KR20050019118A - 노광 장치 및 노광 방법 - Google Patents

Abstract

미러의 반사율이나 렌즈의 투과율을 유지하고, 장기에 걸쳐 초기성능을 유지할 수 있게 하기 위하여, 진공 자외역의 파장의 노광광으로 마스크 (27) 를 조명하고, 마스크 (27) 상의 패턴의 이미지를 기판 (37) 상에 전사하는 노광 장치에 있어서, 상기 노광광이 통과하는 광로 공간에 불활성 가스 또는 희가스를 주성분으로 하는 기체를 공급하는 동시에, 상기 광로 공간의 적어도 일부에 공급되는 상기 기체에 소정 농도의 수소를 함유시키는 기체 공급 기구 (23∼26, 69∼72) 를 구비하여 구성된다.

Description

노광 장치 및 노광 방법{EXPOSURE SYSTEM AND EXPOSURE METHOD}

기술분야

본 발명은 반도체 집적 회로, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드, 그 밖의 마이크로 디바이스 또는 포토마스크 등을 포토리소그래피 기술을 사용하여 제조할 때 사용되는 노광 장치 및 노광 방법에 관한 것이다.

배경기술

반도체 집적 회로, 액정 디스플레이 등의 전자 디바이스의 미세 패턴을 형성할 때에는, 형성해야 할 패턴을 4∼5배 정도로 비례 확대하여 묘화한 포토마스크 (레티클이라고도 함) 의 패턴을, 투영 노광 장치를 사용하여 웨이퍼 등의 피노광 기판 상에 축소 노광 전사하는 방법이 사용되고 있다.

전사에 사용하는 투영 노광 장치는, 반도체 집적 회로의 미세화에 대응하기 위하여 그 노광 파장을 보다 단파장 측으로 시프트하였다. 현재 그 파장은 KrF 엑시머 레이저의 248㎚ 이 주류로 되어 있지만, 보다 단파장인 ArF 엑시머 레이저의 193㎚ 도 실용화 단계에 들어서 있다. 그리고, 더욱 단파장인 파장 157㎚ 의 F₂ 레이저나, 파장 126㎚ 의 Ar₂ 레이저 등 이른바 진공 자외역이라 불리는 파장대의 광원을 사용하는 투영 노광 장치의 개발도 이루어지고 있다.

이들 진공 자외역의 파장의 광속은 산소나 수증기, 탄화수소 가스 등 (이후 「흡수성 가스」라 함) 에 의한 흡수가 매우 크기 때문에, 노광광이 통과하는 광로로부터 산소 등의 흡수성 가스를 흡수가 적은 질소나 희가스 등의 기체 (이후 「저흡수성 가스」라 함) 로 광로를 치환할 필요가 있다.

예를 들어, 산소나 수증기의 농도에 대해서는, 광로 중의 평균 농도를 ppm 오더 이하로 억제할 필요가 있다. 흡수성 가스 잔류 농도의 규격이 상기한 바와 같은 규격을 만족시키지 않는 경우에는, 웨이퍼 등의 피노광기판 상에서의 노광 에너지가 현저하게 저하된다.

또, 이들 진공 자외광을 투과하는 초재(硝材)는 형석 등에 한정된다. 이 때문에, 굴절 광학계에서는 색 수차의 보정이 곤란하고, 투영 광학계로서 반사경 (오목면 거울) 과 렌즈를 조합한 광학계인 반사굴절 광학계가 채용될 전망이다. 이 광학계에서는 오목면 거울에 입사하는 광속과, 오목면 거울에서 반사된 광속을 분리하기 위한 평면경도 필요해진다.

이들 반사경이나 평면경은 모두 큰 입사각도 범위의 광속에 대하여 고반사율이 요구되기 때문에, 금속막을 포함한 코팅에 의한 반사경이나 평면경의 채용이 유망시되고 있다.

이 파장역에서 고반사율을 갖는 금속막으로는 알루미늄 등을 들 수 있지만, 상기한 바와 같이 가스 치환된 광로 중에 조금이라도 산소 또는 수증기가 잔존하고 있으면, 진공 자외광의 조사에 의한 광화학 반응에 의해 이 알루미늄막이 산화되어 그 반사율이 급격히 저하한다는 문제가 있다.

산화는 알루미늄막을 포함하는 미러에 대해서만 발생하는 문제가 아니라, 다른 금속을 사용하더라도 마찬가지로 발생하는 문제이다. 그리고, 반사경이나 평면경뿐만 아니라 렌즈 표면에 형성되는 반사방지 코팅도 잔류산소 또는 수증기와의 광화학 반응에 의해 산화되어 그 투과율이 저하된다는 문제도 생긴다.

퍼지 가스 (치환 가스) 중의 잔류산소 및 수증기 농도의 저감은 광로를 지나는 노광광의 투과율 향상을 위해 중요하지만, 특히 수증기에 대해서는 광학계를 구성하는 경통이나 렌즈유지기구에 흡착된 수분이 장시간에 걸쳐 천천히 계속 탈리되기 때문에, 그 농도를 1ppm 이하로 억제하기는 어렵다.

반사경의 반사율이나 렌즈 표면의 반사방지 코팅의 투과율이 저하하면 웨이퍼 등의 피노광 기판에 도달하는 노광 에너지가 저하되기 때문에, 노광장치의 처리능력이 저하되어, 노광 장치의 초기성능을 유지할 수 없게 된다는 문제가 생긴다.

또, 상기 산화가 일어나지 않더라도 진공 자외역에서는 그만큼 반사율이 높은 미러를 제조할 수 없어, 반사율의 상한은 90% 정도 이하가 된다. 이 때문에, 노광광의 일부는 미러에 의해 흡수되어 미러를 대열(帶熱)시킨다. 그 결과, 미러가 열팽창에 의해 변형될 우려가 있다.

발명의 개시

본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 진공 자외광을 노광광으로 사용하는 경우에도 광학계에 포함되는 반사경의 반사율이나 렌즈의 투과율을 양호한 상태로 유지하여 장기에 걸쳐 초기성능을 유지할 수 있는 노광 장치 및 노광 방법의 실현을 목적으로 하고 있다.

또, 노광광에 의한 광학소자 (미러, 렌즈 등) 의 대열을 방지하고, 안정적인 광학성능을 장기에 걸쳐 발휘할 수 있는 노광 장치 및 노광 방법의 실현도 목적으로 하고 있다.

이하, 이 항목에 나타내는 설명에서는 본 발명을 실시형태를 나타내는 도면에 나타내는 참조부호에 대응시켜 설명하는데, 본 발명의 각 구성요건은 이들 참조부호를 붙인 도면에 나타내는 것에 한정되지 않는다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 제 1 관점에 의하면, 노광광으로 마스크 (27) 를 조명하여, 상기 마스크 상의 패턴의 이미지를 기판 (37) 상에 전사하는 노광 장치에 있어서, 상기 노광광이 통과하는 광로 공간에 불활성 가스 또는 희가스를 주성분으로 하는 기체를 공급하는 동시에, 상기 광로 공간의 적어도 일부에 공급되는 상기 기체에 소정 농도의 수소를 함유시키는 기체 공급 기구 (7, 8, 69, 70) 를 갖는 노광 장치가 제공된다.

상기 본 발명의 제 1 관점에 관한 장치에 있어서, 상기 노광광으로 상기 마스크를 조명하는 조명 광학계 (IL) 와, 상기 패턴의 이미지를 기판 상에 전사하는 투영 광학계 (PL) 를 갖는 경우에는, 상기 광로 공간은 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계 내의 한쪽 또는 양쪽에 형성된다. 상기 조명 광학계 또는 상기 투영 광학계의 한쪽 또는 양쪽이 상기 노광광을 반사하는 반사 광학 소자 (53, 56) 를 갖는 경우에는, 그 반사 광학 소자를 포함하는 공간에 상기 기체를 공급하는 것이 특히 바람직하다. 또한, 상기 조명 광학계 또는 상기 투영 광학계의 적어도 한쪽이 서로 독립한 복수의 광로 공간을 갖는 경우에는, 상기 기체 공급 기구에 의해 상기 복수의 광로 공간 각각에 공급되는 상기 기체에 소정 농도의 수소를 함유시켜도 된다.

상기 불활성 가스 또는 희가스로는 질소가스, 헬륨가스, 네온가스 등을 예시할 수 있다. 상기 기체는 산소 및 수증기를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 또, 상기 수소의 농도로는 분압비 10% 정도 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 수소를 함유시킨 기체를 광로 공간의 일부 또는 전부에 공급하도록 하고 있어, 수소의 환원작용에 의해 광로 중의 광학소자 (미러나 렌즈 등) 의 광학특성의 열화 (예를 들어 알루미늄 등의 금속을 포함한 미러 코팅이나 렌즈 표면의 반사방지 코팅 등의 산화에 의한 반사율이나 투과율의 저하) 가 억제되기 때문에, 양호한 광학특성을 장기에 걸쳐 안정적으로 실현할 수 있다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 제 2 관점에 의하면, 노광광으로 마스크 (27) 를 조명하여, 상기 마스크 상의 패턴의 이미지를 기판 (37) 상에 전사하는 노광 장치에 있어서, 상기 노광광이 통과하는 광로 공간에 불활성 가스 또는 희가스를 주성분으로 하는 기체를 공급하는 기체 공급 기구 (163, 165, 166, 168) 와, 상기 광로 공간 내에 배치되는 복수의 광학소자 중 특정한 광학소자 (113) 에 대하여 상기 기체를 내뿜는 분출 기구 (164, 167, 202, 221) 를 갖는 노광 장치가 제공된다. 이 경우에 있어서, 상기 분출 기구는 상기 광학소자에 대하여 상기 기체 공급 기구에 의한 상기 기체의 흐름과 다른 흐름을 형성하게 할 수 있다.

상기 기체는 소정 농도의 수소를 포함할 수 있다. 이 경우의 수소 농도로는, 분압비 10% 정도 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 불활성 가스 또는 희가스로는 질소가스, 헬륨가스, 네온가스 등을 예시할 수 있다. 상기 기체는 산소 및 수증기를 포함하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 광학소자 (미러, 렌즈 등) 에 기체를 내뿜도록 하였기 때문에 광학소자 근방에 항상 신선한 기체가 공급되어, 다른 구조재료 (경통, 렌즈 등) 의 표면에서 발생한 수증기가 그 광학소자의 표면 근방에 확산 및 부착되는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에 그 광학소자의 산화를 방지할 수 있다. 또, 온도 조절된 기체를 광학소자에 내뿜게 하면, 그 광학소자의 온도도 조절할 수 있어, 그 광학소자의 대열을 억제할 수 있다. 이 경우, 상기 기체로서 헬륨가스를 채용하면, 헬륨가스의 열전도 높이에 의해 그 광학소자의 노광광의 흡수에 의한 대열을 효율적으로 냉각할 수 있게 되어, 열에 의한 그 광학소자의 변형과 그로 인해 발생하는 수차를 방지하는 것이 가능해진다. 이 기체에 수소를 혼입시키면 수소의 환원작용에 의해 그 광학소자의 산화를 한층 더 강력하게 방지할 수 있다.

본 발명의 제 2 관점에 관한 노광 장치에 있어서, 상기 분출 기구 (202) 의 기체 공급구에 형성되고, 그 기체 공급구로부터 내뿜어지는 기체의 흐름을 저속화 또는 균일화시키는 정류 기구 (204) 를 더 구비할 수 있다. 광학소자에 국소적으로 기체를 단순히 내뿜는 것만으로는 그 주위의 오염물질의 농도가 비교적 높은 외부 분위기가 그 기체의 흐름 (기체류) 이 휩쓸려, 조금이기는 하나 그 오염물질이 광학소자 표면에 도달할 우려가 있다. 그래서, 정류 기구에 의해 광학소자에 내뿜는 기체의 흐름을 저속화 또는 균일화시킴으로써 오염물질을 포함한 외부 분위기가 그 기체류로 말려 들어가는 것을 억제하여, 광학소자의 표면에 도달하는 것을 감소시키고 있다. 이로써 광학소자 표면의 오염 (산화) 을 더욱 방지할 수 있어, 광학소자의 광학특성의 열화 (반사율이나 투과율의 저하, 얼룩의 발생) 를 방지할 수 있다.

본 발명의 제 2 관점에 관한 노광 장치에 있어서, 상기 분출 기구 (221) 의 기체 공급구에서 내뿜어지는 가스류를 따르도록 상기 기체를 공급하는 보조 분출 기구 (222) 를 더 구비할 수 있다. 광학소자에 국소적으로 기체를 단순히 내뿜는 것만으로는 그 주위의 오염물질의 농도가 비교적 높은 외부 분위기가 그 기체의 흐름 (기체류) 에 휩쓸려, 조금이기는 하나 그 오염물질이 광학소자 표면에 도달할 우려가 있는 것은 상기 서술한 바와 같다. 그래서, 본 발명에서는 분출 기구에 의한 기체의 흐름 (이하, 주(主)기체류) 을 따라 보조 분출 기구에 의한 기체의 흐름 (이하, 보조기체류) 을 공급함으로써 오염물질을 포함하는 외부분위기가 주기체류에 말려 들어가는 것을 억제하여, 광학소자의 표면에 도달하는 것을 감소시키고 있다. 이로써 광학소자 표면의 오염 (산화) 을 더욱 방지할 수 있어, 광학소자의 광학특성의 열화 (반사율이나 투과율의 저하, 얼룩의 발생) 를 방지할 수 있다. 이 경우에 있어서, 상기 분출 기구의 기체 공급구 및 상기 보조 분출 기구의 기체 공급구 중 적어도 한쪽에 그 기체 공급구에서 공급되는 기체의 흐름을 저속화 또는 균일화시키는 정류 기구를 더욱 구비할 수 있다.

본 발명의 제 2 관점에 관한 노광 장치에 있어서, 상기 정류 기구로서 상기 기체 공급구 주위에 외측을 향해 부착된 판형체를 갖는 것을 채용할 수 있다. 또, 본 발명의 제 2 관점에 관한 노광 장치에 있어서, 상기 정류 기구로서 상기 기체 공급구에 하류측이 넓어지도록 부착된 대략 깔때기형 덕트부를 갖는 것을 채용할 수 있다.

본 발명의 제 2 관점에 관한 노광 장치에 있어서, 상기 정류 기구로서 상기 덕트부를 갖는 것을 채용한 경우, 상기 덕트부의 개구부의 일부를 폐색하도록 차폐판을 형성할 수 있다. 차폐판의 형상은, 기체의 분출 대상이 되는 광학소자의 형상에 따라 선정된다. 예를 들어, 광학소자로서의 미러의 측면으로부터 반사면을 따라 기체를 공급하는 경우에는, 그 미러 측면의 형상에 대하여 상사(相似)형상인 판을 대응하도록 형성하면, 기체가 그 미러의 측면에 충돌하여 난류를 발생시키는 일이 적어져 미러의 반사면을 따라 균일한 흐름이 되기 때문에, 오염물질을 포함하는 외부 분위기가 말려드는 것을 적게 하여 광학소자 표면의 오염 (산화) 을 보다 효율적으로 방지할 수 있다.

본 발명의 제 2 관점에 관한 노광 장치에 있어서, 상기 정류 기구로서 상기 덕트부를 갖는 것을 채용한 경우, 상기 덕트부 내부에 기체의 흐름을 정류하기 위한 복수의 확산판 (diffuser) 을 형성하거나 또는 상기 덕트부의 개구부에 메시판 (그물코판) 이나 복수의 통공을 갖는 다공판을 형성할 수 있다. 광학소자에 공급되는 기체의 흐름이 더 저속화 또는 균일화되어, 오염물질을 포함하는 외부 분위기가 말려드는 일이 더 적어진다. 상기 덕트부의 개구부에 정화 필터판 (파티클 필터 등) 을 형성해도 된다. 또한 청정한 퍼지 가스를 공급할 수 있고, 광학소자 표면에 대한 오염물질의 부착을 저감시킬 수 있다.

본 발명의 제 2 관점에 관한 노광 장치에 있어서, 상기 기체로는 불활성 가스 또는 희가스를 주성분으로 하는 기체 (예를 들어, 질소가스, 헬륨가스, 네온가스 등) 을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 상기 기체는 소정 농도의 수소를 포함할 수 있고, 이 경우의 상기 수소 가스의 농도는 분압비 10% 정도 이하인 것이 바람직하다. 또한 상기 기체는, 산소 및 수증기를 포함하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 2 관점에 관한 노광 장치에 있어서, 상기 노광광으로 상기 마스크 (27) 를 조명하는 조명 광학계 (IL) 와 상기 패턴의 이미지를 기판 (37) 상에 전사하는 투영 광학계 (PL) 의 적어도 한쪽에 형성된 반사 광학 소자 (201) 에 대하여, 상기 기체를 공급하는 것이 바람직하다. 이러한 반사 광학 소자는, 수분 등의 오염물질에 의해 반사면이 산화되어 반사율에 편차가 생기는 경우가 있으며, 이것을 고효율적으로 억제할 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명의 제 2 관점에 관한 노광 장치에 있어서, 상기 분출 기구의 상기 기체 공급구 각각을 상기 광학소자를 향해 복수 배치할 수 있다. 각 기체 공급구로부터 내뿜어진 기체의 흐름은 광학소자의 대략 중앙부에서 서로 충돌하거나 내지는 영향을 주어 광학소자로부터 이간되는 방향으로 흐름이 생성되기 때문에, 오염물질이 광학소자에 도달하는 일이 적어진다.

또한, 본 발명의 제 2 관점에 관한 노광 장치에 있어서, 상기 분출 기구의 상기 기체 공급구에 대하여 상기 광학소자를 사이에 두고 대략 대칭인 위치에 기체 배기구를 갖는 배기기구를 더 구비할 수 있다. 기체 공급구로부터 광학소자로 내뿜어진 기체가 기체 배기구로부터 적극적으로 배기되기 때문에, 기체가 원활하게 흘러 난류의 발생이 적어지므로 오염물질을 포함하는 외부분위기가 말려 들어가는 것이 적어져, 오염물질이 광학소자에 도달하는 일도 적어진다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 제 3 관점에 의하면, 노광광으로 마스크 (27) 를 조명하여, 상기 마스크 상의 패턴의 이미지를 기판 (37) 상에 전사하는 노광 장치에 있어서, 상기 노광광이 통과하는 광로 공간을 반사 광학 소자 (113, 117) 를 포함하는 제 1 공간과 그 반사 광학 소자를 포함하지 않는 제 2 공간으로 격리하는 격리 부재 (100, 101, 112, 112a, 112b, 118, 118a, 118b) 와, 상기 제 1 공간에 불활성 가스 또는 희가스를 주성분으로 하는 제 1 기체를 공급하는 제 1 기체 공급 기구 (141, 142, 143, 144) 와, 상기 제 2 공간에 상기 제 1 기체와는 다른 제 2 기체를 공급하는 제 2 기체 공급 기구 (151, 152) 를 갖는 노광 장치가 제공된다.

이 경우에 있어서, 상기 제 1 공간에 대한 상기 제 1 기체의 공급량과 상기 제 2 공간에 대한 상기 제 2 기체의 공급량을 다르게 할 수 있다. 또, 상기 제 1 기체와 상기 제 2 기체의 서로의 주성분을 다르게 할 수 있다. 그리고, 상기 제 1 기체는 소정 농도의 수소를 포함할 수 있다. 이 경우의 수소 농도로는 분압비 10% 정도 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 제 1 기체 및/또는 제 2 기체로는 질소가스, 헬륨가스, 네온가스 등을 예시할 수 있다. 이들 기체는 산소 및 수증기를 포함하지 않는 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 반사 광학 소자를 포함하는 제 1 공간과 반사 광학 소자를 포함하지 않는 제 2 공간에 서로 독립하여 기체를 공급하도록 하고 있고, 특히 산화에 약한 반사 광학 소자를 포함하는 제 1 공간을 그것을 포함하지 않는 제 2 공간과 분리하였기 때문에, 그 제 1 공간에 대한 기체의 공급능력을 강화할 수 있다. 잔류수증기는 그 광로 공간을 구성하는 구조물 (경통, 렌즈 등) 의 표면에서 발생하기 때문에, 잔류수증기 농도는 그 표면적에 비례하고, 흘려 보내는 기체유량에 반비례한다. 따라서, 반사 광학 소자를 포함하는 공간을 극소로 하고 그 부분에 대량의 기체를 흘려 보냄으로써 반사 광학 소자를 포함하는 공간의 수증기 농도를 한층 더 저감하는 것이 가능해진다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 제 4 관점에 의하면, 노광광으로 마스크 (27) 를 조명하여, 상기 마스크 상의 패턴의 이미지를 기판 (37) 상에 전사하는 노광 방법에 있어서, 상기 노광광이 통과하는 광로 공간에 불활성 가스 또는 희가스를 주성분으로 하는 기체를 공급하는 동시에, 상기 광로 공간의 적어도 일부에 공급되는 상기 기체에 소정 농도의 수소를 함유시키게 한 노광 방법이 제공된다. 상기 제 1 관점에 관한 노광 장치와 동일한 작용효과를 달성할 수 있다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 제 5 관점에 의하면, 노광광으로 마스크 (27) 를 조명하여, 상기 마스크 상의 패턴의 이미지를 기판 (37) 상에 전사하는 노광 방법에 있어서, 상기 노광광이 통과하는 광로 공간에 불활성 가스 또는 희가스를 주성분으로 하는 기체를 공급하고, 상기 광로 공간 내에 배치되는 복수의 광학소자 중 금속막을 갖는 광학소자 (113, 117) 에 대하여 상기 기체를 내뿜도록 한 노광 방법이 제공된다. 상기 제 2 관점에 관한 노광 장치와 동일한 작용효과를 달성할 수 있다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 제 6 관점에 의하면, 노광광으로 마스크 (27) 를 조명하여, 상기 마스크 상의 패턴의 이미지를 기판 (37) 상에 전사하는 노광 방법에 있어서, 상기 노광광이 통과하는 광로 공간을, 반사 광학 소자 (113, 117) 를 포함하는 제 1 공간과 그 반사 광학 소자를 포함하지 않는 제 2 공간으로 격리하고, 상기 제 1 공간에 불활성 가스 또는 희가스를 주성분으로 하는 제 1 기체를 공급하고, 상기 제 2 공간에 상기 제 1 기체와는 다른 제 2 기체를 공급하도록 한 노광 방법이 제공된다. 상기 제 3 관점에 관한 노광 장치와 동일한 작용효과를 달성할 수 있다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 제 7 관점에 의하면, 노광광으로 마스크 (27) 를 조명하여, 상기 마스크 상의 패턴의 이미지를 기판 (37) 상에 전사하는 노광 방법에 있어서, 상기 노광광의 광로 상에 배치되는 적어도 1개의 광학소자 (201) 의 그 노광광이 통과하는 부분보다도 넓은 영역으로 기체를 내뿜으면서 상기 기판을 노광하도록 한 노광 방법이 제공된다. 본 발명에서는 광학소자에 기체를 내뿜으면서 기판을 노광하도록 하였기 때문에, 광학소자의 표면이 그 기체에 의해 청정하게 유지된 상태로, 즉 광학소자의 광학특성이 양호한 상태로 패턴을 전사할 수 있어, 노광 정밀도를 향상시킬 수 있다.

상기 서술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 제 8 관점에 의하면, 리소그래피 공정을 포함하는 전자 디바이스의 제조방법으로서, 상기 리소그래피 공정은 상기 서술한 본 발명의 제 1∼제 3 관점 중 어느 하나에 관한 노광 장치를 사용하여 마스크 기판 (27) 에 형성된 패턴을 기판 (37) 에 전사하는 전자 디바이스의 제조방법이 제공된다. 본 발명의 노광 장치는 광학소자 표면의 오염이 적기 때문에 품질이 양호한 전자 디바이스를 제조할 수 있다.

또, 본 발명의 노광 장치 또는 노광 방법은 파장 120㎚ 에서 195㎚ 범위의 진공 자외역 파장의 노광광을 사용하는 경우에 특히 적합하다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 투영 노광 장치의 전체 구성을 나타내는 도면,

도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 투영 노광 장치의 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면,

도 3 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 투영 노광 장치의 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면,

도 4 는 본 발명의 제 3 실시형태의 투영 광학계 내에 설치되는 V 블록형 미러 근방의 저흡수성 가스의 흐름을 나타내는 도면,

도 5 는 본 발명의 실시형태의 렌즈의 유지기구를 나타내는 도면,

도 6 은 본 발명의 제 4 실시형태의 광학소자로 저흡수성 가스를 공급하기 위한 구성의 요부를 나타내는 사시도,

도 7 은 본 발명의 제 4 실시형태의 광학소자로 저흡수성 가스를 공급하기 위한 구성의 요부를 나타내는 도면,

도 8 은 본 발명의 제 4 실시형태의 급기용 배관의 공급구에 형성되는 어태치먼트로서 덕트를 사용한 구성을 나타내는 사시도,

도 9 는 도 8 의 덕트에 차폐판을 형성한 구성을 나타내는 사시도,

도 10 은 도 8 의 덕트에 다른 차폐판을 형성한 구성을 나타내는 사시도,

도 11 은 도 8 의 덕트에 확산판을 형성한 구성을 나타내는 사시도,

도 12 는 도 8 의 덕트에 메시판을 형성한 구성을 나타내는 사시도,

도 13 은 도 8 의 덕트에 필터판을 형성한 구성을 나타내는 사시도,

도 14 는 본 발명의 제 5 실시형태의 광학소자로 저흡수성 가스를 공급하기 위한 구성의 요부를 나타내는 사시도,

도 15 는 본 발명의 제 5 실시형태의 광학소자로 저흡수성 가스를 공급하기 위한 구성의 요부를 나타내는 도면,

도 16 은 전자 디바이스의 제조공정을 나타내는 플로우차트,

도 17 은 도 16 의 웨이퍼 프로세스에서의 처리를 나타내는 플로우차트이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 사용하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면으로, 이 노광 장치는 스텝 앤드 스캔형 (주사형) 투영 노광 장치이다. 파장 157㎚ 의 불소 레이저 (F₂ 레이저), 파장 146㎚ 의 크립톤 다이머레이저 (Kr₂ 엑시머 레이저 레이저), 파장 126㎚ 의 아르곤 다이머레이저 (Ar₂ 엑시머 레이저) 등의 진공 자외역의 광원 (1) 에서 발해진 광속은, 빔 매칭 유닛 (단, 넓은 의미에서는 조명 광학계의 일부임 ; BMU), 조명 광학계 (IL) 를 통하여 마스크 (27) 에 조사되고, 마스크 (27) 상의 패턴은 투영 광학계 (PL) 에 의해 웨이퍼 (37) 상에 투영된다.

빔 매칭 유닛 (BMU) 은 BMU 챔버 (2) 내에 수용된 절곡 미러 (3), 릴레이렌즈 (4,5) 를 구비하여 구성되며, 조명 광속을 조명계 챔버 (11) 내에 수용된 조명 광학계 (IL) 중의 회절 광학 소자 (12) 로 유도한다. 회절 광학 소자 (12) 에서 발해진 광속은 릴레이렌즈 (13), 절곡 미러 (14), 릴레이렌즈 (15) 를 통하여 옵티컬 인터그레이터 (호모게나이저) 로서의 플라이 아이 렌즈 (16) 에 입사된다. 여기에서, 플라이 아이 렌즈 (16) 를 사용하는 대신에 로드 인터그레이터 (내면반사형 인터그레이터) 또는 회절 광학 소자 등을 채용해도 된다. 또, 플라이 아이 렌즈 (16) 는 조도분포 균일성을 더욱 높이기 위해 직렬로 2단 배치해도 된다.

플라이 아이 렌즈 (16) 의 사출면에는 개구 조리개계 (17) 가 배치되어 있다. 개구 조리개계 (17) 에는 통상 조명용 원형 개구 조리개, 복수의 편심된 작은 개구로 이루어지는 변형조명용 개구 조리개, 윤대(輪帶)조명용 개구 조리개 등이 전환이 자유롭게 배치되어 있다. 또, 회절 광학 소자 (12) 로는, 변형조명 등의 조명조건에 대하여 조명 광속을 효율적으로 수렴할 수 있는 형상을 갖는 위상형 회절 격자를 사용한다.

개구 조리개계 (17) 를 투과한 광속은 릴레이렌즈군 (18), 시야 조리개 (19), 릴레이렌즈군 (20, 21) 및 절곡 미러 (22) 를 지나 마스크 (27) 를 조명한다.

마스크 (27) 는 마스크 스테이지 (28) 상에 진공흡착기구 등에 의해 지지되며, 마스크 스테이지 (28) 는 도시하지 않는 칼럼에 방진장치 (36) 를 통하여 형성된 마스크 정반 (29) 상을 지면 좌우방향으로 주사가능하게 되어 있다. 마스크 (27) 의 위치는, 마스크 스테이지 (28) 상에 형성된 이동거울 (31) 의 위치가 이동거울 (31) 에 대향하여 형성된 레이저 간섭계 (32) 에 의해 계측됨으로써 구해진다. 또한, 마스크 정반 (29) 의 주위는 기밀성이 높은 격벽으로 덮여 있으며, 마스크 스테이지실 (30) 을 형성하고 있다. 레이저 간섭계 (32) 의 측장 광로는 유리로 만든 투과창 (33) 을 통하여 마스크 스테이지실 (30) 내에 입사한다.

또, 이상의 빔 매칭 유닛 (BMU) 및 조명 광학계 (IL) 는 각각 기밀성이 높은 격벽을 구비한 BMU 챔버 (2), 조명계 챔버 (11) 내에 수용됨으로써 외부공간으로부터 격리되어 있다. BMU 챔버 (2) 와 조명계 챔버 (11) 는 릴레이렌즈 (5) 및 그 지지부재 (6) 에 의해 서로의 내부 공간 (광로 공간) 이 분리되어 있다. 조명계 챔버 (11) 의 마스크 (27) 측단부의 개구는 투명판 (80) 에 의해 기밀적으로 밀봉되어 있다. 릴레이렌즈 (5) 와 지지부재 (6) 는 후술하는 제 2 실시형태의 시일재 (191), 지지부재 (192) 와 동일한 구성이다.

마스크 (27) 를 투과한 광속은 경통 (50) 내에 수용된 투영 광학계 (PL) 에 의해 집광되어, 웨이퍼 (37) 상에 마스크 (27) 의 패턴의 이미지를 형성한다. 마스크 (27) 로부터 사출되어 투영 광학계 (50) 에 입사한 노광광은, 렌즈 (51, 52) 를 투과하여 단면에서 반사면이 V 자형으로 형성된 V 블록형 미러 (펜트루프형 평면미러 ; 53) 의 상측 반사면 (53a) 에서 반사된다. 이어서, 렌즈 (54, 55) 를 투과하여 오목면 거울 (오목면 미러 ; 56) 에서 반사된 광속은 다시 렌즈 (54, 55) 를 투과하여 V 블록형 미러 (53) 의 하측 반사면 (53b) 에서 반사된다. 그리고 렌즈 (57∼64) 를 투과하여 웨이퍼 (37) 에 도달한다. 투영 광학계 (PL) 의 경통 (50) 도 기밀 구조로 되어 있으며, 마스크 (27) 에 가장 가까운 렌즈 (51) 와 웨이퍼 (37) 에 가장 가까운 렌즈 (64) 와 경통 (50) 으로 둘러싸이는 공간 (광로 공간) 은, 외부에 대하여 기밀화되어 있다. V 블록형 미러 (53) 대신에 2 장의 평면경을 조합하여 미러 (53) 를 구성할 수도 있다.

웨이퍼 (37) 는 웨이퍼 스테이지 (38) 에 지지되며, 웨이퍼 스테이지 (38) 는 도시하지 않은 칼럼 내지 베이스 플레이트 위에 방진장치 (43) 를 통하여 형성된 웨이퍼 정반 (39) 상을 지면 좌우방향 및 깊이방향으로 주사 및 이동 가능하게 되어 있다. 웨이퍼 (37) 의 위치는, 웨이퍼 스테이지 (38) 상에 형성된 이동거울 (40) 의 위치를 그 이동거울 (40) 에 대향하여 형성된 레이저 간섭계 (42) 에 의해 계측됨으로써 구해진다. 또한, 웨이퍼 정반 (39) 주위도 기밀성이 높은 격벽으로 덮여 있으며, 웨이퍼 스테이지실 (44) 을 형성하고 있다. 레이저 간섭계 (42) 의 측장 광로는 유리로 만든 투과창 (41) 을 통하여 웨이퍼 스테이지실 (44) 내에 입사한다.

상기 서술한 바와 같이, 파장 120㎚∼195㎚ 범위 내에서의 진공 자외역의 파장의 광을 노광광으로 하는 경우에는, 그 광로로부터 산소, 수증기, 탄화수소계의 가스 등, 진공 자외역의 광에 대하여 강한 흡수를 갖는 가스 (흡수성 가스) 를 배제할 필요가 있다.

그래서, 본 실시형태에서는 BMU 챔버 (2), 조명 광학계 (IL) 의 조명계 챔버 (11), 마스크 스테이지실 (30), 투영 광학계 (PL) 의 경통 (50), 웨이퍼 스테이지실 (44) 내의 노광광의 광로 및 그 근방의 공간 (광로 공간) 이 상기 서술한 바와 같이 외부에 대하여 실질적으로 기밀해지도록 구성되어 있다. 또한, 각 부위 (2, 11, 30, 50, 44) 의 접합부분에 대해서도 기밀화가 도모되고 있다.

즉, BMU 챔버 (2) 와 조명계 챔버 (11) 의 접합부는 접합부에 O 링 등의 시일재 (도시 생략) 를 사용함으로써 기밀적으로 접합되어 있다. 단, 마스크 스테이지실 (30) 과 조명계 챔버 (11) 의 접합부, 마스크 스테이지실 (30) 과 경통 (50) 의 접합부, 웨이퍼 스테이지실 (44) 과 경통 (50) 의 접합부는 이와 같이 O 링 등의 시일재를 사용하여 접합하는 것은 바람직하지 못하다. 웨이퍼 (37) 의 노광에서는, 마스크 (27) 및 마스크 스테이지 (28) 와, 웨이퍼 (37) 및 웨이퍼 스테이지 (38) 가 동기적으로 주사하여 스캔 노광을 실시하기 때문에, 마스크 스테이지실 (30) 및 웨이퍼 스테이지실 (44) 에는 이 주사동작에 따른 진동이 생길 우려가 있고, 이 때문에 양 스테이지실 (30, 44) 과 조명계 챔버 (11), 경통 (50) 을 완전히 결합하면, 그 진동이 이들에 전달되어 결상 성능을 열화시킬 우려가 있기 때문이다.

그래서, 이 실시형태에서는 양 스테이지실 (30, 44) 과 조명계 챔버 (11), 경통 (50) 사이의 기밀성을 필름부재 (66, 67, 68) 에 의해 확보하고 있다. 필름부재 (66) 는 경통 (50) 의 외주로 돌출하도록 형성된 날개형 부재 (65) 와 웨이퍼 스테이지실 (44) 의 쌍방에 접속되며, 이들 사이를 기밀화하고 있다. 필름부재 (67) 는 경통 (50) 의 상단부와 마스크 스테이지실 (30) 의 쌍방에 접속되며, 이들 사이를 기밀화하고 있다. 필름부재 (68) 는 조명 광학계 (11) 하단부와 마스크 스테이지실 (30) 상방의 쌍방에 접속되며, 이들 사이를 기밀화하고 있다. 필름부재로는, 에틸렌 비닐 알코올 수지 (EVOH 수지) 로 이루어지는 필름 소재의 외면에 접착제를 통해 폴리에틸렌으로 이루어지는 신축성이 양호한 보호막을 피착하고, 다시 그 필름 소재의 내면에 알루미늄을 증착한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 필름부재로부터 탈가스의 발생이 억제된 부재라면 이것에 한정되는 것은 아니다. 또, 필름부재는 벨로우즈형으로 형성되어 있어도 된다.

본 실시형태의 노광 장치에서는, 상기한 바와 같이 기밀화된 각 공간에서 상기 흡수성 가스를 배제하기 위하여, 진공 자외역에 대한 흡수가 적은 질소, 또는 헬륨, 아르곤 또는 네온 등의 희가스 등의 기체 (저흡수성 가스) 를 채우는 가스 치환 기구를 갖고 있다.

가스 치환 기구는 각 유닛 (BMU 챔버 (2), 조명계 챔버 (11), 마스크 스테이지실 (30), 경통 (50), 웨이퍼 스테이지실 (44)) 각각에 대응하여 설치되어 있다. 각 가스 치환 기구는 대응하는 유닛 (2, 11, 30, 50, 44) 에 각각 퍼지가스로서의 저흡수성 가스를 공급하기 위해, 각 유닛 (2, 11, 30, 50, 44) 에 그 일단이 접속된 급기관 (7, 23, 34, 69, 45) 및 각 유닛 (2, 11, 30, 50, 44) 내의 가스를 배기하기 위해, 각 유닛 (2, 11, 30, 50, 44) 에 그 일단이 접속된 배기관 (9, 25, 35, 71, 46) 을 구비하고 있다.

또, 각 가스 치환 기구는 각 급기관 (7, 23, 34, 69, 45) 의 타단에 각각 접속된 저흡수성 가스 공급기 (8, 24, 70 ; 일부는 도시 생략) 및 각 배기관 (9, 25, 35, 71, 46) 의 타단에 각각 접속된 가스 배기기 (10, 26, 72 ; 일부는 도시 생략) 도 구비하고 있다. 저흡수성 가스 공급기 (8, 24, 70) 등 및 가스 배기기 (10, 26, 72) 등이 적절히 작동됨으로써 각 유닛 (2, 11, 30, 50, 44) 내의 가스가 배기되는 동시에 새로운 저흡수성 가스가 공급됨으로써, 각 유닛 (2, 11, 30, 50, 44) 내의 가스가 그 저흡수성 가스로 치환된다.

본 실시형태에서는, 각 유닛 (2, 11, 50) 내는 산소 및 수증기 농도가 0.1ppm 이하인 저흡수성 가스에 의해 치환되지만, 상기 서술한 바와 같이, 산소는 불완전하게 기밀화되어 발생하는 리크에 의해 각 유닛 (2, 11, 50) 내의 광로 공간에 침입한다. 또한, 수증기는 리크와 광로 공간을 구획 형성하고 있는 경통이나 챔버의 내벽 또는 렌즈나 미러의 표면에 흡착되어 있는 수분의 탈리 (증발) 에 의해 광로 공간 내에 침입한다. 따라서, 광로 공간 내의 이들 흡수성 가스 (산소나 수증기) 의 농도는 공급되는 저흡수성 가스에 포함되는 농도보다 높아질 수밖에 없다.

그러나, 진공 자외광을 광원으로 하는 노광 장치의 광로 공간에 산소나 수증기가 존재하면, 그들 산소나 수증기가 진공 자외광의 에너지에 의해 라디칼 산소를 발생시키는 등의 화학반응이 발생하여, 광학계 (IL, PL) 내 미러의 표면에 사용되는 금속막을 포함하는 광반사 코팅이나 렌즈의 표면에 사용되고 있는 금속 불화물을 주성분으로 하는 반사방지 코팅이 산화되어, 미러의 반사율 저하나 렌즈의 투과율 저하를 발생시킨다.

그래서, 이 실시형태의 노광 장치에서는 BMU 챔버 (2), 조명계 챔버 (11) 및 경통 (50) 내에 공급하는 저흡수성 가스에 분압비 10% 정도 이하의 수소 가스를 혼입시키고 이 수소가스의 환원작용에 의해 미러 및 반사방지 코팅의 산화를 방지한다.

BMU 챔버 (2) 내에는 급기관 (7) 을 통하여 저흡수성 가스 공급기 (8) 로부터 수소를 8% 포함한 질소가스가 공급된다. 조명계 챔버 (11) 내에는, 급기관 (23) 을 통하여 저흡수성 가스 공급기 (24) 로부터 수소를 10% 포함한 질소가스가 공급된다. 그리고, 경통 (50) 에는 급기관 (69) 을 통하여 저흡수성 가스 공급기 (70) 로부터 수소를 8% 포함한 헬륨가스가 공급된다. 수소도 진공 자외광에 대한 흡수가 작은 가스이기 때문에 광학성능면에서는 수소의 함유량은 10% 보다 높아도 되지만, 수소는 취급에 주의를 요하는 가스이기 때문에 안전면에서 그 농도는 10% 보다 높지 않게 하는 것이 바람직하다.

경통 (50) 내를 치환하는 가스의 주성분을 헬륨으로 하는 것은 미러 (53, 56) 의 노광광 흡수에 의한 대열 및 그것에 따른 열변형을 방지하기 위해서이며, 열전도도가 높은 헬륨을 사용함으로써 미러 (53, 56) 를 냉각하는 것이 함께 실현된다.

따라서, 미러 (53, 56) 의 반사율이 충분히 높고, 노광광의 흡수가 적고, 대열도 적은 등의 이유로 미러 (53, 56) 의 적극적인 냉각이 불필요하면, 경통 (50) 내를 치환하는 가스의 주성분을 다른 희가스나 질소로 해도 된다. 단, 그 경우, 질소나 헬륨 이외의 희가스와 수소에서는 그 굴절율이 크게 다르기 때문에, 저흡수성 가스 공급기 (70) 에 의해 가스의 조성비를 ppm 오더로 제어할 필요가 있다. 또는, 질소와 수소의 조성비를 계측하고 그 결과에 기초하여 투영 광학계 (PL) 내의 소정 광학부재 (렌즈 또는 미러) 를 구동하여 상기 굴절율의 변동을 보상하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

투영 광학계 (PL) 의 경통 (50) 내를 치환하는 가스의 주성분을 헬륨으로 하는 경우는, 수소와 헬륨의 굴절율은 거의 같기 때문에 가스 조성비의 변동에 따른 광학성능의 변동은 작지만, 보다 고성능인 광학계를 실현하기 위해서는 상기와 같은 조성비의 제어나 조성비를 계측하여 투영 광학계 (PL) 내의 소정 광학부재 (렌즈 또는 미러) 의 위치를 이동 제어하는 기구를 형성하는 것이 좋다.

BMU 챔버 (2) 및 조명계 챔버 (11) 내를 치환하는 가스의 주성분을 질소로 하는 것은, 질소가 희가스에 비하여 저렴하고 장치의 러닝 코스트가 우수하기 때문이다. 만약 BMU 챔버 (2) 및 조명계 챔버 (11) 의 광학부품에 대해서도 적극적으로 냉각을 해야 한다면, 그 내부를 치환하는 가스의 주성분을 헬륨으로 해도 된다.

또, 각 유닛 (2, 11, 50) 내의 가스는 배기관 (9, 25, 71) 을 지나 가스 배기기 (10, 26, 72) 로 배기되지만, 그곳에서 필터 등에 의해 산소나 수증기를 배제하고 또 소정 온도로 제어하여 그 가스를 다시 가스 공급기 (8, 24, 70) 로 보내고, 다시 각 유닛 (2, 11, 50) 내에 공급하도록 해도 된다. 또, 제 1 실시형태에서는 조명계 챔버 (11) 내 및 경통 (50) 내가 단일 광로 공간으로 되어 있지만, 조명계 챔버 (11) 내 및 경통 (50) 내를 복수의 광로 공간으로 분할해도 된다. 복수의 광로 공간으로 분할한 경우에는, 각 광로 공간 각각에 저흡수성 가스 공급기 및 가스 배기기를 형성한다. 또한, 복수의 광로 공간으로 분할한 경우에는 각각의 공간에 공급하는 저흡수성 가스 중 수소의 함유량을 다르게 해도 된다. 예를 들어, 미러가 배치되는 광로 공간에 공급되는 저흡수성 가스 중 수소의 함유량과, 렌즈가 배치되는 광로 공간에 공급되는 저흡수성 가스 중 수소의 함유량을 다르게 해도 된다.

마스크 스테이지실 (30) 이나 웨이퍼 스테이지실 (44) 내는 진공 자외광이 투과 및 반사하는 렌즈나 미러가 적기 때문에, 순수한 질소나 희가스로 가스 치환한다. 이것은 급기관 (34, 45) 으로부터의 저흡수성 가스의 급기와, 내부가스의 배기관 (35, 46) 으로부터의 배기에 의해 실시한다.

다음에, 본 발명의 제 2 실시형태를 도 2 를 사용하여 설명한다. 도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 투영 노광 장치에 채용되는 투영 광학계의 구성을 나타내는 도면이고, 그 기본구성은 도 1 에 나타낸 제 1 실시형태에 관한 투영 광학계 (PL) 와 동일하다.

투영 광학계 (PL) 는 제 1 경통 (100) 및 제 2 경통 (101) 내에 수용되어 있다. 제 1 경통 (100) 의 측부에는 개구가 형성되어 있고, 이 개구를 통하여 서로의 내부공간이 연통하도록 제 2 경통 (101) 이 옆쪽에 부착되어 있다. 제 2 경통의 선단부는 폐색되어 있다.

제 1 경통 (100) 의 마스크측 단부의 개구는 렌즈 (110) 및 그 유지기구 (110a, 110b) 에 의해 기밀적으로 폐색되어 있고, 웨이퍼측 단부의 개구는 렌즈 (127) 및 그 유지기구 (127a, 127b) 에 의해 기밀적으로 폐색되어 있다. 또한, 제 1 경통 (100) 의 내부에서 제 2 경통 (101) 에 대한 개구의 상측 부분은 렌즈 (112) 및 그 유지기구 (112a, 112b) 에 의해 기밀적으로 폐색되어 있고, 그 개구의 하측 부분은 렌즈 (118) 및 그 유지기구 (118a, 118b) 에 의해 폐색되어 있다. 이로써 경통 (100, 101) 의 내부에는 세 개의 공간 (130, 140, 150) 이 구획 형성되어 있다.

또, 렌즈 (110, 127, 112, 118) 와 그 지지기구 (110a, 110b, 127a, 127b, 112a, 112b, 118a, 118b) 의 구조는 도 5 에 예시한 바와 같은 구조이고, 각 렌즈 (도 5 중 190) 의 둘레 단부에는 원고리형 평탄부 (190e) 가 형성되며, 그 평탄부 (190e) 의 한쪽 면은 O 링 등의 시일재 (191) 를 통하여 경통 (100) 에서 연장되는 지지부재 (192) 와 접촉되어 있다. 그리고, 제 2 유지부재 (193) 가 볼트 (194), 너트 (197) 및 와셔 (195, 196) 에 의해 지지부재 (192) 에 고착되며, 제 2 유지부재 (193) 의 선단부 근방에 형성된 돌기부 (193a) 가 평탄부 (190e) 의 다른 면을 누르고 있다. 시일재 (191) 및 지지부재 (192) 도 렌즈 (190) 주위를 원고리형으로 둘러싸고 있으며, 이로써 렌즈 (190) 의 상방과 하방의 기밀성이 유지되게 된다.

경통 (100, 101) 내의 공간 (130) 에는 렌즈 (111) 가 유지기구 (111a, 111b) 를 이용해 형성되어 있고, 공간 (150) 에는 복수의 렌즈 (119∼126) 가 각각 대응하는 유지기구 (118a∼126a, 118b∼126b) 를 이용해 형성되어 있다. 공간 (140) 의 제 1 경통 (100) 측에는 상측 반사면 (113a) 및 하측 반사면 (113b) 을 갖는 V 블록형 미러 (113) 가 지지부재 (114) 를 통해 부착되어 있고, 제 2 경통 (101) 측에는 렌즈 (115, 116) 및 오목면 거울 (미러 ; 117) 이 각각 유지기구 (115a∼117a, 115b∼117b) 를 이용해 형성되어 있다.

본 실시형태에서는, 경통 (100, 101) 내의 공간을 미러 (113) 및 미러 (117) 를 포함하는 공간 (140) 과 그 이외의 공간 (130, 150) 으로 분리하고 있다. 그리고, 미러 (113, 117) 를 포함하는 공간 (140) 에는 저흡수성 가스 공급기 (142) 및 급기관 (141), 저흡수성 가스 공급기 (144) 및 급기관 (143) 에 의해 헬륨을 공급하고, 내부를 헬륨으로 가스 치환한다. 한편, 그 이외의 공간 (130, 150) 에도 가스 공급기 (132, 152) 및 급기관 (131, 151) 에 의해 헬륨을 공급하고, 내부를 헬륨으로 가스 치환한다. 각각의 공간 (130, 140, 150) 내의 가스는 배기관 (145, 133, 153) 및 가스 배기기 (146, 134, 154) 에 의해 배기된다.

단, 그 때 각 공간 (130, 140, 150) 의 내표면적에 대한 헬륨가스의 공급유량을 미러 (113, 117) 를 포함하는 공간 (140) 에서는 높고 그 이외의 공간 (130, 150) 에서는 낮게 설정한다. 구체적으로는, 미러 (113, 117) 를 포함하는 공간 (140) 에서는 내표면적 1㎡ 당 헬륨 공급량을 5리터/분 정도로 하는데 반하여, 그 이외의 공간 (130, 150) 에서는 내표면적 1㎡ 당 헬륨 공급량을 1리터/분 정도로 한다.

이로써, 특히 산화에 약한 미러 (113(113a 및 113b), 117) 를 포함하는 공간 (140) 내에서의 수증기 농도를 저감시킬 수 있고, 미러 (113, 117) 의 산화를 방지할 수 있는 동시에, 다른 공간에서의 헬륨 유량을 억제함으로써 장치의 러닝 코스트의 저감이 가능해진다. 그리고, 미러 (113, 117) 를 포함하는 공간 (140) 에서는, 미러 (113, 117) 의 각 근방에서 급기관 (141, 143) 을 통하여 헬륨가스를 공급하고 있기 때문에, 미러 (113, 117) 의 근방을 공간 (140) 내의 다른 영역에 비하여 수증기 농도를 저감시킬 수 있다.

또, 다른 공간 (130, 150) 에 대해서는 그 공간 내에 포함되는 렌즈부재 (110∼112, 118∼127) 를 특별히 냉각할 필요가 없는 경우에는, 치환하는 가스를 질소로 함으로써 러닝 코스트를 한층 더 저감시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에서도 경통 (100, 101) 내를 가스 치환하는 상기 헬륨이나 질소에 10% 정도 이하의 수소를 섞어, 미러 (고반사율 코팅) 나 반사방지 코팅의 산화를 보다 강력하게 방지할 수도 있다.

본 실시형태와 같이 투영 광학계 (PL) 의 경통 (100, 101) 의 내부 공간을 세분화하고, 미러 (113, 117) 를 포함하는 공간 (140) 내에 공급하는 저흡수성 가스의 유량이나 가스종을 다른 공간 (130, 150) 에 공급하는 가스와 다르게 한 것은 조명 광학계 (IL) 의 챔버 (11) 나 빔 매칭 유닛 (BMU) 의 챔버 (2) 의 미러를 포함하는 공간과 다른 공간에 대해서도 적용할 수 있다.

이어서, 본 발명의 제 3 실시형태를 도 3 을 사용하여 설명한다. 도 3 은 본 발명에 관한 투영 노광 장치에 채용되는 투영 광학계를 나타내는 도면이고, 그 구성은 도 2 에 나타낸 제 2 실시형태의 투영 광학계 (PL) 와 거의 같기 때문에, 동일한 번호를 붙이고 그 설명은 생략한다. 단, 본 제 3 실시형태에서는 투영 광학계 (PL) 내는 세분화되어 있지 않고 단일한 기밀공간 (160) 으로 되어 있다.

경통 (100, 101) 내의 공간 (160) 에 가스 공급기 (162) 및 급기관 (161) 에 의해 헬륨을 공급하고, 그 공간 (160) 내의 가스를 배기관 (171) 및 가스 배기기 (172) 에 의해 배기하는 가스 치환 기구가 형성되어 있다.

또한, 특정한 광학소자로서의 미러 (113) (반사면 113a, 113b) 의 표면에 국소적으로 저흡수성 가스를 내뿜기 위한 가스 분출 기구로서 가스 공급기 (165, 168), 급기관 (163, 166) 및 가스 분사기 (164, 167) 가, 미러 (117) 의 표면에 국소적으로 저흡수성 가스를 내뿜기 위한 가스 분출 기구로서 가스 공급기 (170) 및 급기관 (169) 이 형성되어 있다.

도 4 는 V 블록형 미러 (113) 근방의 저흡수성 가스의 흐름을 나타내는 도면이고, V 블록형 미러 (113) 의 마스크측 반사면 (113a) 근방에는 가스 분사기 (164) 로부터 공급되는 저흡수성 가스가 가스류를 형성하고, 웨이퍼측 반사면 (113b) 의 근방에는 가스 분사기 (167) 로부터 공급되는 저흡수성 가스가 가스류를 형성한다. 미러 (113) 의 기부측에서 능선을 향해 반사면 (113a, 113b) 을 따른 가스의 흐름이 형성된다. 그 때문에, 미러 (113) 의 반사면 (113a, 113b) 의 표면은 그 주위의 잔류산소나 수증기 농도가 비교적 높은 가스에 접촉하는 일이 적어져 미러 (113) 의 산화를 방지할 수 있다. 미러 (117) 에 대해서도 마찬가지이다.

또, 이 제 3 실시형태에서는, 투영 광학계 (PL) 의 경통 (100, 101) 내에 공급하는 가스의 종류는 동일한 1 종류이기 때문에, 가스 공급기 (162, 165, 168, 170) 는 하나의 공급기로 모을 수도 있다.

또, 이 제 3 실시형태에서는 저흡수성 가스를 헬륨으로 하였지만, 미러 (113, 117) 를 적극적으로 냉각할 필요가 없는 경우에는 질소나 다른 희가스이어도 상관없다. 또, 제 1 및 제 2 실시형태와 같이 질소 또는 희가스에 소정 농도의 수소를 혼입한 가스를 사용하여 미러 (113, 117) 의 산화를 한층 더 방지하도록 할 수도 있다. 또, 제 3 실시형태에서의 가스 분출 기구를 제 1, 제 2 실시형태에 적용하는 것도 가능하다.

또, 이 제 3 실시형태와 같이 미러 (113, 117) 에 대하여 국소적으로 저흡수성 가스를 내뿜어 그 산화를 방지하는 방법은, 투영 광학계 (PL) 의 렌즈, 조명 광학계 (IL) 이나 빔 매칭 유닛 (BMU) 의 광학소자 (렌즈나 미러 등) 에 대해서도 적용 가능하다.

상기 서술한 제 1∼제 3 실시형태에서 사용하는 가스 공급기는 가스 봄베를 포함하여 그것으로부터 가스를 공급받는 것이어도 되고, 반도체 공장의 가스배관으로부터 가스를 공급받는 것이어도 된다. 어느 경우든 광로 내에 공급하는 가스의 순도를 높이기 위하여 산소나 수증기 등 흡수성 가스의 농도를 저하시키는 필터나 진애를 제거하는 필터 및 그 온도를 소정 온도로 제어하는 온도제어기구를 형성하는 것이 바람직한 것은 말할 필요도 없다.

이어서, 본 발명의 제 4 실시형태에 대하여 설명한다. 도 6 은 본 발명에 관한 투영 노광 장치에 채용되는 투영 광학계의 반사 광학 소자로서의 V 블록형 미러에 대하여, 저흡수성 가스 (퍼지 가스) 를 공급하는 다른 구성의 요부를 나타내는 도면이다. 투영 노광 장치의 전체적 구성, 투영 광학계의 구성 및 가스 공급기구 등은 상기 서술한 제 1∼제 3 실시형태에서 설명한 것과 같기 때문에 그 설명은 생략한다. 도 6 에 나타내는 V 블록형 미러 (201) 는 도 3 의 V 블록형 미러 (113) 에 상당하는 광학소자이다.

도 3 및 도 4 에 나타낸 V 블록형 미러 (113) 의 표면에 국소적으로 저흡수성 가스를 내뿜는 가스 분출 기구는, 동 도면에 나타낸 바와 같이 그 반사면 (113a, 113b) 을 따라 상하로부터 저흡수성 가스의 흐름이 생기도록 실시하고 있다. 이에 반하여 이 실시형태에서의 가스 분출 기구는 도 6 에 나타낸 바와 같이 V 블록형 미러 (201) 의 양측면, 즉 미러 (201) 의 기부에서 능선을 향한 방향과 직교하는 방향의 일방측에서 급기용 배관 (202) 을 통하여 저흡수성 가스를 내뿜도록 하고 있다.

도 6 에 나타낸 바와 같이 V 블록형 미러 (201) 의 양측면의 일방측에 배치된 급기용 배관 (202) 의 선단부 (공급구) 에는, 내뿜어지는 가스류를 저속화 또는 균일화하기 위한 정류 기구로서의 어태치먼트가 일체적으로 부착되어 있다. 여기에서는, 어태치먼트로서 급기용 후드 (대략 깔때기형 덕트 ; 204) 를 부착한 예를 나타내고 있다. 이러한 급기용 후드 (204) 를 부착함으로써 급기용 배관 (202) 의 공급구에서 내뿜어지는 저흡수성 가스의 유로 단면적이 넓어지기 (커지기) 때문에, 이와 함께 저흡수성 가스의 유속이 낮아진다. 이 때문에, V 블록형 미러 (201) 의 반사면 (201a, 201b) 근방이 공급된 저흡수성 가스에 의해 준정(準靜)적으로 채워져, 잔류산소나 수증기 농도가 비교적 높은 외기가 말려 들어가는 것을 적게 할 수 있다.

도 9 에 나타낸 바와 같이, 급기용 배관 (202) 및 급기용 후드 (204) 와 같은 구성의 급기용 배관 (203) 및 급기용 후드 (205) 를 V 블록형 미러 (201) 의 양측면의 타면측에 형성해도 된다. 이 경우에 있어서, 급기용 후드 (204, 205) 는 그 개구부 (공급구) 가 V 블록형 미러 (201) 를 사이에 두고 서로 대향하도록 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 급기용 배관 (202) 및 급기용 후드 (204) 를 V 블록형 미러 (201) 의 한 쪽에만 형성한 경우에는, 저흡수성 가스의 가스류가 말려드는 것은 필연적으로 상류측이 낮고 하류측으로 갈수록 높아지기 때문에, 하류측으로 감에 따라 반사율의 저하가 커지는 것이 우려된다.

이에 반하여, 급기용 배관 (202, 203) 및 급기용 후드 (204, 205) 를 V 블록형 미러 (201) 의 양측에 형성한 경우에는, 도 9 에 나타낸 바와 같이 급기용 후드 (204, 205) 의 쌍방으로부터 흘러 나온 저흡수성 가스 (GS1) 가 V 블록형 미러 (201) 의 대략 중앙부에서 서로 충돌하여, 반사면 (201a, 201b) 에서 외측 (이간되는 측) 을 향한 흐름이 생긴다. 이에 의해 잔류산소나 수증기 농도가 비교적 높은 외기 (GS2) 가 말려드는 것을 반사면 (201a, 201b) 의 전체면에 걸쳐 낮게 할 수 있어, V 블록형 미러 (201) 의 반사면 (201a, 201b) 의 반사율의 저하나 반사율 얼룩의 발생을 더욱 억제할 수 있다.

또, 여기에서는 저흡수 가스의 공급대상으로서의 광학소자는 V 블록형 미러 (201) 이기 때문에, 상기 서술한 바와 같이 급기용 배관 (202, 203) 및 급기용 후드 (204, 205) 를 그 양측면 근방에 각각 1 개, 합계 2 개를 형성하는 것이 적합하지만, 오목면 거울과 같은 광학소자의 경우에는 추가로 복수 (예를 들어 4 개, 6 개, 8 개) 를 형성해도 된다. 이 경우에는 저흡수성 가스의 각 공급구가 대상인 광학소자를 중심으로 하여 대칭이 되도록, 즉 방사상으로 배치하는 것이 바람직하다.

이러한 급기용 후드 (204, 205) 를 급기용 배관 (202, 203) 에 부착함으로써 급기용 후드 (204, 205) 의 개구부를 나간 저흡수성 가스는 천천히 흘러, 외기가 말려 드는 것을 적게 할 수 있지만, 급기용 후드 (204, 205) 의 중앙부 (급기용 배관 (202, 203) 의 연장선상) 의 유속이 높고 그 주위로 갈수록 유속이 낮아져, 유속의 균일성이 반드시 높은 것은 아니다. 이 때문에, 잔류산소나 수증기 농도가 비교적 높은 외기가 말려들게 될 수 있다.

그래서 이 실시형태에서는, 급기용 후드 (204, 205) 의 개구부에 그 일부를 폐색하는 차폐판 (206, 207) 을 일체적으로 부착하고 있다. 이 차폐판 (206, 207) 은 급기용 배관 (202, 203) 의 연장선상을 포함하도록, 즉 급기용 배관 (202, 203) 의 공급구로부터 내뿜어진 저흡수성 가스의 비교적 유속이 빠른 부분이 급기용 후드 (204, 205) 의 개구부에서 직접 내뿜어지지 않도록 형성하는 것이 바람직하다. 이로써 급기용 후드 (204, 205) 로부터 내뿜어지는 저흡수성 가스의 유속의 균일성이 높아져, 잔류산소나 수증기 농도가 비교적 높은 외기가 말려드는 것을 더욱 저감시킬 수 있다.

이 차폐판 (206, 207) 의 형상으로는, V 블록형 미러 (201) 측면의 형상이 삼각형인 것에 주목하여 이것과 상사 (相似) 인 삼각형으로 하였다. 차폐판 (206, 207) 의 형상을 대상이 되는 광학소자의 저흡수성 가스의 유로방향의 단면형상과 동일 또는 상사 형상으로 함으로써 반사면을 따른 원활한 흐름을 생성할 수 있어, 잔류산소나 수증기 농도가 비교적 높은 외기가 말려드는 것을 한층 더 방지할 수 있다.

여기에서, 급기용 배관 (202, 203) 에 부착하는 기체의 흐름을 저속화 또는 균일화하기 위한 정류 기구로서의 어태치먼트는 도 6 및 도 7 에 나타낸 것에 한정되지 않고, 도 8∼도 13 에 예시하는 것과 같은 것을 채용할 수 있다.

도 8 에는, 가스류를 저속화 또는 균일화하기 위한 정류 기구로서의 어태치먼트로서, 대략 깔때기형 덕트 (후드 ; 213) 를 사용한 것이 나타나 있다 (깔때기 방식). 이 덕트 (213) 는 급기용 배관 (211) 의 공급구에 하류측이 넓어지도록 배치하여 부착되어 있다. 덕트 (213) 의 개구부 (213a) 의 형상으로는 동 도면에 나타내는 직사각형 (장방형) 에 한정되지 않고, 원형, 반원형, 정사각형, 기타, 어떠한 형상이든 되지만, 그 형상은 저흡수성 가스의 공급대상으로서의 광학소자의 구성, 형상, 저흡수성 가스의 공급방향, 공급구의 수나 배치 등의 관점에서 선정하는 것이 바람직하다.

이하의 도 9∼도 13 은 도 8 에 나타낸 깔때기 방식 어태치먼트의 개량이다. 도 9 에는 덕트 (213) 의 개구부 (213a) 의 대략 중앙부에 직사각형 차폐판 (214) 을 일체적으로 부착한 것이 나타나 있다 (차폐판 방식). 도 10 에는 덕트 (213) 의 개구부 (213a) 의 상하 (개구부 (213a) 폭방향의 양측부) 에 개구부 (213a) 의 길이방향에 걸친 한 쌍의 차폐판 (215) 을 일체적으로 부착한 것이 나타나 있다 (슬릿 방식). 이들 차폐판 (215) 의 형상은, 동 도면에 나타내는 것에 한정되지 않고 다른 형상이어도 되며, 그 형상은 덕트 (213) 의 개구부 (213a) 의 형상, 저흡수성 가스의 공급대상으로서의 광학소자의 구성, 형상, 저흡수성 가스의 공급방향, 공급구의 수나 배치 등의 관점에서 선정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 중심부의 슬릿 간격을 좁게 하여 중심부에서 멀어질수록 슬릿 간격을 넓히는 것 등이 생각된다.

도 11 에는 덕트 (213) 의 내부에 급기용 배관 (211) 의 공급구로부터 덕트 (213) 의 개구부 (213a) 에 이르는 확장에 따라 방사상으로 복수의 확산판 (216) 을 일체적으로 형성한 것이 나타나 있다 (디퓨저 방식). 급기용 배관 (211) 의 공급구에서 내뿜어진 저흡수성 가스는 각 확산판 (216) 에 의해 유도되면서 개구부 (213a) 에서 내뿜어지게 되며, 저흡수성 가스의 흐름은 덕트 (213) 의 확장에 의해 저속화되는 동시에 확산판 (216) 에 의해 그 유속이 균일화된다. 확산판 (216) 의 수는 동 도면에서는 5 개로 하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 또, 확산판 (216) 은 방사상으로 균등하게 배치해도 된다. 단, 급기용 배관 (211) 의 공급구의 연장선상에 가까운 중앙부일수록 그 유속이 빠르고 외측일수록 느리기 때문에, 이것을 고려하여 덕트 (213) 의 개구부 (213a) 에서 내뿜어지는 저흡수성 가스가 전체적으로 균일한 유속이 되도록 배치 피치나 크기 (길이) 등을 연구하는 것이 바람직하다.

도 12 에는, 도 8 에 나타낸 덕트 (213) 의 개구부 (213a) 에 그 전체를 덮도록 메시판 (217) 을 부착한 것이 나타나 있다 (메시 방식). 이러한 메시판을 부착함으로써도 덕트의 개구부 (메시판) 에서 내뿜어지는 저흡수성 가스의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또, 도시는 생략하지만, 메시판 (217) 대신에 다수의 통공을 갖는 다공판을 부착해도 동일한 효과를 실현할 수 있다.

도 13 에는, 도 8 에 나타낸 덕트 (213) 의 개구부 (213a) 에 그 전체를 덮도록 정화 필터판 (여기에서는 파티클 필터판 ; 218) 을 부착한 것이다 (파티클 필터 방식). 이러한 필터판을 부착함으로써도 덕트 (213) 의 개구부 (213a (필터판 218)) 에서 내뿜어지는 저흡수성 가스의 균일성을 향상시킬 수 있는 것에 더하여, 저흡수성 가스에 포함되는 파티클 (먼지, 티끌 등) 을 제거할 수 있어 편리하다.

또, 도 12 및 도 13 에서는 메시판 (217) 및 필터판 (218) 을 도 8 에 나타낸 덕트 (213) 의 개구부 (213a) 에 부착하였지만, 도 9 및 도 10 의 덕트 (213) 의 개구부 (213a ; 차폐판 (214, 215) 이외의 부분) 에 부착하거나 또는 도 11 의 덕트 (213) 의 개구부 (213a) 에 부착하도록 해도 된다. 도 8∼도 13 에 나타낸 급기용 배관 (211) 은 그 단면이 직사각형상이 아니더라도 관상이라면 원형, 타원형, 다각형, 기타 어떠한 형상이어도 된다.

이어서, 본 발명의 제 5 실시형태에서의 가스 분출 기구의 구성을 도 14 를 사용하여 설명한다. 상기 서술한 제 4 실시형태에서는, 판형체 (212) 나 덕트 (213) 를 형성하는 구성에 대하여 설명하였지만, 이 실시형태에서는, 도 14 에 나타낸 바와 같이 주급기용 배관 (221) 의 근방에 복수의 보조 급기용 배관 (222) 을 형성하여, 주급기용 배관 (221) 에서 내뿜어지는 저흡수성 가스가 따르도록 복수의 보조흡기용 배관 (222) 으로부터 저흡수성 가스를 공급하도록 하고 있다.

이러한 구성을 채용함으로써, V 블록형 미러 (201) 에는 주로 주급기용 배관 (221) 에서 저흡수성 가스가 공급되지만, 이 흐름에 대략 평행하게 보조 급기용 배관 (222) 으로부터의 저흡수성 가스가 흐르고 있기 때문에, 주급기용 배관 (221) 으로부터의 저흡수성 가스에 말려드는 것은 잔류산소나 수증기 농도가 비교적 높은 외기보다도 청정한 보조 급기용 배관 (222) 에서 공급된 저흡수성 가스이고, 보조 급기용 배관 (222) 으로부터의 저흡수성 가스가 그 외측의 외기에 대한 벽이 되어, 주급기용 배관 (221) 으로부터의 저흡수성 가스에 외기가 말려드는 일이 적어진다. 이 때문에, V 블록형 미러 (201) 의 반사면 (201a, 201b) 근방이 저흡수성 가스로 채워져, 잔류산소나 수증기 농도가 비교적 높은 외기가 말려드는 것을 적게 할 수 있다.

이 예에서는, 보조 급기용 배관 (222) 으로부터 내뿜어지는 저흡수성 가스는 주급기용 배관 (221) 으로부터 내뿜어지는 저흡수성 가스와 동일한 가스로 하고 있다. 이와 같이 동일한 가스로 하면 주급기용 배관 (221) 에 저흡수성 가스를 공급하기 위한 공급장치로부터 분기시켜 보조 급기용 배관 (222) 에 저흡수성 가스를 공급할 수 있어 구성상 편리하다. 단, 주급기용 배관 (221) 으로부터 내뿜어지는 저흡수성 가스와 다른 저흡수성 가스를 보조 급기용 배관 (222) 으로부터 공급하도록 해도 되며, 이 경우에는 보조 급기용 배관 (222) 을 통하여 공급하는 저흡수성 가스는 주급기용 배관 (221) 으로부터 공급하는 저흡수성 가스보다도 그 순도가 낮은 것 (단, 주위의 분위기보다도 충분히 고순도일 필요는 있다) 이면 된다. 보조 급기용 배관 (222) 으로부터 내뿜어지는 저흡수성 가스의 유속이나 유량은 주급기용 배관 (221) 으로부터 내뿜어지는 저흡수성 가스의 유속 및 유량과 같거나 높거나 또는 낮거나 모두 가능하지만, 보조 급기용 배관 (222) 으로부터 공급되는 저흡수성 가스의 유량은 주급기용 배관 (221) 으로부터 공급되는 저흡수성 가스의 유량보다 낮아도 상관없다.

도 18 에 나타낸 바와 같이, 주급기용 배관 (221) 및 보조 급기용 배관 (222) 과 같은 구성의 주급기용 배관 (223) 및 보조 급기용 배관 (224) 을 V 블록형 미러 (201) 의 양측면의 타면측에 형성해도 된다. 이 경우에 있어서, 쌍을 이루는 급기용 배관 (221, 222, 223, 224) 은 그 개구부 (공급구) 가 V 블록형 미러 (201) 를 사이에 두고 서로 대향하도록 형성하는 것이 바람직하다. 주급기용 배관 (221) 및 보조 급기용 배관 (222) 과 동일한 구성의 주급기용 배관 (223) 및 보조 급기용 배관 (224) 을 V 블록형 미러 (201) 의 양측면의 타면측에도 형성한 경우에는, 도 18 에 나타낸 바와 같이 주급기용 배관 (221, 223) 및 보조 급기용 배관 (222, 224) 각각에서 흘러 나온 저흡수성 가스 (GS1) 가 V 블록형 미러 (201) 의 대략 중앙부에서 서로 충돌하여, 반사면 (201a, 201b) 에서 외측 (이간하는 측) 을 향한 흐름이 된다. 이로써, 잔류산소나 수증기 농도가 비교적 높은 외기 (GS2) 가 말려드는 것을 더욱 저감할 수 있어, V 블록형 미러 (201) 의 반사면 (201a, 201b) 의 반사율 저하나 반사율 불균일의 발생을 더욱 억제할 수 있다.

또, 여기에서는 저흡수성 가스의 공급대상으로서의 광학소자는 V 블록형 미러 (201) 이기 때문에, 상기 서술한 바와 같이 주급기용 배관 (221, 223) 및 보조 급기용 배관 (222, 224) 을 그 양측에 각각 1 세트, 합계 2 세트 형성하는 것이 바람직하지만, 오목면 거울과 같은 광학소자의 경우에는, 추가로 복수 세트 (예를 들어 4 세트, 6 세트, 8 세트) 를 형성해도 된다. 이 경우에는, 저흡수성 가스의 각 공급구가 대상인 광학소자를 중심으로 하여 대칭이 되도록, 즉 방사상으로 배치하는 것이 바람직하다.

상기 서술한 제 5 실시형태에서는, 주급기용 배관 (221, 223), 보조 급기용 배관 (222, 224) 어디에도 도 8 및 도 9 에 나타낸 급기용 후드 (204), 도 10 에 나타낸 판형체 (212) 또는 도 11∼도 16 에 나타낸 덕트 (213) 를 형성하지 않은 것에 대하여 설명하였지만, 주급기용 배관 (221, 223), 보조 급기용 배관 (222, 224) 중 어느 하나 또는 복수 (전부이어도 된다) 에 도 8 및 도 9 에 나타낸 급기용 후드 (204), 도 10 에 나타낸 판형체 (212) 또는 도 11∼도 16 에 나타낸 덕트 (213) 를 형성해도 되고, 이로써 보다 높은 효과를 얻을 수 있다.

또, 도 7 또는 도 15 에서는, V 블록형 미러 (201) 양측면의 양측에서 저흡수성 가스를 공급하도록 하였지만, 그 일방측에서는 상기 서술한 바와 같은 저흡수성 가스를 공급하고, 타방측은 저흡수성 가스를 공급하는 것이 아니라 배출하도록 구성할 수 있다. 이와 같이 구성함으로써, V 블록형 미러 (201) 의 일방의 측면측에서 공급된 저흡수성 가스가 반사면 (201a, 201b) 을 따라 흘러 타방측에서 배출되기 때문에, 저흡수성 가스의 흐름이 원활해져, 잔류산소나 수증기 농도가 비교적 높은 외기가 말려드는 것을 저감할 수 있다.

상기 서술한 실시형태에서는, 스텝 앤드 스캔 방식의 축소투영형 노광 장치에 본 발명을 적용한 것을 설명하였지만, 스텝 앤드 리피트 방식 또는 스텝 앤드 스티치 방식의 축소투영형 노광 장치나 미러 프로젝션 얼라이너 등, 어떠한 방식의 노광 장치에 대해서도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

또, 반도체 소자의 제조에 사용되는 노광 장치뿐만 아니라 액정표시소자, 플라즈마 디스플레이, 박막자기헤드 및 촬상소자 (CCD 등), 마이크로머신, DNA 칩 등의 제조에 사용되는 노광 장치 및 레티클 또는 마스크를 제조하기 위하여, 유리기판 또는 규소 웨이퍼 등에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 즉, 본 발명은 노광 장치의 노광 방식이나 용도 등에 관계없이 적용할 수 있다.

노광광원 (1) 으로서는, 상기 서술한 것 이외에 예를 들어 파장 193㎚, 157㎚, 146㎚, 126㎚ 중 어느 하나에 발진 스펙트럼을 갖는 YAG 레이저 등의 고체 레이저의 고조파를 사용하도록 해도 된다. 또, DFB 반도체 레이저 또는 화이버 레이저로부터 발진되는 적외역 또는 가시역의 단일 파장 레이저를 예를 들어 에르븀 (또는 에르븀과 이트륨 양쪽) 이 도프된 화이버 증폭기로 증폭하고, 비선형 광학결정을 사용하여 자외광으로 파장변환한 고조파를 사용해도 된다.

또, 투영 광학계는 축소계뿐만 아니라 등배계, 또는 확대계 (예를 들어 액정 디스플레이 또는 플라즈마 디스플레이 제조용 노광 장치 등) 를 사용해도 된다. 게다가, 투영 광학계는 반사 광학계, 반사굴절 광학계 및 굴절 광학계 모두 사용할 수 있다.

상기 서술한 실시형태의 노광 장치는, 복수의 광학소자 (렌즈, 미러 등) 로 구성되는 조명 광학계 및 투영 광학계를 노광 장치 본체에 장착하여 광학조정하는 동시에, 다수의 기계부품으로 이루어지는 레티클 스테이지나 웨이퍼 스테이지를 노광 장치 본체에 장착하여 배선이나 배관을 접속하고, 레이저 간섭계나 AF 장치를 장착하여 광학조정하고, 조명 광학계 및 투영 광학계의 챔버, 경통 내지 공간격리용 격벽 등에 퍼지 가스 공급장치, 회수장치를 배관을 통해 접속하여 별도로 공기조절 장치를 갖는 환경 챔버를 조립하여 그 노광 장치 본체를 그 환경 챔버 내에 설치하고, 다시 종합조정 (전기 조정, 동작 확인 등) 함으로써 제조할 수 있다. 또, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸 내에서 실시하는 것이 바람직하다.

다음에, 상기 서술한 노광 장치를 리소그래피 공정에서 사용한 디바이스의 제조방법에 대하여 도 16 및 도 17 을 참조하여 설명한다. 도 16 및 도 17 은 예를 들어 IC 나 LSI 등의 반도체 칩, 액정패널, CCD, 박막자기헤드, 마이크로 머신 등의 전자 디바이스의 제조공정을 나타내는 플로우차트이다.

도 16 에 나타내는 바와 같이, 전자 디바이스의 제조공정에서는 먼저 전자 디바이스의 회로 설계 등의 디바이스의 기능ㆍ성능을 설계하고 (공정 S910), 다음에 그 기능을 실현하기 위한 패턴을 설계하고, 설계한 회로패턴을 형성한 마스크를 제작한다 (공정 S920). 한편, 규소 등의 재료를 사용하여 웨이퍼 (규소 기판) 를 제조한다 (공정 S930).

다음에, 공정 S920 에서 제작한 마스크 및 공정 S930 에서 제조한 웨이퍼를 사용하여 리소그래피 기술 등에 의해 웨이퍼 상에 실제 회로 등을 형성한다 (공정 S940). 구체적으로는, 도 17 에 나타내는 바와 같이 먼저 산화 (공정 S941), CVD (공정 S942), 전극 형성 (공정 S943) 또는 이온 주입 (공정 S944) 등의 처리를 실시하여, 웨이퍼 표면에 절연막, 전극배선막 또는 반도체막과의 박막을 형성한다. 다음에, 이 박막의 전체면에 레지스트 도포장치 (코터) 를 사용하여 감광제 (레지스트) 를 도포한다 (공정 S945).

다음에, 이 레지스트 도포후의 기판을 상기 서술한 본 발명에 관한 노광 장치의 웨이퍼 홀더 상에 로드하는 동시에 공정 S920 에서 제조한 마스크를 레티클 스테이지 상에 로드하여, 그 마스크에 형성된 패턴을 웨이퍼 상에 축소 전사한다 (공정 S946). 이 때, 노광 장치에서는 웨이퍼의 각 쇼트영역을 순차 위치맞춤하여 각 쇼트영역에 마스크의 패턴을 순차 전사한다.

노광이 종료되면, 웨이퍼를 웨이퍼 홀더에서 언로드하고 현상장치 (디벨로퍼) 를 사용하여 현상한다 (공정 S947). 이로써 웨이퍼 표면에 마스크패턴의 레지스트 이미지가 형성된다.

그리고, 현상처리가 종료된 웨이퍼에 에칭장치를 사용해 에칭처리하고 (공정 S948), 웨이퍼 표면에 잔존하는 레지스트를 예를 들어 플라즈마 애싱 장치 등을 사용하여 제거한다 (공정 S949).

이로써, 웨이퍼의 각 쇼트영역에 절연층이나 전극배선 등의 패턴이 형성된다. 그리고, 이 처리를 마스크를 바꾸어 순차 반복함으로써 웨이퍼 상에 실제의 회로 등이 형성된다.

웨이퍼 상에 회로 등이 형성되면, 도 16 에 나타내는 바와 같이 다음에 디바이스로서 조립한다 (공정 S950). 구체적으로는, 웨이퍼를 다이싱하여 개개의 칩으로 분할하고, 각 칩을 리드프레임이나 패키지에 장착하여 전극 접속하는 본딩을 하여, 수지 밀봉 등 패키징 처리를 한다. 그리고, 제조한 디바이스의 동작확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 하여 (공정 S960) 디바이스 완성품으로서 출하하거나 한다 (공정 S970).

또, 본 발명은 상기 서술한 각 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지로 변경할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

이상 본 발명에 의하면, 진공 자외광을 광원으로 하는 노광 장치라 해도 광학소자의 광학특성 (반사경의 반사율이나 렌즈의 반사방지 코팅의 투과율 등) 의 열화를 억제할 수 있어, 장기에 걸쳐 초기성능을 유지할 수 있는, 내구성이 높은 투영 노광 장치를 제공할 수 있다는 효과가 있다.

또, 노광광에 의한 광학소자의 대열을 방지하여 안정적인 광학성능을 발휘할 수 있는 투영 노광 장치를 제공할 수 있다고 하는 효과도 있다.

본 개시는 2002년 6월 11일에 제출된 일본 특허출원 제2002-169496호에 포함된 주제에 관련되며, 그 개시 전부는 여기에 참조사항으로서 명백하게 들어 있다.

Claims (31)

1. 노광광으로 마스크를 조명하여, 상기 마스크 상의 패턴의 이미지를 기판 상에 전사하는 노광 장치에 있어서,

   상기 노광광이 통과하는 광로 공간에 불활성 가스 또는 희가스를 주성분으로 하는 기체를 공급하는 동시에, 상기 광로 공간의 적어도 일부에 공급되는 상기 기체에 소정 농도의 수소를 함유시키는 기체 공급 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 노광광으로 상기 마스크를 조명하는 조명 광학계와,

   상기 패턴의 이미지를 기판 상에 전사하는 투영 광학계와,

   상기 조명 광학계 또는 상기 투영 광학계의 적어도 한 쪽에 형성되어, 상기 노광광을 반사하는 반사 광학 소자를 가지며,

   상기 광로 공간의 적어도 일부는 상기 반사 광학 소자를 포함하는 공간인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 노광광으로 상기 마스크를 조명하는 조명 광학계와,

   상기 패턴의 이미지를 기판 상에 전사하는 투영 광학계를 가지며,

   상기 조명 광학계 또는 상기 투영 광학계의 적어도 한 쪽은 서로 독립된 복수의 광로 공간을 가지며,

   상기 기체 공급 기구는, 상기 복수의 광로 공간 각각에 공급되는 상기 기체에 소정 농도의 수소를 함유시키는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
4. 노광광으로 마스크를 조명하여, 상기 마스크 상의 패턴의 이미지를 기판 상에 전사하는 노광 장치에 있어서,

   상기 노광광이 통과하는 광로 공간에 불활성 가스 또는 희가스를 주성분으로 하는 기체를 공급하는 기체 공급 기구와,

   상기 광로 공간 내에 배치되는 복수의 광학소자 중 특정한 광학소자에 대하여 상기 기체를 내뿜는 분출 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 분출 기구는, 상기 광학소자에 대하여, 상기 기체 공급 기구에 의한 상기 기체의 흐름과 상이한 흐름을 형성하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 분출 기구의 기체 공급구에 형성되고, 그 기체 공급구에서 내뿜어지는 기체의 흐름을 저속화 또는 균일화시키는 정류 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 분출 기구의 기체 공급구로부터 내뿜어지는 기체의 흐름을 따르도록 상기 기체를 공급하는 보조 분출 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 분출 기구의 기체 공급구 및 상기 보조 분출 기구의 기체 공급구 중 적어도 한쪽에, 그 기체 공급구에서 공급되는 기체의 흐름을 저속화 또는 균일화시키는 정류 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
9. 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,

   상기 정류 기구는 상기 기체 공급구 주위에 외측을 향해 부착된 판형체를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
10. 제 6 항 또는 제 8 항에 있어서,

    상기 정류 기구는, 상기 기체 공급구에 하류측이 넓어지도록 부착된 대략 깔때기형 덕트부를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 덕트부의 개구부 일부를 폐색하도록 차폐판을 형성한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 덕트부의 내부에 기체의 흐름을 정류하기 위한 복수의 확산판을 형성한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
13. 제 10 항에 있어서,

    상기 덕트부의 개구부에 메시판을 형성한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
14. 제 10 항에 있어서,

    상기 덕트부의 개구부에 복수의 통공 (通孔) 을 갖는 다공판을 형성한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
15. 제 10 항에 있어서,

    상기 덕트부의 개구부에 정화 필터판을 형성한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
16. 제 4 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 분출 기구의 상기 기체 공급구를 상기 광학소자를 향해 복수 배치한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
17. 제 4 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 분출 기구의 상기 기체 공급구에 대하여 상기 광학소자를 사이에 두고 대략 대칭인 위치에 기체 배기구를 갖는 배기 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
18. 제 4 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 특정한 광학소자는 금속막을 갖는 광학소자인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
19. 제 4 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 노광광으로 상기 마스크를 조명하는 조명 광학계와,

    상기 패턴의 이미지를 기판 상에 전사하는 투영 광학계를 가지며,

    상기 광학소자는, 상기 조명 광학계와 상기 투영 광학계의 적어도 한쪽에 형성되어 상기 노광광을 반사하는 반사 광학 소자인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
20. 제 4 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 기체는 소정 농도의 수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 광로 공간에 공급되는 상기 기체는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
22. 제 1 항 내지 제 3 항, 제 20 항 및 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 수소 가스의 농도는 분압비 10% 정도 이하인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
23. 노광광으로 마스크를 조명하여, 상기 마스크 상의 패턴의 이미지를 기판 상에 전사하는 노광 장치에 있어서,

    상기 노광광이 통과하는 광로 공간을, 반사 광학 소자를 포함하는 제 1 공간과 그 반사 광학 소자를 포함하지 않는 제 2 공간으로 격리하는 격리부재와,

    상기 제 1 공간에 불활성 가스 또는 희가스를 주성분으로 하는 제 1 기체를 공급하는 제 1 기체 공급 기구와,

    상기 제 2 공간에 상기 제 1 기체와는 다른 제 2 기체를 공급하는 제 2 기체 공급 기구를 갖는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
24. 제 23 항에 있어서,

    상기 제 1 공간에 대한 상기 제 1 기체의 공급량과 상기 제 2 공간에 대한 상기 제 2 기체의 공급량이 상이한 것을 특징으로 하는, 노광 장치.
25. 제 23 항에 있어서,

    상기 제 1 기체와 상기 제 2 기체는 주성분이 상이한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
26. 제 23 항에 있어서,

    상기 제 1 기체는 소정 농도의 수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
27. 노광광으로 마스크를 조명하여, 상기 마스크 상의 패턴의 이미지를 기판 상에 전사하는 노광 방법에 있어서,

    상기 노광광이 통과하는 광로 공간에 불활성 가스 또는 희가스를 주성분으로 하는 기체를 공급하는 동시에, 상기 광로 공간의 적어도 일부에 공급되는 상기 기체에 소정 농도의 수소를 함유시키는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
28. 노광광으로 마스크를 조명하여, 상기 마스크 상의 패턴의 이미지를 기판 상에 전사하는 노광 방법에 있어서,

    상기 노광광이 통과하는 광로 공간에 불활성 가스 또는 희가스를 주성분으로 하는 기체를 공급하고,

    상기 광로 공간 내에 배치되는 복수의 광학소자 중 특정한 광학소자에 대하여 상기 기체를 내뿜는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
29. 노광광으로 마스크를 조명하여, 상기 마스크 상의 패턴의 이미지를 기판 상에 전사하는 노광 방법에 있어서,

    상기 노광광이 통과하는 광로 공간을, 반사 광학 소자를 포함하는 제 1 공간과 그 반사 광학 소자를 포함하지 않는 제 2 공간으로 격리하고,

    상기 제 1 공간에 불활성 가스 또는 희가스를 주성분으로 하는 제 1 기체를 공급하고,

    상기 제 2 공간에 상기 제 1 기체와는 다른 제 2 기체를 공급하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
30. 노광광으로 마스크를 조명하여, 상기 마스크 상의 패턴의 이미지를 기판 상에 전사하는 노광 방법에 있어서,

    상기 노광광의 광로 상에 배치되는 적어도 1 개의 광학소자의 상기 노광광이 통과하는 부분보다도 넓은 영역으로 기체를 내뿜으면서 상기 기판을 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
31. 리소그래피 공정을 포함하는 전자 디바이스의 제조방법으로서,

    상기 리소그래피 공정은, 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 사용하여, 마스크 기판에 형성된 패턴을 기판에 전사하는 것을 특징으로 하는 전자 디바이스의 제조방법.