KR20070100127A - 노광방법 및 장치 및 디바이스의 제조방법 - Google Patents

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KR20070100127A
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Abstract

노광장치는 극자외광을 이용하여 레티클을 조명하도록 구성된 조명장치와, 레티클의 패턴을 기판에 투영하도록 구성된 투영광학계와, 상기 투영광학계를 수납하는 제1 공간을 형성하는 격벽과, 상기 제1 공간에 제1 가스를 공급하도록 구성된 제1 가스공급 수단과, 상기 제1 가스공급수단이 상기 제1 공간에 상기 제1 가스를 공급하기 전에 상기 제1 가스를 냉각하도록 구성된 제1 냉각수단을 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

노광방법 및 장치 및 디바이스의 제조방법{EXPOSURE METHOD AND APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
도 1은, 본 발명의 1 측면에 의한 노광장치의 구성을 나타내는 개략 단면도;
도 2A는, 도 1에 도시된 노광장치의 노광동작 또는 노광방법을 설명하기 위한 흐름도;
도 2B는, 도 2A에 도시된 스텝 1030의 상세한 흐름도;
도 3은, 도 1에 도시된 노광장치의 변형예인 구성을 나타내는 개략 단면도;
도 4는, 디바이스의 제조를 설명하기 위한 흐름도;
도 5는, 도 4에 도시된 스텝 4의 웨이퍼 프로세스의 상세한 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 노광장치 10: 조명장치
20: 레티클 25: 레티클스테이지
30: 투영광학계 40: 기판
45: 웨이퍼스테이지 50: 격벽
60: 가스공급수단 70:가스냉각수단
80: 제어부 TP: 터보펌프
본 발명은, 노광장치 및 방법에 관한 것이다.
종래의 투영노광장치는, 포토리소그래피 기술을 이용하여 반도체 메모리나 논리회로 등의 미세한 반도체소자의 제조에, 투영노광장치를 통하여 레티클(마스크)의 회로패턴을 웨이퍼 위에 또는 다른 기판 위에 투영한다.
투영노광장치에 의해 전사할 수 있는 최소의 임계치수, 즉 해상도는, 노광에 이용되는 광의 파장에 비례하고, 투영광학계의 포토리소그래피의 NA에 반비례한다. 파장을 짧게 하면 할수록, 해상도가 높아진다. 근래에는 반도체소자의 미세화에의 요구에 따라서, 예를 들면, 초고압 수은램프(예를 들어, 파장 약 365nm인 i선), 파장 약 248nm인 KrF 엑시머 레이져 및 파장 약 193nm인 ArF 엑시머 레이져와 같이 한층 더 단파장인 노광광의 이용이 촉진되고 있다.
그러나, 반도체소자는 급속히 미세화되고, 자외선("UV")광을 이용한 리소그래피에는 한계가 있다. 따라서, 자외선의 파장보다 더욱 파장이 짧은 10nm 내지 15nm정도의 파장을 가진 극자외("EUV")광을 이용한, "EUV 노광장치"로 칭하는, 노광장치가 개발되고 있다.
EUV광의 파장 영역에서는, 가스에 의한 에너지의 감쇠가 매우 크기 때문에, EUV 노광장치의 광학계는, 진공 분위기에 배치된다. 공기 중의 산소와 불순물 간의 광화학 반응에 의해 생성된 탄화수소 등의 오염이 광학소자에 부착하기 쉬우므 로, EUV 노광장치 내의 탄화수소의 분압을 작게 할 필요가 있다. 특히, 이하, "투영광학계 공간(POSS)"으로 칭하는, 투영광학계를 수납하는 공간은 탄화수소의 분압을 매우 낮게 유지할 필요가 있다.
한편, 투영광학계 공간(POSS)에의 탄화수소의 유입을 방지하기 위해서, 투영광학계 공간(POSS)과 주위의 공간 예를 들면, 스테이지를 수납하는 공간 등을, 격리시킨 EUV 노광장치가 일본국 공개특허 2002-529927호 공보에 제안되어 있다. 이 EUV 노광장치는, 투영광학계 공간(POSS)의 압력을 주위의 압력보다 높게 유지하여, 스테이지 공간으로부터 유입하는 탄화수소를 억제한다.
투영광학계 공간(POSS)의 압력을 주위의 압력보다 높게 유지하기 위해서는, 투영광학계 공간(POSS)에 가스를 공급할 필요가 있다. 장치 외부로부터 배관 및 노즐을 통하여 가스를 공급하는 것을 생각할 수 있다.
일반적으로는, 대기압 공간으로부터 진공중에 도입된 가스의 온도는 단열팽창에 의해 저하한다고 생각되지만, 투영광학계 공간(POSS)에 가스를 공급하면, 공급한 가스의 온도가 상승하는 것이 시뮬레이션으로부터 확인되었다. 대기압 상태로부터 100Pa 이하의 투영광학계 공간(POSS)에 가스를 공급하면, 오리피스 및 조리개를 이용한 경우에도, 상당한 속도로 가스가 투영광학계 공간에 유입한다. 이에 의해, 공급되는 가스의 온도가 상승한다고 생각된다.
투영광학계 공간(POSS)은, 일정속도로 배기된다. 배관 및 노즐을 통하여, 일정량의 가스가 공급된다. 어느 정도의 시간이 경과한 후에, 가스의 흐름은 평형상태에 이른다. 설명을 간단하게 하기 위해서 1차원현상 이라고 가정하고, h는 엔트 로피, Cp는 비열, T는 절대온도, u는 가스의 속도로 놓으면, 정상단열 흐름에 있어서의 에너지의 보존법칙은, 이하의 식 1로 나타내진다.
[식 1]
h + 1/2 × u2 = const
엔트로피와 비열 간의 관계는, 이하의 식 2로 나타내진다.
[식 2]
h = Cp × T
식 1 및 2로부터, 가스의 온도와 속도는, 이하의 식 3에 의해 정의한다.
[식 3]
T1 + u2 / (2Cp) = const
식 3은, 배관내에서 고속인 가스가 투영광학계 공간(POSS)에 공급되는 경우에, 속도가 저하함에 따라서 온도가 상승하는 것을 나타내고 있다. 온도가 상승된 가스가 투영광학계 공간(POSS)에 유입하면, 광학소자의 온도상승 및 유지부재(구조부재)의 열팽창에 의한 미러위치가 변동되어 패턴의 전사 정밀도를 열화 시킨다.
또한, 로드록챔버의 내부압력을 대기압으로 변환하도록 가스를 로드록챔버에 공급함에 따라 공급된 가스의 온도가 상승한다. 상기 로드록챔버는 진공상태로 유지되어 있는 노광장치에 웨이퍼를 반송하도록 구성되어 있다.
압력을 P, 온도를 T, 비열비를γ, 투영광학계 공간(POSS)의 기준온도를 T0(℃), 챔버내의 초기상태(압력이 낮은 상태)를 1, 챔버에 가스를 공급한 후 상태 를 2로 나타내는 것으로 상정하고, 유입하는 가스의 운동 에너지는, 가스의 엔탈피에 비해 작은 것으로 가정한다. 그러면, 이하의 수식 4로 나타나는 관계가 성립한다.
[식 4]
T2 = γ× P2 × T1 × T0 / ((P2 - P1) × T1 + γ× P1 × T0)
예를 들면, T0 = T1 = 296K, P2 = 0.1 MPa, P1 = 100 Pa, γ = 1.4일 경우, 장치내의 가스의 온도는 414K가 된다. 이 결과는, 여러 가지 가정하에서 계산으로터 유도되지만, 실제의 실험에 있어서, 온도가 상승하는 것을 알 수 있다.
로드록챔버를 대기압에 개방할 때에 온도 상승이 생기면, 로드록챔버의 온도가 상승한 상태에서 웨이퍼를 반송하게 되어, 웨이퍼의 온도를 기준온도로 안정시키기까지 시간이 걸린다.
[발명의 요약]
본 발명은, 장치내에 공급하는 가스의 온도가 상승했을 경우에도, 전사 정밀도 및 쓰루풋 등의 우수한 노광성능을 실현하는 노광장치를 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 1 측면에 의한 노광장치는, 극자외광을 이용하여 레티클을 조명하도록 구성된 조명광학계와, 상기 레티클의 패턴을 기판 위에 투영하도록 구성된 투영광학계와, 상기 투영광학계를 수납하는 제1 공간을 형성하는 격벽과, 상기 제1 공간에 제1 가스를 공급하도록 구성된 제1 가스공급수단과, 상기 제1 가스공급수단 이 상기 제1 가스를 상기 제1 공간에 공급하기 전에 상기 제1 가스를 냉각하도록 구성된 제1 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 부가되는 목적 또는 그 외의 특징은, 이하, 첨부 도면을 참조하면서 설명되는 바람직한 실시예에 의해 명백해질 것이다.
[실시형태의 설명]
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 1 측면에 의한 노광장치에 대해서 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다. 여기서, 도 1은, 본 실시형태의 노광장치(1)의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.
노광장치(1)는, 노광광으로서 예를 들면, 파장이 약 13.4nm인 EUV광(EL)을 이용하여, 레티클(20)의 회로패턴을 기판(40)위에 노광하는 투영노광장치이다. 본 실시형태의 노광장치(1)는, 스텝 앤드 스캔 방식의 투영노광장치이다. 그러나, 스텝 앤드 리피트 방식 및 그 외의 노광방식을 적용할 수 있다.
노광장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 조명장치(10)와 레티클(20)을 재치하는 레티클스테이지(25)와, 투영광학계(30)와, 기판(40)을 재치하는 웨이퍼스테이지(45)와, 격벽(50)과, 가스공급수단(60)과, 가스냉각수단(70)과, 제어부(80)를 가진다.
노광장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 적어도 EUV광(EL)의 광로를 진공 또는 감압 환경에 유지하도록 진공챔버(VC)를 가진다. 진공챔버(VC)에는, 터보 분자펌프(TP)가 설치되어 진공챔버(VC)의 내부를 배기한다. 이것은, EUV광(EL)이 대 기에 대한 투과율이 낮고, 또한 고분자 유기가스 등의 잔류가스 성분과 반응으로 인해 오염을 발생시키기 때문이다. 상기 진공챔버(VC)는, 상기 투영광학계(30)를 통하여 상기 레티클(20)의 패턴을 기판(40) 위에 노광하는 노광장치로서 기능을 한다.
조명장치(10)는, 투영광학계(30)의 원호형상의 시야에 대응한 원호형상의 EUV광(EL)을 이용하여 레티클(20)을 조명하는 조명 장치이다. 상기 조명장치(10)는도시하지 않는 EUV 광원과 도시하지 않는 조명 광학계를 가진다. EUV 광원은, 레이저 플라스마 광원을 이용하지만, EUV 광원으로서는, 방전 플라스마 광원을 이용해도 되고, 또는 당업계 주지의 어떠한 구성을 이용하여도 된다. 조명 광학계는, 레티클(20)을 조명하는 광학계이며, 집광미러, 옵티컬 인티그레이터 및 어퍼쳐를 가진다.
레티클(20)은, 미러 위에 전사되어야 할 패턴 또는 상이 형성된 반사형 레티클이다. 상기 레티클(20)은, 레티클스테이지(25)에 의해 지지 및 구동된다.
레티클스테이지(25)는, 레티클(20)을 지지하고, 도시하지 않는 이동기구에 접속되어 있다. 노광장치(1)는, 레티클(20)과 기판(40)을 동기한 상태에서 주사한다.
투영광학계(30)는, 복수의 다층막미러(32)를 이용하여, 레티클(20)의 패턴의상을 상면 위의 기판(40)위에 축소투영한다. 투영광학계(30)는, 4매 내지 6매 반사미러(32)를 가진다. 적은 매수의 반사미러로 넓은 노광영역을 실현하기 위해서, 광축으로부터 일정한 거리만큼 떨어진 링 필드, 즉 가는 원호형상의 영역을 이용하 여, 레티클(20)과 기판(40)을 동시에 주사하여 넓은 면적을 전사한다. 투영광학계(30)의 포토리소그래피 개구수("NA")는, 0.2 내지 0.3 정도이다.
기판(40)은, 본 실시형태에서는, 웨이퍼이지만, 유리기판, 그 외의 기판을 넓게 포함한다. 웨이퍼(40)의 표면에, 포토레지스트가 도포되어 있다.
웨이퍼스테이지(45)는, 도시하지 않는 웨이퍼 척을 개재하여 기판(40)을 지지한다. 레티클스테이지(25)의 위치와 웨이퍼스테이지(45)의 위치는, 예를 들면, 레이저 간섭계 등에 의해 모니터 되고, 양자 모두 일정한 속도 비율로 구동된다.
격벽(50)은, 투영광학계(30)를 수납하는 투영광학계 공간(제1 공간) (POSS)를 형성한다. 환언하면, 격벽(50)은, 투영광학계(30)를 둘러싸고, 투영광학계 공간(POSS)과, 레티클(20) 및 기판(40)이 수납된 스테이지 공간(제2 공간)(STS)을 격리한다. 투영광학계 공간(POSS) 및 스테이지 공간(STS)은, 각각 기준온도로 유지된다. 여기서, 기준온도란, 투영광학계 공간(POSS) 및 스테이지 공간 (STS)에 수납된 광학부재에 영향을 끼치지 않거나, 변형시키지 않는(즉, 노광장치(1)의 노광성능을 저하시키지 않는) 온도이다.
가스공급수단(60)은, 공급배관(62)을 통하여 투영광학계 공간(POSS)에 불활성 가스 등의 가스(예를 들면, 질소)를 공급한다. 이에 의해, 투영광학계 공간 (POSS)의 압력을 스테이지 공간(STS)의 압력보다 높게 유지할 수 있고, 스테이지 공간(STS)으로부터 탄화수소의 유입을 저감 또는 방지할 수 있다. 본 실시형태에서는, 투영광학계 공간(POSS)은 수Pa정도, 스테이지 공간(STS)은 10-4Pa정도로 유지된 다.
터보 분자펌프(TP)는 투영광학계 공간(POSS)을 일정속도로 배기시킨다. 공급 배관(62)에 의해, 가스공급수단(60)으로부터 투영광학계 공간(POSS)에 일정량의 가스를 공급한다. 어느 정도의 시간 후 가스의 흐름은 평형상태에 도달함에 따라, 상술한 바와 같이, 식 1 내지 식 3에 의해 나타낸 관계가 성립된다. 공급배관(62)을 통하여 투영광학계 공간(POSS)에 공급된 가스는, 투영광학계 공간(POSS)에서 그 공급속도가 감소하고, 가스의 온도가 상승한다. 환언하면, 공급배관(62)에 있어서의 가스의 속도와, 투영광학계 공간(POSS)에 있어서의 공급배관(62)의 공급구 부근 가스의 속도 간의 차이에 의해, 공급되는 가스의 온도가 상승한다.
따라서, 본 실시형태의 노광장치(1)는, 가스냉각수단(70)을 구비하여, 투영광학계 공간(POSS)에 공급한 가스의 온도가 상승할 때 투영광학계 공간(POSS)의 온도가 기준온도보다 높아지는 것을 방지하고 있다. 가스냉각수단(70)은, 가스공급수단(60)으로부터 투영광학계 공간(POSS)에 공급되는 가스를 냉각한다. 가스냉각수단(70)은, 예를 들면, 펠티어 소자(Peltier element) 및 압축기를 구비하고 있다. 펠티어소자를 구비한 가스냉각수단(70)은, 가스공급수단(60)에 의해 공급되는 가스의 온도를 1／100(℃) 단위로 조절 또는 냉각할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 스테이지공간(STS)에 가스를 공급하는 도시하지 않는 가스공급수단과 스테이지공간(STS)의 사이에도 또 하나의 가스냉각수단(70)을 구비하여, 스테이지공간(STS)에 공급되는 가스도 냉각한다.
제어부(80)는, 도시하지 않는 CPU, 메모리를 가지고, 노광장치(1)의 동작을 제어한다. 제어부(80)는, 조명장치(10), 레티클스테이지(25), 웨이퍼스테이지(45) 및 가스냉각수단(70)에 제어 가능하게 접속되어 있다. CPU는, 각 구성요소의 동작을 제어한다. 메모리는, 노광장치(1)을 동작하는 펌웨어를 기억한다.
본 실시형태의 제어부(80)는, 투영광학계 공간(POSS)에 공급하는 가스의 온도를 제어한다. 구체적으로는, 제어부(80)는, 투영광학계 공간(POSS)의 기준온도, 공급배관(62)의 배관직경 및 가스공급수단(60)으로터 투영광학계 공간(POSS)에 공급되는 가스량에 의거하여, 투영광학계 공간(POSS)에 공급되는 가스의 온도를 제어한다. 투영광학계 공간(POSS)에 공급하는 가스는, 시뮬레이션으로부터, 장소에 따라서는 10℃ 정도 상승하는 것을 알 수 있다. 따라서, 제어부(80)는, 가스냉각수단(70)이 온도상승량(온도변화량) 만큼 기준온도보다 낮게 되도록 가스의 온도를 제어하여, 상기 가스냉각수단(70)에서 냉각된 가스를 투영광학계 공간(POSS)에 공급한다. 이에 의해, 투영광학계 공간(POSS)에 공급된 가스는, 투영광학계 공간(POSS)의 대략 기준온도를 가진다. 예를 들면, 제어부(80)는, 투영광학계 공간(POSS)의 기준온도를 T0(℃), 투영광학계 공간(POSS)에 공급하는 가스의 온도를 Tg(℃)로 하면, 이하의 식 5를 만족하도록, 투영광학계 공간(POSS)에 공급하는 가스의 온도를 제어한다. 환언하면, 투영광학계 공간(POSS)에 공급되는 가스의 온도는, 기준온도보다, 0.01(℃) 내지 10(℃) 만큼 낮아진다.
[식 5]
T0 - 0.01(℃) ≥ Tg ≥ T0 - 10(℃)
이와 같이, 가스냉각수단(70)에 의해 투영광학계 공간(POSS)에 공급되는 가 스의 온도 상승분을 냉각하고 나서, 투영광학계 공간(POSS)에 가스를 공급함으로써, 투영광학계 공간(POSS)의 온도를 기준온도로 유지할 수 있다. T0 - 0.01(℃)로 설정한 것은, 가스온도가 약 0.01(℃) 만큼 변화하면, 투영광학계 공간(POSS)의 광학부재의 온도변화는 0.01(℃)보다 작기 때문이다. 예를 들면, 미러 유지부재가 온도를 0.01(℃) 만큼 변화시킬 경우, 미러 간격의 변화량은 30nm 정도이며, 이 정도의 변화량이면 보정할 수 있다.
실제로는, 투영광학계 공간(POSS)에 공급하는 가스의 온도는, 압력에도 관계되어서, 상술한 바와 같이 상승하지 않는다. 그러나, 시뮬레이션 결과로부터, 공급하는 가스의 양이 적은 경우에 0.01(℃) 만큼 상승하고, 공급하는 가스의 양이 많은 경우에 10(℃) 만큼 상승한다. 따라서, 가스냉각수단(70)은, 가스의 공급량에 따라서, 가스의 온도를 0.01(℃) 내지 10(℃) 내린다.
냉각된 가스가 흐르는 경우에, 공급배관(62)의 온도는, 기준온도보다 낮아져서, 주위의 부재를 냉각할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 공급배관(62)에 절연 부재(64)를 설치하여 주위의 부재가 냉각되는 것을 방지하고 있다. 주변의 부재가 냉각되는 것을 방지하기 위해서, 공급배관(62)을 이중배관을 구비하여, 내측의 배관에 가스를 흘려도 된다.
여기서, 도 2를 참조하면서, 노광장치(1)의 노광동작 또는 노광방법에 대해서 설명한다. 도 2A 및 도 2B는, 노광장치(1)의 노광동작을 설명하기 위한 흐름도이다. 보다 구체적으로, 도 2A는, 노광장치(1)의 전체의 노광동작을 나타내고, 도 2B는, 도 2A의 스텝 1030을 상세하게 나타내고 있다. 처음에, 기판(40)이, 노광장 치(1)에 반송되어 웨이퍼스테이지(45)에 재치된다(스텝 1010). 기판(40)이 웨이퍼스테이지(45)에 재치되면, 터보 분자펌프(TP)에 의해 스테이지공간(STS)이 배기되고 또한, 도시하지 않는 가스공급수단을 개재하여 스테이지공간(STS)에 가스가 공급된다(스텝 1020). 스테이지공간(STS)을 배기할 때에, 투영광학계 공간(POSS)을 동시에 배기하여도 된다.
스테이지공간(STS)에서의 가스의 흐름이 평형 상태에 이르면, 투영광학계 공간(POSS)가 배기되고 또한, 가스공급수단(60)을 통하여 투영광학계 공간(POSS)에 가스가 공급된다(스텝 1030). 투영광학계 공간(POSS)에 가스의 공급시에, 가스냉각수단(70)에 의해, 상승하는 온도 상승량만큼 냉각된다. 보다 구체적으로는, 도 2A에 도시된 바와 같이, 미리, 투영광학계 공간(POSS)에 가스를 공급했을 때에 상승하는 가스의 온도 상승량을 취득한다(스텝 1032). 가스의 온도 상승량은, 실제의 실험 또는 시뮬레이션으로부터 취득하여도 된다. 시뮬레이션으로부터 가스의 온도 상승량을 취득하는 경우에는, 상술한 바와 같이, 투영광학계 공간(POSS)의 기준온도, 공급배관(62)의 배관직경 및 가스 공급량으로부터 가스의 온도 상승량을 산출하여도 된다. 다음에, 스텝 1032에서 취득한 온도 상승량에 의거하여 즉, 온도 상승량만큼 투영광학계 공간(POSS)에 공급되는 가스를 냉각한다(스텝 1034).
투영광학계 공간(POSS)에 있어서의 가스의 흐름이 평형 상태에 이르면, 레티클(20)의 패턴을 기판(40)에 노광한다(스텝 1040). 투영광학계 공간(POSS)내의 압력은, 스테이지공간(STS)내의 압력보다 높게 유지되어 스테이지공간(STS)으로부터 투영광학계 공간(POSS)에 오염이 유입하는 것을 방지한다. 투영광학계 공간(POSS) 에 공급되는 가스는, 상술한 바와 같이 냉각되므로, 투영광학계 공간(POSS)의 온도는 대략 기준온도가 되어, 투영광학계 공간(POSS)의 내부의 온도상승을 방지한다. 환언하면, 투영광학계 공간(POSS)에 공급되는 가스는, 투영광학계 공간(POSS)에 수납된 광학 부재에 영향을 주지 않고, 노광장치(1)의 노광 특성의 저하를 방지한다.
본 실시형태에서는, 미리 취득한 상승하는 가스의 온도 상승량에 의거하여, 투영광학계 공간(POSS)에 공급되는 가스를 냉각한다. 그러나, 투영광학계 공간(POSS)의 온도 즉, 투영광학계 공간(POSS)에 공급된 가스의 온도를 측정하고, 측정 결과를 피드백시킴으로써, 투영광학계 공간(POSS)에 공급되는 가스를 냉각하여도 된다.
노광에 있어서, 조명장치(10)로부터 사출된 EUV광은, 레티클(20)을 조명한다. 레티클(20)을 통과하여 레티클패턴을 반영하는 EUV광은, 투영광학계(30)를 통하여 기판(40)에 결상된다. 본 실시형태에서, 상면은 원호형상 즉, 링형상의 상면이 되어, 레티클(20)과 기판(40)을 주사함으로써, 레티클(20)의 전체면을 노광한다. 노광장치(1)는, 상술한 바와 같이, 고정밀도의 전사 등의 우수한 노광특성을 실현하여, 종래보다 높은 쓰루풋으로 반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스 등의 고품위인 디바이스를 제공할 수 있다.
도 3은, 노광장치(1)의 변형예인 노광장치(1A)의 구성을 나타내는 개략 단면도이다. 노광장치(1A)는, 노광장치(1)과 마찬가지의 구성을 가지고, 로드록챔버(100)를 더 가진다.
로드록챔버(100)는, 노광장치(1A)의 외부로부터 기판(40)을 반입하고, 또한 노광된 기판(40)을 노광장치(1A)의 외부에 반출한다. 노광장치(1A)의 내부는 진공 또는 감압 환경으로 유지된다. 진공챔버(VC)에 기판(40)을 반입하기 위해서, 노광장치(1)의 진공 또는 감압 환경을 파괴해야 한다.
따라서, 본 실시형태에서는, 로드록챔버(100)를 이용한다. 노광장치(1A)의 외부로부터 기판(40)을 반입할 때는, 로드록챔버(100)와 노광장치(1A)의 진공챔버(VC)와의 사이에서 게이트밸브(102)를 폐쇄하고 로드록챔버(100)를 대기압에 개방한다. 다음에, 로드록챔버(100)와 외부를 접속하는 게이트밸브(104)를 개방하고, 게이트밸브(104)를 통하여 기판(40)을 반입한다. 로드록챔버(100)에 기판(40)을 반입한 후, 게이트밸브(104)를 폐쇄하고 터보 분자펌프(TP)에 의해 로드록챔버(100)를 배기하여 로드록챔버(100)를 진공상태로 만든다. 로드록챔버(100)가 진공상태가 된 후, 게이트밸브(102)를 개방하여, 진공챔버(VC)의 진공상태를 파괴하지 않고, 기판(40)을 진공챔버(VC)내에 반입할 수 있다. 진공챔버(VC)에 기판(40)을 반입한 후, 게이트밸브(102)를 폐쇄하여 가스공급수단(120)으로부터 공급배관(122)을 통하여 로드록챔버(100)에 가스를 공급한다. 로드록챔버(100)의 압력이 대기압이 되면, 게이트밸브(104)를 개방하여, 기판(40)을 로드록챔버(100)에 반입한다.
진공 또는 감압 환경에서 로드록챔버(100)에 가스를 공급하고, 대기압까지 압력을 되돌릴 때, 투영광학계 공간(POSS)에 공급한 가스의 온도와 마찬가지로, 로드록챔버(100)에 공급한 가스의 온도가 상승한다. 압력을 P, 온도를 T, 비열비를 γ, 로드록챔버(100)의 초기상태를 1(압력이 낮은상태), 로드록챔버(100)에 가스를 공급한 후의 상태를 2로 나타내는 것으로 상정한다. 로드록챔버(100)에 공급하는 가스의 온도를 TR로 나타내면, 공급되는 가스의 운동 에너지는 가스의 엔탈피에 비해 작다고 가정하면 이하의 식 6이 성립된다.
[식 6]
T2 = γ× P2 × T1 × TR /((P2 - P1) × T1 + γ× P1 × TR)
식 6은, 로드록챔버(100)에 공급되는 가스의 온도가 상승하는 것을 나타낸다.식 6은, 여러가지 가정하에서 계산되고 있지만, 실제의 실험으로부터 로드록챔버(100)에 공급되는 가스의 온도가 상승하는 것을 알 수 있다.
그러나, 로드록챔버(100)에 공급되는 가스의 온도가 상승함에 따라, 로드록챔버(100)에 수납되어 있는 부재의 온도가 상승한다. 기판(40)을 로드록챔버(100)에 반입한 때에 즉,기판(40)을 유지부에 재치한 때에, 기판(40)의 온도가 기준온도보다 높아져서 기준온도로 되돌릴 때까지에는 긴 시간이 걸린다. 이에 의해, 로드록챔버(100)로부터 진공챔버(VC)에 기판(40)을 반송할 때까지에는 긴 시간이 걸려서, 쓰루풋의 저하를 발생시킨다.
따라서, 본 실시형태는, 상술한 바와 같이, 로드록챔버(100)에 공급되는 가스의 온도 상승량을 실험 또는 시뮬레이션에 의해 산출하고, 가스냉각수단(130)을 이용하여 온도 상승량만큼 냉각한 가스를 공급한다. 이 구성에 의해, 로드록챔버(100)에 공급한 가스의 온도가 기준온도보다 높아지는 것을 방지할 수 있다. 가스냉각수단 (130)의 구성은, 가스냉각수단(70)과 마찬가지의 구성이고, 여기서의 상세한 설명은 생략한다.
가스냉각수단(130)에 의해 가스를 냉각하는 양은, 로드록챔버(100)의 압력 및 대기 개방 시간에 의해 정해진다. 로드록챔버(100)에 공급하는 가스는, 실험이나 시뮬레이션으로부터, 6℃ 정도 상승하는 것을 알 수 있다. 가스냉각수단(130)은, 가스의 온도를 0.01℃ 내지 10℃ 만큼 내릴 수 있으므로, 로드록챔버(100)에 공급하는 가스의 온도를 충분히 냉각할 수 있다. 따라서, 로드록챔버(100)에 공급되었을 때의 가스의 온도는, 대략 기준온도가 된다. 대기 개방시의 로드록챔버(100)의 온도는 대략 기준온도가 된다. 따라서, 로드록챔버(100)에 있어서 기판(40)이 기준온도로 안정될 때까지 필요한 시간이 단축되어, 쓰루풋의 저하를 방지할 수 있다.
다음에, 도 4및 도 5를 참조하면서, 노광장치(1)또는 (1A)를 이용한 디바이스의 제조방법의 실시예를 설명한다. 도 4는, 반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스 등의 디바이스의 제조를 설명하기 위한 흐름도이다. 여기에서는, 반도체 디바이스의 제조를 예로서 설명한다. 스텝 1(회로설계)에서는, 디바이스의 회로설계를 실시한다. 스텝 2(레티클 제작)에서는, 설계한 회로 패턴을 형성한 레티클을 제작한다. 스텝 3(웨이퍼 제조)에서는, 실리콘 등의 재료를 이용하여 웨이퍼를 제조한다.스텝 4(웨이퍼 프로세스)는, 전공정으로 부르며 마스크와 웨이퍼를 이용하여 리소그래피 기술에 의해 웨이퍼 위에 실제의 회로를 형성한다. 스텝 5(조립)는, 후공정으로 부르며 스텝 4에서 작성된 웨이퍼를 이용하여 반도체 칩화하는 공정이며, 어셈블리 공정(예를 들어, 다이싱, 본딩), 패키징 공정(칩 밀봉) 등의 공정을 포함한다. 스텝 6(검사)에서는, 스텝 5에서 반도체 디바이스의 동작확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 실시한다. 이러한 공정을 거쳐서 반도체 디바이스가 완성되고, 이것이 출하(스텝 7)된다.
도 5는, 스텝 4의 웨이퍼 프로세스의 상세한 흐름도이다. 스텝 11(산화)에서는, 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 스텝 12(CVD)에서는, 웨이퍼의 표면에 절연막을 형성한다. 스텝 13(전극 형성)에서는, 웨이퍼 상에 전극을 증착 등에 의해 형성한다. 스텝 14(이온주입)에서는, 웨이퍼에 이온을 주입한다. 스텝 15(레지스트 처리)에서는, 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 스텝 16(노광)에서는, 노광장치(1), (1A) 또는 (1B)에 의해 레티클의 회로패턴을 웨이퍼에 노광한다. 스텝 17(현상)에서는, 노광한 웨이퍼를 현상한다. 스텝 18(에칭)에서는, 현상한 레지스트상 이외의 부분을 제거한다. 스텝 19(레지스트 박리)에서는, 에칭이 끝나 불필요해진 레지스트를 제거한다. 이들 스텝을 반복해서 실시하여 웨이퍼상에 다중의 회로 패턴이 형성된다.본 실시형태의 디바이스의 제조방법에 의하면, 종래보다 고품위의 디바이스를 제조할 수 있다. 이와 같이, 노광장치(1) 또는 (1A)를 사용하는 디바이스의 제조방법 및 결과물로서의 디바이스도 본 발명의 1 측면을 구성한다.
본 발명에 의하면, 장치내에 공급하는 가스의 온도가 상승했을 경우에도, 전사 정밀도 및 쓰루풋 등의 우수한 노광성능을 실현하는 노광장치를 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 실시예로 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없이, 그 요지의 범위내에서 여러 가지의 변형 및 변경이 가능하다.
본 출원은, 2006년 4월 5일에 출원된 일본국 특허출원 2006-104443호에 의거한 우선권의 권리를 주장하며, 본 명세서에서 충분히 설명된 바와 같이, 상기 우선권의 전체를 참조하여 구체화되어 있다.

Claims (10)

  1. 극자외광을 이용하여 레티클을 조명하도록 구성된 조명장치와,
    레티클의 패턴을 기판위에 투영하도록 구성된 투영광학계와;
    상기 투영광학계를 수납하는 제1 공간을 형성하는 격벽과;
    상기 제1 공간에 제1 가스를 공급하도록 구성된 제1 가스공급수단과;
    상기 제1 가스공급수단이 상기 제1 공간에 상기 제1 가스를 공급하기 전에 상기 제1 가스를 냉각하도록 구성된 제1 냉각수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 공간과 상기 제1 가스공급수단을 연통하도록 구성된 제1 공급배관과;
    상기 제1 공간이 유지되는 기준온도, 상기 제1 공급배관의 배관직경 및 상기 제1 가스공급수단의 가스공급량에 의거하여, 상기 제1 가스의 온도를 제어하도록 구성된 제어부
    를 부가하여 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 기준온도를 T0(℃), 상기 제1 가스의 온도를 Tg(℃)로 하면, 상기 제어 부는,
    T0 - 0.01 (℃) ≥ Tg ≥ T0 - 10 (℃)
    의 식을 만족하도록, 상기 가스의 온도를 제어하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 격벽은, 상기 제1 공간과, 상기 레티클 및 상기 기판이 수납된 제2 공간을 격리하고,
    상기 제1 공간의 압력은, 상기 제2 공간의 압력보다 높은 것을 특징으로 하는 노광장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 기판을 반송하도록 구성된 로드록챔버와;
    상기 로드록챔버에 제2 가스를 공급하도록 구성된 제2 가스공급수단과;
    상기 제2 가스공급수단이 상기 로드록챔버에 상기 제2 가스를 공급하기 전에 상기 제2 가스를 냉각하도록 구성된 제2 냉각수단
    을 부가하여 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  6. 극자외광을 이용하여 레티클을 조명하도록 구성된 조명광학계와;,
    레티클 패턴을 기판 위에 투영하도록 구성된 투영광학계와;
    상기 투영광학계를 통하여 상기 레티클의 패턴을 기판 위에 노광하도록 구성 된 노광챔버와;
    상기 기판을 상기 노광챔버에 반송하도록 구성된 로드록챔버와;
    상기 로드록챔버에 가스를 공급하도록 구성된 가스공급수단과;
    상기 가스를 냉각하도록 구성된 냉각수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 로드록챔버와 상기 가스공급수단을 연통하도록 구성된 공급배관과;
    상기 로드록챔버가 유지되는 기준온도, 상기 공급배관의 배관직경 및 상기 제1 가스공급수단의 가스 공급량에 의거하여, 상기 가스의 온도를 제어하도록 구성된 제어부
    를 부가하여 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  8. 극자외광을 이용하여 레티클을 조명하고, 상기 레티클의 패턴을 투영광학계를 통해서 기판 위에 노광하는 노광방법으로서,
    상기 투영광학계가 수납된 공간에 가스를 공급하는 스텝을 가지고,
    상기 공급스텝은,
    상기 공간에 상기 가스를 공급했을 때에 상승하는 가스의 온도상승량을 취득하는 스텝과;
    상기 취득스텝에 의해 취득한 상기 온도상승량에 의거하여, 상기 공간에 공 급되는 상기 가스의 온도를 냉각하는 스텝
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 취득스텝은, 상기 공간이 유지되는 기준온도, 상기 공간과 가스공급수단을 연통하도록 구성된 공급배관의 직경 및 상기 가스공급 수단의 가스공급량에 의거하여, 상기 온도상승량을 산출하는 것을 특징으로 하는 노광방법.
  10. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 기재된 노광장치를 이용하여 기판을 노광하는 스텝과;
    노광된 상기 기판을 현상하는 스텝
    을 가지는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
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