) 의 - X 측의 단부에는, 평면경으로 이루어진 X 이동경 (36X) 가 Y 축방향으로 연장설치되어 있다. 이 X 이동경 (36X) 과 거의 수직으로 웨이퍼실 (40) 외부에 배치된 X 축 레이저 간섭계 (37X) 로부터의 측장빔이 광투과창 (38) 을 통하여 투사되며, 그 반사광이 광투과창 (38) 을 통하여 레이저 간섭계 (37X) 내부의 디텍터에 의해 수광되며, 레이저 간섭계 (37X) 내부의 참조경의 위치를 기준으로 X 이동경 (36X) 의 위치, 즉 웨이퍼 (W) 의 X 위치가 검출된다.
마찬가지로, 도시는 생략되어 있지만, 웨이퍼홀더 (35) 의 + Y 측의 단부에는, 평면경으로 이루어진 Y 이동경이 X 방향으로 연장설치되어 있다. 그리고, 이 Y 이동경을 통하여 Y 축 레이저 간섭계 (37Y) (도 1 에서는 도시생략, 도 3 참조) 에 의해 상기와 동일하게 하여 Y 이동경의 위치, 즉 웨이퍼 (W) 의 Y 위치가 검출된다. 상기 두개의 레이저 간섭계 (37X, 37Y) 의 검출치 (계측치) 는 주제어장치 (70) 로 공급되고 있고, 주제어장치 (70) 에서는 이들 레이저 간섭계 (37X, 37Y) 의 검출치를 모니터하면서 웨이퍼 구동계 (47) (도 3 참조) 를 통하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치제어를 행하도록 되어 있다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 레이저 간섭계, 즉 레이저광원, 프리즘 등의 광학부재 및 디텍터 등이, 웨이퍼실 (40) 외부에 배치되어 있기 때문에, 상기 디텍터 등으로부터 만약 미량의 흡수성가스가 발생해도, 이것이 노광에 대해 악영향을 미치지 않도록 되어 있다.
이어서, 노광장치 (100) 의 가스공급계에 대해 도 2 에 기초하여, 또한 적당한 다른 도면을 참조하면서 설명한다. 도 2 에는, 노광장치 (100) 에서의 가스공급계 (110) 의 구성이 간략화되어 나타나 있다.
이 도 2 에 나타나는 가스공급계 (110) 는, 동도에서 알 수 있듯이, 가스공급장치 (20) 로부터의 고순도의 특정가스 (저흡수성가스) 를, 조명계하우징 (2) 및 투영광학계 (PL) 의 경통내로 각각 공급하고, 이들 조명계하우징 (2), 투영광학계 (PL) 로부터 각각 배기되는 가스를 회수하여 소정 경로를 거쳐, 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 로 치환용가스로서 다시 공급하고, 도시생략의 저장실로 배기하는 것이다.
이 가스공급계 (110) 는, 가스공급장치 (20), 가스순도 감시장치로서의 가스순도모니터 (21), 분류장치 (22), 가스정제장치 (23), 온도조절장치 (24), 펌프(25) 및 배관계 등을 구비하고 있다.
가스공급장치 (20) 는, 고순도 (불순물의 함유량이 1ppm 미만) 의 저흡수성가스가 수용된 봄베 (또는 탱크), 펌프, 및 온도조절장치 등 (모두 도시생략) 을 내장하고 있다. 이 가스공급장치 (20) 에는, 급기본관 (26A) 의 일단이 접속되고, 상기 급기본관 (26A) 의 타단측은 2 개의 분기관 (26B, 26C) 으로 분기되어 있다. 일방의 분기관 (26B) 의 급기본관 (26A) 측과 반대측의 단부는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 조명계하우징 (2) 의 광원 (1) 측의 단부에 접속되어 있다.
이 분기관 (26B) 의 조명계하우징 (2) 과의 접속부 근방에는, 급기밸브 (10) 이 설치되어 있다.
타방의 분기관 (26C) 의 급기본관 (26A) 측과 반대측의 단부는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 투영광학계 (PL) 의 경통에 접속되어 있다. 이 분기관 (26C) 의 투영광학계 (PL) 와의 접속부 근방에는 급기밸브 (30) 가 형성되어 있다.
조명계하우징 (2) 의 광원 (1) 로부터 가장 먼 타단측에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 배기기관 (27A) 의 일단이 접속되고, 이 배기기관 (27A) 의 조명계하우징 (2) 과의 접속부의 근방에는, 급기밸브 (11) 가 형성되어 있다.
또, 투영광학계 (PL) 의 경통에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 상기 분기관 (26C) 측과 반대측에 배기기관 (27B) 의 일단이 접속되고, 이 배기기관 (27B) 의 투영광학계 (PL) 와의 접속부 근방에는, 급기밸브 (31) 가 형성되어 있다.
배기기관 (27A, 27B) 의 타단측은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 상호 집결하여 회수용배관 (28) 의 일단이 접속되어 있다. 이 회수용배관 (28) 의 타단은, 가스순도모니터 (21) 의 급기포트 (21a) 에 접속되어 있다.
가스순도모니터 (21) 는, 급기포트 (21a) 로부터 유입되는 가스중의 흡수성가스, 예컨대 산소 및 오존 등 함유농도를 검출하는 가스센서를 내장하고 있다. 또, 이 가스순도모니터 (21) 는 제 1 및 제 2 배기포트 (21b, 21c) 를 구비하고, 이들 배기포트 (21b, 21c) 및 상기 급기포트 (21a) 는, 도시생략의 방향제어밸브를 통하여 상호 접속되어 있다. 또, 이 가스순도모니터 (21) 는, 콘트롤러를 내장하고, 이 콘트롤러는, 상기 가스센서에 의해 검출되는 산소 및 오존 등 함유농도가, 미리 정한 소정의 역치 이상인 경우에는, 제 2 배기포트 (21c) 를 통하여 가스가 배기되도록 방향제어밸브를 전환함과 동시에, 상기 가스센서에 의해 검출되는 산소 및 오존 등의 함유농도가, 미리 정한 소정의 역치 미만인 경우에는, 제 1 배기포트 (21b) 를 통하여 가스가 배기되도록 방향제어밸브를 전환한다. 또, 본 실시형태에서는, 가스센서의 검출치는, 주제어장치 (70) 에도 공급되도록 되어 있다 (도 3 참조). 이 경우, 가스순도모니터 (21) 의 제 1 배기포트 (21b) 는, 배관 (29) 을 통하여 분류장치 (22) 의 급기포트 (22a) 에 접속되며, 제 2 배기포트 (21c) 는, 배기기관 (50) 및 배기본관 (60) 을 통하여 도시생략의 저장실에 접속되어 있다.
상기 분류장치 (22) 는, 제 1 및 제 2 배기포트 (22b, 22c) 를 구비하고, 이들 배기포트 (22b, 22c) 및 상기 급기포트 (22a) 는 도시생략의 배관계를 통하여 상호 접속되어 있다. 이 배관계에는, 열림도 (또는 각도) 가 조정가능한 조정밸브가 형성되어 있고, 이 조정밸브의 열림도 등을 조정함으로써, 배기포트 (22b,22c) 에 대한 분류의 비율이 조정된다. 이 조정밸브가, 상술한 가스순도모니터 (21) 내의 가스센서의 검출치에 따라 주제어장치 (70) 에 의해 각각 제어되도록 되어 있다 (도 3 참조). 분류장치 (22) 의 제 1 배기포트 (22b) 에는, 배관 (51) 의 일단이 접속되고, 상기 배관 (51) 의 타단은 가스정제장치 (23) 의 입구에 접속되어 있다.
가스정제장치 (23) 로는, 여기에서는 전술한 산소 등의 흡수성가스를 제거하는 케미컬 필터와, HEPA 필터 (high efficiency particulate air-filter) 또는 ULPA 필터 (ultra low penetration air-filter) 등의 먼지 (퍼티클) 를 제거하는 필터를 사용하여, 입구로부터 유입된 가스중의 불순물을 제거함으로써 그 가스의 순도 (저흡수성가스의 함유농도) 를 올리는 케터방식의 순화기가 사용된다. 또는 가스정제장치 (23) 로서, 입구로부터 유입된 가스를 크라이어 펌프를 사용하여 일단 액화하고, 다시 기화할 때 온도의 상이를 이용하여 가스중의 불순물을 저흡수성가스와 분리함으로써, 그 가스의 순도를 올리는 순화기를 사용할 수도 있다.
가스정제장치 (23) 의 토출구 (출구) 에는, 배관 (52A) 의 일단이 접속되어 있다. 이 배관 (52A) 의 타단은 전술한 분류장치 (22) 의 제 2 배기포트 (22c) 에 그 일단이 접속된 배관 (52B) 의 타단과 함께, 펌프 (25) 의 일단에 접속되어 있다. 펌프 (25) 의 타단측은, 배관 (53) 을 통하여 온도조절장치 (24) 의 입구에 접속되어 있다.
온도조절장치 (24) 는, 쿨러, 히터, 온도센서 및 상기 온도센서의 검출치에 기초하여 입구로부터 유입된 가스의 온도가 소정 온도가 되도록 쿨러, 히터를 제어하는 콘트롤러 등을 내장하고 있다. 또, 이 온도조절장치 (24) 내부의 출구부근에는, HEPA 필터 또는 ULPA 필터 등의 먼지 (퍼티클) 를 제거하는 필터 (이하, 「에어 필터」라 칭함), 산소 등의 흡수성가스를 제거하는 케미컬 필터 등을 포함하는 필터 유닛 (24A) 이 형성되어 있다. 이 온도조절장치 (24) 의 출구에는, 배관 (54A) 의 일단이 접속되고, 이 배관 (54A) 의 타단측은 2 개로 분기되고, 분기관 (54B, 54C) 으로 되어 있다.
이들 분기관 (54B, 54C) 의 배관 (54A) 측과는 반대측의 단부는, 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 에 각각 접속되어 있다. 또, 분기관 (54B, 54C) 의 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 과의 접속부 근방에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 급기밸브 (16, 32) 가 각각 형성되어 있다. 또, 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 에는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 배기기관 (55A, 55B) 의 일단이 각각 접속되고, 이들 배기기관 (55A, 55B) 의 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 과의 접속부 근방에는, 배기밸브 (17, 33) 가 각각 형성되어 있다. 배기기관 (55A, 55B) 의 타단측은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 상호 집결하여 배기관 (55C) 에 접속되어 있다.
상기 급기밸브 (10, 16, 30, 32) 및 배기밸브 (11, 17, 31, 33) 으로는, 본 실시형태에서는, 밸브열림도가 조정가능한 유량제어밸브가 사용되고 있다. 이들 밸브는, 주제어장치 (70) 에 의해 제어되도록 되어 있다.
도 3 에는, 본 실시형태에 관한 노광장치 (100) 의 제어계의 주요한 구성이 블록도에 나타나 있다. 이 제어계는, CPU (중앙연산처리장치), ROM (리드 온리메모리), RAM (램덤 엑섹스 메모리) 등을 포함하여 구성된 마이크로 컴퓨터 (또는 워크스테이션) 으로 이루어진 주제어장치 (70) 를 중심으로 구성되어 있다. 이 주제어장치 (70) 는 장치전체를 총괄하여 관리한다.
이어서, 본 실시형태의 노광장치에서의 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL) 및 웨이퍼실 (40) 에 대한 저흡수성가스의 공급 및 배기동작에 대해 설명한다.
주제어장치 (70) 에서는, 장치의 상승시 등 초기 가스치환시, 오퍼레이터로부터의 지시에 기초하여, 급기밸브 (10, 16, 30, 32) 및 배기밸브 (11, 17, 31, 33) 를 모두 전개(全開)로 하여, 가스공급장치 (20) 에 대해 가스공급개시의 지령을 부여한다. 이로 인해, 가스공급장치 (20) 로부터 급기본관 (26A) 및 분기관 (26B) 을 통하여 조명계하우징 (2) 내로 소정 온도로 온도조절된 고순도의 저흡수성가스의 공급이 개시된다. 이와 동시에, 분기관 (26C) 을 통하여 투영광학계 (PL) (의 경통) 내로 상기 고순도의 저흡수성가스의 공급이 개시된다. 이와 같이 하여, 초기 가스치환이 개시된다.
상기 저흡수성가스의 공급개시에 따라, 조명계하우징 (2) 내 및 투영광학계 (PL) 내의 내부기체 (가스) 가, 배기기관 (27A, 27B) 을 각각 통하여 회수용배관 (28) 내로 배기된다. 이 회수용배관 (28) 내로 배기된 가스는, 급기포트 (21a) 를 통하여 가스순도모니터 (21) 로 유입된다. 가스순도모니터 (21) 내에서는, 가스센서에 의해 그 가스중의 산소, 오존 등의 흡수성가스의 농도가 검출되고, 콘트롤러가 그 검출치에 기초하여 그 흡수성가스의 농도가, 미리 정한 역치이상인지아닌지를 판단한다. 이 경우, 초기 가스치환개시 직후이기 때문에, 회수용배관 (28) 로부터의 가스 (이하, 편의상 「회수가스」라 칭함) 중에는 공기 (산소) 가 많이 포함되어 있기 때문에, 콘트롤러는, 제 2 배기포트 (21c) 로부터 회수가스가 배기되도록 방향밸브를 전환한다. 이로 인해, 회수가스는 배기기관 (50) 을 통하여 도시생략의 저장실로 배출된다. 이 때, 가스순도모니터 (21) 내의 가스센서의 검출치는 주제어장치 (70) 에도 공급되고 있다.
상기 초기 가스치환의 개시로부터 소정 시간이 경과하기 까지는, 상기 상태가 유지되고, 조명계하우징 (2), 투영광학계 (PL) 로부터의 회수가스는, 도시생략의 저장실로 배출된다.
초기 가스치환의 개시로부터 소정 시간이 경과하면, 조명계하우징 (2), 투영광학계 (PL) 내의 내부가스가 가스공급장치 (20) 로부터 공급된 저흡수성가스로 거의 치환된다. 이 직후에, 회수용배관 (28) 을 통하여 가스순도모니터 (21) 로 유입되는 회수가스중의 흡수성가스의 농도가 감소하고, 그 농도가 소정치 미만이 되면, 가스순도모니터 (21) 의 콘트롤러가 가스센서의 검출치에 기초하여 그 흡수성가스의 농도가, 미리 정한 역치미만으로 판단하여, 제 1 배기포트 (21b) 를 통하여 회수가스가 배기되도록 방향제어밸브를 전환한다. 이 때, 주제어장치 (70) 에서는, 가스순도모니터 (21) 의 가스센서의 검출치에 기초하여, 조명계하우징 (2), 투영광학계 (PL) 내의 초기 가스치환이 종료하였음을 판단하고, 펌프 (25) 를 작동함과 동시에, 가스센서의 검출치에 따라 분류장치 (22) 의 조정밸브의 열림도 등을 조정하여, 배기포트 (22b, 22c) 의 각각으로부터 배출되는 회수가스의 비율을조정한다.
여기에서, 주제어장치 (70) 에서는, 상기 가스센서의 검출치가 클 수록, 배관 (51) 측 (가스정제장치 (23) 측) 으로 보다 많은 회수가스가 보내지고, 가스센서의 검출치가 작을 수록, 배관 (52B) 측으로 보다 많은 회수가스가 보내지도록 분류장치 (22) 의 조정밸브의 열림도 등을 조정한다.
이로 인해, 가스순도모니터 (21) 의 제 1 배기포트 (21b) 로부터 배출된 회수가스는, 배관 (29) 및 급기포트 (22a) 를 통하여 가스분류장치 (22) 로 유입되어, 상기 가스유입장치 (22) 에서 분류되고, 제 1 배기포트 (22b), 제 2 배기포트 (22c) 로부터 각각 배출된다.
제 1 배기포트 (22b) 로부터 배출된 일부 회수가스는, 배관 (51) 을 통하여 가스정제장치 (23) 로 유입되고, 상기 가스정제장치 (23) 내부를 통과하는 동안 흡수성가스 등의 불순물이 제거되고, 순도가 높혀진 저흡수성가스가 되어 배관 (52A) 내로 배출된다. 이 순도가 높혀진 저흡수성가스는, 제 2 배기포트 (22c) 로부터 배관 (52B) 내로 배출된 나머지 회수가스와, 펌프 (25) 로 유입되기 직전에 합류된다. 이 합류로 인해, 약간 순도가 저하된 저흡수성가스는, 펌프 (25) 로 인해 배관 (53) 을 통하여 온도조절장치 (24) 로 보내진다.
이 온도조절장치 (24) 에서는, 콘트롤러가 온도센서의 검출치에 기초하여 유입한 가스가 소정 온도가 되도록 쿨러, 히터를 제어하고, 이 온도조절된 가스가 필터 유닛 (24A) 을 통과할 때 흡수성가스 등의 화학적 불순물 및 퍼티클 등이 제거되고, 재생치환용 저흡수성가스가 되어, 배관 (54A) 내로 배출된다. 그리고,이 배관 (54A) 내로 배출된 재생치환용 저흡수성가스가 분기관 (54B, 54C) 를 각각 통하여 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 로 공급된다. 이 재생치환용 저흡수성가스의 유입에 따라 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 로부터 내부가스가 배기기관 (55A, 55B) 를 각각 통하여 배기관 (55C) 내로 배기된다. 즉, 이와 같이 하여 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 내의 초기 가스치환이 개시된다. 배기관 (55C) 내로 배기된 가스는, 배기본관 (60) 을 통하여 도시생략의 저장실로 배기된다.
그래서, 상기 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 내의 초기 가스치환의 개시로부터 소정 시간이 경과하면, 이들 방의 초기 가스치환을 포함하는 초기 가스치환 작업이 종료되지만, 본 실시형태에서는, 주제어장치 (70) 가 도시생략의 타이머에 의해, 전술한 펌프 (25) 의 작동개시로부터의 경과시간을 계산하여, 이 경과시간이 미리 정한 일정시간 (T) 이 되었을 때, 초기 가스치환이 종료한 것으로 판단한다. 그리고, 주제어장치 (70) 에서는, 그와 같이 하여 초기 가스치환 종료를 판단하면, 급기밸브 (10, 16, 30, 32) 및 배기밸브 (11, 17, 31, 33) 의 각각의 밸브열림도를 미리 정한 각각의 목표유량에 따른 값으로 설정하고, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 웨이퍼실 (40) 내의 저흡수성가스의 순도를 각각의 목표치로 유지하는 가스순도 유지상태로 이행한다.
또한, 이 경우에서, 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 의 적어도 일방의 내부에, 그 내부가스중의 저흡수성가스의 농도 또는 흡수성가스 등 불순물의 농도를 검출하는 가스센서 등의 검출기를 형성하고, 주제어장치 (70) 가 이 검출기의 검출치에 기초하여 불순물의 농도가 소정 농도 미만이 되었음을 판단하고, 이 시점을 상기 초기 가스치환의 종료시점으로 판단해도 물론 된다.
그 후는, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 내의 저흡수성가스의 순도를 각각의 목표치로 유지하는 가스순도 유지상태가 계속되며, 조명계하우징 (2) 및 투영광학계 (PL) 의 내부에서는 저흡수성가스중의 흡수성가스 등 불순물의 함유농도가 1ppm 미만으로 유지됨과 동시에, 레티클실 (15) 및 웨이퍼실 (40) 내부에서는 저흡수성가스중의 흡수성가스 등 불순물의 함유농도가 수 ppm 미만으로 유지된다.
상기의 가스순도 유지상태 (가스순도 유지시) 에서, 주제어장치 (70) 에서는, 가스순도모니터 (21) 내의 가스센서의 검출치를 상시 모니터하고, 이 검출치에 따라 분류장치 (22) 의 조정밸브를 상술한 기준에 따라 상기 조정하고, 레티클실 (15) 및 웨이퍼실 (40) 내부의 저흡수성가스의 순도를 소정 범위로 유지하고 있다.
또, 가스순도 유지시에서도, 가스순도모니터 (21) 는, 상시 회수가스의 가스순도를 감시하고, 그 회수가스중의 흡수성가스 등 불순물의 농도가 소정치 이상이 되었음을 검지하면, 제 2 배기포트 (21c) 로부터 회수가스를 배기한다.
이어서, 본 실시형태에 관한 노광장치 (100) 에서의 노광동작에 대해, 도 1 및 도 3 을 참조하면서, 주제어장치 (70) 의 제어동작을 중심으로 설명한다.
전제로, 웨이퍼 (W) 상의 쇼트영역을 적정노광량 (목표노광량) 으로 주사노광하기 위한 각종 노광조건이 미리 설정된다. 또, 도시생략의 레티클현미경 및 도시생략의 오프액시스·얼라이먼트 센서 등을 사용한 레티클 얼라이먼트, 베이스라인 계측 등의 준비작업이 행해지고, 그 후, 얼라이먼트 센서를 사용한 웨이퍼(W) 의 파인얼라이먼트 (EGA (엔핸스트·글로벌·얼라이먼트) 등) 가 종료되고, 웨이서 (W) 상의 복수 쇼트영역의 배열좌표가 구해진다. 또한, 상기 레티클 얼라이먼트, 베이스라인계측 등의 준비작업에 대해서는, 예컨대 미국특허 제 5,243,195 호에 상세히 개시되며, 또 이것에 이어지는 EGA 에 대해서는, 예컨대 미국특허 제 4,780,617 호 등에 상세히 개시되어 있다.
이와 같이 하여, 웨이퍼 (W) 의 노광을 위한 준비동작이 종료되면, 주제어장치 (70) 에서는, 얼라이먼트결과에 기초하여 웨이퍼측의 X 축 레이저 간섭계 (37X) 및 Y 축 레이저 간섭계 (37Y) 의 계측치를 모니터하면서 웨이퍼 (W) 의 퍼스트 쇼트 (제 1 번째 쇼트영역) 의 노광을 위한 주사개시위치에 웨이퍼 구동계 (47) 를 통하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 이동한다.
그리고, 주제어장치 (70) 에서는 레티클 구동계 (44) 및 웨이퍼 구동계 (47) 를 통하여 레티클 스테이지 (14) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 X 방향의 주사를 개시하고, 양스테이지 (14, WST) 가 각각의 목표 주사속도에 이르면, 노광광 (EL) 에 의해 레티클 (R) 의 패턴영역이 조명되기 시작하고, 주사노광이 개시된다.
이 주사노광의 개시에 앞서, 광원 (1) 의 발광은 개시되고 있지만, 주제어장치 (70) 에 의해 블라인드 구동장치 (13C) 를 통하여 레티클 블라인드 (BL) 을 구성하는 가동 레티클 블라인드 (13B) 의 각 블레이드 이동이 레티클 스테이지 (14) 의 이동과 동기제어되고 있다. 이로 인해, 레티클 (R) 상의 패턴영역외로의 노광광 (EL) 의 조사가 방지되는 것은, 통상의 스캐닝·스테퍼와 동일하다.
주제어장치 (70) 에서는, 특히 상기 주사노광시에 레티클 스테이지 (14) 의X 축 방향의 이동속도 (Vr) 와 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 X 축 방향의 이동속도 (Vw) 와 투영광학계 (PL) 의 투영배율 (β) 에 따른 속도비로 유지되도록 레티클 스테이지 (14) 및 웨이퍼 스테이지 (WST) 를 동기제어한다.
그리고, 레티클 (R) 의 패턴영역이 상이한 영역이 자외펄스광으로 순차적으로 조명되고, 패턴영역 전면에 대한 조명이 완료됨으로써, 웨이퍼 (W) 상의 퍼스트 쇼트의 주사노광이 종료된다. 이로 인해, 레티클 (R) 의 회로패턴이 투영광학계 (PL) 를 통하여 퍼스트 쇼트로 축소전사된다.
이와 같이 하여, 퍼스트 쇼트의 주사노광이 종료되면, 주제어장치 (70) 에 의해 웨이퍼 스테이지 (WST) 가 X, Y 축방향으로 스텝이동되며, 세컨드 쇼트 (제 2 번째 쇼트영역) 의 노광을 위한 주사개시위치로 이동된다. 이 스텝핑시, 주제어장치 (70) 에서는 웨이퍼측의 레이저 간섭계 (37X, 37Y) 의 계측치에 기초하여 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 X, Y, θz (Z 축둘레의 회전) 방향의 위치변위를 리얼타임으로 계측한다. 이 계측결과에 기초하여, 주제어장치 (70) 에서는 XY 위치변위가 소정 상태가 되도록 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 위치를 제어한다.
또, 주제어장치 (70) 에서는 웨이퍼 스테이지 (WST) 의 θz 방향의 변위의 정보에 기초하여, 그 웨이퍼 (W) 측의 회전변위의 오차를 보상하도록 레티클 스테이지 (14) 상의 레티클 홀더 (14B) 를 회전제어한다.
그리고, 주제어장치 (70) 에서는 세컨드쇼트에 대해 상기와 같은 주사노광을 행한다.
이와 같이 하여, 웨이퍼 (W) 상의 쇼트영역의 주사노광과 다음쇼트영역 노광을 위한 스텝핑동작이 반복행해지며, 웨이퍼 (W) 상의 모든 노광대상 쇼트영역으로 레티클 (R) 의 회로패턴이 순차적으로 전사된다.
상기 웨이퍼상의 각 쇼트영역에 대한 주사노광시, 상시 조명계하우징 (2), 투영광학계 (PL) 내 등이 고순도의 저흡수성가스로 퍼지되며, 광학성능을 최대 발휘할 수 있는 상태가 되고, 또 주사노광시에서도, 투영광학계 (PL) 의 결상성능의 경시적인 열화가 거의 일어나지 않기 때문에, 웨이퍼상의 전사패턴의 열화를 방지할 수 있다.
또한, 상기 설명에서는 특별히 명시하지 않았지만, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL) 의 경통, 웨이퍼실 (40) 등의 내부는, 도시생략의 인바이어런멘털·챔버와 같은 정도의 정밀도로 온도조정이 행해지고 있다. 또, 상기에서는 특별히 명시하지 않았지만, 조명계하우징 (2) 등의 저흡수성가스가 직접 접촉하는 부분은, 전술한 투영광학계 (PL) 의 경통 (50), 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 의 간격과 동일하게 스테인리스 (SUS) 등의 탈가스가 적은 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 또는, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL) 의 경통, 웨이퍼실 (40) 등의 저흡수성가스가 직접 접촉하는 부분에는 그 표면에 탄화수소 등 흡수성가스의 탈가스로 인한 발생이 적은 불소계수지 등의 코팅을 실시해도 된다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 노광장치 (100) 에 의하면, 가스공급계 (110) 에 의해, 소정 순도의 저흡수성가스가 조명계하우징 (2) 및 투영광학계 (PL) 의 경통 (하우징) 내로 공급됨과 동시에, 이들 조명계하우징 (2) 및투영광학계 (PL) 의 경통으로부터 배기되는 가스가 회수되고, 이 회수된 회수가스가 소정 경로를 거쳐 레티클실 (15) 및 웨이퍼실 (40) 로 치환용가스 (재생치환용 가스) 로서 다시 공급된다. 이 경우, 회수가스는, 조명계하우징 (2) 및 투영광학계 (PL) 의 경통내를 유통함으로써, 조명계하우징 (2) 및 투영광학계 (PL) 의 경통내부에서의 탈가스 등에 의해 순도가 약간 저하하고 있지만, 본 실시형태에서는, 이 회수가스의 일부가 분류장치 (22) 를 통하여 가스정제장치 (23) 로 보내져 순도가 높혀진 후, 나머지 가스와 합류되고, 다시 소정 온도로 온도조절된 재생치환용 가스로 되고 있다. 이로 인해, 이 재생치환용가스의 순도는 가스공급장치 (20) 로부터 공급되는 저흡수성가스 보다 약간 낮은 순도로 되며, 이 재생치환용가스를 사용하여 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 내의 가스치환을 행하면 요구되는 퍼지정밀도를 확실하게 달성할 수 있다.
따라서, 본 실시형태에 의하면, 각 방 (2, PL, 15, 40) 에 요구되는 저흡수성가스의 순도를 충분히 만족할 수 있고, 이로 인해, 노광중 등에서의 노광광 (EL) 의 투과율 저하를 매우 효과적으로 억제할 수 있다. 또, 조명계하우징 (2) 및 투영광학계 (PL) 의 경통내를 유통한 저흡수성가스를 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 내의 치환용가스로 이용하기 때문에, 저흡수성가스의 이용효율을 향상할 수 있고, 이로 인해 저흡수성가스의 불필요한 소비를 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 가스공급계 (110) 가, 조명계하우징 (2) 및 투영광학계 (PL) 의 경통으로부터 회수되는 가스 (회수가스) 를 분류하여 그 일부를 가스정제장치 (23) 로 공급하고, 상기 가스정제장치 (23) 를 통과한 일부 가스와 상기나머지 가스를 합류시키는 가스공급경로 (28, 29, 22, 51, 52A, 52B) 와, 상기 가스공급장치에 의해 분류된 일부 가스를 순화하여 상기 가스중의 저흡수성가스의 순도를 올리는 가스정제장치 (23) 와, 상기 가스정제장치 (23) 를 경유하여 순도가 높혀진 가스와 나머지 가스 (가스정제장치 (23) 를 경유하지 않았던 가스) 의 합류된 가스가 공급되고, 그 공급된 가스중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터와 에어 필터를 포함하는 필터 유닛 (24A) 을 구비하고, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하여 재생치환용가스로 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 내로 공급하는 온도조절장치 (24) 를 구비하고 있다. 그리고, 이들 구성요소에 의해 전술한 바와 같이 하여 회수가스가 재생치환용가스로 재생되기 때문에, 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 내에는, 화학적인 불순물이 제거되어 온도조절이 이루어진 비교적 순도가 높은 저흡수성가스 (재새용치환가스) 가 공급되도록 되어 있다.
또한, 본 실시형태의 노광장치 (100) 는, 조명계하우징 (2) 및 투영광학계 (PL) 의 경통으로부터 배기되는 (회수되는) 가스중의 불순물의 농도를 감시함과 동시에, 불순물의 농도가 소정치보다 높을 경우에는 가스를 외부로 배기하는 가스순도모니터 (21) 를 구비하고 있고, 상기 가스순도모니터 (21) 에 의해, 조명계하우징 (2) 및 투영광학계 (PL) 의 경통으로부터 배기되는 가스중의 불순물의 농도가 감시되고, 불순물의 농도가 소정치보다 높은 가스는 외부로 배기된다. 이로 인해, 초기 가스치환시는 물론, 가스순도 유지시에서도, 불순물이 어느 레벨이상 많은 가스가, 가스정제장치 (23) 로 공급되지 않기 때문에, 가스정제장치 (23) 의 수명을 연장할 수 있다.
한편, 불순물의 농도가 소정치 미만인 경우에는, 가스순도모니터 (21) 에서는, 제 1 배기포트 (21b) 로 가스를 배기하기 때문에, 그 가스가 회수되어 최종적으로 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 로 치환용가스로 공급된다. 따라서, 제 1 실 (2, PL) 로부터 배기되는 가스중의 불순물의 농도가 낮은 때에는, 그 가스가 제 2 실 (15, 40) 내의 치환가스로 재이용되기 때문에, 특정가스 (저흡수성가스) 의 이용효율을 향상시켜 불필요한 소비를 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태의 노광장치 (100) 에 의하면, 광원 (1) 으로부터 웨이퍼 (W) 면에 이르는 노광광 (EL) 의 광로 모두가, 노광광 (EL) 의 흡수가 적은 저흡수성가스로 치환된 상태로 노광이 행해지기 때문에, 조명광학계 (IOP) 및 투영광학계 (PL) 로 입사하는 에너지빔의 투과율 (또는 반사율) 을 높게 유지할 수 있고, 고정밀도한 노광량제어를 장기간에 걸쳐 행하는 것이 가능해진다. 또, 노광광 (EL) 으로, 진공자외광이 사용되고 있기 때문에, 투영광학계 (PL) 의 해상력 향상이 가능하다. 따라서, 장기간에 걸쳐 웨이퍼상에 레티클 패턴을 정밀도 있게 전사할 수 있다.
전술한 가스공급계의 구성은, 일예이며, 본 발명에 관한 가스공급계의 구성이 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 실시형태의 가스공급계 (110) 에서, 분류장치 (22) 를 중심으로 하는 상기 가스공급경로 (28, 29, 22, 51, 52A, 52B) 를 제거하고, 회수용배관 (28) 의 출구측을 가스순도모니터 (21) 를 통하여 (또는 직접) 가스정제장치 (23) 의 입구에 접속하고, 상기 가스정제장치 (23) 의 출구를 배관 및 펌프 (25) 를 통하여 온도조절장치 (24) 에 접속해도 된다. 이와같이 하면, 회수용배관 (28) 에서 회수된 회수가스 모두가 가스정제장치 (23) 로 유입되기 때문에, 상기 실시형태와 비교하여 가스정제장치 (23) 의 수명이 짧아지지만 (필터의 수명 또는 크라이어펌프의 메인터넌스빈도가 많아짐), 온도조절장치 (24) 로부터 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 로 공급되는 재생용치환가스의 순도는 오히려 높아지기 때문에, 각 방 (2, PL, 15, 40) 에 요구되는 저흡수성가스의 순도 (퍼지정밀도) 를 보다 확실하게 만족할 수 있다.
또, 예컨대, 가스정제장치 (23) 도 생략하고, 회수용배관 (28) 의 출구측을 가스순도모니터 (21) 를 통하여 (또는 가스순도모니터 (21) 를 통하지 않고), 펌프 (25) 를 통하여 온도조절장치 (24) 에 접속하는 것도 가능하다. 이와 같이 하면, 회수용배관으로 회수된 회수가스가 온도조절장치 (24) 에 의해 불순물이 제거되고, 소정 온도로 조정된 재생치환용 가스로 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 로 공급되게 되지만, 특별히 지장은 없다. 노광광 (EL) 의 광로가 길고, 렌즈 등의 광학소자가 다수 포함되는 조명광학계 (IOP) 나 투영광학계 (PL) 에서는 그 내부의 광로상으로부터 불순물을 배제하기 위해, 그 내부를 매우 고순도의 특정가스 (저흡수성가스) 로 채워야만 하는 것에 대해, 레티클실 (15) 이나 웨이퍼실 (40) 내에서는, 다소 불순물이 존재해도 그 광로가 짧기 때문에, 그 영향은 그만큼 커지지 않기 때문이다.
또한, 온도조절장치 (24) 도 제거하고, 회수용배관 (28) 의 출구측을, 가스순도모니터 (21) 를 통하여 (또는 가스순도모니터 (21) 를 통하지 않고), 펌프 (25) 를 통하여 배관 (54A) 에 접속해도 된다. 가스정제장치가 형성되어 있지않은 경우에는, 회수용배관 (28) 에서 회수된 회수가스의 온도변화는 그만큼 커지지는 않고, 그 회수된 가스는 레티클실, 웨이퍼실 등으로 보내지기 때문에, 온도조절장치를 반드시 형성하지 않아도 큰 문제는 발생하지 않을 것으로 생각된다.
물론, 가스순도모니터 (21) 도 반드시 형성할 필요는 없다. 단, 이 경우에서, 가스정제장치를 형성할 경우에는, 전술한 가스공급경로 (28, 29, 22, 51, 52A, 52B) 을 형성하고, 회로가스의 모두가 가스정제장치로 유입되지 않도록 함과 동시에, 적어도 초기 가스치환시의 산소 등을 많이 포함하는 회수가스가 가스정제장치로 보내지도록 하는 것이 바람직하다. 이것은, 가스정제장치는 많은 가스를 통과시키면 수명이 짧아지기 때문에, 일부 가스만 가스정제장치를 통과시켜 가스순도를 유지하는 것이 바람직하기 때문이다. 또, 가스정제장치에 불순물이 많은 가스를 흐르게 하면 마찬가지로 가스정제장치의 수명이 짧아지기 때문에, 초기 가스치환작업에서도, 치환초기의 불순물이 많은 회수가스는 배기함으로써 가스정제장치의 장수명화를 도모하는 것이 바람직하기 때문이다. 특히, 저흡수성가스로서, 헬륨을 사용할 경우, 헬륨용 순화기 (게터방식) 등은 다량의 산소와 반응하면 발열되기 때문에, 상기와 같은 수법이 특히 중요하다.
또, 예컨대 에너지빔원으로서의 광원 (1) 과 웨이퍼 (W) 사이에서, 또한 제 1 광학소자와 제 2 광학소자사이에 형성되는 제 1 실 (예컨대, 투영광학계 (PL) 를 구성하는 인접하는 렌즈소자 상호간의 공간을 기밀실로 한 경우의 그 기밀실) 과, 광원 (1) 과 웨이퍼사이에 배치된 가동의 광학부재 (예컨대, 가동레티클 블라인드 (13B), 레티클 (R) 등) 및 상기 광학부재를 구동하는 구동계 (예컨대, 블라인드구동장치 (13C), 레티클 스테이지 (RST) 및 레티클 구동계 (44)) 의 적어도 일부를 수용하는 제 2 실 (예컨대, 상기 실시형태의 레티클실 (15) 등) 을 구비할 경우, 저흡수성가스를 제 1 실로 공급하고, 상기 제 1 실내로부터 배출되는 가스를 회수하여 제 2 실로 공급하는 가스공급계를 형성해도 된다. 이 경우, 제 1 실은 광로상에 존재하는 광학소자 상호간에 형성되기 때문에, 그 내부를 저흡수성가스로 퍼지하는 주목적은, 불순물을 극력 배제하는 것이다. 이로 인해, 제 1 실내로 공급되는 저흡수성가스는 고순도인 것이 요구된다. 이에 대해, 가동의 광학부재 및 구동계의 적어도 일부를 수용하는 제 2 실내를 저흡수성가스로 퍼지하는 주목적은, 가동부로부터 발생한 먼지 (퍼티클) 등의 불순물을 외부로 배출하는 것이다. 이로 인해, 제 2 실내로 공급되는 특정가스는, 제 1 실과 비교하여 순도가 낮은 특정가스이어도 된다. 따라서, 이와 같이 하면, 각 실에 요구되는 저흡수성가스의 순도를 충분히 만족하면서, 제 1 실내의 에너지빔 (노광광) 의 투과율을 유지하고, 제 1 실내를 통과한 특정가스를 외부로 배기하지 않고, 제 2 실내의 치환용가스로 이용하기 때문에, 특정가스의 이용효율을 향상시킬 수 있고, 이로 인해 특정가스 (저흡수성가스) 의 불필요한 소비를 억제할 수 있다.
(제 2 실시형태)
이어서, 본 발명의 제 2 실시형태를 도 4 에 기초하여 설명한다. 여기에서, 전술한 제 1 실시형태와 동일 또는 동등한 구성부분에 대해서는 동일 부호를 사용함과 동시에, 그 설명을 간략하게 또는 생략하는 것으로 한다.
이 제 2 실시형태에 관한 노광장치는, 전술한 제 1 실시형태의 노광장치와비교하여, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL) 의 경통 (하우징) 및 웨이퍼실 (40) 에 대한 특정가스로서의 저흡수성가스공급· 배기시스템의 구성이 상이할 뿐이며, 그 외 부분의 구성은 동일하기 때문에, 이하에서는, 이 상이점을 중심으로 설명한다.
도 4 에는, 제 2 실시형태에 관한 노광장치의 저흡수성가스공급·배기시스템인 가스순환계 (120) 가 나타나 있다. 이 가스순환계 (120) 는, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL) 의 경통 (하우징) 및 웨이퍼실 (40) 로부터 회수된 회수가스를, 가스공급장치 (20') 로부터 공급되는 새로운 고순도의 저흡수성가스와 함께, 이들 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL) 및 레티클실 (40) 내로 다시 공급하여 순환사용하는 점에 특징이 있다. 이 경우, 가스공급장치 (20') 로부터는 감소분을 보충할 뿐이다.
이 가스순환계 (120) 는, 온도조절장치 (24'), 가스순도 감시장치로서의 가스순도모니터 (21), 분류장치 (22), 가스정제장치 (23), 펌프 (25) 및 배관계 등을 구비하고 있다.
온도조절장치 (24') 는, 그 제 1 입구 (24b) 가, 배관 (59) 을 통하여 저흡수성가스의 외부공급원인 가스공급장치 (20') 에 접속되어 있다. 가스공급장치 (20') 는 고순도 (불순물의 함유량이 1ppm 미만) 의 저흡수성가스가 수용된 봄베 (또는 탱크), 펌프 등 (모두 도시생략) 을 내장하고 있다.
온도조절장치 (24') 는, 제 1 입구 (24b) 외, 제 2 입구 (24c) 와 출구 (24d) 를 구비한다. 이 온도조절장치 (24') 의 제 2 입구 (24c) 에는, 배관(58) 의 일단이 접속되고, 이 배곤 (58) 의 타단은, 펌프 (25) 를 통하여 전술한 가스공급경로 (28, 29, 22, 51, 52A, 52B) 를 구성하는 배관 (52A, 52B) 의 집속(集束)단부에 접속되어 있다. 온도조절장치 (24') 내부에는, 제 2 입구를 통하여 유입된 가스의 유량을 검출하는 도시생략의 유량센서도 형성되어 있고, 이 유량센서의 출력이 전술한 주제어장치 (70) 로 공급되도록 되어 있다. 주제어장치 (70) 에서는, 이 유량센서의 출력에 기초하여, 가스공급장치 (20') 로부터 공급해야하는 고순도 (불순물의 함유량이 1ppm 미만) 의 저흡수성가스의 유량을 제어한다. 이 경우, 주제어장치 (70) 에서는, 후술하는 가스순도 유지시에는 배관 (58) 을 통하여 유입되는 가스의 유량과, 가스공급장치 (20') 으로부터 공급 (보충) 되는 저흡수성가스의 유량과의 총계가 항상 일정치가 되도록 가스공급장치 (20') 를 제어한다.
온도조절장치 (24') 는, 쿨러, 히터, 온도센서 및 상기 온도센서의 검출치에 기초하여 제 1 및 제 2 입구 (24b, 24c) 로 부터 유입된 가스의 온도가 소정 온도가 되도록 쿨러, 히터를 제어하는 콘트롤러 등을 내장하고 있다. 또, 이 온도조절장치 (24') 내부의 출구근방에는, 필터 유닛 (24A) 이 형성되어 있다. 이 온도조절장치 (24') 의 출구 (24d) 에는, 급기본관 (26A) 의 일단이 접속되고, 상기 급기본관 (26A) 의 타단측은 4 개의 분기관 (26B, 54B, 26C, 54C) 으로 분기되어 있다. 이들 분기관 (26B, 54B, 26C, 54C) 은 전술한 제 1 실시형태와 마찬가지로, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 레티클실 (40) 의 일단에 각각 접속되어 있다.
분기관 (26B, 54B, 26C, 54C) 의 각 방과의 접속단 근방에는, 전술한 제 1 실시형태와 동일하게 급기밸브 (10, 16, 30, 32) 가 각각 형성되어 있다.
조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 레티클실 (40) 의 타단에는, 전술한 제 1 실시형태와 마찬가지로, 배기기관 (27A, 55A, 27B, 55B) 의 일단이 접속되고, 이들 배기기관 (27A, 55A, 27B, 55B) 의 일단부 근방에는, 배기밸브 (11, 17, 31, 33) 가 각각 형성되어 있다. 또, 4 개의 배기기관 (27A, 55A, 27B, 55B) 의 타단측은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 상호 집결하여 회수용배관 (28) 의 일단에 접속되어 있다. 이 회수용배관 (28) 의 타단측은, 가스순도모니터 (21) 의 급기포트 (21a) 에 접속되어 있다.
가스순도모니터 (21) 의 제 2 배기포트 (21c) 에는, 배기관 (50') 의 일단이 접속되고, 이 배기관 (50') 의 타단측은 도시생략의 저장실에 접속되어 있다.
가스순환계 (120) 의 나머지 구성부분은, 전술한 제 1 실시형태의 가스공급계 (110) 와 동일하게 되어 있다. 또, 그 외 부분의 구성들은, 전술한 제 1 실시형태의 노광장치 (100) 와 동일하게 되어 있다.
이어서, 본 제 2 실시형태의 노광장치에서의 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL) 및 웨이퍼실 (40) 에 대한, 저흡수성가스의 공급 및 배기동작에 대해 설명한다.
주제어장치 (70) 에서는, 장치의 상승시 등 초기 가스치환시, 오퍼레이터로부터의 지시에 기초하여, 급기밸브 (10, 16, 30, 32) 및 배기밸브 (11, 17, 31, 33) 를 모두 전개로 하여, 가스공급장치 (20') 를 제어하여 가스공급장치 (20') 로부터의 고순도의 저흡수성가스를 배관 (59) 을 통하여 온도조절장치 (24') 에 대해 공급개시한다. 온도조절장치 (24') 내에서는, 콘트롤러가 온도센서의 검출치에 기초하여 유입된 가스가 소정 온도가 되도록 쿨러, 히터를 제어하고, 이 온도조절된 가스가 필터 유닛 (24A) 을 통과할 때 흡수성가스 등의 화학적 불순물 및 퍼티클 등이 제거된 후, 급기본관 (26A) 내로 공급된다. 이 급기본관 (26A) 내로 공급된 저흡수성가스는, 분기관 (26B, 54B, 26C, 54C) 를 각각 통하여 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 레티클실 (40) 내로 각각 공급되기 시작한다. 이와 같이 하여, 초기 가스치환이 개시된다.
상기 저흡수성가스의 공급개시에 따라, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 웨이퍼실 (40) 로부터는 그 내부기체가, 배기기관 (27A, 55A, 27b, 55B) 을 각각 통하여 회수용배관 (28) 내로 배기된다. 이 회수용배관 (28) 내로 배기된 가스는, 급기포트 (21a) 를 통하여 가스순도모니터 (21) 로 유입된다. 가스순도모니터 (21) 내에서는, 가스센서에 의해 그 가스중의 산소, 오존 등의 흡수성가스의 농도가 검출되고, 콘트롤러가 그 검출치에 기초하여 그 흡수성가스의 농도가, 미리 정한 역치이상인지 아닌지를 판단한다. 이 경우, 초기 가스치환개시 직후이기 때문에, 회수용배관 (28) 으로부터의 가스 (이하, 편의상 「회수가스」라 칭함) 중에는 공기 (산소) 가 많이 포함되어 있기 때문에, 콘트롤러는, 제 2 배기포트 (21c) 로부터 회수가스가 배기되도록 방향밸브를 전환한다. 이로 인해, 회수가스가, 배기배관 (50') 을 통하여 도시생략의 저장실로 배출된다. 이 때, 가스순도모니터 (21) 내 가스센서의 검출치는 주제어장치 (70) 에도 공급되고 있다.
상기 초기 가스치환의 개시로부터 소정 시간이 경과하기 까지는, 상기 상태가 유지되고, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 웨이퍼실 (40) 로부터의 회수가스는, 도시생략의 저장실로 배출된다.
초기 가스치환의 개시로부터 소정 시간이 경과하면, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL) 및 웨이퍼실 (40) 내의 내부가스가 가스공급장치 (20') 로부터 공급된 저흡수성가스로 거의 치환된다. 이 직후에, 회수용배관 (28) 을 통하여 가스순도모니터 (21) 로 유입하는 회수가스중의 흡수성가스의 농도가 감소하고, 그 농도가 소정치 미만이 되면, 가스순도모니터 (21) 의 콘트롤러가 가스센서의 검출치에 기초하여 그 흡수성가스의 농도가, 미리 정한 역치미만으로 판단하여, 제 1 배기포트 (21b) 를 통하여 회수가스가 배기되도록 방향제어밸브를 전환한다. 이 때, 주제어장치 (70) 에서는, 가스순도모니터 (21) 의 가스센서의 검출치에 기초하여, 초기 가스치환이 종료하였음을 판단하고, 펌프 (25) 를 작동함과 동시에, 가스센서의 검출치에 따라 분류장치 (22) 의 조정밸브의 열림도 등을 조정하고, 배기포트 (22b, 22c) 의 각각으로부터 배출되는 회수가스의 비율을 조정한다. 이 조정은, 전술한 제 1 실시형태와 동일하게 행해진다.
이 경우에서, 가스순도모니터 (21) 의 콘트롤러는, 상기 초기 가스치환작업시, 해당 초기 가스치환작업 개시로부터 소정 시간의 경과에 의해 가스중의 분순물이 소정 농도미만이 되었다고 판단하는 것으로 해도 된다. 주제어장치 (70) 도, 이와 동일하게 하여 초기 가스치환의 종료를 판단하는 것으로 해도 된다.
또, 주제어장치 (70) 에서는, 상기와 같이 하여 초기 가스치환 종료를 판단하면, 급기밸브 (10, 16, 30, 32) 및 배기밸브 (11, 17, 31, 33) 의 각각의 밸브열림도를 미리 정한 각각의 목표유량에 따른 값으로 설정하여, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 웨이퍼실 (40) 내의 저흡수성가스의 순도를 소정의 목표치로 유지하는 가스순도 유지상태로 이행한다.
이 가스순도 유지상태에서는, 가스순도모니터 (21) 의 제 1 배기포트 (21b) 로부터 배출된 회수가스는, 배관 (29) 및 급기포트 (22a) 를 통하여 가스분류장치 (22) 로 유입되고, 상기 가스분류장치 (22) 로 분류되고, 제 1 배기포트 (22b), 제 2 배기포트 (22c) 로부터 각각 배출된다. 제 1 배기포트 (22b) 로 부터 배출된 일부 회수가스는, 배관 (51) 을 통하여 가스정제장치 (23) 로 유입되고, 상기 가스정제장치 (23) 내부를 통과하는 동안 흡수성가스 등의 불순물이 제거되고, 순도가 높혀진 저흡수성가스가 되어 배관 (52A) 내로 배출된다. 이 순도가 높혀진 저흡수성가스는, 제 2 배기포트 (22c) 로부터 배관 (52B) 내로 배출된 나머지 회수가스와, 펌프 (25) 로 유입하기 직전에 합류된다. 이 합류로 인해, 약간 순도가 저하된 저흡수성가스는, 펌프 (25) 에 의해 배관 (58) 을 통하여 온도조절장치 (24') 의 제 2 입구 (24c) 로 보내진다. 이 보내진 저흡수성가스의 유량이 온도조절장치 (24') 내의 유량센서에 의해 검출되고, 주제어장치 (70) 에서는, 이 검출치에 기초하여, 배관 (58) 을 통하여 유입되는 가스의 유량과, 가스공급장치 (20') 로 부터 공급 (보충) 되는 저흡수성가스의 유량의 총계가 항상 일정치가 되도록 가스공급장치 (20') 를 제어한다.
온도조절장치 (24') 내에서는, 콘트롤러가 온도센서의 검출치에 기초하여 2 개의 입구 (24b, 24c) 로부터 유입된 일정유량의 저흡수성가스가 소정 온도가 되도록 쿨러, 히터를 제어하고, 이 온도조절된 가스가 필터 유닛 (24A) 을 통과할 때 흡수성가스 등의 화학적 불순물 및 퍼티클 등이 제거되어, 치환용 저흡수성가스가 되고, 급기본관 (26A) 내로 공급되고, 이 급기본관 (26A) 내로 공급된 저흡수성가스는, 분기관 (26B, 54B, 26C, 54C) 를 각각 통하여 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 레티클실 (40) 내로 각각 순환공급된다.
그 후는, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 내의 저흡수성가스의 순도를 소정 목표치로 유지하는 가스순도 유지상태가 계속되며, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 내부에서는 저흡수성가스중의 흡수성가스 등 불순물의 함유농도가 1ppm 미만으로 유지된다.
상기 가스순도 유지상태 (가스순도 유지시) 에서, 주제어장치 (70) 에서는, 가스순도모니터 (21) 내의 가스센서의 검출치를 상시 모니터하고, 이 검출치에 따라 분류장치 (22) 의 조정밸브를 전술한 기준에 따라 상시 조정하고, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 내부의 저흡수성가스의 순도를 소정 범위로 유지하고 있다. 또, 가스순도 유지시에서도, 가스순도모니터 (21) 는, 상기 회수가스의 가스순도를 감시하고, 그 회수가스중의 흡수성가스 등 불순물의 농도가 소정치 이상이 되었음을 검지하면, 제 2 배기포트 (21c) 로부터 회수가스를 배기한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 제 2 실시형태에 관한 노광장치에 의하면, 가스순환계 (120) 가, 노광광 (에너지빔) (EL) 이 투과하는 특성을 갖는 고순도의 저흡수성가스를, 그 순도를 소정 범위내로 유지하고 또한 외부로부터 보충하면서, 광원 (1) 과 웨이퍼 (W) 사이의 에너지빔의 광로상에 위치하는 폐공간, 구체적으로는 조명계하우징 (2), 레티클실 (15) , 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 로 공급하고, 그 저흡수성가스의 공급에 따라 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 로부터 배기되는 가스를 회수하고, 그 회수가스와 가스공급장치 (20') 으로부터 보충되는 저흡수성가스를 소정 경로를 거쳐, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 로 다시 공급한다.
이로 인해, 저흡수성가스의 대부분이 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 에서 재이용됨으로써, 저흡수성가스의 이용효율을 향상시켜 불필요한 소비를 억제할 수 있다. 이 경우, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 내로 공급된 저흡수성가스는, 흡수성가스 등의 불순물이 극단적으로 많이 함유될 경우이외에는, 적극적으로 외부로 배기되지 않는다. 따라서, 전술한 제 1 실시형태와 비교하여, 저흡수성가스의 이용효율이 한층 향상, 및 소비량 저감이 가능한다.
또, 가스순환계 (120) 에 의해, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 로 공급되는 저흡수성가스의 순도는 소정 범위내로 유지되고 있기 때문에, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 내에서의 노광광 투과율의 저하도 방지할 수 있다.
또, 가스순환계 (120) 는, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 로 공급되는 저흡수성가스의 순도는 소정 범위내로 유지되고 있기 때문에, 조명계하우징 (2), 레티클 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 내에서의 노광광 투광율의 저하도 방지할 수 있다.
또, 가스순환계 (120) 는, 조명계하우징 (2), 레티클 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 로부터 회수되는 가스의 적어도 일부를 순화하고, 상기 가스중의 저흡수성가스의 순도를 올리는 가스정제장치 (23) 와, 가스정제장치 (23) 을 경유한 가스가, 가스정제장치 (23) 을 경유하지 않았던 회수가스, 및 가스공급장치 (20') 로부터 보충되는 고순도의 저흡수성가스와 함께 공급되며, 이들 공급된 가스중의 불순물을 제거하는 필터 유닛 (24A) (케미컬 필터를 포함) 을 구비하고, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하여 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 내로 공급하는 온도조절장치 (24') 를 구비하고 있다. 이로 인해, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 내에는, 화학적인 불순물이 제거되어 온도조절이 이루어진 순도가 높은 저흡수성가스가 순환공급되기 때문에, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 내에서의 에너지빔 (노광광) 투과율의 저하를 효과적으로 억제할 수 있다.
또, 이 경우, 온도조절장치 (24') 는, 가스공급장치 (20') 로부터의 새로운 저흡수성가스와, 회수된 가스와의 온도조절용으로 공용되고 있기 때문에, 가스공급장치측에 온도조절장치가 불필요해진다.
또, 본 제 2 실시형태에서는, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 로부터 회수되는 가스중의 불순물 농도를 감시함과 동시에, 불순물의 농도가 소정치보다 높은 경우에는 가스를 외부로 배기하는 가스순도모니터 (21) 를 구비하고 있기 때문에, 가스순도모니터 (21) 에 의해, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 로부터 배기되는 가스중의 불순물의 농도가 감시되며, 불순물의 농도가 소정치 이상인 때는 가스가 외부로 배기되기 때문에, 불순물이 어느 레벨이상 많은 가스는 가스정제장치 (23) 로 공급되지 않는다. 이로 인해, 가스정제장치 (23) 의 수명 (필터의 수명 또는 크라이어펌프의 메인터넌스빈도) 을 연장할 수 있다.
또, 본 제 2 실시형태에서는, 가스순환계 (120) 는, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 내의 가스 (산소 등의 흡수성가스를 많이 포함하는 가스) 를 저흡수성가스로 치환하는 초기 가스치환작업시, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 로부터 배기되는 가스중의 불순물이 소정 농도 이하가 되기까지 동안은, 가스를 회수하지 않고 외부로 배기한다. 이로 인해, 폐공간으로부터 배기되는 가스중의 불순물 (흡수성가스 등) 의 농도가 높을 때에는, 가스순환계 (120) 에 의해 가스가 외부로 배기되기 때문에, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 내로 공급되는 저흡수성가스의 순도를 극단적으로 악화시키지 않고, 이들 폐공간내에서의 에너지빔 (노광광) 투과율의 저하를 억제할 수 있다.
또, 본 제 2 실시형태의 노광장치에서도, 광원 (1) 으로부터 웨이퍼 (W) 면에 이르는 노광광 (EL) 의 광로 모두가, 노광광 (EL) 의 흡수가 적은 저흡수성가스로 치환된 상태로 노광이 행해지기 때문에, 조명광학계 (IOP) 및 투영광학계 (PL) 로 입사하는 노광광 (EL) 의 투과율 (또는 반사율) 을 높게 유지할 수 있고, 고정밀도한 노광량제어를 장기간에 걸쳐 행하는 것이 가능해진다. 또, 노광광 (EL) 으로서, 진공자외광이 사용되기 때문에, 투영광학계 (PL) 의 해상력 향상이 가능하다. 따라서, 장기간에 걸쳐 웨이퍼상에 레티클 패턴을 정밀도 있게 전사할 수 있다.
또, 본 제 2 실시형태의 가스순환계 (120) 의 구성은, 일예이며, 본 발명에 관한 가스순환계의 구성이 이것에 한정되지 않는 것은 물론이다. 예컨대, 상기 실시형태의 가스순환계 (120) 에서, 가스공급경로 (28, 29, 22, 51, 52A, 52B) 를 제거하고, 회수용배관 (28) 의 출구측을 가스순도모니터 (21) 를 통하여 (또는 직접) 가스정제장치 (23) 의 입구에 접속하고, 상기 가스정제장치 (23) 의 출구를 배관 및 펌프 (25) 를 통하여 온도조절장치 (24') 에 접속해도 된다. 이와 같이 하면, 회수용배관 (28) 에서 회수된 회수가스 모두가 가스정제장치 (23) 로 유입되기 때문에, 상기 실시형태와 비교하여 가스정제장치 (23) 의 수명이 짧아지지만, 온도조절장치 (24') 로부터 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 로 공급되는 저흡수성가스의 순도는 오히려 높아지기 때문에, 각 방 (2, PL, 15, 40) 에 요구되는 저흡수성가스의 순도 (퍼지정밀도) 를 보다 확실하게 만족할 수 있다.
또, 예컨대, 온도조절장치 (24') 의 필터 유닛 (24A) 이 매우 고성능인 것이라면, 가스정제장치 (23) 도 생략하고, 회수용배관 (28) 의 출구측을 가스순도모니터 (21) 를 통하여 (또는 가스순도모니터를 통하지 않고), 펌프 (25) 를 통하여 온도조절장치 (24') 에 접속하는 것도 가능하다.
물론, 전술한 제 1 실시형태와 마찬가지로, 가스순도모니터 (21) 도 반드시 형성할 필요는 없다. 단, 이 경우에서, 가스정제장치를 형성할 경우에는, 전술한 가스공급장치 (28, 29, 22, 51, 52A, 52B) 를 형성하여, 회수가스 모두가 가스정제장치로 유입하지 않도록 함과 동시에, 적어도 초기 가스치환시 산소 등을 많이 함유하는 회수가스가 가스정제장치로 보내지지 않도록 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 전술한 바와 같다.
지금까지의 설명에서 알 수 있듯이, 본 제 2 실시형태에서는, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 의 각각이, 에너지빔원으로서의 광원 (1) 과 웨이퍼 (W) 의 에너지빔 (노광광) (EL) 의 광로상에 위치하는 폐공간을 구성하고, 가스순환계 (120) 가, 상기 폐공간에 대하여, 에너지빔이 투과하는 특성을 갖는 저흡수성가스를, 그 순도를 소정 범위내로 유지하고 또한 외부로부터 보충하면서 공급함과 동시에, 상기 폐공간으로부터 배기되는 가스를 회수하여 상기 폐공간으로 다시 공급하는 경우에 대해 설명하였다. 즉, 본 발명의 제 1 실과 제 2 실이 동일한 폐공간으로 된 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 이것에 한정하지 않고, 예컨대 전술한 제 1 실시형태와 동일하게, 조명계하우징 (2), 투영광학계 (PL) 에 의해 제 1 실을 구성하고, 제 2 실을 예컨대 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 로 구성하고, 가스순환계는, 제 1 실에 대해, 저흡수성가스를, 그순도를 소정 범위내로 유지하고 또한 외부로부터 보충하면서 공급함과 동시에 제 1 실로부터 배기되는 가스를 회수하여 제 2 실로 공급하는 것으로 해도 된다.
또, 제 1 실, 제 2 실은 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 등에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 제 1 실 및 제 2 실 중, 적어도 제 1 실은, 에너지빔의 광로상에 존재하는 광학소자 (예컨대, 렌즈, 미러 등) 의 상호간의 공간 등이어도 된다. 이러한 폐공간은, 예컨대 조명광학계나 투영광학계의 내부에 구성할 수 있다.
또, 상기 제 1 실시형태에서는 제 1 실 및 제 2 실이 외부에 대해 기밀상태로 된 기밀실이며, 또, 제 2 실시형태에서는 폐공간이 기밀실인 경우에 대해 설명하였지만, 이것은 각 방, 또는 폐공간에 대해 외부로부터 불순물을 포함하는 기체가 혼입되는 것을 극력 억제하는 관점에서 이와 같이 한 것이지만, 제 1 실 및 제 2 실, 및 폐공간은 반드시 기밀실일 필요는 없다.
또, 상기 각 실시형태에서는 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및 웨이퍼실 (40) 모두에 대해, 저흡수성가스를 플로시킬 경우에 대해 설명하였지만, 이들에 한정되지 않고, 각 방의 적어도 하나는, 초기 가스치환의 종료 후, 급기밸브, 배기밸브를 닫고, 그 내부를 소정 목표압력으로 유지하도록 해도 된다. 이 경우, 주제어장치 (70) 에서는, 급배기밸브의 개폐와 펌프의 동작정지의 타이밍 등을 가스센서의 출력에 기초하여 결정하거나 해도 된다.
또, 소정 목표압력으로는, 대기압에 대해 1 ∼ 10 % 정도 높은 기압인 것이 바람직하다. 이것은, 조명계하우징 (2), 레티클실 (15), 투영광학계 (PL), 및웨이퍼실 (40) 내로의 외기의 혼입 (리크) 을 방지한다는 관점에서는, 내부의 기압을 대기압보다 높게 설정하는 바람직한 반면, 내부의 기압을 너무 높게 설정하면, 기압차를 방지하기 위해 각각의 하우징을 튼튼하게 해야만 하고, 경량화을 초래하기 때문이다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 광원으로 F2레이저, Kr2레이저, Ar2레이저, ArF 엑시머레이저 등의 진공자외역의 펄스레이저 광원을 사용하는 것으로 하였지만, 이것에 한정되지 않고, KrF 엑시머레이저 광원을 사용하는 것이 가능하다. 또, 예컨대 진공자외광으로 상기 각 광원으로부터 출력되는 레이저광에 한정되지 않고, DFB 반도체레이저 또는 파이버레이저로부터 발진되는 적외역, 또는 가시역의 단일파장 레이저광을, 예컨대 엘븀 (Er) (또는 엘븀과 이테르븀 (Yb) 양방) 이 도프된 파이버앰프로 증폭하고, 비선형 광학결정을 사용하여 자외광에 파장변환한 고주파를 사용해도 된다.
예컨대, 단일파장레이저의 발진파장을 1.51 ∼ 1.59㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 189 ∼ 199㎚ 의 범위내인 8 배 고주파, 또는 발생파장이 151 ∼ 159㎚ 의 범위내인 10 배 고추파가 출력된다. 특히 발진파장을 1.544 ∼ 1.553㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 193 ∼ 194㎚ 의 범위내인 8 배 고주파, 즉, ArF 엑시머레이저광과 거의 동일파장이 되는 자외광을 얻을 수 있고, 발진파장이 1.57 ∼ 1.58㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 157 ∼ 158㎚ 의 범위내인 10 배 고주파, 즉 F2레이저광과 거의 동일파장이 되는 자외광을 얻을 수 있다.
또한, 발생파장을 1.03 ∼ 1.12㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 147 ∼ 160㎚ 의 범위내인 7 배 고주파가 출력되고, 특히 발진파장을 1.099 ∼ 1.106㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 157 ∼ 158㎛ 의 범위내인 7 배 고주파, 즉 F2레이저광과 거의 동일파장이 되는 자외광을 얻을 수 있다. 이 경우, 단일파장 발진레이저로서는 예컨대 이테르븀·도프·파이버레이저를 사용할 수 있다.
또한, 투영광학계 (PL) 로서는, 광원으로 ArF 엑시머레이저 광원 또는 KrF 엑시레이저광원을 사용할 경우에는, 굴절광학소자 (렌즈소자) 만으로 이루어진 굴절계가 주로 사용되지만, F2레이저광원, Ar2레이저광원 등을 사용할 경우에는, 예컨대, 일본 공개특허공보 평3-282527 호 및 이에 대응하는 미국특허 제 5,220,454 호 등에 개시되어 있는 바와 같은, 굴절광학소자와 반사광학소자 (오목면경이나 빔스플리터 등) 를 조합한 소위 카타디옵트릭계 (반사굴절계), 또는 반사광학소자만으로 이루어진 반사광학계가 주로 사용된다. 단, F2레이저광원을 사용할 경우, 굴절계를 사용하는 것은 가능한다.
또, 투영광학계 (PL) 를 구성하는 렌즈의 소재 (초재) 도 사용하는 광원에 따라 구분하여 사용할 필요가 있다. ArF 엑시머레이저 광원 또는 KrF 엑시머레이저 광원을 사용할 경우에는, 합성석영 및 형석 양방을 사용해도 되지만, 광원으로 F2레이저광원 등의 진공자외광원을 사용할 경우에는, 모두 형석을 사용할 필요가 있다. 또, 형석이외에, 불화리튬, 불화마그네슘, 및 불화스트론튬 등의 불화물단결정, 리튬-칼슘-알루미늄의 복합불화물결정, 리튬-스트론튬-알루미늄의 복합불화물결정이나, 지르코늄-바륨-란탄-알루미늄으로 이루어진 불화유리나, 불소를 도프한 석영유리, 불소에 첨가하여 수소도 도프된 석영유리, OH 기를 함유시킨 석영유리, 불소에 첨가하여 OH 기를 함유한 석영유리 등의 개량석영을 사용해도 된다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 스탭·앤드·스캔방식 등의 주사형 노광장치에 본 발명이 적용된 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명의 적용범위가 이것에 한정되지 않는 것은 물론이다. 즉, 스탭·앤드·리피트방식의 축소투영노광장치에도 본 발명은 바람직하게 적용할 수 있다.
또, 웨이퍼 스테이지 (WST), 레티클 주사 스테이지 (14A) 의 부상방식으로, 자기부상이 아니고, 가스플로에 의한 부상력을 이용한 방식을 채택하는 것도 물론 가능하지만, 이러한 경우에는 스테이지의 부상용으로 공급하는 가스는, 상기 저흡수성가스를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 복수의 렌즈로 구성되는 조명광학계, 투영광학계를 노광장치 본체에 조립하여, 광학조정을 함과 동시에, 다수의 기계부품으로 이루어진 웨이퍼 스테이지 (스캔형인 경우는 레티클 스테이지도) 를 노광장치본체에 장착하여 배선이나 배관을 접속하고, 레티클실 (15), 웨이퍼실 (40) 을 구성하는 각 격벽 등을 맞붙이고, 가스의 배관계를 접속하고, 주제어장치 (70) 등의 제어계에 대한 각 부의 접속을 행하고, 또한 종합조정 (전기조정, 동작확인 등) 을 함으로써, 상기 실시형태의 노광장치 (100) 등의 본 발명에 관한 노광장치를 제조할 수 있다. 또한, 노광장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 행하는 것이 바람직하다.
(디바이스 제조방법)
이어서, 상술한 노광장치 및 노광방법을 리소그래피공정으로 사용한 디바이스 제조방법의 실시형태에 대해 설명한다.
도 5 에는, 디바이스 (IC 나 LSI 등의 반도체칩, 액정패널, CCD, 박막자기헤드, 마이크로 머신 등) 제조예의 플로챠트가 나타나 있다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 우선, 스텝 (201) (설계 스텝) 에서, 디바이스의 기능·성능설계 (예컨대, 반도체디바이스의 회로설계 등) 를 행하고, 그 기능을 실현하기 위한 패턴설계를 행한다. 이어서, 스텝 (202) (마스크제작 스텝) 에서, 설계한 회로패턴을 형성한 마스크를 제작한다. 한편, 스텝 (203) (웨이퍼제조 스텝) 에서, 실리콘 등의 재료를 사용하여 웨이퍼를 제조한다.
이어서, 스텝 (204) (웨이퍼처리 스텝) 에서, 스텝 (201) ∼ 스텝 (203) 에서 준비한 마스크와 웨이퍼를 사용하여, 후술하는 바와 같이, 리소그래피기술 등에 의해 웨이퍼상에 실제의 회로 등을 형성한다. 이어서, 스텝 (205) (디바이스조립 스텝) 에서, 스텝 (204) 에서 처리된 웨이퍼를 사용하여 디바이스조립을 행한다. 이 스텝 (205) 에는, 다이싱공정, 보딩공정, 및 패키징공정 (칩봉입) 등의 공정이 필요에 따라 포함된다.
마지막으로, 스텝 (206) (검사 스텝) 에서, 스텝 (205) 에서 작성된 디바이스의 동작확인테스트, 내구테스트 등의 검사를 행한다. 이렇게 한 공정을 거친 후 디바이스가 완성되고, 이것이 출하된다.
도 6 에는, 반도체 디바이스에서의, 상기 스텝 (204) 의 상세한 플로예가 나타나 있다. 도 6 에서, 스텝 (211) (산화 스텝) 에서는 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 스텝 (212) (CVD 스텝) 에서는 웨이퍼표면에 절연막을 형성한다. 스텝 (213) (전극형성 스텝) 에서는 웨이퍼상에 전극을 증착에 의해 형성한다. 스텝 (214) (이온주입 스텝) 에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 이상의 스텝 (211) ∼ 스텝 (214) 각각은, 웨이퍼처리 각 단계의 전처리공정을 구성하고, 각 단계에서 필요한 처리에 따라 선택되어 실행된다.
웨이퍼프로세스의 각 단계에서, 상술한 전처리공정이 종료되면, 이하와 같이 하여 후처리공정이 실행된다. 이 후처리공정에서는, 우선, 스텝 (215) (레지스트형성 스텝) 에서, 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 이어서, 스텝 (216) (노광 스텝) 에서, 위에서 설명한 리소그래피 시스템 (노광장치) 및 노광방법에 의해 마스크의 회로패턴을 웨이퍼로 전사한다. 이어서, 스텝 (218) (에칭 스텝) 에서, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외 부분의 노출부재를 에칭에 의해 제거한다. 그리고, 스텝 (219) (레지스트제거 스텝) 에서, 에칭이 완료되어 불필요한 레지스트를 제거한다.
이들 전처리공정과 후처리공정을 반복행함으로써, 웨이퍼상에 다량으로 회로패턴이 형성된다.
상술한 본 발명의 실시형태는, 현상에서의 바람직한 실시형태이지만, 리소그래피 시스템의 당업자는, 본 발명의 정신과 범위로부터 일탈하지 않고, 상술한 실시형태에 대해, 많은 부가, 변형, 치환을 하는 것에 용이하게 상도할 것이다. 모든 이러한 첨가, 변형, 치환은, 이하에 기재된 청구범위에 의해 가장 적확하게 명시되는 본 발명의 범위에 포함되는 것이다.
이상 설명한 본 실시형태의 디바이스 제조방법을 사용하면, 노광공정 (스텝 (216)) 에서 상기 각 실시형태의 노광장치가 사용되기 때문에, 장기간에 걸쳐, 노광광의 투과율을 유지하여 고정밀도한 노광량제어가 가능해지고, 정밀도 있게 레티클의 패턴을 웨이퍼상으로 전사할 수 있다. 또, 헬륨가스 등의 사용량을 억제할 수 있기 때문에 러닝 코스트를 저감할 수 있다. 따라서, 디바이스의 수율을 저하시키지 않고, 디바이스의 생산성을 향상시킬 수 있다.
Claims (41)
- 에너지빔원으로부터의 에너지빔에 의해 마스크를 조명하여, 상기 마스크의 패턴을 기판에 전사하는 노광장치로서,상기 에너지빔원과 상기 기판 사이의 상기 에너지빔의 광로상에 위치하는 적어도 하나의 폐공간; 및상기 에너지빔이 투과하는 특성을 갖는 특정가스를, 상기 폐공간 중 임의의 적어도 하나인 제 1 실내로 공급하고, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 상기 폐공간 중 임의의 적어도 하나인 제 2 실내로 공급하는 가스공급계를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 실과 상기 제 2 실은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 에너지빔원과 상기 기판 사이에 배치된 가동의 광학부재; 및상기 광학부재를 구동하는 구동계를 더 구비하며,상기 에너지빔원과 상기 기판 사이에 배치된 제 1 광학소자와 제 2 광학소자 사이에 형성되는 폐공간이 상기 제 1 실을 구성하고,상기 광학부재 및 상기 구동계의 적어도 일부를 수용하는 폐공간이 상기 제2 실을 구성하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 에너지빔원으로부터의 상기 에너지빔에 의해 상기 마스크를 조명하는 조명광학계; 및상기 마스크를 통한 상기 에너지빔을 상기 기판에 투사하는 투영광학계를 더 구비하며,상기 폐공간으로서, 상기 조명광학계의 하우징, 상기 마스크를 지지하는 마스크 스테이지를 수용하는 마스크실, 상기 투영광학계의 하우징, 및 상기 기판을 지지하는 기판스테이지를 수용하는 기판실이 설치되고,상기 조명광학계의 하우징, 상기 투영광학계의 하우징 중 적어도 일방이 상기 제 1 실을 구성하고,상기 마스크실과 상기 기판실 중 적어도 일방이 상기 제 2 실을 구성하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 가스공급계는, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스 중의 불순물의 농도를 감시함과 동시에, 상기 불순물의 농도가 소정치 이상인 경우에는 상기 가스를 외부로 배기하는 가스순도 감시장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 가스공급계는, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 순화하여 상기 가스 중의 상기 특정가스의 순도를 높이는 가스정제장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 가스공급계는, 제 1 실로부터 배기되는 가스를 분류하여 그의 일부를 상기 가스정제장치로 공급하고, 이 가스정제장치를 통과한 상기 일부 가스와 나머지 가스를 합류시키는 가스공급경로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 가스공급계는, 상기 가스공급경로를 경유하여 합류된 상기 가스가 공급되고, 그 공급된 가스 중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 가지며, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 가스공급계는, 상기 가스정제장치를 경유한 가스 중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 가지며, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 가스공급계는, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 순화하여 이 가스 중의 상기 특정가스의 순도를 높이는 가스정제장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 가스공급계는, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 분류하여 그의 일부를 상기 가스정제장치로 공급하고, 이 가스정제장치를 통과한 상기 일부 가스와 나머지 가스를 합류시키는 가스공급경로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 가스공급계는, 상기 가스공급경로를 경유하여 합류된 상기 가스가 공급되고, 그 공급된 가스 중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 가지며, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 가스공급계는, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스 중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 가지며, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 실 및 상기 제 2 실은, 외부에 대하여 기밀상태로 된 기밀실인 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 실과 상기 제 2 실은 동일한 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 가스공급계는, 상기 제 1 실에 대하여, 상기 특정가스를, 그의 순도를 소정 범위내로 유지하고 또한 외부로부터 보충하면서 공급함과 동시에, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 회수하여 상기 제 2 실에 공급하는 가스순환계인 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 제 1 실과 제 2 실은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 제 1 실과 제 2 실은 동일한 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 에너지빔원으로부터의 상기 에너지빔에 의해 상기 마스크를 조명하는 조명광학계; 및상기 마스크를 통한 상기 에너지빔을 상기 기판에 투사하는 투영광학계를 더 구비하며,상기 폐공간으로서, 상기 조명광학계의 하우징, 상기 마스크를 지지하는 마스크 스테이지를 수용하는 마스크실, 상기 투영광학계의 하우징, 및 상기 기판을 지지하는 기판스테이지를 수용하는 기판실이 설치되고,상기 제 1 실 및 상기 제 2 실은, 상기 마스크실, 상기 기판실, 상기 조명광학계의 하우징, 및 상기 투영광학계의 하우징 중 어느 하나에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 가스순환계는, 상기 제 2 실로부터 배기되는 가스의 복귀량에 따라, 상기 특정가스를 외부로부터 보충하면서 그의 순도를 소정 범위내로 유지하여 상기 제 1 실로 공급하는 가스순환장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 가스순환계는, 상기 제 1 실내의 가스를 상기 특정가스로 치환하는 초기 가스치환작업시에, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스 중의 불순물이 소정 농도 미만으로 되기까지의 동안은, 상기 가스를 회수하지 않고 외부로 배기하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 21 항에 있어서,상기 가스순환계는, 상기 초기 가스치환작업시에, 해당 초기 가스치환작업의 개시로부터 소정 시간의 경과에 의해 상기 가스 중의 불순물이 소정 농도 미만으로 되었다라고 판단하는 판단장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 21 항에 있어서,상기 가스순환계는, 상기 가스 중의 불순물의 농도 및 상기 특정가스의 농도 중 적어도 일방을 검출하는 농도검출기를 갖고, 상기 초기 가스치환작업시에, 상기 농도검출기의 출력에 근거하여 상기 가스 중의 불순물이 소정 농도 미만으로 되었다라고 판단하는 판단장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 가스순환계는, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스 중의 불순물의 농도를 감시함과 동시에, 상기 불순물의 농도가 소정치 이상인 경우에는 상기 가스를 외부로 배기하는 가스순도 감시장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 24 항에 있어서,상기 가스순환계는, 상기 제 1 실로부터 회수되는 가스를 순화하여 이 가스 중의 상기 특정가스의 순도를 높이는 가스정제장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 25 항에 있어서,상기 가스순환계는, 상기 가스정제장치를 경유한 가스 중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 가지며, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 25 항에 있어서,상기 가스순환계는, 상기 제 1 실로부터 회수되는 가스를 분류하여 그의 일부를 상기 가스정제장치로 공급하고, 이 가스정제장치를 통과한 상기 일부 가스와 나머지 가스를 합류시키는 가스공급경로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 27 항에 있어서,상기 가스순환계는, 상기 가스공급경로를 경유하여 합류된 상기 가스가 공급되고, 그 공급된 가스 중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 가지며, 상기 가스를소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 가스순환계는, 상기 제 1 실로부터 회수되는 가스를 순화하여 이 가스 중의 상기 특정가스의 순도를 높이는 가스정제장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 29 항에 있어서,상기 가스순환계는, 상기 제 1 실로부터 회수되는 가스를 분류하여 그의 일부를 상기 가스정제장치로 공급하고, 이 가스정제장치를 통과한 상기 일부 가스와 나머지 가스를 합류시키는 가스공급경로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 30 항에 있어서,상기 가스순환계는, 상기 가스공급경로를 경유하여 합류된 상기 가스가 공급되고, 그 공급된 가스 중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 가지며, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 가스순환계는, 상기 제 1 실로부터 회수되는 가스 중의 불순물을 제거하는 케미컬 필터를 가지며, 상기 가스를 소정 온도로 온도조절하는 온도조절장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 제 16 항에 있어서,상기 제 1 실 및 상기 제 2 실은, 외부에 대하여 기밀상태로 된 기밀실인 것을 특징으로 하는 노광장치.
- 리소그래피공정을 포함하는 디바이스 제조방법으로서,상기 리소그래피공정에서는, 제 1 항에 기재된 노광장치를 사용하는 노광을 실시하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
- 에너지빔원으로부터의 에너지빔에 의해 마스크를 조명하여, 이 마스크의 패턴을 기판에 전사하는 노광방법으로서,상기 에너지빔원과 상기 기판 사이의 상기 에너지빔의 광로상에 위치하는 적어도 하나의 폐공간 중 임의의 적어도 하나인 제 1 실에, 상기 에너지빔이 투과하는 특성을 갖는 특정가스를 공급하는 단계;상기 제 1 실로부터 내부가스를 배기하는 단계; 및상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 상기 폐공간 중 임의의 적어도 하나인제 2 실내로 공급하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
- 제 35 항에 있어서,상기 제 1 실과 상기 제 2 실은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 노광방법.
- 제 36 항에 있어서,상기 제 1 실은, 상기 에너지빔원과 상기 기판 사이에 배치된 제 1 광학소자와 제 2 광학소자 사이에 형성되는 폐공간이고,상기 제 2 실은, 상기 에너지빔원과 상기 기판 사이에 배치된 가동의 광학부재 및 상기 가동의 광학부재를 구동하는 구동계 중 적어도 일부를 수용하는 폐공간인 것을 특징으로 하는 노광방법.
- 제 36 항에 있어서,상기 제 1 실은, 상기 에너지빔원으로부터의 상기 에너지빔에 의해 상기 마스크를 조명하는 조명광학계, 상기 마스크를 통한 상기 에너지빔을 상기 기판에 투사하는 투영광학계 중 적어도 일방을 수용하는 하우징이고,상기 제 2 실은, 상기 마스크를 지지하는 마스크 스테이지를 수용하는 마스크실, 상기 기판을 지지하는 기판스테이지를 수용하는 기판실 중 적어도 일방인 것을 특징으로 하는 노광방법.
- 제 35 항에 있어서,상기 제 1 실로부터 배기되는 가스 중의 불순물의 농도를 감시함과 동시에, 상기 불순물의 농도가 소정치 이상인 경우에는 상기 가스를 외부로 배기하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
- 제 35 항에 있어서,상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 순화하여 이 가스 중의 상기 특정가스의 순도를 높이는 것을 특징으로 하는 노광방법.
- 제 35 항에 있어서,상기 제 1 실에 대하여, 상기 특정가스를, 그의 순도를 소정 범위내로 유지하고, 또한 외부로부터 보충하면서 공급함과 동시에, 상기 제 1 실로부터 배기되는 가스를 회수하여 상기 제 2 실로 공급하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
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