KR20010089431A - 광학장치와 노광장치 및 레이저광원, 가스 공급방법,노광방법, 디바이스의 제조방법 - Google Patents

광학장치와 노광장치 및 레이저광원, 가스 공급방법,노광방법, 디바이스의 제조방법 Download PDF

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Abstract

메인터넌스시, 이상시 등에 작업환경을 양호하게 유지하면서 광학소자의 흐려짐 발생을 억제할 수 있는 광학장치와 노광장치 및 레이저광원을 제공한다. 노광장치본체 (11) 의 제 1 경통 (46), 제 2 경통 (48) 및 레이저장치 (12) 의 광원실 (16) 에는 불활성가스공급계 (33) 와 건조공기공급계 (35) 가 선택적으로 접속된다. 노광장치본체 (11) 의 챔버 (45) 및 레이저장치 (12) 의 챔버 (15) 내에 산소농도를 계측하는 산소센서 (78,42) 및 배기 덕트 (40) 의 배기량을 검출하는 배기량 모니터 (77,41) 가 설치되어 있다. 그리고, 산소센서 (78,42) 및 배기량 모니터 (77,41) 로 검출된 산소농도 및 배기량의 적어도 하나가 소정값을 밑돌았을 때에는 제 1 과 제 2 경통 (45,46) 및 광원실 (16) 로 공급되는 퍼지가스를 불활성가스에서 건조공기로 전환한다.

Description

광학장치와 노광장치 및 레이저광원, 가스 공급방법, 노광방법, 디바이스의 제조방법 {OPTICAL DEVICE, EXPOSURE SYSTEM, AND LASER BEAM SOURCE, AND GAS FEED METHOD, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
노광장치는 각각이 하나 또는 복수의 케이스 내에 수용되고, 소정의 파장을 갖는 노광광을 출사하는 광원, 그 노광광을 마스크 상에 조사하는 조명광학계 및 그 조명광학계의 조명에 의거하여 마스크 상에 형성된 회로패턴을 기판 상에 투영하는 투영광학계를 구비한다. 광원, 조명광학계 및 투영광학계의 각 경통 내에는 각각 복수의 렌즈, 미러, 필터 등의 광학소자가 수납 지지되고 있다.
노광장치는 노광시의 환경조건을 일정하게 하기 위해서 소정의 온도, 습도가 유지되도록 공조된 환경하에 놓여 있다. 노광장치의 사용 환경인 마이크로디바이스 공장의 클린룸 내의 공기 중에는 미량의 유기 규소화합물, 암모늄염 등의 오염물질이 함유되어 있다. 이들 물질이 노광장치, 그리고 경통 내에 침입하면, 그 물질이 광학소자 표면에 부착되어 광학소자에 흐려짐이 발생하게 된다. 이러한 흐려짐 발생을 방지하기 위해서, 경통 내를, 오염물질을 제거한 공기 등의 기체를 사용하여 퍼지하는 기구를 구비한 노광장치가 제안되고 있다.
그런데, 최근 반도체장치의 고도 집적화의 흐름 중에 노광장치에 대한 고해상도화의 요구가 점점 높아지고 있다. 이러한 요구에 대응하여 노광광이 예컨대 종래에 널리 사용된 g선 (γ=436㎚) 에서 예컨대 i선 (γ=365㎚), KrF 엑시머레이저 (γ=248㎚), 그리고 ArF 엑시머레이저 (γ=193㎚), F2엑시머레이저 (γ=157㎚) 로 단파장화되는 경향이 있다. KrF 엑시머레이저를 노광광으로 사용한 노광장치에서는 경통 내의 수분이 광학소자의 흐려짐을 유발하는 일이 있어, 수분을 소정량 이하로 억제한 공기 등의 기체로 경통 내가 퍼지된다.
또, ArF 엑시머레이저 이하의 파장을 갖는 노광광에서는 그 노광광의 에너지 분포와 공기 중 산소의 흡수 스펙트럼 사이의 중첩 부분이 커진다. 이러한 경우 산소를 통과할 때에 노광광의 에너지가 산소에 흡수되어 그 에너지량이 크게 감쇠됨과 동시에 광화학반응에 의해 오존이 발생한다. 그래서, 극단파장을 갖는 노광광을 사용하는 경우 기판 상에서의 안정된 노광 에너지량을 확보함과 동시에 광학소자의 흐려짐을 억제하기 위해서 경통 내는 예컨대 질소가스로 퍼지된다. 그리고, 경통은 마이크로디바이스 공장의 배기 덕트와 접속되어 있어 그 경통 내의 분위기 가스로서 사용된 질소가스가 공장 밖으로 배출된다.
그러나, 마스크 또는 웨이퍼를 교환할 때나 광학소자를 교환할 때 등의 메인터넌스시에는 노광장치의 케이스 (노광장치본체를 수납한 본체 챔버, 레이저광원을 수납한 레이저챔버 등) 에 설치된 문을 개방할 필요가 있다. 여기에서, 경통 내의 퍼지를 질소가스로 실행하는 경우 경통의 기밀성(氣密性)이 저하되면, 경통 내에서 질소가스가 누출되어 케이스 (챔버), 나아가서는 클린룸 내로 방출될 우려가 있다.
또, 예컨대 배기 덕트에 어떠한 문제가 생겨 그 배기 능력이 저하된 경우에 통상 공장 밖으로 배출되어야 하는 질소가스가 노광장치의 케이스 내로 역류되어 또한 클린룸 내로 누출될 우려가 있다. 이러한 사태는 클린룸 내에서의 작업환경을 악화시킨다는 문제가 있었다.
한편, 정전이나 장기간에 걸친 운전정지에 의해 노광장치 및 배기 덕트로의 전력 공급이 차단되면, 퍼지가스 공급기구도 정지된다. 이 경우 클린룸 내의 공기 중에 함유된 오염물질의 경통 내로의 침입을 방지할 수 없어 광학소자에 흐려짐이 발생한다는 문제가 있었다.
본 발명의 제 1 목적은 노광장치의 메인터넌스시 또는 운반시, 노광장치 및 배기장치의 이상시 등의 작업환경을 양호하게 유지할 수 있는 광학장치와 노광장치 및 레이저광원을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 노광장치 및 배기장치의 운전 정지에서 기인되는 광학소자의 흐려짐 발생을 억제할 수 있는 광학장치와 노광장치 및 레이저광원을 제공하는 것이다.
본 발명은 그 내부에 각종 광학소자를 수납한 광학장치에 관한 것으로, 상세하게는 예컨대 반도체소자, 액정표시소자, 촬상소자, 박막자기헤드 등의 마이크로디바이스를 제조할 때 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광장치 및 그 노광장치에 사용되는 레이저광원, 가스 공급방법, 노광방법, 디바이스의 제조방법에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 노광장치 및 레이저장치의 개략 구성도이다.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태의 노광장치 및 레이저장치의 개략 구성도이다.
도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태의 노광장치 및 레이저장치의 개략 구성도이다.
도 4 는 본 발명의 제 4 실시형태 및 그 변경예에서의 노광장치 및 레이저장치의 개략 구성도이다.
발명의 개시
본 발명의 제 1 태양에서는 광학소자를 수납한 기밀실을 구비한 광학장치가 제공되는 그 광학장치는 기밀실 내로 제 1 가스를 공급하는 제 1 퍼지기구, 기밀실 내로 제 1 가스와는 다른 조성의 제 2 가스를 공급하는 제 2 퍼지기구, 광학장치의 가동(稼動)상태를 검출하는 가동상태 검출기구 및 가동상태 검출기구의 검출결과에 따라 기밀실과 제 1 퍼지기구 또는 제 2 퍼지기구를 선택적으로 접속하는 제어장치를 구비한다. 그래서, 가동상태 검출기구의 검출결과에 따라 가동상태에 적합한 퍼지가스가 선택적으로 기밀실 내로 공급된다.
또, 광학장치는 조명광을 출사하는 광원을 추가로 구비한다. 또한, 그 광원이 엑시머레이저광을 출사하는 엑시머레이저광원이어도 된다. 이 경우 에너지가 높아 광학소자의 흐려짐이 잘 발생하여 사용되는 퍼지가스 조건이 엄격한 엑시머레이저광을 유효적으로 사용할 수 있다.
또한, 광학장치는 복수의 광학소자를 가지며 조명광을 마스크에 조사하는 조명광학계를 추가로 구비하고, 조명광학계의 복수의 광학소자의 적어도 일부가 기밀실 내에 수납되어도 된다. 이 경우 조명광학계에서 마스크 상에 조사되는 조명광 강도의 시간 경과에 따른 변화가 억제되어 더 정확한 마스크 패턴의 전사가 가능해진다.
또, 광학장치는 마스크 상에 형성되는 패턴의 적어도 일부를 기판 상에 투영하는 투영광학계를 추가로 구비해도 된다. 이 경우 패턴 이미지에서의 광강도의 시간 경과에 따른 변화가 억제되어 더 정확한 마스크 패턴의 전사가 가능해진다.
또한, 제 1 가스는 불활성가스이고, 제 2 가스는 적어도 대기와 동등한 농도를 갖는 산소 또는 산소를 함유한 혼합가스인 것이 바람직하다. 이 경우 통상적인 노광시에는 불활성가스를 기밀실 내로 공급함으로써, 기밀실 내의 오염물질 및 산소가 배제되어 광학소자의 흐려짐 발생이 억제된다. 한편, 광학장치의 메인터넌스시 또는 이상시 등에는 산소를 함유한 퍼지가스를 기밀실 내로 공급함으로써, 그 기밀실의 기밀성이 저하되어도 작업환경을 양호하게 유지할 수 있다.
또, 광학장치는 제 1 가스 및 제 2 가스 유로에 이들 가스 중에 함유된 불순물을 제거하기 위한 청정장치를 구비해도 된다. 청정장치에 의해 기밀실 내로 공급되는 퍼지가스가 매우 청정하게 유지되어 광학소자에서의 흐려짐 발생이 억제된다.
또한, 광학장치는 기밀실을 수납한 케이스를 구비하고, 가동상태 검출기구는 케이스 내부 또는 외부에서의 소정의 가스 농도를 검출하는 환경감시수단을 구비하고, 제어장치는 그 환경감시수단의 검출결과에 따라 소정의 가스 농도가 소정값을 밑돌았을 때에는 기밀실에 접속된 퍼지기구를 제 1 퍼지기구에서 제 2 퍼지기구로 전환해도 된다. 이 경우 환경감시수단으로 예컨대 산소농도를 검출하는 산소센서가 사용됨으로써, 케이스 내 또는 그 광학장치가 설치되는 클린룸 내의 산소농도를 관리할 수 있게 된다. 그럼으로써, 작업환경을 양호하게 유지할 수 있다.
또, 광학장치는 기밀실에 접속된 배기장치를 구비하고, 가동상태 검출기구는 배기장치의 배기 능력을 검출하는 배기감시수단을 구비하고, 제어장치는 그 배기감시수단의 검출결과에 따라 배기량이 소정값을 밑돌았을 때에는 기밀실에 접속된 퍼지기구를 제 1 퍼지기구에서 제 2 퍼지기구로 전환하도록 해도 된다. 이 경우 배기장치의 이상이 검출된 경우에는 제 1 가스의 사용이 중지되기 때문에 작업환경을 양호하게 유지할 수 있다.
가동상태 검출기구 및 제어장치 중 적어도 하나가 정지된 상태에서는 기밀실에 접속된 퍼지기구가 제 1 퍼지기구에서 제 2 퍼지기구로 전환되어도 된다. 이 경우 광학장치의 정지상태에서 제 1 가스의 사용이 중지되기 때문에 작업환경을 양호하게 유지할 수 있다.
또, 제어장치는 광학장치가 동작할 때에는 제 1 퍼지기구를 기밀실에 접속하고 제 1 가스의 사용조건이 만족되지 않을 때에는 기밀실에 제 2 퍼지기구를 접속하도록 해도 된다. 이 경우 통상적인 동작시에는 기밀실 내로 제 1 가스가 공급되고, 광학장치의 메인터넌스시 또는 이상시 등에는 기밀실 내로 제 2 가스가 공급된다.
또한, 기밀실이 수납된 케이스 일부가 개방되는 상태, 또는 광학장치의 전원이 오프가 되는 상태, 또는 광학장치의 운반, 조립 또는 조정 중에는 제 2 퍼지기구가 기밀실에 접속되어도 된다. 이 경우 광학장치의 메인터넌스시, 마스크, 기판 등의 교환시, 정지시, 운반시, 조립시 또는 조정시에는 기밀실 내로 제 2 가스가 공급되기 때문에 작업환경을 양호하게 유지할 수 있다.
그리고, 광학장치는 제 2 가스를 축적 보존하는 보존수단을 추가로 구비해도 된다. 이 경우 광학장치의 예컨대 운반시 또는 조립시 등, 공장의 유틸리티 플랜트에서 제 2 가스를 광학장치로 공급할 수 없는 경우에도 기밀실 내를 제 2 가스로 퍼지할 수 있다.
본 발명의 제 2 태양에서는 마스크 패턴을 기판 상에 전사하는 노광장치가 제공된다. 이 노광장치는 조명광을 사출하는 광원, 광원과 기판 사이에 배치되는 복수의 광학소자 중 적어도 일부 광학소자를 수납한 기밀실, 기밀실 내로 제 1 가스를 공급하는 제 1 퍼지기구, 기밀실 내로 제 1 가스와는 다른 조성의 제 2 가스를 공급하는 제 2 퍼지기구, 노광장치의 가동상태를 검출하는 가동상태 검출기구 및 가동상태 검출기구의 검출결과에 따라 기밀실과 제 1 퍼지기구 또는 제 2 퍼지기구를 선택적으로 접속하는 제어장치를 구비한다. 노광장치의 광학소자를 수용한 기밀실 내의 오염물질이 제 1 또는 제 2 가스로 배제되므로, 광학소자에서의 흐려짐 발생이 억제된다. 그 결과 마스크 패턴의 기판 상으로의 전사동작의 정밀도 및 효율 저하를 회피할 수 있다. 또한, 마스크 및 기판의 교환시 또는 메인터넌스시 등의 작업환경을 양호하게 유지할 수 있다.
또, 기밀실은 광원 내의 광학소자를 수납한 제 1 기밀실, 광원과 마스크 사이에 배치되는 적어도 하나의 광학소자를 수납한 제 2 기밀실 및 마스크와 기판 사이에 배치되며 적어도 하나의 광학소자를 수납한 제 3 기밀실을 포함해도 된다. 이 경우 광원 내, 광원과 마스크 사이, 그리고 마스크와 기판 사이에 배치된 각 광학소자의 흐려짐 발생이 억제된다.
노광장치는 기밀실이 수납된 케이스 및 제 1, 제 2 및 제 3 기밀실의 적어도 어느 한쪽을 통해 제 1 가스를 회수하는 회수장치를 추가로 구비해도 된다. 이경우 기밀실로 공급된 제 1 가스는 회수장치에 의해 회수된다. 회수된 제 1 가스를 재이용함으로써 노광장치의 러닝 코스트를 삭감할 수 있다.
제 2 가스는 화학적으로 청정한 건조공기여도 된다. 이 경우 기밀실 내에 조명광이 통과되지 않는 상태에서는 기밀실은 화학적으로 청정한 건조공기로 퍼지된다. 그럼으로써 기밀실 내의 각 광학소자 표면에 대한 오염물질의 부착 또는 퇴적을 저지할 수 있다.
또, 노광장치는 기밀실 내에서의 제 1 가스 및 산소 중 어느 한쪽의 농도를 검출하는 센서와, 센서 출력에 따라 광원을 제어하는 발광제어장치를 추가로 구비해도 된다. 이 경우 기밀실 내에서의 제 1 가스 또는 산소농도에 따라 예컨대 조명광 출사 등의 광원 상태를 제어할 수 있다.
또한, 센서는 산소농도를 검출하며 발광제어장치는 산소농도가 소정값 이하가 될때까지 광원으로부터의 조명광 출사를 금지하도록 해도 된다. 이 경우 예컨대 기밀실 내가 제 1 가스로 충분히 퍼지될 때까지 광원으로부터의 조명광 출사를 금지할 수 있다.
기밀실은 조명광의 광로 중에 배치된 복수의 기밀실을 포함하고 복수의 기밀실 내에 각각 복수의 센서가 설치되며 발광제어장치는 복수의 센서 출력에 따라 광원을 제어하도록 해도 된다. 이 경우 각 기밀실 내의 예컨대 산소농도에 따라 조명광 출사 등의 광원 상태를 제어할 수 있다.
노광장치는 조명광을 마스크에 조사하는 조명광학계, 조명광이 조사된 마스크 패턴의 적어도 일부를 기판 상에 투영하는 투영광학계 및 광원과 조명광학계 사이에 배치된 전송계를 추가로 구비해도 된다. 또, 복수의 기밀실은 광원 내에 설치된 제 1 기밀실, 조명광학계를 구성하는 적어도 일부의 광학소자를 수용한 제 2 기밀실, 투영광학계를 구성하는 적어도 일부의 광학소자를 수용한 제 3 기밀실 및 전송계를 구성하는 적어도 일부의 광학소자를 수용한 제 4 기밀실 중 적어도 하나를 포함해도 된다. 이 경우 광원 내의 광학소자, 조명광학계의 적어도 일부의 광학소자, 투영광학계의 적어도 일부의 광학소자 및 전송계의 적어도 일부의 광학소자를 유닛화시킬 수 있다.
또, 노광장치는 조명광을 마스크에 조사하는 조명광학계를 구비하고, 기밀실은 조명광학계의 광학소자를 수용한 적어도 2 개의 기밀실을 포함하고, 적어도 2 개의 기밀실 각각에 센서가 설치되어 있어도 된다. 이 경우 예컨대, 레티클 블라인드 등의 가동 부분을 포함한 조명광학계를, 그 가동 부분 전후에서 적어도 2 개의 기밀실로 분리할 수 있다.
또한, 제어장치는 광원으로부터의 조명광 출사가 중단 또는 정지되었을 때에는 기밀실 내로 제 2 가스를 공급하기 위해서 제 2 퍼지기구와 기밀실을 접속하도록 해도 된다. 이 경우 예컨대 정전, 장기간 정지 또는 메인터넌스 등으로 광원으로부터의 조명광 출사가 중단 또는 정지되었을 때에 기밀실로부터의 제 1 가스 방출을 방지할 수 있다. 또, 기밀실은 제 2 가스로 퍼지되어 오염물질이 광학소자 상에 퇴적되지 않는다.
또, 노광장치는 기밀실을 수용한 케이스 및 케이스에 접속되고 제 2 가스 공급시에 동작하는 배기장치를 추가로 구비해도 된다. 이 경우 예컨대 메인터넌스 등을 위해서 기밀실 내의 퍼지가스가 제 2 가스로 전환되었을 때에는 배기장치가 개방되어 기밀실 내 및 케이스 내에 잔존하는 제 1 가스가 배기장치에 의해 외부로 배출된다.
또한, 노광장치는 케이스 내의 환경을 검출하는 환경센서를 추가로 구비하고, 환경센서의 출력에 따라 배기장치가 제어되어도 된다. 이 경우 케이스 내에서의 예컨대 산소농도 등의 환경상태에 따라 조명광 출사 등의 광원 상태를 제어할 수 있다.
또, 케이스는 광원을 수용한 제 1 챔버 및 노광장치본체를 수용한 제 2 챔버 중 어느 한쪽을 포함해도 된다. 이 경우 광원의 기밀실이 제 1 챔버로 덮이고, 노광장치의 기밀실이 제 2 챔버로 덮인다. 그럼으로써 각 기밀실 내의 퍼지가스가 직접적으로 챔버 밖의 클린룸 등의 설치환경에 방출되지 않는다.
본 발명의 제 3 태양에서는 마스크 패턴을 기판 상에 전사하는 노광장치에 사용되는 레이저광원이 제공된다. 레이저광원은 노광장치 가동중에 공급되는 제 1 가스와는 다른 조성을 갖는 제 2 가스를 보존하는 탱크 및 노광장치에서 분리되었을 때에 제 2 가스를 레이저광원 내부로 도입하는 배관을 구비한다. 이 경우 레이저광원의 운반시, 노광장치와 레이저광원의 분리시에는 레이저광원 내부가 제 2 가스로 채워진다. 그럼으로써, 레이저광원 내에 배치된 광학소자 표면으로의 오염물질의 퇴적을 회피할 수 있다.
본 발명의 제 4 태양에서는 광학장치에 설치되며 광학소자를 수납한 기밀실에 대하여 소정의 기체를 공급하는 가스 공급방법이 제공된다. 그 방법으로는광학장치의 가동상태가 검출되고, 그 검출결과에 따라 소정 기체로서 제 1 가스 또는 제 1 가스와는 다른 조성을 갖는 제 2 가스가 선택적으로 기밀실에 공급된다.
제 1 가스는 불활성가스이고, 제 2 가스는 적어도 대기와 동등한 농도를 갖는 산소 또는 산소를 함유한 혼합가스여도 된다.
광학장치는 기밀실을 수납한 케이스를 구비하며 케이스 내부 또는 외부에서의 가스농도가 검출되고, 그 검출결과에 따라 가스농도가 소정값 이상일 때에는 제 1 가스가 기밀실에 공급되고, 가스농도가 소정값을 밑돌았을 때에는 제 2 가스가 기밀실에 공급되어도 된다.
광학장치는 기밀실에 접속된 배기장치를 구비하며 배기장치의 배기량이 검출되고, 배기량이 소정값 이상일 때에는 제 1 가스가 기밀실에 공급되고, 가스농도가 소정값을 밑돌았을 때에는 제 2 가스가 기밀실에 공급되어도 된다.
광학장치가 동작할 때에는 제 1 가스가 기밀실에 공급되어도 된다.
기밀실 또는 이 기밀실이 수납된 케이스 일부가 개방될 때에 또는 광학장치의 전원이 오프가 되었을 때에 제 2 가스가 기밀실에 공급되어도 된다.
광학장치는 광원으로부터의 조명광을 마스크에 조사하는 조명광학계, 조명광학계에 의해 조사된 마스크 패턴의 적어도 일부를 감광기판 상에 투영하는 투영광학계 및 광원과 조명광학계 사이에 배치된 전송계를 가지며, 기밀실은 조명광학계, 투영광학계 및 전송계 중 적어도 하나에 설치되어도 된다.
본 발명의 제 5 태양에서는 상기 제 4 태양의 가스 공급방법을 이용하여 마스크 패턴을 기판 상에 투영하는 노광방법이 제공된다.
본 발명의 제 6 태양에서는 마스크에 형성된 패턴을 기판에 투영하는 노광방법이 제공된다. 이 방법으로는 기판에 패턴을 투영하기 전에 상기 제 4 태양의 가스 공급방법을 이용하여 기밀실에 제 1 가스가 공급된다.
본 발명의 제 7 태양에서는 마스크에 형성된 패턴을 기판에 투영하는 공정을 포함한 디바이스 제조방법이 제공된다. 이 방법으로는 기판에 패턴을 투영하기 전에 상기 제 4 태양의 가스 공급방법을 이용하여 기밀실에 제 1 가스가 공급된다.
발명을 실시하기 위한 최량 형태
(제 1 실시형태)
이하에 본 발명의 제 1 실시형태의 반도체장치 등 마이크로디바이스의 제조프로세스에서 사용되는 광학장치로서의 노광장치본체 (11) 및 그 레이저광원으로서사용되는 광학장치로서의 레이저장치 (12) 의 구성을 도 1 에 따라 설명한다.
도 1 은 노광장치본체 (11) 및 레이저장치 (12) 의 개략 구성도이다. 먼저, 레이저장치 (12) 에 대해 설명한다. 레이저장치 (12) 는 케이스로서의 챔버 (15) 를 가지며, 이 챔버 (15) 내에는 제 1 기밀실로서의 광원실 (16) 이 구획 형성되어 있다. 광원실 (16) 내에는 조명광으로서 ArF 엑시머레이저광 (이하 단순히「레이저광」이라고 함) 을 발진하는 광원으로서의 레이저 여기부 (17) 가 수용되어 있다. 광원실 (16) 의 일단에는 개구 (18) 가 형성되어 있다. 또, 챔버 (15) 의 일측면에도 개구 (18) 에 대응하는 형상을 갖는 개구 (19) 가 형성되어 있다. 이들 개구 (18,19) 에는 광학소자로서의 원판형의 구획판 (20) 이 끼워맞춰져 있다. 구획판 (20) 은 레이저 여기부 (17) 에 의해 발진되는 레이저광 투과를 허용하는 투명한 물질 (석영 또는 형석 등) 에 의해 형성되어 있다. 또, 제 1 실시형태에서는 챔버 (15) 는 도시되지 않은 공조장치에 접속되거나 그 내부에 배치되어 있어 그 내부가 소정의 온도 및 습도로 유지할 수 있다. 그러나, 공조장치는 반드시 챔버 (15) 에 접속해 둘 (또는 챔버 (15) 내에 설치해 둘) 필요는 없다.
레이저 여기부 (17) 는 광학소자로서의 레이저 가스 튜브 (23) 와, 레이저 가스 튜브 (23) 양측에 배치된 1쌍의 광학소자로의 프런트 미러 (21) 및 리어 미러 (22) 를 구비한다. 리어 미러 (22) 와 레이저 가스 튜브 (23) 사이에는 프리즘, 그레이팅 등으로 이루어진 광학소자로서의 파장 협대화 소자 (24) 가 배치되어 있다. 그리고, 레이저 가스 튜브 (23) 내 1쌍의 전극 (25) 사이에서의 방전에의해 발광된 광은 레이저 발진상태에 도달할 때까지 1쌍의 미러 (21,22) 사이를 왕복하면서 증폭된다. 이 때, 이 광이 파장 협대화 소자 (24) 를 통과함으로써 이 광의 파장이 소장의 파장 대역으로 협대화된다.
광원실 (16) 은 그 내부에 퍼지가스를 공급하는 퍼지가스공급계 (28) 와 접속되어 있다. 광원실 (16) 과 퍼지가스공급계 (28) 를 연결하는 급기배관 (29) 경로에는 청정장치로서의 필터 (30) 및 온조건조기 (31) 가 배치되어 있다. 필터 (30) 는 퍼지가스공급계 (28) 에서 공급되는 퍼지가스 중 오염물질, 예컨대 유기규소화합물, 암모늄염 등의 불순물을 제거한다. 온조건조기 (31) 는 퍼지가스 온도를 소정의 온도로 유지함과 동시에 그 퍼지가스 중에 함유된 수분을 예컨대 5% 이하로 억제한다.
퍼지가스공급계 (28) 는 마이크로디바이스 공장의 유틸리티 플랜트 내에 배치된 제 1 탱크 (32) 에서 제 1 가스로서의 불활성가스를 공급하는 제 1 퍼지기구로서의 불활성가스공급계 (33) 및 상기 플랜트 내에 배치된 제 2 탱크 (34) 에서 제 2 가스로서의 건조공기를 공급하는 제 2 퍼지기구로서의 건조공기공급계 (35) 를 구비한다. 불활성가스는 질소, 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 크세논, 라돈, 수소 등 중에서 선택된 단일체 가스 또는 그 혼합 가스를 함유한다. 또, 불활성가스는 산소, 유기규소화합물, 암모늄염 등의 불순물이 충분히 제거되고 화학적으로 청정하며 수분량이 5% 이하로 건조된 것이다. 건조공기는 유기규소화합물, 암모늄염 등의 불순물이 충분히 제거되고 화학적으로 청정하며 수분량이 5% 이하로 건조된 것이다. 그리고, 이들 불활성가스 및 건조공기는 필터 (30) 및 온조건조기 (31) 에 의해 재차 불순물 제거 및 건조처리가 실시된다.
불활성가스공급계 (33) 는 외부장치로부터의 구동력 공급에 의해 개방되는 노멀 클로스 타입의 제 1 제어밸브 (36) 를 구비한다. 건조공기공급계 (35) 는 외부장치로부터의 구동력 공급에 의해 폐지되는 노멀 오픈 타입의 제 2 제어밸브 (37) 를 구비한다. 제 1 및 제 2 제어밸브 (36,37) 는 제어장치로서의 광원제어계 (38) 에 접속되며 그 광원제어계 (38) 로부터의 구동력 공급에 의해 개폐된다. 그리고, 불활성가스공급계 (33) 와 건조공기공급계 (35) 는 제 1 및 제 2 제어밸브 (36,37) 하류에서 합류되고 급기배관 (29) 에 접속되어 있다.
광원실 (16) 은 배기배관 (38) 을 통해 마이크로디바이스 공장의 배기장치로서의 배기 덕트 (40) 에 접속되어 있다. 또, 챔버 (15) 의 출구 (15a) 도 배기 덕트 (40) 에 접속되어 있다. 그럼으로써, 광원실 (16) 내에 공급된 불활성가스 및 건조공기는 배기 덕트 (40) 를 통해 공장 외부로 배출된다. 또, 챔버 (15) 의 출구 (15a) 부근에는 배기 덕트 (40) 의 배기량을 검출하는 배기감시수단 또는 가동상태 검출기구로서의 배기량 모니터 (41) 가 설치되어 있다. 배기량 모니터 (41) 의 검출신호는 광원제어계 (38) 에 공급된다.
또, 챔버 (15) 에는 그 내부의 산소농도를 검출하는 환경감시수단 또는 가동상태 검출기구로서의 산소센서 (42) 가 설치되어 있다. 산소센서 (42) 의 검출신호는 광원제어계 (38) 에 공급된다.
이어서, 노광장치본체 (11) 에 대해서 설명한다. 노광장치본체 (11) 의 케이스로서의 챔버 (45) 내에는 제 2 기밀실로서의 제 1 경통 (46), 레티클스테이지 (47), 제 3 기밀실로서의 제 2 경통 (48) 및 웨이퍼스테이지 (49) 가 배치되어 있다. 레티클스테이지 (47) 는 소정의 패턴이 형성된 마스크로서의 레티클 (R) 이 레이저광의 광축과 직교하도록 지지한다. 또, 웨이퍼스테이지 (49) 는 레이저광에 대하여 감광성을 갖는 포토레지스트가 도포된 기판으로서의 웨이퍼 (W) 를 레이저광의 광축과 직교하는 면내에서 이동이 가능하게 그리고 이 광축을 따라 미동이 가능하게 지지한다.
제 1 경통 (46) 내에는 레티클 (R) 을 조명하기 위한 조명광학계 (50) 가 수용되어 있다. 조명광학계 (50) 는 복수의 미러 (51), 옵티컬 인티그레이터 (예컨대 플라이아이 렌즈 또는 로드 인티그레이터 ; 52), 릴레이광학계 (53), 컨덴서 렌즈 (54) 를 포함한다. 릴레이광학계 (53) 후방에는 레이저광의 형상을 정형하기 위한 레티클 블라인드 (시야 조리개 : 55) 가 배치되어 있다. 또, 제 1 경통 (46) 양단에는 개구부 (56a,56b) 가 형성되고, 두 개구부 (56a,56b) 에는 광학소자로서의 원판형을 이루는 전방 구획판 (57) 및 후방 구획판 (58) 이 각각 끼워맞춰져 있다. 전방 구획판 (57) 과 레이저장치 (12) 의 광원실 (16) 의 구획판 (20) 사이에는 제 4 기밀실로서의 접속통 (59) 이 끼워맞춰져 있다. 그리고, 접속통 (59) 을 통해 레이저장치 (12) 에서 제 1 경통 (46) 내로 입사된 레이저광은 미러 (51) 에 의해 제 1 경통 (46) 의 형상에 따라 굴곡되고, 플라이아이 렌즈 (52) 후방면에서 레티클 (R) 을 균일한 조도분포로 조명하는 다수의 2차 광원으로 변환된다.
접속통 (59) 내에는 레이저장치 (12) 에서 사출되는 레이저광을 조명광학계(50) 로 유도하기 위해서 전송계의 적어도 일부를 구성하는 빔 매칭 유닛 (BMU : 67) 이 배치되어 있다. BMU (67) 는 레이저장치 (12) 에서 사출되는 레이저광과 조명광학계 (50) 의 광축 사이의 위치관계를 조정한다. 즉, BMU (67) 는 복수의 광학소자를 포함하고 예컨대 적어도 하나의 광학소자 (미러 등) 를 구동시켜 레이저광을 시프트시킨다. 또, 제 1 실시형태에서는 접속통 (59) 도 기밀실의 하나로서 기능하고, 접속통 (59) 은 제 4 기밀실에 상당한다.
또한, 제 1 실시형태에서는 노광장치본체 (11) 와 동일한 마루 위에 레이저장치 (12) 가 배치되어 있으나, 예컨대 그 마루 밑의 유틸리티 플로어에 레이저장치 (12) 를 배치해도 된다. 이 경우에도 레이저장치 (12) 와 노광장치본체 (11) (조명광학계 (50)) 사이에 전송계를 갖는 접속통 (59) 을 배치하고 그 전체 광로를 불활성가스 분위기로 해도 된다.
제 2 경통 (48) 내에는 조명광학계 (50) 에 의해 조명되는 레티클 (R) 의 패턴 이미지를 웨이퍼 (W) 상에 투영하기 위한 투영광학계 (60) 가 수용되어 있다. 투영광학계 (60) 는 복수의 광학소자로서의 렌즈 (61) 를 포함한다. 제 2 경통(48) 양단의 개구부 (62) 에는 광학소자로서의 원판형의 구획판 (63) 이 끼워맞춰져 있다.
또, 투영광학계 (60) 양단에는 수차 (예컨대, 디스토션, 구면수차, 코마수차 등), 특히 그 비회전 대칭성분을 보정하는 도시되지 않은 수차보정판 (석영 또는 형석 등으로 이루어지며, 예컨대 표면에 미소한 요철이 형성되는 평행평면판) 이 설치되어 있다. 이 수차보정판을 구획판 (63) 으로서 대용해도 된다. 또,투영광학계 (60) 의 웨이퍼측에 교환 가능한 오염방지판 (평행평면판 등) 을 설치하는 경우, 그 오염방지판을 구획판으로서 대용해도 된다. 오염방지판은 레이저광의 조사로 레지스트에서 발생하는 비산 입자가 웨이퍼 (W) 에 가장 가까운 투영광학계 (60) 의 광학소자에 부착하는 것을 방지한다.
웨이퍼스테이지 (49) 근방에는 그 웨이퍼스테이지 (49) 상에 탑재된 웨이퍼 (W) 를 교환하기 위한 웨이퍼로더 (64) 가 설치되어 있다. 챔버 (45) 벽면에는 웨이퍼로더 (64) 근방에서 개폐가 가능한 웨이퍼교환문 (65) 이 설치되어 있다. 웨이퍼교환문 (65) 을 개폐함으로써 웨이퍼스테이지 (49) 상에 탑재된 웨이퍼 (W) 가 교환된다. 예컨대, 노광장치본체 (11) 와 코터 디벨로퍼가 인라인 접속되어 있을 때에는 교환문 (65) 을 통해 웨이퍼로더 (64) 에 의해 두 장치 사이에서 웨이퍼 (W) 반송이 이뤄지고 복수장의 웨이퍼가 수용된 카세트가 챔버 (45) 내의 소정 위치에 배치된다. 이 경우 웨이퍼로더 (64) 에 의해 웨이퍼스테이지 (49) 와 카세트 사이에서 웨이퍼 (W) 반송이 이뤄짐과 동시에 교환문 (65) 을 통해 작동자 또는 카세트의 이동적재기구를 갖는 반송차에 의해 그 카세트 교환이 이뤄진다.
또, 챔버 (45) 벽면에는 레티클스테이지 (47) 근방에서 개폐가 가능한 레티클교환문 (66) 이 설치되어 있다. 레티클교환문 (66) 을 개폐함으로써 레티클스테이지 (47) 상에 탑재된 레티클 (R) 이 교환된다. 도시되어 있지 않으나, 레티클스테이지 (47) 과 레티클 (R) 을 수납한 카세트 (정확하게는 복수의 카세트가 장착된 레티클라이브러리) 사이에 레티클로더가 배치되어 있으며, 레티클로더는 교환문 (65) 을 통해 카세트 착탈 또는 교환을 실행한다.
또, 제 1 실시형태에서는 챔버 (45) 내에 웨이퍼로더 (64) 및 레티클로더가배치되어 있다. 그러나, 웨이퍼로더 (64) 및 레티클로더를 챔버 (45) 와는 다른 케이스 내에 배치해도 된다. 이 경우 케이스 내의 압력보다 챔버 (45) 내의 압력이 높게 설정되기 때문에, 챔버 (45) 내의 불활성가스 (퍼지가스) 가 케이스 내로 유입될 수 있다. 그래서, 케이스에 배기 덕트를 설치해두는 것이 바람직하고, 바람직하게는 그 케이스 내의 불활성가스 또는 산소농도를 검출하는 센서를 설치해도 된다. 또는 챔버 (45) 와 로더용 케이스의 접속부에 교환문 (65,66) 을 설치해두는 것이 바람직하다.
접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 에는 퍼지가스공급계 (28) 와 동일한 구성의 퍼지가스공급계 (69) 가 접속되어 있다. 즉, 퍼지가스공급계 (69) 도 제 1 탱크 (32) 에서 불활성가스를 공급하는 불활성가스공급계 (33) 및 제 2 탱크 (34) 에서 건조공기를 공급하는 건조공기공급계 (35) 를 구비한다. 불활성가스공급계 (33) 에는 제 1 제어밸브 (36) 가 설치되어 있고, 건조공기공급계 (35) 에는 제 2 제어밸브 (37) 가 설치되어 있다. 제 1 및 제 2 제어밸브 (36,37) 는 제어장치 또는 광원제어장치로서의 노광장치제어계 (73) 와 접속되어 있다.
여기에서 퍼지가스공급계 (69) 는 필터 (30) 및 온조건조기 (31) 의 하류에서 급기배관 (70) 을 통해 접속통 (59) 과 접속되어 있고, 급기배관 (71) 을 통해 제 1 경통 (46) 과 접속되어 있으며, 급기배관 (72) 을 통해 제 2 경통 (48) 과 접속되어 있다.
접속통 (59) 은 배기배관 (74) 을 통해 챔버 (45) 의 출구 (45a) 에 설치된 배기 덕트 (40) 에 접속되어 있고, 제 1 경통 (46) 은 배기배관 (75) 을 통해 배기 덕트 (40) 에 접속되어 있으며, 제 2 경통 (48) 은 배기배관 (76) 을 통해 배기 덕트 (40) 에 접속되어 있다. 그럼으로써, 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내에 공급된 불활성가스 및 건조공기는 배기 덕트 (40) 를 통해 공장 외부로 배출된다. 챔버 (45) 내로 누출되는 불활성가스 및 건조공기의 일부도 배기 덕트 (40) 를 통해 공장 외부로 배출된다. 챔버 (45) 출구 (45a) 부근에는 배기 덕트 (40) 의 배기 능력을 검출하는 배기감시수단으로서의 배기량 모니터 (77) 가 설치되어 있다. 배기량 모니터 (77) 의 검출신호는 노광장치제어계 (73) 에 공급된다.
또, 챔버 (45) 내부에는 가동상태 검출기구, 환경감시수단, 환경센서로서의 내부 산소센서 (78) 가 설치되어 있다. 내부 산소센서 (78) 는 웨이퍼교환문 (65) 근방, 레티클교환문 (66) 근방 및 조명광학계 (50) 의 메인터넌스영역 근방에 배치되어 산소농도를 검출한다. 내부 산소센서 (78) 의 검출신호는 노광장치제어계 (73) 에 공급된다. 또, 노광장치제어계 (73) 는 노광장치본체 (11) 의 환경 (요컨대, 클린룸 내의 산소농도) 을 검출하는 환경감시수단 또는 가동상태 검출기구로서의 외부 산소센서 (79) 와 접속되어 있다.
이어서, 퍼지가스공급계 (28,69) 에서의 퍼지가스의 전환동작 및 노광장치본체 (11) 동작에 대해서 설명한다.
레이저장치 (12) 및 노광장치본체 (11) 로의 통전이 정지되어 있는 상태에서는 광원제어계 (38) 및 노광장치제어계 (73) 로 전력이 공급되지 않아 제 1 및 제 2 제어밸브 (36,37) 에도 구동력은 공급되지 않는다. 그래서, 제 1 제어밸브 (36) 는 폐지되어 있고, 제 2 제어밸브 (37) 는 개방되어 있다. 이 상태에서는 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 은 급기배관 (29, 70∼72) 을 통해 건조공기공급계 (35) 와 접속되어 있다. 그럼으로써, 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내에는 건조공기가 공급된다.
이어서, 레이저장치 (12) 및 노광장치본체 (11) 가 통전되어 광원제어계 (38) 및 노광장치제어계 (73) 에 전력이 공급되면, 제 1 제어밸브 (36) 에 소정의 구동력 (예컨대, 전력, 공기압, 유압 등) 이 공급되며 제어밸브 (36) 가 개방된다. 또, 제 2 제어밸브 (37) 에도 소정의 구동력이 공급되며 제어밸브 (37) 가 폐지된다. 그럼으로써, 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 은 급기배관 (29, 70∼72) 을 불활성가스공급계 (33) 와 접속된다. 그럼으로써, 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내에는 불활성가스가 공급된다.
이 상태에서 레이저장치 (12) 에서 레이저광이 출사되어 조명광학계 (50) 를 통해 레티클 (R) 상에 조사되고, 레티클 (R) 의 패턴 이미지가 투영광학계 (60) 를 통해 웨이퍼 (W) 상의 소정의 쇼트영역에 전사된다. 그리고, 다음 쇼트영역이 노광영역에 대응하도록 웨이퍼 (W) 가 이동하고 웨이퍼 (W) 상의 모든 쇼트영역의 노광이 종료될 때까지 노광동작이 진보적으로 반복된다.
이렇게 해서 소정 매수의 웨이퍼 (W) 의 노광이 종료되면 웨이퍼교환문 (65) 이 개방되며 웨이퍼로더 (64) 에 의해 새로운 웨이퍼 (W) 로 교환된다. 이 때, 웨이퍼교환문 (65) 근방의 내부 산소센서 (78) 에 의해 그 주위의 분위기가스의 산소농도가 검출된다. 검출된 산소농도가 대기산소농도 (예컨대, 18%) 이상인 경우에는 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 으로의 불활성가스 공급이 계속된다. 그리고, 새로운 웨이퍼 (W) 상에 대한 레티클 (R) 패턴 전사가 실행된다.
한편, 검출된 산소농도가 대기산소농도 미만인 경우에는 바로 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 으로의 불활성가스 공급이 정지되고, 불활성가스에서 건조공기로의 공급이 전환된다. 즉, 광원제어계 (38) 및 노광장치제어계 (73) 에서 제 1 제어밸브 (36) 및 제 2 제어밸브 (37) 로의 구동력 공급이 각각 정지된다. 그럼으로써, 제 1 제어밸브 (36) 가 폐지됨과 동시에 제 2 제어밸브 (37) 가 개방되고, 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 에 화학적으로 청정한 건조공기가 공급된다. 그리고, 레이저 여기부 (17) 내의 전극 (25) 에 대한 전력인가가 정지되어 레이저광의 발진이 정지된다.
또, 레티클 (R) 을 교환하기 위해서 레티클교환문 (66) 이 개방되었을 때에 레티클교환문 (66) 근방의 내부 산소센서로 그 주위의 분위기가스의 산소농도가 검출된다. 그리고, 검출된 산소농도에 따라 퍼지가스의 전환 및 레이저광의 발진 정지가 선택적으로 이뤄진다.
불활성가스에서 건조공기로의 전환 및 레이저광의 발진 정지는 산소센서 (42), 내부 산소센서 (78) 및 외부 산소센서 (79) 중 어느 한 검출결과에 따라 산소농도가 예컨대 18% 미만인 경우에는 실행된다. 또, 전환동작은 노광장치본체 (11) 및 레이저장치 (12) 의 광학소자 (예컨대, 레이저출력용 윈도우 등) 교환시 등의 메인터넌스를 실행하기 위해서 챔버 (15,45) 의 일부가 개방되었을 때에도 실행된다. 또, 배기량 모니터 (41,77) 의 결과에 따라 배기 덕트 (40) 의 배기량이 소정값을 밑돈 경우에도 챔버 (15,45) 내로의 불활성가스 역류를 미연에 방지하기 위해서 전환동작이 실행된다.
따라서, 제 1 실시형태에 따르면 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(가) 노광장치본체 (11) 의 챔버 (45) 내의 각 곳에 산소농도를 검출하기 위한 복수의 내부 산소센서 (78) 가 설치되어 있다. 또, 레이저장치 (12) 의 챔버 (15) 내의 산소농도를 검출하기 위한 산소센서 (42) 가 설치되어 있다. 또, 노광장치본체 (11) 및 레이저장치 (12) 가 설치된 클린룸 내의 산소농도를 검출하기 위한 외부 산소센서 (79) 도 설치되어 있다. 그리고, 산소센서 (42,78,79) 로 검출된 주위의 분위기가스 중의 산소농도가 대기산소농도 이상인 경우에는 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 에 불활성가스가 공급되어 퍼지된다.
그래서, 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내로의 유기규소화합물, 암모늄염 등의 오염물질 침입이 저지된다. 따라서, 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내의 각 광학소자의 표면에대한 오염물질 퇴적에 의한 흐려짐 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, 레티클 (R) 상 및 웨이퍼 (W) 상에서의 레이저광 강도의 시간 경과에 따른 저하, 조명광학계 (50) 및 투영광학계 (60) 의 광학특성 (예컨대, 투과율, 수차, 배율 등) 의 변동, 그리고 레티클 (R) 및 웨이퍼 (W) 상에서의 레이저광의 조사영역 내에서의 조도분포의 변화를 회피 또는 대폭적으로 저감시킬 수 있다. 따라서, 레티클 (R) 패턴을 항상 정확히 웨이퍼 (W) 상에 전사할 수있으며, 노광장치의 스루풋도 높게 유지할 수 있다. 또한, 레이저광의 산소에 의한 흡수도 저감되기 때문에, 레티클 (R) 상 및 웨이퍼 (W) 상에서의 레이저광 강도의 큰 감쇠를 방지할 수 있다. 따라서, 레티클 (R) 패턴의 정확하고 효율적인 웨이퍼 (W) 상으로의 전사가 가능해진다.
(나) 산소센서 (42,78,79) 에 의해 검출된 주위의 분위기가스 중의 산소농도가 대기산소농도 미만인 경우에는 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내로 공급되는 퍼지가스가 불활성가스에서 건조공기로 전환된다. 그래서, 예컨대 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 의 기밀성이 저하되어도 불활성가스가 챔버 (15,45), 그리고 클린룸 내로 누출되는 일이 없다. 따라서, 클린룸 내의 작업환경을 양호하게 유지할 수 있다. 또, 이 상태에서는 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내에 건조공기가 공급되기 때문에, 오염물질 침입을 저지할 수 있어 각 광학소자에서의 흐려짐 발생을 억제할 수 있다. 특히, 퍼지가스로서 질소보다 가벼운 헬륨을 사용할 때에 유효하다.
(다) 배기 덕트 (40) 내에 공장 밖으로 배출되는 불활성가스의 배기량을 검출하는 배기량 모니터 (41,77) 가 설치되어 있다. 그리고, 배기량 모니터 (41,77) 에 의해 검출된 배기량이 소정값 미만인 경우에는 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내로 공급되는 퍼지가스가 불활성가스에서 건조공기로 전환된다. 그래서, 어떠한 원인으로 배기 덕트 (40) 의 배기 능력이 저하되어도 불활성가스가 챔버 (15,45), 그리고 클린룸 내로 역류되지 않는다. 따라서, 클린룸 내의 작업환경을 양호하게 유지할 수 있다.
(라) 정전 또는 장기간 정지 등 이유로 노광장치제어계 (73) 및 광원제어계 (38) 에 대한 통전이 정지되면 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내로는 건조공기가 자동적으로 공급된다. 그래서, 특히 장기간 정지 등의 경우 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 의 각 광학소자 표면 상에 오염물질이 부착되거나 퇴적되는 일이 없다. 따라서, 장기간에 걸쳐 각 광학소자에서의 흐려짐 발생을 억제하면서 작업환경을 양호하게 유지할 수 있다.
(마) 웨이퍼교환문 (65) 및 레티클교환문 (66) 근방, 그리고 조명광학계 (50) 등의 메인터넌스영역 근방에 내부 산소센서 (78) 가 설치되어 있다. 따라서, 챔버 (45) 내에서 작업자가 빈번하게 접근하는 부분의 주변 분위기가스의 산소농도를 항상 소정값 이상으로 유지할 수 있다.
(바) 사용되는 불활성가스 및 건조공기는 화학적으로 충분히 청정화되며 건조되어 있다. 따라서, 각 광학소자에서의 흐려짐 발생을 확실히 억제할 수 있다.
(사) 퍼지가스공급계 (28,69) 에 필터 (30) 및 온조건조기 (31) 가 설치되어 있다. 그래서, 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내로 공급되는 퍼지가스가 더 청정화되며 건조된다. 따라서, 각 광학소자에서의 흐려짐 발생을 한층 더 확실히 억제할 수 있다.
(아) 제 1 경통 (46) 의 두 개구부 (56a,56b) 에 전방 구획판 (57) 및 후방 구획판 (58) 이 각각 끼워맞춰져 있고, 제 2 경통 (48) 의 두 개구부 (62) 에 구획판 (63) 이 끼워맞춰져 있다. 또, 광원실 (16) 의 개구 (18) 에는 구획판 (20) 이 끼워맞춰져 있다. 그래서, 노광장치본체 (11) 와 레이저장치 (12) 를 절단하여도 광원실 (16), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내에 수용된 각 광학소자가 직접 외부공기에 노출되는 일이 없다. 따라서, 이들 각 광학소자 표면의 오염을 방지할 수 있다.
(자) 광원실 (16) 이 챔버 (15) 에 수용되어 있고, 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 이 챔버 (45) 에 수용되어 있다. 그래서, 광원실 (16), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내의 불활성가스가 직접 클린룸 내로 누출되는 일이 없다. 또, 클린룸 내의 외부공기가 직접 광원실 (16), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 에 접촉하는 일이 없다. 따라서, 광학소자에 대한 오염물질 퇴적을 더 확실하게 억제할 수 있다.
(제 2 실시형태)
이어서, 본 발명의 제 2 실시형태의 노광장치본체 (11) 및 레이저장치 (12)를 제 1 실시형태와 다른 부분을 중심으로 도 2 에 따라 설명한다. 제 2 실시형태에서는 도 2 에 나타낸 바와 같이 건조공기공급계 (91) 의 구성이 제 1 실시형태와는 다르다. 즉, 건조공기공급계 (91) 는 건조공기를 축적 유지하는 유지수단으로서의 건조공기탱크 (92) 를 구비하고 있다. 건조공기탱크 (92) 는 챔버 (15) 및 챔버 (45) 에 착탈이 가능하게 장착되어 있다. 그리고, 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내에 건조공기 공급이 필요해질 때에는 건조공기탱크 (92) 에서 급기배관 (29,70∼72) 을 통해 건조공기가 공급된다.
따라서, 제 2 실시형태에 따르면 제 1 실시형태에서의 (가) 내지 (자) 의 효과에 덧붙여 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(차) 노광장치본체 (11) 및 레이저장치 (12) 내에 건조공기탱크 (92) 가 장착되어 있다. 그래서, 노광장치본체 (11) 및 레이저장치 (12) 를 마이크로디바이스 공장의 유틸리티 플랜트에서 절단해도 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내를 건조공기로 퍼지할 수 있다. 따라서, 노광장치본체 (11) 및 레이저장치 (12) 의 운반, 조립시에도 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내를 청정하게 유지할 수 있으며 각 광학소자의 흐려짐 발생을 억제할 수 있다.
(카) 챔버 (45) 와 챔버 (15) 에 각각 독립적으로 건조공기탱크 (92) 가 장착되어 있다. 그래서, 노광장치본체 (11) 및 레이저장치 (12) 를 절단해도 광원실 (16), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내를 건조공기로 퍼지할 수 있다.따라서, 노광장치본체 (11) 및 레이저장치 (12) 의 운반에 편리하다.
(제 3 실시형태)
이어서, 본 발명의 제 3 실시형태의 노광장치본체 (11) 및 레이저장치 (12) 를 제 1 실시형태와 다른 부분을 중심으로 도 3 에 따라 설명한다. 제 3 실시형태에서는 도 3 에 나타낸 바와 같이 노광장치본체 (11) 내에 장착된 퍼지가스공급계 (69) 가 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 뿐아니라 레이저장치 (12) 내의 광원실 (16) 에도 급기배관 (101) 을 통해 접속되어 있다. 따라서, 레이저장치 (12) 내에는 퍼지가스공급계는 설치되어 있지 않다. 이 경우 산소센서 (42) 및 배기량 모니터 (41) 의 검출신호는 노광장치제어계 (37) 에 공급된다.
또, 챔버 (45) 내에는 레티클스테이지 (47) 를 둘러싼 레티클스테이지실 (102) 이 배치되어 있다. 레티클스테이지실 (102) 은 급기배관 (29) 에서 분기된 급기배관 (103) 을 통해 퍼지가스공급계 (69) 에 접속되어 있음과 동시에 배기배관 (104) 을 통해 배기 덕트 (40) 에 접속되어 있다. 레티클스테이지실 (102) 과 레티클교환문 (66) 사이에는 전실 (前室 : 105) 이 구획 형성되어 있고, 레티클스테이지실 (102) 과 전실 (105) 은 개폐문 (106) 으로 구획되어 있다. 내부 산소센서 (73) 는 전실 (105) 내에 배치되어 있다. 또, 전실 (105) 내에는 도시되지 않은 레티클라이브러리가 배치되어 있다. 레티클로더를 전실 (105) 내에 배치해도 된다.
챔버 (45) 내에는 웨이퍼스테이지 (49) 를 둘러싼 웨이퍼스테이지실 (107)이 배치되어 있다. 웨이퍼스테이지실 (107) 은 급기배관 (29) 에서 분지된 급기배관 (108) 을 통해 퍼지가스공급계 (69) 에 접속되어 있음과 동시에 배기배관 (109) 을 통해 배기 덕트 (40) 에 접속되어 있다. 웨이퍼스테이지실 (107) 과 웨이퍼교환문 (65) 사이에는 전실 (110) 이 구획 형성되어 있으며, 웨이퍼스테이지실 (107) 과 전실 (110) 은 개폐문 (111) 으로 구획되어 있다. 내부 산소센서 (78) 는 전실 (110) 내에 배치되어 있다. 또, 웨이퍼로더 (64) 는 통상적으로 전실 (110) 내에 위치하고 웨이퍼교환시 등 필요에 따라 웨이퍼스테이지실 (107) 내 또는 챔버 (45) 외부로 이동된다.
또, 배기 덕트 (40) 내의 가스를 강제 배기하기 위한 블로어 (114) 의 배기구에는 회수장치로서의 퍼지가스회수계 (115) 가 접속되어 있다. 퍼지가스회수계 (115) 의 회수배관 (116) 에는 회수된 퍼지가스 중의 불순물을 제거하기 위한 필터 (30) 와, 회수된 퍼지가스를 건조시키기 위한 청정장치로서의 건조기 (117) 가 상류측에서 순서대로 배치되어 있다.
회수배관 (116) 은 건조기 (117) 의 하류측에서 두개로 분할되어 있다. 제 1 회수배관 (118) 은 제 1 제어밸브 (36) 를 통해 제 1 탱크 (32) 에 접속되어 있다. 제 1 제어밸브 (36) 는 노광장치제어계 (73) 로부터의 구동력 공급에 의해 개방되어 제 1 회수배관 (118) 을 통해 제 1 탱크 (32) 로 불활성가스가 회수된다. 제 2 회수배관 (119) 은 제 2 제어밸브 (37) 를 통해 제 2 탱크 (34) 에 접속되어 있다. 제 2 제어밸브 (37) 는 노광장치제어계 (73) 로부터의 구동력 공급에 의해 폐지되어 제 2 회수배관 (119) 을 통해 제 2 탱크 (34) 로 건조공기가회수된다.
제 3 실시형태에서는 불활성가스와 건조공기를 분리하여 각각 회수하도록 하였으나, 불활성가스만 회수해도 된다. 또, 불활성가스 (퍼지가스) 로서 헬륨가스를 사용하는 경우에는 건조기 (117) 보다 상류측 (단, 필터 (30) 보다는 하류측) 에 냉동장치를 배치해도 된다. 냉동장치는 예컨대 회수된 혼합가스를 단열압축냉각으로 액체질소온도까지 냉각시키고 공기성분을 액화시켜 액화공기와 퍼지가스 (헬륨가스) 를 분리한다. 그리고, 냉동장치 내에서 기체 상태의 헬륨가스는 제 1 회수배관 (118) 을 통해 제 2 탱크 (34) 로 회수되어 재이용 (리사이클) 된다. 액화 공기는 도시되지 않은 회수 봄베 내에서 기화되어 제 2 회수배관 (119) 을 통해 제 2 탱크 (34) 로 회수된다.
또, 제 3 실시형태에서는 불활성가스와 건조공기를 제 1 탱크 (32) 와 제 2 탱크 (34) 로 각각 회수하도록 하였으나, 제 1 회수배관 (118) 을 제 1 탱크 (32) 뿐아니라 제 1 탱크 (32) 와는 다른 회수탱크에 접속하여 헬륨가스를 제 1 탱크 (32) 및 회수탱크에 일시적으로 보존하도록 해도 된다. 또, 회수탱크와 제 1 탱크 (32) 에 공급배관 (35) 을 접속하고 두 탱크로부터의 헬륨가스를 소정 비율로 혼합하여 혼합 헬륨가스를 노광장치본체 (11) 나 레이저장치 (12) 에 공급해도 된다. 이 경우 두 탱크로부터의 헬륨 공급량을 개폐 밸브 등을 사용하여 독립적으로 조정함으로써 헬륨 농도를 항상 일정값 이상으로 유지할 수 있게 된다. 이러한 공급량 조정을 건조공기 회수에 대하여 실행해도 된다.
따라서, 제 3 실시형태에 따르면 제 1 실시형태에서의 (가) 내지 (자) 의 효과에 덧붙여 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.
(타) 노광장치본체 (11) 와 레이저장치 (12) 는 퍼지가스공급계 (69) 를 공유하고 있다. 그래서, 레이저장치 (12) 의 퍼지가스공급계 (28) 가 생략되어 부품 점수를 대폭적으로 저감시킬 수 있다.
(파) 레티클스테이지 (47) 가 레티클스테이지실 (102) 내에 수용됨과 동시에 웨이퍼스테이지 (49) 가 웨이퍼스테이지실 (107) 내에 수용되어 있다. 따라서, 레티클스테이지실 (102) 내 및 웨이퍼스테이지실 (107) 내를 예컨대 불활성가스로 퍼지할 수 있게 된다. 그래서, 각 스테이지실 (102,107) 에서의 레이저광 감쇠를 억제할 수 있다. 따라서, 레티클 (R) 상의 패턴 이미지를 정확하고 효율적으로 웨이퍼 (W) 상에 전사할 수 있다.
(하) 배기 덕트 (40) 에서 배출된 퍼지가스를 불활성가스와 건조공기로 나눠 회수하는 퍼지가스회수계 (115) 가 설치되어 있다. 따라서, 회수된 퍼지가스를 재이용함으로써 노광장치본체 (11) 및 레이저장치 (12) 의 러닝 코스트를 삭감할 수 있다.
(제 4 실시형태)
이어서, 본 발명의 제 4 실시형태의 노광장치본체 (11) 및 레이저장치 (12) 를 제 3 실시형태와 다른 부분을 중심으로 도 4 에 따라 설명한다.
제 4 실시형태에서는 도 4 에 나타낸 바와 같이 건조공기공급계 (35) 에는 건조공기의 공급원으로서의 외부공기취입장치 (131) 가 접속되어 있다. 외부공기취입장치 (131) 는 클린룸 내의 공기를 취입하고 그 공기에서 불순물 (유기물,암모늄염 등) 을 제거하는 케미컬필터 및 HEPA 필터와 이들 필터에 의해 화학적으로 청정화된 공기 습도를 5% 정도 이하로 저하시키는 건조기를 갖고 있다. 이렇게 외부공기취입장치 (131) 는 화학적으로 깨끗한 건조공기를 생성하여 그 건조공기를 건조공기공급계 (35) 로 공급한다.
또, 불활성가스공급계 (33) 에는 불활성가스 (이 경우, 질소) 의 공급원으로서의 질소생성장치 (132) 가 접속되어 있다. 질소생성장치 (132) 는 클린룸 내의 공기를 취입하고 그 공기에서 불순물 (유기물, 암모늄염 등) 을 제거하는 케미컬필터 및 HEPA 필터와 이들 필터에 의해 화학적으로 청정화된 공기에서 질소를 추출하는 추출기를 갖고 있다. 이렇게 질소생성장치 (132) 는 화학적으로 깨끗하고 고순도의 질소를 생성하여 이 질소를 불활성가스공급계 (33) 로 공급한다. 또, 질소생성장치 (132) 에 건조기를 설치하여 질소 습도를 조정하도록 해도 된다.
또, 제 4 실시형태는 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에도 적용할 수 있다. 이 경우 도 1 및 도 2 에 나타낸 건조공기공급계 (35,91) 에 외부공기취입장치 (131) 가 접속되어 외부공기취입장치 (131) 에서 건조공기가 공급된다. 그리고, 불활성가스공급계 (33) 에 질소생성장치 (132) 가 접속되어 질소공급장치 (132) 에서 공급된다. 여기에서 제 2 실시형태에서는 건조공기공급계 (91) 에 전환밸브를 설치하여 급기배관 (29) 으로의 건조공기를 건조공기탱크 (92) 와 외부공기취입장치 (131) 에서 선택적으로 공급하도록 해도 된다.
(변경예)
또, 본 발명은 아래와 같이 변경해도 된다.
(1) 도 4 에 나타낸 바와 같이 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46), 제 2 경통 (48) 내에 기밀실 내 산소센서 (136) 를 설치해도 된다. 산소센서 (136) 는 제 1 내지 제 3 실시형태에 적용할 수도 있다. 산소센서 (136) 는 건조공기 (제 2 가스) 에 의한 퍼지에서 불활성가스 (제 1 가스) 에 의한 퍼지로 전환되었을 때에 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46), 제 2 경통 (48) 내에 잔존하는 산소농도를 검출한다. 산소센서 (136) 는 잔존 산소농도를 나타내는 신호를 발광제어장치로서의 노광장치제어계 (73) 에 공급한다. 노광장치제어계 (73) 는 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 내의 모든 잔존 산소농도가 소정값 (예컨대 1 %) 이하에 도달할 때까지 레이저장치 (12) 에 대하여 조명광 출사를 금지하도록 제어한다.
이러한 제어에 의해 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46), 제 2 경통 (48) 내가 불활성가스로 충분히 퍼지되기 전에 레이저장치 (12) 로부터의 조명광 출사를 회피할 수 있다. 그래서, 잔존 산소농도가 소정값 이하인 경우에 한하여 조명광이 조사되기 때문에, 조명광 에너지량의 감쇠 및 오존 발생을 확실히 억제할 수 있다. 따라서, 조명광에서의 안정된 노광에너지량을 확보할 수 있다. 또, 제 1 및 제 2 실시형태에서는 잔존 산소농도를 나타내는 신호를 레이저장치제어계 (38) 에 공급하여 동일한 제어를 실행해도 된다.
(2) 불활성가스에서의 퍼지개시로부터 미리 계측된 소정 시간이 경과될 때까지 사이에 레이저장치 (12) 에 대하여 조명광 출사를 금지하도록 제어해도 된다. 소정 시간은 불활성가스의 퍼지가 개시된 후 잔존 산소농도가 소정값 이하로 도달할 때까지 시간이다.
(3) 광원실 (16), 제 1 경통 (46), 제 2 경통 (48), 접속통 (59), 챔버 (15,45) 에서 배기 덕트 (40) 로의 배기동작을 선택적으로 실행해도 된다. 예컨대 산소센서 (136) 에 의한 잔존 산소농도가 소정값 이하인 경우에는 배기 덕트 (40) 에 의한 불활성가스 배기가 정지되고, 작업자에 의해 메인터넌스를 위해서 수동으로 불활성가스에서 건조공기로 전환되었을 때에는 배기가 실행된다. 건조공기에서의 퍼지로 전환되었을 때에는 광원실 (16), 제 1 경통 (46), 제 2 경통 (48), 접속통 (59) 및 챔버 (15,45) 내부에 불활성가스가 머무르지 않고 공장 밖으로 배출된다. 따라서, 예컨대 메인터넌스시에 작업환경을 양호하게 유지할 수 있다.
(4) 대기와 거의 동등하거나 그 이상 농도의 산소를 함유한 가스, 예컨대 순수한 산소, 산소와 불활성가스의 혼합가스를 건조공기로 사용해도 된다.
(5) 배기 덕트 (40) 의 배기량을 배기량 모니터 (41,77) 로 검출하는 대신에 배기 덕트 (40) 내의 가스 유속을 유속계로 계측하여 검출해도 된다.
(6) 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에서 노광장치본체 (11) 및 레이저장치 (12) 를 접속 조립 완료한 후에 구획판 (20,57) 을 분리해도 된다.
(7) 제 3 실시형태 및 제 4 실시형태에서 노광장치본체 (11) 및 레이저장치 (12) 를 접속 조립 완료한 후에 구획판 (20,57,58,63) 을 분리해도 된다.
(8) 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에서 노광장치본체 (11) 의 퍼지가스공급계 (69) 와 레이저장치 (12) 의 퍼지가스공급계 (28) 에서 다른 불활성가스와 건조공기의 전환 제어를 실행해도 된다.
(9) 광원실 (16), 제 1 경통 (46), 제 2 경통 (48) 및 접속통 (59) 중 적어도 하나를 복수의 기밀실로 분할하여 형성해도 된다. 특히, 제 1 경통 (46) 에서 레티클블라인드 (55) 전후에서 복수의 기밀실을 형성해도 된다. 이 경우 제 1 경통 (46) 에서의 각 기밀실을 유닛으로 취급할 수 있으며 조립할 때에 메인터넌스시 작업성을 향상시킬 수 있다.
(10) 광원실 (16), 제 1 경통 (46), 제 2 경통 (48) 및 접속통 (59) 중 적어도 하나를 복수의 기밀실로 구성해도 된다. 이러한 다중의 기밀실 구성에서는 광원실 (16), 제 1 경통 (46), 제 2 경통 (48) 및 접속통 (59) 내의 불활성가스가 직접 챔버 (15,45) 내로 누출되는 것을 힘껏 방지할 수 있다. 또, 클린룸 내의 외부공기가 직접 광원실 (16), 제 1 경통 (46), 제 2 경통 (48) 및 접속통 (59) 에 접촉되는 것도 힘껏 방지할 수 있다. 따라서, 작업환경을 양호하게 유지할 수 있으며 광학소자에 대한 오염물질 퇴적을 더 확실하게 억제할 수 있다.
(11) 각 실시형태에서 BMU67 을 생략해도 된다.
(12) ArF 엑시머레이저 광원 대신에 예컨대 KrF 엑시머레이저 광원, F2엑시머레이저 광원, YAG 레이저의 고조파 또는 금속증기레이저의 고조파를 출력하는 광원이 사용되어도 된다.
(13) 본 발명을 레티클 (R) 의 패턴 이미지를 스텝 앤드 리피트 방식으로 웨이퍼 (W) 상에 전사하는 일괄노광형 노광장치에 구체화시켰다. 대신에 본 발명을 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 를 동기 이동시켜 패턴 이미지를 스텝 앤드 스캔 방식으로 웨이퍼 (W) 상에 전사하는 주사노광형 노광장치에 구체화시켜도 된다. 또, 본 발명은 미러프로젝션 방식 또는 프록시미티 방식의 노광장치에 대해서도 적용할 수 있다. 또, 투영광학계는 굴절계, 반사계 및 반사굴절계 중 어느 것이어도 되고, 그리고 축소계, 등배계 및 확대계 중 어느 것이어도 된다. 또한, 투영광학계를 사용하지 않는 노광장치여도, 레이저광원 및 조명광학계에 대해서 본 발명을 적용할 수 있다.
(14) 제 2 경통 (48) 내에 굴절 타입의 투영광학계 (60) 를 수용하였으나, 복수의 경통으로 제 2 경통 (48) 을 구성하고 각 경통 내부에 반사굴절계의 투영광학계를 수용해도 된다.
여기에서 반사굴절형 투영광학계로는 예컨대 일본 공개특허공보 평8-171054 호 (및 이것에 대응하는 미국 특허 제5,668,672 호) 및 일본 공개특허공보 평10-20195 호 (및 이것에 대응하는 미국 특허 제5,835,275 호) 등에 개시된 반사광학소자로서의 빔 스플리터와 오목면경을 갖는 반사굴절계, 또는 일본 공개특허공보 평8-334695 호 (및 이것에 대응하는 미국 특허 제5,689,377 호) 및 일본 공개특허공보 평10-3039 호 (및 이것에 대응하는 미국 특허출원 제 873,605 호 (출원일 : 1997년 6월 12일)) 등 에 개시된 반사광학소자로서의 빔 스플리터를 사용하지 않고 오목면경 등을 갖는 반사굴절계를 사용할 수 있다.
그 밖에 일본 공개특허공보 평10-104513 호(및 미국 특허 제5,488,229 호) 등에 개시된 복수의 굴절광학소자와 2 장의 미러 (오목면경인 주경(主鏡)과 굴절소자 또는 평행평면판의 입사면과 반대측에 반사면이 형성되는 이면경인 부경(副鏡))를 동일 축 상에 배치하고, 그 복수의 굴절광학소자로 형성된 레티클 패턴의 중간 이미지를 주경과 부경으로 웨이퍼 상에 재결상시키는 반사굴절계를 사용해도 된다. 이 반사굴절계에서는 복수의 굴절광학소자에 계속해서 주경과 부경이 배치되고, 조명광이 주경 일부를 통해 부경, 주경의 순서대로 반사되고 그리고 부경 일부를 통해 웨이퍼 상에 도달하게 된다.
또, 반사굴절형 투영광학계로는 예컨대 원형 이미지 필드를 가지며 또한 물체면측 및 이미지면측이 모두 텔레센트릭임 동시에 그 투영배율이 1/4 배 또는 1/5 배가 되는 축소계를 사용해도 된다. 또한, 이 반사굴절형 투영광학계를 구비한 주사형 노광장치의 경우 조명광의 조사영역이 투영광학계의 시야 내에서 그 광축을 거의 중심으로 하고 또 레티클 또는 웨이퍼 주사방향과 거의 직교하는 방향을 따라 연장된 직사각형 슬릿형상으로 규정되는 타입이어도 된다. 이러한 반사굴절형 투영광학계를 구비한 주사형 노광장치에 따르면 예컨대 파장 157㎚ 의 F2레이저광을 노광용 조명광으로 사용해도 100㎚L/S 패턴 정도의 미세한 패턴을 웨이퍼 상에 고정밀도하게 전사할 수 있다.
(15) 본 발명을 반도체소자 제조용의 노광장치본체 (11) 에 구체화시켰으나, 예컨대 액정표시소자, 촬상소자, 박막자기헤드 등 제조용 노광장치에 구체화시켜도 된다.
(16) 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해서, 유리기판 또는 실리콘웨이퍼 등에 회로패턴을 전사하는 노광장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 여기에서 DUV (원자외) 광이나 VUV (진공자외) 광 등을 사용하는 노광장치에서는 일반적으로투과형 레티클이 사용된다. 레티클기판으로는 석영유리, 불소가 도핑된 석영유리, 형석, 플루오르화 마그네슘 또는 수정 등을 사용할 수 있다. 또, EUV 노광장치에서는 반사형 마스크를 사용할 수 있다. 프록시미티 방식의 X 선 노광장치 또는 전자선 노광장치에서는 투과형 마스크 (스텐실마스크, 멤브레인마스크) 를 사용할 수 있고, 그 마스크기판으로는 실리콘웨이퍼를 사용할 수 있다.
(17) ArF 엑시머레이저나 F2레이저 대신에 예컨대 DFB 반도체 레이저 또는 파이버레이저에서 발진된 적외역 또는 가시역의 단일 파장 레이저를 예컨대 에르븀 (또는 에르븀과 이트리븀 양쪽) 이 도핑된 파이버앰프로 증폭하고 비선형 광학결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환함으로써 얻은 고조파를 사용해도 된다. 구체적으로는 단일 파장 레이저의 발진 파장이 1.51 내지 1.59㎛ 범위 내인 경우 발생 파장이 189 내지 199㎚ 범위 내인 8 배 고조파 또는 발생 파장이 151 내지 159㎚ 범위 내인 10 배 고조파를 얻을 수 있다. 특히 발진 파장을 1.544 내지 1.553㎛ 범위 내로 설정하면, 193 내지 194㎚ 범위 내의 8 배 고조파, 즉 ArF 엑시머레이저와 거의 동일 파장을 갖는 자외광을 얻을 수 있으며, 발진 파장을 1.57 내지 1.58㎛ 범위 내로 설정하면 157 내지 158㎚ 범위 내의 10 배 고조파, 즉 F2레이저와 거의 동일 파장을 갖는 자외광을 얻을 수 있다. 또, 발진 파장을 1.03 내지 1.12㎛ 범위 내로 설정하면 발생 파장이 147 내지 160㎚ 범위 내인 7 배 고조파를 얻을 수 있다. 특히, 발진 파장을 1.099 내지 1.106㎛ 범위 내로 설정하면 발생 파장이 157 내지 158㎚ 범위 내의 7 배 고조파, 즉 F2레이저와 거의 동일한 파장을 갖는 자외광을 얻을 수 있다. 또, 단일 파장 발진 레이저로는 이트리븀 도프 파이버레이저를 사용할 수 있다.
(18) 건조공기 및 불활성가스 (퍼지가스) 의 습도를 5% 정도 이하로 설정하는 대신에 불활성가스 습도를 5% 를 초과하는 값으로 설정해도 된다. 즉, 건조공기에 비해 불활성가스의 습도 관리는 매우 완화해도 상관없다. 따라서, 불활성가스 습도를 조정하는 습도조정기는 반드시 필요하지는 않다.
노광장치의 제조공정에서는 각각이 복수의 노광소자를 갖는 조명광학계 및 투영광학계를 노광장치본체에 장착하며 광학 조정을 실행하고, 각각이 다수의 기계 부품으로 구성된 레티클스테이지 및 웨이퍼스테이지를 노광장치본체에 부착하며 배선이나 배관을 각 스테이지에 접속시킨다. 또, 광원실 (16), 접속통 (59), 제 1 경통 (46) 및 제 2 경통 (48) 을 각각 퍼지가스공급계 (28,69) 와 접속시키고, 챔버 (15,45) 에 배기 덕트 (40) 를 접속시키며, 그리고 종합 조정 (전기 조정, 동작 확인 등) 을 실행함으로써 상기 각 실시형태의 노광장치를 제조할 수 있다. 또, 노광장치 제조는 온도 및 클린도가 관리된 클린룸에서 실행되는 것이 바람직하다.
반도체 디바이스는 디바이스 기능 ·성능 설계를 실행하는 단계, 이 설계 단계에 의거하여 레티클을 제작하는 단계, 실리콘 재료에서 웨이퍼를 제작하는 단계, 상술한 각 실시형태의 노광장치를 사용하여 레티클 패턴을 웨이퍼에 노광하는 단계, 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함함), 검사 단계 등을 거쳐 제조된다.

Claims (37)

  1. 광학소자를 수납한 기밀실을 구비한 광학장치에 있어서,
    상기 기밀실 내로 제 1 가스를 공급하는 제 1 퍼지기구,
    상기 기밀실 내로 상기 제 1 가스와는 다른 조성을 갖는 제 2 가스를 공급하는 제 2 퍼지기구,
    상기 광학장치의 가동상태를 검출하는 가동상태 검출기구, 및
    그 가동상태 검출기구의 검출결과에 따라 상기 기밀실과 상기 제 1 퍼지기구 또는 상기 제 2 퍼지기구를 선택적으로 접속하는 제어장치를 구비한 것을 특징으로 하는 광학장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 조명광을 출사하는 광원을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 광학장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 광원이 엑시머레이저광을 출사하는 엑시머레이저광원으로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 복수의 광학소자를 가지며 조명광을 마스크에 조사하는 조명광학계를 추가로 구비하고, 상기 조명광학계의 복수의 광학소자의 적어도 일부가 상기 기밀실 내에 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 마스크 상에 형성되는 패턴의 적어도 일부를 기판 상에 투영하는 투영광학계를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 광학장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 가스는 불황성가스이고, 상기 제 2 가스는 적어도 대기와 동등한 농도를 갖는 산소 또는 산소를 함유한 혼합가스인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 가스 및 제 2 가스 유로에 이들 가스 중에 함유된 불순물을 제거하기 위한 청정장치를 설치한 것을 특징으로 하는 광학장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 광학장치는 상기 기밀실을 수납한 케이스를 구비하고, 상기 가동상태 검출기구는 상기 케이스 내부 또는 외부에서의 소정의 가스 농도를 검출하는 환경감시수단을 구비하고, 상기 제어장치는 그 환경감시수단의 검출결과에 따라 상기 소정의 가스 농도가 소정값을 밑돌았을 때에는 상기 기밀실에 접속된 퍼지기구를 제 1 퍼지기구에서 제 2 퍼지기구로 전환하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 광학장치는 상기 기밀실에 접속된 배기장치를 구비하고, 상기 가동상태 검출기구는 상기 배기장치의 배기량을 검출하는 배기감시수단을 구비하고, 상기 제어장치는 그 배기감시수단의 검출결과에 따라 상기 배기량이 소정값을 밑돌았을 때에는 상기 기밀실에 접속된 퍼지기구를 제 1 퍼지기구에서 제 2 퍼지기구로 전환하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 가동상태 검출기구 및 제어장치 중 적어도 하나가 정지된 상태에서는 상기 기밀실에 접속된 퍼지기구를 제 1 퍼지기구에서 제 2 퍼지기구로 전환하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제어장치는 상기 광학장치가 동작할 때에는 상기 제 1 퍼지기구를 상기 기밀실에 접속하고 상기 제 1 가스의 사용조건이 만족되지 않을 때에는 상기 기밀실에 제 2 퍼지기구를 접속하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 기밀실이 수납된 케이스 일부가 개방되는 상태, 또는 상기 광학장치의 전원이 오프가 되는 상태, 또는 상기 광학장치의 운반, 조립 또는 조정 중에는 상기 제 2 퍼지기구가 기밀실에 접속되는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한항에 있어서, 상기 제 2 가스를 축적 유지하는 유지수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 광학장치.
  14. 마스크 패턴을 기판 상에 전사하는 노광장치로서,
    조명광을 사출하는 광원,
    상기 광원과 상기 기판 사이에 배치되는 복수의 광학소자 중 적어도 일부의 광학소자를 수용한 기밀실,
    상기 기밀실 내로 제 1 가스를 공급하는 제 1 퍼지기구,
    상기 기밀실 내로 상기 제 1 가스와는 다른 조성을 갖는 제 2 가스를 공급하는 제 2 퍼지기구,
    상기 노광장치의 가동상태를 검출하는 가동상태 검출기구, 및
    그 가동상태 검출기구의 검출결과에 따라 상기 기밀실과 상기 제 1 퍼지기구 또는 상기 제 2 퍼지기구를 선택적으로 접속하는 제어장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 기밀실은 상기 광원 내의 광학소자를 수납한 제 1 기밀실, 상기 광원과 상기 마스크 사이에 배치되는 적어도 하나의 광학소자를 수납한 제 2 기밀실, 및 상기 마스크와 기판 사이에 배치되는 적어도 하나의 광학소자를 수납한 제 3 기밀실을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 기밀실이 수납된 케이스 및 상기 기밀실의 적어도 어느 한쪽을 통해 상기 제 1 가스를 회수하는 회수장치를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 제 2 가스는 화학적으로 청정한 건조공기인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  18. 제 14 항에 있어서, 상기 기밀실 내에서의 상기 제 1 가스 및 산소 중 어느 한쪽의 농도를 검출하는 센서와, 상기 센서 출력에 따라 상기 광원을 제어하는 발광제어장치를 추가로 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 센서는 상기 산소농도를 검출하며 상기 발광제어장치는 상기 산소농도가 소정값 이하가 될때까지 상기 광원으로부터의 상기 조명광 출사를 금지하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 기밀실은 상기 조명광의 광로 중에 배치된 복수의 기밀실을 포함하고 상기 복수의 기밀실 내에 각각 복수의 센서가 설치되며 상기 발광제어장치는 상기 복수의 센서 출력에 따라 상기 광원을 제어하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 조명광을 상기 마스크에 조사하는 조명광학계, 상기 조명광이 조사된 상기 마스크 패턴의 적어도 일부를 상기 기판 상에 투영하는 투영광학계, 및 상기 광원과 상기 조명광학계 사이에 배치된 전송계를 추가로 구비하고, 상기 복수의 기밀실은 상기 광원 내에 설치된 제 1 기밀실, 상기 조명광학계를 구성하는 적어도 일부의 광학소자를 수용한 제 2 기밀실, 상기 투영광학계를 구성하는 적어도 일부의 광학소자를 수용한 제 3 기밀실, 및 상기 전송계를 구성하는 적어도 일부의 광학소자를 수용한 제 4 기밀실 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 조명광을 상기 마스크에 조사하는 조명광학계를 구비하고, 상기 기밀실은 조명광학계의 광학소자를 수용한 적어도 2 개의 기밀실을 포함하고, 상기 적어도 2 개의 기밀실 각각에 센서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  23. 제 14 항에 있어서, 상기 제어장치는 상기 광원으로부터의 상기 조명광 출사가 중단 또는 정지되었을 때에는 상기 기밀실 내로 상기 제 2 가스를 공급하기 위해서 상기 제 2 퍼지기구와 상기 기밀실을 접속하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 노광장치는 상기 기밀실을 수용한 케이스 및 상기 케이스에 접속되고 상기 제 2 가스 공급시에 동작하는 배기장치를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 케이스 내의 환경을 검출하는 환경센서를 추가로구비하고, 상기 환경센서의 출력에 따라 상기 배기장치가 제어되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  26. 제 24 항 또는 제 25 항에 있어서, 상기 케이스는 상기 광원을 수용한 제 1 챔버 및 노광장치본체를 수납한 제 2 챔버 중 어느 한쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  27. 마스크 패턴을 기판 상에 전사하는 노광장치에 사용되는 레이저광원에 있어서,
    상기 노광장치 가동중에 공급되는 제 1 가스와는 다른 조성을 갖는 제 2 가스를 보존하는 탱크, 및
    상기 노광장치에서 분리되었을 때에 상기 제 2 가스를 레이저광원 내부로 도입하는 배관을 구비한 것을 특징으로 하는 레이저광원.
  28. 광학장치에 설치되며 광학소자를 수납한 기밀실에 대하여 소정의 기체를 공급하는 가스 공급방법에 있어서,
    상기 광학장치의 가동상태를 검출하고,
    그 검출결과에 따라 상기 소정 기체로서 제 1 가스 또는 제 1 가스와는 다른 조성을 갖는 제 2 가스를 선택적으로 상기 기밀실에 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급방법.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 제 1 가스는 불활성가스이고, 상기 제 2 가스는 적어도 대기와 동등한 농도를 갖는 산소 또는 산소를 함유한 혼합가스인 것을 특징으로 하는 가스 공급방법.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 광학장치는 상기 기밀실을 수납한 케이스를 구비하며,
    상기 케이스 내부 또는 외부에서의 가스농도를 검출하고,
    그 검출결과에 따라 상기 가스농도가 소정값 이상일 때에는 상기 제 1 가스를 상기 기밀실에 공급하고, 상기 가스농도가 상기 소정값을 밑돌았을 때에는 상기 제 2 가스를 기밀실에 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급방법.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 광학장치는 상기 기밀실에 접속된 배기장치를 구비하며,
    상기 배기장치의 배기량이 검출되고,
    상기 배기량이 소정값 이상일 때에는 상기 제 1 가스를 상기 기밀실에 공급하고, 상기 가스농도가 상기 소정값을 밑돌았을 때에는 상기 제 2 가스를 상기 기밀실에 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급방법.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 광학장치가 동작할 때에는 상기 제 1 가스를 상기기밀실에 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급방법.
  33. 제 32 항에 있어서, 상기 기밀실 또는 이 기밀실이 수납된 케이스 일부가 개방될 때에 또는 상기 광학장치의 전원이 오프가 되었을 때에 상기 제 2 가스를 기밀실에 공급하는 것을 특징으로 하는 가스 공급방법.
  34. 제 29 항에 있어서, 상기 광학장치는 광원으로부터의 조명광을 마스크에 조사하는 조명광학계, 상기 조명광학계에 의해 조사된 상기 마스크 패턴의 적어도 일부를 감광기판 상에 투영하는 투영광학계 및 상기 광원과 상기 조명광학계 사이에 배치된 전송계를 가지며,
    상기 기밀실은 상기 조명광학계, 상기 투영광학계 및 상기 전송계 중 적어도 하나에 설치되는 것을 특징으로 하는 가스 공급방법.
  35. 제 28 항 내지 제 34 항 중 어느 한항에 기재된 가스 공급방법을 이용하여 상기 마스크 패턴을 기판 상에 투영하는 노광방법.
  36. 마스크에 형성된 패턴을 기판에 투영하는 노광방법에 있어서,
    상기 기판에 상기 패턴을 투영하기 전에 제 32 항에 기재된 가스 공급방법을 이용하여 상기 기밀실에 상기 제 1 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  37. 마스크에 형성된 패턴을 기판에 투영하는 공정을 포함한 디바이스 제조방법에 있어서,
    상기 기판에 상기 패턴을 투영하기 전에 제 32 항에 기재된 가스 공급방법을 이용하여 상기 기밀실에 상기 제 1 가스를 공급하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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