KR20060009356A - 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

노광 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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KR20060009356A KR1020057021738A KR20057021738A KR20060009356A KR 20060009356 A KR20060009356 A KR 20060009356A KR 1020057021738 A KR1020057021738 A KR 1020057021738A KR 20057021738 A KR20057021738 A KR 20057021738A KR 20060009356 A KR20060009356 A KR 20060009356A
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Abstract

본 발명은 디바이스 제조 시스템(SYS)의 노광 장치 본체(EX)는 투영 광학계(PL)와 기판(P) 사이의 적어도 일부를 액체(50)로 채우고, 투영 광학계(PL)와 액체(50)를 통해 마스크(M)의 패턴의 상을 기판(P)상에 투영하여 기판(P)을 노광하는 것으로서, 기판(P)을 유지하는 동시에 기판(P)이 잠기도록 액체(50)를 유지하는 기판 홀더(PH)와, 투영 광학계(PL)의 투영 영역(AR1) 근방에서 기판(P)의 상측으로부터 기판(P) 상으로 액체(50)를 공급하는 액체 공급 기구(12)를 포함하는 것을 목적으로 한다. 이러한 구성에 의해 투영 광학계와 기판 사이에 액체를 채워 노광 처리할 때에도 원하는 디바이스의 패턴을 기판상에 형성 가능한 노광 장치를 제공할 수 있다.

Description

노광 장치 및 디바이스 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING DEVICE}
본원은 2003년 5월 15일자 일본 특허청에 출원된 특허 출원(일본 특허 출원 제2003-137214호)을 기초하여 그 내용을 원용하는 것으로 한다.
본 발명은 투영 광학계와 기판 사이의 적어도 일부를 액체로 채우고, 투영 광학계와 액체를 통해 기판에 패턴을 노광하는 노광 장치 및 이 노광 장치를 이용한 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스는 마스크상에 형성된 패턴을 감광성 기판상에 전사하는 소위 포토리소그래피 수법에 의해 제조된다. 이 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광 장치는 마스크를 지지하는 마스크 스테이지와 기판을 지지하는 기판 스테이지를 구비하고, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지를 순차적으로 이동하면서 마스크의 패턴을 투영 광학계를 통해 기판에 전사하는 것이다. 최근, 디바이스 패턴의 보다 더한 고집적화에 대응하기 위해서 투영 광학계의 고해상도화가 한층 더 요구되고 있다. 투영 광학계의 해상도는 사용하는 노광 파장이 짧아질수록, 또한 투영 광학계의 개구수가 클수록 높아진다. 그 때문에, 노광 장치에서 사용되는 노광 파장은 해마다 단파장화하고 있고, 투영 광학계의 개구수도 증대되 고 있다. 그리고, 현재 주류를 이루고 있는 노광 파장은 KrF 엑시머 레이저의 248 ㎚이지만, 더욱 단파장인 ArF 엑시머 레이저의 193 ㎚도 실용화되고 있다. 또한, 노광을 행할 때에는 해상도와 마찬가지로 초점 심도(DOF)도 중요하게 된다. 해상도(R) 및 초점 심도(δ)는 각각 이하의 수학식1 및 수학식 2로 표시된다.
R＝k1·λ/NA
δ＝±k2·λ/NA2
여기서, λ는 노광 파장, NA는 투영 광학계의 개구수, k1, k2는 프로세스 계수이다.수학식 1 및 수학식 2로부터, 해상도(R)를 높이기 위해서 노광 파장(λ)을 짧게 하고, 개구수(NA)를 크게 하면, 초점 심도(δ)가 좁아지는 것을 알 수 있다.
초점 심도(δ)가 너무 좁아지면, 투영 광학계의 상면(像面)에 대하여 기판 표면을 쉽게 합치시킬 수 없게 되고, 노광 동작시의 마진이 부족하게 될 우려가 있다. 그래서, 실질적으로 노광 파장을 짧게 하고, 또한 초점 심도를 넓히는 방법으로서, 예컨대 하기 특허 문헌 1, 2에 개시되어 있는 액침법(液浸法)이 제안되어 있다. 이 액침법은 투영 광학계의 하면과 기판 표면 사이를 물이나 유기 용매 등의 액체로 채우고, 액체 속에서의 노광광의 파장이 공기중의 1/n(n은 액체의 굴절율로 통상 1.2∼1.6 정도)이 되는 것을 이용하여 해상도를 향상시키는 동시에 초점 심도를 약 n배로 확대시키는 것이다.
그런데, 상기 종래 기술에는 이하에 기술하는 문제가 존재한다.
상기 국제 공개 제99/49504호 팜플렛에 개시되어 있는 노광 장치는 액침 영역을 기판상의 일부에 형성하도록 액체를 공급 및 회수하는 구성이지만, 액체를 다 회수하지 않고 기판상에 잔류시키게 되면, 이 잔류한 액체가 기화하여 기판을 열변형시키거나 기화한 후에 기판상에 부착 흔적(소위 워터마크)을 남겨 기판상에 형성되는 패턴에 악영향을 미치게 할 가능성이 있다. 또한, 상기 일본 특허 공개 평성 제10-303114호 공보에 개시되어 있는 노광 장치는 기판 전체를 액체 속에 유지하는 구성이지만, 투영 광학계와 기판 사이의 액체의 교체가 적기 때문에, 액침 영역의 액체가 온도 변화하거나 불순물이 존재하기 쉽게 될 가능성이 있어, 이에 따라 기판상에 투영되는 패턴상이 열화할 우려가 있다. 따라서, 원하는 성능을 갖는 디바이스를 제조할 수 없게 될 우려가 있다.
또한, 상기 국제 공개 제99/49504호 팜플렛의 노광 장치에서는 노광 처리 후에 기판의 표면에 액체를 잔존(부착)시킨 상태에서 이 기판을 반송(반출)하면, 반송 중에 상기 잔존하고 있던 액체가 기판으로부터 낙하하고, 낙하한 액체에 의해 반송 경로 주변의 각 장치나 부재가 녹슬거나 노광 장치가 배치되어 있는 환경의 청정도를 유지할 수 없게 되는 등의 문제가 발생한다. 혹은, 기판으로부터 낙하(비산)한 액체에 의해 노광 장치 주변의 환경 변화(습도 변화)를 초래하는 경우도 있다. 습도 변화가 생기면, 예컨대 스테이지 위치 계측에 이용하는 광 간섭계의 광로상의 공기에 흔들림이 생겨 스테이지 위치 계측이 정밀도 좋게 행해지지 않게 되어 원하는 패턴 전사 정밀도를 얻을 수 없게 된다고 하는 문제가 발생한다. 또한, 노 광 처리 후에 기판에 액체를 부착시킨 상태에서 예컨대 현상 처리가 실행되면, 원하는 성능을 갖는 디바이스를 제조할 수 없게 될 가능성이 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 투영 광학계와 기판 사이에 액체를 채워 노광 처리할 때에도 원하는 디바이스의 패턴을 기판상에 형성할 수 있는 노광 장치 및 이 노광 장치를 이용한 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 실시예에 도시한 도 1 내지 도 12에 대응시킨 이하의 구성을 채용하고 있다.
본 발명의 노광 장치(SYS, EX)는 투영 광학계(PL)와 기판(P) 사이의 적어도 일부를 액체(50)로 채우고, 투영 광학계(PL)와 액체(50)를 통해 패턴의 상을 기판(P)상에 투영하여 기판(P)을 노광하는 노광 장치에 있어서, 기판(P)을 유지하는 동시에 기판(P)이 잠기도록 액체(50)를 유지하는 기판 유지 부재(PH)와, 투영 광학계(PL)의 투영 영역(AR1) 근방에서 기판(P)의 상측으로부터 기판(P) 상으로 액체(50)를 공급하는 액체 공급 기구(12)를 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 기판 전체를 액체에 잠기게 한 상태에서 기판의 상측으로부터 액체를 공급하도록 하고 있기 때문에, 기판 표면의 액체의 기화의 영향, 구체적으로는 액체의 기화에 의한 기판의 열변형이나 부착 흔적의 발생 등을 방지할 수 있는 동시에, 투영 광학계와 기판 사이에 신선하고 청정한 액체를 공급할 수 있기 때문에, 액체의 온도 변화나 불순물의 영향을 억제하여 원하는 패턴을 정밀도 좋게 기판상에 형성할 수 있게 된다. 따라서, 원하는 성능을 갖는 디바이스를 제조할 수 있다.
본 발명의 노광 장치(SYS, EX)는 기판(P)상의 적어도 일부에 액침 영역(AR2)을 형성하고, 액침 영역(AR2)을 형성하는 액체(50)와 투영 광학계(PL)를 통해 패턴의 상을 기판(P)상에 투영하여 기판(P)을 노광하는 노광 장치에 있어서, 기판(P)을 유지하는 동시에 액체(50)의 유출을 방지하기 위해서 기판(P)을 둘러싸도록 형성된 측벽부(PHW)를 갖는 기판 유지 부재(PH)와, 기판 유지 부재(PH)를 탈착할 수 있도록 설치되며, 기판 유지 부재(PH)를 지지하여 투영 광학계(PL)에 대하여 2차원 이동 가능한 가동 부재(PST)를 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 가동 부재에 대하여 기판 유지 부재를 탈착 가능하게 설치함으로써, 기판 유지 부재에 기판을 유지한 상태에서 노광 처리후의 기판을 반출할 수 있다. 따라서, 기판으로부터의 액체의 낙하나 비산에 기인한 환경 변화나 장치의 녹 등의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 노광 장치(SYS, EX)는 기판(P)상의 적어도 일부에 액침 영역(AR2)을 형성하고, 액침 영역(AR2)을 형성하는 액체(50)와 투영 광학계(PL)를 통해 패턴의 상을 기판(P)상에 투영하여 기판(P)을 노광하는 노광 장치에 있어서, 기판(P)을 유지하는 기판 유지 부재(PH)와, 기판 유지 부재(PH)를 탈착할 수 있도록 설치되며, 기판 유지 부재(PH)를 지지하여 투영 광학계(PL)에 대하여 2차원 이동 가능한 가동 부재(PST)와, 가동 부재(PST)로부터 분리시킨 기판 유지 부재(PH)와, 기판(P)을 유지한 채로 반송하는 반송 기구(H)를 포함한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 가동 부재에 대하여 기판 유지 부재를 탈착 가능하게 설치함으로써, 기판 유지 부재에 기판을 유지한 상태에서 노광 처리후의 기판을 반출할 수 있기 때문에, 가동 부재나 그 주위의 부재에 액체가 부착되어 잔류하는 것이 방지되어 기판으로부터의 액체의 낙하 등을 방지할 수 있다.
본 발명의 디바이스 제조 방법은 상기 어느 하나에 기재한 노광 장치(SYS, EX)를 이용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 액체의 기화의 영향이나 환경 변화를 억제한 상태에서 원하는 성능을 갖는 디바이스를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 노광 장치로서의 디바이스 제조 시스템의 일 실시예를 도시한 개략 구성도.
도 2는 도 1을 상측에서 본 도면.
도 3은 노광 처리를 행하는 노광 장치 본체의 일 실시예를 도시한 개략 구성도.
도 4a 및 도 4b는 기판 스테이지에 대하여 탈착되는 기판 홀더를 설명하기 위한 모식도.
도 5a 및 도 5b는 기판 홀더의 일 실시예를 도시한 도면.
도 6은 공급 노즐 및 회수 노즐의 레이아웃을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 액체 제거 장치의 일 실시예를 도시한 개략 구성도.
도 8은 도 7 중 기체 분출부를 설명하기 위한 평면도.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 노광 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 노광 장치의 동작을 설명하기 위한 모식도.
도 11은 본 발명에 따른 액체 제거 장치의 다른 실시예를 도시한 개략 구성도.
도 12는 반도체 디바이스의 제조 공정의 일례를 도시한 흐름도.
이하, 본 발명의 노광 장치 및 디바이스 제조 방법에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 노광 장치를 포함한 디바이스 제조 시스템의 일 실시예를 도시한 도면으로서 측방에서 본 개략 구성도, 도 2는 도 1을 상측에서 본 도면이다.
도 1 및 도 2에 있어서, 디바이스 제조 시스템(SYS)은 노광 장치(EX-SYS)와, 코터/디벨로퍼 장치(C/D-SYS)를 포함하고 있다. 노광 장치(EX-SYS)는 코터/디벨로퍼 장치(C/D-SYS)와의 접속부를 형성하는 인터페이스부(IF)와, 투영 광학계(PL)와 노광 대상인 기판(P) 사이를 액체(50)로 채우고, 투영 광학계(PL)와 액체(50)를 통해 패턴의 상을 기판(P)상에 투영하여 기판(P)을 노광하는 노광 장치 본체(EX)와, 인터페이스부(IF)와 노광 장치 본체(EX) 사이에서 기판(P)을 반송할 수 있는 반송 시스템(반송 기구; H)과, 반송 시스템(H)의 반송 경로의 도중에 설치되고, 노광 처리후의 기판(P)에 부착된 액체를 제거하는 액체 제거 기구를 구성하는 액체 제거 장치(100)와, 노광 장치(EX-SYS) 전체의 동작을 통괄 제어하는 제어 장치(CONT)를 포함하고 있다. 본 실시예에 있어서, 반송 시스템(H)은 아암부를 갖는 제1, 제2, 제3 반송 장치(H1, H2, H3)를 포함하고 있다.
노광 장치 본체(EX)는 청정도가 관리된 제1 챔버 장치(CH1) 내부에 배치되어 있다. 또한, 제1, 제2, 제3 반송 장치(H1, H2, H3)도 제1 챔버 장치(CH1) 내부에 설치되어 있다. 코터/디벨로퍼 장치(C/D-SYS)는 노광 처리되기 전의 기판(P)의 기재에 대하여 포토레지스트(감광제)를 도포하는 도포 장치(C)와, 노광 장치 본체(EX)에서 노광 처리된 후의 기판(P)을 현상 처리하는 현상 장치(처리 장치; D)를 포함하고 있다. 도포 장치(C) 및 현상 장치(D)는 제1 챔버 장치(CH1)와는 별도의 제2 챔버 장치(CH2) 내부에 배치되어 있다.
그리고, 노광 장치 본체(EX)를 수용하는 제1 챔버 장치(CH1)와 도포 장치(C) 및 현상 장치(D)를 수용하는 제2 챔버 장치(CH2)는 인터페이스부(IF)를 통해 접속되어 있다. 여기서, 이하의 설명에 있어서, 제2 챔버 장치(CH2) 내부에 수용되어 있는 도포 장치(C)와 현상 장치(D)를 합쳐서 「코터/디벨로퍼 본체(C/D)」라고 적절하게 부른다.
노광 장치 본체(EX)는 투영 광학계(PL)와 기판(P) 사이를 액체(50)로 채운 상태, 즉 기판(P)상에 액침 영역(AR2)을 형성한 상태에서 노광하는 액침형 노광 장치로서, 마스크(M)를 지지하는 마스크 스테이지(MST)와, 기판[P(P1, P2)]을 유지하는 기판 유지 부재를 구성하는 기판 홀더[PH(PH1, PH2)]와, 기판 홀더(PH)를 지지하여 이 기판 홀더(PH)를 이동하는 가동 부재를 구성하는 기판 스테이지[PST(PST1, PST2)]와, 마스크 스테이지(MST)에 지지되어 있는 마스크(M)를 노광광(EL)으로 조명하는 조명 광학계(IL)와, 노광광(EL)으로 조명된 마스크(M)의 패턴의 상을 기판 스테이지(PST)상의 기판 홀더(PH)에 유지되어 있는 기판(P)상에 투영하는 투영 광 학계(PL)와, 투영 광학계(PL)의 투영 영역(AR1) 근방에서 기판(P)의 상측으로부터 기판(P)상으로 액침 영역(AR2)을 형성하기 위한 액체(50)를 공급하는 액체 공급 기구(12)와, 투영 영역(AR1) 근방에서 기판(P)상의 액체(50)를 회수하는 액체 회수 기구(14)를 포함하고 있다.
여기서, 뒤에 상세히 설명하는 바와 같이, 기판 홀더(PH)는 기판 스테이지(PST)에 대하여 탈착 가능하게 마련되어 있고, 반송 시스템[H(제1, 제2, 제3 반송 장치(H1, H2, H3)]은 기판(P)을 반송할 수 있는 동시에 기판(P)을 유지한 기판 홀더(PH)도 반송할 수 있다.
본 실시예에 있어서의 노광 장치 본체(EX)는 2개의 기판 스테이지(PST1, PST2)를 갖는 소위 트윈 스테이지 시스템을 채용하고 있다. 트윈 스테이지 시스템의 구체적인 구성으로서는 일본 특허 공개 평성 제10-163099호 공보, 일본 특허 공개 평성 제10-214783호 공보, 특허 공표 제2000-511704호 공보 등에 개시되어 있는 것을 채용할 수 있다. 도 1에서는 제1 기판 스테이지(PST1)는 제1 기판(P1)을 유지하는 제1 기판 홀더(PH1)를 지지하고 있고, 제2 기판 스테이지(PST2)는 제2 기판(P2)을 유지하는 제2 기판 홀더(PH2)를 지지하고 있다.
또한, 본 실시예에 있어서의 노광 장치 본체(EX)는 마스크(M)와 기판(P)을 주사 방향에 있어서의 서로 다른 방향(반대 방향)으로 동기 이동하면서 마스크(M)에 형성된 패턴을 기판(P)에 노광하는 주사형 노광 장치(소위 스캐닝 스테퍼)이다. 이하의 설명에 있어서, 수평면내에서 마스크(M)와 기판(P)과의 동기 이동 방향(주사 방향)을 X축 방향, 수평면내에서 X축 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향(비주사 방향), X축 및 Y축 방향에 수직이고 투영 광학계(PL)의 광축(AX)과 일치하는 방향을 Z축 방향으로 한다. 또한, X축, Y축 및 Z축 주위 방향을 각각, θX, θY 및 θZ 방향으로 한다. 또한, 여기서 말하는 「기판」은 반도체 웨이퍼상에 레지스트를 도포한 것을 포함하며, 「마스크」는 기판상에 축소 투영되는 디바이스 패턴이 형성된 레티클을 포함한다.
도 3은 노광 장치 본체(EX)의 개략 구성도로서, 제1 및 제2 기판 스테이지(PST1, PST2) 중 제1 기판 스테이지(PST1)가 투영 광학계(PL)의 아래쪽에 배치되어 있는 상태를 도시한 도면이다. 또한, 제2 기판 스테이지(PST2) 및 제2 기판 홀더(PH2)는 제1 기판 스테이지(PST1) 및 제1 기판 홀더(PH1)와 동등한 구성을 갖고 있다.
조명 광학계(IL)는 마스크 스테이지(MST)에 지지되어 있는 마스크(M)를 노광광(EL)으로 조명하는 것으로서, 노광용 광원, 노광용 광원으로부터 사출된 광속의 조도를 균일화하는 광적분기, 광적분기로부터의 노광광(EL)을 집광하는 콘덴서 렌즈, 릴레이 렌즈계 및 노광광(EL)에 의한 마스크(M)상의 조명 영역을 슬릿형으로 설정하는 가변 시야 조리개 등을 구비하고 있다. 마스크(M)상의 소정의 조명 영역은 조명 광학계(IL)에 의해 균일한 조도 분포의 노광광(EL)으로 조명된다. 조명 광학계(IL)로부터 사출되는 노광광(EL)으로서는 예컨대 수은 램프로부터 사출되는 자외 영역의 휘선(g선, h선, i선) 및 KrF 엑시머 레이저광(파장 248 ㎚) 등의 원자외광(DUV광)이나 ArF 엑시머 레이저광(파장 193 ㎚) 및 F2 레이저광(파장 157 ㎚) 등 의 진공 자외광(VUV 광) 등이 이용된다. 본 실시예에서는 ArF 엑시머 레이저광을 이용한다.
마스크 스테이지(MST)는 마스크(M)를 지지하는 것으로서, 투영 광학계(PL)의 광축(AX)에 수직인 평면내, 즉 XY 평면내에서 2차원 이동할 수 있고, θZ 방향으로 미소하게 회전할 수 있다. 마스크 스테이지(MST)는 리니어 모터 등의 마스크 스테이지 구동 장치(MSTD)에 의해 구동된다. 마스크 스테이지 구동 장치(MSTD)는 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다. 마스크 스테이지(MST)상의 마스크(M)의 2차원 방향의 위치 및 회전각은 레이저 간섭계에 의해 실시간으로 계측되며, 계측 결과는 제어 장치(CONT)로 출력된다. 제어 장치(CONT)는 레이저 간섭계의 계측 결과에 기초하여 마스크 스테이지 구동 장치(MSTD)를 구동함으로써 마스크 스테이지(MST)에 지지되어 있는 마스크(M)의 위치를 결정한다.
투영 광학계(PL)는 마스크(M)의 패턴을 소정의 투영 배율(β)로 기판(P)에 투영 노광하는 것으로서, 복수의 광학 소자(렌즈)로 구성되어 있고, 이들 광학 소자는 금속 부재로서의 거울통(PK)으로 지지되어 있다. 본 실시예에 있어서, 투영 광학계(PL)는 투영 배율(β)이 예컨대 1/4 혹은 1/5의 축소계이다. 또한, 투영 광학계(PL)는 등배계 및 확대계 중 어느 것이라도 좋다. 또한, 본 실시예의 투영 광학계(PL)의 선단측[기판(P)측]에는 광학 소자(렌즈; 60)가 거울통(PK)으로부터 노출되어 있다. 이 광학 소자(60)는 거울통(PK)에 대하여 착탈(교환) 가능하게 설치되어 있다.
기판 스테이지[PST(PST1)]는 기판(P)을 유지할 수 있는 기판 홀더[PH(PH1)] 를 지지하여 이동하는 것으로서, 기판 홀더(PH)를 지지하는 Z 스테이지(51)와, Z 스테이지(51)를 지지하는 XY 스테이지(52)와, XY 스테이지(52)를 지지하는 베이스(53)를 포함하고 있다. 그리고, 기판 스테이지{PST[Z 스테이지(51) 및 XY 스테이지(52)]}는 리니어 모터 등의 기판 스테이지 구동 장치(PSTD)에 의해 구동된다. 기판 스테이지 구동 장치(PSTD)는 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다. 기판 스테이지(PST)의 Z 스테이지(51)를 구동함으로써, Z 스테이지(51)에 유지되어 있는 기판(P)의 Z축 방향에 있어서의 위치(포커스 위치) 및 θX, θY 방향에 있어서의 위치가 제어된다. 또한, 기판 스테이지(PST)의 XY 스테이지(52)를 구동함으로써, 기판(P)의 XY 방향에 있어서의 위치[투영 광학계(PL)의 상면과 실질적으로 평행한 방향의 위치]가 제어된다. 즉, 기판 스테이지(PST)는 투영 광학계(PL)에 대하여 적어도 2차원 이동 가능하게 되어 있고, Z 스테이지(51)는 기판(P)의 포커스 위치 및 경사각을 제어하여 기판(P)의 표면을 오토 포커스 방식 및 오토 레벨링 방식으로 투영 광학계(PL)의 상면에 맞추게 되고, XY 스테이지(52)는 기판(P)의 X축 방향 및 Y축 방향에 있어서의 위치를 결정한다. 또한, Z 스테이지와 XY 스테이지를 일체적으로 설치하여도 좋은 것은 물론이다. 또한, 기판 스테이지 PST[Z 스테이지(51)]상에는 이동 거울(54)이 설치되어 있고, 이동 거울(54)에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계(55)가 설치되어 있다. 기판 스테이지(PST)상의 기판(P)의 2차원 방향의 위치 및 회전각은 레이저 간섭계(55)에 의해 실시간으로 계측되며, 계측 결과는 제어 장치(CONT)로 출력된다. 제어 장치(CONT)는 레이저 간섭계(55)의 계측 결과에 기초하여 기판 스테이지 구동 장치(PSTD)를 구동함으로써 기판 스테이지(PST)에 지지되어 있 는 기판(P)의 위치를 결정한다.
기판 홀더[PH(PH1)]는 기판[P(P1)]을 유지하는 것으로서, 액체 공급 기구(12)로부터 기판(P)상에 공급된 액체(50)의 유출을 방지하기 위해서 기판(P)을 둘러싸도록 형성된 측벽부(PHW)를 갖고 있다. 기판 홀더(PH)는 측벽부(PHW)에 의해 소정량의 액체를 유지할 수 있도록 되어 있고, 유지한 기판(P)이 액체(50)에 잠기도록 측벽부(PHW)의 내측 영역에서 액체(50)를 유지한다. 그리고, 적어도 노광 중에 있어서, 기판(P)은 기판 홀더(PH)의 측벽부(PHW) 내측의 액체 속에 유지된다.
기판 홀더[PH(PH1)]는 기판 스테이지[PST(PST1)]에 대하여 탈착 가능하게 설치되어 있다. 더욱 구체적으로는 기판 홀더(PH)는 기판(P)을 유지한 상태에서 기판 스테이지(PST)에 대한 탈착을 행할 수 있도록 되어 있다. 여기서, 전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 노광 장치 본체(EX)는 트윈 스테이지 시스템을 채용하고 있고, 기판 스테이지(PST)로서 제1 기판 스테이지(PST1)와 제2 기판 스테이지(PST2)가 설치된 구성으로 되어 있으며, 기판 홀더(PH)로서 복수의 기판 홀더(PH1, PH2)가 설치된 구성으로 되어 있다. 그리고, 기판 홀더(PH1, PH2)는 제1, 제2 기판 스테이지(PST1, PST2) 중 어디에나 탈착 가능하게 되어 있다.
도 4a 및 도 4b는 기판 스테이지{PST[Z 스테이지(51)]}에 대하여 탈착되는 기판 홀더(PH)를 도시한 도면으로서, 도 4a는 측단면도, 도 4b는 기판 홀더(PH)가 분리된 후의 Z 스테이지(51)를 상측에서 본 평면도이다.
도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, Z 스테이지(51)는 그 상면[기판 홀더(PH) 에 대한 유지면]에, 기판 홀더(PH)를 끼워 맞출 수 있는 오목부(57)와, 오목 부(57) 내부에 마련되고, 오목부(57)에 배치된 기판 홀더(PH)를 흡착 유지하는 복수의 진공 흡착 구멍(58)을 포함하고 있다. 오목부(57)에 기판 홀더(PH)를 끼워 맞춤으로써 Z 스테이지(51)와 기판 홀더(PH)의 위치가 결정된다. 진공 흡착 구멍(58)은 오목부(57)에 배치된 기판 홀더(PH)를 유지하는 척 기구의 일부를 구성하고 있고, 도시되지 않은 진공 장치에 접속되어 있다. 진공 장치의 구동은 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다. 제어 장치(CONT)는 진공 장치를 제어하고, 진공 흡착 구멍(58)을 통해 Z 스테이지(51)의 기판 홀더(PH)에 대한 흡착 유지 및 유지 해제를 행한다. 유지 해제함으로써, 기판 홀더(PH)와 Z 스테이지(51)를 분리할 수 있게 된다.
또한, 여기서는 Z 스테이지(51)는 기판 홀더(PH)를 진공 흡착 유지하도록 설명하였지만, 예컨대 전자 척 기구 등의 다른 척 기구에 의해 기판 홀더(PH)를 유지 및 유지 해제하도록 하여도 좋다. 또한, 여기서는 Z 스테이지(51)와 기판 홀더(PH)와의 위치 결정은 오목부(57)를 이용하여 행하도록 설명하였지만, 예컨대 기판 홀더(PH)와 Z 스테이지(51)의 위치 관계를 광학적으로 검출하고, 이 검출 결과에 기초하여 Z 스테이지(51)에 대하여 기판 홀더(PH)를 소정의 위치에 위치 결정하는 구성으로 하여도 좋다.
반송 장치를 포함한 반송 시스템(H; 도 1 참조)은 기판 스테이지(51)로부터 분리된 기판 홀더(PH)를 반송할 수 있다. 예컨대, 반송 시스템(H)의 제2 반송 장치(H2)는 노광 처리된 후의 기판(P)을 유지한 기판 홀더(PH)를 기판 스테이지(PST)로부터 반출(언로드)하여 액체 제거 장치(100)로 반송할 수 있다. 또한, 제1 반송 장 치(H1)는 노광 처리되기 전의 기판(P)을 유지한 기판 홀더(PH)를 기판 스테이지(PST)로 반입(로드)할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 기판 홀더(PH)를 도시한 도면으로서, 도 5a는 측단면도, 도 5b는 상측에서 본 평면도이다.
도 5a 및 도 5b에 있어서, 기판 홀더(PH)는 전술한 액체(50)를 유지할 수 있는 측벽부(PHW)와, 저면부(PHT)에 형성된 복수의 볼록부(61)와, 볼록부(61)의 상단면에 형성된 진공 흡착 구멍(62)을 포함하고 있다. 볼록부(61)의 상단면은 평탄면으로서, 기판 홀더(PH)는 복수의 볼록부(61)의 상단면에서 기판(P)을 지지하는 동시에, 진공 흡착 구멍(62)을 통해 기판(P)을 흡착 유지한다. 여기서, 볼록부(61)는 지지한 기판(P)을 휘지 않게 하여 기판 홀더(PH)의 저면부(PHT)의 복수의 소정 위치의 각각에 마련되어 있다. 볼록부(61)로 기판(P)을 지지함으로써, 기판(P)과 기판 홀더(PH)의 저면부(PHT) 사이에 이격부(64)가 형성된다. 또한, 본 실시예에 있어서, 기판 홀더(PH)의 평면에서 본 형상은 거의 원형이지만 직사각형이어도 좋다.
또한, Z 스테이지(51)와 기판 홀더(PH)가 접속되었을 때, 기판 홀더(PH)의 진공 흡착 구멍(62)은 기판 홀더(PH)에 형성된 유로(62A)를 통해 Z 스테이지(51)의 상면에 마련되어 있는 유로(59; 도 4b 등 참조)에 접속되도록 되어 있다. 유로(59)는 진공 장치에 접속되어 있고, 제어 장치(CONT)는 진공 장치를 구동함으로써, Z 스테이지(51)의 유로(59), 기판 홀더(PH)의 유로(62A) 및 진공 흡착 구멍(62)을 통해 볼록부(61)에 지지된 기판(P)을 흡착 유지한다. 여기서, 유로(62A)의 각각에는 제어 장치(CONT)의 제어를 기초로 구동하는 전자 밸브 등으로 이루어진 밸브부 (62B)가 마련되어 있고, 유로(62A)의 개방 및 폐쇄 동작을 원격 조작할 수 있도록 되어 있다. 제어 장치(CONT)는 진공 장치를 구동했을 때에 밸브부(62B)를 제어하여 유로(62A)를 개방하고, 진공 장치를 정지시켰을 때에 유로(62A)를 폐쇄한다. 따라서, 진공 흡착 구멍(62)을 통한 기판(P)에 대한 흡인 동작 후에, 진공 장치의 구동을 정지시키는 동시에 밸브부(62B)에 의해 유로(62A)를 폐쇄함으로써, 유로(62A)의 부압이 유지되도록 되어 있다. 따라서, Z 스테이지(51)와 기판 홀더(PH)를 분리했을 때에도 유로(62A)를 부압으로 해둠으로써 기판 홀더(PH)는 기판(P)에 대한 흡착 유지를 지속할 수 있다.
또한, 기판 홀더(PH)의 저면부(PHT)의 소정 위치에는 기판 홀더(PH)에 유지되어 있는 액체(50)를 배출할 수 있는 유로(65) 및 이 유로(65)를 개방 및 폐쇄하는 전자 밸브 등으로 이루어진 밸브부(66)가 마련되어 있다. 밸브부(66)의 구동은 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다. 유로(65)는 기판 홀더(PH)의 저면부(PHT)와 하면(PHK)을 관통하도록 형성되어 있다. 밸브부(66)를 작동하여 유로(65)를 개방함으로써, 기판 홀더(PH)에 유지되어 있는 액체(50)는 유로(65)를 통해 배출되도록 되어 있다.
도 3으로 되돌아가, 액체 공급 기구(12)는 액체를 송출할 수 있는 액체 공급부(1)와, 액체 공급부(1)에 그 한쪽 단부를 접속하는 공급관(3)과, 공급관(3)의 다른 쪽 단부에 접속되고 투영 영역(AR1) 근방에 설치된 공급 노즐(4)을 구비하고 있다. 액체 공급부(1)는 액체(50)를 수용하는 탱크, 가압 펌프 및 공급하는 액체의 불순물을 제거할 수 있는 필터 장치 등을 구비하고 있고, 불순물을 제거한 액체를 송출할 수 있다. 그리고 액체 공급 기구(12)는 액체 공급부(1)로부터 송출된 액체(50)를 공급관(3) 및 공급 노즐(4)을 통해 투영 광학계(PL)의 투영 영역(AR1) 근방에서 기판(P)의 상측으로부터 기판(P)상으로 공급하며, 적어도 투영 광학계(PL)의 선단면[렌즈(60)의 선단면; 4]과 기판(P) 사이의 공간을 액체로 채운다.
액체 회수 기구(14)는 흡인 펌프나 회수한 액체를 수용하는 탱크 등을 구비하는 액체 회수부(2)와, 그 한쪽 단부를 액체 회수부(2)에 접속한 회수관(6)과, 회수관(6)의 다른 쪽 단부에 접속되고, 투영 영역(AR1) 근방에 배치된 회수 노즐(5)을 구비하고 있다. 액체 회수 기구(14)는 액체 회수부(2)를 구동하고, 회수 노즐(5) 및 회수관(6)을 통해 투영 광학계(PL)의 투영 영역(AR1) 근방에서 기판(P)상의 액체를 회수한다.
기판(P)의 노광 중에 투영 광학계(PL)와 기판(P) 사이를 액체(50)로 채우기 위해서 제어 장치(CONT)는 액체 공급부(1)를 구동하고, 공급관(3) 및 공급 노즐(4)을 통해 단위 시간당 소정량의 액체를 기판(P)상에 공급하는 동시에, 액체 회수부(2)를 구동하고, 회수 노즐(5) 및 회수관(6)을 통해 단위 시간당 소정량의 액체를 기판(P)상에서 회수한다. 이에 따라, 투영 광학계(PL)와 기판(P) 사이에 액침 영역(AR2)이 형성된다.
투영 광학계(PL)의 최하단의 렌즈(60)는 선단부(60A)가 주사 방향으로 필요한 부분만을 남기고 Y축 방향(비주사 방향)으로 가늘고 긴 직사각형으로 형성되어 있다. 주사 노광시에는 선단부(60A) 바로 아래의 직사각형 투영 영역(AR1)에 마스크(M)의 일부의 패턴상이 투영되고, 투영 광학계(PL)에 대하여, 마스크(M)가 -X 방 향(또는 +X 방향)으로 속도 V로 이동하는 데 동기하여 XY 스테이지(52)를 통해 기판(P)이 +X 방향(또는 -X 방향)으로 속도 β·V(β는 투영 배율)로 이동한다. 그리고, 하나의 쇼트 영역으로의 노광 종료 후에, 기판(P)의 스테핑에 의해 다음 쇼트 영역이 주사 시작 위치로 이동하여 이하 스텝 앤드 스캔 방식으로 각 쇼트 영역에 대한 노광 처리가 순차적으로 행해진다. 또한, 하나의 쇼트 영역의 노광 중에는 투영 광학계(PL)에 대하여 기판(P)의 이동 방향과 동일 방향으로 액체가 흐른다.
도 6은 투영 광학계(PL)의 투영 영역(AR1)과, 액체(50)를 X축 방향으로 공급하는 공급 노즐[4(4A∼4C)]과, 액체(50)를 회수하는 회수 노즐[5(5A, 5B)]의 위치 관계를 도시한 도면이다. 도 6에 있어서, 투영 영역(AR1)은 Y축 방향으로 가늘고 긴 직사각형으로 되어 있고, 투영 영역(AR1)을 X축 방향으로 사이에 두도록, +X 방향측에 3개의 공급 노즐(4A∼4C)이 배치되고, -X 방향측에 2개의 회수 노즐(5A, 5B)이 배치되어 있다. 그리고, 공급 노즐(4A∼4C)은 공급관(3)을 통해 액체 공급부(1)에 접속되고, 회수 노즐(5A, 5B)은 회수관(4)을 통해 액체 회수부(2)에 접속되어 있다. 또한, 공급 노즐(4A∼4C)과 회수 노즐(5A, 5B)을 거의 180° 회전시킨 배치로 공급 노즐(8A∼8C)과 회수 노즐(9A, 9B)이 배치되어 있다. 공급 노즐(4A∼4C)과 회수 노즐(9A, 9B)은 Y축 방향으로 교대로 배열되고, 공급 노즐(8A∼8C)과 회수 노즐(5A, 5B)은 Y축 방향으로 교대로 배열되며, 공급 노즐(8A∼8C)은 공급관(10)을 통해 액체 공급부(1)에 접속되고, 회수 노즐(9A, 9B)은 회수관(11)을 통해 액체 회수부(2)에 접속되어 있다.
노광 장치 본체(EX)에 있어서, 화살표 Xa(도 6 참조)로 도시하는 주사 방향 (-X 방향)으로 기판(P)을 이동시켜 주사 노광을 행하는 경우에는 공급관(3), 공급 노즐(4A∼4C), 회수관(4) 및 회수 노즐(5A, 5B)을 이용하여 액체 공급부(1) 및 액체 회수부(2)에 의해 액체(50)가 공급 및 회수된다. 즉, 기판(P)이 -X 방향으로 이동할 때에는 공급관(3) 및 공급 노즐[4(4A∼4C)]을 통해 액체 공급부(1)로부터 액체(50)가 투영 광학계(PL)와 기판(P) 사이에 공급되는 동시에, 회수 노즐[5(5A, 5B)] 및 회수관(6)을 통해 액체(50)가 액체 회수부(2)에 회수되어 렌즈(60)와 기판(P) 사이를 채우도록 -X 방향으로 액체(50)가 흐른다.
한편, 화살표 Xb로 도시하는 주사 방향(+X 방향)으로 기판(P)을 이동시켜 주사 노광을 행하는 경우에는 공급관(10), 공급 노즐(8A∼8C), 회수관(11) 및 회수 노즐(9A, 9B)을 이용하여 액체 공급부(1) 및 액체 회수부(2)에 의해 액체(50)를 공급 및 회수한다. 즉, 기판(P)이 +X 방향으로 이동할 때에는 공급관(10) 및 공급 노즐[8(8A∼8C)]을 통해 액체 공급부(1)로부터 액체(50)가 투영 광학계(PL)와 기판(P) 사이에 공급되는 동시에, 회수 노즐[9(9A, 9B)] 및 회수관(11)을 통해 액체(50)가 액체 회수부(2)에 회수되어 렌즈(60)와 기판(P) 사이를 채우도록 +X 방향으로 액체(50)가 흐른다. 이와 같이, 제어 장치(CONT)는 액체 공급부(1) 및 액체 회수부(2)를 이용하여 기판(P)의 이동 방향을 따라 액체(50)를 흐르게 한다. 이 경우, 예컨대 액체 공급부(1)로부터 공급 노즐(4)을 통해 공급되는 액체(50)는 기판(P)의 -X 방향으로의 이동에 따라 투영 광학계(PL)와 기판(P) 사이의 공간으로 인입되도록 하여 흐르기 때문에, 액체 공급부(1)의 공급 에너지가 작더라도 액체(50)를 상기 공간으로 용이하게 공급할 수 있다. 그리고, 주사 방향에 따라 액체(50)를 흐르게 하는 방향을 전환함으로써, +X 방향, 또는 -X 방향 중 어느 한쪽 방향으로 기판(P)을 주사하는 경우에도 렌즈(60)의 선단면과 기판(P) 사이를 액체(50)로 채울 수 있어 높은 해상도 및 넓은 초점 심도를 얻을 수 있다.
다음에, 도 7을 참조하면서 액체 제거 장치(100)의 일 실시예에 대해서 설명한다. 액체 제거 장치(100)는 반송 시스템(H)의 반송 경로의 도중에 설치되고, 액침법에 의해 노광 처리된 후의 기판(P)에 부착되어 있는 액체를 제거하는 것이다. 전술한 바와 같이, 반송 시스템(H)은 기판 홀더(PH)를 기판(P)과 함께 반송할 수 있고, 반송 시스템(H) 중 예컨대 제2 반송 장치(H2)는 노광 처리후의 기판(P)을 기판 홀더(PH)와 함께 기판 스테이지(PST)로부터 분리시켜 반출(언로드)하여 액체 제거 장치(100)로 반송하도록 되어 있다.
액체 제거 장치(100)는 스테이지 장치(20)와, 스테이지 장치(20)에 설치되고, 반송 시스템[H(제2 반송 장치(H2)]에 의해 액체 제거 장치(100)로 반송된 기판 홀더(PH)를 지지할 수 있는 핀 부재를 갖는 홀더 지지 부재(21)와, 홀더 지지 부재(21)를 스테이지 장치(20)에 대하여 상하로 움직이게 하는 구동 장치(22)와, 기판 홀더(PH)와 함께 반송된 기판(P)을 유지할 수 있는 유지 부재(36)와, 유지 부재(36)에 유지된 기판(P)의 표면(상면)에 대하여 기체를 분사함으로써 이 기판(P)의 표면에 부착되어 있는 액체(50)를 불어 날리게 하여 제거하는 제1 분출부(33)와, 기판(P)의 이면(하면)에 대하여 기체를 분사함으로써 이 기판(P)의 이면에 부착되어 있는 액체(50)를 불어 날리게 하여 제거하는 제2 분출부(34)를 구비하고 있다. 구동 장치(22)는 제어 장치(CONT)에 의해 제어되고, 홀더 지지 부재(21)를 하강시 킴으로써 지지한 기판 홀더(PH)를 스테이지 장치(20)의 상면에 올려놓을 수 있으며, 홀더 지지 부재(21)를 상승시킴으로써 기판 홀더(PH)를 스테이지 장치(20)에 대하여 이격시킨다.
스테이지 장치(20), 홀더 지지 부재(21), 구동 장치(22), 유지 부재(36), 제1, 제2 분출부(33, 34)는 커버 기구인 챔버(25) 내부에 마련되어 있다. 챔버(25)는 제2 반송 장치(H)측에 형성된 제1 개구부(26)와, 제3 반송 장치(H3)측에 형성된 제2 개구부(27)를 구비하고 있다. 제1 개구부(26)에는 이 제1 개구부(26)를 개폐하는 제1 셔터(26A)가 설치되고, 제2 개구부(27)에는 이 제2 개구부(27)를 개폐하는 제2셔터(27A)가 설치되어 있다. 제1, 제2 셔터(26A, 27A)의 개폐 동작은 제어 장치(CONT)에 의해 제어된다. 제1 셔터(26A)가 개방되면, 제2 반송 장치(H2)는 제1 개구부(26)를 통해 액체 제거 장치[100; 챔버(25)]내에 액세스할 수 있게 되고, 액체 제거 장치(100)내에 기판(P)을 유지한 기판 홀더(PH)를 반입(반출)할 수 있다.
한편, 제3 반송 장치(H3)는 제2 개구부(27)를 통해 액체 제거 장치(100)내에 액세스할 수 있고, 액체 제거 장치(100)내의 기판(P)을 반출(반입)할 수 있다. 또한, 제1, 제2 셔터(26A, 27A)를 폐쇄함으로써 챔버(25) 내부는 밀폐된다.
제1, 제2 분출부(33, 34)의 각각은 유로를 통해 기체 공급 장치(35)에 접속되어 있다. 유로에는 기판(P)에 대하여 분사하는 기체중의 이물(먼지나 오일 미스트)을 제거하는 필터가 설치되어 있다. 그리고, 기체 공급 장치(35)는 건조한 기체를 제1, 제2 분출부(33, 34)로 공급한다. 본 실시예에 있어서, 기체 공급 장치(35)는 드라이 에어를 공급한다. 제1, 제2 분출부(33, 34)는 기체 공급 장치(35)로부터 공급된 드라이 에어를 사용하여 유지 부재(36)에 유지되어 있는 기판(P)에 부착되어 있는 액체를 불어 날려 버린다. 여기서, 제1, 제2 분출부(33, 34)에 의해 분사되는 기체는 기판(P)의 표면 및 이면에 대하여 경사 방향에서 분사된다. 제어 장치(CONT)는 유지 장치(36)에 유지되어 있는 기판(P)에 대하여 제1, 제2 분출부(33, 34)를 X축 방향으로 이동시키면서 기체를 분사한다. 여기서, 제1, 제2 분출부(33, 34) 각각의 노즐 본체부의 길이는 기판(P)보다 충분히 크기 때문에, 기판(P)의 표리면 전체에 구석구석까지 기체가 분사된다. 기체가 분사됨으로써, 기판(P)에 부착되어 있는 액체(50)가 비산되어 제거된다.
도 8은 챔버(25) 내부를 상측에서 본 도면이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 기판(P2)은 그 하면의 Y축 방향 양단부를 유지 부재(36)에 의해 유지할 수 있다. 제1 분출부(33)는 Y축 방향을 길이 방향으로 하는 노즐 본체부(33A)와, 노즐 본체부(33A)의 길이 방향으로 복수 배열되어 마련된 노즐 구멍(33B)을 포함하고 있다. 기체 공급 장치(35)로부터 공급된 드라이 에어는 복수의 노즐 구멍(33B)의 각각으로부터 분출된다. 제2 분출부(34)도 제1 분출부(33)와 동등한 구성을 갖추고 있고, Y축 방향을 길이 방향으로 하는 노즐 본체부와 복수의 노즐 구멍을 구비하고 있다.
유지 부재(36)에 유지된 기판(P)과 제1, 제2 분출부(33, 34)와는 상대 이동 가능하게 설치되어 있다. 본 실시예에서는 기판(P2)을 유지한 유지 부재(36)가 구동 장치(36A)의 구동에 의해 가이드부(36B)(도 7 참조)를 따라 X축 방향으로 주사 이동 가능하게 되어 있고, 이에 따라 기판(P2)이 제1, 제2 분출부(33, 34)에 대하여 이동하도록 되어 있다. 또, 제1, 제2 분출부(33, 34)가 유지 부재(36)에 유지된 기판(P)에 대하여 X축 방향으로 주사 이동하도록 하여도 좋고, 제1, 제2 분출부(33, 34)와 유지 장치(36) 모두를 이동시켜도 좋다.
액체 제거 장치(100)는 챔버(25)의 저면에 그 한쪽 단부를 배치하고, 다른 쪽 단부를 액체 흡인 장치(29)에 접속한 흡인관(28A)과, 스테이지 장치(20)의 상면에 그 한쪽 단부를 배치하고, 다른 쪽 단부를 액체 흡인 장치(29)에 접속한 흡인관(28B)을 포함하고 있다. 흡인관(28A)은 챔버(25)의 저면에 낙하한 액체(50)를 흡인하기 위한 것으로서, 흡인관(28B)은 스테이지 장치(20)상에 올려 놓여진 기판 홀더(PH)의 측벽부(PHW) 내측의 액체(50)를 흡인하기 위한 것이다. 액체 흡인 장치(29)는 펌프나 흡인한 액체를 회수하는 탱크 등을 구비하고 있고, 흡인관(28A, 28B)을 통해 액체를 흡인 및 회수한다. 여기서, 흡인관(28B)의 한쪽 단부는 스테이지 장치(20)의 상면에 놀려 놓여진 상태의 기판 홀더(PH)의 유로(65)에 접속되도록 되어 있고, 흡인관(28B) 및 액체 흡인 장치(29)는 유로(65)를 통해 기판 홀더(PH)의 측벽부(PHW) 내측의 액체(50)를 흡인한다.
다음에, 전술한 노광 장치 본체(EX) 및 액체 제거 장치(100)를 포함한 디바이스 제조 시스템(SYS)의 동작에 대해서 설명한다.
여기서, 본 실시예에서는 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상시키는 동시에 초점 심도를 실질적으로 넓히기 위해서 액침법이 적용된다. 그 때문에, 적어도 마스크(M)의 패턴의 상을 기판(P)상에 전사하고 있는 동안은 기판(P)의 표면과 투영 광학계(PL)의 기판(P)측의 광학 소자(렌즈; 60)의 선단면(하면) 사이에 소정의 액체(50)가 채워져 기판(P)상에 액침 영역(AR2)이 형성된다. 전술한 바 와 같이, 투영 광학계(PL)의 선단측에는 렌즈(60)가 노출되어 있고, 액체(50)는 렌즈(60)에만 접촉하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 금속으로 이루어진 거울통(PK)의 부식 등이 방지되고 있다. 본 실시예에 있어서, 액체(50)로는 순수(純水)가 이용된다. 순수는 ArF 엑시머 레이저광뿐만 아니라, 노광광(EL)을 예컨대 수은 램프로부터 사출되는 자외 영역의 휘선(g선, h선, i선) 및 KrF 엑시머 레이저광(파장 248 ㎚) 등의 원자외광(DUV광)으로 했을 경우에도 이 노광광(EL)을 투과할 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 반송 시스템(H)의 제1 반송 장치(H1)는 노광 처리되기 전의 기판(P)을 기판 홀더(PH)로 유지한 상태에서 기판 스테이지(PST)로 반입(로드)하는 것이고, 제2 반송 장치(H2)는 노광 처리된 후의 기판(P)을 기판 홀더(PH)와 함께 기판 스테이지(PST)로부터 반출(언로드)하여 액체 제거 장치(100)까지 반송하는 것이며, 제3 반송 장치(H3)는 액체 제거 장치(100)와 인터페이스부(IF) 사이에서 기판(P)을 반송하는 것이다. 그리고, 코터/디벨로퍼 본체[C/D; 도포 장치(C)]로 포토레지스트 도포 처리가 행해진 기판(P)은 인터페이스부(IF)를 통해 제3 반송 장치(H3)로 보내진다. 여기서, 제1, 제2 챔버 장치(CH1, CH2) 각각의 인터페이스부(IF)와 대면하는 부분에는 개구부 및 이 개구부를 개폐하는 셔터가 설치되어 있다. 기판(P)의 인터페이스부(IF)에 대한 반송 동작 중에는 셔터가 개방된다. 제3 반송 장치(H3)는 노광 처리되기 전의 기판(P)을 액체 제거 장치(100)(혹은 도시되지 않은 중계 장치나 반송 장치)에 있어서 기판 홀더(PH)에 올려놓는다. 제1 반송 장치(H1)는 노광 처리전의 기판(P)을 유지한 기판 홀더(PH)를 노광 장치 본체(EX) 의 기판 스테이지(PST), 구체적으로는 제1 기판 스테이지(PST1) 및 제2 기판 스테이지(PST2) 중 어느 한쪽으로 로드한다. 그리고, 노광 처리된 후의 기판(P)은 기판 홀더(PH)마다 제2 반송 장치(H2)에 의해 기판 스테이지(PST)로부터 언로드된다. 제2 반송 장치(H2)는 언로드한 기판(P)을 유지한 기판 홀더(PH)를 액체 제거 장치(100)로 보낸다. 그리고, 액체 제거 장치(100)에 의해 액체가 제거된 기판(P)은 제3 반송 장치(H3)로 보내지고, 제3 반송 장치(H3)는 인터페이스부(IF)를 통해 코터/디벨로퍼 본체[C/D; 현상 장치(D)]로 기판(P)을 보낸다. 현상 장치(D)는 받은 기판(P)에 대하여 현상 처리를 행한다.
이하, 도 9a 내지 도 9c 및 도 10a 내지 도 10c를 참조하면서 디바이스 제조 시스템(SYS)의 동작을 설명한다.
도 9a에 도시된 바와 같이, 제어 장치(CONT)는 제1 반송 장치(H1)에 의해 노광 처리전의 기판[P(P1)]을 유지한 기판 홀더[PH(PH1)]를 2개의 기판 스테이지(PST1, PST2) 중 한쪽의 기판 스테이지(PST1)로 반입(로드)한다. 여기서, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한 바와 같이, 기판 홀더(PH)는 기판 스테이지[PST; Z 스테이지(51)]에 마련된 오목부(57)에 끼워 맞추도록 배치되고, 진공 흡착 구멍(58)을 갖는 척 기구에 의해 유지된다. 그리고, 제어 장치(CONT)는 진공 장치를 구동하고, 유로(59), 유로(62A) 및 진공 흡착 구멍(62)을 통해 기판(P1)을 진공 흡착 유지한다. 그리고, 얼라이먼트계 AL하에서 기판(P)의 표면 위치의 계측이나 기판(P)상의 얼라이먼트 마크를 검출한다. 또한, 이 때, 밸브부(62B)는 유로(62A)를 개방하고 있다. 계속해서, 도 9b에 도시된 바와 같이, 제어 장치(CONT)는 기판 스테이지 (PST1)를 투영 광학계(PL) 밑으로 이동하고, 액체 공급 기구(12)를 작동하여 기판(P)의 상측으로부터 기판(P)상으로의 액체(50)의 공급을 시작한다. 이 때, 흡착 유지된 기판(P1)에 의해 진공 흡착 구멍(62)은 막힐 수 있기 때문에, 액체(50)가 공급되더라도 진공 흡착 구멍(62)으로 침입하는 일이 없다.
기판 홀더(PH1)의 측벽부(PHW) 내측에 있어서, 기판(P1)의 표면에 1 ㎜ 이하의 액체(물)의 박막이 형성되는 정도까지 액체가 고이면, 도 9c에 도시한 바와 같이, 제어 장치(CONT)는 기판 스테이지(PST1)를 Z축 방향으로 조금씩 움직여 투영 광학계(PL)의 선단부의 렌즈(60)가 기판(P1)상의 액체(50)에 접촉하도록 한다. 이 상태로부터, 제어 장치(CONT)는 액체 공급 기구(12)에 의한 액체 공급과 액체 회수 기구(14)에 의한 액체 회수를 시작하고, 기판(P1)에 대한 액침 노광 처리를 시작한다. 이에 따라, 투영 광학계(PL)와 기판(P1) 사이에 불순물이 제거된 새로운 액체가 연속적으로 공급된다. 또한, 기판(P1)의 각 쇼트 영역을 노광할 때에는 기판(P1)상에 미리 공급되어 있던 액체(수)와 액체 공급 기구(12)로부터 공급되는 액체가 친화하여 기판(P)을 고속으로 이동(주사)하더라도 투영 광학계(PL)와 기판(P) 사이에 안정되게 액체(50)의 흐름을 형성할 수 있다. 또한, 기판 홀더(PH1)에는 측벽부(PHW)가 마련되어 있기 때문에, 기판(P)의 노광 중에 액체(50)가 기판 홀더(PH1)의 외측으로 유출되는 일도 없다.
또한, 기판(P1)의 표면에 액체가 고인 후에, 기판 스테이지(PST1)를 Z축 방향으로 움직이고 있지만, 액체 공급 기구(12)로부터의 액체(50)의 공급을 시작하기 전에, 소정 위치까지 기판 스테이지(PST1)를 Z축 방향으로 이동하여도 좋다.
제1, 제2 기판 스테이지(PST1, PST2) 중 한쪽의 기판 스테이지(PST1)에 지지된 기판 홀더(PH1)상의 기판(P1)에 대한 액침 노광 중에, 제어 장치(CONT)는 다른 쪽의 기판 스테이지(PST2)에 지지된 노광 처리후의 기판(P2)을 유지하고 있는 기판 홀더(PH2)를 분리하고, 기판 스테이지(PST2)로부터 반출(언로드)한다. 제어 장치(CONT)는 기판 홀더(PH2)를 기판 스테이지(PST2)로부터 분리할 때, 진공 흡착 구멍(58)을 포함하는 척 기구에 의한 기판 홀더(PH2)에 대한 유지를 해제하는 동시에, 밸브부(62B)를 이용하여 유로(62A)를 폐쇄한다. 그리고, 도 10a에 도시된 바와 같이, 제어 장치(CONT)는 노광 처리를 끝낸 기판(P2)을 액체(50) 속에 유지한 상태의 기판 홀더(PH2)를 제2 반송 장치(H2)에 의해 기판 스테이지(PST2)로부터 반출(언로드)한다. 기판 홀더(PH2)와 기판 스테이지(PST2)를 분리할 때, 도 5a 및 도 5b를 참조하여 설명한 바와 같이, 기판(P2)을 흡착 유지한 진공 흡착 구멍(62)에 접속하는 유로(62A)는 밸브부(62B)에 의해 폐쇄되어 부압 상태가 유지되고 있기 때문에, 볼록부(61)의 상단면에 의한 기판(P2)에 대한 흡착 유지는 지속되는 동시에, 측벽부(PHW) 내부에 유지되어 있는 액체(50)가 유로(62A)를 통해 유출되는 일도 없다. 또한, 액침 노광 중 및 반송 중에 있어서, 기판 홀더(PH2)의 유로(65)가 밸브부(66)에 의해 폐쇄되어 있는 것은 물론이다.
제2 반송 장치(H2)는 기판(P2)을 유지한 기판 홀더(PH2)를 기판 스테이지(PST2)로부터 분리한 후에, 이 기판 홀더(PH2)를 액체 제거 장치(100)로 반송한다. 제어 장치(CONT)는 제2 반송 장치(H2)의 액체 제거 장치(100)에 대한 접근에 따라 제1 셔터(26A)를 개방한다. 이 때, 제2 셔터(27A)는 폐쇄되어 있다. 제2 반송 장치 (H2)는 제1 개구부(26)를 통해 기판 홀더(PH2)를 액체 제거 장치(100)의 홀더 지지 부재(21)로 보낸다. 이 때, 홀더 지지 부재(21)는 구동 장치(22)의 구동에 기초하여 스테이지 장치(20)에 대하여 상승하고 있고, 제2 반송 장치(H2)는 스테이지 장치(20)에 대하여 상승하고 있는 홀더 지지 부재(21)로 기판 홀더(PH2)를 보낸다.
제2 반송 장치(H2)는 기판 홀더(PH2)를 홀더 지지 부재(21)로 보낸 후, 제1 개구부(26)를 통해 챔버(25)로부터 후퇴한다. 제2 반송 장치(H2)가 챔버(25)로부터 후퇴하면, 도 10b에 도시된 바와 같이, 제어 장치(CONT)는 제1 셔터(26A)를 폐쇄한다. 이에 따라 챔버(25) 내부는 밀폐된다. 챔버(25) 내부가 밀폐되면, 제어 장치(CONT)는 유지 부재(36)의 선단에서 기판(P2)의 하면을 유지한다. 여기서, 기판(P2)은 기판 홀더(PH2)의 볼록부(61)에 지지되어 있어 기판(P2)과 기판 홀더(PH2)의 저면부(PHT) 사이에는 이격부(64)가 형성되어 있고, 유지 부재(36)는 이 이격부(64)에 삽입하여 기판(P)의 하면을 유지한다.
기판(P2)이 유지 부재(36)에 유지되면, 제어 장치(CONT)는 구동 장치(22)를 구동하여 홀더 지지 부재(21)를 하강한다. 이에 따라, 도 10c에 도시된 바와 같이, 유지 부재(36)에 유지된 기판(P2)과 기판 홀더(PH2)가 분리된다. 이와 같이, 유지 부재(36)는 기판 홀더(PH2)상의 기판(P2)을 유지하여 기판(PH2)의 하강에 의해 기판(P2)을 기판 홀더(PH2)로부터 떼어놓는다. 한편, 홀더 지지 부재(21)는 하강한 기판 홀더(PH2)를 스테이지 장치(20)의 상면에 올려놓는다. 스테이지 장치(20)의 상면에 기판 홀더(PH2)가 올려 놓여짐으로써, 스테이지 장치(20)의 흡인관(28B)과 기판 홀더(PH2)의 유로(65)가 접속된다. 흡인관(28B)과 유로(65)가 접속되면, 제어 장치(CONT)는 밸브부(66)를 작동하여 유로(65)를 개방한다. 이에 따라, 기판 홀더(PH2)의 측벽부(PHW)의 내측에 유지되어 있는 액체(50)는 유로(65) 및 흡인관(28B)을 통해 액체 흡인 장치(29)로 흡인된다.
한편, 기판 홀더(PH2)로부터 떨어져 유지 부재(36)에 유지되어 있는 기판(P2)에 대하여, 제어 장치(CONT)는 기체 공급 장치(35)를 구동하고, 제1, 제2 분출부(33, 34)를 통해 기판(P)에 드라이 에어를 분사하여 기판(P2)에 부착되어 있는 액체(50)를 제거한다. 기판(P2)으로부터 비산된 액체는 기판 홀더(PH2)상이나 챔버(25)의 저부로 낙하하지만, 각각 흡인관(28A, 28B)을 통해 액체 흡인 장치(29)에 의해 회수된다. 그리고, 제1, 제2 분출부(33, 34)를 이용한 액체 제거 작업 종료 후에, 기판 홀더(PH)의 측벽부(PHW) 내측에 고여 있는 액체(50)가 액체 흡인 장치(29)에 의해 흡인 및 회수된다. 또한, 제1, 제2 분출부(33, 34)를 이용한 액체 제거 작업 종료 후에, 스테이지 장치(20)의 주위(챔버의 바닥)에 낙하한 액체는 흡인관(28A)을 통해 액체 흡인 장치(29)에 의해 흡인 및 회수된다. 액체 흡인 장치(29)는 챔버(25) 내부의 기체를 비산한 액체와 함께 흡인함으로써, 기판(P2)으로부터 비산된 액체를 회수한다. 여기서, 액체 흡인 장치(29)는 챔버(25) 내부의 기체 및 비산한 액체의 흡인 동작을 계속적으로 행한다. 이에 따라, 챔버(25)의 내벽이나 기판 홀더(PH2)에 액체가 부착되는 일이 없어진다. 또한, 챔버(25)의 내벽이나 바닥 등 챔버(25) 내부에 액체(50)가 머물지 않기 때문에, 챔버(25) 내부의 습도가 크게 변동되는 일은 없다. 또한, 셔터(26A, 27A)를 개방했을 때에도 챔버(25)내의 습한 기체가 챔버(25) 밖으로 흘러나오는 일도 없다. 또한, 챔버(25)내에 드라이 에어를 공급할 수 있는 건조 장치를 설치하여 액체 흡인 장치(29)에 의해 흡인 작업과 병행하여 챔버(25)내에 드라이 에어를 공급하도록 하여도 좋다.
기판(P2)에 부착된 액체의 제거가 완료되면, 제어 장치(CONT)는 제2 셔터(27A)를 개방한다. 제2 셔터(27A)가 개방되면, 제3 반송 장치(H3)가 제2 개구부(27)를 통해 유지 부재(36)에 유지된 기판(P2)을 수취한다. 그리고, 액체(50)가 제거된 기판(P2)을 유지한 제3 반송 장치(H3)는 액체 제거 장치(100)[챔버(25) 내부]로부터 기판(P2)을 제2 개구부(27)를 통해 반출한다.
액체 제거 장치(100)에 의해 액체가 제거되고, 제3 반송 장치(H3)로 보내진 기판(P2)은 인터페이스부(IF)를 통해 코터/디벨로퍼 본체(C/D)로 반송된다. 코터/디벨로퍼 본체[C/D; 현상 장치(D)]로 보내진 기판(P2)은 현상 처리가 행해진다. 이와 같이, 본 실시예의 노광 장치(EX-SYS)는 인터페이스부(IF)를 통해 기판(P)이 코터/디벨로퍼 장치(CD-SYS)로 반출되기 전에, 액체 제거 장치(100)에 의해 기판(P)에 부착된 액체를 제거한다.
계속해서, 제3 반송 장치(H3)는 미노광의 기판[P3(도시되지 않음)]을, 챔버(25)의 제2 개구부(27)를 통해 유지 부재(36)로 보낸다. 유지 부재(36)에 기판(P3)이 유지되면, 제어 장치(CONT)는 홀더 지지 부재(21)를 상승시켜, 기판 홀더(PH2)상에 기판(P3)을 올려놓는다. 기판 홀더(PH2)상에 기판(P3)이 올려 놓여지면, 제어 장치(CONT)는 제1 셔터(26A)를 개방하고, 제1 반송 장치(H1)를 사용하여 기판(P3)을 유지한 기판 홀더(PH2)를 액체 제거 장치(100)로부터 반출하여 기판 스테이지(PST2)로 로드한다.
이상 설명한 바와 같이, 기판 홀더(PH)에 기판(P)을 유지한 상태에서 노광 처리후의 기판(P)을 반출할 수 있기 때문에, 액체의 낙하나 비산에 의한 환경 변화나 장치의 녹 등의 발생을 방지할 수 있다. 그리고, 제1, 제2 반송 장치(H1, H2)는 액체가 부착된 기판(P)을 유지하지 않고서, 액체가 부착되지 않은 기판 홀더(PH)를 유지하는 구성이기 때문에, 액체에 노출되지 않고, 반송 경로 상에 있어서의 액체의 낙하나 비산을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 액체 제거 장치(100)에 의해 기판(P)에 부착된 액체(50)를 제거함으로써, 기판(P)의 반송 중에 기판(P)으로부터 액체가 낙하하고, 제1 챔버 장치(CH1) 내부의 습도 변화(환경 변화)를 초래하거나, 반송 경로상의 각 장치나 부재를 녹슬게 하는 등의 문제의 발생을 억제할 수 있다. 그리고, 제3 반송 장치(H3)는 액체 제거 장치(100)에 의해 액체가 제거된 상태의 기판(P)을 유지하기 때문에, 액체에 노출되지 않고 기판(P)을 반송할 수 있다. 또한, 노광 장치 본체(EX)에 있어서 노광 처리가 행해진 기판(P)을 코터/디벨로퍼 장치[C/D-SYS; 현상 장치(D)]로 반송하기 전에, 액체 제거 장치(100)에 의해 기판(P)에 부착된 액체(50)를 제거하도록 하였기 때문에, 액체(50)의 현상 처리에 대한 영향을 없앨 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 액체 제거 장치(100)는 반송 시스템(H)의 반송 경로의 도중에 설치된 구성으로서, 노광 장치 본체(EX)는 트윈 스테이지 시스템을 채용한 구성이다. 그 때문에, 한쪽의 기판 스테이지(PST1)상의 기판(P1)의 액침 노광 중에, 다른 쪽의 기판 스테이지(PST2)상의 기판(P2)을 유지한 기판 홀더(PH2)를 분리시켜 반출할 수 있고, 제1 기판 홀더(PH1)에 있어서의 액침 노광 처리와, 제2 기 판 홀더(PH2)의 반출 및 제2 기판 홀더(PH2)에 있어서의 액체 제거 작업을 동시에 행할 수 있다. 따라서, 처리량을 향상시키면서 전체의 처리를 실행할 수 있다. 또한, 액체 제거 처리를 챔버(25) 내부에서 행하도록 하였기 때문에, 주위로 액체(50)가 비산되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전술한 실시예에 있어서는 투영 광학계(PL) 밑으로 기판 스테이지[PST1(PST2)]가 이동한 후에, 기판 홀더(PH)의 주벽부(PHW) 내측에 액체 공급 기구(12)에 의한 액체(50)의 공급을 시작하고 있지만, 기판 스테이지[PST1(PST2)]에 기판 홀더(PH)를 올려놓는 위치, 혹은 얼라이먼트계(AL)에 의한 계측을 행하는 위치 근방에 액체 공급 기구를 별도 배치하여 한쪽 기판 스테이지(예컨대 PST1)가 노광 동작을 행하고 있을 때에, 다른 쪽의 기판 스테이지(PST2)에 탑재된 기판 홀더(PH)의 주벽부(PHW) 내측에, 액체 공급 기구(12)로부터의 공급되는 액체와 같은 온도의 액체(순수)를 공급하고, 기판 스테이지(PST2)상의 기판(P)을 액체에 담가 두어도 좋다. 이 경우, 얼라이먼트계(AL)에 의한 계측은 기판 스테이지(PST2)상의 기판(P)을 액체에 담그기 전에 행하여도 좋고, 액체에 담근 후에 행하여도 좋다. 단, 기판(P)을 액체에 담근 상태에서 계측을 행하는 경우에는 얼라이먼트계(AL)를 액 침지 대응으로 할 필요가 있다. 이와 같이, 기판 스테이지(PST)가 투영 광학계(PL) 밑으로 이동하기 전에 기판(P)을 액체에 담가 둠으로써, 처리량을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 기판(P)의 온도가 안정된 상태에서 즉시 기판(P)의 노광을 시작할 수 있다.
또한, 투영 광학계(PL)의 광학 소자(60)와 기판 스테이지[PST(PST1, PST2)] 위의 기판 홀더[PH(PH1, PH2)]와의 적어도 한쪽을 Z축 방향으로 이동할 수 있도록 해두고, 기판 홀더(PH)의 주벽부(PHW)의 상단이 투영 광학계(PL)의 선단과 충돌하지 않도록, 기판 스테이지(PST)의 이동 중에, 광학 소자(60) 또는 기판 홀더(PH)의 적어도 한쪽을 Z축 방향으로 이동할 수도 있다.
또한, 기판 스테이지(PST)의 이동 중에, 기판 홀더(PH)의 주벽부(PHW) 내측의 액체가 기판 스테이지(PST)의 이동에 의해 진동할 우려가 있는 경우에는 기판 홀더(PH)의 주벽부(PHW) 내면에 소파재(消波材)를 배치하여 액체의 비산을 방지하도록 하여도 좋다.
또한, 본 실시예에 있어서, 액체 제거 장치(100)에 있어서 기판(P)에 부착된 액체를 불어 날려버릴 때, 기판(P)을 수평면(XY 평면)과 평행하게 유지한 상태에서 드라이 에어를 분사하고 있지만, 기판(P)을 수평면에 대하여 경사진 상태에서 드라이 에어를 분사하도록 하여도 좋다. 이에 따라, 기판(P)에 부착된 액체(50)는 자중(自重)에 의해 기판(P)으로부터 쉽게 떨어지게 된다. 물론, 기판(P)을 수직으로 세운 상태에서 드라이 에어를 분사하는 것도 가능하다.
또한, 전술한 실시예에 있어서는 기판 홀더(PH)에는 측벽부(PHW)가 마련되어 있지만, 국제 공개 제99/49504호 팜플렛에 기재되어 있는 바와 같이, 기판(P)상의 일부 영역에 액침 영역을 형성하여 액침 노광을 행하는 경우에는 측벽부(PHW)는 없어도 좋다. 그 경우도 기판(P)이 기판 홀더(PH)에 유지된 채로 반출되기 때문에, 기판(P)으로부터의 액체의 낙하 등을 방지할 수 있다.
또한, 전술한 실시예에 있어서는 2개의 기판 홀더(PH)를 이용하여 설명하고 있지만, 3개 이상의 기판 홀더를 이용하도록 하여도 좋다.
또한, 전술한 실시예에 있어서는 2개의 기판 스테이지(PST1, PST2)를 이용한 트윈 스테이지 시스템을 채용하고 있지만, 물론 기판 스테이지(PST)가 하나인 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 액체(50)는 순수에 의해 구성되어 있다. 순수는 반도체 제조 공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있는 동시에, 기판(P)상의 포토레지스트나 광학 소자(렌즈) 등에 대한 악영향이 없는 이점이 있다. 또한, 순수는 환경에 대한 악영향이 없는 동시에, 불순물의 함유량이 매우 낮기 때문에, 기판(P)의 표면 및 투영 광학계(PL)의 선단면에 설치되어 있는 광학 소자의 표면을 세정하는 작용도 기대할 수 있다.
그리고, 파장이 193 ㎚ 정도의 노광광(EL)에 대한 순수(물)의 굴절율(n)은 거의 1.44이기 때문에, 노광광(EL)의 광원으로서 ArF 엑시머 레이저광(파장 193 ㎚)을 이용한 경우, 기판(P)상에서는 1/n, 즉 약 134 ㎚로 단파장화되어 높은 해상도를 얻을 수 있다. 또한, 초점 심도는 공기 중에 비하여 약 n배, 즉 약 1.44배로 확대되기 때문에, 공기 중에서 사용하는 경우와 같은 정도의 초점 심도가 확보되면 되는 경우에는 투영 광학계(PL)의 개구수를 보다 증가시킬 수 있어, 이 점에서도 해상도가 향상된다.
본 실시예에서는 투영 광학계(PL)의 선단에 렌즈(60)가 부착되어 있지만, 투영 광학계(PL)의 선단에 부착하는 광학 소자로서는 투영 광학계(PL)의 광학 특성, 예컨대 수차(구면 수차, 코마 수차 등)의 조정에 이용하는 광학 플레이트라도 좋 다. 혹은 노광광(EL)을 투과할 수 있는 평행 평면판이라도 좋다.
또한, 액체(50)의 흐름에 의해 발생하는 투영 광학계(PL)의 선단의 광학 소자와 기판(P) 사이의 압력이 큰 경우에는 그 광학 소자를 교환 가능하게 하는 것이 아니라, 그 압력에 의해 광학 소자가 움직이지 않도록 견고하게 고정하여도 좋다.
또한, 본 실시예에서는 투영 광학계(PL)와 기판(P) 표면 사이는 액체(50)로 채워져 있는 구성이지만, 예컨대 기판(P)의 표면에 평행 평면판으로 이루어진 커버 유리를 부착한 상태에서 액체(50)를 채우는 구성이라도 좋다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 전술한 노즐의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예컨대 선단부(60A)의 긴 변에 대해서 2쌍의 노즐로 액체(50)를 공급 또는 회수하도록 하여도 좋다. 또, 이 경우에는 +X 방향, 또는 -X 방향 중 어느 쪽의 방향으로부터도 액체(50)를 공급 및 회수할 수 있도록 하기 위해서 공급 노즐과 회수 노즐을 상하로 배열하여 배치하여도 좋다.
또한, 상기 실시예에 있어서의 액체 제거 장치(100)는 기판(P)에 대하여 기체(드라이 에어)를 분사하여 액체를 비산시킴으로써 기판(P)에 부착되어 있는 액체를 제거하는 구성이지만, 기판 홀더(PH)에 대하여 분리된 기판(P)의 표리면에 부착되어 있는 액체를 흡인함으로써 이 액체를 제거하도록 하여도 좋다. 이것을 도 11을 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 전술한 실시예와 동일 또는 동등한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 그 설명을 간략하게 하거나 또는 생략한다.
도 11에 도시된 액체 제거 장치(100)는 액체 흡인 장치(29)에 유로를 통해 접속되고, 기판(P)의 표면 및 이면의 각각에 부착되어 있는 액체(50)를 흡인하는 제1, 제2 흡인부(37, 38)와, 챔버(25) 내부를 건조하는 건조 장치(39)를 구비하고 있다. 제1, 제2 흡인부(37, 38)는 기판(P)에 대하여 X축 방향으로 상대 이동 가능하게 마련되어 있다. 기판(P)에 부착되어 있는 액체(50)를 제거할 때에는 제어 장치(CONT)는 제1, 제2 흡인부(37, 38)를 기판(P)에 접근시킨 상태에서 액체 흡인 장치(29)를 구동한다. 이에 따라, 기판(P)에 부착되어 있는 액체(50)는 제1, 제2 흡인부(37, 38)를 통해 액체 흡인 장치(29)로 흡인된다. 그리고, 제1, 제2 흡인부(37, 38)를 기판(P)에 대하여 X축 방향으로 이동하면서 액체 흡인 장치(29)에 의한 흡인동작을 행함으로써, 기판(P)에 부착되어 있는 액체(50)가 제거된다. 이 때, 건조 장치(39)가 챔버(25) 내부에 대하여 건조한 기체(드라이 에어)를 공급하고 있다. 건조 장치(39)의 구동에 의해 챔버(25) 내부가 건조됨으로써, 기판(P)으로부터의 액체(50)의 제거를 촉진할 수 있다.
또한, 도 11을 참조하여 설명한 기판(P)상의 액체(50)를 흡인하는 흡인 동작과, 도 8 등을 참조하여 설명한 분출부로부터의 기체 분출 동작을 동시에 실행하도록 하여도 좋다. 혹은 흡인 동작 및 기체 분출 동작 중 어느 한쪽을 실행한 후, 다른 쪽을 실행하도록 하여도 좋다. 또한, 건조 장치(39)에 의한 건조 동작을 병행하여 행할 수도 있고, 흡인 동작이나 기체 분출 동작의 전후에 건조 동작을 행할 수도 있다. 즉, 흡인 동작, 건조 동작 및 기체 분출 동작(액체를 불어 날려버리는 동작)을 적절하게 조합하여 실행할 수 있다.
또한, 액침법에 기초한 노광 장치 본체(EX)에서의 노광 처리에는 액체(50)로 서 물 이외의 액체를 이용하는 것이 가능하다. 예컨대, 노광광(EL)의 광원이 F2 레이저인 경우, 이 F2 레이저광은 물을 투과하지 않기 때문에, 액체(50)로서 F2 레이저광을 투과할 수 있는 불소계 오일을 이용함으로써 노광 처리를 할 수 있게 된다. 이와 같이, 액체(50)로서는 물 이외의 것을 이용하는 것이 가능하다. 또한, 액체(50)로서는 노광광(EL)에 대한 투과성이 있어 가능한 한 굴절율이 높고, 투영 광학계(PL)나 기판(P) 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 대하여 안정한 예컨대 세다 오일을 이용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 각 실시예의 기판(P)으로서는 반도체 디바이스 제조용 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용 유리 기판이나 박막 자기 헤드용 세라믹 웨이퍼, 혹은 노광 장치에서 이용되는 마스크 또는 레티클의 원판(합성 석영, 실리콘웨이퍼) 등이 적용된다.
노광 장치(노광 장치 본체)(EX)로서는 마스크(M)와 기판(P)을 동기 이동하여 마스크(M)의 패턴을 주사 노광하는 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 노광 장치(스캐닝 스테퍼) 이외에 마스크(M)와 기판(P)을 정지시킨 상태에서 마스크(M)의 패턴을 일괄 노광하고, 기판(P)을 순차적으로 스텝 이동시키는 스텝 앤드 리피트 방식의 투영 노광 장치(스테퍼)에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 기판(P)상에서 적어도 2개의 패턴을 부분적으로 거듭 전사하는 스텝 앤드 스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다.
노광 장치(EX)의 종류로서는 기판(P)에 반도체 소자 패턴을 노광하는 반도체 소자 제조용 노광 장치에 한정되지 않고, 액정 표시 소자 제조용 또는 디스플레이 제조용 노광 장치나 박막 자기 헤드, 촬상 소자(CCD) 혹은 레티클 또는 마스크 등을 제조하기 위한 노광 장치 등에도 넓게 적용할 수 있다.
기판 스테이지(PST)나 마스크 스테이지(MST)에 리니어 모터(USP 5,623,853 또는 USP 5,528,118 참조)를 이용하는 경우에는 에어 베어링을 이용한 에어 부상형 및 로렌츠 힘 또는 리액턴스 힘을 이용한 자기 부상형 중 어느 쪽을 이용하여도 좋다. 또한, 각 스테이지(PST, MST)는 가이드를 따라 이동하는 타입이라도 좋고, 가이드를 마련하지 않는 가이드리스 타입이라도 좋다.
각 스테이지(PST, MST)의 구동 장치로서는 2차원으로 자석을 배치한 자석 유닛과, 2차원으로 코일을 배치한 전기자 유닛을 대향시켜 전자력에 의해 각 스테이지(PST, MST)를 구동하는 평면 모터를 이용하여도 좋다. 이 경우, 자석 유닛과 전기자 유닛 중 어느 한쪽을 스테이지(PST, MST)에 접속하고, 자석 유닛과 전기자 유닛의 다른 쪽을 스테이지(PST, MST)의 이동면측에 설치하면 좋다.
기판 스테이지(PST)의 이동에 의해 발생하는 반력(反力)은 투영 광학계(PL)에 전해지지 않도록 일본 특허 공개 평성 제8-166475호 공보(USP 5,528,118)에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임 부재를 이용하여 기계적으로 바닥(대지)으로 밀어내어도 좋다. 마스크 스테이지(MST)의 이동에 의해 발생하는 반력은 투영 광학계(PL)에 전해지지 않도록 일본 특허 공개 평성 제8-330224호 공보(US S/N 08/416,558)에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임 부재를 이용하여 기계적으로 바닥(대지)으로 밀어내어도 좋다.
이상과 같이, 본원 실시예의 노광 장치(EX)는 본원 특허청구범위에 예를 든 각 구성 요소를 포함하는 각종 서브 시스템을 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해서 이 조립의 전후로는 각종 광학계에 대해서는 광학 적정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계계에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 행해진다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정은 각종 서브 시스템 상호의 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치에 대한 조립 공정 전에, 각 서브 시스템 개개의 조립 공정이 있는 것은 물론이다. 각종 서브 시스템의 노광 장치에 대한 조립 공정이 종료되면, 종합 조정이 행해져 노광 장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또한, 노광 장치의 제조는 온도 및 청정도 등이 관리된 청정실에서 행하는 것이 바람직하다.
반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는 도 12에 도시된 바와 같이, 마이크로 디바이스의 기능 및 성능 설계를 행하는 단계 201, 이 설계 단계에 기초한 마스크(레티클)를 제작하는 단계 202, 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계 203,전술한 실시예의 노광 장치(EX)에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 노광 처리 단계 204, 디바이스 조립 단계(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함함) 205, 검사 단계 206 등을 거쳐 제조된다.
본 발명에 따르면, 기판 표면의 액체의 기화의 영향이나 불순물의 영향을 억 제할 수 있는 동시에, 반송 중에 있어서의 기판으로부터의 액체의 낙하나 비산을 방지할 수 있기 때문에, 환경 변화나 장치의 녹 등의 발생을 방지하여 원하는 패턴을 정밀도 좋게 기판상에 형성할 수 있다.

Claims (13)

  1. 투영 광학계와 기판 사이의 적어도 일부를 액체로 채우고, 상기 투영 광학계와 상기 액체를 통해 패턴의 상을 기판상에 투영하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치에 있어서,
    상기 기판을 유지하는 동시에 상기 기판이 잠기도록 액체를 유지하는 기판 유지 부재와;
    상기 투영 광학계의 투영 영역 근방에서 상기 기판의 상측으로부터 상기 기판상으로 액체를 공급하는 액체 공급 기구를 포함한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투영 영역 근방에서 상기 기판상의 액체를 회수하는 액체 회수 기구를 더 포함한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 유지 부재를 지지하여 이 기판 유지 부재를 2차원적으로 이동하기 위한 가동 부재를 더 포함한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기판 유지 부재는 상기 가동 부재에 대하여 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  5. 기판상의 적어도 일부에 액침 영역을 형성하고, 상기 액침 영역을 형성하는 액체와 투영 광학계를 통해 패턴의 상을 기판상에 투영하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치에 있어서,
    상기 기판을 유지하는 동시에 상기 액체의 유출을 방지하기 위해서 상기 기판을 둘러싸도록 형성된 측벽부를 갖는 기판 유지 부재와;
    상기 기판 유지 부재를 탈착할 수 있도록 설치되며, 상기 기판 유지 부재를 지지하여 상기 투영 광학계에 대하여 2차원 이동 가능한 가동 부재를 포함한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 기판 유지 부재는 상기 기판을 유지한 상태에서 상기 가동 부재에 대한 탈착을 행하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기판 유지 부재를 상기 가동 부재에 부착한 후에, 상기 기판상에 액체를 공급하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 기판 유지 부재를 상기 가동 부재로부터 분리시킨 후에, 상기 노광 후의 상기 기판에 부착된 액체를 제거하는 액체 제거 기구를 더 포함한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가동 부재로서, 제1 가동 부재와 제2 가동 부재를 포함하고, 상기 기판 유지 부재로서, 상기 제1, 제2 가동 부재 중 어디에나 탈착 가능한 복수의 기판 유지 부재를 포함하며,
    상기 제1, 제2 가동 부재 중 한쪽에 지지된 기판 유지 부재상의 기판의 액침 노광 중에 다른 쪽의 가동 부재에 지지된 기판 유지 부재를 분리시켜 반출하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  10. 기판상의 적어도 일부에 액침 영역을 형성하고, 이 액침 영역을 형성하는 액체와 투영 광학계를 통해 패턴의 상을 기판상에 투영하여 상기 기판을 노광하는 노광 장치에 있어서,
    상기 기판을 유지하는 기판 유지 부재와;
    상기 기판 유지 부재를 탈착할 수 있도록 설치되며, 상기 기판 유지 부재를 지지하여 상기 투영 광학계에 대하여 2차원 이동 가능한 가동 부재와;
    상기 가동 부재로부터 분리시킨 상기 기판 유지 부재를 상기 기판을 유지한 채로 반송하는 반송 기구를 포함한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 기판 유지 부재를 상기 가동 부재로부터 분리시킨 후에, 상기 노광 후의 상기 기판에 부착된 액체를 제거하는 액체 제거 기구를 더 포함한 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 가동 부재로서, 제1 가동 부재와 제2 가동 부재를 포함하고, 상기 기판 유지 부재로서, 상기 제1, 제2 가동 부재 중 어디에나 탈착 가능한 복수의 기판 유지 부재를 포함하며,
    상기 제1, 제2 가동 부재 중 한쪽에 지지된 기판 유지 부재상의 기판의 액침 노광 중에 다른 쪽의 가동 부재에 지지된 기판 유지 부재를 분리시켜 반출하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  13. 제1항 또는 제10항에 기재한 노광 장치를 이용하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
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