KR101176817B1

KR101176817B1 - 노광장치 및 디바이스 제조방법

Info

Publication number: KR101176817B1
Application number: KR1020057019039A
Authority: KR
Inventors: 히데아키 하라
Original assignee: 가부시키가이샤 니콘
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2012-08-24
Also published as: US8537331B2; US20060033901A1; DE602004020200D1; EP1612850A4; JPWO2004090956A1; WO2004090956A1; US7480029B2; TW200503071A; TWI385706B; US8111375B2; US20060023188A1; KR20050118721A; ATE426914T1; EP1612850A1; JP2010183109A; US20070064209A1; EP1612850B1; US20080291410A1; JP4902201B2; JP5287791B2

Abstract

노광장치 (EX) 는 패턴의 이미지를 투영광학계 (PL) 를 통하여 기판 (P) 상에 투영하고, 이 기판 (P) 을 노광하는 것으로서, 투영광학계 (PL) 의 상방에서 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지 (PST) 와, 투영광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 적어도 일부를 액체 (30) 로 채우는 액침 유닛 (100) 을 구비하고, 투영광학계 (PL) 와 액체 (30) 를 통하여 패턴의 이미지를 기판 (P) 상에 투영한다. 이렇게 함으로써, 액침영역을 형성하기 위한 액체의 비산을 억제하고, 액체의 공급?회수용 배관류로 기판 스테이지의 이동을 방해하지 않고 원하는 패턴 정밀도로 기판을 노광처리할 수 있는 노광장치를 제공할 수 있다.

노광장치, 투영광학계

Description

노광장치 및 디바이스 제조방법{EXPOSURE APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING DEVICE}

본원은 2003년 4월 7일자로 일본 특허청에 출원된 특허출원 (일본 특허출원 2003-103145호) 을 기초로 하여, 그 내용을 원용하는 것으로 한다.

기술분야

본 발명은 패턴의 이미지를 투영광학계를 통하여 기판 상에 투영노광하는 노광장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것이며, 특히 액침형 노광장치에 관한 것이다.

배경기술

반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스는 마스크 상에 형성된 패턴을 감광성 기판 상에 전사하는 이른바 포토리소그래피 수법에 의해 제조된다. 이 포토리소그래피 공정에서 사용되는 노광장치는 마스크를 지지하는 마스크 스테이지와 기판을 지지하는 기판 스테이지를 갖고, 마스크 스테이지 및 기판 스테이지를 축차 이동시키면서 마스크의 패턴을 투영광학계를 통하여 기판에 전사하는 것이다. 최근, 디바이스 패턴의 한층 더 고집적화에 대응하기 위하여 투영광학계의 추가적인 고해상도화가 요망되고 있다. 투영광학계의 해상도는 사용하는 노광 파장이 짧을수록, 또한 투영광학계의 개구수가 클수록 높아진다. 그 때문에, 노광장치에서 사용되는 노광 파장은 해마다 단파장화되고 있으며, 투영광학계의 개구수도 증대하고 있다. 그리고, 현재 주류의 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 중요해진다. 해상도 (R) 및 초점 심도 (δ) 는 각각 이하의 식으로 표시된다.

R=k₁?λ/NA … (1)

δ=±k₂?λ/NA² … (2)

여기서, λ 는 노광 파장, NA 는 투영광학계의 개구수, k₁, k₂ 는 프로세스 계수이다. (1) 식, (2) 식으로부터, 해상도 (R) 를 높이기 위해, 노광 파장 (λ) 을 짧게 하고, 개구수 (NA) 를 크게 하면, 초점 심도 (δ) 가 좁아짐을 알 수 있다.

초점 심도 (δ) 가 너무 좁아지면, 투영광학계의 이미지면에 대하여 기판 표면을 합치시키기 어려워지고, 노광 동작시의 마진이 부족할 우려가 있다. 그래서, 실질적으로 노광 파장을 짧게 하고, 또한 초점 심도를 넓게 하는 방법으로서, 예를 들어 하기 일본 공개특허공보 평10-303114 호에 개시되어 있는 액침법이 제안되어 있다. 이 액침법은 투영광학계의 하면과 기판 표면 사이를 물이나 유기용매 등의 액체로 채워 액침영역을 형성하고, 액체 중에서의 노광광의 파장이 공기 중의 1/n (n 은 액체의 굴절률로 통상 1.2～1.6 정도) 이 됨을 이용하여 해상도를 향상시킴과 함께, 초점 심도를 약 n 배로 확대하는 것이다.

그런데, 상기 종래 기술에는 이하에 설명하는 문제가 존재한다.

상기 일본 공개특허공보 평10-303114 호에 개시되어 있는 액침형 노광장치는 기판 스테이지 상의 홀더 테이블 및 벽부 등에 의해 액체조를 형성하고, 이 액체조 중에 기판을 배치하는 구성이다. 이러한 구성의 경우, 기판 스테이지를 이동시킬 때에 액체 표면이 물결쳐, 액체가 비산할 우려가 있을뿐만 아니라, 액체의 요동으로 인해 기판 상에 투영되는 패턴 이미지가 열화될 가능성이 있다. 또한, 액체를 공급, 회수하는 배관을 기판 스테이지에 접속하지 않으면 안되고, 스테이지의 이동 정밀도에 악영향을 줄 우려도 있다.

발명의 개시

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 액침영역을 형성하기 위한 액체의 비산을 억제하여, 액체의 공급, 회수용 배관류로 기판 스테이지의 이동을 방해하지 않고 원하는 패턴 정밀도로 기판을 노광처리할 수 있는 노광장치 및 디바이스 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 실시형태에 나타내는 도 1～도 8 에 대응시킨 이하의 구성을 채용하고 있다.

본 발명의 노광장치 (EX) 는 패턴의 이미지를 투영광학계 (PL) 를 통하여 기판 (P) 상에 투영하고, 기판 (P) 을 노광하는 노광장치에 있어서, 투영광학계 (PL) 의 상방에서 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 기판이동수단 (PST) 과, 투영광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 적어도 일부를 액체 (30) 로 채우는 액침장치 (100) 를 구비하고, 투영광학계 (PL) 와 액체 (30) 를 통하여 패턴의 이미지를 기판 (P) 상에 투영하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 디바이스 제조방법은 상기 기재의 노광장치 (EX) 를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 투영광학계의 상방에, 기판을 유지하여 이동 가능한 기판이동장치를 형성하였으므로, 소정의 위치에 고정된 투영광학계의 상단부에 액체를 유지하여 투영광학계와 기판 사이에 액침영역을 형성할 수 있다. 즉, 액체에 대하여 기판을 이동시키는 구성이기 때문에, 액체의 비산을 억제하고, 기판 상에 투영되는 패턴 이미지의 열화를 억제할 수 있다. 그리고, 고정되어 있는 투영광학계의 상단부에 액침영역을 형성하기 위한 액체를 공급, 회수하는 배관류는 기판이동장치 (기판 스테이지) 에 접속할 필요가 없어지므로, 이 배관류에 의한 기판 스테이지의 이동 정밀도를 열화시키는 일이 없어진다.

도면의 간단한 설명

도 1 은 본 발명의 노광장치의 제 1 실시형태를 나타내는 개략구성도이다.

도 2 는 도 1 의 요부확대도로서, 액침 유닛 근방을 나타내는 측단면도이다.

도 3 은 도 2 의 액침 유닛을 상방으로부터 본 평면도이다.

도 4 는 액침 유닛의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.

도 5 는 본 발명의 노광장치의 제 2 실시형태를 나타내는 요부확대도이다.

도 6 은 도 1 의 액침 유닛을 상방으로부터 본 평면도이다.

도 7 은 액침 유닛의 다른 실시예를 나타내는 평면도이다.

도 8 은 반도체 디바이스의 제조공정의 일례를 나타내는 플로우차트도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 노광장치에 관하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1 은 본 발명의 노광장치의 제 1 실시형태를 나타내는 개략구성도이다.

도 1 에 있어서, 노광장치 (EX) 는 마스크 (M) 를 유지하는 마스크 스테이지 (MST) 와, 기판 (P) 을 유지하는 기판 스테이지 (PST) 와, 마스크 스테이지 (MST) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 으로 조명하는 조명광학계 (IL) 와, 노광광 (EL) 으로 조명된 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 스테이지 (PST) 에 유지되어 있는 기판 (P) 에 투영하는 투영광학계 (PL) 와, 노광장치 (EX) 전체의 동작을 통괄제어하는 제어장치 (CONT) 를 구비하고 있다. 투영광학계 (PL) 는 그 상방에 이미지면을 형성하도록 설치되어 있고, 마스크 (M) 를 유지하는 마스크 스테이지 (MST) 는 투영광학계 (PL) 의 하방에 배치되고, 한편 기판 (P) 을 유지하는 기판 스테이지 (PST) 는 투영광학계 (PL) 의 상방에 배치되어 있다.

본 실시형태와 관련된 노광장치 (EX) 는 노광 파장을 실질적으로 짧게 하여 해상도를 향상시킴과 함께 초점 심도를 실질적으로 넓게 하기 위하여 액침법을 적용한 액침형 노광장치로서, 투영광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 적어도 일부를 액체 (30) 로 채우는 액침장치의 일부를 구성하는 액침 유닛 (100) 을 구비하고 있다. 액침 유닛 (100) 은 투영광학계 (PL) 의 이미지면측인 상단부에 고정된 액체조 (10) 와, 액체조 (10) 로의 유로를 형성하는 공급관 (3) 을 통하여 액체 (30) 를 공급하는 액체공급장치 (1) 와, 액체조 (10) 로부터의 액체 (30) 의 유로를 형성하는 회수관 (4) 을 통하여 회수하는 액체회수장치 (2) 를 구비하고 있다. 그리고 노광장치 (EX) 는 적어도 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 상에 전사 하고 있는 동안, 액침 유닛 (100) 의 액체공급장치 (1) 로부터 공급한 액체 (30) 에 의해 투영광학계 (PL) 의 상단면과 기판 (P) 사이의 적어도 일부를 액체 (30) 로 채워, 투영광학계 (PL) 의 투영영역 (AR1) 을 포함하도록 액침영역 (AR2) 을 형성한다. 구체적으로는, 노광장치 (EX) 는 투영광학계 (PL) 의 상단부의 광학소자 (PLa) 와 기판 (P) 의 노광면 (표면) 사이에 액체 (30) 를 채우고, 이 투영광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이의 액체 (30) 및 투영광학계 (PL) 를 통하여 마스크 (M) 의 패턴의 이미지를 기판 (P) 상에 투영하여, 기판 (P) 을 노광한다.

본 실시형태에서는, 노광장치 (EX) 로서 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 주사방향에 있어서의 서로 다른 방향 (역방향) 으로 동기이동시키면서 마스크 (M) 에 형성된 패턴을 기판 (P) 에 노광하는 주사형 노광장치 (이른바 스캐닝 스테퍼) 를 사용하는 경우를 예로 하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 투영광학계 (PL) 의 광축 (AX) 과 일치하는 방향을 Z 축 방향, Z 축 방향에 수직인 평면내에서 마스크 (M) 와 기판 (P) 의 동기이동방향 (주사방향) 을 X 축 방향, Z 축 방향 및 X 축 방향에 수직인 방향 (비주사방향) 을 Y 축 방향으로 한다. 또한, X 축, Y 축, 및 Z 축 둘레방향을 각각 θX, θY 및 θZ 방향으로 한다. 또한, 여기서 말하는 「기판」은 반도체 웨이퍼 상에 감광성 재료인 포토레지스트를 도포한 것을 포함하고, 「마스크」는 기판 상에 축소투영되는 디바이스 패턴이 형성된 레티클을 포함한다.

조명광학계 (IL) 는 마스크 스테이지 (MST) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 으로 조명하는 것으로서, 노광용 광원, 노광용 광원으로부터 사출된 광속의 조도를 균일화하는 옵티컬 인터그레이터, 옵티컬 인터그레이터로부터의 노광광 (EL) 을 집광하는 콘덴서 렌즈, 릴레이 렌즈계, 노광광 (EL) 에 의한 마스크 (M) 상의 조명영역을 슬릿 형상으로 설정하는 가변 시야 조리개 등을 갖고 있다. 마스크 (M) 상의 소정의 조명영역은 조명광학계 (IL) 에 의해 균일한 조도 분포의 노광광 (EL) 으로 조명된다. 조명광학계 (IL) 로부터 사출되는 노광광 (EL) 으로는, 예를 들어 수은램프로부터 사출되는 자외역의 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광) 이나, ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 및 F₂ 레이저광 (파장 157㎚) 등의 진공자외광 (VUV 광) 등이 사용된다. 본 실시형태에 있어서는 ArF 엑시머 레이저광이 사용된다.

마스크 스테이지 (MST) 는 마스크 (M) 를 유지하는 것으로서, 투영광학계 (PL) 의 하방에 형성되어 있고, 광축 (AX) 에 수직인 평면내, 즉 XY 평면내에서 2 차원 이동 가능 및 θZ 방향으로 미소 회전 가능하다. 마스크 스테이지 (MST) 에는 마스크 (M) 를 진공 흡착 유지하는 진공 흡착 구멍이 형성되어 있고, 마스크 (M) 는 마스크 스테이지 (MST) 에 진공 흡착 구멍을 통하여 마스크 (M) 의 패턴면을 위로 향하게 하여 (+Z 방향) 흡착 유지된다. 또한, 마스크 스테이지 (MST) 는 리니어 모터 등의 마스크 스테이지 구동장치 (MSTD) 에 의해 구동된다. 마스크 스테이지 구동장치 (MSTD) 는 제어장치 (CONT) 에 의해 제어된다. 마스크 스테이지 (MST) 에는 이동거울 (50) 이 형성되어 있다. 또한, 이동거울 (50) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (51) 가 형성되어 있다. 마스크 스테이지 (MST) 에 유지된 마스크 (M) 의 2 차원 방향의 위치 및 회전각은 레이저 간섭계 (51) 에 의해 실시간으로 계측되고, 계측결과는 제어장치 (CONT) 에 출력된다. 제어장치 (CONT) 는 레이저 간섭계 (51) 의 계측결과에 기초하여 마스크 스테이지 구동장치 (MSTD) 를 구동함으로써 마스크 스테이지 (MST) 에 유지되어 있는 마스크 (M) 의 위치 결정을 행한다.

투영광학계 (PL) 는 마스크 (M) 의 패턴을 소정의 투영배율 (β) 로 기판 (P) 에 투영노광하는 것으로서, 기판 (P) 측의 상단부에 형성된 광학소자 (렌즈; PLa) 를 포함하는 복수의 광학소자로 구성되어 있고, 이들 광학소자는 경통 (PK) 으로 지지되어 있다. 그리고, 투영광학계 (PL) 는 그 상방에 이미지면을 형성하도록 형성되어 있다. 본 실시형태에 있어서, 투영광학계 (PL) 는 투영배율 (β) 이 예를 들어 1/4 또는 1/5 의 축소계이다. 또한, 투영광학계 (PL) 는 등배계 및 확대계 중 어느 것이어도 된다. 또한, 본 실시형태의 투영광학계 (PL) 의 상단부의 광학소자 (PLa) 는 경통 (PK) 에 대하여 착탈 (교환) 가능하도록 형성되어 있고, 광학소자 (PLa) 에는 액침영역 (AR2) 의 액체 (30) 가 접촉한다. 광학소자 (PLa) 의 액체 접촉면은 XY 평면과 대략 평행한 평면으로 되어 있다.

기판이동장치의 일부를 구성하는 기판 스테이지 (PST) 는 기판 (P) 을 유지하여 이동시키는 것으로서, 기판 (P) 을 기판 홀더를 통하여 유지하는 Z 스테이지 (52) 와, Z 스테이지 (52) 를 지지하는 XY 스테이지 (53) 와, XY 스테이지 (53) 를 지지하는 베이스 (54) 를 구비하고 있다. 베이스 (54) 는 예를 들어, 투영광학계 (PL) 를 지지하는 지지부재와는 별도의 지지부재에 지지되어 있다. 기판 스 테이지 (PST) 의 기판 홀더는 기판 (P) 중 감광제가 도포된 피노광 처리면인 노광면을 하방 (-Z 방향) 을 향하여 이 기판 (P) 을 유지한다. 기판 홀더의 표면 (하면) 에는 진공장치에 접속하는 진공 흡착 구멍이 복수 형성되어 있고, 기판 홀더는 기판 (P) 을 진공 흡착 구멍을 통하여 흡착 유지한다. 또한, 기판 스테이지 (PST) 는 리니어 모터 등의 기판 스테이지 구동장치 (PSTD) 에 의해 구동된다. 기판 스테이지 구동장치 (PSTD) 는 제어장치 (CONT) 에 의해 제어된다. Z 스테이지 (52) 를 구동함으로써, Z 스테이지 (52) 에 유지되어 있는 기판 (P) 의 Z 축 방향에 있어서의 위치 (포커스 위치) 및 θX, θY 방향에 있어서의 위치가 제어된다. 또한, XY 스테이지 (53) 를 구동함으로써, 기판 (P) 의 XY 방향에 있어서의 위치 (투영광학계 (PL) 의 이미지면과 실질적으로 평행한 방향의 위치) 가 제어된다. 즉, Z 스테이지 (52) 는 기판 (P) 의 포커스 위치 및 경사각을 제어하여 기판 (P) 의 표면을 오토 포커스 방식 및 오토 레벨링 방식으로 투영광학계 (PL) 의 이미지면에 맞춰 넣고, XY 스테이지 (53) 는 기판 (P) 의 X 축 방향 및 Y 축 방향에 있어서의 위치 결정을 행한다. 또한, Z 스테이지와 XY 스테이지를 일체적으로 형성해도 됨은 당연하다.

기판 스테이지 (PST) (Z 스테이지; 52) 에는 이동거울 (55) 이 형성되어 있다. 또한, 이동거울 (55) 에 대향하는 위치에는 레이저 간섭계 (56) 가 형성되어 있다. 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 2 차원 방향의 위치 및 회전각은 레이저 간섭계 (56) 에 의해 실시간으로 계측되고, 계측결과는 제어장치 (CONT) 에 출력된다. 제어장치 (CONT) 는 레이저 간섭계 (56) 의 계측결과에 기초하여 기판 스테이지 구동장치 (PSTD) 를 구동함으로써 기판 스테이지 (PST) 에 유지되어 있는 기판 (P) 의 위치 결정을 행한다.

도 2 는 도 1 의 요부확대도로서, 액침 유닛 (100) 을 나타내는 측단면도이다. 도 2 에 있어서, 액침 유닛 (100) 은 액체 (30) 를 유지 가능한 측벽부 (10C) 를 갖는 액체조 (10) 와, 액체조 (10) 에 공급관 (3) 을 통하여 액체 (30) 를 공급하는 액체공급장치 (1) 와, 액체조 (10) 의 액체 (30) 를 회수관 (4) 을 통하여 회수하는 액체회수장치 (2) 를 구비하고 있다.

액체공급장치 (1) 는 액체 (30) 를 수용하는 탱크 및 가압펌프 등을 구비하고 있고, 공급관 (3) 을 통하여 액체조 (10) 에 액체 (30) 를 공급한다. 액체공급장치 (1) 의 액체공급동작은 제어장치 (CONT) 에 의해 제어되고, 제어장치 (CONT) 는 액체공급장치 (1) 에 의한 액체조 (10) 에 대한 단위시간 당 액체공급량을 제어 가능하다. 또한, 액체공급장치 (1) 는 액체조 (10) 에 공급하는 액체 (30) 의 온도를 조정하는 온도조정장치를 구비하고 있다. 액체공급장치 (1) 는 온도조정장치를 사용하여 액체조 (10) 에 대하여 공급하는 액체 (30) 의 온도를, 예를 들어 노광장치 (EX) 가 수용되어 있는 챔버장치 내부의 온도와 같은 정도로 설정한다. 또한, 공급관 (3) 에는 액체조 (10) 에 대하여 공급하는 액체 (30) 를 정류 (整流) 하기 위한 정류부재 (5) 가 형성되어 있다. 정류부재 (5) 는 예를 들어, 다공질체나 슬릿 형상의 유로를 갖는 슬릿부재에 의해 구성되어 있다. 또한, 액체공급장치 (1) 에, 액체조 (10) 에 대하여 공급하는 액체 (30) 에 포함되는 기포를 제거하는 기포제거장치 (탈기장치) 를 형성할 수 있다. 이 기포제거장치는 예를 들어, 액체 (30) 를 가열함으로써 기포를 제거하는 가열장치, 또는 액체 (30) 를 소정의 용기에 수용하고, 이 용기내의 압력을 낮춤으로써 기포를 제거하는 감압장치에 의해 구성된다.

본 실시형태에 있어서, 액체 (30) 에는 순수가 사용된다. 순수는 ArF 엑시머 레이저광뿐만 아니라, 노광광 (EL) 을 예를 들어 수은램프로부터 사출되는 자외역의 휘선 (g 선, h 선, i 선) 및 KrF 엑시머 레이저광 (파장 248㎚) 등의 원자외광 (DUV 광) 으로 한 경우에도, 이 노광광 (EL) 을 투과 가능하다.

액체회수장치 (2) 는 액체조 (10) 의 액체 (30) 를 회수하는 것으로서, 예를 들어 진공펌프 등의 흡인장치, 및 회수한 액체 (30) 를 수용하는 탱크 등을 구비하고 있고, 액체조 (10) 의 액체 (30) 를 회수관 (4) 을 통하여 회수한다. 액체회수장치 (2) 의 액체회수동작은 제어장치 (CONT) 에 의해 제어되고, 제어장치 (CONT) 는 액체회수장치 (2) 에 의한 단위시간 당 액체회수량을 제어 가능하다.

액체조 (10) 는 액체 (30) 를 유지하는 것으로서 측벽부 (10C) 를 갖고 있고, 투영광학계 (PL) 의 상단부의 경통에 장착되어 있다. 액체조 (10) 의 상부에는 개구부 (10A) 가 형성되어 있고, 액체조 (10) 에 유지된 액체 (30) 는 개구부 (10A) 를 통하여 액체조 (10) 외부에 노출된다. 여기서, 개구부 (10A) 의 크기는 투영광학계 (PL) 의 투영영역 (AR1) 보다 크게 형성되어 있다. 한편, 액체조 (10) 의 바닥부 (10D) 에는 관통구멍 (10B) 이 형성되어 있다. 액체조 (10) 의 관통구멍 (10B) 에 투영광학계 (PL) 의 경통 상부 (도시하지 않음) 가 끼워맞춰져 있고, 관통구멍 (10B) 과 경통 사이에는 액체조 (10) 의 액체 (30) 의 누출을 방지하기 위한 시일부재가 형성되어 있다. 또한, 투영광학계 (PL) 의 광학소자 (PLa) 의 상단면은 액체조 (10) 의 측벽부 (10C) 의 상단면보다 하방에 배치되어 있고, 액체조 (10) 가 액체 (30) 로 채워졌을 때, 광학소자 (PLa) 의 상단면을 포함하는 상단부가 액체 (30) 에 잠기도록 되어 있다. 여기서, 액체조 (10) 는 예를 들어 세라믹스에 의해 형성되어 있다. 세라믹스는 액체 (30) 에 그 일부가 용출하더라도 기판 (P) 의 노광면에 도포되어 있는 감광제에 거의 영향을 주지 않는다.

그리고 기판 스테이지 (PST) 는, 유지한 기판 (P) 의 노광면이 액체조 (10) 의 상단부에 대하여 소정 거리만큼 떨어지도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 기판 (P) 의 노광면과 액체조 (10) 의 개구부 (10A) 에서 노출되는 액체 (30) 가 액체 (30) 의 표면장력에 의해 접촉 가능해지도록, 기판 (P) 과 액체조 (10) 의 거리가 설정되어 있다.

도 3 은 액침 유닛 (100) 을 상방으로부터 본 도면이다. 도 3 에 있어서, 투영광학계 (PL) 의 상단부의 광학소자 (PLa) 는 평면에서 보아 원 형상으로 형성되어 있고, 액체조 (10) 및 그 개구부 (10A) 도 평면에서 보아 원 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 광학소자 (PLa) 는 액체조 (10) (개구부; 10A) 의 대략 중앙부에 배치되어 있다. 액체공급장치 (1) 에 접속하는 공급관 (3) 은 도중에서 3 개의 유로로 분기되어 있고, 분기 유로의 각각은 투영광학계 (PL) 의 광학소자 (PLa) 의 -X 측에 형성된 3 개의 공급구 (6A～6C) 에 접속하고 있다. 한편, 광학소자 (PLa) 의 +X 측에는 2 개의 회수구 (7A, 7B) 가 형성되어 있고, 이들 회 수구 (7A, 7B) 에 접속하는 유로는 도중에서 집합하고, 이 집합유로는 회수관 (4) 에 접속하고 있다. 즉, 투영광학계 (PL) 의 광학소자 (PLa) 의 상단부를 X 축 방향으로 협지하도록, -X 측에는 액체공급장치 (1) 에 공급관 (3) 을 통하여 접속하는 공급구 (6A～6C) 가 형성되고, +X 측에는 액체회수장치 (2) 에 회수관 (4) 을 통하여 접속하는 회수구 (7A, 7B) 가 형성된 구성으로 되어 있다.

또한, 공급구 (6A～6C) 와 회수구 (7A, 7B) 를 대략 180°회전시킨 배치에, 공급구 (8A～8C) 와 회수구 (9A, 9B) 가 배치되어 있다. 공급구 (8A～8C) 는 공급관 (11) 을 통하여 액체공급장치 (1) 에 접속되고, 회수구 (9A, 9B) 는 회수관 (12) 을 통하여 액체회수장치 (2) 에 접속되어 있다. 공급구 (6A～6C) 와 회수구 (9A, 9B) 는 Y 축 방향에 교호하여 배열되고, 공급구 (8A～8C) 와 회수구 (7A, 7B) 는 Y 축 방향에 교호하여 배열되어 있다.

그리고, 화살표 Xa 로 나타내는 주사방향 (+X 방향) 으로 기판 (P) 을 이동시켜 주사노광을 행하는 경우에는, 공급관 (3), 공급구 (6A～6C), 회수관 (4) 및 회수구 (7A, 7B) 를 사용하여, 액체공급장치 (1) 및 액체회수장치 (2) 에 의해 액체 (30) 의 공급 및 회수가 행하여진다. 즉, 기판 (P) 이 +X 방향으로 이동할 때는, 공급관 (3) 및 공급구 (6A～6C) 를 통하여 액체공급장치 (1) 로부터 액체 (30) 가 투영광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이를 포함하는 액체조 (10) 에 공급됨과 함께, 회수구 (7A, 7B) 및 회수관 (4) 을 통하여 액체 (30) 가 액체회수장치 (2) 에 회수되어, 액체조 (10) 중을 +X 방향으로 액체 (30) 가 흐른다. 한편, 화살표 Xb 로 나타내는 주사방향 (-X 방향) 으로 기판 (P) 을 이동시켜 주사노광을 행 하는 경우에는, 공급관 (11), 공급구 (8A～8C), 회수관 (12) 및 회수구 (9A, 9B) 를 사용하여, 액체공급장치 (1) 및 액체회수장치 (2) 에 의해 액체 (30) 의 공급 및 회수가 행하여진다. 즉, 기판 (P) 이 -X 방향으로 이동할 때는, 공급관 (11) 및 공급구 (8A～8C) 를 통하여 액체공급장치 (1) 로부터 액체 (30) 가 투영광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이를 포함하는 액체조 (10) 에 공급됨과 함께, 회수구 (9A, 9B) 및 회수관 (12) 을 통하여 액체 (30) 가 액체회수장치 (2) 에 회수되어, 액체조 (10) 중을 -X 방향으로 액체 (30) 가 흐른다.

이와 같이, 제어장치 (CONT) 는 액체공급장치 (1) 및 액체회수장치 (2) 를 사용하여, 기판 (P) 의 이동방향을 따라 기판 (P) 의 이동방향과 같은 방향으로 액체 (30) 를 흐르게 한다. 따라서, 신선하고 또한 깨끗한 액체 (30) 를 투영광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 연속적으로 공급할 수 있다. 그리고, 주사방향에 따라 액체 (30) 를 흐르게 하는 방향을 전환함으로써, +X 방향, 또는 -X 방향 중 어느 방향으로 기판 (P) 을 주사하는 경우에도, 투영광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이를 액체 (30) 로 채울 수 있어, 높은 해상도 및 넓은 초점 심도를 얻을 수 있다.

그런데, 액체조 (10) 의 측벽부 (10C) 나 바닥부 (10D) 에, 예를 들어 투영광학계 (PL) 의 이미지면에 대한 기판 (P) 표면의 위치를 검출 가능한 포커스 검출계를 장착할 수 있다. 이 경우 포커스 검출광은 액체 (30) 중을 통과한다.

다음으로, 전술한 노광장치 (EX) 를 사용하여 마스크 (M) 의 패턴을 기판 (P) 에 노광하는 방법에 관하여 설명한다.

여기서, 본 실시형태에 있어서의 노광장치 (EX) 는 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 X 축 방향 (주사방향) 으로 이동시키면서 마스크 (M) 의 패턴 이미지를 기판 (P) 에 투영노광하는 것으로서, 주사노광시에는 투영광학계 (PL) 의 상방에 형성되는 투영영역 (AR1) 에 마스크 (M) 의 일부의 패턴 이미지가 투영되어, 투영광학계 (PL) 에 대하여, 마스크 (M) 가 -X 방향 (또는 +X 방향) 으로 속도 V 로 이동하는 데 동기하여, XY 스테이지 (53) 를 통하여 기판 (P) 이 +X 방향 (또는 -X 방향) 으로 속도 β?V (β 는 투영배율) 로 이동한다. 그리고, 하나의 쇼트영역에 대한 노광 종료 후에, 기판 (P) 의 스테핑 이동에 의해 다음 쇼트영역으로 이동하여, 이하 스텝 앤드 스캔 방식으로 각 쇼트영역에 대한 노광이 순차적으로 행하여진다.

우선, 마스크 (M) 가 마스크 스테이지 (MST) 에 로드됨과 함께, 기판 (P) 이 기판 스테이지 (PST) 에 로드되면, 제어장치 (CONT) 는 액체공급장치 (1) 및 액체회수장치 (2) 를 구동하여, 액체조 (10) 에 대한 액체 (30) 의 공급 및 회수동작을 개시한다. 액침영역 (AR2) 을 형성하기 위해 액체공급장치 (1) 로부터 송출된 액체 (30) 는 공급관 (3) 을 유통한 후, 공급구 (6A～6C) 를 통하여 액체조 (10) 에 공급된다. 그리고, 제어장치 (CONT) 는 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 동기이동시키면서 조명광학계 (IL) 에 의해 마스크 (M) 를 노광광 (EL) 으로 조명하고, 마스크 (M) 의 패턴의 이미지를 투영광학계 (PL) 및 액체 (30) 를 통하여 기판 (P) 에 투영한다.

기판 (P) 을 예를 들어, +X 방향으로 이동시키면서 주사노광하고 있는 동안, 액체공급장치 (1) 및 액체회수장치 (2) 는 액체공급동작 및 액체회수동작을 계속한 다. 이로써, 액체공급장치 (1) 로부터 온도조정된 액체 (30) 가 액체조 (10) 에 상시 공급되므로, 노광광의 조사열에 기인하는 액체조 (10) 중의 액체 (30) 의 과도한 온도변화 (온도상승) 를 억제하고, 패턴 이미지를 정밀도 높게 노광할 수 있다.

액체공급장치 (1) 에 의한 액체공급과 액체회수장치 (2) 에 의한 액체회수를 협조동작시킴으로써, 기판 (P) 과 투영광학계 (PL) 의 광학소자 (PLa) 사이에 기판 (P) 의 주사방향과 평행 (같은 방향) 하게 액체 (30) 가 흐른다. 또한, 액체공급장치 (1) 에 의한 액체공급과 액체회수장치 (2) 에 의한 액체회수를 협조동작시키고 있는 경우, 액체 (30) 의 표면장력에 의해, 기판 (P) 의 노광면과 액체조 (10) 의 개구부 (10A) 로부터 노출되어 있는 액체 (30) 의 표면이 접촉하여, 기판 (P) 상의 투영영역 (AR1) 과 광학소자 (PLa) 사이에 액체 (30) 가 배치되어, 액침영역 (AR2) 이 형성된다. 이렇게 하여, 기판 (P) 은 이 기판 (P) 의 노광면이 액체 (30) 의 표면에 접촉하도록 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 상태에서 노광된다. 이 때, 액체 (30) 의 표면장력에 의해 기판 (P) 의 노광면과 액체 (30) 의 표면이 접촉하고 있기 때문에, 기판 (P) 의 노광면과 액체조 (10) 의 상단면 사이에 약간 틈이 형성된다. 그 때문에, 기판 스테이지 (PST) 는 기판 (P) 을 액체조 (10) 에 접촉하지 않고 XY 평면내에서 자유롭게 이동할 수 있다.

그런데, 기판 (P) 의 주사속도를 변화시켰을 때, 제어장치 (CONT) 는 기판 (P) 의 이동속도에 따라 액체공급장치 (1) 에 의한 단위시간 당 액체공급량 및 액체회수장치 (2) 에 의한 단위시간 당 액체회수량을 변화시켜도 된다. 구체적으 로는, 기판 (P) 의 이동속도를 상승시키면, 단위시간 당 액체공급량 및 액체회수량을 많게 한다. 이로써, 기판 (P) 의 이동속도에 따라 투영광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이를 흐르는 액체 (30) 의 유속도 빨라지고, 투영광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 액침영역 (AR2) 을 원활히 형성할 수 있다. 또한, 기판 (P) 의 이동속도에 따라 액체조 (10) (개구부; 10A) 의 크기를 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 기판 (P) 의 이동속도를 고속화하면 액체조 (10) 의 액체 (30) 가 기판 (P) 에 의해 당겨지고, 액침영역 (AR2) 의 형성이 불안정해져 기판 (P) 상의 투영영역 (AR1) 에 액체 (30) 를 배치할 수 없는 경우가 생길 가능성이 있지만, 액체조 (10) 를 크게 하여 기판 (P) 과 액체 (30) 의 접촉 면적을 크게 함으로써, 기판 (P) 의 이동속도를 고속화하더라도 투영영역 (AR1) 에 액체 (30) 를 원활히 배치할 수 있다.

또한, 액체조 (10) 와 기판 스테이지 (PST) 에 유지된 기판 (P) 의 거리는 사용하는 액체 (30) 의 표면장력 (계면장력) 에 따라 설정할 수 있다. 본 실시형태에서는 액체 (30) 로서 순수를 사용하고 있지만, 다른 종류의 액체를 사용하는 경우, 액체의 표면장력 (계면장력) 은 액체의 재료 특성에 따라 변화하기 때문에, 이에 따라 액체조 (10) 와 기판 (P) 사이의 거리를 설정한다.

이상 설명한 바와 같이, 투영광학계 (PL) 의 상방에 이 투영광학계 (PL) 의 이미지면을 형성함과 함께, 투영광학계 (PL) 의 상방에 기판 (P) 을 유지하여 이동 가능한 기판 스테이지 (PST) 를 형성하였으므로, 액침 유닛 (100) 의 액체조 (10) 를, 이동하지 않는 투영광학계 (PL) 의 상단부에 형성하여 투영광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 액침영역 (AR2) 을 형성할 수 있다. 액체조 (10) 의 위치는 고정되어 있으므로 액체조 (10) 의 개구부 (10A) 로부터 노출되는 액체 표면의 물결침이나 액체의 비산을 방지할 수 있고, 기판 (P) 상에 투영되는 패턴 이미지의 열화를 억제할 수 있다. 또한, 액체조 (10) 를 투영광학계 (PL) 의 상단부에 형성함으로써, 액침영역 (AR2) 을 형성하기 위하여 액체 (30) 를 공급하는 액체공급장치 (1) 및 이것에 접속하는 공급관 (3), 또는 액체 (30) 를 회수하는 액체회수장치 (2) 및 이것에 접속하는 회수관 (4) 을 구동부인 기판 스테이지 (PST) 에 장착할 필요가 없어지므로, 이들 장치나 배관류에 의한 기판 스테이지 (PST) 의 이동을 방해한다는 문제를 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 액침영역 (AR2) 을 형성하기 위해 액체조 (10) 에 공급되는 액체 (30) 의 온도는 액체공급장치 (1) 에 형성된 온도조정장치에 의해 조정되는 구성이지만, 액침영역 (AR2) 을 형성하기 위한 액체 (30) 의 온도조정장치를 액체조 (10) 에 장착하는 구성이어도 된다.

또한 본 실시형태에서는, 주사노광 중, 액체의 공급동작 및 회수동작을 계속하여, 액체 (30) 를 계속 유통시키는 구성이지만, 액체 (30) 를 흐르게 하지 않고 액체조 (10) 에 체류시킨 상태에서도 액침 노광할 수 있다. 한편, 액체 (30) 의 공급 및 회수를 함으로써, 노광광의 조사열에 의한 액체조 (10) 중의 액체 (30) 의 온도변화 (온도상승) 의 발생을 억제하고, 패턴 이미지의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 노광중에 있어서 액체 (30) 의 공급 및 회수를 계속함으로써, 청정한 액체 (30) 를 액체공급장치 (1) 로부터 상시 액체조 (10) 에 공급할 수 있음과 함께, 액체조 (10) 의 액체 (30) 중에 불순물이 혼재하더라도 이것을 액체회수장치 (2) 에 의해 액체조 (10) 로부터 즉시 회수할 수 있다.

또한 도 4 에 나타내는 바와 같이, 투영광학계 (PL) 의 광학소자 (PLa) 를 협지하여 Y 축 방향 양측의 각각에 공급구 (13A～13C, 14A～14C) 및 회수노즐 (15A, 15B, 16A, 16B) 을 추가로 형성할 수도 있다. 이 공급노즐 및 회수노즐에 의해, 스테핑 이동할 때의 기판 (P) 의 비주사방향 (Y 축 방향) 으로의 이동시에 있어서도, 투영광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 액체 (30) 를 안정적으로 공급할 수 있다. 또한, 전술한 실시형태에 있어서는, 액체조 (10) 를 투영광학계 (PL) 의 상단부 부근의 경통에 장착하도록 하고 있는데, 투영광학계 (PL) 에서 분리한 지지부재로 유지하도록 해도 된다.

이하, 본 발명의 노광장치의 제 2 실시형태에 관하여 도 5 및 도 6 을 참조하면서 설명한다. 도 5 는 제 2 실시형태와 관련된 액침 유닛 (100) 의 측단면도이고, 도 6 은 상방으로부터 본 평면도이다. 여기서, 이하의 설명에 있어서, 전술한 실시형태와 동일 또는 동등한 구성 부분에 관해서는 동일한 부호를 붙여, 그 설명을 간략 또는 생략한다.

도 5 및 도 6 에 있어서, 액침 유닛 (100) 은 투영광학계 (PL) 의 상단부의 광학소자 (PLa) 에 장착되고, 기판 (P) 에 대향하는 상면 (21) 을 갖는 액침영역 형성부재 (20) 와, 상면 (21) 에 형성되어, 액체공급장치 (1) 에 형성부재 (20) 내부에 형성된 유로 (22A～22C) 및 공급관 (3) 을 통하여 접속된 액체공급구멍 (23A～23C) 과, 상면 (21) 에 형성되어, 액체회수장치 (2) 에 형성부재 (20) 내부에 형성된 유로 (24A, 24B) 및 회수관 (4) 을 통하여 접속된 액체회수구멍 (25A, 25B) 을 구비하고 있다. 형성부재 (20) 는 그 평면에서 보아 중앙부에 투영광학계 (PL) 의 광학소자 (PLa) 에 끼워맞추는 구멍부 (20A) 를 갖고 있고, 구멍부 (20A) 와 광학소자 (PLa) 를 끼워맞추었을 때, 형성부재 (20) 의 상면 (21) 과 투영광학계 (PL) 의 광학소자 (PLa) 의 상단면이 대략 면일(面一)하게 되도록 설정되어 있다. 액체공급구멍 (23A～23C) 의 각각은 투영광학계 (PL) 의 광학소자 (PLa) 의 -X 측에 형성되고, 상방을 향하여 액체 (30) 를 방출한다. 한편, 액체회수구멍 (25A, 25B) 은 광학소자 (PLa) 의 +X 측에 형성되어 있고, 하방을 향하여 액체 (30) 를 흡인한다. 또한, 본 실시형태에서는 액체공급구멍은 3 개 형성되고, 액체회수구멍은 2 개 형성되어 있지만, 그 수 및 배치는 임의로 설정 가능하다. 또한, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 상면 (21) 에 상기 액체공급구멍 (23A～23C) 과 액체회수구멍 (25A, 25B) 을 대략 180°회전시킨 배치에, 별도의 액체공급구멍 및 액체회수구멍을 형성할 수 있다.

상면 (21) 중 액체공급구멍 (23A～23C) 및 액체회수구멍 (25A, 25B) 의 외측에는 액체회수구멍에서 완전히 회수할 수 없었던 액체 (30) 를 회수하는 트랩부 (28, 29) 가 형성되어 있다. 트랩부 (28, 29) 의 각각은 평면에서 보아 대략 원호 형상의 홈부로서, 투영광학계 (PL) 의 광학소자 (PLa) 를 X 축 방향에 관하여 협지한 위치에 형성되어 있다.

도 5 중, 트랩부 (29) 에 접속되어 있는 유로 (30) 는 형성부재 (20) 외부에 형성된 관로 (31) 를 통하여 탱크 (32) 및 흡인장치인 진공펌프 (34) 에 접속되어 있다. 탱크 (32) 와 진공펌프 (34) 를 접속하는 유로에는 밸브 (33) 가 형성되어 있다. 탱크 (32) 에는 배출유로 (32A) 가 형성되어 있고, 액체 (30) 가 소정량 모이면 배출유로 (32A) 로부터 배출되도록 되어 있다. 또한, 도시하지는 않지만 트랩부 (28) 에 접속되어 있는 유로 (35) 에도, 상기와 동일한 탱크, 밸브 및 진공펌프가 접속되어 있다.

기판 (P) 을 +X 방향으로 이동시키면서 주사노광할 때에는, 제어장치 (CONT) 는 액체공급장치 (1) 및 액체회수장치 (2) 를 구동하여, 액체공급구멍 (23A～23C) 을 통하여 액체 (30) 를 상면 (21) 에 공급하고, 투영광학계 (PL) 의 광학소자 (PLa) 와 기판 (P) 사이에 액침영역 (AR2) 을 형성한다. 그리고, 액체회수구멍 (25A, 25B) 을 통하여 액체 (30) 의 회수를 행하여, 기판 (P) 의 주사방향과 평행 (같은 방향) 하게 액체 (30) 를 흐르게 하면서 노광한다. 이 경우, 예를 들어 액체공급장치 (1) 로부터 공급구 (23A～23C) 를 통하여 공급되는 액체 (30) 는 기판 (P) 의 +X 방향으로의 이동에 수반하여 투영광학계 (PL) 와 기판 (P) 사이에 끌려들어가도록 하여 흐르므로, 액체공급장치 (1) 의 공급 에너지가 작더라도, 액체공급장치 (1) 로부터 온도조정된 액체 (30) 가 광학소자 (PLa) 의 상단면과 기판 (P) 사이에 상시 공급되어, 노광광의 조사열에 기인하는 액체 (30) 의 과도한 온도변화 (온도상승) 를 억제하고, 패턴 이미지를 정밀도 높게 노광할 수 있다.

제 1 실시형태에서는 액체 (30) 를 유지하기 위해 측벽부를 갖는 액체조를 사용하고 있는데, 제 2 실시형태에서는 평면인 상면 (21) 및 광학소자 (PLa) 의 상단면과 기판 (P) 사이에 액체 (30) 를 배치하는 구성이므로, 기판 (P) 을 크게 기울이더라도, 기판 (P) 과 형성부재 (20) 의 접촉은 일어나지 않는다. 그리고 본 실시형태에서도, 액침 유닛 (100) 의 액침영역 형성부재 (20) 를, 이동하지 않는 투영광학계 (PL) 에 고정한 상태에서 기판 (P) 을 이동시키는 구성이기 때문에, 액체 (30) 의 요동이나 비산 등이 일어나지 않고, 패턴의 이미지를 기판 (P) 에 안정적으로 투영할 수 있다.

또한 본 실시형태에서는, 액체 (30) 의 공급 및 회수동작은 상면 (21) 의 소정 위치에 형성된 복수의 액체공급구멍 및 액체회수구멍을 통하여 행하여지는 구성이지만, 복수의 액체공급구멍 및 액체회수구멍을 연속적으로 형성하여, 예를 들어 도 7 에 나타내는 바와 같이, 평면에서 보아 긴 구멍 형상 (원호 형상) 인 액체공급구멍 (23) 및 액체회수구멍 (25) 으로 해도 된다. 또한, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 트랩부 (28) 를 투영광학계 (PL) 의 광학소자 (PLa) 를 둘러싸도록 고리 형상으로 형성해도 된다. 또한, 액체회수구멍 (25A, 25B) 을 형성하지 않고, 공급된 액체 (30) 를 전부 트랩부 (28, 29) 에서 회수하도록 해도 된다.

또한 본 실시형태에 있어서, 액체회수구멍으로부터 완전히 회수할 수 없었던 액체 (30) 를 회수하기 위한 트랩부는 홈부와 이에 접속하는 진공펌프 (흡인장치) 에 의해 구성되어 있지만, 예를 들어 홈부에 스폰지 등의 다공질 부재를 배치함으로써, 이 다공질 부재로 완전히 회수할 수 없었던 액체 (30) 를 회수?유지할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 액체 (30) 는 순수에 의해 구성되어 있다. 순수는 반도체 제조공장 등에서 용이하게 대량으로 입수할 수 있음 과 함께, 기판 (P) 상의 포토레지스트나 광학소자 (렌즈) 등에 대한 악영향이 없는 이점이 있다. 또한, 순수는 환경에 대한 악영향이 없음과 함께, 불순물의 함유량이 매우 낮기 때문에, 기판 (P) 의 표면, 및 투영광학계 (PL) 의 선단면에 형성되어 있는 광학소자의 표면을 세정하는 작용도 기대할 수 있다. 그리고, 파장이 193㎚ 정도인 노광광 (EL) 에 대한 순수 (물) 의 굴절률 n 은 대략 1.44 이기 때문에, 노광광 (EL) 의 광원으로서 ArF 엑시머 레이저광 (파장 193㎚) 을 사용한 경우, 기판 (P) 상에서는 1/n, 즉 약 134㎚ 로 단파장화되어 높은 해상도가 얻어진다. 또한, 초점 심도는 공기 중에 비하여 약 n 배, 즉 약 1.44 배로 확대되기 때문에, 공기 중에서 사용하는 경우와 동일한 정도의 초점 심도를 확보할 수 있으면 되는 경우에는, 투영광학계 (PL) 의 개구수를 더욱 증가시킬 수 있어, 이 점에서도 해상도가 향상된다.

또한, 액체 (30) 의 흐름에 의해 생기는 투영광학계 (PL) 의 선단의 광학소자와 기판 (P) 사이의 압력이 큰 경우에는, 그 광학소자를 교환 가능하게 하는 것은 아니고, 그 압력에 의해 광학소자가 움직이지 않도록 견고히 고정시켜도 된다.

또한, 본 실시형태의 액체 (30) 는 물이지만, 물 이외의 액체여도 되고, 예를 들어 노광광 (EL) 의 광원이 F₂ 레이저인 경우, 이 F₂ 레이저광은 물을 투과하지 않으므로, 액체 (30) 로는 F₂ 레이저광을 투과 가능한 예를 들어 불소계 오일 등의 불소계 유체여도 된다. 또한 액체 (30) 로는, 그 외에도 노광광 (EL) 에 대한 투과성이 있어 가능한 한 굴절률이 높고, 투영광학계 (PL) 나 기판 (P) 표면에 도포되어 있는 포토레지스트에 대하여 안정적인 것 (예를 들어, 시더유) 을 사용하는 것도 가능하다.

또한, 상기 각 실시형태의 기판 (P) 으로는, 반도체 디바이스 제조용 반도체 웨이퍼뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용 유리기판이나, 박막 자기헤드용 세라믹웨이퍼, 또는 노광장치에서 사용되는 마스크 또는 레티클의 원판 (합성 석영, 규소 웨이퍼) 등이 적용된다.

노광장치 (EX) 로는, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 동기이동하여 마스크 (M) 의 패턴을 주사노광하는 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 노광장치 (스캐닝 스테퍼) 외에, 마스크 (M) 와 기판 (P) 을 정지시킨 상태에서 마스크 (M) 의 패턴을 일괄노광하고, 기판 (P) 을 순차적으로 단계이동시키는 스텝 앤드 리피트 방식의 투영노광장치 (스테퍼) 에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 기판 (P) 상에서 적어도 2 개의 패턴을 부분적으로 중첩하여 전사하는 스텝 앤드 스티치 방식의 노광장치에도 적용할 수 있다.

또한, 본 발명은 일본 공개특허공보 평10-163099 호, 일본 공개특허공보 평10-214783 호, 일본 특허공표공보 2000-505958 호 등에 개시되어 있는 트윈스테이지형 노광장치에도 적용할 수 있다.

노광장치 (EX) 의 종류로는, 기판 (P) 에 반도체 소자 패턴을 노광하는 반도체 소자 제조용 노광장치에 한정되지 않고, 액정 표시 소자 제조용 또는 디스플레이 제조용 노광장치나, 박막 자기헤드, 촬상소자 (CCD) 또는 레티클 또는 마스크 등을 제조하기 위한 노광장치 등에도 널리 적용할 수 있다.

기판 스테이지 (PST) 나 마스크 스테이지 (MST) 에 리니어 모터 (USP5,623,853 또는 USP5,528,118 참조) 를 사용하는 경우에는, 에어 베어링을 사용한 에어 부상형 및 로렌츠력 또는 리액턴스력을 사용한 자기 부상형 중 어느 쪽을 사용해도 된다. 또한, 각 스테이지 (PST, MST) 는 가이드를 따라 이동하는 타입이어도 되고, 가이드를 형성하지 않은 가이드리스 타입이어도 된다.

각 스테이지 (PST, MST) 의 구동기구로는, 2 차원으로 자석을 배치한 자석 유닛과, 2 차원으로 코일을 배치한 전기자 유닛을 대향시켜 전자력에 의해 각 스테이지 (PST, MST) 를 구동하는 평면 모터를 사용해도 된다. 이 경우, 자석 유닛과 전기자 유닛 중 어느 일방을 스테이지 (PST, MST) 에 접속하고, 자석 유닛과 전기자 유닛의 타방을 스테이지 (PST, MST) 의 이동면측에 형성하면 된다.

기판 스테이지 (PST) 의 이동에 의해 발생하는 반력은 투영광학계 (PL) 에 전해지지 않도록, 일본 공개특허공보 평8-166475 호 (USP5,528,118) 에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임 부재를 사용하여 기계적으로 바닥 (대지) 으로 나가게 해도 된다.

마스크 스테이지 (MST) 의 이동에 의해 발생하는 반력은 투영광학계 (PL) 에 전해지지 않도록, 일본 공개특허공보 평8-330224 호(US S/N 08/416,558) 에 기재되어 있는 바와 같이, 프레임 부재를 사용하여 기계적으로 바닥 (대지) 으로 나가게 해도 된다.

이상과 같이, 본원 실시형태의 노광장치 (EX) 는 본원 특허청구의 범위에 든 각 구성요소를 포함하는 각종 서브시스템을 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해, 이 조립의 전후에는 각종 광학계에 관해서는 광학적 정밀도를 달성하기위한 조정, 각종 기계계에 관해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기계에 관해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 행하여진다. 각종 서브시스템으로부터 노광장치로의 조립 공정은 각종 서브시스템 상호의 기계적 접속, 전기회로의 배선 접속, 기압회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브시스템으로부터 노광장치로의 조립 공정 전에, 각 서브시스템 개개의 조립 공정이 있음은 당연하다. 각종 서브시스템의 노광장치로의 조립 공정이 종료되면, 종합 조정이 행해져, 노광장치 전체로서의 각종 정밀도가 확보된다. 또한, 노광장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 행하는 것이 바람직하다.

반도체 디바이스 등의 마이크로 디바이스는 도 8 에 나타내는 바와 같이, 마이크로 디바이스의 기능?성능 설계를 행하는 단계 201, 이 설계 단계에 기초한 마스크 (레티클) 를 제작하는 단계 202, 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 단계 203, 전술한 실시형태의 노광장치 (EX) 에 의해 마스크의 패턴을 기판에 노광하는 노광처리 단계 204, 디바이스 조립 단계 (다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정을 포함) 205, 검사 단계 206 등을 거쳐 제조된다.

산업상이용가능성

본 발명에 의하면, 액침영역을 형성하기 위한 액체의 비산을 적게 할 수 있음과 함께, 액체의 공급, 회수용 배관류로 기판 스테이지의 이동을 방해하지 않도록 하였으므로, 원하는 패턴을 정밀도 높게 기판에 노광할 수 있다.

Claims

패턴의 이미지를 투영광학계를 통하여 기판 상에 투영하고, 그 기판을 노광하는 노광장치로서,

상기 투영광학계의 상방에서 상기 기판을 유지하여 이동 가능한 기판이동장치; 및

상기 투영광학계와 상기 기판 사이의 적어도 일부를 액체로 채우는 액침장치를 구비하고,

상기 투영광학계와 상기 액체를 통하여 상기 패턴의 이미지를 상기 기판 상에 투영하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1 항에 있어서,

상기 기판은, 그 기판의 노광면이 상기 액체의 표면에 접촉하도록 유지된 상태에서 노광되는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 1 항에 있어서,

상기 액침장치는 상기 투영광학계의 상단면에 상기 액체를 유지하기 위한 액체조를 갖고,

상기 액체조에 유지된 액체 표면에 상기 기판의 노광면을 접촉시킨 상태에서 상기 기판의 노광이 행해지는, 노광장치.
제 1 항에 있어서,

상기 액침장치는 상기 액체를 공급하는 액체공급장치와 상기 액체를 회수하는 액체회수장치를 갖는, 노광장치.
제 4 항에 있어서,

상기 투영광학계의 상단면의 주위에 배치되어, 액체의 누설을 방지하기 위한 액체 트랩을 구비한, 노광장치.
제 4 항에 있어서,

상기 액체공급장치는 상방을 향하여 액체를 방출하는 공급구를 갖고, 상기 액체회수장치는 하방을 향하여 액체를 흡인하는 회수구를 갖는, 노광장치.
제 6 항에 있어서,

상기 투영광학계의 상단면에 관하여, 상기 액체회수장치의 회수구의 외측에 배치되어, 액체의 누설을 방지하기 위한 액체 트랩을 구비한, 노광장치.
제 1 항에 기재된 노광장치를 사용하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
삭제
액침 노광장치에 있어서,

광학부재와,

액체 공급구를 갖고, 상기 광학부재의 상면과 이동 가능한 물체 사이에 액체를 공급하는 액체공급장치를 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제 10 항에 있어서,

상기 액체공급장치는, 상면을 갖는 액침영역 형성부재를 갖고, 그 액침영역 형성부재의 상면 및 상기 광학부재의 상면과 상기 물체 사이를 상기 액체로 채우는, 노광장치.
제 11 항에 있어서,

상기 액체는, 상기 액침영역 형성부재의 상면 및 상기 광학부재의 상면과, 상기 물체 사이에 유지되는, 노광장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 액침영역 형성부재는, 상기 광학부재의 주위에 배치되는, 노광장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 액침영역 형성부재는, 상기 광학부재가 삽입되는 개구를 갖는, 노광장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 광학부재의 상면은 평면인, 노광장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 액침영역 형성부재의 상면과, 상기 광학부재의 상면은 동일면내에 배치되는, 노광장치.
제 11 항에 있어서,

상기 액체 공급구는, 액침영역 형성부재에 형성되는, 노광장치.
제 11 항에 있어서,

상기 액체 공급구는, 상기 액침영역 형성부재의 상면에 형성되는, 노광장치.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 액침영역 형성부재는, 액체 회수구를 갖는, 노광장치.
제 19 항에 있어서,

상기 액체 회수구는, 상기 액침영역 형성부재의 상면에 형성되는, 노광장치.
제 19 항에 있어서,

상기 액체 회수구는, 다공질 부재를 갖는, 노광장치.
제 11 항에 있어서,

상기 액침영역 형성부재는, 제 1 회수구를 포함하는, 노광장치.
제 22 항에 있어서,

상기 액침영역 형성부재는, 상기 광학부재의 광축에 대해, 상기 제 1 회수구의 외측에 형성되는 제 2 회수구를 갖는, 노광장치.
제 23 항에 있어서,

상기 제 2 회수구는, 다공질 부재를 갖는, 노광장치.
제 10 항에 있어서,

상기 액체공급장치는, 상기 액체를 유지 가능한 측벽부를 갖는 액체조를 갖는, 노광장치.
제 25 항에 있어서,

상기 액체조는, 개구부를 갖고, 상기 개구부를 통한 상기 액체가 상기 물체와 접촉하는, 노광장치.
제 26 항에 있어서,

상기 물체와 상기 액체 표면은, 표면장력에 의해 접촉하고 있는, 노광장치.
제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액체 공급구는, 상기 액체조의 측벽부에 형성되는, 노광장치.
제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액체조는, 액체를 회수하는 액체 회수구를 갖고,

상기 액체 회수구는, 상기 액체조의 측벽부에 형성되는, 노광장치.
제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액체조와, 상기 광학부재 사이에 배치되는 시일 부재를 갖는, 노광장치.
제 25 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 물체는, 노광면을 갖는 기판이며,

상기 광학부재의 광축 방향에 있어서의 상기 기판의 면 위치를 검출하는 검출 장치를 갖는, 노광장치.
제 10 항, 제 11 항, 제 12 항, 제 17 항, 제 18 항, 제 22 항, 제 23 항, 제 24 항, 제 25 항, 제 26 항, 또는 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,

패턴의 이미지를 상기 물체 상에 투영하는 투영광학계를 갖고,

상기 광학부재는, 상기 투영광학계가 갖는 복수의 광학부재 중, 상기 물체측에 가장 가까이 배치되는, 노광장치.
액침 노광방법에 있어서,

광학부재의 상면과 물체 사이의 적어도 일부를 액체로 채우고,

상기 광학부재의 상면과 상기 물체 사이의 적어도 일부를 상기 액체로 채운 상태에서, 상기 물체를 노광하는, 노광방법.
제 33 항에 있어서,

액침영역 형성부재의 상면 및 상기 광학부재의 상면과, 상기 물체 사이에 상기 액체를 공급하는, 노광방법.
제 34 항에 있어서,

상기 액체는, 상기 액침영역 형성부재의 상면 및 상기 광학부재의 상면과, 상기 물체 사이에 유지되는, 노광방법.
제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,

상기 광학부재의 상면은, 평면이며,

상기 액침영역 형성부재의 상면과, 상기 광학부재의 상면과 면일하게 한 상태로, 상기 액체를 유지하는, 노광방법.
제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,

상기 액침영역 형성부재가 갖는 액체 공급구를 통해 상기 액체를 공급하는, 노광방법.
제 34 항 또는 제 35 항에 있어서,

상기 액침영역 형성부재가 갖는 액체 회수구를 통해 상기 액체를 회수하는, 노광방법.
제 37 항에 있어서,

상기 액체 공급구는, 상방으로 상기 액체를 방출하는, 노광방법.
제 38 항에 있어서,

상기 액체 회수구는, 하방으로 상기 액체를 흡인하는, 노광방법.
제 34 항에 있어서,

상기 액침영역 형성부재가 갖는 제 1 회수구에 의해 상기 액체가 회수되는, 노광방법.
제 41 항에 있어서,

상기 액체는, 상기 광학부재의 광축에 대해, 상기 제 1 회수구의 외측에 형성되는 제 2 회수구에 의해 회수되는, 노광방법.
제 33 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액체는, 다공질 부재를 통해 회수되는, 노광방법.
제 33 항에 있어서,

상기 액체는, 액체조에 고이며, 상기 광학부재의 상면은 상기 액체조에 잠기도록 되어 있는, 노광방법.
제 44 항에 있어서,

상기 액체는, 상기 액체조가 갖는 개구부를 통해, 상기 물체와 접촉하는, 노광방법.
제 44 항 또는 제 45 항에 있어서,

상기 액체와 상기 물체는, 표면장력에 의해 접촉하고 있는, 노광방법.
제 44 항 또는 제 45 항에 있어서,

상기 액체조의 측면에 형성된 공급구를 통해, 상기 액체조내에 상기 액체를 공급하는, 노광방법.
제 44 항 또는 제 45 항에 있어서,

상기 액체조의 측면에 형성된 회수구를 통해, 상기 액체를 회수하는, 노광방법.
제 44 항 또는 제 45 항에 있어서,

상기 액체조와, 상기 광학부재 사이를, 시일 부재로 시일하는, 노광방법.
제 44 항 또는 제 45 항에 있어서,

상기 광학부재의 광축 방향에 있어서의 상기 물체의 면위치를 검출하는, 노광방법.