KR20020036951A - 노광방법 및 장치 - Google Patents

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KR20020036951A
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하야시유따까
야마시따오사무
이와사끼마사야
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시마무라 테루오
가부시키가이샤 니콘
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Abstract

스테이지 (63,64) 의 가동부의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있음과 동시에, 노광 빔의 광로의 적어도 일부에 고투과율의 기체를 공급하는 경우에, 외부로부터의 기체의 혼입을 줄일 수 있는 노광방법이다. 바닥 (F1) 상에 칼럼 (8A,8B) 을 설치하고, 조명계 (62) 를 칼럼 (8A,8B) 에 직접 고정하고, 레티클 스테이지계 (63), 투영광학계 (PL) 를 방진부재를 통해 칼럼 (8A,8B) 에 고정하고, 웨이퍼 스테이지계 (64) 를 방진대를 통해 바닥 (F1) 상에 설치하고, 간섭계 본체부 (33,34) 를 투영광학계 (PL) 의 지지판 (32) 에 고정한다. 조명계 (62) 를 둘러싼 제 2 서브 챔버 (6), 레티클 스테이지계 (63) 를 둘러싼 제 3 서브 챔버 (23), 투영광학계 (PL) 의 기밀실, 및 웨이퍼 스테이지계 (64) 를 둘러싼 제 4 서브 챔버 (42) 의 경계부를 각각 벨로우즈 (25,36,43) 로 밀봉하여, 노광 빔상으로의 외기의 혼입을 방지한다.

Description

노광방법 및 장치 {EXPOSURE METHOD AND APPARATUS}
예컨대, 반도체 디바이스를 제조할 때에 사용되는 종래의 스테퍼 등의 노광장치는, 통상은 웨이퍼 스테이지부, 레티클 스테이지부, 투영광학계부 및 조명광학계부가 서로 일체적, 기계적으로 결합되어 있고, 이와 같이 일체적으로 결합된 구조가 바닥상에 방진(防振)구조를 통해 지지되어 있었다. 또한, 각 스테이지의 가동부의 위치를 투영광학계를 기준으로 하여 계측하기 위한 계측시스템도 그 일체적으로 결합된 구조의 일부에 장착되어 있었다.
또한, 이러한 종류의 노광장치에 있어서는, 반도체 디바이스의 집적도 및 미세도의 향상에 대응하기 위하여, 특히 해상력을 높일 것이 요구되고 있다. 이 해상력은 거의 노광광의 파장에 비례하기 때문에, 종래부터 노광파장은 점차 단파장화되고 있으며, 최근에는 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248 ㎚) 이 사용되도록 이루어져 있다. 현재는 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193 ㎚), 나아가 F2레이저광 (파장 157 ㎚) 등의 사용이 검토되고 있다. 그리고, 소위 극단자외역 (EUV) 중의 파장 5 ∼ 20 ㎚ 정도의 빛을 노광 빔으로서 사용하는 것도 검토되고 있다.
또한 투영노광장치에 있어서는, 노광 빔의 조도를 증가시켜 스루풋을 향상시키는 것도 요구되고 있는데, 노광 빔을 단파장화하면, 광로상의 기체 (분위기) 에 의한 노광 빔의 흡수가 점차 커지게 된다. 즉, 노광 빔의 파장이 ArF 엑시머 레이저광과 같은 파장 200 ㎚ 정도 이하의 진공자외역 (VUV) 으로 되면, 노광 빔의 광로의 분위기중에 포함되는 산소, 수증기, 이산화탄소 등의 물질 (이하,「흡광물질」이라 함) 에 의한 노광 빔의 흡수가 커지고, 파장이 180 ㎚ 이하로 되면 그 흡수량이 특히 커진다.
따라서, 노광 빔으로서 진공자외광을 사용하는 경우에, 노광 빔을 충분한 조도로 웨이퍼의 표면에 도달시켜 실용적인 스루풋으로 노광을 실시하기 위해서는, 노광 빔의 광로상의 대부분의 분위기를 노광 빔이 투과하는 기체, 즉 노광 빔에 대한 투과율이 상기 흡광물질에 비하여 큰 헬륨이나 질소 등의 기체 (퍼지가스) 로 치환할 필요가 있다.
따라서, 진공자외광을 노광 빔으로 사용하는 이하의 노광장치는, 레티클 스테이지계나 웨이퍼 스테이지계 등을 기밀성이 높은 챔버 등에 각각 수납하고, 또한 투영광학계 내부의 각 렌즈 사이의 공간을 기밀성이 높은 렌즈실로 하고, 이들의 내부를 노광 빔이 투과하는 기체로 치환하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 종래의 노광장치에서는, 스테이지부, 투영광학계부 및 계측시스템이 일체적으로 결합되어 있었기 때문에, 스테이지부중의 가동부의 진동이 직접 계측시스템에 전달되어 스테이지 제어에 악영향을 미치는 문제점이 있었다. 또한, 가동부의 이동에 의해 계측시스템의 일부에 변형이 발생하여 아주 작기는 하지만 계측 오차를 발생시킬 우려가 있었다.
그리고, 노광광으로서 ArF 엑시머 레이저광과 같은 진공자외광을 사용하는 경우에는, 노광광의 광로의 대부분을 질소 등으로 퍼지할 필요가 있는데, 종래의 노광장치에서는 특히 스테이지부와 투영광학계부의 경계부를 양호한 기밀구조로 하기가 어려웠다. 따라서, 그 경계부에서도 질소 등을 퍼지하기 위해서는, 노광장치의 거의 전체를 덮는 챔버내로 질소 등을 공급할 필요가 생겨서 장치 구성이 대형으로 된다는 문제점이 있었다. 한편, 그 경계부에서는 어느 정도 공기 등이 혼입되는 것을 허용하면, 장치구성은 비교적 간소화되지만, 그 경계부에서 노광광이 감쇠하거나 공기중의 미량의 유기물 등과 노광광의 화학반응에 의해 광학부재의 표면에 흐림물질 등이 부착되어 광학부품의 빛의 투과율이 악화된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여, 스테이지의 가동부의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있는 노광방법을 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 이러한 노광장치에 있어서, 노광 빔의 광로의 적어도 일부에 고투과율의 기체를 공급하는 경우에, 외부 기체의 혼입이 적어지도록 하는 것을 제 2 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 스테이지계 등을 구동할 때에 발생하는 진동의 영향을 저감시키고, 고정밀도의 노광을 실시할 수 있는 노광방법을 제공하는 것을 제 3 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 이와 같은 노광방법을 사용할 수 있는 노광장치를 제공하는 것을 제 4 목적으로 한다.
또한 본 발명은, 이와 같은 노광장치의 제조방법 및 이와 같은 노광방법 또는 노광장치를 사용해서 고정밀도의 디바이스를 제조할 수 있는 디바이스의 제조방법을 제공하는 것을 제 5 목적으로 한다.
본 발명은, 예컨대 반도체소자, 촬상소자 (CCD 등), 액정표시소자, 플라즈마 디스플레이 소자 또는 박막자기헤드 등의 디바이스를 제조하기 위한 리소그래피 공정에서 마스크 패턴을 기판상에 전사하기 위하여 사용되는 노광장치에 관한 것으로서, 특히 파장 200 ㎚ 정도 이하의 진공자외역 (VUV) 의 노광 빔을 사용하는 경우에 사용하기에 적합한 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 투영노광장치 및 공조장치의 개략구성을 도시한 단면도이다. 도 2 는 그 실시형태의 기체 순환 시스템을 도시한 일부 절결 개략 구성도이다. 도 3 은 본 발명의 제 2 실시형태의 투영노광장치를 도시한 일부 절결 개략 구성도이다. 도 4 는 도 3 의 필름형상 커버 (101A) 를도시한 사시도이다. 도 5 는 도 3 의 필름형상 커버 (101A) 를 두께방향으로 확대하여 도시한 횡단면도이다. 도 6a 는 본 발명의 실시형태의 다른 예의 필름형상 커버 (141) 를 도시한 사시도, 도 6b 는 필름형상 커버 (141) 의 일부를 두께방향으로 확대하여 도시한 횡단면도이다.
본 발명에 의한 제 1 노광방법은, 노광 빔으로 제 1 물체 (R) 를 조명하고, 이 제 1 물체의 패턴을 거친 노광 빔으로 투영계 (PL) 를 통해 제 2 물체 (W) 를 노광하는 노광방법에 있어서, 그 제 1 물체를 위치결정하는 제 1 스테이지계 (63) 와, 그 투영계와, 그 제 2 물체를 위치결정하는 제 2 스테이지계 (64) 를 서로 진동이 잘 전달되지 않도록 지지하는 것이다.
이러한 본 발명에 의하면, 제 1 스테이지계 및 제 2 스테이지계에서 위치결정이나 동기주사 등과 같은 때에 발생하는 진동은, 투영계에는 잘 전달되지 않도록 되어 있다. 따라서, 예컨대 투영계를 지지하는 부재에 각 스테이지계의 가동부의 위치를 투영계를 기준으로 하여 계측하는 계측시스템을 배치함으로써, 각 스테이지계의 가동부의 위치를 고정밀도로 계측할 수 있고, 이 계측 결과에 기초하여 구동부를 제어함으로써 제어 정밀도가 향상된다.
이어서, 본 발명에 의한 제 1 노광장치는, 조명계 (62) 로부터의 노광 빔으로 제 1 물체 (R) 를 조명하고, 이 제 1 물체의 패턴을 거친 노광 빔으로 투영계 (PL) 를 통해 제 2 물체 (W) 를 노광하는 노광장치에 있어서, 그 제 1 물체를 위치결정하는 제 1 스테이지계 (63) 와, 그 제 2 물체를 위치결정하는 제 2 스테이지계 (64) 와, 그 제 1 스테이지계와 그 투영계와 그 제 2 스테이지계가 서로 독립적으로 각각 방진부재 (24A,24B,35A,35B,40A,40B) 를 통해 연결되는 지지부재 (8A,8B,F1) 를 갖는 것이다. 이러한 노광장치에 의하면, 본 발명의 제 1 노광방법을 사용할 수 있다.
이 경우, 그 투영계를 내부의 광학부재가 실질적으로 밀폐되는 구조로 하고, 그 조명계의 그 제 1 물체측의 광학부재를 둘러싼 제 1 챔버 (6) 와, 그 제 1 스테이지계를 둘러싼 제 2 챔버 (23) 와, 그 제 2 스테이지계를 둘러싼 제 3 챔버 (42) 와, 그 제 1 챔버와 그 제 2 챔버와 그 투영계와 그 제 3 챔버의 사이를 각각 밀폐하는 가요성을 갖는 연결부재 (25,36,43) 를 설치하는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 각 챔버 사이 등의 경계부에서 외부의 기체가 노광 빔의 광로에 혼입되기 어려워지기 때문에, 광학부재의 흐림 등이 적어진다.
또한, 그 노광 빔은 파장 200 ㎚ 이하의 진공자외광인 경우에, 그 제 1 챔버, 그 제 2 챔버, 그 투영계 및 그 제 3 챔버의 내부의 광로상에 각각 그 노광 빔에 대해 투과성 기체를 공급하는 것이 바람직하다. 이 경우에 또한 경계부가 가요성을 갖는 연결부재인 경우에는, 그 기체의 순도 저하가 억제되기 때문에 그 노광 빔의 투과율이 높게 유지된다.
이어서, 본 발명에 의한 제 2 노광방법은, 노광 빔으로 물체 (R,W) 를 노광하는 노광방법에 있어서, 그 노광 빔의 광로상 및 그 물체의 반송경로상의 적어도 일부에 인접하도록, 각각 내부의 공간을 외기로부터 실질적으로 격리하는 2 개의 기밀실 (108,104) 을 배치하고, 이 인접하는 2 개의 기밀실내로 그 노광 빔을 투과하는 기체를 공급하고, 그 인접하는 2 개의 기밀실 사이의 공간을 가요성을 갖는 막형상의 재료로 형성된 피복부재 (101B) 에 의해 실질적으로 밀폐한 것이다.
이러한 본 발명에 의하면, 그 인접하는 2 개의 기밀실 사이의 공간을 그 피복부재에 의해 밀폐하기 때문에, 그 노광 빔의 광량을 높게 유지할 수 있음과 동시에 그 피복부재가 가요성을 갖는 재료로 형성되어 있기 때문에, 일측 기밀실내에서 진동이 발생하여도 그 진동이 타측 기밀실로 전달되지 않는다. 따라서, 예컨대 그 물체를 이동시킴으로써 진동이 발생하여도, 그 진동이 투영광학계 등으로 전달되어 결상특성이 악화되는 경우가 없고, 고정밀도의 노광을 실시할 수 있다.
이어서, 본 발명에 의한 제 2 노광장치는, 노광 빔으로 물체 (R,W) 를 노광하는 노광장치에 있어서, 그 노광 빔의 광로상 및 그 물체의 반송경로상의 적어도 일부에 인접하도록 배치되어 각각 내부의 공간을 외기로부터 실질적으로 격리하는 2 개의 기밀실 (108,104) 과, 이 2 개의 기밀실내의 기체의 배기 및 그 기밀실내로의 그 노광 빔을 투과하는 기체의 급기를 실시하는 기체공급기구 (113) 와, 가요성을 갖는 막형상의 재료로 형성됨과 동시에 그 인접하는 2 개의 기밀실 사이의 공간을 실질적으로 밀폐하도록 설치된 피복부재 (101B) 를 갖는 것이다.
또한, 본 발명에 의한 제 3 노광장치는, 제 1 물체 (R) 를 통해 노광 빔으로제 2 물체 (W) 를 노광하는 장치에 있어서, 그 제 1 물체의 반송경로상의 적어도 일부에 인접하도록 배치되어 각각 내부의 공간을 외기로부터 실질적으로 격리하는 2 개의 기밀실 (108,117) 과, 이 2 개의 기밀실내의 기체의 배기 및 그 기밀실내로의 그 노광 빔을 투과하는 기체의 급기를 실시하는 기체공급기구 (113) 와, 가요성을 갖는 막형상의 재료로 형성됨과 동시에 그 인접하는 2 개의 기밀실 사이의 공간을 실질적으로 밀폐하도록 설치된 피복부재 (118A) 를 갖는 것이다.
이러한 본 발명의 제 2 또는 제 3 노광장치에 의하면, 본 발명의 제 2 노광방법을 실시할 수 있다.
본 발명의 노광장치에 있어서, 그 연결부재 또는 그 피복부재는 기체에 대한 차단성이 양호한 제 1 재료 (에틸렌·비닐·알코올, 폴리아미드, 폴리이미드 또는 폴리에스테르 등) 의 박막을 포함하는 것이 바람직하다. 그럼으로써, 그 기밀실 내측의 노광 빔을 투과하는 기체의 순도가 높게 유지된다.
또한, 그 연결부재 또는 그 피복부재의 그 제 1 재료의 박막의 내면에 탈가스가 적은 제 2 재료 (예컨대, 금속으로 된 무기물 등) 로 된 박막이 피착되는 것이 바람직하다. 그 제 1 재료에서 발생하는 탈가스가 그 제 2 재료로 차단되기 때문에, 그 기밀실내의 노광 빔을 투과하는 기체가 고순도로 유지된다.
또한, 그 연결부재 또는 그 피복부재의 그 제 1 재료의 외면에 신축성이 양호한 제 3 재료 (폴리에틸렌막 등) 로 된 박막을 라미네이트 가공에 의해 피착하고, 그 연결부재 또는 그 피복부재를 원통형상으로 감음과 동시에 그 연결부재 또는 그 피복부재의 양단부의 그 제 3 재료끼리를 용착함으로써 그 원통형 형상의 개방단을 잇도록 해도 된다. 그 제 1 재료는 가스·배리어성이 우수하나, 신축성이 그다지 좋지 않은 경우가 있지만, 이 신축성이 그 제 3 재료에 의해 보충된다.
또한, 본 발명의 제 1 및 제 2 디바이스의 제조방법은, 각각 본 발명의 제 2 노광방법 또는 본 발명의 제 2 또는 제 3 노광장치를 사용하여 마스크 패턴 (R) 을 그 물체로서의 기판 (W) 상에 전사하는 공정을 포함하는 것이다. 이러한 본 발명에 의하면, 본 발명의 제 2 노광방법 또는 본 발명의 제 2 또는 제 3 노광장치의 사용에 의해 진동의 영향을 저감시켜 고정밀도의 노광을 실시할 수 있고, 고기능의 디바이스를 제조할 수 있다.
이어서, 본 발명에 의한 제 1 노광장치의 제조방법은, 조명계로부터의 노광 빔으로 제 1 물체를 조명하고, 이 제 1 물체의 패턴을 거친 노광 빔으로 투영계를 통해 제 2 물체를 노광하는 노광장치의 제조방법에 있어서, 그 조명계와, 그 투영계와, 그 제 1 물체를 위치결정하는 제 1 스테이지계와, 그 제 2 물체를 위치결정하는 제 2 스테이지계와, 그 제 1 스테이지계와 그 투영계와 그 제 2 스테이지계가 서로 독립적으로 각각 방진부재를 통해 연결되는 지지부재를 소정 위치관계로 쌓아올리는 것이다.
또한, 본 발명의 제 3 및 제 4 디바이스의 제조방법은, 각각 본 발명의 제 1 노광방법 또는 제 1 노광장치에 의해 마스크 패턴을 그 제 2 물체로서의 기판상에 전사하는 공정을 포함하는 것이다. 이러한 본 발명에 의하면, 본 발명의 제 1 노광방법 또는 제 1 노광장치의 사용에 의해 스테이지계의 가동부의 제어 정밀도를 향상시켜 고정밀도의 노광을 실시할 수 있고, 고기능의 디바이스를 제조할 수 있다.
이어서, 본 발명에 의한 제 2 노광장치의 제조방법은, 노광 빔으로 물체를 노광하는 노광장치의 제조방법에 있어서, 그 노광 빔의 광로상 및 그 물체의 반송경로상의 적어도 일부에 인접하도록 배치되어 각각 내부의 공간을 외기로부터 실질적으로 격리하는 2 개의 기밀실과, 이 2 개의 기밀실내의 기체의 배기 및 그 기밀실내로의 그 노광 빔을 투과하는 기체의 급기를 실시하는 기체공급기구와, 가요성을 갖는 막형상의 재료로 형성됨과 동시에 그 인접하는 2 개의 기밀실 사이의 공간을 실질적으로 밀폐하도록 설치된 피복부재를 소정 위치관계로 쌓아올리는 것이다.
또한, 본 발명에 의한 제 3 노광장치의 제조방법은, 제 1 물체를 통해 노광 빔으로 제 2 물체를 노광하는 노광장치의 제조방법에 있어서, 그 제 1 물체의 반송경로상의 적어도 일부에 인접하도록 배치되어 각각 내부의 공간을 외기로부터 실질적으로 격리하는 2 개의 기밀실과, 이 2 개의 기밀실내의 기체의 배기 및 그 기밀실내로의 그 노광 빔을 투과하는 기체의 급기를 실시하는 기체공급기구와, 가요성을 갖는 막형상의 재료로 형성됨과 동시에 그 인접하는 2 개의 기밀실 사이의 공간을 실질적으로 밀폐하도록 설치된 피복부재를 소정 위치관계로 쌓아올리는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 제 1 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 본 예는 노광 빔의 광로의 대부분으로 고투과율의 기체가 공급되는 스텝·앤드·스캔 방식의 투영노광장치에 본 발명을 적용한 것이다.
도 1 은 본 예의 투영노광장치 및 공조장치의 개략구성을 도시한 것으로서, 도 1 에 있어서 반도체 제조공장의 임의의 층 바닥 (F1) 상의 청정실내에 투영노광장치가 설치되고, 그 층 아래의 바닥 (F2) 상의 소위 기계실 (유틸리티 스페이스) 내에 층 위의 투영노광장치의 주위로 온도조정된 공기를 공급하는 공조장치가 설치되어 있다. 바닥 (F2) 상에는 그 투영노광장치의 노광 빔의 광로에 대해 고투과율의 기체를 순환시키는 기체순환장치 (도 2 참조) 도 설치되어 있다. 이와 같이 먼지가 발생하기 쉬움과 동시에 진동 발생원으로 되기 쉬운 장치를, 투영노광장치가 설치되어 있는 층과 별도의 층에 설치함으로써, 투영노광장치가 설치되어 있는 청정실내의 청정도를 매우 높게 설정할 수 있음과 동시에 투영노광장치에 대한 진동의 영향을 줄일 수 있다. 그리고, 후술하는 광원계 (61) 도 바닥 (F2) 상에 배치해도 된다.
우선, 도 1 의 바닥 (F1) 상의 청정실내에 광원계 (61), 조명계 (62), 레티클 스테이지계 (63), 투영광학계 (PL) 및 웨이퍼 스테이지계 (64) 로 이루어진 투영노광장치가 설치되어 있다. 광원계 (61) 및 조명계 (62) 가 조명광학계를 구성하고 있다. 이 투영노광장치를 지지하기 위하여 바닥 (F1) 상에 칼럼 (8A,8B) 이 안정되게 고정되고, 칼럼 (8A 및 8B) 의 상부는 천정판 (8C) 에 의해 연결되어 있다. 본 실시형태 (도 1) 에서는 바닥 (F1) 및 칼럼 (8A,8B) 이 본 발명의 지지부재에 대응하고 있으나, 후술하는 제 2 실시형태 (도 3) 에 도시한 바와 같이 투영노광장치를 바닥상에 베이스 부재 (102C) 를 통해 설치해도 되고, 또는 웨이퍼 스테이지계 (64) 가 탑재되는 정반 (39) 을 프레임 등에 의해 칼럼 (8A,8B) 에 매달아도 된다. 전자에서는 베이스 부재 및 칼럼 (8A,8B) 이, 후자에서는 칼럼 (8A,8B) 이 본 발명의 지지부재에 대응하게 된다.
그리고, 광원계 (61) 및 조명계 (62) 는 각각 기밀성이 높은 상자형상의 제 1 서브 챔버 (1) 및 제 2 서브 챔버 (6) 내에 수납되고, 제 1 서브 챔버 (1) 는 바닥 (F1) 상에 방진대 (2A,2B) 를 통해 설치되고, 칼럼 (8A) 의 상부 및 천정판 (8C) 의 일부에 조명계 (62) 가 수납된 제 2 서브 챔버 (6) 가 직접 고정되고, 칼럼 (8A,8B) 사이의 바닥 (F1) 상에 방진대 (40A,40B) 를 통해 웨이퍼 스테이지계 (64) 가 설치되어 있다. 방진대 (40A,40B) 는 예컨대 에어 댐퍼 및 보이스 코일 모터 (VCM) 방식의 전자 댐퍼 등을 조합한 능동적인 방진기구이다. 그리고, 제 2 서브 챔버 (6) 를 케이스로 하여 이 케이스에 조명계 (62) 의 경통을 수납해도 되는데, 그 조명계 (62) 의 경통의 기밀성을 높여 이 경통을 제 2 서브 챔버 (6) (본 발명의 제 1 챔버에 대응함) 로 보아도 된다. 요는 서브 챔버는 케이스로 한정되지 않는다는 점이다.
또한, 칼럼 (8A,8B) 사이에서 웨이퍼 스테이지계 (64) 의 상부에 방진기구 (35A,35B) 를 통해 지지판 (32) 이 설치되고, 지지판 (32) 의 중앙부의 개구에 투영광학계 (PL) 가 탑재되어 있다. 또한, 칼럼 (8A,8B) 사이의 투영광학계 (PL)의 상부에 방진기구 (24A,24B) 를 통해 레티클 스테이지계 (63) 가 설치되어 있다. 방진기구 (35A,35B,24A,24B) 로서는, 예컨대 수평방향으로 신축가능한 에어 댐퍼 또는 유압 댐퍼 등을 사용할 수 있다. 즉, 본 예의 제 1 스테이지계로서의 레티클 스테이지계 (63), 투영계로서의 투영광학계 (PL) 및 제 2 스테이지계로서의 웨이퍼 스테이지계 (64) 는 서로 진동이 전달되기 어려운 상태에서 바닥 (F1) 및 칼럼 (8A,8B) 에 지지되어 있다. 그리고, 조명계 (62) 는 거의 진동을 발생시키기 않기 때문에, 직접 칼럼 (8A) 등에 고정하여도 악영향은 거의 없다. 단, 조명계 (62) 의 적어도 일부를 칼럼 (8A,8B) 과는 분리하여 배치해도 된다. 예컨대, 후술하는 고정 블라인드 (15A) 로 조명광학계를 2 분할하고, 고정 블라인드 (15A) 및 이보다 레티클측에 배치되는 광학계를 본체측 (칼럼 (8A,8B)) 에 설치하고, 나머지를 칼럼 (8A,8B) 과는 별도의 가대에 설치해도 된다. 이 때, 조명광학계내에서 가동 또는 교환 가능한 광학소자 (예컨대 가동 블라인드 (15B) 등) 는 그 별도의 가대에 배치해 두면 된다. 또한, 분리된 조명계 (62) 의 적어도 일부와 본체측 (레티클 스테이지계 (63) 및 투영광학계 (PL) 등) 과의 상대위치관계를 검출하는 센서를 설치해 두는 것이 바람직하다.
또한, 레티클 스테이지계 (63) 및 웨이퍼 스테이지계 (64) 는 각각 기밀성이높은 상자형상의 제 3 서브 챔버 (23) 및 제 4 서브 챔버 (42) 내에 수납되어 있고, 투영광학계 (PL) 중의 각 광학부재 사이의 공간은 실질적으로 밀폐되어 기밀실로 되어 있다. 본 예에서는 노광 빔으로서 ArF 엑시머 레이저 (파장 193 ㎚) 가 사용되고 있는데, 이와 같은 진공자외광은 산소에 의해 크게 흡수되기 때문에, 본 예에서는 광로상에서의 감쇠를 방지하기 위하여, 그 노광 빔의 광로상에 고투과율이고 화학적으로 안정된 기체로서의 질소가스 (N2) 를 공급하고 있다. 그리고, 고투과율로 안정된 기체로서는 헬륨가스 (He) 등도 사용할 수 있는데, 파장 150 ㎚ 정도까지는 질소여도 충분한 투과율을 가짐과 동시에 질소는 헬륨에 비해 저렴하기 때문에, 본 예에서는 질소가스를 사용하고 있다.
따라서, 본 예에서는 후술하는 기체 순환 시스템에 의해 제 1 서브 챔버 (1), 제 2 서브 챔버 (6), 제 3 서브 챔버 (23) 및 제 4 서브 챔버 (42) 의 내부에는 각각 고순도의 질소가스가 공급 (퍼지) 되어 있으며, 투영광학계 (PL) 내의 기밀실에도 고순도의 질소가스가 공급되어 있다. 그리고, 제 2 서브 챔버 (6) 와 제 3 서브 챔버 (23) 의 경계부, 레티클 스테이지계 (63) 의 저면과 투영광학계 (PL) 의 상부의 경계부, 투영광학계 (PL) 의 하부와 제 4 서브 챔버 (42) 의 경계부에는, 각각 어느 정도의 가요성을 갖지만 변형량은 그다지 커지지 않는 스테인리스제 용접 벨로우즈 등의 벨로우즈 (25,36,43) 가 장착되어 있다. 이와 같이 벨로우즈 (25,36,43) 의 재료로서는, 탈가스가 적은 재료 (금속 등) 가 바람직하다. 또는 벨로우즈 (25,36,43) 로서 탈가스 방지용에 테프론으로 코팅된 재료를 사용해도 된다. 그리고, 벨로우즈 (25,36,43) 로서 합성수지나 합성고무 등의 재료도 가능하고, 이 경우에도 탈가스 방지용 코팅을 실시하는 것이 바람직하다. 이들 벨로우즈 (25,36,43) 에 의해 이들 경계부는 실질적으로 밀폐되어 있기 때문에, 노광 빔의 노광은 거의 전부가 밀봉되어 있게 된다. 그 결과, 외부에서 노광 빔의 광로상에 불순물인 기체가 혼입되는 경우는 거의 없어 노광 빔의 감쇠량은 매우 낮게 억제되어 있다.
이하, 본 예의 투영 광학 장치의 구성에 대해 상세하게 설명한다. 우선, 제 1 서브 챔버 (1) 내에 ArF 엑시머 레이저 광원으로 된 노광광원 (3), 노광본체부와의 사이에서 광로를 위치적으로 매칭시키기 위한 가동 미러 등을 포함한 빔 매칭 유닛 (BMU) (4) 및 차광성 재료로 형성되며 내부를 노광 빔이 통과하는 파이프 (5) 가 설치되어 있다. 노광시에 노광광원 (3) 에서 사출된 노광 빔으로서의 파장 193 ㎚ 의 자외펄스광 (IL) 은 BMU (4) 및 파이프 (5) 의 내부를 거쳐 제 2 서브 챔버 (6) 에 이른다. 제 2 서브 챔버 (6) 내에 있어서 자외펄스광 (IL) 은 광 에테뉴에이터로서의 가변감광기 (9), 렌즈계 (10A,10B) 로 된 빔 정형광학계를 거쳐 옵티컬·인티그레이터 (호모지나이저) 로서의 플라이아이렌즈 (11) 로 입사된다. 플라이아이렌즈 (11) 의 사출면에는 조명조건을 여러 가지로 변경하기 위한 조명계의 개구 조리개계 (12) 가 배치되어 있다.
플라이아이렌즈 (11) 에서 사출되어 개구 조리개계 (12) 중의 소정 개구 조리개를 통과한 자외펄스광 (IL) 은, 반사 미러 (13) 및 콘덴서 렌즈계 (14) 를 거쳐 레티클 블라인드 기구 (16) 내의 슬릿형상의 개구부를 갖는 고정 조명 시야조리개 (고정 블라인드) (15A) 및 고정 블라인드 (15A) 와는 별도로 조명 시야 영역의 주사방향의 폭을 가변으로 하기 위한 가동 블라인드 (15B) 로 입사된다. 이 가동 블라인드 (15B) 에 의해 레티클 스테이지의 주사방향의 이동 스트로크의 저감 및 레티클 (R) 의 차광대의 폭의 저감을 도모하고 있다.
레티클 블라인드 기구 (16) 의 고정 블라인드 (15A) 로 슬릿형상으로 정형된 자외펄스광 (IL) 은, 결상용 렌즈계 (17), 반사 미러 (18) 및 메인 콘덴서 렌즈계 (19) 를 통해 레티클 (R) 의 회로패턴 영역상의 슬릿형상의 조명영역을 일정한 강도분포로 조사한다. 본 예에서는 가변감광기 (9) 부터 메인 콘덴서 렌즈계 (19) 까지의 광학부재로 조명계 (62) 가 구성되어 있다.
자외펄스광 (IL) 하에서 레티클 (R) 의 조명영역내의 회로패턴의 이미지가 투영광학계 (PL) 를 통해 웨이퍼 (W) 상의 레지스트층의 슬릿형상의 노광영역에 전사된다. 그 노광영역은 웨이퍼상의 복수의 쇼트영역내의 1 개의 쇼트영역상에 위치하고 있다. 본 예의 투영광학계 (PL) 는 디옵트릭계 (굴절계) 인데, 이와 같은 단파장의 자외광을 투과할 수 있는 초석재는 한정되어 있기 때문에, 투영광학계 (PL) 를 커테디옵트릭계 (반사굴절계) 또는 반사계로 하여 투영광학계 (PL) 로의 자외펄스광 (IL) 의 투과율을 높이도록 해도 된다. 이하에서는 투영광학계 (PL) 의 광축 (AX) 에 평행하게 Z 축을 취하고, Z 축에 수직인 평면 (본 예에서는 거의 수평면임) 내에서 도 1 의 지면에 평행하게 X 축, 도 1 의 지면에 수직으로 Y 축을 취하여 설명한다.
이 때, 레티클 (R) 은 레티클 스테이지 (20) 상에 흡착 지지되고, 레티클 스테이지 (20) 는 레티클 베이스 (21) 상에 X 방향 (주사방향) 으로 등속 이동할 수 있음과 동시에 X 방향, Y 방향, 회전방향으로 미동할 수 있도록 탑재되어 있다. 레티클 스테이지 (20) 의 측면에는 도시하지 않은 이동경이 고정되고, 투영광학계 (PL) 의 상부 측면에는 참조경 (22) 이 고정되어 있다. 그리고, 투영광학계 (PL) 를 지지하는 지지판 (32) 에 레티클용 간섭계 본체부 (33) 가 고정되고, 간섭계 본체부 (33) 의 상부는 레티클 베이스 (21) 의 개구를 통과하여 제 3 서브 챔버 (23) 내에 도달하고 있다. 간섭계 본체부 (33) 주위의 개구는, 예컨대 탄성을 갖고 탈가스가 적은 수지 등으로 밀봉되어 있다. 간섭계 본체부 (33) 에서 레티클 스테이지 (20) 의 이동경 및 투영광학계 (PL) 의 참조경 (22) 에 각각 레이저 빔이 조사되고, 간섭계 본체부 (33) 에서는 참조경 (22) (투영광학계 (PL)) 을 기준으로 하여 레티클 스테이지 (20) 의 2 차원적인 위치 및 회전각을 계측하고, 계측결과를 도시하지 않은 구동제어장치로 공급하고 있다. 레티클 스테이지 (20) 및 레티클 베이스 (21) 등으로 레티클 스테이지계 (63) 가 구성되고, 간섭계 본체부 (33) 가 제 1 계측계에 대응하고 있다.
한편, 웨이퍼 (W) 는 웨이퍼 홀더 (37) 상에 흡착 지지되고, 웨이퍼 홀더 (37) 는 웨이퍼 스테이지 (38) 상에 고정되고, 웨이퍼 스테이지 (38) 는 정반 (39) 상에 탑재되어 있다. 웨이퍼 스테이지 (38) 는 오토포커스 방식으로 웨이퍼 (W) 의 포커스 위치 (Z 방향의 위치) 및 경사각을 제어하여 웨이퍼 (W) 의 표면을 투영광학계 (PL) 의 이미지면에 맞춤과 동시에 웨이퍼 (W) 의 X 방향으로의 등속주사 및 X 방향, Y 방향으로의 스테핑을 실시한다. 웨이퍼 스테이지 (38) 의 측면에도 도시하지 않은 이동경이 고정되고, 투영광학계 (PL) 의 하부측면에는 참조경 (41) 이 고정되어 있다. 그리고, 투영광학계 (PL) 를 지지하는 지지판 (32) 에 웨이퍼용 간섭계 본체부 (34) 가 고정되고, 간섭계 본체부 (34) 의 하부는 제 4 서브 챔버 (42) 내의 정반 (39) 상에 도달하고 있다. 제 4 서브 챔버 (42) 의 개구와 간섭계 본체부 (34) 사이의 틈은, 예컨대 탄성을 갖고 탈가스가 적은 수지 등으로 밀봉되어 있다.
간섭계 본체부 (34) 에서 웨이퍼 스테이지 (38) 의 이동경 및 투영광학계 (PL) 의 참조경 (41) 에 각각 레이저 빔이 조사되고, 간섭계 본체부 (34) 에서는 참조경 (41) (투영광학계 (PL)) 을 기준으로 하여 웨이퍼 스테이지 (38) 의 2 차원적인 위치 및 회전각 (요잉량, 피칭량 및 롤링량을 포함함) 을 계측하고, 계측 결과를 도시하지 않은 구동제어장치로 공급하고 있다. 웨이퍼 홀더 (37), 웨이퍼 스테이지 (38) 및 정반 (39) 등으로 웨이퍼 스테이지계 (64) 가 구성되고, 간섭계 본체부 (34) 가 제 2 계측계에 대응하고 있다. 또한, 예컨대 지지판 (32) 에 투영광학계 (PL) 에 대한 레티클 베이스 (21) 의 Z 방향의 간격, 및 경사각을 계측하는 센서 및 투영광학계 (PL) 에 대한 정반 (39) 의 Z 방향의 간격 및 경사각을 계측하는 센서를 계측계로서 설치하는 것이 바람직하다. 주사노광시에는 레티클 스테이지 (20) 를 통해 자외펄스광 (IL) 의 조명영역에 대해 레티클 (R) 이 +X 방향 (또는 -X 방향) 으로 속도 (Vr) 로 주사되는 것에 동기하여 웨이퍼 스테이지 (38) 를 통해 노광영역에 대해 웨이퍼 (W) 가 -X 방향 (또는 +X 방향) 으로 등속 (β·Vr) (β는 레티클 (R) 에서 웨이퍼 (W) 로의 투영배율) 으로 조사된다. 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 의 주사방향이 반대인 것은 투영광학계 (PL) 가 반전투영을 실시하기 때문이다.
또한, 본 예에서는 칼럼 (8A,8B), 조명계 (62) 가 수납되는 제 2 서브 챔버 (6) 의 레티클측 부분, 제 3 서브 챔버 (23), 투영광학계 (PL) 및 제 4 서브 챔버 (42) 가 전체적으로 대형 상자형상의 챔버 (7) 내에 수납되어 있고, 챔버 (7) 의 상부에는 층 아래의 바닥 (F2) 상의 공조장치 (52) 에서 배관 (51) 을 통해 온도제어된 공기가 공급되고, 공급된 공기는 확산부 (49) 를 거쳐 HEPA 필터 (high efficiency particulate air-filter) 등의 제진(除塵) 필터나 미량의 유기물 등을 제거하는 케미컬 필터를 포함한 필터부 (50) 로 들어가고, 필터부 (50) 를 통과한 공기가 제 2 서브 챔버 (6) ∼ 제 4 서브 챔버 (42) 의 주위를 하측으로 흘러 (다운플로) 챔버 (7) 의 저면부의 도시하지 않은 개구를 통해 배기된다. 그럼으로써, 본 예의 제 2 서브 챔버 (6) ∼ 제 4 서브 챔버 (42) 의 주위는 온도가 거의 일정한 상태로 유지되어 있다.
그리고, 레티클 베이스 (21) 상의 단부에서 칼럼 (8B) 의 개구부 및 챔버 (7) 의 개구부에 걸쳐서 레티클 스테이지계 (63) 와 외부의 사이에서 레티클을 주고 받기 위하여, 일시적으로 레티클을 거의 완전한 기밀상태로 유지해 두기 위한 로드로크실 (26) 이 설치되고, 로드로크실 (26) 의 측면에 접하도록 도시하지 않은 레티클 라이브러리와의 사이에서 레티클을 주고 받기 위한 레티클 로더계 (28) 가 배치되어 있다. 레티클 로더계 (28) 는 칼럼 (8B) 의 측면에 고정되어 챔버 (7) 의 개구를 통과한 지지판 (27) 상에 고정되고, 레티클 로더계 (28) 를 덮도록제 5 서브 챔버 (29) 가 설치되어 있다. 로드로크실 (26) 의 레티클 로더계 (28) 및 레티클 스테이지 (21) 에 대향하는 면에 각각 개폐가 자유로운 도어가 설치되어 로드로크실 (26) 의 주위는 밀폐되어 있다.
또한, 정반 (39) 상의 단부에서 칼럼 (8B) 의 개구부 및 챔버 (7) 의 개구부에 걸쳐 웨이퍼 스테이지계 (64) 와 외부의 사이에서 웨이퍼를 주고 받기 위하여, 주위가 밀폐된 상태에서 로드로크실 (44) 이 설치되고, 로드로크실 (44) 의 측면에 접하도록 도시하지 않은 반송라인과의 사이에서 웨이퍼를 주고 받기 위한 웨이퍼 로더계 (45) 가 배치되어 있다. 웨이퍼 로더계 (45) 는 바닥 (F1) 상에 고정되고, 웨이퍼 로더계 (45) 를 덮도록 제 6 서브 챔버 (46) 가 설치되어 있다. 로드로크실 (44) 에도 각각 개폐가 자유로운 1 쌍의 도어가 설치되어 있따. 층 아래의 공조장치 (52) 에서 배관 (31) 및 배관 (48) 을 통해 각각 제 5 서브 챔버 (29) 및 제 6 서브 챔버 (46) 의 상부로 온도제어된 공기가 공급되고, 공급된 공기는 필터부 (30 및 47) 를 통과하여 각각 레티클 로더계 (28) 및 웨이퍼 로더계 (45) 의 주위를 하측으로 흘려 배기된다.
이와 같이 본 예에서는, 제 2 서브 챔버 (6) ∼ 제 4 서브 챔버 (42) 의 외부를 온도제어된 공기가 흐르고 있으나, 제 2 서브 챔버 (6) ∼ 제 4 서브 챔버 (42) 의 기밀도는 높음과 동시에 벨로우즈 (25,36,43) 가 설치되어 있기 때문에, 자외펄스광 (IL) 의 광로상에 공기가 혼입되는 경우는 거의 없어서 자외펄스광 (IL) 의 이용효율은 높게 유지된다. 이에 비하여, 투영노광장치의 각 부를 둘러싼 서브 챔버의 기밀도가 낮은 경우에는, 챔버 (7) 중에도 전체적으로 질소가스등의 소위 불활성의 고투과율의 기체를 흘려보내는 것이 바람직하게 되지만, 이와 같이 챔버 (7) 중에 전체적으로 불활성 기체를 흘려보내는 것은 온도조정설비가 고가로 되고 운전비용도 증대한다는 문제점이 있다.
또한 본 예에서는, 레티클 로더계 (45) 및 웨이퍼 로더계 (45) 의 주위로도 온도조정된 공기가 공급되어 있는데, 이들을 둘러싼 서브 챔버 (29 및 46) 와 서브 챔버 (23 및 42) 의 사이에는 각각 로드로크실 (26 및 44) 이 배치되어 있다. 따라서, 예컨대 레티클 (R) 의 교환시에는 우측 도어를 닫고 로드로크실 (26) 내에 레티클 (R) 을 수납하여 좌우 도어를 밀폐한 후, 우측 도어를 열어 로드로크실 (26) 내의 레티클 (R) 을 다른 레티클과 교환한다. 그 후, 로드로크실 (26) 의 좌우 도어를 닫고 후술하는 배기장치를 사용하여 내부를 배기하고 나서 질소가스를 넣고 봉한다. 이어서, 좌측 도어를 열어 로드로크실 (26) 내의 레티클을 레티클 스테이지 (20) 상에 로딩함으로써, 레티클 로더계 (28) 측의 공기의 제 3 서브 챔버 (23) 내로의 혼입이 방지된다. 동일한 동작에 의해, 웨이퍼 로더계 (45) 측 공기의 제 4 서브 챔버 (42) 내로의 혼입이 방지된다. 수수용 챔버로서의 로드로크실 (26,44) 이 설치되어 있기 때문에, 레티클 로더계 (28) 및 웨이퍼 로더계 (45) 의 주위에도 온도조정된 공기를 흘려보낼 수 있다.
그리고, 상기 실시형태에 있어서, 서브 챔버 (6,23,42) 의 재료 또는 이들의 내부에 각각 배치되는 부재, 예컨대 간섭계 본체부 (33,34) 의 일부 등은 스테인리스제로 하거나 또는 테프론 코팅 등을 실시하여 탈가스를 가능한 한 적게 하는 것이 바람직하다.
이어서, 본 예의 투영노광장치의 기체 순환 시스템의 구성에 대해 도 2 를 참조하여 설명한다. 그리고, 도 2 에 있어서 도 1 에 대응하는 부분에는 동일 부호를 붙여 그 상세설명을 생략한다.
도 2 는 본 예의 투영노광장치의 기체 순환 시스템을 도시하고, 이 도 2 에 있어서 투영노광장치가 설치되어 있는 바닥 (F1) 의 층 아래의 바닥 (F2) 상에 진공펌프를 포함한 배기장치 (65), 질소가스의 회수장치 (66), 액체질소 등의 형태로 고순도의 질소를 축적하는 축적장치 (67) 및 질소가스를 온도조정하여 외부로 공급하는 온도조정장치 (68) 가 설치되어 있다. 배기장치 (65) 는 2 개의 배기관 (70 및 72) 을 통해 선택적으로 기체를 진공상태까지 흡인하고, 흡인된 기체를 배관 (74) 을 통해 회수장치 (66) 로 공급한다. 회수장치 (66) 는 배기관 (73) 에서 기체를 흡인하는 흡인부, 이 흡인부로부터의 기체 및 배관 (74) 을 통해 회수된 기체로부터 질소가스를 분리하는 분리부, 분리된 질소가스의 일시적인 축적을 실시하는 축적부 및 축적된 질소가스를 배관 (75) 을 통해 온도조정장치 (68) 로 공급하는 공급부로 구성되어 있다. 축적장치 (67) 는 축적된 질소를 필요에 따라 밸브 (V22) 가 설치된 배관 (76) 을 통해 온도조정장치 (68) 로 공급한다. 온도조정장치 (68) 는 배관 (75 및 76) 을 통해 공급되는 기체 (여기에서는 질소가스) 의 온도를 제어하는 온도제어부와, 이 온도제어부로부터 공급되는 기체를 필요에 따라 송풍하는 송풍부와, 송풍된 기체의 제진을 실시하는 HEPA 필터나 케미컬 필터를 포함한 필터부 (77) 를 갖고, 필터부 (77) 를 통과한 기체가 급기관 (69) 으로 공급된다.
필터부 (77) 에서는 먼지나 수분 등 외에 불순물 (오염물질) 도 제거된다. 여기서 제거되는 불순물은 노광장치 (3), 조명광학계 및 투영광학계 (PL) 의 각 광학소자의 표면에 부착되어 그 흐림의 원인이 되는 물질 또는 노광 빔의 광로내에 부유하여 조명광학계나 투영광학계 (PL) 의 투과율 (조도) 또는 조도분포 등을 변동시키는 물질 또는 웨이퍼 (W) (레지스트) 의 표면에 부착되어 현상처리후의 패턴 이미지를 변형시키는 물질 등이다. 필터부 (77) 중의 일부 필터로서 활성탄 필터 (예컨대, 닛타가부시기가이샤 제조의 기가소브 (상품명)) 또는 제올라이트 필터 또는 이들을 조합한 필터를 사용할 수 있다. 그럼으로써, 조명광학계 및 투영광학계 (PL) 의 내부에 존재하는 실록산 (siloxane : Si-O 의 사슬이 축이 되는 물질) 또는 시라잔 (silazane : Si-N 의 사슬이 축이 되는 물질) 등의 실리콘계 유기물이 제거된다. 도 2 에 있어서, 회수장치 (66) 및 온도조정장치 (68) 가 본 발명의 기체순환장치에 대응하고 있다.
그리고, 바닥 (F1) 상의 투영노광장치에 있어서, 층 아래부터의 급기관 (69) 의 선단부가 밸브 (V1) 를 갖는 제 1 분기관 ∼ 밸브 (V7) 를 갖는 제 7 분기관으로 분기되어 있고, 밸브 (V1) 를 갖는 제 1 분기관이 제 1 서브 챔버 (1) (광원계 (61)) 에 접속되고, 밸브 (V2) 를 갖는 제 2 분기관이 제 2 서브 챔버 (6) (조명계 (62)) 에 접속되고, 밸브 (V3) 를 갖는 제 3 분기관이 제 3 서브 챔버 (23) (레티클 스테이지계 (63)) 에 접속되고, 밸브 (V4) 를 갖는 제 4 분기관이 투영광학계 (PL) 의 기밀실에 접속되고, 밸브 (V5) 를 갖는 제 5 분기관이 제 4 서브 챔버 (42) (웨이퍼 스테이지계 (64)) 에 접속되고, 밸브 (V6) 를 갖는 제 6 분기관 및밸브 (V7) 를 갖는 제 7 분기관이 각각 로드로크실 (26 및 44) 에 접속되어 있다. 따라서, 온도조정장치 (68) 로부터의 기체의 송풍동작과 밸브 (V1 ∼ V7) 의 선택적인 개폐동작에 의해 제 1 서브 챔버 (1) ∼ 로드로크실 (44) 까지의 모든 기밀실에도 수시로 노광 빔에 대해 투과성 기체 (여기에서는 질소가스) 를 퍼지할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 제 1 서브 챔버 (1) ∼ 제 3 서브 챔버 (23), 투영광학계 (PL) 의 기밀실 및 제 4 서브 챔버 (42) 가 각각 밸브 (V11 ∼ V15) 를 갖는 분기관을 통해 배기관 (71) 에 접속되고, 배기관 (71) 은 밸브 (V20 및 V21) 를 통해 배기관 (72 및 73) 에 접속되어 있다. 따라서, 밸브 (V20,V21) 의 선택적인 개폐에 의해 제 1 서브 챔버 (1) ∼ 제 4 서브 챔버 (42) 중의 기체는 수시로 배기장치 (65) 또는 회수장치 (66) 에 의해 배기할 수 있다. 그리고, 로드로크실 (26 및 44) 은 각각 밸브 (V16 및 V17) 를 갖는 분기관을 통해 배기관 (70) 에 접속되어 있고, 밸브 (V16 및 V17) 의 선택적인 개폐에 의해 로드로크실 (26,44) 중의 기체는 수시로 배기장치 (65) 에 의해 진공상태까지 배기할 수 있다.
또한, 제 1 서브 챔버 (1) ∼ 로드로크실 (44) 의 내부에는 각각 압력센서나 산소 등의 불순물의 농도를 검출하기 위한 불순물 센서 (산소농도계 등을 사용할 수 있음) 가 설치되어 있다. 그리고, 불순물 센서의 검출결과가 허용범위를 넘은 경우에는, 대응하는 챔버 또는 기밀실중의 배기를 실시한 후, 그 압력센서로 검출되는 압력이 소정 기준 압력 (예컨대 대기압 등) 이 될 때까지 그 대응하는 챔버 또는 기밀실중에 투과성 기체를 공급하는 것이 바람직하다.
이어서, 투영노광장치의 각 부에 투과성 기체를 순화시키기 위한 동작의 일례에 대해 설명한다. 우선, 노광장치의 가동개시시 등에서 제 1 서브 챔버 (1) ∼ 제 4 서브 챔버 (42) 중에 공기가 차 있는 경우에는, 밸브 (V1 ∼ V5, V21) 를 닫고 밸브 (V11 ∼ V15, V20) 을 열어 배기장치 (65) 를 통해 급속하게 배기한다. 그리고, 어느 정도 배기가 이루어진 시점에서 밸브 (V11 ∼ V15) 를 닫고 밸브 (V1 ∼ V5) 를 열어 온도조정장치 (68) 에서 제 1 서브 챔버 (1) ∼ 제 4 서브 챔버 (42) 중으로 투과성 기체를 공급한다. 그리고, 제 1 서브 챔버 (1) ∼ 제 4 서브 챔버 (42) 중의 불순물 (산소 등) 의 농도가 허용범위내로 될 때까지 배기장치 (6) 에 의한 배기와 온도조정장치 (68) 로부터의 급기를 반복한다.
그리고, 불순물 농도가 허용범위내로 된 후에 밸브 (V20) 를 닫고 밸브 (21) 를 열어 노광동작을 개시하여, 노광동작중에 제 1 서브 챔버 (1) ∼ 제 4 서브 챔버 (42) 중의 불순물 농도가 상승하였을 때에 그 안의 기체를 약간 바꿔넣기 위하여 회수장치 (66) 를 통해 어느 정도의 배기를 행하고 나서, 온도조정장치 (68) 를 통해 투과성 기체의 퍼지를 실시한다. 이 동작에 의해 투과성 기체의 사용량을 저감할 수 있으므로 운전비용을 저감할 수 있다.
또한, 레티클 또는 웨이퍼의 교환시에는 이미 설명한 바와 같이 로드로크실 (26 또는 44) 중에 다음에 사용할 레티클 또는 웨이퍼를 수납하여 좌우 도어를 로크한 상태에서 배기장치 (65) 에 의한 급속배기와 온도조정장치 (68) 로부터의 기체의 공급을 실시함으로써, 레티클 로더계 또는 웨이퍼 로더계로부터 노광 빔의 광로측으로의 불순물의 혼입량을 거의 없앨 수 있다. 따라서, 노광공정의 스루풋이 거의 저하되지 않는 이점이 있다.
그리고, 본 예에서는 제 1 서브 챔버 (1) ∼ 제 4 서브 챔버 (42) 중에 같은 종류의 투과성으로 안정된 기체 (여기에서는 질소가스) 를 공급하고 있는데, 예컨대 투영광학계 (PL) 중과 같이 광학특성의 안정성이 특히 요구되는 부분에 대해서는 별도의 투과성으로 안정된 기체인 헬륨가스를 공급하도록 해도 된다. 헬륨가스는 고가이기는 하지만, 열전도율이 질소가스의 6 배 정도로 방열효과가 우수함과 동시에 굴절율의 변동량이 적기 때문에 결상특성 등이 안정된다는 이점이 있다. 헬륨가스도 순환시켜 사용함으로써 운전비용의 상승을 억제할 수 있다.
그리고, 도 2 의 회수장치 (66) 에 있어서는 회수한 질소를 컴프레서에 의해 100 ∼ 200 기압 정도로 압축하거나 또는 터빈 등을 사용한 액화기에 의해 액화하여 내부의 봄베에 존재하도록 해도 된다.
그리고, 본 예에서는 조명광학계의 대부분을 제 2 서브 챔버 (6) 에 수납하고, 제 2 서브 챔버 (6) 의 일부를 챔버 (7) 내에 설치하였으나, 예컨대 제 2 서브 챔버 (6) 전체를 챔버 (7) 내에 설치해도 된다. 이 경우, 제 2 서브 챔버 (6) 중의 불순물의 양을 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 제 1 서브 챔버 (1) ∼ 제 4 서브 챔버 (42) 내에 각각 단일한 기체 (질소 또는 헬륨이나 네온 등의 희가스 등) 를 공급하는 것으로 하였으나, 예컨대 질소와 헬륨을 소정 비로 혼합한 기체를 공급하도록 해도 된다. 이 경우, 혼합기체는 질소와 헬륨의 조합으로 한정되는 것은 아니고, 네온, 수소 등과 조합해도 된다.
그리고, 제 1 서브 챔버 (1) ∼ 제 4 서브 챔버 (42), 투영광학계 (PL) 및 로드로크실 (26,44) 중 적어도 1 개와 그 이외에서, 공급되는 투과성이고 화학적으로 안정된 기체 (질소, 헬륨 등의 소위 불활성 기체) 의 순도 (농도), 즉 불순물 (산소, 수증기, 유기물 등) 의 농도를 달리 해도 된다. 또한, 3 그룹 이상으로 나누어 각각 동일한 종류의 기체의 순도 (불순물 농도) 를 달리 해도 된다.
그리고, 조명광학계, 투영광학계, 레티클 스테이지계 및 웨이퍼 스테이지계 등의 각 유닛의 구성이나 그 지지방법은, 상기 실시형태 (도 1, 도 2) 로 한정되는 것은 아니고, 각 유닛을 서로 진동이 전달되기 어렵도록 지지하는 것이라면, 어떠한 것이어도 된다.
그리고, 벨로우즈 (25,36,43) 는 상술한 모든 접속부에 설치하지 않아도 되고, 적어도 1 개의 접속부에 설치하는 것만으로도 된다. 또한, 조명광학계 또는 투영광학계를 복수의 기밀실로 나누어 수납할 때에 그 접속부에 상술한 벨로우즈를 설치해도 된다. 이것은 레티클 로더계 (28) 또는 웨이퍼 로더계 (45) 를 복수의 기밀실로 나누어 수납할 때에도 마찬가지이다. 그리고, 제 3 서브 챔버 (23) 또는 제 4 서브 챔버 (42) 의 외부에 그 일부가 배치되는 광학계 (예컨대, 간섭계 본체부 (33,34), 레티클 얼라인먼트계, 웨이퍼 얼라인먼트계, 오토포커스 센서 등) 를 수납하는 경통 (케이스) 과 그 서브 챔버의 접속부에 벨로우즈를 설치해도 된다. 또한, 상기 각 서브 챔버나 투영광학계 등과 퍼지가스의 급배기용 배관의 접속부에 벨로우즈를 설치해도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는 ArF 엑시머 레이저를 노광 빔으로 사용하였으나,예컨대 KrF 엑시머 레이저 (파장 248 ㎚), F2레이저 (파장 156 ㎚), Kr2레이저 (파장 147 ㎚) 또는 Ar2레이저 (파장 126 ㎚) 등을 사용해도 되고, 이들 광원을 구비한 노광장치에 대해서도 본 발명을 적용할 수 있다. 단, 예컨대 KrF 엑시머 레이저를 사용하는 노광장치에서는, 투영광학계내의 공기를 질소 또는 헬륨 등으로 치환할 필요는 없고, KrF 엑시머 레이저 광원 및 조명광학계내의 공기를 질소 등으로 치환하는 것만으로 된다.
그리고, 엑시머 레이저 대신에 노광 빔으로서 예컨대 파장 248 ㎚, 193 ㎚, 157 ㎚ 중 어느 하나 또는 이들의 근방에 발진(發振) 스펙트럼을 갖는 YAG 레이저 등의 고체 레이저의 고조파를 사용하는 경우에도 본 발명이 적용된다.
이어서, 본 발명의 바람직한 제 2 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 본 예는 노광 빔으로서 진공자외광을 사용하는 스텝·앤드·스캔 방식의 투영노광장치에 본 발명을 적용한 것이다.
상기 제 1 실시형태의 노광장치에서는, 노광 빔의 광로상의 분위기를 노광 빔이 투과하는 기체로 치환하기 위하여, 레티클 스테이지계, 웨이퍼 스테이지계 및 투영광학계 내부의 각 렌즈를 기밀 유닛내에 수납하고, 인접하는 기밀 유닛 사이의 공간을 금속 등의 벨로우즈 기구에 의해 밀봉하고 있다.
그러나, 기밀 유닛 사이에 설치되는 벨로우즈 기구가 금속제로 강성이 높은 경우에는, 웨이퍼 스테이지계나 레티클 스테이지계를 구동하였을 때에 발생하는 진동 및 이들 스테이지계의 중심 이동 (편하중) 으로 인한 기밀 유닛의 변형 등이 벨로우즈 기구를 통해 투영광학계로 전달되어 투영광학계의 결상특성이 악화될 우려가 있다. 또한, 이들 스테이지계에서 발생하는 진동이나 편하중의 영향이 레이저 간섭계나 얼라인먼트 장치 등으로 전달되어 이들 측정 정밀도가 악화될 우려도 있다. 이와 같은 진동의 영향은 벨로우즈기구의 강성을 조정함으로써 어느 정도는 경감시킬 수 있으나, 그 영향을 더욱 경감시키는 것이 바람직하다.
또한, 레티클 스테이지계나 웨이퍼 스테이지계의 외부로의 개방을 최소한으로 억제하기 위하여, 레티클 로더계나 웨이퍼 로더계와 노광장치 본체의 사이에도 각각 금속제의 벨로우즈기구를 설치하는 것도 검토되고 있다. 그러나, 이 경우에도 이들의 로더계에서 발생하는 진동이나 편하중의 영향이 노광장치 본체로 전달되어 투영광학계의 결상특성이나 레이저 간섭계 등의 측정 정밀도가 악화될 우려가 있다. 또한, 이들 로더계에서 발생하는 진동이나 편하중의 영향으로 인한 투영광학계의 결상특성이나 레이저 간섭계 등의 측정 정밀도의 악화를 경감시키기 위해서는 레티클 로더계나 웨이퍼 로더계에도 방진기구를 설치하면 되는데, 이렇게 해도 진동 등의 영향이 남을 우려가 있음과 동시에 노광장치의 제조비용이 비싸진다는 문제점이 발생한다. 따라서, 이하의 제 2 실시형태에서는 방진특성을 더욱 향상시킨 예에 대해 설명한다.
도 3 은 본 예의 투영노광장치를 도시한 개략 구성도이고, 이 도 3 에 있어서 본 예의 투영노광장치는 노광광원으로서 ArF 엑시머 레이저 광원 (파장 193 ㎚) 을 사용하고 있는데, 그 이외의 F2레이저 광원 (파장 157 ㎚), Kr2레이저 광원 (파장 146 ㎚), YAG 레이저의 고조파 발생장치, 반도체 레이저의 고조파 발생장치 등의 진공자외광 (본 예에서는 파장 200 ㎚ 이하의 빛) 을 발생시키는 광원도 사용할 수 있다. 단, 노광광원으로서 KrF 엑시머 레이저 광원 (파장 248 ㎚) 이나 수은램프 (i 선 등) 등을 사용하는 경우에도 노광 빔의 투과율을 특히 높이고자 할 경우에는 본 발명을 적용할 수 있다.
본 예와 같이 노광 빔으로서 진공자외광을 사용하는 경우, 진공자외광은 통상의 대기중에 존재하는 산소, 수증기, 탄화수소계 가스 (이산화탄소 등), 유기물 및 할로겐화물 등의 흡광물질에 의해 크게 흡수되기 때문에, 노광 빔의 감쇠를 방지하기 위해서는, 이들 흡광물질 (불순물) 의 기체 농도를 10 ∼ 100 ppm 정도 이하로 억제할 필요가 있다. 따라서, 본 예에서는 그 노광 빔의 광로상의 기체를 노광 빔이 투과하는 기체, 즉 질소 (N2) 가스 또는 헬륨 (He), 네온 (Ne), 아르곤 (Ar), 크립톤 (Kr), 크세논 (Xe) 또는 라돈 (Rn) 으로 이루어진 희가스 등의 노광 빔에 대해 고투과율이고 화학적으로 안정됨과 동시에 흡광물질이 고도로 제거된 기체 (이하「퍼지가스」라 함) 로 치환한다.
그리고, 질소가스는 진공자외역중에서도 파장 150 ㎚ 정도까지는 노광 빔이 투과하는 기체 (퍼지가스) 로서 사용할 수 있는데, 파장이 150 ㎚ 정도 이하의 빛에 대해서는 거의 흡광물질로서 작용하게 된다. 따라서, 파장이 150 ㎚ 정도 이하인 노광 빔에 대한 퍼지가스로서는 희가스를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 희가스 중에서는 굴절율의 안정성 및 높은 열전도율 등의 관점에서 헬륨가스가 바람직한데, 헬륨은 고가이기 때문에, 운전비용 등을 중시하는 경우에는 다른 희가스를 사용해도 된다. 또한, 퍼지가스로서는 단일 종류의 기체를 공급할 뿐만 아니라, 예컨대 질소와 헬륨을 소정 비로 혼합한 기체와 같은 혼합기체를 공급하도록 해도 된다.
그리고, 본 예에서는 굴절율의 안정성 (결상특성의 안정성) 및 높은 열전도율 (높은 냉각효율) 등을 중시하여 그 퍼지가스로서 헬륨가스를 사용하는 것으로 한다. 따라서, 예컨대 본 예의 투영노광장치가 설치되어 있는 바닥의 층 아래의 기계실에는, 투영노광장치 및 이것에 부속하는 장치내의 복수의 기밀실에 대해 고순도의 퍼지가스를 공급하고, 이들 기밀실을 흐르는 기체를 회수하여 재이용하기 위한 급배기기구 (113) 가 설치되어 있다.
이하, 본 예의 투영노광장치의 구성에 대해 상세하게 설명한다. 본 예의 투영노광장치의 본체부는 베이스부재 (102C) 상에 탑재되어 있고, 베이스부재 (102C) 상에 4 개 또는 3 개의 다리부 (칼럼) 를 포함한 대략 문형의 제 1 프레임 (102A) 이 설치되어 있다. 그리고, 본 예의 조명광학계는 노광광원 및 옵티컬·인티그레이터 (유니포마이저 또는 호모지나이저) 등의 광학부재로 구성되고, 노광광원을 제외한 광학부재는 기밀성이 높은 상자형상의 제 1 서브 챔버 (103) 내에 수납되고, 이 제 1 서브 챔버 (103) 는 제 1 프레임 (102A) 의 상부에 설치되어 있다. 조명광학계의 노광광원 (도시생략) 에서 사출된 파장 193 ㎚ 의 펄스 레이저광으로 된 노광 빔 (노광광) 은 마스크로서의 레티클 (R) 의 패턴면 (하면) 의 패턴영역을 조명한다. 레티클 (R) 을 투과한 노광 빔은, 투영계로서의 투영광학계 (104) 를 통해 기판으로서의 웨이퍼 (W) 상에 레티클 (R) 의 패턴을 투영배율 (β) (β는 1/4, 1/5 등) 로 축소한 이미지를 형성한다. 웨이퍼 (W) 는 예컨대 실리콘 등의 반도체 또는 SOI (silicon on insulator) 등의 원판형상의 기판으로서, 그 위에 포토레지스트가 도포되어 있다. 본 예의 레티클 (R) 및 웨이퍼 (W) 가 각각 본 발명의 노광 대상의 물체에 대응하고 있다.
투영광학계 (104) 로서는, 예컨대 일본 특허출원 평10-370143 호 또는 일본 특허출원 평11-66769 호에 개시되어 있는 바와 같이, 1개의 광축을 따라 복수의 굴절렌즈와, 각각 광축의 근방에 개구를 갖는 2 개의 오목경을 배치하여 구성되는 직통형 반사굴절계나 1 개의 광축을 따라 굴절렌즈를 배치하여 구성되는 직통형 굴절계 등을 사용할 수 있다. 그리고, 투영광학계 (104) 로서 쌍통형 반사굴절계 등을 사용해도 된다. 이하, 투영광학계 (104) 의 광축에 평행하게 Z 축을 취하고, Z 축에 수직인 평면내에서 도 3 의 지면에 평행하게 X 축을, 도 3 의 지면에 수직으로 Y 축을 취하여 설명한다. 이 경우, 레티클 (R) 상의 조명영역은 X 방향으로 가늘고 긴 슬릿형상으로서, 레티클 (R) 및 웨이퍼 (W) 의 노광시의 주사방향은 Y 방향이다.
우선, 레티클 (R) 은 레티클 홀더 (107a) 를 통해 레티클 스테이지 (107b) 상에 지지되고, 레티클 스테이지 (107b) 는 레티클 베이스 (107c) 상에서 리니어 모터방식으로 Y 방향 (주사방향) 으로 연속이동함과 동시에 XY 평면내에서의 레티클 (R) 위치의 미세조정을 실시한다. 레티클 베이스 (107c) 는, 레티클 스테이지 (107b) 가 Y 방향으로 이동할 때에 베이스 부재 (121) 상을 레티클 스테이지(107b) 의 이동방향과 반대방향으로 운동량 보존의 법칙을 만족하도록 이동하여 레티클 스테이지 (107b) 가 이동할 때의 진동의 발생을 억제한다. 또한, 베이스 부재 (121) 는 제 1 프레임 (102A) 중간의 4 개소 (또는 3 개소 등이어도 됨) 의 지지판 (도 3 에서는 2 개소만이 나타나 있음) 상에 방진부재 (123A,123B) 를 통해 지지되어 있다. 방진부재 (123A,123B) 는 에어 댐퍼 (또는 유압식 댐퍼 등이어도 됨) 와 보이스 코일 모터 등의 전자식 액추에이터를 조합한 능동형 방진장치이다. 레티클 홀더 (107a), 레티클 스테이지 (107b), 레티클 베이스 (107c) 등으로 레티클 스테이지계 (RST) 가 구성되고, 레티클 스테이지계 (RST) 는 기밀성이 높은 통형상의 제 2 서브 챔버 (108) (레티클실) 내에 수납되어 있다.
또한, 베이스 부재 (102C) 상면의 제 1 칼럼 (102A) 의 내측에는, 4 개소 (또는 3 개소 등이어도 됨) 의 방진부재 (124A,124B) (도 3 에서는 2 개소만이 나타나 있음) 를 통해 대략 문형의 제 2 프레임 (102B) 이 설치되고, 이 제 2 프레임 (102B) 중간의 지지판의 중앙부에 투영광학계 (104) 가 지지되어 있다. 방진부재 (124A,124B) 는 방진부재 (123A,123B) 와 동일한 능동형 방진장치이다. 그리고, 제 2 프레임 (102B) 의 상면에 레이저 간섭계 (111) (레티클 간섭계) 가 설치되어 있고, 레이저 간섭계 (111) 와 레티클 스테이지 (107b) 상에 설치된 이동경 (119) 에 의해 레티클 스테이지 (107b) (레티클 (R)) 의 X 방향, Y 방향의 위치, 및 필요에 따라 X 축, Y 축, Z 축 둘레의 회전각이 계측되고, 이들 계측치에 기초하여 도시하지 않은 스테이지 제어계에 의해 레티클 스테이지 (107b) 의 위치 및 이동속도가 제어된다. 또한, 제 2 프레임 (102B) 상에는 레티클 얼라인먼트계의 지지 프레임 (112) 이 설치되고, 이 지지 프레임 (112) 의 레티클 스테이지 (107b) 의 상측에 레티클 얼라인먼트 현미경 (도시생략) 이 설치되어 있다.
한편, 웨이퍼 (W) 는 도시하지 않은 웨이퍼 홀더를 통해 시료대 (105a) 상에 지지되고, 시료대 (105a) 는 XY 스테이지 (105b) 상에 고정되고, XY 스테이지 (105b) 는 웨이퍼 베이스 (122) 상에서 시료대 (105a) (웨이퍼 (W)) 를 Y 방향으로 연속이동함과 동시에, 필요에 따라 시료대 (105a) 를 X 방향, Y 방향으로 스텝이동한다. 시료대 (105a) 에는 웨이퍼 (W) 의 포커스위치 (Z 방향의 위치), 그리고 X 축 및 Y 축 둘레의 경사각을 제어한다. XY 스테이지 (105b) 는 도시하지 않은 예컨대 리니어 모터방식의 구동부에 의해 운동량 보존의 법칙을 만족하도록 구동되고 있어서 XY 스테이지 (105b) 를 구동할 때의 진동의 발생이 억제되어 있다. 또한, 웨이퍼 베이스 (122) 는 4 개소 (또는 3 개소 등이어도 됨) 의 방진부재 (125A,125B) (도 3 에서는 2 개소만이 나타나 있음) 를 통해 베이스부재 (102C) 상에 탑재되고, 방진부재 (125A,125B) 는 방진부재 (123A,123B) 와 동일한 능동형 방진장치이다. 시료대 (105a), XY 스테이지 (105b) 등으로 웨이퍼 스테이지계 (WST) 가 구성되고, 웨이퍼 스테이지계 (WST) 는 기밀성이 높은 상자형상의 제 3 서브 챔버 (106) (웨이퍼실) 내에 수납되어 있다.
또한, 제 2 프레임 (102B) 의 중간 지지판에 레이저 간섭계 (109) (웨이퍼 간섭계) 가 고정되고, 시료대 (105a) 의 측면은 이동경으로 가공되어 있고, 그 레이저 간섭계 (109) 및 시료대 (105a) 의 이동경에 의해 시료대 (105a) (웨이퍼 (W)) 의 X 방향, Y 방향의 위치, 및 X 축, Y 축, Z 축 둘레의 회전각이 계측되고,이들 계측치에 기초하여 도시하지 않은 스테이지 제어계에 의해 XY 스테이지 (105b) 의 동작이 제어되고 있다. 또한, 예컨대 사입사방식으로 다점의 광학식 오토포커스 센서 (AF 센서) (110) 가 제 2 프레임 (102B) 의 중간 지지판에 고정되어 있고, 이 오토포커스 센서 (110) 에 의해 계측되는 웨이퍼 (W) 상의 복수의 계측점에서의 포커스 위치의 정보에 기초하여 시료대 (105a) 는 오토포커스 방식 및 오토레벨링 방식으로 웨이퍼 (W) 의 포커스 위치, 그리고 X 축 및 Y 축 둘레의 경사각을 제어한다. 그럼으로써, 노광중 계속해서 웨이퍼 (W) 의 표면이 투영광학계 (104) 의 이미지면에 집점된다.
또한, 제 2 프레임 (102B) 에는 웨이퍼 (W) 의 얼라인먼트를 실시하기 위한 오프·액시스 방식으로 결상방식의 웨이퍼 얼라인먼트계 (114) 도 고정되어 있다. 그리고, 제 1 프레임 (102A) 의 측면방향에는 레티클 스테이지계 (RST) 와의 사이에서 레티클 (R) 을 주고받는 레티클 로더계 (RRD) 및 웨이퍼 스테이지계 (WST) 와의 사이에서 웨이퍼 (W) 를 주고 받는 웨이퍼 로더계 (WRD) 가 수납된 인터페이스·칼럼 (117) 이 설치되어 있다. 이 인터페이스·칼럼 (117) 중의 레티클을 주고 받는 반송구 및 웨이퍼를 주고 받는 반송구에는, 레티클 스테이지계 (RST) 및 웨이퍼 스테이지계 (WST) 의 외기로의 개방을 최소한으로 억제하기 위하여 게이트 밸브 (115 및 116) 가 각각 설치되어 있다.
그리고, 주사노광시에는 웨이퍼 (W) 상의 1 개의 쇼트영역으로의 노광이 종료되면, XY 스테이지 (105b) 의 스텝이동에 의해 다음 쇼트영역이 주사개시위치로 이동한 후, 레티클 스테이지 (107b) 및 웨이퍼측의 XY 스테이지 (105b) 를 투영광학계 (104) 의 투영배율 (β) 을 속도비로 하여 Y 방향으로 동기주사하는, 즉 레티클 (R) 과 웨이퍼 (W) 상의 당해 쇼트영역과의 결상관계를 유지한 상태에서 이들을 주사하는 동작이 스텝·앤드·스캔 방식으로 반복된다. 그럼으로써, 웨이퍼 (W) 상의 각 쇼트영역에 순차 레티클 (R) 의 패턴 이미지가 축차 전사된다.
그런데, 본 예의 투영노광장치에는 노광 빔의 광로를 포함한 공간내의 기체를 노광 빔이 투과하는 기체 (퍼지가스) 로 치환하기 (퍼지하기) 위한 급배기기구 (113) 가 설치되어 있다. 그리고, 조명광학계의 일부, 레티클 스테이지계 (RST) 및 웨이퍼 스테이지계 (WST) 는 각각 기밀실로서의 기밀성이 높은 서브 챔버 (103,108,106) 내에 수납되어 있고, 투영광학계 (104) 내의 각 광학부재 사이의 공간이 기밀성이 높은 렌즈실 (이것도 기밀실에 대응함) 로 되어 있다. 그리고, 서브 챔버 (103,108,106) 의 내부에는 급배기기구 (113) 에 의해 고순도의 퍼지가스가 공급되어 있고, 투영광학계 (104) 내의 각 렌즈실에도 고순도의 퍼지가스가 공급되어 있다 (상세한 내용은 후술함).
그리고, 제 1 서브 챔버 (103) 와 제 2 서브 챔버 (108) 의 상부의 경계부, 베이스부재 (121) 의 저면과 제 2 프레임 (102B) 의 상면의 경계부, 투영광학계 (104) 의 상단부와 제 2 프레임 (102B) 의 상면의 경계부, 및 제 2 프레임 (102B) 의 중간 지지판의 저면과 제 3 서브 챔버 (106) 의 상면의 경계부에는, 각각 내부의 공간을 외부로부터 격리하도록, 높은 가요성을 갖는 원통형상의 필름형상 커버 (101A∼101D) 가 설치되어 있다. 또한, 제 2 서브 챔버 (108) 및 제 3 서브 챔버 (106) 와 인터페이스·칼럼 (117) 의 게이트 밸브 (115 및 116) 의 사이에도,각각 가요성을 갖는 원통형상의 필름형상 커버 (118A,118B) 가 설치되어 있다. 필름형상 커버 (101A∼101D,118A,118B) 가 본 발명의 가요성을 갖는 막형상의 피복부재에 대응하고 있고, 필름형상 커버는 탄성 실드부재 또는 매우 낮은 강성을 갖는 벨로우즈라고도 할 수 있다. 이들 필름형상 커버 (101A∼101D,118A,118B) 에 의해 이들의 경계부가 실질적으로 밀폐되기 때문에, 노광 빔의 광로는 거의 완전하게 밀폐되어 있게 된다. 따라서, 노광 빔의 광로상으로의 외부로부터의 흡광물질을 포함한 기체의 혼입은 거의 없어 노광 빔의 감쇠량은 매우 낮게 억제된다.
그리고 본 예의 급배기기구 (113) 는, 퍼지가스를 회수하는 회수부, 고순도의 퍼지가스를 축적하는 축적부, 및 퍼지가스를 온도조정하여 외부로 공급하는 급기부 등으로 구성되어 있고, 고순도의 퍼지가스를 급기관 (126) 을 통해 서브 챔버 (113,108,106) 및 투영광학계 (104) 내에 각각 대기압보다 약간 높은 정도의 기압 (양압) 으로 공급하고, 서브 챔버 (103,108,106) 및 투영광학계 (104) 의 내부를 흐르는 불순물을 함유한 퍼지가스를, 밸브 (V1) 가 설치된 배기관 (127) 을 통해 각각 회수한다. 그리고, 급배기기구 (113) 는 이들 회수된 기체로부터 퍼지가스를 분리하고, 분리한 퍼지가스를 고압으로 압착하거나 또는 액화하여 일시적으로 축적한다. 일례로서, 서브 챔버 (103,108,106) 및 투영광학계 (104) 의 내부에는 흡광물질로서의 예컨대 산소의 농도를 계측하는 불순물 센서가 설치되어 있고, 이들 불순물 센서로 검출되는 흡광물질의 농도가 소정 허용치를 넘은 경우에, 배기관 (127) 을 통한 기체의 회수 및 급기관 (126) 을 통한 고순도의 퍼지가스의 보충이 거의 일정 (약간 양압) 한 기압의 기체를 흘려보내는 가스 플로 제어방식으로 실시된다. 따라서, 가요성이 매우 좋은 필름형상 커버 (101A∼118B) 가 사용되고 있어도 이들 필름형상의 커버 (101A∼118B) 에 과대한 힘이 작용하는 경우는 없다.
그리고, 이 경우에 예컨대 유기계 물질에 대한 농도의 허용치를 이산화탄소 등의 농도의 허용치보다 낮게 하는 등, 흡광물질의 종류에 따라 농도의 허용치를 변경하도록 해도 된다. 또한, 인터페이스·칼럼 (117) 내의 레티클 로더계 (RRD) 및 웨이퍼 로더계 (WRD) 를 수납하는 부분도 기밀화되어 이들 공간에도 퍼지가스를 공급하도록 해도 된다. 이 경우, 상기한 바와 같이 서브 챔버 (103) ∼ 투영광학계 (104) 에서 회수된 기체를 처리한 퍼지가스를 인터페이스·칼럼 (117) 내로 공급하고, 서브 챔버 (103) ∼ 투영광학계 (104) 에는 퍼지가스의 축적부에 축적되어 있는 사용하지 않은 고순도의 퍼지가스를 공급하도록 해도 된다.
그리고, 상기 각 서브 챔버나 투영광학계내에서의 불순물의 농도는 상기 허용치 (10 ∼ 100 ppm) 로 한정되는 것은 아니며, 장소에 따라 그 허용치를 달리 해도 됨은 물론이다.
또한, 급배기기구 (113) 는 퍼지가스를 공급할 때에 공급하는 퍼지가스의 온도, 습도, 기압 등을 조정함과 동시에, HEPA 필터 (high efficiency particulate air-filter) 등의 제진 필터나 미량의 유기물질 등을 포함한 상기 흡광물질을 제거하기 위한 케미컬 필터 등의 필터에 의해 퍼지가스에서 상기 흡광물질 등을 제거한다. 여기에서 제거되는 물질에는, 투영노광장치에 사용되고 있는 광학소자에부착되어 그 흐림의 원인이 되는 물질 또는 노광 빔의 광로내에 부유하여 조명광학계나 투영광학계 (104) 의 투과율 (조도) 또는 조도분포 등을 변동시키는 물질, 또는 웨이퍼 (W) (포토레지스트) 의 표면에 부착되어 현상처리후의 패턴 이미지를 변형시키는 물질 등도 포함되어 있다. 또한, 필터로서는 활성탄 필터 (예컨대 닛타가부시키가이샤 제조의 기가소브 (상품명)) 또는 제올라이트 필터 또는 이들을 조합한 필터를 사용할 수 있다. 그럼으로써, 실록산 (siloxane : Si-O 의 사슬이 축이 되는 물질) 또는 시라잔 (silazane : Si-N 의 사슬이 축이 되는 물질) 등의 실리콘계 유기물이 제거된다.
이상과 같이 노광 빔의 광로상의 분위기를 고순도의 퍼지가스로 치환함으로써, 노광 빔에 대한 투과율이 높게 유지되고, 웨이퍼 (W) 로 입사되는 노광 빔의 조도가 높아져서 웨이퍼 (W) 의 각 쇼트영역에 대한 노광시간을 단축할 수 있고 스루풋이 향상된다.
또한, 본 예에서는 레이저 간섭계 (109,111) 및 오토포커스 센서 (110) 등의 광학측정기기의 계측 빔의 광로가 퍼지가스의 분위기내에 설치되어 있다. 그럼으로써, 이들 광학측정기기의 계측 빔의 광로상의 기체의 흔들림으로 인한 측정 오차의 발생을 억제할 수 있다.
이어서, 본 예의 필름형상 커버 (101A∼101D,118A,118B) 에 대해 도 4 및 도 5 를 참조하여 상세하게 설명한다. 이하에서는 대표적으로 필름형상 커버 (101A) 의 구성에 대해 설명한다.
도 4 는 본 예의 필름형상 커버 (101A) 를 장착한 상태를 도시하고, 이 도 4에 있어서 필름형상 커버 (101A) 의 양단에는 각각 알루미늄 등의 금속 또는 세라믹스 등으로 된 플랜지 (130,131) 가 설치되어 있고, 필름형상 커버 (101A) 는 플랜지 (130,131) 를 통해 도 3 의 제 1 서브 챔버 (3) 의 하단과 제 2 서브 챔버 (108) 상단의 사이를 덮도록 장착되고, 플랜지 (130,131) 는 설치면에 나사고정되어 있다. 이 때에 기밀성을 높이기 위해, 플랜지 (130,131) 와 설치면의 사이에 탈가스가 적은 재료 (예컨대, 불소계 수지 등) 로 된 O 링 등을 배치해도 된다.
도 5 는 도 3 의 필름형상 커버 (101A) 를 두께방향으로 확대한 횡단면도를 도시하고, 이 도 5 에 있어서 본 예의 필름형상 커버 (101A) 는 에틸렌·비닐·알코올 수지 (EVOH 수지) 로 된 필름소재 (101c) 의 외면에 접착재를 통해 폴리에틸렌 (-(CH2CH2)n-) 으로 된 신축성이 양호한 보호막 (101d) 을 피착하고, 다시 그 필름소재 (101c) 의 내면에 알루미늄 (Al) 으로 된 안정화 막 (101b) 을 증착 등에 의해 코팅, 형성되어 있다. 에틸렌·비닐·알코올 수지 (EVOH 수지) 는 기체에 대한 차단성 (가스 배리어성) 이 매우 우수하고, EVOH 수지로서는 예컨대 가부시키가이샤 쿠라레의「상품명 EVAL」등을 사용할 수 있다. 또한, 안정화 막 (101b) 은 탈가스가 발생하지 않거나 또는 탈가스가 매우 적은 물질로 형성되는 것이 바람직하다.
즉, 필름형상 커버 (101A) 는 기본적으로 신축성이 양호한 보호막 (101d) (제 3 재료) 과 가스 배리어성이 양호한 필름소재 (101c) (제 1 재료) 를 라미네이트 가공 (다층가공) 하고, 그 내면에 탈가스가 매우 적은 안정화 막 (101b) (제 2재료) 을 피착한 것으로서, 그 필름형상 커버 (101A) 의 전체 두께는 약 0.1 ㎜ 정도로 되어 있다. 또한, 그 필름형상 커버 (101A) 를 원통형상으로 잇기 위하여, 그 단부 (A) 는 접착성도 우수한 보호막 (101d) 을 대향시켜 용착함과 동시에, 그 용착부를 접착재 (101e) 로 완전히 밀폐하고 있다.
이 경우, 보호막 (101d) 은 신축성이 양호하지만, 가스 배리어성이 떨어짐과 동시에 탈가스가 발생하기 쉽고, 또한 내면에 금속 등이 피착되기 어렵다는 결점이 있다. 따라서, 본 예에서는 그 보호막 (101d) 의 내면에 가스 배리어성이 우수하여 외기의 유입 및 퍼지가스의 유출을 방지할 수 있음과 동시에 금속 등이 피착되기 쉬운 필름소재 (101c) 를 형성하고, 그 내면에 안정화 막 (101b) 을 형성하고 있다. 이 안정화 막 (101b) 에 의해 필름형상 커버 (101A) 를 형성할 때에 사용되는 접착재, 보호막 (101d) 및 히트 시일 등에서 발생하는 탈가스가 필름형상 커버 (101A) 의 내측, 즉 노광 빔의 광로상에 침입하는 것을 방지하고 있다. 또한, 내면에 안정화 막 (101b) 을 코팅함으로써 기체에 대한 차단성을 더욱 향상시키고 있다.
이상과 같이, 본 예의 필름형상 커버 (101A) 는 필름소재 (101c) 등의 큰 가요성을 갖고, 즉 강성이 매우 작음과 동시에 가스 배리어성이 우수한 재료로 형성되어 있고, 금속제 벨로우즈 기구를 사용하는 경우에 비하여, 동일한 정도의 가스 배리어성을 얻은 후에 도 3 의 서브 챔버 (103) 와 서브 챔버 (108) (레티클실) 의 사이에서 서로 진동이 거의 전달되지 않도록 이루어져 있다. 또한, 다른 필름형상 커버 (101B∼101D,118A,118B) 도 필름형상 커버 (101A) 와 마찬가지로 형성되어 있고, 인접하는 기밀실 사이에서 서로 진동을 전달하기 어려운 것으로 되어 있다.
따라서, 도 3 의 레티클 스테이지계 (RST) 나 웨이퍼 스테이지계 (WST) 에서 발생하는 진동이나 편하중의 영향이 투영광학계 (104) 나 제 2 프레임 (102B) 등으로 전달되는 경우는 거의 없고, 웨이퍼 스테이지계 (WST) 등에서 발생하는 진동이나 편하중으로 인한 투영광학계 (104) 의 결상특성의 악화를 억제할 수 있어 고정밀도의 노광을 실시할 수 있다. 또한, 제 2 프레임 (102B) 에 장착되어 있는 레이저 간섭계 (109,111), 레티클 얼라인먼트계용 지지 프레임 (112), 웨이퍼 얼라인먼트계 (114) 및 오토포커스 센서 (110) 등의 측정 오차의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 본 예와 같이 레티클 스테이지계 (RST) (제 2 서브 챔버 (108)) 및 웨이퍼 스테이지계 (WST) (제 3 서브 챔버 (106)) 와 인터페이스·칼럼 (117) 사이에 각각 필름형상 커버 (118A,118B) 를 설치함으로써, 인터페이스·칼럼 (117) 내의 레티클 로더계 (RRD) 및 웨이퍼 로더계 (WRD) 에서 발생하는 진동이 투영노광장치 본체로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 게이트 밸브 (115,116) 를 인터페이스·칼럼 (117) 측에 설치함으로써, 게이트 밸브 (115,116) 의 개폐시에 발생하는 진동의 영향을 억제할 수 있다.
그리고, 필름형상 커버 (101A∼118B) 의 형성에 사용되는 필름소재 (101c) 의 재료는, 본 예의 에틸렌·비닐·알코올 수지로 한정되는 것은 아니며, 폴리아미드 (polyamide), 폴리이미드 (polyimide) 또는 폴리에스테르 (polyester) 등과 같이 기체에 대한 차단성이 양호하고 가요성을 갖는 재료이면 된다. 이 때에 가스 배리어성이 매우 양호한 점에서는 에틸렌·비닐·알코올 수지가 가장 바람직하고, 가격적으로 저렴하고 경제적인 점에서는 폴리에스테르가 가장 바람직하고, 코스트 퍼포먼스의 관점에서는 폴리아미드 또는 폴리이미드가 바람직하다.
또한, 필름형상 커버 (101A∼118B) 의 내면에 보호막 (101d) 으로서 코팅하는 소재는, 본 예의 알루미늄으로 한정되는 것은 아니며, 다른 금속 또는 세라믹스 등의 무기물과 같이 진공자외광 등의 노광 빔에 대한 반응성이 낮고 탈가스가 적은 재료이면 된다. 그리고, 보호막 (101d) 으로서는 폴리에틸렌 외에 폴리프로필렌 등을 사용할 수 있다.
그리고, 예컨대 기밀실 (서브 챔버 (103) 등) 의 내부와 외기의 기압차를 보다 작게 하여 사용하는 경우에는, 필름소재 (101c) 및 안정화 막 (101b) 만으로 필름형상 커버 (101A∼118B) 를 형성해도 되고, 예컨대 탈가스의 발생량이 적은 경우에는 필름소재 (101c) 만으로 필름형상 커버 (101A∼118B) 를 형성하도록 해도 된다.
또한, 필름형상 커버 (101A∼118B) 의 설치 개수 및 설치 개소는 본 예의 구성으로 한정되는 것은 아니며, 노광 빔의 광로를 밀폐하도록 또는 그 광로로 통하는 부분 (레티클 로더계 (RRD) 의 설치부 등) 을 밀폐하도록 필름형상 커버가 설치되어 있으면 된다. 예컨대, 각 스테이지계를 카운터 밸런스를 사용하여 운동량 보존의 법칙을 만족하도록 구동하는 경우에, 그 카운터 밸런스와 스테이지계의 가동 스테이지의 사이의 공간에 필름형상 커버를 설치하도록 해도 된다.
이어서, 필름형상 커버 (피복부재) 의 다른 예에 대해 도 6 을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 6a 는 본 예의 필름형상 커버 (141) 를 도시하고, 본 예의 필름형상 커버 (141) 는 상술한 필름형상 커버 (101A∼118B) 와 마찬가지로 가스 배리어성이 양호한 필름소재나 신축성이 양호한 보호막 등을 라미네이트 가공하여 형성된 것인데, 상술한 필름형상 커버 (101A∼118B) 가 보호막 (101d) 을 대향시켜 단부 (A) 를 용착함으로써 원통형상으로 형성되어 있음에 비하여, 본 예의 필름형상 커버 (141) 는 용착성이 우수한 보호막 (141a) 에 의해 원통형상으로 감은 부재의 접합부를 덮도록 서로 연결함으로써 원통형상으로 형성되어 있다.
즉, 본 예의 필름형상 커버 (141) 은, 도 6b 에 도시한 바와 같이 에틸렌·비닐·알코올 수지로 된 필름소재 (141c) 의 외면에 접착재 (141e) 를 통해 폴리에틸렌으로 된 신축성이 양호한 보호막 (141d) 을 피착하고, 그 접합부를 외부에서 덮도록 용착성이 우수한 보호막 (141a) 을 용착 또는 접착재를 통해 피착함으로써 형성된 것이다. 또한, 상술한 필름형상 커버 (101A∼118B) 와 마찬가지로, 필름소재 (141c) 의 내면에 알루미늄으로 된 안정화 막 (141b) 이 증착 등에 의해 코팅되어 있고, 필름형상 커버 (141) 의 전체 두께 (d1) 는 약 0.1 ㎜ 정도로 되어 있다. 또한, 필름형상 커버 (141) 를 원통형상으로 잇기 위한 연결용 보호막 (141a) 의 두께 (d2) 는 약 0.03 ㎜ 정도로 되어 있다.
이와 같이 보호막 (141a) 등의 용착성이 우수한 재료에 의해 양단부를 연결하여 필름형상 커버를 형성하는 경우에는, 필름형상 커버 (141) 의 내면에 불순물이 체류하는 원인이 되는 요철부가 적어지고, 또한 퍼지가스의 리크량도 적어져서, 보다 효율적으로 필름형상 커버 (141) 의 내부를 퍼지할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 필름형상 커버의 접속부의 가장 간단한 구조로서, 단지 일측 단부의 외면과 타측 단부의 내면을 소정 폭으로 겹치고 접착재 또는 용착에 의해 고정해도 된다.
또한, 상기 필름형상 커버 (101A∼118B,141) 는 평면형상의 소재로 형성되어 있는데, 피복부재로서의 필름형상 커버를 주름상자 (벨로우즈) 형상으로 형성해도 된다. 이와 같이 벨로우즈 형상으로 함으로써 장착이 용이해지거나 또는 내외의 기압차에 대한 내구성이 향상되는 경우가 있다.
그리고, 필름형상 커버 (101A∼118B,141) 는 상술한 모든 접속부에 설치하지 않아도 되며, 적어도 1 개의 접속부에 설치하는 것만으로도 된다. 또한, 조명광학계 또는 투영광학계를 복수의 기밀실에 나누어 수납할 때에 그 접속부에 상술한 필름형상 커버를 설치해도 된다. 이것은 레티클 로더계 (RRD) 또는 웨이퍼 로더계 (WRD) 를 복수의 기밀실에 나누어 수납할 때에도 마찬가지이다. 그리고, 제 2 서브 챔버 (108) 또는 제 3 서브 챔버 (106) 의 외부에 그 일부가 배치되는 광학계 (예컨대, 웨이퍼 얼라인먼트계 (114), 오토포커스 센서 (110), 레이저 간섭계 (109,111 등)) 를 수납하는 경통 (케이스) 과 그 서브 챔버의 접속부에 필름형상 커버를 설치해도 된다. 또한, 상기 각 서브 챔버나 투영광학계 등과 퍼지가스의 급배기용 배관의 접속부에 필름형상 커버를 설치해도 된다.
그리고, 제 1 실시형태 (도 1) 의 투영노광장치에서 벨로우즈 (25,36,43) 대신에 제 2 실시형태의 필름형상 커버를 사용해도 되고, 또는 벨로우즈 (25,36,43) 의 내면에 제 2 실시형태의 안정화 막 (101b) 을 형성해도 된다. 또한, 제 1 실시형태에 있어서의 벨로우즈 또는 제 2 실시형태에 있어서의 필름형상 커버는 그 내면을 탈가스가 적은 재료로 구성되는 것으로 하였으나, 그 내면에서 탈가스가 발생할 수 있는 때에는, 벨로우즈 또는 필름형상 커버의 일부에 흡인관을 접속하여 그 탈가스를 회수하도록 구성해도 된다.
또한, 상기 각 실시형태는 본 발명을 스텝·앤드·스캔 방식의 투영노광장치에 적용한 것이나, 본 발명은 스텝·앤드·스티치 방식 등의 주사노광형 노광장치 및 스테퍼 등의 일괄노광형 투영노광장치, 나아가 미러 프로젝션 방식이나 투영광학계를 사용하지 않은 프록시미티 방식의 노광장치 등에도 적용할 수 있음은 명백하다.
그리고, 투영광학계가 사용되는 경우, 그 광학계는 굴절계, 반사계 또는 반사굴절계 중 어느 것이어도 되고, 나아가 축소계, 등배계 또는 확대계 중 어느 것이어도 된다.
그리고, 반도체소자, 액정표시소자, 플라즈마 디스플레이 (디스플레이 장치), 박막자기헤드 및 촬상소자 (CCD) 등의 마이크로 디바이스의 제조에 사용되는 노광장치 뿐만 아니라, 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해 유리기판 또는 실리콘 웨이퍼 등에 회로패턴을 전사하는 노광장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 여기서, DUV (원자외) 광이나 VUV (진공자외) 광 등을 사용하는 노광장치에서는 일반적으로 투과형 레티클이 사용되고, 레티클 기판으로서는 석영유리, 불소가 도프된 석영유리, 형석, 플루오르화 마그네슘 또는 수정 등이 사용된다. 또한, EUV 광 (극단자외광) 을 노광 에너지 빔으로 하는 노광장치에서는 반사형 마스크가 사용되고, 프록시미티 방식의 X 선 노광장치 또는 전자선 노광장치 등에서는 투과형 마스크 (스텐실 마스크, 멤브레인 마스크) 가 사용되고, 마스크 기판으로서는 실리콘 웨이퍼 등이 사용된다.
또한, 노광 빔으로서, 예컨대 DFB 반도체 레이저나 파이버 레이저에서 발진되는 적외역 또는 가시역의 단일 파장 레이저를, 예컨대 에르븀 (Er) (또는 에르븀과 이테르븀 (Yb) 의 양측) 이 도프된 파이버 앰프로 증폭하고, 비선형 광학결정을 사용하여 자외광으로 파장변환된 고조파를 사용하는 경우에도 본 발명이 적용된다.
구체적으로는 단일 파장 레이저의 발진파장을 1.51 ∼ 1.59 ㎛ 의 범위내로 하면, 발생파장이 189 ∼ 199 ㎚ 의 범위내인 8 배 고조파 또는 발생파장이 151 ∼ 159 ㎚ 의 범위내인 10 배 고조파가 출력된다. 특히, 발진파장을 1.544 ∼ 1.553 ㎛ 의 범위내로 하면, 193 ∼ 194 ㎚ 의 범위내인 8 배 고조파, 즉 ArF 엑시머 레이저와 거의 동일 파장으로 된 자외광을 얻을 수 있고, 발진파장을 1.57 ∼ 1.58 ㎛ 의 범위내로 하면, 157 ∼ 158 ㎚ 의 범위내인 10 배 고조파, 즉 F2레이저와 거의 동일 파장으로 된 자외광을 얻을 수 있다.
그런데, 복수의 광학소자로 구성되는 조명광학계 및 투영광학계를 노광장치 본체에 내장하여 광학조정을 실시함과 동시에, 다수의 기계부품으로 된 레티클 스테이지나 웨이퍼 스테이지를 노광장치 본체에 장착하여 배선이나 배관을 접속함과동시에, 각 서브 챔버나 투영광학계 등을 각각 기체순환장치 등과 접속하고, 또한 종합조정 (전기조정, 동작확인 등) 을 함으로써 상기 2 개의 실시형태의 노광장치를 제조할 수 있다. 그리고, 노광장치의 제조는 온도 및 청정도 등이 관리된 청정실에서 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 반도체 디바이스는 디바이스의 기능·성능설계를 실시하는 단계, 이 설계단계에 기초한 레티클을 제작하는 단계, 실리콘 재료로 웨이퍼를 제작하는 단계, 상술한 실시형태의 노광장치에 의해 레티클의 패턴을 웨이퍼에 노광하는 단계, 디바이스 조립단계 (다이싱공정, 본딩공정, 패키지공정을 포함함), 검사단계 등을 거쳐 제조된다.
본 발명은 상술한 실시형태로 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 구성을 취할 수 있다. 그리고, 명세서, 특허청구의 범위, 도면 및 요약을 포함한 1999년 5월 28일부로 제출된 일본 특허출원 제 11-149598 호 및 2000년 2월 28일부로 제출한 일본 특허출원 제2000-51106 호의 모든 개시 내용은 완전히 그대로 인용하여 여기에 포함되어 있다.
본 발명의 제 1 노광방법에 의하면, 스테이지계와 투영계를 서로 진동이 전달되기 어렵도록 지지하고 있기 때문에, 스테이지계의 가동부의 진동이 투영계 등으로 전달되기 어려워져서 가동부의 위치를 고정밀도로 계측할 수 있다. 따라서, 그 가동부의 제어 정밀도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 제 1 노광장치에 의하면, 스테이지계와 투영계가 서로 독립적으로 각각 방진부재를 통해 지지부재에 연결되어 있기 때문에, 스테이지계와 투영계의 사이에서 진동이 전달되기 어렵고, 본 발명의 제 1 노광방법을 사용할 수 있다.
이 경우, 투영계를 기밀구조로 하여 조명계의 일부 및 각 스테이지계를 각각 둘러싼 챔버를 설치하고, 각 챔버와 투영계의 사이를 각각 밀폐하는 가요성을 갖는 연결부재를 설치한 경우에는, 노광 빔의 광로의 적어도 일부에 고투과율의 기체를 공급할 때에 외부 기체의 혼입이 적어지고, 노광 빔의 조도를 높게 유지할 수 있기 때문에, 노광공정의 스루풋이 향상된다.
이어서, 본 발명의 제 2 노광방법 또는 제 2 또는 제 3 노광장치에 의하면, 그 노광 빔의 광량을 높게 유지할 수 있음과 동시에 일측 기밀실내에서 진동이 발생하여도 그 진동이 다른 기밀실로 전달되지 않는 이점이 있고, 예컨대 그 물체를 이동시킴으로써 진동이 발생하여도 투영광학계의 결상특성이나 레이저 간섭계의 측정 정밀도 등이 악화되는 경우가 없고, 높은 스루풋 또한 고정밀도의 노광을 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 디바이스의 제조방법에 의하면, 본 발명의 노광방법 또는 노광장치의 사용에 의해 고정밀도의 노광을 실시할 수 있고, 고기능의 디바이스를 제조할 수 있다.

Claims (24)

  1. 노광 빔으로 제 1 물체를 조명하고, 이 제 1 물체의 패턴을 거친 노광 빔으로 투영계를 통해 제 2 물체를 노광하는 노광방법에 있어서,
    상기 제 1 물체를 위치결정하는 제 1 스테이지계와, 상기 투영계와, 상기 제 2 물체를 위치결정하는 제 2 스테이지계를 서로 진동이 잘 전달되지 않도록 지지하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  2. 조명계로부터의 노광 빔으로 제 1 물체를 조명하고, 이 제 1 물체의 패턴을 거친 노광 빔으로 투영계를 통해 제 2 물체를 노광하는 노광장치에 있어서,
    상기 제 1 물체를 위치결정하는 제 1 스테이지계와,
    상기 제 2 물체를 위치결정하는 제 2 스테이지계와,
    상기 제 1 스테이지계와 상기 투영계와 상기 제 2 스테이지계가 서로 독립적으로 각각 방진부재를 통해 연결되는 지지부재를 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 투영계를 내부의 광학부재가 실질적으로 밀폐되는 구조로 하고,
    상기 조명계의 상기 제 1 물체측의 광학부재를 둘러싼 제 1 챔버와,
    상기 제 1 스테이지계를 둘러싼 제 2 챔버와,
    상기 제 2 스테이지계를 둘러싼 제 3 챔버와,
    상기 제 1 챔버와 상기 제 2 챔버와 상기 투영계와 상기 제 3 챔버와의 사이를 각각 밀폐하는 가요성을 갖는 연결부재를 설치한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 노광 빔은 파장 200 ㎚ 이하의 진공자외광이고,
    상기 제 1 챔버, 상기 제 2 챔버, 상기 투영계, 및 상기 제 3 챔버의 내부의 광로상에 각각 상기 노광 빔에 대해 투과성의 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 투영계, 상기 제 1 챔버, 상기 제 2 챔버, 및 상기 제 3 챔버의 내부의 기체를 서로 독립적으로 각각 배기하기 위한 배기장치와,
    상기 투영계, 상기 제 1 챔버, 상기 제 2 챔버, 및 상기 제 3 챔버의 내부에 서로 독립적으로 각각 투과성의 기체를 실질적으로 순환시키는 기체순환장치를 설치한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  6. 제 3 항, 제 4 항, 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 스테이지계의 가동부의 상기 투영계에 대한 상대변위를 계측하는 제 1 계측계, 및 상기 제 2 스테이지계의 가동부의 상기 투영계에 대한 상대변위를계측하는 제 2 계측계를 각각 상기 투영계 또는 이 투영계의 지지부재에 배치한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 연결부재는 기체에 대한 차단성이 양호한 제 1 재료의 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 연결부재의 상기 제 1 재료의 박막의 내면에, 탈가스가 적은 제 2 재료로 이루어지는 박막이 피착된 것을 특징으로 하는 노광장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 연결부재의 상기 제 1 재료의 외면에 신축성이 양호한 제 3 재료로 이루어지는 박막이 라미네이트 가공에 의해 피착되고, 상기 연결부재는 원통형상으로 감김과 동시에,
    상기 연결부재의 양단부의 상기 제 3 재료 끼리를 용착함으로써, 상기 원통형상의 형상의 개방단이 이어진 것을 특징으로 하는 노광장치.
  10. 노광 빔으로 물체를 노광하는 노광방법에 있어서,
    상기 노광 빔의 광로상, 및 상기 물체의 반송경로상의 적어도 일부에 인접하도록, 각각 내부의 공간을 외기로부터 실질적으로 격리하는 2 개의 기밀실을 배치하고,
    상기 인접하는 2 개의 기밀실내에 상기 노광 빔을 투과하는 기체를 공급하고,
    상기 인접하는 2 개의 기밀실 사이의 공간을, 가요성을 갖는 막형상의 재료로 형성된 피복부재에 의해 실질적으로 밀폐한 것을 특징으로 하는 노광방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 물체는 투영계를 통해 노광됨과 동시에,
    상기 인접하는 2 개의 기밀실은, 상기 투영계내의 제 1 기밀실과, 상기 물체를 포함한 공간을 덮는 제 2 기밀실로 구성되는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  12. 노광 빔으로 물체를 노광하는 노광장치에 있어서,
    상기 노광 빔의 광로상, 및 상기 물체의 반송경로상의 적어도 일부에 인접하도록 배치되어, 각각 내부의 공간을 외기로부터 실질적으로 격리하는 2 개의 기밀실과,
    이 2 개의 기밀실내의 기체의 배기, 및 상기 기밀실내로의 상기 노광 빔을 투과하는 기체의 급기를 행하는 기체공급기구와,
    가요성을 갖는 막형상의 재료로 형성됨과 동시에, 상기 인접하는 2 개의 기밀실 사이의 공간을 실질적으로 밀폐하도록 설치된 피복부재를 갖는 것을 특징으로하는 노광장치.
  13. 제 1 물체를 통해 노광 빔으로 제 2 물체를 노광하는 장치에 있어서,
    상기 제 1 물체의 반송경로상의 적어도 일부에 인접하도록 배치되어, 각각 내부의 공간을 외기로부터 실질적으로 격리하는 2 개의 기밀실과,
    이 2 개의 기밀실내의 기체의 배기, 및 상기 기밀실내로의 상기 노광 빔을 투과하는 기체의 급기를 행하는 기체공급기구와,
    가요성을 갖는 막형상의 재료로 형성됨과 동시에, 상기 인접하는 2 개의 기밀실 사이의 공간을 실질적으로 밀폐하도록 설치된 피복부재를 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 피복부재는 기체에 대한 차단성이 양호한 제 1 재료의 박막을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 피복부재의 상기 제 1 재료의 박막의 내면에, 탈가스가 적은 제 2 재료로 이루어지는 박막이 피착된 것을 특징으로 하는 노광장치.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 피복부재의 상기 제 1 재료의 외면에 신축성이 양호한 제 3 재료로 이루어지는 박막이 라미네이트 가공에 의해 피착되고, 상기 피복부재는 원통형상으로 감김과 동시에,
    상기 피복부재의 양단부의 상기 제 3 재료 끼리를 용착함으로써, 상기 원통형상의 형상의 개방단이 이어진 것을 특징으로 하는 노광장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 노광 빔은 파장 200 ㎚ 이하의 자외광이고, 상기 노광 빔을 투과하는 기체는 헬륨가스이고,
    상기 제 1 재료는 에틸렌·비닐·알코올, 폴리아미드, 폴리이미드, 또는 폴리에스테르이고,
    상기 제 2 재료는 무기물이고,
    상기 제 3 재료로 이루어지는 박막은 폴리에틸렌막인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  18. 제 10 항에 기재된 노광방법에 의해 마스크 패턴을 상기 물체로서의 기판상에 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
  19. 제 12 항 또는 제 13 항에 기재된 노광장치에 의해 마스크 패턴을 기판상에 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
  20. 조명계로부터의 노광 빔으로 제 1 물체를 조명하고, 이 제 1 물체의 패턴을 거친 노광 빔으로 투영계를 통해 제 2 물체를 노광하는 노광장치의 제조방법에 있어서,
    상기 조명계와,
    상기 투영계와,
    상기 제 1 물체를 위치결정하는 제 1 스테이지계와,
    상기 제 2 물체를 위치결정하는 제 2 스테이지계와,
    상기 제 1 스테이지계와 상기 투영계와 상기 제 2 스테이지계가 서로 독립적으로 각각 방진부재를 통해 연결되는 지지부재를 소정의 위치관계로 쌓아올리는 것을 특징으로 하는 노광장치의 제조방법.
  21. 제 1 항에 기재된 노광방법에 의해 마스크 패턴을 기판상에 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
  22. 제 2 항에 기재된 노광장치에 의해 마스크 패턴을 기판상에 전사하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
  23. 노광 빔으로 물체를 노광하는 노광장치의 제조방법에 있어서,
    상기 노광 빔의 광로상, 및 상기 물체의 반송경로상의 적어도 일부에 인접하도록 배치되어, 각각 내부의 공간을 외기로부터 실질적으로 격리하는 2 개의 기밀실과,
    이 2 개의 기밀실내의 기체의 배기, 및 상기 기밀실내로의 상기 노광 빔을 투과하는 기체의 급기를 행하는 기체공급기구와,
    가요성을 갖는 막형상의 재료로 형성됨과 동시에, 상기 인접하는 2 개의 기밀실 사이의 공간을 실질적으로 밀폐하도록 설치된 피복부재를 소정의 위치관계로 쌓아올리는 것을 특징으로 하는 노광장치의 제조방법.
  24. 제 1 물체를 통해 노광 빔으로 제 2 물체를 노광하는 노광장치의 제조방법에 있어서,
    상기 제 1 물체의 반송경로상의 적어도 일부에 인접하도록 배치되어, 각각 내부의 공간을 외기로부터 실질적으로 격리하는 2 개의 기밀실과,
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