KR101311046B1 - 투영 노광 장치, 투영 노광 방법 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

Abstract

투영 노광 장치는 마스크 (R) 에 형성된 패턴을 투영 광학계 (PL) 를 통해 기판 (W) 상에 전사한다. 투영 노광 장치는 투영 광학계 (PL) 와 그 기판 (W) 의 표면 사이에 공급되는 액체 (7) 의 제전을 실시하는 제전 장치 (40 ∼ 46) 를 구비한다. 액체의 대전에 의해 발생하는 회로 패턴의 파괴나 장치의 오동작을 방지할 수 있다.

투영 노광 장치, 정전기, 제전, 액침, 투영 광학계

Description

투영 노광 장치, 투영 노광 방법 및 디바이스 제조 방법{PROJECTION EXPOSURE DEVICE, PROJECTION EXPOSURE METHOD, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

기술분야

본 발명은 예를 들어 반도체 소자, 촬상 소자 (CCD 등), 액정 표시 소자 또는 박막 자기 헤드 등의 디바이스를 제조하기 위한 리소그래피 공정으로 마스크 패턴을 감광성 기판 상에 전사하기 위해 사용되는 투영 노광 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액침법을 사용한 투영 노광 장치 및 방법에 관한 것이다.

배경기술

반도체 소자 등을 제조할 때, 마스크로서의 레티클 패턴의 이미지를 투영 광학계를 통해 감광성 기판으로서의 레지스트가 도포된 웨이퍼 (또는 유리 플레이트 등) 상의 각 쇼트 영역에 전사하는 투영 노광 장치가 사용되고 있다. 종래에는 투영 노광 장치로서 스텝·앤드·리피트 방식의 축소 투영형 투영 노광 장치 (스테퍼) 가 많이 사용되고 있었는데, 최근에는 레티클과 웨이퍼를 동기 주사하여 노광하는 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치도 널리 사용되고 있다.

투영 노광 장치에 구비되어 있는 투영 광학계의 해상도는 사용하는 노광 파장이 짧아질수록, 또한 투영 광학계의 개구수가 클수록 높아진다. 따라서, 집적 회로의 미세화에 따라 투영 노광 장치에서 사용되는 노광 파장은 해마다 단파장화되고 있고, 투영 광학계의 개구수도 증대되고 있다. 그리고, 현재 주류인 노 광 파장은 KrF 엑시머 레이저의 248㎚ 인데, 더욱 단파장인 ArF 엑시머 레이저의 193㎚ 도 이미 실용화되어 있다.

또한, 노광할 때에는 해상도와 마찬가지로 초점 심도 (DOF) 도 중요해진다. 해상도 (R) 및 초점 심도 (δ) 는 각각 이하의 식으로 표시된다.

R = k1·λ/NA (1)

δ = k2·λ/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 작아지는 것을 알 수 있다. 종래부터 투영 노광 장치에서는 오토 포커스 방식으로 웨이퍼의 표면을 투영 광학계의 이미지면에 맞춰 노광하고 있는데, 웨이퍼 표면과 이미지면을 전혀 오차 없이 맞추는 것은 불가능하기 때문에, 다소 오차가 잔류해도 결상 성능에 영향을 미치지 않도록 초점 심도 (δ) 는 큰 것이 바람직하다. 그래서, 종래에도 위상 시프트 레티클법, 변형 조명법, 다층 레지스트법 등 실질적으로 초점 심도를 크게 하는 것이 제안되어 있다.

상기와 같이 종래의 투영 노광 장치에서는 노광광의 단파장화 및 투영 광학계의 개구수의 증대에 따라 초점 심도가 작아지고 있다. 그리고, 반도체 집적 회로가 더욱 고집적화되는 것에 대응하기 위해, 노광 파장이 더욱 단파장화되는 것도 연구되고 있고, 이 상태로는 초점 심도가 너무 작아져 노광 동작시의 마진이 부 족할 우려가 있다.

그래서, 실질적으로 노광 파장을 짧게 하고, 또한 초점 심도를 크게 하는 방법으로서 액침법이 제안되어 있다. 이것은 투영 광학계의 하면 (下面) 과 웨이퍼 표면의 사이를 순수 (純水), 또는 유기 용매 등의 액체로 채우고, 액체 중에서의 노광광의 파장이 공기 중의 1/n 배 (n 은 액체의 굴절률로 통상 1.2 ∼ 1.6 정도) 가 되는 것을 이용하여 해상도를 향상시킴과 함께, 초점 심도를 약 n 배로 확대한다는 것이다. 액침법을 적용한 투영 노광 장치 및 노광 방법의 종래 기술로는, 예를 들어 국제공개공보 제99/49504호에 기재된 기술을 들 수 있다.

상기 기술한 액침법에는 순수 또는 유기 용매 등이 투영 광학계의 하면과 웨이퍼 표면의 사이를 채우는 액체로서 사용된다. 여기에서 사용되는 액체는 모두 전기적인 절연성이 높고, 예를 들어 반도체 공장에서 사용되는 초순수는 비저항이 15MΩ·㎝ 정도로 높다. 이러한 절연성이 높은 액체는 배관 경로내를 유동할 때, 배관과의 마찰이나 배관 경로내에 형성된 오리피스에서 발생하는 캐비테이션 등에 의해 정전기를 띠기 쉽다. 정전기를 띤 액체를 액침법에 사용한 경우, 이미 웨이퍼 상에 형성되어 있는 회로 패턴과의 사이에 방전이 일어나 회로 패턴을 파괴할 우려가 있었다. 또한, 회로 패턴 이외의 물체와의 사이에서 방전이 일어난 경우에는 방전시에 발생하는 전기적 노이즈에 의해 투영 광학계 주변 또는 웨이퍼 주변에 배치된 전기 기기가 오동작하여 투영 노광 장치가 에러를 발생하거나 정지될 우려가 있었다. 또한, 대전되어 있는 액체는 정전기에 의해 주위의 불순물을 빨아 당기기 때문에, 그 불순물이 노광의 방해가 되는 경우도 있었다.

발명의 개시

본 발명은 이러한 점을 감안하여 액침법에 사용하는 액체의 대전에 의해 발생하는 회로 패턴의 파괴나 장치의 오동작을 방지할 수 있는 투영 노광 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 회로 패턴의 파괴나 장치의 오동작을 방지할 수 있는 투영 노광 방법 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것도 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 태양에 따르면, 마스크 (R) 에 형성된 패턴을 액체 (7) 를 통해 기판 (W) 상에 전사하는 투영 노광 장치로서, 상기 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하는 투영 광학계 (PL) 와; 상기 투영 광학계와 상기 기판 표면의 사이에 공급되는 액체의 제전 (除電) 을 실시하는 제전 장치 (40 ∼ 46) 를 구비한 투영 노광 장치가 제공된다.

본 발명의 투영 노광 장치에 의하면, 투영 광학계와 기판의 사이에 제전된 액체를 공급할 수 있기 때문에, 기판에 형성된 회로 패턴이 정전기의 방전에 의해 파괴되는 것을 방지하고, 또한 투영 광학계 및 기판의 주변에 배치된 전기 기기가 정전기의 방전에 의해 오동작하는 것을 방지할 수 있다. 이 경우에 있어서, 제전 장치 (40 ∼ 43) 는 액체를 투영 광학계와 기판 표면의 사이에 공급하는 액체 공급 배관 (21, 22, 27, 28) 의 유로에 형성되고, 어스 (earth) 된 제전 필터 (40a, 41a, 42a, 43a) 를 갖는 것으로 할 수 있다. 그리고, 이 제전 필터는 도전성 발포 금속이나 도전성 망상 부재로 구성될 수 있다. 이에 의해 제전 필터내를 통과하는 액체에 대전되어 있는 정전기를 제거할 수 있다. 노광 장치는 상기 액체를 상기 투영 광학계와 상기 기판 표면의 사이에 공급하는 액체 공급 장치를 구비할 수 있다. 이 경우, 제전 장치가 액체 공급 장치에 형성될 수 있다. 상기 투영 노광 장치가 스텝·앤드·리피트형 투영 노광 장치인 경우에는 액체 공급 장치가 기판을 스테핑하는 방향으로 액체를 공급할 수 있다. 한편, 투영 노광 장치가 스텝·앤드·스캔형 투영 노광 장치인 경우에는 액체 공급 장치가 스캔 방향으로 액체를 공급할 수 있다.

본 발명의 제 2 태양에 따르면, 마스크 (R) 에 형성된 패턴을 액체 (7) 를 통해 기판 (W) 상에 전사하는 투영 노광 장치로서, 상기 패턴의 이미지를 기판 상에 투영하는 투영 광학계 (PL) 와; 상기 투영 광학계와 상기 기판의 표면 사이에 개재되는 액체의 제전을 실시하는 제전 장치 (40 ∼ 46) 를 구비한 투영 노광 장치가 제공된다.

이 경우에 있어서, 제전 장치는 기판과 대향하는 투영 광학계의 광학 소자 (4) 에 형성된 전극 부재 (44) 를 갖는 것으로 할 수 있다. 또한, 제전 장치는 그 액체를 공급하는 액체 공급 배관 (21, 22, 27, 28) 의 공급구 (21b ∼ 21d, 22b ∼ 22d) 와 그 액체를 회수하는 액체 회수 배관 (23, 24, 29, 30) 의 회수구 (23b, 23c, 24b, 24c) 의 적어도 일방에 형성된 제전 필터 (40a, 40c, 40d, 41a, 41c, 41d, 45a, 45b, 46a, 46b) 를 갖는 것으로 할 수도 있다. 이것에 의하면, 액체가 광학 소자와 기판의 사이에 채워져 있는 상태에서도 제전할 수 있기 때문에, 노광 중 또는 기판의 이동 중에 액체가 대전되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 제 3 태양에 따르면, 노광 빔 (IL) 으로 마스크 (R) 를 조사하고, 상기 마스크 (R) 에 형성된 패턴을 투영 광학계 (PL) 에 의해 액체 (7) 를 통해 기판 상에 투영하는 투영 노광 방법으로서,

상기 액체의 제전을 실시하는 단계와; 상기 액체를 상기 투영 광학계 (PL) 와 상기 기판 (W) 의 표면 사이에 공급하는 단계를 갖는 투영 노광 방법이 제공된다.

이것에 의하면, 투영 광학계와 기판의 표면 사이에 채워지는 액체의 정전기는 제거되고, 정전기의 방전에 의해 생길 우려가 있는 회로 패턴의 파괴나 투영 노광 장치의 오동작을 방지할 수 있다. 그리고, 제전을 실시하는 단계는 그 액체를 공급하는 단계에 앞서 실시되도록 할 수 있다. 이 경우, 상기 액체를 상기 투영 광학계와 상기 기판의 표면 사이에 공급하는 단계에 있어서, 상기 액체를 제전 필터에 통과시켜도 된다. 제전 필터는 상기 액체를 상기 투영 광학계와 상기 기판의 표면 사이에 공급하는 액체 공급관의 선단 (先端) 에 형성할 수 있다. 상기 액체의 제전을 실시하는 단계에 있어서, 상기 투영 광학계와 상기 기판의 표면 사이에 공급된 액체를 도전재와 접촉시켜도 된다.

본 발명의 제 4 태양에 따르면, 리소그래피 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법으로서, 그 리소그래피 공정에서 상기 태양의 투영 노광 장치를 사용하여 노광하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.

이것에 의하면, 정전기의 방전에 의해 생길 우려가 있는 회로 패턴의 파괴를 방지할 수 있기 때문에, 제조하는 디바이스의 수율이 향상되어 정전기의 방전에 의한 투영 노광 장치의 오동작을 방지할 수 있기 때문에, 높은 처리 능력을 유지할 수 있다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에서 사용되는 투영 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.

도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에서의 X 방향을 따른 공급구 및 회수구와, 제전 장치의 배치를 나타내는 도면이다.

도 3 은 본 발명의 제 1 실시형태에서의 X 방향 및 Y 방향을 따른 공급구 및 회수구와, 제전 장치의 배치를 나타내는 도면이다.

도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태에서의 공급구 및 회수구와, 제전 장치의 배치를 나타내는 도면이다.

도 5 는 본 발명의 제 3 실시형태에서의 공급구 및 회수구와, 제전 장치의 배치를 나타내는 도면이다.

도 6 은 본 발명의 제 3 실시형태에서의 주사 노광시의 동작을 나타내는 도면이다.

도 7 은 반도체 디바이스의 제조 공정의 일례를 나타내는 플로우차트도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태의 일례에 대해 도 1 ∼ 도 3 을 참조하여 설명한다. 본 예는 본 발명을 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치에 적용한 것이다.

실시예 1

도 1 은 본 예의 투영 노광 장치의 개략 구성을 나타내고, 이 도 1 에 있어서, 노광 광원으로서의 ArF 엑시머 레이저 광원, 옵티컬·인테그레이터 (호모지나이저), 시야 조리개, 콘덴서 렌즈 등을 포함하는 조명 광학계 (1) 로부터 사출 (射出) 된 파장 193㎚ 의 자외 펄스광으로 이루어지는 노광광 (IL) 은 레티클 (R) 에 형성된 패턴을 조명한다. 레티클 (R) 의 패턴은 양측 (또는 웨이퍼 (W) 측으로 편측) 텔레센트릭한 투영 광학계 (PL) 를 통해 소정의 투영 배율 (β) (β 는 예를 들어 1/4, 1/5 등) 로 포토레지스트가 도포된 웨이퍼 (W) 상의 노광 영역에 축소 투영된다. 또, 노광광 (IL) 으로는 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚), F₂ 레이저광 (파장 157㎚) 이나 수은 램프의 i 선 (파장 365㎚) 등을 사용해도 된다. 이하, 투영 광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 평행한 축을 Z 축으로 하고, Z 축에 수직인 평면내에서 도 1 의 지면 (紙面) 에 수직인 축을 Y 축으로 하고, 도 1 의 지면에 평행한 축을 X 축으로 하여 설명한다.

레티클 (R) 은 레티클 스테이지 (RST) 상에 유지되고, 레티클 스테이지 (RST) 에는 X 방향, Y 방향, 회전 방향으로 레티클 (R) 을 미동하는 기구가 장착되어 있다. 레티클 스테이지 (RST) 의 2 차원적인 위치 및 회전각은 레이저 간섭계 (도시 생략) 에 의해 실시간으로 계측되고, 이 계측치에 기초하여 주제어계 (14) 가 레티클 (R) 의 위치를 결정한다.

한편, 웨이퍼 (W) 는 웨이퍼 홀더 (도시 생략) 를 통해 웨이퍼 (W) 의 포커스 위치 (Z 방향의 위치) 및 경사각을 제어하는 Z 스테이지 (9) 상에 고정되어 있 다. 웨이퍼 홀더는 웨이퍼가 대전되는 것을 방지하기 위해 도전성 코팅이 실시되고, 도시를 생략한 어스선에 의해 접지되어 있다. Z 스테이지 (9) 는 투영 광학계 (PL) 의 이미지면과 실질적으로 평행한 XY 평면을 따라 이동하는 XY 스테이지 (10) 상에 고정되고, XY 스테이지 (10) 는 베이스 (11) 상에 탑재되어 있다. Z 스테이지 (9) 는 웨이퍼 (W) 의 포커스 위치 (Z 방향의 위치), 및 경사각을 제어하여 웨이퍼 (W) 상의 표면을 오토 포커스 방식, 및 오토 레벨링 방식으로 투영 광학계 (PL) 의 이미지면에 맞추고, XY 스테이지 (10) 는 웨이퍼 (W) 의 X 방향 및 Y 방향의 위치를 결정한다. Z 스테이지 (9) (웨이퍼 (W)) 의 2 차원적인 위치 및 회전각은 이동경 (12) 의 위치로서 레이저 간섭계 (13) 에 의해 리얼타임으로 계측되고 있다. 이 계측 결과에 기초하여 주제어계 (14) 로부터 웨이퍼 스테이지 구동계 (15) 에 제어 정보가 보내지고, 이에 기초하여 웨이퍼 스테이지 구동계 (15) 는 Z 스테이지 (9), XY 스테이지 (10) 의 동작을 제어한다. 노광시에는 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트 영역을 순차적으로 노광 위치로 단계 이동하고, 레티클 (R) 의 패턴 이미지를 노광하는 동작이 스텝·앤드·리피트 방식으로 반복된다.

그런데, 본 예에서는 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상시킴과 함께, 초점 심도는 실질적으로 크게 하기 위해 액침법을 적용한다. 따라서, 적어도 레티클 (R) 의 패턴 이미지를 웨이퍼 (W) 상에 전사하고 있는 동안에는 웨이퍼 (W) 의 표면과, 투영 광학계 (PL) 의 웨이퍼 (W) 와 대향하는 렌즈 (4) 의 선단면 (하면) 의 사이에 소정의 액체 (7) 를 채워 둔다. 투영 광학계 (PL) 는 다른 광학계를 수납하는 경통 (3) 과, 그 렌즈 (4) 를 갖고 있고, 렌즈 (4) 에만 액체 (7) 가 접촉하도록 구성되어 있다. 이에 의해, 금속으로 이루어지는 경통 (3) 의 부식 등이 방지되고 있다.

또, 투영 광학계 (PL) 는 렌즈 (4) 를 포함하는 복수의 광학 소자로 이루어지고, 렌즈 (4) 는 경통 (3) 의 최하부에 착탈 (교환) 이 자유롭게 고정되어 있다. 본 예에서는 웨이퍼 (W) 에 가장 가깝게 웨이퍼 (W) 와 대향하는 광학 소자, 즉 액체 (7) 와 접촉하는 광학 소자를 렌즈로 하고 있지만, 그 광학 소자는 렌즈에 한정되는 것이 아니라, 투영 광학계 (PL) 의 광학 특성, 예를 들어 수차 (收差) (구면 수차, 코마 수차 등) 의 조정에 사용하는 광학 플레이트 (평행 평면판 등) 이어도 된다. 또, 노광광의 조사에 의해 레지스트로부터 발생하는 비산 입자, 또는 액체 (7) 중의 불순물의 부착 등에 기인하여 액체 (7) 에 접촉하는 광학 소자의 표면이 더러워지므로, 그 광학 소자를 정기적으로 교환할 필요가 있다. 그러나, 액체 (7) 에 접촉하는 광학 소자가 렌즈이면, 그 교환 부품의 비용이 높고, 또한 교환에 요구되는 시간이 길어져 보수 유지 비용 (러닝 (running) 비용) 의 상승이나 스루풋 (throughput) 의 저하를 초래한다. 그래서, 액체 (7) 와 접촉하는 광학 소자를, 예를 들어 렌즈 (4) 보다 저렴한 평행 평면판으로 하도록 해도 된다. 이 경우, 투영 노광 장치의 운반, 조립, 조정시 등에 있어서 투영 광학계 (PL) 의 투과율, 웨이퍼 (W) 상에서의 노광광의 조도, 및 조도 분포의 균일성 등을 저하시키는 물질 (예를 들어 규소계 유기물 등) 이 그 평행 평면판에 부착되어도 액체 (7) 를 공급하기 직전에 그 평행 평면판을 교환할 뿐만 아니라, 액체 (7) 와 접촉하는 광학 소자를 렌즈로 하는 경우에 비교하여 그 교환 비용이 낮아진다는 이점도 있다.

또, 웨이퍼 (W) 에 가장 가깝게 웨이퍼 (W) 와 대향하는 광학 소자를 광학 플레이트로 하는 경우에는 당해 광학 플레이트와, 웨이퍼 (W) 에 2 번째로 가까운 광학 소자 (렌즈 (4)) 의 사이도 액체 (7) 로 충전할 필요가 있다. 이에 의해 해상도를 향상시킴과 함께 초점 심도를 실질적으로 크게 한다는 액침법의 효과를 충분히 얻을 수 있다. 이 경우, 광학 플레이트와 렌즈 (4) 사이의 공간과 액체 연결하는 액체 공급 배관과 액체 회수 배관을 투영 광학계의 측벽에 결합하면 된다.

또한, 액체 (7) 로서 본 예에서는 예를 들어 순수를 사용한다. 순수는 반도체 제조 공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있음과 함께, 웨이퍼 상의 포토레지스트나 광학 렌즈 등에 대한 악영향이 없는 이점이 있다. 또한, 순수는 환경에 대한 악영향이 없음과 함께, 불순물의 함유량이 매우 낮으므로, 웨이퍼의 표면 및 렌즈 (4) 의 표면을 세정하는 작용도 기대할 수 있다. 한편, 순수는 비저항이 높고 전기적인 절연성이 높으므로, 절연체인 수지 배관을 유동할 때의 마찰이나, 오리피스 부분에서 발생하는 캐비테이션 등에 의해 정전기를 띠기 쉽다는 성질도 갖고 있다.

액체 (7) 로서 순수를 사용한 경우, 파장이 190㎚ 정도의 노광광에 대한 순수 (물) 의 굴절률 (n) 은 약 1.44 라고 여겨지고 있기 때문에, KrF 엑시머 레이저광의 파장 193㎚ 는 웨이퍼 (W) 상에서는 1/n, 즉 약 134㎚ 로 단파장화되어 높은 해상도가 얻어진다. 또한, 초점 심도는 공기 중에 비교하여 약 n 배, 즉 약 1.44 배로 확대되기 때문에, 공기 중에서 사용하는 경우와 동일한 정도의 초점 심도를 확보할 수 있으면 되는 경우에는 투영 광학계 (PL) 의 개구수를 보다 증가시킬 수 있고, 이 점에서도 해상도가 향상된다.

그 액체 (7) 는 그 액체의 탱크, 가압 펌프, 온도 제어 장치 등으로 이루어지는 액체 공급 장치 (5) 에 의해 소정의 액체 공급 배관 (21) 을 통해 웨이퍼 (W) 상에 온도 제어된 상태로 공급되고, 그 액체의 탱크 및 흡인 펌프 등으로 이루어지는 액체 회수 장치 (6) 에 의해 소정의 액체 회수 배관 (23) 을 통해 웨이퍼 (W) 상에서 회수된다. 액체 (7) 의 온도는, 예를 들어 본 예의 투영 노광 장치가 수납되어 있는 챔버내의 온도와 동일한 정도로 설정되어 있다. 액체 공급 배관 (21) 은 공급관 (21a) 과 공급구 (21b) 로 주로 구성되어 있다. 공급관 (21a) 의 일단은 액체 공급 장치 (5) 에 접속되고, 타단은 공급구 (21b) 에 접속되어 있다. 공급구 (21b) 는 선단부가 가늘게 형성되어 있고, 투영 광학계 (PL) 의 렌즈 (4) 의 선단부가 X 방향으로 개재되도록 배치되어 있다 (도 2 참조). 액체 공급 배관 (21) 에는 액체 (7) 의 제전을 실시하는 제전 장치 (40) 가 형성되어 있다. 제전 장치 (40) 는 제전 필터 (40a) 와 어스선 (40b) 으로 주로 구성되고, 공급관 (21a) 의 유로에 형성된 제전 필터 (40a) 는 어스선을 통해 접지되어 있다. 제전 장치 (40) 의 상세에 관해서는 후술한다. 한편, 액체 회수 배관 (23) 은 회수관 (23a) 과 회수구 (23b, 23c) 로 주로 구성되어 있다. 회수관 (23a) 의 일단은 액체 회수 장치 (6) 에 접속되고, 타단은 2 개로 분기되어 회수구 (23b, 23c) 에 접속되어 있다 (도 2 참조). 또한, 그 1 쌍의 공급구 (21b) 및 회수구 (23b, 23c) 를 거의 180°회전 배치한 1 쌍의 공급구 (22b) 및 회수구 (24b, 24c) 및 그 렌즈 (4) 의 선단부가 Y 방향으로 개재되도록 배치된 2 쌍의 공급구, 및 회수구도 배치되어 있다 (도 3 참조).

도 2 는 도 1 의 투영 광학계 (PL) 의 렌즈 (4) 의 선단부 (4A) 및 웨이퍼 (W) 와, 그 선단부 (4A) 를 X 방향으로 개재하는 2 쌍의 공급구 및 회수구의 위치 관계를 나타내고, 이 도 2 에 있어서, 선단부 (4A) 의 +X 방향측에 공급구 (21b) 가, -X 방향측에 회수구 (23b, 23c) 가 각각 배치되어 있다. 또한, 회수구 (23b, 23c) 는 선단부 (4A) 중심을 통과하여 X 축에 평행한 축에 대해 부채형상으로 펼쳐진 형태로 배치되어 있다. 그리고, 1 쌍의 공급구 (21b) 및 회수구 (23b, 23c) 를 거의 180°회전한 위치에서 다른 1 쌍의 공급구 (22b) 및 회수구 (24b, 24c) 가 배치되고, 공급구 (22b) 는 공급관 (22a) 을 통해 액체 공급 장치 (5) 에 접속되고, 회수구 (24b, 24c) 는 회수관 (24a) 을 통해 액체 회수 장치 (6) 에 접속되어 있다. 공급관 (22a) 과 공급구 (22b) 에 의해 액체 공급 배관 (22) 은 주로 구성되고, 회수관 (24a) 과 회수구 (24b, 24c) 에 의해 액체 회수 배관 (24) 은 주로 구성된다.

액체 공급 배관 (21, 22) 에는 제전 장치 (40, 41) 가 형성되어 있다. 제전 장치 (40, 41) 는 도전성 발포 금속으로 이루어지는 제전 필터 (40a, 41a) 와 어스선 (40b, 41b) 으로 주로 구성되고, 상기 제전 필터 (40a, 41a) 는 공급관 (21a, 22a) 의 유로에 형성되고 어스선 (40b, 41b) 을 통해 접지되어 있다. 제전 필터 (40a, 41a) 는 도전성 발포 금속, 예를 들어 다공질의 구리나 알루미늄 등 으로 구성되어 있다. 이 발포 금속 중을 액체 (7) 가 통과하면, 액체 (7) 에 대전되어 있던 정전기는 제전 필터 (40a, 41a) 에 의해 회수되어 어스선 (40b, 41b) 에 의해 대지에 방전된다. 즉, 제전 필터 (40a, 41a) 에 의해 액체 (7) 의 제전을 실시할 수 있다. 이 경우에 있어서, 제전 필터 (40a, 41a) 는 가능한 한 공급구 (21b, 22b) 근처에 형성하는 것이 바람직하다. 제전 필터 (40a, 41a) 를 통과한 후에 액체 (7) 가 다시 대전되어 웨이퍼 (W) 상에 공급되는 것을 방지하기 위해서이다.

도 3 은 도 1 의 투영 광학계 (PL) 의 렌즈 (4) 의 선단부 (4A) 와, 그 선단부 (4A) 를 Y 방향으로 개재하는 2 쌍의 공급구 및 회수구의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 이 도 3 에 있어서, 공급구 (27b) 는 선단부 (4A) 의 +Y 방향측에 배치되고, 공급관 (27a) 을 통해 액체 공급 장치 (5) 에 접속되어 있다. 여기에서, 공급관 (27a) 과 공급구 (27b) 에 의해 액체 공급 배관 (27) 은 주로 구성된다. 한편, 회수구 (29b, 29c) 는 선단부 (4A) 의 -Y 방향측에 각각 배치되고, 회수관 (29a) 을 통해 액체 회수 장치 (6) 에 접속되어 있다. 여기에서, 회수관 (29a) 과 회수구 (29b, 29c) 에 의해 액체 회수 배관 (29) 은 주로 구성된다. 또한, 1 쌍의 공급구 (27b) 및 회수구 (29b, 29c) 를 거의 180°회전한 위치에서 다른 1 쌍의 공급구 (28b) 및 회수구 (30b, 30c) 가 배치되어 있다. 공급구 (28b) 는 공급관 (28a) 을 통해 액체 공급 장치 (5) 에 접속되고, 회수구 (30b, 30c) 는 회수관 (30a) 을 통해 액체 회수 장치 (6) 에 접속되어 있고, 각각 액체 공급 배관 (28), 액체 회수 배관 (29) 의 주된 부분을 구성하고 있다. 액체 공 급 장치 (5) 는 액체 공급 배관 (21, 22, 27, 28) 의 적어도 하나를 통해 렌즈 (4) 의 선단부 (4A) 와 웨이퍼 (W) 의 사이에 온도 제어된 액체를 공급하고, 액체 회수 장치 (6) 는 액체 회수 배관 (23, 24, 29, 30) 의 적어도 하나를 통해 그 액체를 회수한다. 또, Y 방향으로 액체 (7) 를 공급하는 액체 공급 배관 (27, 28) 에도 제전 장치 (42, 43) 가 형성되어 있다. 구체적으로는 공급관 (27a, 28a) 에 제전 필터 (42a, 43a) 가 형성되고, 어스선 (42b, 43b) 을 통해 접지되어 있다. 이에 의해 Y 방향으로 액체 (7) 를 공급하는 경우에도 제전을 실시할 수 있다.

다음으로 본 예의 투영 노광 장치의 동작에 대하여 설명한다. 주제어계 (14 ; 도 1 참조) 는 제조하는 반도체 디바이스에 대응한 노광 레시피 (recipe) 를 기억하고 있고, 그 노광 레시피에 기록되어 있는 노광 에너지나 베스트 포커스 위치 등에 기초하여 필요한 동작을 각 부에 지령한다. 주제어계 (14) 로부터의 지령에 기초하여 도시를 생략한 웨이퍼 반송계가 Z 스테이지 (9) 상에 고정된 도시를 생략한 웨이퍼 홀더 상에 웨이퍼 (W) 를 반송한다. 그리고, 레티클 스테이지 (RST) 는 레티클 (R) 의 위치를 결정하고, 웨이퍼 스테이지 구동계 (15) 는 Z 스테이지 (9) 및 XY 스테이지 (10) 를 사용하여 웨이퍼 (W) 의 위치를 결정한다. 위치 결정 동작과 병행하여 액체 공급 장치 (5) 는 주제어계 (14) 로부터의 지령에 기초하여 액체 (7) 를 액체 공급 배관 (21, 22, 27, 28) 에 공급하고, 액체 공급 배관 (21, 22, 27, 28) 에 형성된 제전 필터 (40a, 41a, 42a, 43a) 에 의해 액체 (7) 의 제전을 실시한다. 제전된 액체 (7) 는 투영 광학계 (PL) 의 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 사이에 공급되어 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 사이의 공간을 채운다. 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 가 소정의 위치에 위치 결정되고, 액체 (7) 가 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 사이의 공간을 채운 후, 조명 광학계 (1) 는 조명광 (IL) 을 사출하고, 레티클 (R) 의 패턴 이미지를 웨이퍼 (W) 상의 제 1 쇼트 영역에 노광한다. 그 제 1 쇼트 영역의 노광이 종료하면, 웨이퍼 (W) 는 XY 스테이지 (10) 에 의해 다음의 쇼트 영역을 노광하는 위치로 단계 이동한다. 액체 공급 장치 (5) 와 액체 회수 장치 (6) 는 단계 이동의 방향에 따라 적당한 액체 공급 배관과 액체 회수 배관을 선택하여 웨이퍼 (W) 의 이동 중에 액체 (7) 의 공급과 회수를 동시에 행하고, 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 사이의 공간에 액체 (7) 를 유지한다. 이후, 이 단계 이동을 반복 (스텝 앤드 리피트) 하여, 웨이퍼 (W) 상의 모든 쇼트 영역에 대하여 노광한다. 이와 같이, 본 예의 투영 노광 장치에서는 액체 (7) 를 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 사이에 공급하기 전에 액체 (7) 의 제전을 실시하고 있기 때문에, 대전된 액체 (7) 에 의해 웨이퍼 (W) 상에서 방전이 발생하여 웨이퍼 (W) 상에 형성되어 있는 패턴의 파괴나, 주변 장치의 오동작 등의 문제의 발생을 방지할 수 있다.

다음으로, 웨이퍼 (W) 의 단계 이동시에 있어서의 액체 (7) 의 공급 및 회수 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. 도 2 에 있어서, 실선으로 나타내는 화살표 (25A) 방향 (-X 방향) 으로 웨이퍼 (W) 를 단계 이동시킬 때에는 액체 공급 장치 (5) 는 액체 공급 배관 (21) 을 통해 렌즈 (4) 의 선단부 (4A) 와 웨이퍼 (W) 사이에 액체 (7) 를 공급한다. 이 때, 액체 (7) 는 액체 공급 장치 (5) 의 내부, 또는 공급관 (21a) 을 유동함에 따라 배관과의 마찰에 의해, 또는 배관 경로내 에 형성되는 오리피스에서 생기는 캐비테이션에 의해 서서히 정전기를 띠어 대전 상태가 된다. 대전 상태가 된 액체 (7) 는 액체 공급 배관 (21) 의 공급관 (21a) 에 형성된 제전 필터 (40a) 를 통과한다. 제전 필터 (40a) 는 도전성 발포 금속으로 형성되고 어스선 (40b) 에 의해 어스 (접지) 되어 있기 때문에, 액체 (7) 가 제전 필터 (40a) 를 통과할 때 정전기는 회수되어 대지에 방전되고, 액체 (7) 는 제전된다. 따라서, 웨이퍼 (W) 와 렌즈 (4) 의 사이에는 대전되어 있지 않은 액체 (7) 가 공급된다.

그리고, 액체 회수 장치 (6) 는 액체 회수 배관 (23) 을 통해 웨이퍼 (W) 상으로부터 액체 (7) 를 회수한다. 이 때, 액체 (7) 는 웨이퍼 (W) 상을 화살표 (25B) 방향 (-X 방향) 으로 흐르고 있고, 웨이퍼 (W) 와 렌즈 (4) 의 사이는 액체 (7) 에 의해 안정적으로 채워진다.

한편, 이점쇄선으로 나타내는 화살표 (26A) 방향 (+X 방향) 으로 웨이퍼 (W) 를 단계 이동시킬 때에는 액체 공급 장치 (5) 는 액체 공급 배관 (22) 을 사용하여 렌즈 (4) 의 선단부 (4A) 와 웨이퍼 (W) 의 사이에 액체 (7) 를 공급하고, 액체 회수 장치 (6) 는 액체 회수 배관 (24) 을 사용하여 액체 (7) 를 회수한다. 액체 (7) 의 공급에 앞서 액체 공급 배관 (22) 의 공급관 (22a) 에 형성된 제전 필터 (41a) 에 의해 액체 (7) 는 제전되어 있다. 공급된 액체 (7) 는 웨이퍼 (W) 상을 화살표 (26B) 방향 (+X 방향) 으로 흐르고 있고, 웨이퍼 (W) 와 렌즈 (4) 의 사이는 액체 (7) 에 의해 채워진다.

이와 같이, 본 예의 투영 노광 장치에서는 제전 필터 (40a, 41a) 에 의해 제 전된 액체 (7) 가 웨이퍼 (W) 와 렌즈 (4) 의 사이에 공급되기 때문에, 정전기의 방전에 의해 야기되는 웨이퍼 (W) 에 형성되어 있는 회로 패턴의 파괴나, 투영 광학계 (PL) 나 Z 스테이지 (9) 및 XY 스테이지 (10) 의 주변에 배치된 장치의 오동작을 방지할 수 있다.

또한, X 방향으로 서로 반전된 2 쌍의 공급구와 회수구를 형성하고, 각각의 액체 공급 배관의 유로에 제전 필터를 형성하고 있기 때문에, 웨이퍼 (W) 를 +X 방향, 또는 -X 방향의 어느 쪽으로 이동하는 경우에도, 웨이퍼 (W) 와 렌즈 (4) 사이에 제전된 액체 (7) 를 안정적으로 계속하여 채울 수 있다. 또한, 액체 (7) 가 웨이퍼 (W) 상을 흐르기 때문에, 웨이퍼 (W) 상에 이물질 (레지스트로부터의 비산 입자를 포함) 이 부착되어 있는 경우라도, 그 이물질을 액체 (7) 에 의해 흘려 보낼 수 있고, 액체 (7) 는 제전 장치 (40, 41) 에 의해 제전되어 있기 때문에, 정전기에 의해 주위의 불순물을 빨아 당기는 일도 없다. 또한, 액체 (7) 는 액체 공급 장치 (5) 에 의해 소정의 온도로 조정되어 있기 때문에, 웨이퍼 (W) 표면의 온도가 조정되어 노광시에 생기는 열에 의한 웨이퍼의 열팽창에 의한 중첩 정밀도 등의 저하를 방지할 수 있다. 따라서, EGA (Enhanced Global Alignment; 인핸스드·글로벌·얼라인먼트) 방식의 얼라인먼트와 같이, 얼라인먼트와 노광에 시간차가 있는 경우라도, 웨이퍼의 열팽창에 의해 중첩 정밀도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 예의 투영 노광 장치에서는 웨이퍼 (W) 를 이동시키는 방향과 동일한 방향으로 액체 (7) 가 흐르고 있기 때문에, 이물질이나 열을 흡수한 액체를 렌즈 (4) 의 선단부 (4A) 바로 아래의 노광 영역 상에 체류시키지 않고 회수할 수 있다.

또한, 웨이퍼 (W) 를 Y 방향으로 단계 이동시킬 때에는 Y 방향으로부터 액체 (7) 를 공급 및 회수한다. 즉, 도 3 에 있어서 실선으로 나타내는 화살표 (31A) 방향 (-Y 방향) 으로 웨이퍼를 단계 이동시킬 때에는 액체 공급 장치 (5) 는 공급관 (27a), 공급구 (27b) 를 통해 액체를 공급하고, 액체 회수 장치 (6) 는 회수관 (29a) 및 회수구 (29b, 29c) 를 사용하여 액체를 회수하고, 액체는 렌즈 (4) 의 선단부 (4A) 바로 아래의 노광 영역 상을 화살표 (31B) 방향 (-Y 방향) 으로 흐른다. 또한, 웨이퍼를 +Y 방향으로 단계 이동시킬 때에는 공급관 (28a), 공급구 (28b), 회수관 (30a) 및 회수구 (30b, 30c) 를 사용하여 액체의 공급 및 회수가 이루어지고, 액체는 선단부 (4A) 바로 아래의 노광 영역 상을 +Y 방향으로 흐른다. 이에 의해, 웨이퍼 (W) 를 X 방향으로 이동하는 경우와 마찬가지로, 웨이퍼 (W) 를 +Y 방향 또는 -Y 방향의 어느 쪽으로 이동하는 경우라도, 웨이퍼 (W) 와 렌즈 (4) 의 선단부 (4A) 사이를 액체 (7) 에 의해 채울 수 있다. 이 경우에 있어서도, 액체 공급 배관 (27, 28) 에 형성된 제전 장치 (42, 43) 에 의해 액체 (7) 의 제전이 실시된다.

또, X 방향 또는 Y 방향으로부터 액체 (7) 를 공급 및 회수하는 공급구 및 회수구 뿐만 아니라, 예를 들어 경사 방향으로부터 액체 (7) 를 공급 및 회수하기 위한 공급구 및 회수구를 형성하고, 그 액체 공급 배관에 제전 필터를 형성해도 된다.

본 예의 투영 노광 장치의 제전 장치 (40, 41, 42, 43) 에 있어서는, 공급관 (21a, 22a, 27a, 28a) 에 제전 필터 (40a, 41a, 42a, 43a) 를 형성하는 구성으로 했지만, 제전 필터 (40a, 41a, 42a, 43a) 는 액체 공급 배관 (21, 22, 27, 28) 의 유로이면 어디에 형성되어도 된다. 단, 제전 필터 통과후의 경로가 길면 액체 (7) 는 다시 대전될 우려가 있기 때문에, 제전 필터는 액체 공급 배관의 가능한 한 하류측에 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 공급구 (21b, 22b, 27b, 28b) 에 제전 필터를 형성할 수 있다. 이 경우, 공급구와 제전 필터를 일체로 구성하면 된다. 또한, 제전 필터를 액체 공급 배관의 유로 중에 복수 형성해도 된다.

또한, 본 예에서는 제전 필터를 발포 금속으로 형성했지만, 도전성 재료와 액체 (7) 가 접촉하는 구성이면 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도전성 철망으로 구성해도 되고, 공급관 (21a, 22a, 27a, 28a) 의 적어도 일부를 도전성 재료로 형성해도 된다. 제전 필터로서 철망 또는 도전성 재료의 공급관을 사용한 경우에는 발포 금속을 사용한 경우에 비교하여 간단한 구성으로 할 수 있고, 또한 액체 (7) 가 유동할 때의 관로 저항을 작게 할 수 있다. 또는, 액체 공급 배관 (및 회수 배관) 의 내벽에 대전 방지제를 코팅해도 된다.

실시예 2

다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 도 4 를 참조하여 설명한다. 본 제 2 실시형태의 설명에 있어서, 제 1 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 4 는 도 1 의 투영 광학계 (PL) 의 렌즈 (4) 의 선단부 (4A) 와, 그 선단 부 (4A) 를 X 방향 및 Y 방향으로 개재하는 2 쌍씩, 총 4 쌍의 공급구 및 회수구의 위치 관계를 나타낸다. 도 4 에 나타내는 바와 같이, 본 예에서는 렌즈 (4) 의 하면에 전극 부재 (44) 가 형성되어 있다. 전극 부재 (44) 는 렌즈 (4) 의 표면의 일부에 증착에 의해 형성된 도전체이고, 액체 (7) 가 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 의 사이에 채워졌을 때 액체 (7) 와 접촉하고, 또한 노광광의 방해가 되지 않는 위치에 본 예에서는 렌즈 (4) 의 선단부 (4A) 의 노광 범위 외에 링형상체로 형성되어 있다. 즉, 도전체는 렌즈 (4) 의 광축과 동축인 고리형체로 형성되어 있다. 그리고, 이 전극 부재 (44) 는 도시를 생략한 어스선을 통해 어스 (접지) 되어 있다. 또한, 액체 공급 배관 (21, 22, 27, 28) 의 공급관 (21a, 22a, 27a, 28a) 의 각각에는 제전 필터 (40a, 41a, 42a, 43a) 가 형성되어 있고, 도시를 생략한 어스선을 통해 어스 (접지) 되어 있다. 이것에 의하면, 제전 필터 (40a, 41a, 42a, 43a) 를 사용하여 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 의 사이에 제전된 액체 (7) 를 공급할 수 있음과 함께, 전극 부재 (44) 를 사용하여 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 의 사이에 유지되어 있는 상태의 액체 (7) 를 제전할 수 있다. 바꿔 말하면, 액체 (7) 의 공급전에는 제전 필터 (40a, 41a, 42a, 43a) 가 제전을 실시하고, 공급후에는 전극 부재 (44) 가 제전을 실시한다. 또한, 이것에 의하면 노광 중에도 액체 (7) 의 제전을 실시할 수 있기 때문에, 노광 중에 액체 (7) 가 대전된 경우라도 빠르게 제전을 실시할 수 있음과 함께, 얼라인먼트 중이나 단계 이동 중에 액체 (7) 가 대전된 경우라도 빠르게 제전을 실시할 수 있다. 또, 본 예에서는 액체 공급 배관 (21, 22, 27, 28) 에 제전 필터 (40a, 41a, 42a, 43a) 를 형성함과 함 께, 렌즈 (4) 의 선단부 (4A) 에 전극 부재 (44) 를 형성했지만, 제전 필터를 형성하지 않고 전극 부재 (44) 만을 형성할 수도 있다. 이 경우에도 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 의 사이에 유지되어 있는 상태의 액체 (7) 를 제전할 수 있다.

또한, Z 스테이지 (9) 의 웨이퍼 (W) 의 주위에 웨이퍼 (W) 표면과 동일한 높이의 보조 평면판을 배치하고, 보조 평면판 상에 전극 부재를 형성해도 된다. 이것에 의하면, 웨이퍼 (W) 외의 보조 평면판 상이어도 Z 스테이지 (9) 와 렌즈 (4) 의 사이에 액체 (7) 를 유지할 수 있기 때문에, Z 스테이지 (9) 상에 형성된 전극 부재를 렌즈 (4) 아래로 이동함으로써 액체 (7) 의 제전을 실시할 수 있다. 또, 웨이퍼 (W) 상에 액체 (7) 가 있는 경우, 웨이퍼 (W) 에 도포되는 레지스트는 통상 절연체이기 때문에, 웨이퍼 홀더를 통해 웨이퍼 (W) 를 접지해도 웨이퍼 (W) 상의 액체 (7) 의 제전을 실시할 수는 없다. 그러나, 도전성 레지스트를 도포한 웨이퍼 (W) 를 사용하면, 액체 (7) 는 도전성 레지스트, 웨이퍼 (W), 웨이퍼 홀더를 통해 접지되어 제전을 실시할 수 있다.

실시예 3

다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 대하여 도 5 를 참조하여 설명한다. 본 예는 본 발명을 스텝·앤드·스캔 방식의 투영 노광 장치, 이른바 주사형 투영 노광 장치로 노광하는 경우에 적용한 것이다. 본 예에서도 주사 노광 중에는 액침법의 적용에 의해 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 의 표면 사이에 액체 (7) 가 채워진다. 액체 (7) 의 공급 및 회수는 각각 액체 공급 장치 (5) 및 액체 회수 장치 (6) 에 의해 이루어지고, 액체 공급 배관 (21, 22) 에 형성된 제전 장치 (40, 41) 에 의해 액체 (7) 의 제전이 실시된다. 또, 본 예의 설명에 있어서, 제 1 및 제 2 실시형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 5 는 투영 광학계 (PL) 의 렌즈 (4) 의 선단부 (4B) 와 액체 (7) 를 X 방향으로 공급, 회수하기 위한 공급구 및 회수구의 위치 관계를 나타내고 있다. 본 예의 주사형 투영 노광 장치에 있어서, 투영 광학계 (PL) 의 최하단의 렌즈 (4) 는 선단부 (4B) 가 주사 노광에 필요한 부분만을 남기고 Y 방향 (비주사 방향) 으로 가늘고 긴 직사각형으로 깎여 있고, 투영 광학계 (PL) 의 렌즈 (4) 의 선단부 (4B) 가 X 방향으로 개재되도록 +X 방향측에 3 개의 공급구 (21b ∼ 21d) 가 배치되고, -X 방향측에 2 개의 회수구 (23b, 23c) 가 배치되어 있다.

그리고, 공급구 (21b ∼ 21d) 는 공급관 (21a) 을 통해 액체 공급 장치 (5) 에 접속되고, 회수구 (23b, 23c) 는 회수관 (23a) 을 통해 액체 회수 장치 (6) 에 접속되어 있다. 또한, 공급구 (21b ∼ 21d) 와 회수구 (23b, 23c) 를 거의 180°회전한 위치에 공급구 (22b ∼ 22d) 와 회수구 (24b, 24c) 를 배치하고 있다. 공급구 (21b ∼ 21d) 와 회수구 (24b, 24c) 는 Y 방향으로 번갈아 배열되고, 공급구 (22b ∼ 22c) 와 회수구 (23b, 23c) 는 Y 방향으로 번갈아 배열되고, 공급구 (22b ∼ 22d) 는 공급관 (22a) 을 통해 액체 공급 장치 (5) 에 접속되고, 회수구 (24b, 24c) 는 회수관 (24a) 을 통해 액체 회수 장치 (6) 에 접속되어 있다.

액체 공급 배관 (21) 에는 제전 장치 (40) 가 형성되어 있다. 제전 장치 (40) 는 액체 공급 배관 (21) 의 유로인 공급구 (21b ∼ 21d) 에 형성된 제전 필터 (40a, 40c, 40d) 와, 이 제전 필터에 접속된 어스선 (40b) 에 의해 주로 구성되어 있다. 마찬가지로, 액체 공급 배관 (22) 에 형성된 제전 장치 (41) 는 액체 공급 배관 (22) 의 유로인 공급구 (22b ∼ 22d) 에 형성된 제전 필터 (41a, 41c, 41d) 와 이 제전 필터에 접속된 어스선 (41b) 으로 주로 구성되어 있다. 제전 필터 (40a, 40c, 40d, 41a, 41c, 41d) 는 도전성 발포 금속으로 구성되어 있고, 어스선 (40b, 41b) 을 통해 접지되어 있다.

또한, 본 예의 투영 노광 장치에서는 액체 회수 배관 (23, 24) 에도 제전 장치 (45, 46) 가 형성되어 있다. 구체적으로는 액체 회수 배관 (23, 24) 의 유로인 회수구 (23b, 23c, 24b, 24c) 에 제전 필터 (45a, 45b, 46a, 46b) 가 형성되고, 어스선 (45c, 46c) 을 통해 접지되어 있다.

다음으로, 본 예의 주사형 노광 장치의 노광 동작에 대하여 설명한다. 주사 노광시에는 선단부 (4B) 의 바로 아래의 직사각형의 노광 영역에 레티클의 일부의 패턴 이미지가 투영되고, 투영 광학계 (PL) 에 대하여 레티클 (도시 생략) 이 -X 방향 (또는 +X 방향) 으로 속도 (V) 로 이동하는 것에 동기하여 XY 스테이지 (10) 를 통해 웨이퍼 (W) 가 +X 방향 (또는 -X 방향) 으로 속도 (β·V) (β 는 투영 배율) 로 이동한다. 그리고, 1 개의 쇼트 영역으로의 노광 종료후에 웨이퍼 (W) 의 스테핑에 의해 다음의 쇼트 영역이 주사 개시 위치로 이동하고, 이하 스텝·앤드·스캔 방식으로 각 쇼트 영역으로의 노광이 순차적으로 행해진다.

그리고, 실선의 화살표로 나타내는 주사 방향 (-X 방향) 으로 웨이퍼 (W) 를 이동시켜 주사 노광하는 경우에는 공급관 (21a), 공급구 (21b ∼ 21d), 제전 필터 (40a, 40b, 40d) 를 사용하여 액체 (7) 를 제전 및 공급하고, 회수관 (23a), 회수구 (23b, 23c), 제전 필터 (45a, 45b) 를 사용하여 액체 (7) 를 제전 및 회수하고, 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 의 사이를 채우도록 -X 방향으로 액체 (7) 를 흐르게 한다. 또한, 이점쇄선의 화살표로 나타내는 방향 (+X 방향) 으로 웨이퍼 (W) 를 이동시켜 주사 노광하는 경우에는 공급관 (22a), 공급구 (22b ∼ 22d), 제전 필터 (41a, 41c, 41d) 를 사용하여 액체 (7) 를 제전 및 공급하고, 회수관 (24a) 및 회수구 (24b, 24c), 제전 필터 (46a, 46b) 를 사용하여 액체 (7) 를 제전 및 회수하고, 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 의 사이를 채우도록 +X 방향으로 액체 (7) 를 흐르게 한다.

도 6 은 주사 노광시에 있어서의 공급구 (21b ∼ 21d) 및 회수구 (23b, 23c) 와 액체 (7) 의 상태를 나타내는 도면이다. 도 6 에 있어서, 웨이퍼 (W) 는 실선의 화살표로 나타내는 -X 방향으로 이동하고 있다. 본 예의 주사 노광 장치에서는 상기와 같이 주사 노광 중에도 액체를 공급 및 회수하고 있기 때문에, 공급구 (21b ∼ 21d) 와 회수구 (23b, 23c) 중 적어도 1 개는 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 의 사이를 채우는 액체 (7) 에 항상 접하고 있다.

이상과 같이 본 예의 주사형 노광 장치에 의하면, 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 의 사이에 존재하는 액체 (7) 는 주사 노광 중에 공급구 (21b ∼ 21d) 와 회수구 (23b, 23c) 중 적어도 어느 1 개에 접촉하고 있기 때문에, 공급구 (21b ∼ 21d) 에 형성된 제전 필터 (40a, 40c, 40d) 또는 회수구 (23b, 23c) 에 형성된 제전 필터 (45a, 45b) 에 의해 액체 (7) 가 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 의 사이를 채우고 있는 상태에서 제전을 실시할 수 있다. 또한, 이것에 의하면, 주사 노광 중에 액체 (7) 의 제전을 항상 실시할 수 있기 때문에, 노광 중에 액체 (7) 가 대전되는 것을 방지할 수 있고, 정전기의 방전에 의해 야기되는 웨이퍼 (W) 에 형성되어 있는 회로 패턴의 파괴나, 투영 광학계 (PL) 나 Z 스테이지 (9) 및 XY 스테이지 (10) 의 주변에 배치된 장치의 오동작 등의 문제를 방지할 수 있다.

또, 본 예에서는 제전 필터를 액체 공급 배관 및 액체 회수 배관에 형성한 구성으로 했지만, 제 2 실시형태와 마찬가지로, 렌즈 (4) 의 선단 (4B) 에 전극 부재를 형성하고, 액체 (7) 가 렌즈 (4) 와 웨이퍼 (W) 의 사이에 채워진 상태에서 액체 (7) 의 제전을 실시하도록 해도 된다.

또한, 본 예의 투영 노광 장치에서는 공급구 (21b ∼ 21d, 22b ∼ 22d) 와 회수구 (23b, 23c, 24b, 24c) 의 양방에 제전 필터를 형성하는 구성으로 했지만, 어느 일방에 형성해도 된다. 또, 본 예에서는 1 개의 액체 회수 배관에 대하여 2 개씩 회수구를 형성하고, 그 어느 것에나 제전 필터를 형성하는 구성으로 했지만, 2 개의 회수구 중 어느 1 개에만 제전 필터를 형성해도 된다. 이 경우에도 액체 (7) 의 제전을 확실하게 실시할 수 있다.

또, 공급구 및 회수구의 수나 형상은 특별히 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 선단부 (4B) 의 장변에 대하여 2 쌍의 공급구 및 회수구로 액체 (7) 를 공급 또는 회수하도록 해도 된다. 또, 이 경우에는 +X 방향 또는 -X 방향의 어느 방향으로부터도 액체 (7) 를 공급 및 회수할 수 있도록 하기 위해, 공급구와 회수구를 상하에 나란히 배치해도 된다. 또한, 웨이퍼 (W) 를 Y 방향으로 단계 이동시킬 때에는 제 1 실시형태와 마찬가지로, Y 방향으로부터 액체 (7) 를 공급 및 회수하는 액체 공급 배관 및 액체 회수 배관을 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우에도, 액체 공급 배관 및/또는 액체 회수 배관에 상기 기술한 바와 같은 제전 필터를 형성해도 된다. 이렇게 함으로써, 단계 이동시의 액체 공급시에 생기는 액체의 대전을 방지하여 다음의 쇼트 에어리어의 주사 노광을, 제전된 액체를 통해 개시하는 것이 가능해진다.

상기 각각의 실시형태에 있어서, 액체 (7) 로서 사용되는 액체는 특별히 순수에 한정되는 것이 아니라, 노광광에 대한 투과성이 있고 가능한 한 굴절률이 높고, 또한 투영 광학계나 웨이퍼 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 대하여 안정적인 것 (예를 들어 시더유 (cedar oil)) 을 사용할 수 있다.

또한, 액체 (7) 로는 화학적으로 안정적이고, 즉 노광광에 대한 투과율이 높고 안전한 액체인 불소계 불활성 액체를 사용해도 된다. 이 불소계 불활성 액체로는, 예를 들어 플로리나트 (미국 쓰리엠사의 상품명) 를 사용할 수 있다. 특히, 노광광으로서 F₂ 레이저광을 사용하는 경우에는, 액체로는 F₂ 레이저광을 투과 가능한 예를 들어 불소계 오일이나 과불화 폴리에테르 (PFPE) 등의 불소계 액체를 사용하면 된다. 이들 불소계 불활성 액체는 냉각 효과의 면에서도 우수하다. 본 발명의 목적으로부터 보면, 액체의 대전 방지를 위한 임의의 첨가제를 첨가해도 된다. 예를 들어, 액체 (7) 로서 순수를 사용하는 경우, 순수 중에 이산화 탄소를 주입함으로써 순수의 대전을 억제할 수 있다.

또한, 상기 기술한 각 실시형태에서 회수된 액체 (7) 를 재이용하도록 해도 되고, 이 경우에는 회수된 액체 (7) 로부터 불순물을 제거하는 필터를 액체 회수 장치, 또는 회수관 등에 형성해 두는 것이 바람직하다.

또한, 액체 (7) 를 흘리는 범위는 레티클의 패턴 이미지의 투영 영역 (노광광의 조사 영역) 의 전역을 덮도록 설정되어 있으면 되고, 그 크기는 임의이어도 되는데, 유속, 유량 등을 제어하는데 있어서, 상기 기술한 각 실시형태와 같이 노광 영역보다 조금 크게 하여 그 범위를 가능한 한 작게 해 두는 것이 바람직하다. 또, 공급되는 액체를 회수구로 모두 회수하는 것은 곤란하므로, Z 스테이지 상으로부터 액체가 넘치지 않도록, 예를 들어 웨이퍼를 둘러싸서 격벽을 형성하고, 그 격벽내의 액체를 회수하는 배관을 추가로 형성해 두는 것이 바람직하다.

또한, 상기 기술한 각 실시형태에서는 웨이퍼 (W ; XY 스테이지 (10)) 의 이동 방향을 따라 액체 (7) 를 흘리는 것으로 했지만, 액체 (7) 를 흘리는 방향은 그 이동 방향에 일치하고 있을 필요는 없다. 즉, 액체 (7) 를 흘리는 방향은 그 이동 방향과 교차하고 있어도 되고, 예를 들어 웨이퍼 (W) 를 +X 방향으로 이동할 때에는 액체 (7) 의 -X 방향의 속도 성분이 제로, 내지는 소정의 허용치 이하가 되는 방향을 따라 액체 (7) 를 흘리면 된다. 이에 의해, 스텝·앤드·리피트 방식, 또는 스텝·앤드·스캔 방식 (모두 스텝·앤드·스티치 방식을 포함) 으로 웨이퍼를 노광할 때, 그 이동 방향이 단시간 (예를 들어 수백 ms 정도) 에 빈번히 변화해도, 그에 추종하여 유체를 흘리는 방향을 제어하고, 투영 광학계와 웨이퍼의 사이에 액체를 채워 둘 수 있다. 또한, 스텝·앤드·스캔 방식의 주사형 투영 노광 장치에서는 스루풋을 향상시키기 위해, 쇼트 영역 사이에서의 웨이퍼의 이동 에 있어서 XY 스테이지의 주사 방향 및 비주사 방향의 속도 성분이 모두 제로가 되지 않도록, 즉 1 개의 쇼트 영역 사이의 주사 노광 종료후로서 XY 스테이지의 감속 중 (주사 방향의 속도 성분이 제로가 되기 전) 에 XY 스테이지의 스테핑 (비주사 방향으로의 이동) 을 개시하고, 그 스테핑이 종료하기 전 (비주사 방향의 속도 성분이 제로가 되기 전으로서, 예를 들어 XY 스테이지의 감속 중) 에 다음의 쇼트 영역을 주사 노광하기 위해 XY 스테이지의 가속을 개시하도록 XY 스테이지의 이동을 제어한다. 이러한 경우에도, 웨이퍼의 이동 방향에 따라 액체를 흘리는 방향을 제어하고, 투영 광학계와 웨이퍼의 사이에 액체를 채워 둘 수 있다.

또한, 투영 광학계 (PL) 의 웨이퍼 (W) 에 가장 가까운 광학 소자를 광학 플레이트로 한 경우에는 당해 광학 플레이트와, 웨이퍼 (W) 에 2 번째로 가까운 광학 소자 (렌즈 (4)) 의 사이에 공급하는 액체 (7) 도 제전 필터로 제전하는 것이 바람직하다.

또, 상기 기술한 액침법을 사용한 경우에는 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 0.9 ∼ 1.3 이 되는 경우도 있다. 이와 같이 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 커지는 경우에는 종래부터 노광광으로서 사용되고 있는 랜덤 편광광에서는 편광 효과에 따라 결상 성능이 악화되는 경우도 있기 때문에, 편광 조명을 사용하는 것이 바람직하다. 그 경우, 레티클 (R) 의 라인·앤드·스페이스 패턴의 라인 패턴의 길이 방향에 맞춘 직선 편광 조명을 실시하고, 레티클 (R) 의 패턴으로부터는 S 편광 성분 (라인 패턴의 길이 방향에 따른 편광 방향 성분) 의 회절광이 많이 사출되도록 하면 된다. 투영 광학계 (PL) 와 웨이퍼 (W) 표면에 도포된 레지스트 사이가 액체로 채워져 있는 경우, 투영 광학계 (PL) 와 웨이퍼 (W) 표면에 도포된 레지스트 사이가 공기 (기체) 로 채워져 있는 경우에 비교하여 콘트라스트의 향상에 기여하는 S 편광 성분의 회절광의 레지스트 표면에서의 투과율이 높아지므로, 투영 광학계 (PL) 의 개구수 (NA) 가 1.0 을 초과하는 경우에도 높은 결상 성능을 얻을 수 있다. 또한, 위상 시프트 마스크나 일본 공개특허공보 평6-188169호에 개시되어 있는 사입사 (斜入射) 조명법 (다이폴 조명법) 등을 적당히 조합하면 보다 효과적이다.

또한, 레티클 (R) 의 라인 패턴의 길이 방향에 맞춘 직선 편광 조명 (S 편광 조명) 뿐만 아니라, 일본 공개특허공보 평6-53120호에 개시되어 있는 바와 같이, 광축을 중심으로 한 원의 접선 (둘레) 방향으로 직선 편광하는 편광 조명법과 사입사 조명법의 조합도 효과적이다. 특히, 레티클 (R) 의 패턴이 소정의 일방향으로 연장되는 라인 패턴 뿐만 아니라, 복수의 다른 방향으로 연장되는 라인 패턴이 혼재하는 경우에는 마찬가지로 일본 공개특허공보 평6-53120호에 개시되어 있는 바와 같이, 광축을 중심으로 한 원의 접선 방향으로 직선 편광하는 편광 조명법과 윤대 (輪帶) 조명법을 병용함으로써, 투영 광학계의 개구수 (NA) 가 큰 경우에도 높은 결상 성능을 얻을 수 있다.

또, 본 발명은 웨이퍼 등의 피처리 기판을 별도로 탑재하여 XY 방향으로 독립적으로 이동 가능한 2 개의 스테이지를 구비한 트윈 스테이지형 노광 장치에도 적용할 수 있다. 이 경우, 각각의 기판 스테이지에서 액침 노광되도록 구성하고, 상기 실시형태에서 설명한 제전 장치를 각 스테이지마다 형성할 수 있다. 트윈 스테이지형 노광 장치의 구조 및 노광 동작은, 예를 들어 일본 공개특허공보 평10-163099호 및 일본 공개특허공보 평10-214783호 (대응 미국 특허 제6,341,007호, 제6,400,441호, 제6,549,269호 및 제6,590,634호), 일본 특허공표공보 2000-505958호 (대응 미국 특허 제5,969,441호) 또는 미국 특허 제6,208,407호에 개시되어 있고, 본 국제 출원에서 지정 또는 선택된 나라의 법령으로 허용되는 한, 그들 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

또한, 본 발명은 일본 공개특허공보 평11-135400호에 개시되어 있는 바와 같이, 웨이퍼 등의 피처리 기판을 탑재하여 이동 가능한 웨이퍼 스테이지와, 노광에 관한 각종 데이터를 계측하는 계측 센서를 탑재하여 웨이퍼 스테이지와는 독립적으로 이동 가능한 계측 스테이지를 구비한 투영 노광 장치에도 적용할 수 있다. 이 경우, 계측 스테이지 상에 제전용 전극 부재를 형성하고, 계측 스테이지와 투영 광학계 (PL) 의 사이에 유지되는 액체 (7) 의 제전을 실시하도록 해도 된다.

또, 본 예의 투영 노광 장치의 용도로는 반도체 제조용 투영 노광 장치에 한정되지 않고, 예를 들어 사각형 유리 플레이트에 액정 표시 소자 패턴을 노광하는 액정용 투영 노광 장치나, 박막 자기 헤드를 제조하기 위한 투영 노광 장치에도 널리 적용할 수 있다.

또한, 반도체 소자 등을 제조하는 디바이스 제조용 투영 노광 장치에서 사용하는 레티클 또는 마스크를, 예를 들어 원자외광 또는 진공 자외광을 사용하는 투영 노광 장치에서 제조하는 경우가 있고, 상기 기술한 각 실시형태의 투영 노광 장치는 레티클 또는 마스크를 제조하는 포토 리소그래피 공정에서도 바람직하게 사용 할 수 있다.

또, 노광용 조명광으로서의 DFB 반도체 레이저 또는 화이버 레이저로부터 발진되는 적외역 또는 가시역의 단일 파장 레이저를, 예를 들어 에르븀 (Er) (또는 에르븀과 이테르븀 (Yb) 의 양측) 이 도핑된 화이버 증폭기로 증폭하고, 또한 비선형 광학 결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 사용해도 된다.

또한, 투영 광학계 (PL) 는 굴절계, 반사계 및 반사 굴절계의 어느 것이어도 된다. 반사 굴절계로는, 예를 들어 미국 특허 제5788229호에 개시되어 있는 바와 같이, 복수의 굴절 광학 소자와 2 개의 반사 광학 소자 (적어도 일방은 오목면경) 를 절곡되지 않게 일직선으로 연장하는 광축 상에 배치한 광학계를 사용할 수 있다. 이 미국 특허에 개시된 반사 굴절계를 갖는 투영 노광 장치에서는 웨이퍼에 가장 가까운, 즉 액체와 접촉하는 광학 소자는 반사 광학 소자가 된다. 또, 본 국제 출원에서 지정한 지정국, 또는 선택한 선택국의 국내 법령이 허용하는 한, 이 미국 특허의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.

또, 복수의 렌즈로 구성되는 조명 광학계, 투영 광학계를 노광 장치 본체에 장착하여 광학 조정함과 함께, 다수의 기계 부품으로 이루어지는 레티클 스테이지나 웨이퍼 스테이지를 노광 장치 본체에 장착하여 배선이나 배관을 접속하고, 액체를 공급 및 회수하기 위한 배관 (공급관, 공급구 등) 을 설치하여 추가로 종합 조정 (전기 조정, 동작 확인 등) 함으로써 본 실시형태의 투영 노광 장치를 제조할 수 있다. 또, 투영 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 실시하는 것이 바람직하다.

그리고, 반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는 도 7 에 나타내는 바와 같이, 마이크로 디바이스의 기능·성능 설계를 하는 단계 201, 이 설계 단계에 기초한 레티클 (마스크) 을 제작하는 단계 202, 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계 203, 상기 기술한 실시형태의 노광 장치에 의해 레티클의 패턴을 기판에 노광하는 기판 처리 단계 204, 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함) 205, 검사 단계 206 등을 거쳐 제조된다.

또, 본 발명은 상기 기술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 구성을 취할 수 있다.

산업상이용가능성

본 발명의 투영 노광 장치에 의하면, 액침법에 사용하는 액체의 제전을 실시할 수 있기 때문에, 대전된 액체가 방전함으로써 발생하는 회로 패턴의 파괴나 장치의 오동작을 방지할 수 있다. 또한, 본 발명의 투영 노광 방법에 의하면, 액침법에 사용하는 액체의 제전을 실시하기 때문에, 회로 패턴의 파괴나 장치의 오동작을 발생시키지 않고 노광할 수 있다. 또한, 본 발명의 디바이스 제조 방법에 의하면, 회로 패턴의 파괴나 장치의 오동작이 일어나지 않기 때문에, 디바이스를 제조할 때 수율이 향상되어 높은 처리 능력을 유지할 수 있다.

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31. 액체를 통해 기판을 노광하는 투영 노광 장치로서,

    광학 부재로서, 상기 액체가 상기 광학 부재 아래의 공간에 공급되는, 상기 광학 부재;

    액체 공급 유로로서, 상기 액체가 상기 액체 공급 유로를 통해 상기 공간에 공급되는, 상기 액체 공급 유로;

    액체 회수 유로로서, 상기 공급되는 액체가 상기 액체 회수 유로를 통해 상기 공간으로부터 회수되는, 상기 액체 회수 유로; 및

    상기 액체 공급 유로 및 상기 액체 회수 유로에 제공되는 접지된 도전재를 포함하고,

    상기 액체가 상기 공간에 공급되고 상기 공간으로부터 회수될 때, 상기 액체는 상기 접지된 도전재를 통해 유동하는, 투영 노광 장치.
32. 제 31 항에 있어서,

    상기 접지된 도전재는, 상기 액체와 절연 표면의 접촉에서 기인한 정전기를 제거하는, 투영 노광 장치.
33. 제 32 항에 있어서,

    상기 절연 표면은 상기 액체 공급 유로 및 상기 액체 회수 유로의 내측 표면을 형성하는, 투영 노광 장치.
34. 제 33 항에 있어서,

    상기 액체 공급 유로 및 상기 액체 회수 유로는 수지로 이루어지는, 투영 노광 장치.
35. 제 32 항에 있어서,

    상기 액체는, 상기 절연 표면이 상기 공간 아래에 위치할 때에 상기 절연 표면으로 공급되는, 투영 노광 장치.
36. 제 35 항에 있어서,

    상기 절연 표면은 상기 기판상의 레지스트를 포함하는, 투영 노광 장치.
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39. 제 31 항에 있어서,

    상기 액체는 상기 액체 공급 유로 및 상기 액체 회수 유로를 포함하는 배관 내를 유동하는, 투영 노광 장치.
40. 제 31 항에 있어서,

    상기 액체 공급 유로 및 상기 액체 회수 유로의 내벽은 대전 방지제로 코팅되는, 투영 노광 장치.
41. 제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 접지된 도전재는, 상기 액체가 상기 절연 표면을 흐를 때 생성되는 상기 정전기를 제거하는, 투영 노광 장치.
42. 제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 접지된 도전재는, 상기 정전기의 방전에 의해 상기 기판에 형성된 패턴이 파괴되는 것을 방지하기 위해 상기 정전기를 제거하는, 투영 노광 장치.
43. 제 32 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 접지된 도전재는, 상기 광학 부재 주변에 배치된 장치의 오동작을 방지하기 위해 상기 정전기를 제거하는, 투영 노광 장치.
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