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KR20050110033A - 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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KR20050110033A
KR20050110033A KR1020057017763A KR20057017763A KR20050110033A KR 20050110033 A KR20050110033 A KR 20050110033A KR 1020057017763 A KR1020057017763 A KR 1020057017763A KR 20057017763 A KR20057017763 A KR 20057017763A KR 20050110033 A KR20050110033 A KR 20050110033A
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KR
South Korea
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liquid
substrate
optical system
projection optical
exposure apparatus
Prior art date
Application number
KR1020057017763A
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English (en)
Inventor
마사오미 가메야마
Original Assignee
가부시키가이샤 니콘
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 니콘 filed Critical 가부시키가이샤 니콘
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Abstract

이 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이를 액체 (30) 로 채운 상태에서, 투영 광학계 (PL) 와 액체 (30) 를 통해 패턴의 이미지를 기판 (P) 상에 투영하고, 기판 (P) 을 노광시킨다. 이 노광 장치 (EX) 는 액체 (30) 의 기화를 억제하는 기화 억제 유닛 (20) 을 구비하고 있다.

Description

노광 장치 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE SYSTEM AND DEVICE PRODUCTION METHOD}
기술분야
본 발명은 투영 광학계와 기판 사이의 적어도 일부를 액체로 채운 상태에서 투영 광학계와 액체를 통해 기판에 패턴을 노광시키는 노광 장치 및 이 노광 장치를 사용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
본 출원은, 2003 년 3 월 25 일에 출원된 일본국 특허출원 2003-83329 호에 대해 우선권을 주장하고, 그 내용을 본 명세서에 원용한다.
배경기술
반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스는, 마스크 상에 형성된 패턴을 감광성 기판 상에 전사하는, 소위 포토리소그래피 수법에 의해 제조된다.
이 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치는, 마스크를 지지하는 마스크 스테이지와 기판을 지지하는 기판 스테이지를 갖고, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지를 순차적으로 이동시키면서 마스크의 패턴을 투영 광학계를 통해 기판에 전사한다. 최근, 디바이스 패턴의 더 한층의 고집적화에 대응하기 위해 투영 광학계의 더 나은 고해상도화가 요망되고 있다. 투영 광학계의 해상도는, 사용하는 노광 파장이 짧아질수록, 또 투영 광학계의 개구수가 클수록 높아진다. 이 때문에, 노광 장치에서 사용되는 노광 파장은 해마다 단파장화되고 있으며, 투영 광학계의 개구수도 증대되고 있다. 그리고, 현재 주류를 이루는 노광 파장은, KrF 엑시머 레이저의 248㎚ 이지만, 더욱 단파장인 ArF 엑시머 레이저의 193㎚ 도 실용화되고 있다. 또, 노광을 실시할 때에는, 해상도와 동일하게 초점 심도 (DOF) 도 중요해진다. 해상도 (R) 및 초점 심도 (δ) 는, 각각 이하의 식으로 나타난다.
R=k1ㆍλ/NA … (1)
δ=±k2ㆍλ/NA2 … (2)
여기에서, λ 는 노광 파장, NA 는 투영 광학계의 개구수, k1, k2 는 프로세스 계수이다. (1) 식, (2) 식으로부터, 해상도 (R) 를 높이기 위해, 노광 파장 (λ) 을 짧게 하고, 개구수 (NA) 를 크게 하면, 초점 심도 (δ) 가 좁아진다는 것을 알 수 있다.
초점 심도 (δ) 가 지나치게 좁아지면, 투영 광학계의 이미지면에 대해 기판 표면을 합치시키는 것이 곤란해지고, 노광 동작시의 마진이 부족해질 우려가 있다. 그래서, 실질적으로 노광 파장을 짧게 하고, 또한 초점 심도를 넓게 하는 방법으로서, 예컨대 국제 공개 제99/49504호에 개시되어 있는 액침법이 제안되고 있다. 이 액침법은, 투영 광학계의 하면과 기판 표면 사이를 물이나 유기 용매등의 액체로 채우고, 액체 중에서의 노광 광의 파장이 공기 중의 1/n (n 은 액체의 굴절률로, 통상적으로 1.2∼1.6 정도) 이 되는 것을 이용하여 해상도를 향상시킴과 함께, 초점 심도를 약 n 배로 확대한다고 하는 것이다.
그런데, 종래의 노광 장치 (드라이 노광용 노광 장치) 의 챔버 내는 저습도화되어 있는 데다가, 공조에 의해 기류가 생겨, 액체가 기화되기 쉬운 분위기가 형성되어 있다. 따라서, 종래의 노광 장치의 챔버 내와 동일한 환경 하에서 액침 노광을 실시하고자 하면, 액침 노광용 액체가 기화되고, 그 액체나 그 액체가 접촉하고 있는 투영 광학계 (일부의 광학 소자), 또는 기판 온도의 제어 정밀도를 유지할 수 없을 가능성이 있다. 또, 투영 광학계의 온도 변화로 인해 투영 이미지가 열화되거나, 기판의 온도 변화로 인해 기판의 변형 (신축) 이 생겨, 패턴의 중첩 정밀도를 악화시킬 가능성이 있다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 액침법에 기초하여 노광 처리할 때, 패턴의 이미지를 기판 상에 고정밀도로 형성할 수 있는 노광 장치 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 액침 노광용 액체의 온도나 노광 대상인 기판 온도를 원하는 온도로 설정, 유지할 수 있는 노광 장치 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 개시
본 발명의 노광 장치는, 투영 광학계와 기판 사이의 적어도 일부를 액체로 채우고, 투영 광학계와 액체를 통해 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하고, 이 기판을 노광시키는 노광 장치로서, 액체의 기화를 억제하는 기화 억제 장치를 구비한다.
또, 본 발명의 디바이스 제조 방법은, 상기 기재된 노광 장치를 사용한다.
본 발명에 의하면, 기화 억제 장치에 의해 액침 노광용 액체의 기화를 억제하도록 했기 때문에, 액체의 기화에 의한 투영 광학계나 기판, 또는 액침 노광용 액체의 온도 변화를 억제하여 원하는 온도로 설정, 유지할 수 있다. 따라서, 온도 변화에 기인하는 투영 광학계의 투영 이미지의 열화나 기판의 변형 등이 억제되어, 패턴의 이미지를 기판 상에 고정밀도로 형성할 수 있다.
본 발명의 노광 장치는, 투영 광학계와 기판 사이의 적어도 일부를 액체로 채우고, 투영 광학계와 액체를 통해 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하고, 이 기판을 노광시키는 노광 장치로서, 액체와의 접촉 부분을 둘러싸는 폐공간을 형성하는 부재와, 그 폐공간 내부의 증기압을, 그 폐공간 외부의 증기압보다도 높게 하는 증기압 조정 장치를 구비한다.
또, 본 발명의 디바이스 제조 방법은, 상기 기재된 노광 장치를 사용한다.
본 발명에 의하면, 액체와의 접촉 부분을 포함하는 폐공간의 증기압이 높기 때문에, 액체의 기화에 의해, 투영 광학계나 기판 등의 액체 접촉 부분의 온도 변화를 억제할 수 있다. 따라서, 패턴의 이미지를 기판 상에 고정밀도로 형성할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 노광 장치의 제 1 실시형태를 나타내는 개략도이다.
도 2 는 투영 광학계의 선단부 부근을 나타내는 요부의 확대도이다.
도 3 은 공급 노즐 및 회수 노즐의 배치예를 나타내는 도면이다.
도 4 는 공급 노즐 및 회수 노즐의 배치예를 나타내는 도면이다.
도 5 는 본 발명의 노광 장치의 제 2 실시형태의 요부의 확대도이다.
도 6 은 반도체 디바이스의 제조 공정의 일례를 나타내는 플로차트이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않고, 예컨대, 이들 실시형태의 구성 요소끼리를 적절히 조합해도 되고, 주지의 다른 구성을 부가 또는 치환해도 된다.
도 1 은 본 발명의 노광 장치 (EX) 의 제 1 실시형태를 나타내는 개략도이다.
도 1 에 있어서, 노광 장치 (EX) 는, 마스크 (M) 를 지지하는 마스크 스테이지 (MST) 와, 기판 (P) 을 지지하는 기판 스테이지 (PST) 와, 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 를 노광 광 (EL) 으로 조명하는 조명 광학계 (IL) 와, 노광 광 (EL) 으로 조명된 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 스테이지 (PST) 에 지지되어 있는 기판 (P) 에 투영 노광하는 투영 광학계 (PL) 와, 노광 장치 (EX) 전체의 동작을 통괄 제어하는 제어 장치 (CONT) 를 구비하고 있다. 본 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상시킴과 함께 초점 심도를 실질적으로 넓히기 위해 액침법을 적용한 액침형 노광 장치로서, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 적어도 일부를 액체 (30) 로 채워 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 액침 유닛 (10) 을 구비하고 있다.
액침 유닛 (10) 은, 기판 (P) 상에 액체 (30) 를 공급하는 액체 공급 장치 (1) 와, 기판 (P) 상의 액체 (30) 를 회수하는 액체 회수 장치 (2) 를 구비하고 있다. 노광 장치 (EX) 는, 적어도 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 상에 전사하고 있는 동안, 액체 공급 장치 (1) 로부터 공급된 액체 (30) 에 의해, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 포함하는 기판 (P) 상의 일부에 액침 영역 (AR2) 을 형성한다. 구체적으로는, 노광 장치 (EX) 는, 투영 광학계 (PL) 선단부의 광학 소자 (PLa) 와 기판 (P) 의 표면 사이에 액체 (30) 를 채우고, 이 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (PLa) 와 기판 (P) 사이의 액체 (30), 및 투영 광학계 (PL) 를 통해 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 상에 투영하여, 기판 (P) 을 노광시킨다. 또한, 노광 장치 (EX) 는, 뒤에서 상세히 기술하는 액체 (30) 의 기화를 억제하는 기화 억제 장치의 적어도 일부를 구성하는 기화 억제 유닛 (20) 을 구비하고 있다.
본 실시형태에서는, 노광 장치 (EX) 로서 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 주사 방향에서의 서로 다른 방향 (역방향) 으로 동기 이동시키면서 마스크 (M) 에 형성된 패턴을 기판 (P) 에 노광시키는 주사형 노광 장치 (소위, 스캐닝 스테퍼) 를 사용하는 경우를 예로 하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 일치하는 방향을 Z 축 방향, Z 축 방향에 수직한 평면 내에서 마스크 (M) 와 기판 (P) 의 동기 이동 방향 (주사 방향) 을 X 축 방향, Z 축 방향 및 Y 축 방향에 수직한 방향 (비주사 방향) 을 Y 축 방향으로 한다. 또, X 축, Y 축, 및 Z 축 주위 방향을 각각 θX, θY 및, θZ 방향으로 한다. 여기에서 말하는 「기판」은 반도체 웨이퍼 상에 감광성 재료인 포토레지스트를 도포한 것을 포함하고, 「마스크」는 기판 상에 축소 투영되는 디바이스 패턴이 형성된 레티클을 포함한다.
조명 광학계 (IL) 는 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 를 노광 광 (EL) 으로 조명하는 것으로, 노광용 광원, 노광용 광원으로부터 사출된 광속의 조도를 균일화하는 옵티컬 인티그레이터, 옵티컬 인티그레이터로부터의 노광 광 (EL) 을 집광하는 콘덴서 렌즈, 릴레이 렌즈계, 노광 광 (EL) 에 의한 마스크 (M) 상의 조명 영역을 슬릿 형상으로 설정하는 가변 시야 조리개 등을 갖고 있다. 마스크 (M) 상의 소정의 조명 영역은 조명 광학계 (IL) 에 의해 균일한 조도 분포의 노광 광 (EL) 으로 조명된다. 조명 광학계 (IL) 로부터 사출되는 노광 광 (EL) 으로는, 예컨대, 수은 램프로부터 사출되는 자외역의 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광) 이나, ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 및 F2 레이저광 (파장 157 ㎚) 등의 진공 자외광 (VUV 광) 등이 사용된다. 본 실시형태에서는 ArF 엑시머 레이저광이 사용된다.
마스크 스테이지 (MST) 는 마스크 (M) 를 지지하는 것으로서, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 수직한 평면 내, 즉 XY 평면 내에서 2 차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 마스크 스테이지 (MST) 는 리니어 모터 등으로 구성되는 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 에 의해 구동된다. 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 는 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 마스크 스테이지 (MST) 상에는 이동 거울 (50) 이 형성되어 있다. 또, 이동 거울 (50) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (51) 가 형성되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 상의 마스크 (M) 의 2 차원 방향의 위치 및 회전각은 레이저 간섭계 (51) 에 의해 실시간으로 계측되고, 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는 레이저 간섭계 (51) 의 계측 결과에 기초하여 마스크 스테이지 구동 장치 (MSTD) 를 구동함으로써 마스크 스테이지 (MST) 에 지지되어 있는 마스크 (M) 의 위치를 결정한다.
투영 광학계 (PL) 는 마스크 (M) 의 패턴을 소정의 투영 배율 (β) 로 기판 (P) 에 투영 노광하는 것으로서, 기판 (P) 측 선단부에 형성된 광학 소자 (렌즈 ; PLa) 를 포함하는 복수의 광학 소자로 구성되어 있으며, 이들 광학 소자는 경통 (PK) 에 의해 지지되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 투영 광학계 (PL) 는 투영 배율 (β) 이 예컨대, 1/4 또는 1/5 의 축소계이다. 투영 광학계 (PL) 는 등배계 및 확대계 중 어느 것이어도 상관없다. 또, 본 실시형태의 투영 광학계 (PL) 선단부의 광학 소자 (PLa) 는 경통 (PK) 에 대해 착탈 (교환) 가능하게 형성되어 있으며, 광학 소자 (PLa) 에는 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 액체 (30) 가 접촉된다.
기판 스테이지 (PST) 는 기판 (P) 을 지지하는 것으로서, 기판 (P) 을 기판 홀더를 개재시켜 유지하는 Z 스테이지 (52) 와, Z 스테이지 (52) 를 지지하는 XY 스테이지 (53) 를 갖고 있으며, 이 기판 스테이지 (PST) 의 XY 스테이지 (53) 는 베이스 (54) 에 지지되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 는 리니어 모터 등으로 구성되는 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 에 의해 구동된다. 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 는 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. Z 스테이지 (52) 를 구동함으로써, Z 스테이지 (52) 에 유지되어 있는 기판 (P) 의 Z 축 방향에서의 위치 (포커스 위치) 및 θX, θY 방향에서의 위치가 제어된다. 또, XY 스테이지 (53) 를 구동함으로써, 기판 (P) 의 XY 방향에서의 위치 (투영 광학계 (PL) 의 이미지면과 실질적으로 평행한 방향의 위치) 가 제어된다. 즉, Z 스테이지 (52) 는, 기판 (P) 의 포커스 위치 및 경사각을 제어하여 기판 (P) 의 표면을 오토포커스 방식 및 오토레벨링 방식으로 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 맞추어 넣고, XY 스테이지 (53) 는 기판 (P) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향에서의 위치를 결정한다. 또한, Z 스테이지와 XY 스테이지를 일체적으로 형성해도 된다. 기판 스테이지 (PST ; Z 스테이지 (52)) 상에는 이동 거울 (55) 이 형성되어 있다. 또, 이동 거울 (55) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (56) 가 형성되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 상의 기판 (P) 의 2 차원 방향의 위치 및 회전각은 레이저 간섭계 (56) 에 의해 실시간으로 계측되며, 계측 결과는 제어 장치 (CONT) 에 출력된다. 제어 장치 (CONT) 는 레이저 간섭계 (56) 의 계측 결과에 기초하여 기판 스테이지 구동 장치 (PSTD) 를 구동함으로써 기판 스테이지 (PST) 에 지지되어 있는 기판 (P) 의 위치를 결정한다.
액침 유닛 (10) 의 액체 공급 장치 (1) 는 소정의 액체 (30) 를 기판 (P) 상에 공급하여 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 적어도 일부를 액체 (30) 로 채우는 것으로서, 액체 (30) 를 수용하는 탱크, 액체 (30) 내의 이물을 제거하는 필터, 및 가압 펌프 등을 구비하고 있다. 또한, 액체 공급 장치 (1) 는, 기판 (P) 상에 공급하는 액체 (30) 의 온도를 조정하는 온도 조정 장치를 구비하고 있다. 온도 조정 장치는 공급하는 액체 (30) 의 온도를 예컨대, 노광 장치 (EX) 가 수용되어 있는 챔버 장치 내부 공간의 온도와 거의 동일한 정도로 설정한다. 액체 공급 장치 (1) 에는 공급관 (3) 의 일단부가 접속되고, 공급관 (3) 의 타단부에는 공급 노즐 (4) 이 접속되어 있다. 공급 노즐 (4) 은 기판 (P) 에 근접하여 배치되어 있으며, 액체 공급 장치 (1) 는 공급관 (3) 및 공급 노즐 (4) 을 통해 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 액체 (30) 를 공급한다. 또, 액체 공급 장치 (1) 의 액체 공급 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어되고, 제어 장치 (CONT) 는 액체 공급 장치 (1) 에 의한 단위 시간당 액체 공급량을 제어할 수 있다.
본 실시형태에 있어서 액체 (30) 에는 순수가 사용된다. 순수는 ArF 엑시머 레이저광 뿐만 아니라, 예컨대, 수은 램프로부터 출사되는 자외역의 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광) 도 투과 가능하다.
액체 회수 장치 (2) 는 기판 (P) 상의 액체 (30) 를 회수하는 것으로서, 예컨대, 진공 펌프 등의 흡인 장치, 및 회수한 액체 (30) 를 수용하는 탱크 등을 구비하고 있다. 액체 회수 장치 (2) 에는 회수관 (6) 의 일단부가 접속되고, 회수관 (6) 의 타단부에는 회수 노즐 (5) 이 접속되어 있다. 회수 노즐 (5) 은 기판 (P) 에 근접하여 배치되어 있으며, 액체 회수 장치 (2) 는 회수 노즐 (5) 및 회수관 (6) 을 통해 액체 (30) 를 회수한다. 또, 액체 회수 장치 (2) 의 액체 회수 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어되고, 제어 장치 (CONT) 는 액체 회수 장치 (2) 에 의한 단위 시간당 액체 회수량을 제어할 수 있다.
제어 장치 (CONT) 는 액체 공급 장치 (1) 를 구동시키고, 공급관 (3) 및 공급 노즐 (4) 을 통해 기판 (P) 상에 단위 시간당 소정량의 액체 (30) 를 공급함과 함께, 액체 회수 장치 (2) 를 구동시키고, 회수 노즐 (5) 및 회수관 (6) 을 통해 단위 시간당 소정량의 액체 (30) 를 기판 (P) 상으로부터 회수한다. 이에 따라, 투영 광학계 (PL) 의 선단부 (PLa) 와 기판 (P) 사이에 액체 (30) 가 배치되어 액침 영역 (AR2) 이 형성된다.
기화 억제 유닛 (20) 은, 액체 (30) 의 주위를 소정의 증기압보다도 높게 함으로써 액체 (30) 의 기화를 억제한다. 이 기화 억제 유닛 (20) 은, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 액체 (30) 주위의 공간을 둘러싸는 격벽 부재 (21) 와, 격벽 부재 (21) 에 의해 형성되고, 상기 액체 (30) 주위의 공간을 포함하는 폐공간 (24) 에 증기를 공급하는 공급 장치의 적어도 일부를 구성하는 가습기 (28) 를 구비하고 있다. 격벽 부재 (21) 는, 기판 스테이지 (PST ; Z 스테이지 (52)) 의 둘레가장자리부 부근에 기판 (P) 을 둘러싸도록 설치되고, 소정 높이의 벽면을 갖는 벽 부재 (22) 와, 투영 광학계 (PL) 의 경통 (PK) 에 설치되고, XY 평면과 거의 평행하고 소정 크기의 하면을 갖는 덮개 부재 (23) 를 구비하고 있다. 덮개 부재 (23) 는 투영 광학계 (PL ; 경통 (PK)) 를 지지하는 도시하지 않은 지지 부재에 부착되어 있어도 된다. 격벽 부재 (21) 를 구성하는 벽 부재 (22) 및 덮개 부재 (23) 에 의해, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 액체 (30) 및 기판 (P) 을 둘러싸는 폐공간 (24) 이 형성된다. 벽 부재 (22) 의 상단부와 덮개 부재 (23) 의 하면 사이에는, 기판 스테이지 (PST) 의 X 축, Y 축, Z 축 방향으로의 이동, 및 기판 스테이지 (PST) 의 경사를 방해하지 않도록 약간의 틈새 (25) 가 형성되어 있다. 또, 덮개 부재 (23) 의 일부에는 공급관 (3) 및 회수관 (6) 을 각각 배치할 수 있는 관통 구멍이 형성되어 있다. 공급관 (3) 및 회수관 (6) 각각과 관통 구멍 사이에는 유체의 유통을 규제하는 시일 부재 (도시 생략) 가 형성되어 있다.
기판 스테이지 (PST) 상에 형성된 벽 부재 (22) 의 일부에는 관통 구멍 (26) 이 형성되어 있으며, 이 관통 구멍 (26) 에는 신축이 자유롭게 형성된 배관 (27) 의 일단부가 접속되어 있다. 한편, 배관 (27) 의 타단부에는, 폐공간 (24) 에 증기를 공급하는 가습기 (28) 가 접속되어 있다. 가습기 (28) 는 고습도 기체를 배관 (27) 을 통해 폐공간 (24) 에 공급하는 것으로서, 액체 (30) 와 동일한 물질인 증기를 공급한다. 본 실시형태에 있어서 액체 (30) 는 물 (순수) 이기 때문에, 가습기 (28) 는 폐공간 (24) 에 수증기를 공급한다. 가습기 (28) 의 증기 공급 동작은 제어 장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 그리고, 기화 억제 유닛 (20) 은 가습기 (28) 에 의해 폐공간 (24) 에 대해 증기를 공급함으로써, 격벽 부재 (21) 내측의 폐공간 (24) 내의 증기압 (증기상의 압력) 을, 그 외측 (즉, 챔버 장치 내부) 보다 높게 한다.
도 2 는 노광 장치 (EX) 의 투영 광학계 (PL) 의 선단부 근방을 나타내는 정면도이다. 투영 광학계 (PL) 의 최하단의 광학 소자 (PLa) 는, 선단부가 주사 방향으로 필요한 부분만을 남기고 Y 축 방향 (비주사 방향) 으로 가늘고 긴 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 주사 노광시에는, 광학 소자 (PLa) 바로 아래의 직사각형의 투영 영역 (AR1) 에 마스크 (M) 의 일부의 패턴 이미지가 투영되고, 투영 광학계 (PL) 에 대해 마스크 (M) 가 -X 방향 (또는, +X 방향) 으로 속도 V 로 이동하는 것에 동기하여, XY 스테이지 (53) 를 통해 기판 (P) 이 +X 방향 (또는, -X 방향) 으로 속도 βㆍV (β 는, 투영 배율) 로 이동한다. 그리고, 1 개의 쇼트 영역에 대한 노광 종료 후에, 기판 (P) 의 스테핑 이동에 의해 다음의 쇼트 영역이 주사 개시 위치로 이동하여, 이하, 스텝 앤드 스캔 방식으로 각 쇼트 영역에 대한 노광 처리가 순차적으로 행해진다. 본 실시형태에서는, 기판 (P) 의 이동 방향과 평행하게, 기판 (P) 의 이동 방향과 동일한 방향으로 액체 (30) 를 흐르게 하도록 설정되어 있다.
도 3 은 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 과, 액체 (30) 를 X 축 방향으로 공급하는 공급 노즐 (4 ; 4A∼4C) 과, 액체 (30) 를 회수하는 회수 노즐 (5 ; 5A, 5B) 의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 도 3 에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 은 Y 축 방향으로 가늘고 긴 직사각형 형상으로 되어 있으며, 투영 영역 (AR1) 을 X 축 방향으로 협지하도록, +X 방향측으로 3 개의 공급 노즐 (4A∼4C) 이 배치되고, -X 방향측으로 2 개의 회수 노즐 (5A, 5B) 이 배치되어 있다. 공급 노즐 (4A∼4C) 은 공급관 (3) 을 통해 액체 공급 장치 (1) 에 접속되고, 회수 노즐 (5A, 5B) 은 회수관 (6) 을 통해 액체 회수 장치 (2) 에 접속되어 있다. 또, 공급 노즐 (4A∼4C) 과 회수 노즐 (5A, 5B) 을 거의 180°회전시킨 배치에, 공급 노즐 (8A∼8C) 과, 회수 노즐 (9A, 9B) 이 배치되어 있다. 공급 노즐 (4A∼4C) 과 회수 노즐 (9A, 9B) 은 Y 축 방향으로 교대로 배열되고, 공급 노즐 (8A∼8C) 과 회수 노즐 (5A, 5B) 은 Y 축 방향으로 교대로 배열되며, 공급 노즐 (8A∼8C) 은 공급관 (11) 을 통해 액체 공급 장치 (1) 에 접속되고, 회수 노즐 (9A, 9B) 은 회수관 (12) 을 통해 액체 회수 장치 (2) 에 접속되어 있다.
다음으로, 상기 기술한 노광 장치 (EX) 를 사용하여 마스크 (M) 의 패턴을 기판 (P) 에 노광시키는 순서에 대하여 설명한다.
마스크 (M) 가 마스크 스테이지 (MST) 에 로드됨과 함께, 기판 (P) 이 기판 스테이지 (PST) 에 로드되면, 제어 장치 (CONT) 는 액침 유닛 (10) 의 액체 공급 장치 (1) 및 액체 회수 장치 (2) 를 구동시켜 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 액침 영역 (AR2) 을 형성한다. 또, 제어 장치 (CONT) 는 기화 억제 유닛 (20) 의 가습기 (28) 를 구동시키고, 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 액체 (30) 주위의 공간을 포함하는 폐공간 (24) 에 대해 증기를 공급하여, 이 폐공간 (24) 의 증기상의 압력을 소정의 증기압보다도 높게 한다. 구체적으로는, 기화 억제 유닛 (20) 은 폐공간 (24) 에 고습도 기체인 수증기를 공급함으로써 이 폐공간 (24) 을 액체 (순수 ; 30) 의 포화 증기압으로 한다.
폐공간 (24) 의 증기압은, 폐공간 (24) 외측의 증기압보다도 높아진다. 통상적으로, 폐공간 (24) 의 외측, 즉 노광 장치 (EX) 를 수용하는 챔버 장치 내의 습도는 30∼40% 이지만, 폐공간 (24) 에는 기화 억제 유닛 (20) 의 가습기 (28) 에 의해 수증기의 공급이 계속되고 있기 때문에, 공간 (24) 내부는 항상 포화 증기압 가까이 (습도 95% 정도) 유지된다. 벽 부재 (22) 의 상단부와 덮개 부재 (23) 사이에 형성되어 있는 틈새 (25) 는 매우 작기 때문에, 공간 (24) 내를 포화 증기압 가까이 유지하는 것이 가능해져 있다.
화살표 Xa (도 3 참조) 로 나타내는 주사 방향 (-X 방향) 으로 기판 (P) 을 이동시켜서 주사 노광을 실시하는 경우에는, 공급관 (3), 공급 노즐 (4A∼4C), 회수관 (6) 및 회수 노즐 (5A, 5B) 을 사용하여, 액체 공급 장치 (1) 및 액체 회수 장치 (2) 에 의해 액체 (30) 의 공급 및 회수가 행해진다. 한편, 화살표 Xb 로 나타내는 주사 방향 (+X 방향) 으로 기판 (P) 을 이동시켜서 주사 노광을 실시하는 경우에는, 공급관 (11), 공급 노즐 (8A∼8C), 회수관 (12) 및 회수 노즐 (9A, 9B) 을 사용하여, 액체 공급 장치 (1) 및 액체 회수 장치 (2) 에 의해 액체 (30) 의 공급 및 회수가 행해진다. 이와 같이, 액침 유닛 (10) 은, 액체 공급 장치 (1) 및 액체 회수 장치 (2) 를 사용하여, 기판 (P) 의 이동 방향을 따라 기판 (P) 의 이동 방향과 동일한 방향으로 액체 (30) 를 흐르게 한다. 이 경우, 예컨대, 액체 공급 장치 (1) 로부터 공급 노즐 (4A∼4C) 을 통해 공급되는 액체 (30) 는, 기판 (P) 의 -X 방향으로의 이동에 따라 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 인입되도록 하여 흐르기 때문에, 액체 공급 장치 (1) 의 공급 에너지가 작더라도 액체 (30) 를 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 용이하게 공급할 수 있다. 그리고, 주사 방향에 따라 액체 (30) 를 흐르게 하는 방향을 전환함으로써 +X 방향 또는 -X 방향 중 어느 방향으로 기판 (P) 을 주사하는 경우에도, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이를 액체 (30) 로 채울 수 있어, 높은 해상도 및 넓은 초점 심도를 얻을 수 있다. 또, 벽 부재 (22) 의 상단부와 덮개 부재 (23) 사이에 미소한 틈새 (25) 가 형성되어 있기 때문에, 폐공간 (24) 내를 포화 증기압 가까이 유지하면서, 기판 스테이지 (PST) 를 이동시킬 수도 있다.
이상 설명한 바와 같이, 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 액체 (30) 및 기판 (P) 주위에 격벽 부재 (21) 에 의해 폐공간 (24) 을 형성하고, 이 폐공간 (24) 내에 수증기를 공급하도록 했기 때문에, 액체 (30), 또는 투영 광학계 (PL) 의 선단부나 기판 (P) 에 부착된 액체 (30) 의 기화를 억제할 수 있으며, 액체 (30), 투영 광학계 (PL) 및 기판 (P) 을 원하는 온도로 유지할 수 있다. 특히, 기판 (P) 상의 액체를 회수하면서, 기판 (P) 상의 일부에 액침 영역을 형성하는 경우에, 기판 (P) 상에서 회수할 수 없었던 잔류 액체가 부착되어 있다 하더라도, 그 잔류 액체의 기화를 방지할 수 있으며, 기판 (P) 의 온도 변화나 변형 (신축) 을 억제할 수 있다. 또, 투영 광학계 (PL) 의 광학 소자 (PLa) 의 측면에 액체가 부착되더라도, 그 부착된 액체의 기화를 방지할 수 있기 때문에, 광학 소자 (PLa) 의 온도 변화나 변형을 억제할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 기판 스테이지 (PST) 에 부착되어 있는 이동 거울 (55) 은, 폐공간 (24) 의 외측에 형성되어 있기 때문에, 이동 거울 (55) 을 사용한 간섭계 (56) 에 의한 기판 스테이지 (PST) 의 위치 계측이, 폐공간 (24) 내의 환경의 영향을 받는 경우가 없다. 또, 폐공간 (24) 을 가습하기 위해, 액체 (순수 ; 30) 와 동일한 순수의 수증기를 폐공간 (24) 에 공급하고 있기 때문에, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 액체 (순수 ; 30) 의 순도를 저하시키거나, 투과율 등의 특성을 변화시키는 경우도 없다.
본 실시형태에서는, 폐공간 (24) 에 공급되는 증기는 액침 영역 (AR2) 을 형성하는 액체 (30) 와 동일한 물질이지만, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 액체 (30) 의 순도 저하가 어느 정도 허용되는 경우에는, 액체 공급 장치 (1) 로부터 공급되는 액침 영역 (AR2) 형성용 액체 (30) 와 폐공간 (24) 내에 공급되는 증기는 동일한 물질이 아니어도 된다.
본 실시형태에 있어서는, 폐공간 (24) 내를 거의 포화 증기압 (습도 95% 정도) 으로 하고 있지만, 그것보다도 낮은 예컨대, 60% 정도이어도 된다. 즉, 폐공간 (24) 의 증기상의 압력을 포화 증기압보다 낮은 소정의 증기압으로 해도 된다. 여기에서, 소정의 증기압은, 액체 (30) 의 기화에 기인하는 투영 광학계 (PL) 의 선단부나 기판 (P), 또는 액체 (30) 의 온도 변동으로 인해 발생되는 패턴 전사 정밀도의 변동을 허용 범위 내로 할 수 있는 압력이다. 따라서, 기화 억제 유닛 (20) 은, 액침 영역 (AR2) 을 형성하기 위한 액체 (30) 주위를 상기 소정의 증기압보다 높게 함으로써, 패턴 전사의 정밀도를 허용 범위 내로 할 수 있다.
본 실시형태의 액체 (30) 는 물 (순수) 이지만, 물 이외의 액체이어도 된다. 예컨대, 노광 광 (EL) 의 광원이 F2 레이저인 경우, 이 F2 레이저광은 물을 투과하지 않기 때문에, 액체 (30) 로는 F2 레이저광을 투과할 수 있는 예컨대, 불소계 오일 등의 불소계 액체 (예컨대, 폼블린, PFPE) 이어도 된다. 이 경우, 기판 (P) 의 주위 (폐공간 (24)) 에는 불소계 액체의 증기가 공급된다. 불소계 액체를 액침 노광용으로 사용한 경우, 그 액체와 동일한 것을 기화시키고 그 증기를 폐공간 (24) 내에 공급하면 된다. 또, 액체 (30) 로는, 그 외에도, 노광 광 (EL) 에 대한 투과성이 있고, 가능한 한 굴절률이 높으며, 투영 광학계 (PL) 나 기판 (P) 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 대해 안정된 것 (예컨대, 시더유) 을 사용하는 것도 가능하다.
어느 경우에나, 기판 (P) 의 주위 (폐공간 (24)) 에는, 그 액체와 동일한 물질인 증기, 또는 그 액체를 기화시킴으로써 생기는 증기와 동일한 조성을 갖는 증기를 공급하면 된다.
상기 각 실시형태에 있어서, 상기 기술한 노즐의 형상은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 의 긴 변에 대하여 2 쌍의 노즐로 액체 (30) 의 공급 또는 회수를 실시하도록 해도 된다. 이 경우에는, +X 방향 또는 -X 방향 중 어느 방향으로부터도 액체 (30) 의 공급 및 회수를 실시할 수 있도록 하기 위해서, 공급 노즐과 회수 노즐 상하에 나란히 배치해도 된다.
또, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 협지하여 Y 축 방향 양측에 각각 공급 노즐 (41, 42) 및 회수 노즐 (43, 44) 을 형성할 수도 있다. 이 공급 노즐 및 회수 노즐에 의해, 스테핑 이동할 때의 기판 (P) 의 비주사 방향 (Y 축 방향) 으로의 이동시에 있어서도, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 간에 액체 (30) 를 안정되게 공급할 수 있다. 또, 투영 광학계 (PL) 의 투영 영역 (AR1) 을 둘러싸도록 액체 (30) 의 공급 노즐 및 회수 노즐을 형성해 두면, 기판 (P) 을 Y 축 방향으로 스테핑 이동시키거나 할 때에, 기판 (P) 의 이동 방향에 따라 액체 (30) 가 흐르는 방향을 전환하는 것도 가능하다.
다음으로, 본 발명의 노광 장치 (EX) 의 제 2 실시형태에 대하여 도 5 를 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 상기 기술한 제 1 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 간략하게 하거나 생략한다.
도 5 에 있어서, 기화 억제 유닛 (20) 은, 베이스 (54) 상에 부착된 격벽 부재 (60) 를 갖고 있다. 즉, 상기 제 1 실시형태에 관련된 격벽 부재 (21) 는 벽 부재 (22) 및 덮개 부재 (23) 에 의해 구성되고, 틈새 (25) 가 형성되어 있지만, 본 실시형태에 관련된 격벽 부재 (60) 에는 빈틈이 없고, 이 격벽 부재 (60) 에 의해 형성되는 폐공간 (61) 은 대략 밀폐 공간이다. 이 경우, 기판 스테이지 (PST) 는 폐공간 (61) 내를 베이스 (54) 상에서 이동하게 된다. 폐공간 (61) 를 대략 밀폐 공간으로 함으로써, 이 폐공간 (61) 내를 액체 (30) 의 포화 증기압 가까이 유지하는 것이 용이해질 뿐만 아니라, 폐공간 (61) 의 외측으로의 영향을 없앨 수 있다. 여기에서, 기판 스테이지 (PST) 의 위치 계측에 사용하는 간섭계의 계측광은 폐공간 (61) 내를 통과하는 경우가 있지만, 폐공간 (61) 내의 증기에 의해 계측 동작에 영향을 주지 않도록, 계측광의 광로를 신축이 자유로운 관 형상 부재로 덮을 수 있다.
상기 제 1, 제 2 실시형태에서는, 액침 영역 (AR2) 을 형성하기 위한 액체 (30) 및 기판 (P) 의 주위를 폐공간으로 하고, 이 폐공간 내에 증기를 공급하는 구성이지만, 폐공간을 형성하지 않고, 단지 액체 (30) 의 주위 (투영 광학계 (PL) 의 선단부 부근, 기판 (P) 의 표면 부근) 에 증기를 분무함으로써, 액침 영역 (AR2) 을 형성하기 위한 액체 (30) 의 기화를 억제하도록 해도 된다. 이 경우, 상기 기술한 바와 동일하게, 그 증기에 의해 간섭계의 계측에 영향을 주지 않도록 간섭계의 광로 (광속) 를 관 형상 부재로 덮도록 해도 된다.
또, 상기 기술한 제 1, 제 2 실시형태에 있어서, 폐공간 (24, 61) 내에 습도 센서를 배치하고, 그 습도 센서의 출력에 기초하여 가습기 (28) 를 제어하도록 해도 된다.
또, 기판 (P) 의 노광 종료 후, 폐공간 (24, 61) 내의 증기압을, 폐공간 (24, 61) 외측 공간의 증기압과 거의 동일하게 하고 나서, 기판 (P) 을 폐공간 (24, 61) 으로부터 반출하도록 해도 된다.
상기 제 1, 제 2 실시형태에서는, 폐공간 (24, 61) 내에 증기를 공급하는 가습기 (28) 를 형성하고 있지만, 이것을 생략해도 상관없다. 즉, 폐공간 (24, 61) 을 형성하는 것만으로도, 기판 (P) 이나 투영 광학계 (PL) 의 선단 부근에 접촉 (부착) 되는 액체를, 장치를 수용하는 챔버 내의 건조시킨 공기 또는 챔버 내의 기류와의 접촉으로부터 지킬 수 있기 때문에, 액체의 기화를 억제할 수 있다.
또, 상기 제 1, 제 2 실시형태에서는, 폐공간 (24, 61) 을 형성하여 액체의 기화를 억제하도록 하고 있지만, 격벽 부재 (21, 60) 를 형성하지 않고, 투영 광학계 (PL) 의 선단 부근이나 기판 (P) 표면을 향해 고증기압 (고습도) 의 증기를 분무하도록 해도 된다.
또, 제 1, 제 2 실시형태와 같은 큰 폐공간 (24, 61) 뿐만 아니라, 액체와 접촉 (부착) 되는 부분을 둘러싸도록 국소적인 폐공간을 형성하도록 해도 된다.
상기 기술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 액체 (30) 는 순수에 의해 구성되어 있다. 순수는 반도체 제조 공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있음과 함께, 기판 (P) 상의 포토레지스트나 광학 소자 (렌즈) 등에 대한 악영향이 없는 이점이 있다. 또, 순수는 환경에 대한 악영향이 없음과 함께, 불순물의 함유량이 매우 적기 때문에, 기판 (P) 의 표면, 및 투영 광학계 (PL) 의 선단면에 형성되어 있는 광학 소자의 표면을 세정하는 작용도 기대할 수 있다. 그리고, 파장이 193㎚ 정도인 노광 광 (EL) 에 대한 순수 (물) 의 굴절률 (n) 은 거의 1.44 이기 때문에, 노광 광 (EL) 의 광원으로서 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 을 사용한 경우, 기판 (P) 상에서는 1/n, 즉 약 134㎚ 로 단파장화되어 높은 해상도가 얻어진다. 또한, 초점 심도는 공기 중과 비교하여 약 n 배, 즉 약 1.44 배로 확대되기 때문에, 공기 중에서 사용하는 경우와 동일한 정도의 초점 심도를 확보하면 좋은 경우에는, 투영 광학계 (PL) 의 개구수를 보다 증가시킬 수 있으며, 이 점에 있어서도 해상도가 향상된다.
상기 각 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 의 선단에 광학 소자 (PLa) 로서 렌즈가 부착되어 있어, 이 렌즈에 의해 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성, 예컨대, 수차 (구면 수차, 코마 수차 등) 를 조정할 수 있다. 광학 소자 (PLa) 로는 상기 광학 특성을 조정하는 광학 플레이트이어도 된다. 한편, 액체 (30) 와 접촉하는 광학 소자 (PLa) 를 렌즈보다 저렴한 평행 평면판으로 할 수도 있다. 광학 소자 (PLa) 를 평행 평면판으로 함으로써, 노광 장치 (EX) 의 운반, 조립, 조정시에 있어서 투영 광학계 (PL) 의 투과율, 기판 (P) 상에서의 노광 광 (EL) 의 조도, 및 조도 분포의 균일성을 저하시키는 물질 (예컨대, 규소계 유기물 등) 이 그 평행 평면판에 부착되어도, 액체를 공급하기 직전에 그 평행 평면판을 교환하기만 하면 되며, 액체와 접촉하는 광학 소자를 렌즈로 하는 경우에 비해 그 교환 비용이 낮아진다는 이점이 있다. 즉, 노광 광 (EL) 의 조사에 의해 레지스트로부터 발생하는 비산 입자, 또는 액체 중의 불순물의 부착 등에 기인하여 액체에 접촉되는 광학 소자의 표면이 오염되기 때문에, 그 광학 소자를 정기적으로 교환할 필요가 있는데, 이 광학 소자를 저렴한 평행 평면판으로 함으로써, 렌즈에 비해 교환 부품의 비용이 낮고, 또한 교환에 요하는 시간을 짧게 할 수 있어, 메인터넌스 코스트 (러닝 코스트) 의 상승이나 스루풋의 저하를 억제할 수 있다.
액체의 흐름에 따라 생기는 투영 광학계 (PL) 선단의 광학 소자 (PLa) 와 기판 (P) 사이의 압력이 큰 경우에는, 그 광학 소자를 교환 가능하게 하는 것은 아니라, 그 압력에 의해 광학 소자가 움직이지 않도록 견고하게 고정시켜도 된다.
상기 각 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 의 표면의 사이는 액체로 채워져 있는 구성이지만, 예컨대, 기판 (P) 의 표면에 평행 평면판으로 이루어지는 커버 유리를 부착시킨 상태에서 액체를 채우는 구성이어도 된다.
상기 각 실시형태의 기판 (P) 으로는, 반도체 디바이스 제조용 반도체 웨이퍼 뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용 유리 기판이나, 박막 자기 헤드용 세라믹웨이퍼, 또는 노광 장치에서 사용되는 마스크 또는 레티클의 원판 (합성 석영, 규소 웨이퍼) 등이 적용된다.
노광 장치 (EX) 로는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 동기 이동시켜 마스크 (M) 의 패턴을 주사 노광하는 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 노광 장치 (스캐닝 스테퍼) 외에, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 정지시킨 상태에서 마스크 (M) 의 패턴을 일괄 노광시키고, 기판 (P) 을 순차적으로 단계 이동시키는 스텝 앤드 리피트 방식의 투영 노광 장치 (스테퍼) 에도 적용할 수 있다. 또, 본 발명은 기판 (P) 상에서 적어도 2 개의 패턴을 부분적으로 겹쳐서 전사하는 스텝 앤드 스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다.
상기 기술한 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 와 기판 (P) 간을 국소적으로 액체로 채우는 노광 장치를 채용하고 있지만, 일본 공개특허공보 평6-124873호에 개시되어 있는 노광 대상인 기판을 유지한 스테이지를 액조 내에서 이동시키는 액침 노광 장치나, 일본 공개특허공보 평10-303114호에 개시되어 있는 스테이지 상에 소정 깊이의 액체조를 형성하고, 그 안에 기판을 유지하는 액침 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또, 본 발명은, 일본 공개특허공보 평10-163099호, 일본 공개특허공보 평10-214783호, 일본 특허공표공보 2000-505958호 등에 개시되어 있는 트윈 스테이지형 노광 장치에도 적용할 수 있다.
노광 장치 (EX) 의 종류로는, 기판 (P) 에 반도체 소자 패턴을 노광시키는 반도체 소자 제조용 노광 장치만이 아니라, 액정 표시 소자 제조용 또는 디스플레이 제조용 노광 장치나, 박막 자기 헤드, 촬상 소자 (CCD) 또는 레티클 또는 마스크 등을 제조하기 위한 노광 장치 등에도 널리 적용할 수 있다.
기판 스테이지 (PST) 나 마스크 스테이지 (MST) 에 리니어 모터 (USP 5,623,853 또는 USP 5,528,118 참조) 를 사용하는 경우는, 에어베어링을 사용한 에어 부상형 및 로렌츠력 또는 리액턴스력을 이용한 자기 부상형 중 어느 것을 사용해도 된다. 또, 각 스테이지 (PST, MST) 는, 가이드를 따라 이동하는 타입이어도 되고, 가이드를 형성하지 않는 가이드리스 타입이어도 된다.
각 스테이지 (PST, MST) 의 구동 기구로는, 2 차원으로 자석을 배치한 자석 유닛과, 2 차원으로 코일을 배치한 전기자 유닛을 대향시키고, 전자력에 의해 각 스테이지 (PST, MST) 를 구동시키는 평면 모터를 사용해도 된다. 이 경우, 자석 유닛과 전기자 유닛 중 어느 일방을 스테이지 (PST, MST) 에 접속시켜, 자석 유닛과 전기자 유닛의 타방을 스테이지 (PST, MST) 의 이동면측에 형성하면 된다.
기판 스테이지 (PST) 의 이동에 의해 발생하는 반력은, 투영 광학계 (PL) 에 전달되지 않도록, 일본 공개특허공보 평8-166475호 (USP 5,528,118) 에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임 부재를 사용하여 기계적으로 바닥 (대지) 으로 빠져나가도록 해도 된다.
마스크 스테이지 (MST) 의 이동에 의해 발생하는 반력은, 투영 광학계 (PL) 에 전달되지 않도록, 일본 공개특허공보 평8-330224호 (미국 특허 5,528,118) 에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임 부재를 사용하여 기계적으로 바닥 (대지) 으로 빠져나가도록 해도 된다.
이상과 같이, 본원 실시형태의 노광 장치 (EX) 는, 본원의 특허청구의 범위에서 든 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브 시스템을, 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해, 이 조립 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 행해진다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호간의 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 있다는 것은 말할 필요도 없다. 각종 서브 시스템의 노광 장치로의 조립 공정이 종료되면, 종합 조정이 행해져, 노광 장치 전체적으로 각종 정밀도가 확보된다. 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 실시하는 것이 바람직하다.
반도체 디바이스 등의 마이크로디바이스는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 마이크로디바이스의 기능ㆍ성능 설계를 실시하는 단계 (201), 이 설계 단계에 기초한 마스크 (레티클) 를 제작하는 단계 (202), 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계 (203), 상기 기술한 실시형태의 노광 장치 (EX) 에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광시키는 노광 처리 단계 (204), 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함함 ; 205), 검사 단계 (206) 등을 거쳐 제조된다.
산업상이용가능성
본 발명에 의하면, 기화된 액체에 의한 투영 광학계나 기판, 또는 액침 노광용 액체의 온도 변동을 억제할 수 있기 때문에, 온도 변동에 기인하는 투영 광학계의 투영 이미지의 열화나 기판의 변형을 억제할 수 있어, 고정밀도의 노광 처리를 행할 수 있다.

Claims (10)

  1. 투영 광학계와 기판 사이의 적어도 일부를 액체로 채우고, 상기 투영 광학계와 상기 액체를 통해 패턴의 이미지를 상기 기판 상에 투영하고, 상기 기판을 노광시키는 노광 장치로서,
    상기 액체의 기화를 억제하는 기화 억제 장치를 구비하는 노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기화 억제 장치는, 상기 액체의 주위를 소정의 증기압보다도 높게 하는 노광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기화 억제 장치는, 상기 액체의 주위를, 그 액체의 포화 증기압으로 하는 노광 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기화 억제 장치는, 상기 액체 주위에 증기를 공급하는 공급 장치를 갖는 노광 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 공급 장치는, 상기 액체와 동일한 물질인 증기, 또는 상기 액체가 기화되었을 때에 생기는 증기와 동일한 조성을 갖는 증기를 공급하는 노광 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기화 억제 장치는, 상기 기판을 포함하고, 상기 액체 주위의 공간을 둘러싸는 격벽 부재를 갖는 노광 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기화 억제 장치는, 상기 격벽 부재 내측의 공간 내의 증기압을, 그 외측보다 높게 하는 노광 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 상의 일부에 액침 영역을 형성하기 위해, 상기 기판 상에 액체를 공급하는 액체 공급 기구를 더 구비하는 노광 장치.
  9. 투영 광학계와 기판 사이의 적어도 일부를 액체로 채우고, 상기 투영 광학계와 상기 액체를 통해 패턴의 이미지를 상기 기판 상에 투영하여, 상기 기판을 노광시키는 노광 장치로서,
    액체와의 접촉 부분을 둘러싸는 폐공간을 형성하는 부재; 및
    그 폐공간 내부의 증기압을, 그 폐공간 외부의 증기압보다도 높게 하는 증기압 조정 장치를 구비하는 노광 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하는 디바이스 제조 방법.
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