KR100870791B1 - 노광장치, 노광방법 및 노광시스템 - Google Patents

노광장치, 노광방법 및 노광시스템 Download PDF

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KR100870791B1
KR100870791B1 KR1020070015703A KR20070015703A KR100870791B1 KR 100870791 B1 KR100870791 B1 KR 100870791B1 KR 1020070015703 A KR1020070015703 A KR 1020070015703A KR 20070015703 A KR20070015703 A KR 20070015703A KR 100870791 B1 KR100870791 B1 KR 100870791B1
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Abstract

레티클의 패턴의 상을 웨이퍼에 투영하는 투영 광학계를 구비하고, 상기 투영 광학계와 상기 웨이퍼 사이의 공간에 공급되는 액체를 개입시켜, 상기 웨이퍼를 노광하는 노광장치로서, 상기 액체와 산소 이외의 기체를 접촉시킴으로써, 상기 액체 중의 용존 산소를 저감하는 탈산소수단과, 상기 액체 중의 용존기체를 저감하는 탈기수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치를 제공한다.

Description

노광장치, 노광방법 및 노광시스템{EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND EXPOSURE SYSTEM}
도 1은 본 발명의 일측면으로서의 노광장치의 구성을 나타낸 개략 블록도;
도 2는 도 1에 표시한 노광장치의 구성의 일부를 나타낸 부분 블록도;
도 3은 도 1에 표시한 노광장치의 구성의 일부를 나타낸 부분 블록도;
도 4는 도 1에 표시한 노광장치의 구성의 일부를 나타낸 부분 블록도;
도 5는 도 1에 표시한 노광장치의 구성의 일부를 나타낸 부분 블록도;
도 6은 도 1에 표시한 노광장치의 구성의 일부를 나타낸 부분 블록도;
도 7은 도 1에 표시한 노광장치의 구성의 일부를 나타낸 부분 블록도;
도 8은 본 발명의 일측면으로서의 노광장치의 구성의 일부를 나타낸 부분 블록도;
도 9는 디바이스의 제조를 설명하기 위한 순서도;
도 10은 도 9에 표시한 스텝 4의 웨이퍼 프로세스의 상세한 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1, 1A: 노광장치 10: 조명장치
11: 레이저 12: 빔 정형 광학계
20: 레티클 25: 레티클 스테이지
30: 투영 광학계 40: 웨이퍼
45: 웨이퍼 스테이지 50: 저산소화 수단
100: 순환 수단 110: 정제 수단
120, 120A: 탈산소수단(질소(혹은 헬륨) 버블러)
125: 탈기수단(탈기 필터)
130, 130A 내지 130C: 계측 수단
140: 폐액 탱크
본 발명은 노광장치, 노광방법 및 노광시스템에 관한 것이다.
포토리소그래피 기술을 이용해서 반도체 메모리나 논리 회로 등의 미세한 반도체소자를 제조할 때, 축소 투영 노광장치가 종래부터 사용되고 있다. 축소 투영 노광장치는 레티클(마스크)에 묘화된 회로 패턴의 상을 투영 광학계에 의해 웨이퍼 등의 기판에 투영해서 회로 패턴을 전사한다.
축소 투영 노광장치로 전사할 수 있는 최소의 치수(해상도)는 노광에 이용하는 광의 파장에 비례하고, 투영 광학계의 개구수(NA)에 반비례한다. 따라서, 파장을 짧게 하면 할수록, 그리고, NA를 올리면 올릴수록, 해상도는 좋아진다. 이 때문에, 근년의 반도체소자의 미세화에의 요구에 수반해서 노광광의 단파장화가 진행되어, KrF 엑시머 레이저(파장 약 248㎚)로부터 ArF 엑시머 레이저(파장 약 193 ㎚)로 이용되는 자외선의 파장은 짧아졌다.
이 중에서, ArF 엑시머 레이저 등의 광원을 이용하면서, 더욱 해상도를 향상시키는 기술로서 액침노광이 주목받고 있다. 액침노광이란, 투영 광학계의 가장 웨이퍼쪽에 가까운 최종 렌즈와 웨이퍼 사이를 액체로 채움(즉, 투영 광학계의 웨이퍼쪽의 매질을 액체로 함)으로써 노광광의 실효 파장을 단파장화해서, 투영 광학계의 NA를 외관상 크게 하여 해상도의 향상을 도모하는 것이다. 투영 광학계의 NA는 매질의 굴절률을 n으로 하면, NA = n×sinθ가 되므로, 공기의 굴절률보다 높은 굴절률(n>1)의 매질을 채움으로써 NA를 n까지 크게 할 수 있다.
또, 굴절률이 높은 액체일수록 해상도의 향상이 전망되는 것으로부터, 순수를 이용한 액침노광장치의 후계 기술로서 고굴절률을 가지는 액체(고굴절률 액체)를 이용한 액침노광장치가 제안되어 있다(일본국 공개특허 제2006-4964호 공보 참조).
그렇지만, 본 발명자는 고굴절률 액체와 순수를 비교한 바, 고굴절률 액체를 이용한 액침노광장치는 순수를 이용한 액침노광장치와는 다른 이하와 같은 과제를 가지는 것을 찾아냈다.
고굴절률 액체를 이용한 액침노광장치에 관한 제1의 과제는 액체를 재이용할 필요가 있는 점이다. 이것은 고굴절률액이 순수와 비교해서 비용이 높고, 환경 부하도 높기 때문이다.
여기서, 액체를 순환시키는 액침노광장치에 대해서는 이미 몇 가지 제안되어 있다(미국 특허 제 4,346,164호 및 일본국 공개특허 제2005-136374호 공보 참조).
미국 특허 제 4,346,164호 및 일본국 공개특허 제2005-136374호 공보의 액침노광장치는 회수한 액체로부터 불순물을 없애고(즉, 정제 수단에 의해 회수한 액체를 정제하고), 이러한 액체를 재이용한다. 일반적으로, 정제 수단의 후단에는 정제된 액체의 순도를 검사하는 검사 수단이 배치된다. 예를 들면, 파티클량이나 불순물량을 검출하는 방법이나, 전기 저항이나 굴절률 등의 물리적 특성을 계측하는 방법이 일본국 공개특허 제 2005-136374호 공보에서 제안되어 있다. 그렇지만, 본 발명자가 열심히 검토한 바, 이러한 검사 수단에서는 액체의 순도를 정밀하게 검출할 수 없는 것으로 판명되었다. 즉, 종래의 액침노광장치에서는 순환시키고 있는(즉, 재이용하는) 액체가 양질인지의 여부가 충분히 보증되어 있지 않기 때문에, 양질이 아닌(즉, 재이용할 수 없는) 액체를 재이용해 버리는 경우가 있다. 이러한 고굴절률 액체를 이용한 액침노광장치에 있어서, 얼마나 양질의 액체를 순환시킬 수 있는가 하는 과제는 순수를 이용한 액침노광장치에는 없는 특유의 과제이다.
고굴절률 액체를 이용한 액침노광장치에 관한 제2의 과제는 고굴절률 액체의 투과율이 저하하기 쉬운 점이다. 고굴절률 액체 중에는 순수와 비교해서 산소가 용해되기 쉽고, 대기중에 노출되면 자외 파장역의 투과율이 크게 저하한다. 또, 종래의 액침노광장치에서는 기포의 발생을 억제하는 것을 목적으로 모든 용존기체를 저감하는 탈기수단을 갖고 있다. 그러나, 이러한 탈기수단에서는 용존 산소를 충분히 저감하지 못하고, 미량으로 남은 용존 산소에 의해 액체의 투과율은 저하한 다. 또, 노광광에 의한 분해 등의 반응도 염려되고, 이러한 반응에 수반하는 투과율의 저하도 상정된다. 액체의 투과율이 저하하면 노광광의 흡수에 의한 액체의 온도 상승이 생겨 굴절률이 변화한다. 이러한 액체의 굴절률의 변화는 노광 수차를 일으키기 때문에, 노광 성능(결상 성능)을 유지하기 위해서는, 액체의 투과율을 엄밀하게 관리할 필요가 있다. 또, 액체의 온도 변화에 기인한 노광 수차를 보정하는 경우에는, 액체의 투과율을 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 액체의 투과율이 변동하는 경우에는, 이러한 변동에 응해서 수차 보정량을 제어할 필요가 있다.
본 발명은 액체의 투과율의 변동을 저감하는 노광장치를 제공한다.
본 발명의 일측면으로서의 노광장치는 레티클의 패턴의 상을 기판에 투영하는 투영 광학계를 구비하고, 상기 투영 광학계와 상기 기판 사이의 공간에 공급되는 액체를 개입시켜, 상기 기판을 노광하는 노광장치에 있어서, 상기 액체와 산소 이외의 기체를 접촉시킴으로써, 상기 액체 중의 용존 산소를 저감하는 탈산소수단과, 상기 액체 중의 용존기체를 저감하는 탈기수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적 또는 그 외의 특징은 이하에 첨부 도면을 참조해서 설명되는 바람직한 실시예에 의해 명백해질 것이다.
바람직한 실시형태의 상세한 설명
이하, 첨부 도면을 참조해서, 본 발명의 일측면으로서의 노광장치에 대해 설명한다. 또, 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙 이고, 중복하는 설명은 생략한다. 여기서, 도 1은 본 발명의 노광장치(1)의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
노광장치(1)는 도 1에 도시한 바와 같이 조명장치(10), 레티클(20)을 탑재하는 레티클 스테이지(25), 투영 광학계(30), 웨이퍼(40)를 탑재하는 웨이퍼 스테이지(45) 및 순환 수단(100)을 구비한다.
노광장치(1)는 투영 광학계(30)의 광학 소자 중 가장 웨이퍼(40)에 가까운 광학 소자(최종 렌즈)와 웨이퍼(40) 사이에 액체(L)를 개입시켜, 레티클(20) 위의 패턴에 의해 웨이퍼(40)를 노광하는 액침노광장치이다. 노광장치(1)는 본 실시형태에서는 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광장치이지만, 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광장치를 사용할 수도 있다.
조명 장치(10)는 전사용의 회로 패턴이 형성된 레티클(20)을 조명하고, 광원부와 조명 광학계를 가진다.
광원부는 광원으로서의 레이저(11)와 빔 정형 광학계(12)를 포함한다. 레이저(11)는 파장 약 193 ㎚의 ArF 엑시머 레이저, 파장 약 248 ㎚의 KrF 엑시머 레이저, 파장 약 157 ㎚의 F2 레이저 등을 사용할 수 있다. 본 실시형태에서는 광원에 파장 약 193 ㎚의 ArF 엑시머 레이저를 사용했다. 단, 레이저(11)의 종류 및 개수는 한정되지 않고, 광원의 종류도 한정되지 않는다.
빔 정형 광학계(12)는 레이저(11)로부터의 광속의 종횡 비율을 변환한다. 빔 정형 광학계(12)는 광학 적분기(14)를 조명하기 위해서 필요한 크기와 발산각을 갖는 광속을 형성한다.
조명 광학계는 레티클(20)을 조명하는 광학계이며, 본 실시형태에서는 집광광학계(13), 광학 적분기(14), 개구조리개(15), 집광렌즈(16), 절곡 미러(17), 마스킹 블레이드(18) 및 결상 렌즈(19)를 포함한다. 조명 광학계는 륜대(輪帶) 조명이나 사중극 조명 등 여러 가지 조명 모드를 실현할 수 있다.
집광광학계(13)는 광학 적분기(14)에 소망의 형상의 광속을 효율적으로 도입한다. 집광광학계(13)는 레티클(20)의 노광량을 변경 가능한 노광량 조정부를 포함한다.
광학 적분기(14)는 레티클(20)을 조명하는 조명광을 균일화하기 위한 것이고, 본 실시형태에서는 파리의 눈렌즈를 사용하고 있다.
개구조리개(15)는 투영 광학계(30)의 동공면(32)과 공액인 위치에 배치된다. 개구조리개(15)의 개구 형상은 투영 광학계(30)의 동공면(32)에 형성되는 유효 광원 형상에 상당한다.
집광렌즈(16)는 광학 적분기(14)의 사출면 근방의 2차 광원으로부터 사출된 복수의 광속을 집광한다.
미러(17)는 집광렌즈(16)가 집광한 광속을 반사한다. 마스킹 블레이드(18)는 그 복수의 광속에 의해 균일하게 조명된다.
마스킹 블레이드(18)는 복수의 가동 차광판으로 구성되는 시야 조리개이다. 마스킹 블레이드(18)는 투영 광학계(30)의 유효 면적에 대응하는 대략 구형(矩形)의 개구 형상을 가지는 개구를 가진다. 마스킹 블레이드(18)의 개구부를 투과한 광속은 레티클(20)을 조명하는 조명광으로서 사용된다.
결상 렌즈(19)는 마스킹 블레이드(18)의 개구(개구 형상)를 레티클(20) 위에 결상한다.
레티클(20)에는 웨이퍼(40)를 노광하기 위한 패턴이 형성되어 있다. 레티클 스테이지(25)는 레티클(20)을 지지하고 있다.
투영 광학계(30)는 레티클(20)의 패턴의 상을 웨이퍼(40) 위에 투영한다. 투영 광학계(30)로서는 굴절계나 반사굴절계를 사용할 수 있다. 투영 광학계(30)의 가장 웨이퍼에 가까운 최종 렌즈로서는 평볼록 렌즈나 메니스커스 렌즈를 사용할 수 있다.
웨이퍼(40)의 표면에는 포토레지스트가 도포되어 있다. 본 실시형태에서는 기판으로서 웨이퍼(40)를 이용하고 있지만, 웨이퍼(40) 대신에, 유리판, 그 외의 기판을 사용할 수도 있다.
웨이퍼 스테이지(45)는 웨이퍼 척 등의 유지부(45a)를 개입시켜 웨이퍼(40)를 지지한다.
순환 수단(100)은 공급 노즐(102)을 개입시켜, 투영 광학계(30)의 최종 렌즈와 웨이퍼(40) 사이에 액체(L)를 공급한다. 또, 순환 수단(100)은 회수 노즐(104)을 개입시켜, 투영 광학계(30)의 최종 렌즈와 웨이퍼(40) 사이에 공급된 액체(L)를 회수한다.
저산소화 수단(50)은 액체(L)의 주변에 산소 이외의 기체를 공급함으로써, 액체(L)의 주변의 산소 농도를 대기의 산소 농도보다 낮게 한다. 저산소화 수단 에 공급하는 기체는 노광광에 대한 투과성이 높은 기체인 것이 바람직하고, 예를 들면, 질소, 헬륨, 아르곤 등이 사용된다. 기체의 소비량이 많기 때문에, 염가의 질소가 보다 적합하다. 액체(L)의 주변의 산소 농도를 저감함으로써, 산소가 용해됨으로써 생기는 액체(L)의 투과율 저하를 억제할 수 있다.
액체(L)로서는 노광광의 파장에 대한 투과율이 좋고, 투영 광학계(30)에 오염을 가능한 한 부착시키지 않고, 레지스트 프로세스와의 매칭이 좋은 액체를 사용한다. 액체(L)는 순수나 탄화수소계 액체이며, 웨이퍼(40)에 도포된 포토레지스트나 노광광의 파장에 응해서 선택할 수 있다. 투영 광학계(30)의 최종 렌즈에는 액체(L)로부터의 영향을 보호하기 위해서 코팅을 실시할 수도 있다.
순환 수단(100)은 회수한 액체(L)의 순도를 향상시키기 위한 정제 수단(110), 액체(L)의 용존 산소를 제거하는 탈산소수단(120), 액체(L)의 용존기체를 제거하는 탈기수단(125), 액체(L)의 투과율을 계측하는 계측 수단(130)을 가진다. 또, 계측 수단(130)은 본 실시형태에서는 3개의 계측 수단(130A) 내지 (130C)을 포함한다. 순환 수단(100)은 액체(L)를 이송하기 위한 펌프, 액체(L)의 이송량을 제어하기 위한 유량 제어부, 액체(L)의 온도 조절을 위한 온도 조절부, 새로운 액체와 회수 후에 정제한 액체(L)를 혼합하는 혼합 수단도 추가로 가진다.
탈산소수단(120)으로서는 산소 이외의 기체를 버블링함으로써 용존 산소를 제거하는 버블러를 이용할 수 있다. 버블러에서 사용하는 기체는 노광광에 대한 투과성이 높은 기체인 것이 바람직하고, 예를 들면, 질소, 헬륨, 아르곤 등이 사용된다. 버블링과 겸해서, 버블링을 실시하는 용기내의 액체를 교반함으로써, 효율 적으로 탈산소처리를 실시할 수 있다. 또, 다공질체 등을 이용해서 미세한 기포를 생성함으로써, 액체와 기체가 접하는 면적을 크게 할 수 있어 효율적으로 탈산소처리를 실시할 수 있다. 다공질체로서는 사불화 에틸렌수지(PTFE)나 SUS, SiO2, SiC 등의 재료로 제작된 것을 사용할 수 있다.
탈산소수단(120)으로서는 산소 이외의 기체와 액체(L)를 접촉시키는 방법이면 어떠한 수단이어도 상관없다. 예를 들면 용기 내에 액체(L)를 넣어 산소 이외의 기체를 흘리면서 액체(L)를 교반하는 것뿐이어도 된다. 또, 액체(L)를 미세한 액적 상태로 해서, 액적의 주변 분위기를 산소 이외의 기체로 하는 것도 좋다.
탈기수단(125)으로서는 기체 투과막의 한쪽에 액체를 흐르게 하고, 다른 쪽을 감압함으로써 용존기체를 제거하는 탈기필터를 이용할 수 있다. 기체 투과막으로서는 예를 들면 사불화 에틸렌수지(PTFE) 등의 불소 수지가 이용된다. 기체 투과막과 액체의 접촉 면적을 크게 하기 위해서, 기체 투과막을 지름 1OO ㎛정도의 중공사(中空絲) 형상으로 가공하면 된다. 불소 수지의 중공사를 수십에서 수백개 다발로 해서 내부에 액체를 흐르게 하여, 중공사의 외측을 감압함으로써, 효율적으로 용존기체를 제거할 수 있다. 반대로, 중공사내를 감압해서, 중공사 밖에 액을 흐르게 해도 된다. 또, 탈기수단(125)의 목적은 용존기체 농도를 저감해서, 기포의 수명을 짧게 하는 것이다. 결과적으로, 기포에 의한 노광 결함을 방지하는 것이 가능하다.
기포 수명의 단축은 저산소화 수단(50)에 공급하는 기체와 다른 종류의 기체 를 탈산소수단(120)에서 사용하는 것에 의해서도 실현될 수 있다. 투영 광학계(30)의 최종 렌즈와 웨이퍼(40) 사이에 공급되는 액체(L)의 주변은 저산소화 수단(50)에 의해 예를 들면 질소로 치환되고 있다. 그 때문에, 웨이퍼(40) 위의 액체(L)에 의해 생기는 기포는 질소의 기포이다. 질소의 기포 수명을 짧게 하기 위해서는 액체(L) 중의 질소 농도를 저감하면 된다. 헬륨 등 질소 이외의 기체로 버블링함으로써 액체(L) 중의 질소 농도를 저감할 수 있기 때문에, 기포의 수명을 단축할 수 있다. 다만, 버블링에 사용하는 기체가 액중에서 포화되어 있기 때문에, 압력 변동이나 온도 변동에 의해 버블링에 사용하는 기체 성분이 기포를 형성할 가능성이 있다. 따라서, 탈산소수단(120)의 후단에 탈기수단(125)을 설치하는 것이 바람직하다. 또, 헬륨 등 질소 이외의 기체는 질소와 비교해서 고가이다. 그 때문에, 탈산소수단(120)을 직렬로 2개 설치해서, 처음에 질소 버블링에 의해 탈산소를 실시하고, 계속해서 헬륨 버블링으로 탈질소를 실시해도 된다. 헬륨 버블링 전에 질소 버블링을 실시함으로써, 헬륨가스의 사용량을 줄이는 것이 가능하다.
기포 수명의 단축을 탈기수단(125)만으로 실현하는 경우, 탈기수단(125)의 대형화가 염려된다. 또, 높은 압력 손실에 대응하기 위해, 액송펌프의 대형화라고 하는 문제가 생길 가능성도 있다. 탈기수단(125)에 더해서, 저산소화 수단(50)과 탈산소수단(120)에서 사용하는 기체의 종류를 바꿈으로써, 탈기수단(125)의 대형화를 억제해서, 기포에 의한 노광 결함을 방지하는 것이 가능해진다.
계측 수단(130)은 액체(L)의 투과율을 계측하는 방법으로서 석영 등의 투광 성 재료로 구성된 셀에 액체(L)를 통과시켜, 이러한 셀의 투과율을 계측하는 방법을 이용한다. 계측하는 투과율은 노광광의 파장에 대한 투과율이기 때문에, KrF 엑시머 레이저이면 약 248 ㎚의 파장에 대한 투과율, ArF 엑시머 레이저이면 약 193 ㎚의 파장에 대한 투과율인 것이 바람직하다. 계측 수단(130)으로서는 통상의 분광 광도계를 사용한다. 여기서, 분광 광도계란, D2 램프 등의 광원으로부터 회절 격자 등을 이용해서 노광광의 파장의 광을 선택해서, 셀에 입사시킨 후, 투과광을 포토멀티플라이어(photo multiplier) 등의 수광기로 검출하는 구성의 것을 말한다.
또, 액체(L)에 따라서는, 노광광의 파장에 대한 투과율을 다른 파장의 투과율로부터 예측할 수 있는 것도 있다. 이 경우, 계측 수단(130)은 노광광 이외의 파장에 대한 투과율을 계측하는 구성으로 하는 것이 가능하다. 예를 들면, 파장에 따라서는 저압 수은등(185㎚)이나 엑시머 램프(172㎚)의 휘선을 이용할 수 있어, 분광기를 생략할 수 있는 경우도 있다. 또한, 계측 수단(130)은 계측 정밀도를 향상시키기 위해서, 쵸퍼 등을 이용한 더블 빔 방식이나 록 인 앰프 방식, 셀의 전후에 있어서 광강도를 계측하는 방법을 적당히 이용할 수 있다. 마찬가지로, 계측 정밀도의 시점으로부터, 액체(L)의 계측 두께는 1 ㎜ 내지 100 ㎜의 범위, 바람직하게는, 10 ㎜ 내지 50 ㎜의 범위인 것이 바람직하다.
계측 수단(130A)은 웨이퍼(40)를 노광하는 노광 위치로부터 회수한 액체(L)의 투과율을 계측한다. 계측 수단(130B)은 정제 수단(110)에 의해 정제된 액체(L)의 투과율을 계측한다. 계측 수단(130C)은 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40) 사이에 공급하는 액체(L)의 투과율을 계측한다.
도 2는 노광장치(1)의 구성의 일부를 나타낸 부분 블록도이다. 도 2에는 투영 광학계(30), 웨이퍼(40), 웨이퍼 스테이지(45), 액체(L) 및 순환 수단(100)을 나타내고 있다.
순환 수단(100)에 있어서, 회수 노즐(104)로부터 회수한 액체(L)는 탈산소수단(120A)에 의해 처리되어, 계측 수단(130A)에서 투과율이 계측된다. 계측 수단(130A)에 의해 계측된 액체(L)의 투과율의 값이 높은 경우, 액체(L)는 정제 수단(110)에 이송된다. 한편, 계측 수단(130A)에 의해 계측된 액체(L)의 투과율의 값이 낮은 경우, 액체(L)는 폐액 탱크(140)에 이송된다.
정제 수단(110)에 의해 정제된 액체(L)는 계측 수단(130B)에서 투과율이 계측된다. 계측 수단(130B)에 의해 계측된 액체(L)의 투과율의 값이 높은 경우, 액체(L)는 혼합 수단(150)에 이송된다. 한편, 계측 수단(130B)에 의해 계측된 액체(L)의 투과율의 값이 낮은 경우, 액체(L)는 정제 수단(110)에 재차 이송된다. 또, 액체(L)의 투과율의 값이 극단적으로 낮은 경우, 액체(L)는 폐액 탱크(140)에 이송된다. 또한, 정제 수단(110)의 정제 중에 배출되는 불순물을 포함한 폐액도 폐액 탱크(140)에 이송된다.
혼합 수단(150)은 신액 탱크(152)로부터 공급되는 새로운 액체와 정제 수단(110)에서 정제된 액체(L)를 혼합한다. 새로운 액체와 정제된 액체(L)와의 혼합비는 계측 수단(130B)에 의해 계측된 액체(L)의 투과율의 값에 근거해서 결정되고, 그 결정된 혼합비로 새로운 액체와 정제된 액체(L)를 혼합한다.
혼합한 액체는 공급 탱크(154)에 축적된다. 공급 탱크(154)로부터 공급되는 액체(L)는 탈산소수단(120)에 의해 처리된다. 또, 도 2에는 공급 탱크(154)와 탈산소수단(120)을 분리해서 표시하였지만, 공급 탱크(154) 내에 탈산소수단으로서의 버블러를 설치해서 탈산소처리를 실시해도 좋다. 더욱이, 탈산소수단(120)의 하류쪽에 배치된 탈기수단(125)에 의해 액체(L) 중의 용존기체는 저감된다. 탈산소처리 및 탈기처리된 액체(L)는 계측 수단(130C)에서 액체(L)의 투과율이 계측된다. 계측 수단(130C)에 의해 계측된 액체(L)의 투과율에 근거해서, 포커스나 노광량의 수차 보정량을 결정하여, 노광할 때에 보정한다. 또한, 탈기수단(125)은 계측 수단(130C)의 하류에 있어도 상관없다.
이하, 순환 수단(100)의 여러 가지 형태에 대해 상세히 설명한다.
[ 실시예 1]
실시예 1에서는, 순환 수단(100)은 도 3에 도시한 바와 같이 질소 버블러(탈산소수단)(120)와 탈기필터(탈기수단)(125)를 가진다. 도 3은 노광장치(1)의 구성의 일부를 나타낸 부분 블록도이다.
실시예 1의 노광장치(1)는 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40) 사이에 공급하는 액체(L)로서 1.64의 굴절률을 가지는 탄화수소계 고굴절률 액체를 사용했다.
노광장치(1)의 노광 위치 주변의 환경은 저산소화 수단(50)에 의해 질소로 치환되고 있지만, 미량의 산소가 액체(L)에 용해됨으로써, 액체(L)의 투과율을 저하시킨다. 액체(L) 중의 용존 산소 농도를 노광 위치의 직전에서 측정한 바, 질소 버블러(120)와 탈기필터(125)를 가동시킨 상태에서는 0.1 ppm 이하였다. 이것 에 대해서, 질소 버블러(120)를 정지시키고, 탈기필터(125)만을 가동시킨 상태에서 측정한 용존 산소 농도는 2 ppm이었다. 용존 산소 농도가 2 ppm인 경우, 액체(L)의 투과율은 0.7%/㎜정도 저하한다. 0.7%/㎜의 투과율 저하는 발생하는 수차량에 크게 기여하기 때문에, 탈기필터(125)만을 가지는 노광장치는 양호한 결상 성능을 제공할 수 없다. 한편, 탈기필터(125)에 더해서 질소 버블러(120)를 가지는 노광장치는 투과율이 높은 액체(L)를 공급할 수 있기 때문에, 안정된 결상 특성을 제공할 수 있다.
[ 실시예 2]
실시예 2에서는, 순환 수단(100)은 실시예 1의 도 3과 마찬가지로 버블러(탈산소수단)(120)와 탈기필터(탈기수단)(125)를 가진다. 다만, 버블러로 사용하는 기체를 헬륨으로 한다.
실시예 2의 노광장치(1)는 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40) 사이에 공급하는 액체(L)로서 1.64의 굴절률을 가지는 탄화수소계 고굴절률 액체를 사용했다.
노광장치(1)의 노광 위치 주변의 환경은 저산소화 수단(50)에 의해 질소로 치환되고 있지만, 미량의 산소가 액체(L)에 용해됨으로써, 액체(L)의 투과율을 저하시킨다. 액체(L) 중의 용존 산소 농도를 노광 위치의 직전에서 측정한 바, 헬륨 버블러(120)와 탈기필터(125)를 가동시킨 상태에서는 0.1 ppm 이하였다. 이것에 대해서, 헬륨 버블러(120)를 정지시키고, 탈기필터(125)만을 가동시킨 상태에서 측정한 용존 산소 농도는 2 ppm이었다. 용존 산소 농도가 2 ppm인 경우, 액체(L)의 투과율은 0.7%/㎜정도 저하한다. 0.7%/㎜의 투과율 저하는 발생하는 수차량에 크게 기여하기 때문에, 탈기필터(125)만을 가지는 노광장치는 양호한 결상 성능을 제공할 수 없다. 한편, 탈기필터(125)에 부가해서 헬륨 버블러(120)를 가지는 노광장치는 투과율이 높은 액체(L)를 공급할 수 있기 때문에, 안정된 결상 특성을 제공할 수 있다. 또, 저산소화 수단(50)에서 사용하는 기체가 탈산소화 수단(120)에서 사용하는 기체와 다르기 때문에, 기포에 기인한 결함을 억제할 수 있다.
[ 실시예 3]
실시예 3에서는 순환 수단(100)은 도 4에 도시한 바와 같이, 탈산소수단(120) 및 탈기수단(125)을 지니고, 웨이퍼(40)를 노광하는 노광 위치와 정제 수단(110) 사이에 액체(L)의 투과율을 계측하는 계측 수단(130A)을 가진다. 도 4는 노광장치(1)의 구성의 일부를 나타낸 부분 블록도이다.
실시예 3의 노광장치(1)는 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40) 사이에 공급하는 액체(L)로서 1.64의 굴절률을 가지는 탄화수소계 고굴절률 액체를 사용했다.
노광장치(1)의 노광 위치에 있어서, 액체(L)는 투영 광학계(30)의 최종 렌즈, 웨이퍼(40), 웨이퍼 스테이지(45)의 천정판, 주변의 공기 등에 접촉해서, 투과율이 저하한다. 특히, 웨이퍼(40)에는 포토레지스트가 도포되어 있기 때문에, 포토레지스트 중의 잔존 용매, 광산발생제, 염기 등의 물질이 액체(L)에 혼입해서, 액체(L)의 투과율이 저하한다. 또, 노광 위치 주변의 환경은 저산소화 수단(50)에 의해 질소로 치환되고 있지만, 미량의 산소가 액체(L)에 용해되어, 액체(L)의 투과율을 저하시키는 일도 있다. 더욱이, 노광광인 KrF 엑시머 레이저나 ArF 엑시머 레이저는 강한 에너지를 가지기 때문에, 액체(L) 자체의 결합이 끊어져, 결과 적으로 투과율이 저하하는 일도 염려된다.
도 4에 표시한 순환 수단(100)에 있어서, 웨이퍼(40)를 노광하는 노광 위치로부터 회수 노즐(104)을 개입시켜 회수한 액체(L)는 탈산소수단(120A)에 의해 처리되어, 계측 수단(130A)에 대해 투과율이 계측된다. 액체(L)의 투과율 저하의 원인으로서는, 상술한 것처럼, 포토레지스트 등에서의 용출물의 혼입이나 노광광에 의한 액체(L) 자체의 분해, 산소의 혼입 등이 있다. 정제 수단(110)은 주로 용출물이나 분해 생성물을 제거한다. 따라서, 산소의 혼입에 의한 액체(L)의 투과율 저하를 다른 요인으로부터 분리할 목적으로 탈산소수단(120A)을 계측 수단(130A)의 전단에 배치한다.
계측 수단(130A)은 실시예 3에서는 광원인 D2 램프, 이 D2 램프가 발하는 광으로부터 193 ㎚의 파장의 광을 추출하는 회절 격자, 액체(L)를 유통시킴과 동시에 계측광을 투과시키는 석영 셀 및 투과광 강도를 검출하는 검출기로 구성된다. 또한, 계측하는 액체(L)의 두께가 10 ㎜ 두께로 되도록 석영 셀을 구성했다.
계측 수단(130A)에 의해 계측된 액체(L) l0 ㎜ 두께당의 투과율치가 10% 이상인 경우에는 액체(L)를 정제 수단(110)에 보내고, 액체(L) l0 ㎜ 두께당의 투과율치가 10% 미만인 경우에는 액체(L)를 폐액 탱크(140)에 보내도록 설정했다. 또한, 투과율의 판정 기준치는 정제 수단(110)의 정제 능력에 따라서 바꿀 수 있다.
계측 수단(130A)에 의해 계측된 액체(L) l0 ㎜ 두께 당의 투과율치가 10% 이상인 경우에는 더욱 그 계측된 투과율치에 응해서 정제 수단(110)의 정제 조건을 제어한다. 여기서, 정제 조건이란, 정제 수단(110)에 있어서의 처리 시간, 처리 횟수, 처리 온도 등이다. 예를 들어, 투과율치가 10 ㎜ 두께당 20% 전후로 낮은 경우에는, 정제 수단(110)에 있어서의 처리 횟수를 5회로 해서, 액체(L)의 투과율이 충분히 회복되도록 설정한다. 한편, 투과율치가 10 ㎜ 두께당 70% 전후로 높은 경우에는, 정제 수단(110)에 있어서의 처리 횟수는 1회로 설정한다.
정제 수단(110)에 의해 정제된 액체(L)는 공급 탱크(154)에 축적할 수 있다. 공급 탱크(154)로부터 공급되는 액체(L)는 탈산소수단(120) 및 탈기수단(125)을 거친 후, 공급 노즐(102)을 개입시켜 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40) 사이에 공급된다. 또, 순환 수단(100)은 도시하지 않는 액체 온도 조정부, 파티클 필터 및 케미컬 필터 등을 탈기수단(125)과 공급 노즐(102) 사이에 적절하게 지닌다.
도 4에 표시한 순환 수단(100)을 가진 노광장치(1)를 이용해서 웨이퍼(40)를 노광하여 상 성능을 검사한 바, 최적 포커스 위치의 드리프트 등도 발생하지 않고, 안정된 상 성능을 나타냈다. 또한, 탈산소수단(120)의 후단에, 계측 수단(130A)과 같은 계측 수단을 배치해서 액체(L)의 투과율 안정성을 검사한 바, 10 ㎜ 두께당의 투과율은 80±3%의 범위에서 안정되어 있는 것을 확인했다.
노광 위치와 정제 수단(110) 사이에, 액체(L)의 투과율을 계측하는 계측 수단(130A)을 배치함으로써, 노광 위치에 있어서 투과율이 저하한 액체(L) 중, 투과율이 극단적으로 낮은 액체(L)를 배제할 수 있다. 투과율이 낮은 액체(L)를 배제함으로써, 정제 수단(110)에의 부하를 적절한 범위로 유지해서, 충분한 정제 효과를 유지할 수 있다. 또, 투과율이 낮은 액체(L)에 기인하는 장치내(예를 들면, 정제 수단(110) 등)의 오염을 방지할 수도 있다. 더욱이, 계측 수단(130A)에 의 해 계측한 액체(L)의 투과율치에 근거해서, 정제 수단(110)의 정제 조건을 제어하는 것도 가능해진다.
이와 같이, 노광 위치와 정제 수단(110) 사이에 계측 수단(130A)을 배치함으로써, 노광 위치로부터 회수한 액체(L)의 품질을 정밀도 좋게 관리할 수 있다. 또, 액체(L)의 투과율치에 근거해서, 정제 수단(110)의 정제 조건을 제어함으로써 액체(L)의 투과율의 변동을 저감한 노광장치를 제공할 수 있다.
[ 실시예 4]
실시예 4에서는, 순환 수단(100)은 도 5에 도시한 바와 같이 정제 수단(110)에서 정제된 액체(L)와 새로운 액체를 혼합하는 혼합 수단(150) 사이에 액체(L)의 투과율을 계측하는 계측 수단(130B)을 가진다. 도 5는 노광장치(1)의 구성의 일부를 나타낸 부분 블록도이다.
실시예 4의 노광장치(1)는 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40) 사이에 공급하는 액체(L)로서 1.64의 굴절률을 가지는 탄화수소계 고굴절률 액체를 사용했다.
도 5에 표시된 순환 수단(100)에 있어서, 웨이퍼(40)를 노광하는 노광 위치로부터 회수 노즐(104)을 개입시켜 회수한 액체(L)는 정제 수단(110)에 의해 정제되어 계측 수단(130B)에서 투과율이 계측된다. 계측 수단(130B)은 실시예 3의 계측 수단(130A)과 같은 것이다.
계측 수단(130B)에 있어서의 액체(L) l0㎜ 두께당의 투과율치가 75% 이상인 경우에는, 액체(L)를 혼합 수단(150)에 보내, 새로운 액체와 혼합한다. 이때, 혼합한 액체의 투과율이 10 ㎜ 두께당 85%가 되도록, 계측한 투과율치에 근거해서, 새로운 액체와 정제한 액체(L)와의 혼합비를 제어했다.
계측 수단(130B)에 있어서의 액체(L) 10㎜ 두께당의 투과율치가 50% 이상 75% 미만인 경우에는, 액체(L)를 정제 수단(110)에 다시 보내서 정제 처리한다. 이때, 계측한 투과율치에 근거해서, 처리 회수 등의 정제 조건을 제어했다.
계측 수단(130B)에 있어서의 액체(L) l0㎜ 두께당의 투과율치가 50% 미만인 경우에는, 액체(L)의 재이용은 곤란하다고 판단해서, 폐액 탱크(140)에 보낸다.
정제한 액체(L)와 새로운 액체는 혼합 수단(150)에서 혼합되어 공급 탱크(154)에 축적될 수 있다. 공급 탱크(154)로부터 공급되는 액체(L)는 탈산소수단(120) 및 탈기수단(125)을 거친 후, 공급 노즐(102)을 개입시켜 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40) 사이에 공급된다. 또, 순환 수단(100)은 도시하지 않는 액체 온도 조정부나 파티클 필터, 케미컬 필터 등을 탈기수단(125)과 공급 노즐(102) 사이에 적절하게 지닌다.
도 5에 표시된 순환 수단(100)을 가지는 노광장치(1)를 이용해서 웨이퍼(40)를 노광해서, 상 성능을 검사한 바, 최적 포커스 위치의 드리프트 등도 발생하지 않고, 안정된 상 성능을 나타냈다. 또, 탈산소수단(120)의 후단에, 계측 수단(130B)과 같은 계측 수단을 배치해서 액체(L)의 투과율 안정성을 검사한 바, 1O ㎜ 두께당의 투과율은 85±1%의 범위에서 안정되어 있는 것을 확인했다.
이와 같이, 정제 수단(110)과 혼합 수단(150) 사이에 계측 수단(130B)을 배치함으로써, 정제 후의 액체(L)의 품질을 정밀도 좋게 관리할 수 있다. 또, 정제 후의 액체(L)의 투과율치에 근거해서, 새로운 액체와의 혼합비를 제어함으로써, 액 체(L)의 투과율의 변동을 저감한 노광장치를 제공할 수 있다.
[ 실시예 5]
실시예 5에서는, 순환 수단(100)은 도 6에 도시한 바와 같이 액체(L)의 용존 산소를 제거하는 탈산소수단(120)과 웨이퍼(40)를 노광하는 노광 위치 사이에 액체(L)의 투과율을 계측하는 계측 수단(130C)을 가진다. 도 6은 노광장치(1)의 구성의 일부를 나타낸 부분 블록도이다.
실시예 5의 노광장치(1)는 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40) 사이에 공급하는 액체(L)로서 1.64의 굴절률을 가지는 탄화수소계 고굴절률 액체를 사용했다.
도 6에 표시된 순환 수단(100)에 있어서, 웨이퍼(40)를 노광하는 노광 위치로부터 회수 노즐(104)을 개입시켜 회수한 액체(L)는 정제 수단(110)에 의해 정제되어 공급 탱크(154)에 축적될 수 있다. 공급 탱크(154)로부터 공급되는 액체(L)는 탈산소수단(120) 및 탈기수단(125)을 거친 후, 계측 수단(130C)에서 투과율이 계측된다.
계측 수단(130C)은 실시예 3의 계측 수단(130A)과 같은 것이다.
계측 수단(130C)에서 투과율이 계측된 액체(L)는 공급 노즐(102)을 개입시켜 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40) 사이에 공급된다. 또한, 순환 수단(100)은 도시하지 않은 신액 탱크, 새로운 액체와 정제한 액체(L)를 혼합하는 혼합 수단, 액체 온도 조정부, 파티클 필터, 케미컬 필터 등을 적절하게 가진다.
실시예 5에서는 계측 수단(130C)에 의한 투과율의 계측치에 근거해서 노광시의 포커스 위치를 보정한다. 포커스 위치의 보정치는 미리 액체(L)의 투과율치에 대해서 일의적으로 결정해 두는 것이 바람직하다. 단, 인접하는 샷과의 위치 관계나 주사 노광 개시 위치로부터의 거리 등에 의존하는 경우도 있으므로, 이들도 고려한 포커스나 노광량의 보정치가 필요한 것도 있다.
액침노광에 있어서, 액체(L)의 투과율을 관리하는 것은 결상 성능을 유지하는 데 매우 중요하다. 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40) 사이에 공급하기 직전의 액체(L)의 투과율을 계측함으로써, 만일 투과율이 낮은 액체(L)가 공급되었을 경우에, 노광 동작을 정지할 수 있다. 또, 액체(L)의 투과율에 의해 포커스 위치나 노광량 등의 수차 보정량은 변화한다. 액체(L)의 투과율을 정밀도 좋게 계측함으로써, 이러한 수차 보정량을 제어해서, 양호한 결상 성능을 유지할 수 있다.
도 6에 표시된 순환 수단(100)을 가지는 노광장치(1)를 이용해서, 포커스 위치나 노광량의 보정을 하면서 웨이퍼(40)를 노광해서 상 성능을 검사한 바, 안정된 상 성능을 나타냈다. 또, 계측 수단(130C)에 의해 계측한 액체(L)의 투과율치는 10 ㎜ 두께당 80±5%의 범위였다.
이와 같이, 탈산소수단(120)과 노광 위치 사이에 계측 수단(130C)을 배치함으로써, 노광 위치에 공급하는 액체(L)의 품질을 정밀도 좋게 관리할 수 있다. 또, 액체(L)의 투과율치에 근거해서 수차 보정량을 제어함으로써, 양호한 결상 성능을 실현하는 노광장치를 제공할 수 있다.
[ 실시예 6]
다음에, 실시예 6의 노광장치(1)에 대해 설명한다. 도 7은 실시예 6의 노광장치의 구성의 일부를 나타내는 블록도이다.
실시예 6의 노광장치(1)에서는 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40) 사이로부터 회수한 액체(L)를 일시적으로 탱크(160)에 축적하고, 탱크(160)에 축적된 액체(L)의 투과율을 계측 수단(130)에 의해 계측하고 있다. 그리고, 그 계측 수단(130)의 계측 결과에 근거해서, 액체(L)의 투과율을 관리하고 있다. 또, 계측 수단(130)으로서는 실시예 3의 계측 수단(130A)과 같은 것을 이용하고 있다.
실시예 6의 노광장치는 도 7의 블록도에 도시한 바와 같이 복수의 탱크(160)를 가진다. 탱크(160)마다 정제 수단(110) 및 액체(L)의 투과율의 계측 수단(130)을 설치함으로써, 회수한 액체(L)의 투과율이 회복될 때까지 탱크(160)마다 정제처리를 실시할 수 있다.
액체(L)의 투과율을 탱크(160)마다 관리함으로써, 투과율이 안정된 액체(L)를 노광 위치에 공급할 수 있다.
또, 도 7에서는 탱크(160)마다 계측 수단(130)을 설치했지만, 반드시 탱크(160)와 계측 수단(130)의 수는 같은 개수일 필요는 없다. 1개의 계측 수단(130)을 복수의 탱크에서 겸용하는 것도 가능하다. 마찬가지로, 1개의 정제 수단(110)을 복수의 탱크에서 겸용하는 것도 가능하다.
또, 탱크(160) 내에 버블러 등의 탈산소수단(120)을 설치해도 된다. 정제 처리와 탈산소처리를 탱크마다 실시할 수 있기 때문에, 투과율을 정밀도 좋게 관리할 수 있다. 더욱이, 버블링하는 기체에 포함되는 산소 농도를 조정함으로써, 액체의 투과율을 제어하는 것도 가능하다. 용존 산소 농도를 파라미터로 해서 액체의 투과율을 제어함으로써, 탱크간의 투과율 차이를 저감하는 것이 가능하다. 결 과적으로, 공급원의 탱크를 바꾸는 경우에, 노광 조건이 크게 변화하는 것을 억제할 수 있다.
[ 실시예 7]
실시예 7에서는, 도 8에 도시한 바와 같이 액체(L)의 용존 산소를 제거하는 탈산소수단(120)과 웨이퍼(40)를 노광하는 노광 위치 사이에 액체(L)의 투과율을 계측하는 계측 수단(130C)을 갖춘 노광장치(1A)에 대해 설명한다. 도 8은 본 발명의 일측면으로서의 노광장치(1A)의 구성의 일부를 나타낸 부분 블록도이다.
노광장치(1A)는 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40) 사이에 공급하는 액체(L)로서 1.44의 굴절률을 지닌 순수를 사용했다. 또, 액체(L)에 순수를 사용하는 경우는, 도 8에 도시한 바와 같이, 액체(L)를 순환시키지 않아도 된다(재이용하지 않아도 된다).
공급 탱크(154)에 축적된 액체(L)는 탈산소수단(120)에 보내져서 처리되어 계측 수단(130C)에서 투과율이 계측된다.
계측 수단(130C)은 실시예 7에서는 광원인 D2 램프, 이 D2 램프가 발하는 광으로부터 193 ㎚의 파장의 광을 추출하는 회절 격자, 액체(L)를 유통시킴과 동시에 계측광을 투과하는 석영 셀 및 투과광 강도를 검출하는 검출기로 구성된다. 또, 계측하는 액체(L)의 두께가 20 ㎜ 두께가 되도록 석영 셀을 구성했다.
계측 수단(130C)에서 투과율이 계측된 액체(L)는 공급 노즐(102)을 개입시켜 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40) 사이에 공급된다. 또한, 노광장치(1A)는 도시하지 않은 액체 온도 조정부, 파티클 필터, 케미컬 필터 등을 공급 탱크(154)로부터 공 급 노즐(102) 사이에 적절하게 지닌다.
실시예 7에서는, 계측 수단(130C)에 의한 투과율의 계측치에 근거해서, 노광시의 포커스 위치를 보정한다. 포커스 위치의 보정치는 미리 액체(L)의 투과율치에 대해서 일의적으로 결정해 두는 것이 바람직하다. 단, 인접하는 샷과의 위치 관계나 주사 노광 개시 위치로부터의 거리 등에 의존하는 경우도 있으므로, 이들도 고려한 포커스나 노광량의 보정치가 필요한 것도 있다.
노광장치(1A)를 이용해서, 포커스 위치나 노광량의 보정을 하면서 웨이퍼(40)를 노광하여, 상 성능을 검사한 바, 안정된 상 성능을 나타냈다. 또, 계측 수단(130C)에 의해 계측한 액체(L)의 투과율치는 1O ㎜ 두께당 83±3%의 범위였다.
이상과 같이, 노광장치(1) 또는 (1A)는 액체(L)의 투과율을 계측하는 계측 수단(130A) 내지 (130C)의 적어도 어느 한쪽을 가진다. 따라서, 노광장치(1) 또는 (1A)는 액체(L)의 투과율을 정밀도 좋게 관리하는 것이 가능하고, 액체(L)의 투과율의 변동을 저감해서, 뛰어난 노광 성능을 실현할 수 있다. 또, 노광 위치와 정제 수단(110) 사이, 정제 수단(110)과 혼합 수단(150) 사이, 탈산소수단(120)과 노광 위치 사이 중, 2개 이상의 개소에 계측 수단을 배치함으로써, 액체(L)의 투과율의 변동을 더욱 저감할 수 있다.
또한, 외부의 액체 공급 회수 장치로부터 액체(L)를 노광장치(1)에 공급하는 경우, 노광장치(1)가 계측 수단(130A) 내지 (130C) 및 순환 수단(100)을 갖고 있지 않아도 된다. 예를 들면, 외부의 액체 공급 회수 장치를 상술한 순환 수단(100)과 같은 구성을 가지는 순환 장치로 해서, 이러한 액체 공급 회수 장치에 있어서 액체(L)의 투과율을 계측하고, 이러한 계측 결과에 근거해서, 액체(L)의 투과율을 관리하면 된다. 투영 광학계와 웨이퍼 사이에 공급되는 액체(L)를 개입시켜, 웨이퍼를 노광하는 노광장치와 액체(L)의 투과율을 계측하는 계측 수단을 구비하고, 노광장치에 공급되는 액체(L)를 순환시키는 순환 장치를 가지는 노광시스템도 본 발명의 일측면을 구성한다.
더욱이, 노광장치(1)는 액체(L)를 순환시킬 때에, 회수한 액체(L)의 투과율을 계측하고, 이러한 계측 결과에 근거해서 정제 수단(110)의 정제 조건 또는 혼합 수단(150)의 혼합비를 제어함으로써, 액체(L)의 투과율을 조정하는 노광방법을 제공한다. 이러한 노광방법은 액체(L)의 투과율을 일정하게 유지하는 것이 가능하고, 노광장치(1)와 마찬가지의 효과를 거둔다.
노광에 있어서, 광원부로부터 발사된 광속은 조명 광학계에 의해 레티클(20)을 조명한다. 레티클(20)의 패턴은 투영 광학계(30)에 의해 액체(L)를 개입시켜 웨이퍼(40)에 결상한다. 노광장치(1) 또는 (1A)가 사용하는 액체(L)는 투과율이 정밀도 좋게 관리되어 노광 성능에 영향을 주는 투과율의 변동이 저감되고 있다. 따라서, 노광장치(1) 또는 (1A)는 높은 쓰루풋으로 종래보다 고품위인 디바이스(반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스)를 제공할 수 있다.
또, 이상의 실시예에서는, 노광장치가 회수 노즐(104)과 공급 노즐(102) 사이에 액체(L)를 순환시키는 순환 수단(100)을 구비한 구성으로 했다. 그러나, 순환 수단(100)을 순환 장치로 해서 노광장치 밖에 설치해서 노광장치와 순환 장치에 의해 노광시스템을 구성하는 것으로 해도 된다.
다음에, 도 9 및 도 10을 참조해서, 노광장치(1) 또는 (1A)를 이용한 디바이스 제조 방법의 실시예를 설명한다. 도 9는 디바이스(반도체 디바이스나 액정 디바이스)의 제조를 설명하기 위한 순서도이다. 여기에서는, 반도체 디바이스의 제조를 예로 설명한다. 스텝 1(회로설계)에서는 디바이스의 회로설계를 실시한다. 스텝 2(레티클 제작)에서는 설계한 회로 패턴을 형성한 레티클을 제작한다. 스텝 3(웨이퍼 제조)에서는 실리콘 등의 재료를 이용해서 웨이퍼를 제조한다. 스텝 4(웨이퍼 프로세스)는 전공정이라 불리며, 레티클과 웨이퍼를 이용해서 리소그라피 기술에 의해 웨이퍼 위에 실제의 회로를 형성한다. 스텝 5(조립)는 후공정이라 불리며, 스텝 4에 의해 작성된 웨이퍼를 이용해서 반도체 칩화하는 공정으로, 어셈블리 공정(다이싱, 본딩), 패키징 공정(칩 밀봉) 등의 공정을 포함한다. 스텝 6(검사)에서는 스텝 5에서 작성된 반도체 디바이스의 동작 확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 실시한다. 이러한 공정을 거쳐 반도체 디바이스가 완성되고, 이것이 출하(스텝 7)된다.
도 10은 스텝 4의 웨이퍼 프로세스의 상세한 순서도이다. 스텝 11(산화)에서는 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 스텝 12(CVD)에서는 웨이퍼의 표면에 절연막을 형성한다. 스텝 13(전극 형성)에서는 웨이퍼 위에 전극을 증착 등에 의해 형성한다. 스텝 14(이온 주입)에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 스텝 15(레지스트 처리)에서는 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 스텝 16(노광)에서는 노광장치(1)에 의해 레티클의 회로 패턴을 웨이퍼에 노광한다. 스텝 17(현상)에서는 노광한 웨이퍼를 현상한다. 스텝 18(에칭)에서는 현상한 레지스트상 이외의 부분을 삭제 한다. 스텝 19(레지스트 박리)에서는 에칭이 끝나 불필요해진 레지스트를 제거한다. 이러한 스텝을 반복해서 실시함으로써 웨이퍼 위에 다중의 회로 패턴이 형성된다. 이러한 디바이스 제조 방법에 의하면, 종래보다 고품위의 디바이스를 제조할 수 있다.
이상, 본 발명의 노광장치에 의하면, 액체의 투과율의 변동을 저감하는 것이 가능하다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이들 실시예로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없고, 그 요지의 범위 내에서 여러 가지의 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (13)

  1. 레티클 패턴의 상을 기판에 투영하는 투영 광학계를 구비하고, 상기 투영 광학계와 상기 기판 사이의 공간에 공급되는 고굴절률 액체를 개입시켜, 상기 기판을 노광하는 노광장치에 있어서,
    상기 고굴절률 액체를 산소 이외의 기체와 접촉시킴으로써, 상기 고굴절률액체 중의 용존 산소를 저감하는 탈산소수단; 및
    기체 투과막의 한쪽에 고굴절률 액체를 흐르게 하고 해당 기체 투과막의 다른 쪽을 감압함으로써 상기 탈산소수단에서 상기 고굴절률 액체 중에 용해된 산소 이외의 기체를 저감하는 탈기수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 투영 광학계와 상기 기판 사이의 공간에 공급되는 고굴절률 액체의 주변에 산소 이외의 기체를 공급함으로써 대기 중보다 산소 농도가 낮은 분위기를 제공하는 저산소화 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 탈산소수단에서 사용하는 기체와 상기 저산소화 수단에서 공급하는 기체의 종류가 다른 것을 특징으로 하는 노광장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 탈산소수단에서 사용하는 기체는 헬륨이고, 상기 저산소화 수단에서 공급하는 기체가 질소인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 탈산소수단은 산소 이외의 기체를 버블링함으로써 용존 산소를 저감시키는 버블러를 가지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 탈기수단은 상기 탈산소수단과 상기 기판을 노광하는 노광 위치 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 고굴절률 액체의 투과율을 계측하는 계측 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 계측 수단은 상기 탈산소수단의 하류 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 계측 수단의 계측 결과에 근거해서, 상기 고굴절률 액체 중의 용존 산소 농도를 제어하여 상기 고굴절률 액체의 투과율을 조정하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 투영 광학계와 상기 기판 사이의 공간으로부터 회수한 상기 고굴절률 액체의 순도를 향상시키는 정제 수단을 포함하고,
    상기 계측 수단은 상기 기판을 노광하는 노광 위치와 상기 정제 수단 사이에 배치되며,
    상기 계측 수단의 계측 결과에 근거해서, 상기 투영 광학계와 상기 기판 사이의 공간으로부터 회수한 상기 고굴절률 액체의 재이용의 가부를 판정함과 동시에, 상기 정제 수단의 정제 조건을 제어하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  12. 투영 광학계와 기판 사이의 공간에 공급되는 고굴절률 액체를 개입시켜, 상기 기판을 노광하는 노광방법에 있어서,
    상기 투영 광학계와 상기 기판 사이의 공간에 공급되는 상기 고굴절률 액체를 순환시키는 순환 단계를 구비하고,
    상기 순환 단계는
    상기 투영 광학계와 상기 기판 사이의 공간으로부터 회수한 고굴절률 액체를 산소 이외의 가스와 접촉시킴으로써 상기 고굴절률 액체 중의 용존 산소를 저감시키는 단계; 및
    기체 투과막의 한쪽에 고굴절률 액체를 흐르게 하고 해당 기체 투과막의 다른 쪽을 감압함으로써 상기 용존 산소 저감 단계에서 상기 고굴절률 액체 중에 용해된 산소 이외의 기체를 저감시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  13. 레티클 패턴의 상을 기판에 투영하는 투영 광학계를 갖고, 상기 투영 광학계와 상기 기판 사이의 공간에 공급되는 고굴절률 액체를 개입시켜, 상기 기판을 노광하는 노광장치; 및
    상기 투영 광학계와 상기 기판 사이의 공간에 공급되는 상기 고굴절률 액체를 순환시키는 순환 장치를 포함하되,
    상기 순환 장치는
    상기 고굴절률 액체를 산소 이외의 기체와 접촉시킴으로써, 상기 고굴절률액체 중의 용존 산소를 저감하는 탈산소수단; 및
    기체 투과막의 한쪽에 고굴절률 액체를 흐르게 하고 해당 기체 투과막의 다른 쪽을 감압함으로써 상기 탈산소수단에서 상기 고굴절률 액체 중에 용해된 산소 이외의 기체를 저감하는 탈기수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광시스템.
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