KR20030051421A - 광학 부재의 유지 방법 및 장치, 광학 장치, 노광 장치 및디바이스 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
렌즈(L3)의 광축 방향 중앙 위치의 외주부의 적어도 일부에 플랜지부(80)가 설치되고, 그 플랜지부(80)가 클램프 부재(52a, 52b, 52c)에 의해 눌린 상태로, 렌즈(L3)가 클램프 부재(52a∼52c)와 렌즈 유지 금속물(25)에 의해 유지된다. 플랜지부(80)가 설치된 위치는 렌즈(L3)의 휨에 의한 압축 왜곡 및 인장 왜곡이 모두 생기지 않고, 렌즈(L3)의 광학면에서의 거리가 가장 먼 면인 중립면의 주연 부분으로 되어 있다. 즉, 플랜지부(80)에 작용하는 클램프력이 렌즈(L3)의 다른 부분에 미치는 영향이 최대한 억제되며, 또한 플랜지부(80)에 작용하는 힘에 기인하는 광학면 변형을 최소로 할 수 있다. 따라서, 렌즈의 광학 성능의 악화를 최대한 억제할 수 있게 된다.
Description
종래부터 반도체 소자 등의 제조에 있어서, 리소그래피 공정에서는 여러 가지의 노광 장치가 이용되고 있다. 최근에는, 예컨대 반도체 소자의 제조용으로서는 형성해야 할 패턴을 4∼5배 정도 비례 확대하여 형성한 마스크["레티클(reticle)"이라고도 불림]의 패턴을 투영 광학계를 통해 웨이퍼 등의 피노광 기판 상에 축소 전사하는 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트(step and repeat) 방식의 축소 투영 노광 장치(소위 스테퍼)나, 이 스테퍼를 개선한 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 주사형 투영 노광 장치(소위 스캐닝ㆍ스테퍼) 등의 투영 노광 장치가 주류를 이루고 있다.
집적 회로의 미세화에 대응하여 고해상도를 실현하기 위해 이들 노광 장치에서는 그 노광 파장을 보다 단파장측에 시프트해 왔다. 최근에는, 노광 파장은 193 ㎚의 ArF 엑시머 레이저광이 실용화 단계에 있지만, 보다 단파장인 파장 157 ㎚의 F2레이저광이나, 파장 126 ㎚의 Ar2레이저광을 사용하는 노광 장치도 개발되고 있다.
ArF 엑시머 레이저광, F2레이저광 또는 Ar2레이저광 등의 파장 200 ㎚∼120 ㎚의 대역에 속하는 진공 자외라 불리는 파장역의 광속은 광학 유리의 투과율이 나빠, 사용할 수 있는 초재(硝材)는 형석이나 불화 마그네슘, 불화 리튬 등의 불화물 결정에 한정된다. 또한, 산소나 수증기, 탄화수소 가스 등(이하 "흡수성 가스"라 칭함)에 의한 흡수도 매우 크기 때문에, 노광광이 통과하는 광로상의 공간 중 흡수성 가스의 농도를 수 ppm 이하의 농도까지 낮추기 위해, 그 광로상의 공간의 기체를 진공 자외광의 흡수가 적은 질소나 헬륨 등의 불활성 가스(이하, 적절하게 "저흡수성 가스"라 칭함)로 치환할 필요가 있다.
그 때문에, 예컨대 ArF 엑시머 레이저광을 노광광으로서 사용하는 노광 장치에서, 비교적 광로가 긴 광학계, 예컨대 투영 광학계 등에서는 그 내부를 여러 개의 공간으로 구획하여 각 공간 내에 상기 저흡수성 가스를 채우거나, 항상 저흡수성 가스를 흘려 보내거나(플로우시키거나) 하는 것으로 이루어진다.
도 18에는 종래의 노광 장치에 이용되는 투영 광학계의 일례가 도시되어 있다. 이 도 18에 도시된 투영 광학계(PL')는 외통(351A)과 내통(351B1∼351B4)으로 이루어지는 이중 구조의 경통(350)과, 경통(350) 내에 광축(AX) 방향을 따라서 소정 간격으로 배치된 광학 부재 셀(C1', C2', C3', C4')을 구비한다. 이들 광학 부재 셀(C1', C2', C3', C4')은 내통(351B1, 351B2, 351B3, 351B4)의 내주면에 각각 고정되어 있다.
광학 부재 셀(C1', C2', C3', C4')은 광학 부재인 렌즈(L1', L2', L3', L4')와 이들 렌즈(L1', L2', L3', L4')를 유지하는 렌즈 유지 장치를 구비하고 있다. 광축 방향으로 인접한 광학 부재 셀 상호간에는 밀폐실(S1', S2', S3')이 각각 형성되어 있다. 각 밀폐실(S1', S2', S3')에는 급기관로(330A, 330B, 330C) 및 배기관로(330D, 330E, 330F)가 각각 접속되어 있어, 밀폐실(S1', S2', S3') 내부에는, 예컨대 상기 저흡수성 가스가 항상 흐르도록 되어 있다.
도 19a는 도 18의 하나의 광학 부재 셀(C3')의 확대도이고, 도 19b는 이 분해 사시도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 렌즈(L3')의 외주부에는 그 하반부에 플랜지부가 마련되어 있다. 이 렌즈(L3')는 원통형의 렌즈 유지 금속물(325)의 내부에 상방으로부터 삽입되어, 렌즈 유지 금속물(325)의 내주면에 거의 120°의 간격으로 돌출하여 설치된 지지 부재(322a, 322b, 322c)[단, 지지 부재(322c)는 도시하지 않음]에 의해서 상기 플랜지부가 하방에서 3점 지지되어 있다. 또한, 플랜지부 상면의 지지 부재(322a, 322b, 322c)에 각각 대응하는 위치에는 클램프(352a, 352b, 352c)[단, 지면(紙面) 안측의 클램프(352b)는 도시하지 않음]가 볼트(354a, 354b, 354c)에 의해 각각 렌즈 유지 금속물(325)에 고정되어 있다. 클램프(352a∼352c)에 의해서 플랜지부의 상면이 하방으로 눌려있다.
즉, 렌즈(L3')는 그 외주부에 설치된 플랜지부가 지지 부재(322a, 322b, 322c)와 클램프(352a, 352b, 352c)로 끼워져, 렌즈 유지 금속물(325)에 대해 고정되어 있다. 이 경우, 렌즈(L3')는 클램프(352a∼352c)의 클램프력에 의해 광축 방향의 3 자유도 운동이 규제되어, 플랜지부와 지지 부재 사이 및 플랜지부와 클램프 사이의 마찰력에 의해서 나머지 3 자유도 방향의 운동이 규제되어 있다.
또한, 전술한 바와 같이 3점 지지 구조를 채용한 것은, 대표적인 3점 지지 구조인 운동학적(kinematic) 지지 마운트와 같이, 지지 대상물인 렌즈의 렌즈 유지 금속물에 대한 부착이 용이하고, 부착 후 렌즈 유지 금속물 및 렌즈의 진동, 온도 변화, 자세 변화 등에 기인하는 응력을 가장 효과적으로 경감할 수 있기 때문이다.
또한, 도 19a에서 도면 부호 356은 렌즈(L3') 상하의 밀폐실(S2', S3') 사이에서의 가스의 유통을 방지하기 위한 또는 렌즈(L3)의 위치가 어긋나는 것을 방지하기 위한 충전재이다.
그 밖의 광학 부재 셀(C1', C2', C4')도 상기 광학 부재 셀(C3')과 동일하게 구성되어 있다.
그러나, 전술한 종래의 렌즈 유지 구조에서는 렌즈(L3')의 플랜지부를 지지 부재(322a, 322b, 322c)에 의해 3점에서 지지하고 있는, 즉 렌즈(L3')를 3점 이외의 부분에서는 지지하고 있지 않기 때문에, 렌즈(L3') 자중에 의해 주변부가 조금이지만 세잎형으로 휘어져(지지되지 않는 부분이 내려감), 렌즈(L3')가 광축에 대해 비대칭으로 왜곡되어 버린다는 현상이 불가피하게 발생한다. 또한, 플랜지부에대한 클램프력이 플랜지부를 통해 렌즈(L3')의 광학면을 변형시킨다.
지금까지는, 이러한 자중에 의한 왜곡이나 클램프력에 의한 광학면의 변형 및 이들에 기인하는 투영 광학계 광학 성능의 열화는 문제가 되지 않았지만, 반도체 소자의 고집적화에 따라, 앞으로는 투영 광학계에 요구되는 성능도 보다 엄격해 지기 때문에, 이제와서는 이러한 변형을 무시할 수 없는 상황이 되고 있다.
또한, 최근의 연구에 의하면, 투영 광학계 경통 내부의 기체를 불활성 가스로 치환했을 때에 경통의 내부 압력이 상승하는 경우가 있다는 것이 판명되었다. 예컨대, 경통 내에서 압력의 변동이 생긴 경우, 특히 인접하는 밀폐실 사이(상기한 예에서는 S1', S2' 사이, S2', S3' 사이)에서 압력차가 생긴 경우, 렌즈에 힘이 가해져 경우에 따라서는 렌즈가 들뜨는 사태가 생길 우려가 있다.
현재의 투영 광학계에서는 광축에 직교하는 면내 방향(가로 방향)의 외란(3G)에 견딜 필요가 있다. 이 때문에, 예컨대 정지 마찰 계수 μ=0.2로서, 마찰력=3G로 하기 위해서는 15G 정도의 클램프력이 필요하다. 발명자는 이러한 조건하에서 렌즈 형상을 두께는 20 mm로 하고 지름을 다르게 한 원반형으로 하고, 렌즈의 소재를 형석(CaF2)으로 하며, 클램프력과 자중에 의한 중력의 총합인 하향의 힘과, 압력차에 의한 상향의 힘을 각각 시험 계산하여 양자를 비교한 결과, 10000 Pa 정도의 압력차가 있으면 렌즈가 들뜬다는 것이 판명되었다.
또한, 종래의 노광 장치에서는 장치의 가동시 등, 투영 광학계 내부의 공간에 공기 등이 존재하여, 그 공기 등의 내부 기체를 상기 저흡수성 가스로 치환해야하는 초기 가스 치환시와, 그 초기 가스 치환이 완료된 후 공간 내부의 저흡수성 가스의 순도를 일정하게 유지하는 가스 순도 유지시(정상시)는, 공간 내에 공급되는 저흡수성 가스의 유량이 다를 뿐이었다. 즉, 초기 가스 치환시에는 투영 광학계 내부의 각 공간 내에 대유량(예컨대 50 dm3/min)의 저흡수성 가스를 공급하고, 가스 순도 유지시에는 그보다 적은 유량의 저흡수성 가스를 투영 광학계 내부의 공간 내에 공급하였다. 또한, 상기 초기 가스 치환시 및 가스 순도 유지시에는 동일한 가스 공급계가 이용되었다.
또한, 투영 광학계 내부의 여러 공간에 대한 저흡수성 가스의 공급은, 모든 공간에서 경통의 구멍을 개방하여 급기 통로, 배기 통로를 각각 형성하고, 그 급기 통로를 통해 가스의 공급이 행해졌다.
발명자는 종래의 직통형 투영 광학계의 경통을 모방한 실험 장치를 이용하여 실험을 행한 결과, 가스 공급계를 통해 경통 내부 공간으로 저흡수성 가스의 퍼지를 장시간 계속할 때에, 시간의 경과에 따라 투영 광학계의 상면(像面)에서의 광량이 저하한다는 것이 확인되었다. 이에 따라, 투영 광학계의 경통 내부 공간에 흡수성 가스 등의 불순물이 시간의 경과와 함께 축적되어, 조명 광로상에 존재하는 불순물에 의한 흡수로 인해 투과율이 저하되는 것으로 추측된다.
또한, 전술한 투영 광학계 등에 대한 저흡수성 가스의 퍼지 방법에서는, 가스 순도 유지시에도 초기 가스 치환시 정도의 유량은 필요 없지만, 어느 정도 유량의 저흡수성 가스를 퍼지하지 않으면 충분한 퍼지 성능을 얻을 수 없었다. 이 때문에, 특히 저흡수성 가스로 비싼 헬륨을 이용하는 경우 등에 운전 비용(running cost)이 비쌌다.
또한, F2레이저광(파장 157 ㎚) 이하의 단파장의 빛을 노광용 조명광으로 할 경우, 초재의 문제, 색수(色收)차의 문제 등에 의해 반사 굴절계를 채용할 가능성이 높지만, 이러한 투영 광학계를 채용했을 경우에는, 통상 그 투영 광학계의 경통은 굴절 광학계와 달리 중력 방향으로 신장하는 경통부 외에, 중력 방향에 교차하는 방향으로 연장되는 경통부가 존재한다. 이러한 경우, 중력 방향에 교차하는 방향으로 신장하는 경통부의 내부 공간이 가스 저장소가 될 우려가 있다.
본 발명은 이러한 사정하에 이루어진 것으로, 그 제1 목적은 광학 부재의 변형 및 광학 성능의 저하를 최대한 억제할 수 있는 광학 부재의 유지 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 제2 목적은 광학 성능을 양호하게 유지할 수 있는 광학 장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 제3 목적은 고정밀도의 노광이 가능한 노광 장치를 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 제4 목적은 고집적도의 마이크로 디바이스의 생산성을 향상시킬 수 있는 디바이스 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명은 광학 부재의 유지 방법 및 장치, 광학 장치, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 외주부에 플랜지부가 마련된 렌즈 등의 광학 부재를 유지하는 광학 부재의 유지 방법 및 장치, 상기 광학 부재를 경통 내에 여러 개 구비하는 광학 장치, 상기 광학 장치를 광학계로서 구비한 노광 장치 및 그 노광 장치를 이용하는 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 노광 장치의 구성을 개략적으로 도시한도면.
도 2는 제1 실시예에 따른 투영 광학계의 구성을 도시하는 단면도.
도 3은 도 2의 광학 부재 셀(C3)의 구성을 도시하는 사시도.
도 4a는 도 3의 광학 부재 셀의 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 A-A선을 따라 취한 단면도.
도 5는 제1 실시예에 따른 노광 장치 제어계의 주요부를 도시하는 블록도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 투영 광학계의 내부를 설명하기 위한 단면도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 투영 광학계의 내부를 설명하기 위한 단면도.
도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 투영 광학계를 도시하는 개략 사시도.
도 9는 제4 실시예에 따른 투영 광학계의 도 8의 B-B선 근방의 단면선을 따라 취한 횡단면도.
도 10은 제4 실시예에 따른 투영 광학계의 도 9의 C-C선을 따라 취한 단면도.
도 11은 제4 실시예에 따른 투영 광학계의 도 9의 D-D선을 따라 취한 단면도.
도 12는 제4 실시예에 따른 노광 장치 제어계의 주요부 구성을 도시하는 블록도.
도 13은 제5 실시예에 따른 투영 광학계를 도시하는 종단면도.
도 14는 도 13의 투영 광학계 내부의 기밀실을 퍼지하기 위한 급배기 시스템을 모식적으로 도시하는 개념도.
도 15는 변형예에 따른 반사 굴절계로 이루어지는 투영 광학계를 도시하는 종단면도.
도 16은 본 발명에 따른 디바이스 제조 방법의 실시예를 설명하기 위한 흐름도.
도 17은 도 16의 단계 204에서의 처리를 도시하는 흐름도.
도 18은 종래 투영 광학계의 내부를 설명하기 위한 단면도.
도 19a는 도 18의 광학 부재 셀(C3')을 확대하여 도시하는 단면도, 도 19b는 광학 부재 셀(C3')의 분해 사시도.
발명의 개시
본 발명은 제1 관점에서 보면, 광학 부재를 유지하는 방법으로서, 상기 광학 부재의 중립면 위치 근방의 외주부의 적어도 일부에 설치된 플랜지부를 통해 상기 광학 부재를 유지시키는 광학 부재의 유지 방법이다.
이에 따르면, 광학 부재의 휨에 의한 압축 왜곡 및 인장 왜곡이 모두 발생하지 않는 중립면 위치 근방의 외주부의 적어도 일부에 설치된 플랜지부를 통해 광학 부재가 유지되기 때문에, 플랜지부에 작용하는 유지력이 광학 부재의 다른 부분에 미치는 영향이 최대한 억제된다. 또한, 중립면은 광학 부재의 광학면에서의 거리가 가장 먼 면이기 때문에, 플랜지부에 작용하는 힘에 기인하는 광학면의 변형이 최소화 된다. 따라서, 광학 부재 광학면의 변형 및 그에 기인하는 광학 성능의 저하를 최대한 억제할 수 있게 된다.
이 경우에, 상기 플랜지부의 상기 광학 부재의 광축 방향 양측 면의 여러 개의 점을 소정의 힘으로 끼우는 것이 가능하다.
이 경우에 있어서, 상기 여러 개의 점은 삼각형의 각 정점 위치에 대응하는 3점으로 할 수 있다.
본 발명은 제2 관점에서 보면, 광학 부재를 유지하는 유지 장치로서, 상기 광학 부재의 광축 방향의 일단부가 삽입될 수 있고, 그 삽입된 상태에서 상기 광학 부재의 광축 방향에 관한 중앙 위치의 외주부의 적어도 일부에 설치된 플랜지부의 상기 광축 방향 일측면을 지지하는 유지 부재와; 상기 플랜지부의 상기 광축 방향 타측면을 소정 압력으로 눌러 상기 플랜지부를 상기 유지 부재 사이에 끼우는 클램프 부재를 구비하는 광학 부재의 유지 장치이다.
발명자가 전술한 종래의 렌즈 지지 구조를 전제로 하여 렌즈의 광학면(렌즈 표면)의 변형에 관해서 시뮬레이션을 반복하여 행한 결과, 플랜지부의 두께나 그 위치에 따라 동일한 지지 구조라도 광학면의 변형이 다르고, 플랜지부의 위치가 광축 방향의 중앙 위치에 있는 경우에 광학면의 변형이 가장 작다는 것이 확인되었다.
따라서, 플랜지부가 상기 광학 부재의 상기 광축 방향의 중앙 위치의 외주부의 적어도 일부에 설치되어, 그 플랜지부가 클램프에 의해 눌린 상태로 클램프와 유지 부재에 의해 플랜지부가 끼워지는 본 발명에 따르면, 광학 부재의 광학면의 변형 및 그에 기인하는 광학 성능의 저하를 최대한 억제할 수 있다. 여기서, 이 이유에 관해서 고찰해 보면, 이 경우 플랜지부가 설치되는 위치는 전술한 바와 같이 광학 부재의 휨에 의한 압축 왜곡 및 인장 왜곡이 모두 발생하지 않는 중립면의 주연 부분이기 때문에, 플랜지부에 작용하는 클램프력이 광학 부재의 다른 부분에 미치는 영향이 최대한 억제되는 것과, 그리고 그 중립면이 광학 부재의 광학면에서의 거리가 가장 먼 면이기 때문에, 플랜지부에 작용하는 힘에 기인하는 광학면의 변형이 최소화 되는 것 등을 들 수 있다.
따라서, 광학 부재의 광축 방향 양단면인 광학면에 생기는 변형은 거의 무시할 수 있는 정도가 되어, 광학 성능의 악화를 최대한 억제할 수 있게 된다.
이 경우에 있어서, 상기 플랜지부의 상기 광축 방향의 두께는 5 mm 정도로 해도 좋고, 상기 광학 부재의 상기 플랜지부 이외의 부분 외주의 가장자리 두께의 1/10배∼2/3배 정도로 해도 좋다. 플랜지부의 두께는 얇으면 얇을수록 플랜지부에작용하는 힘이 다른 부분에 미치는 영향을 억제할 수 있는 반면, 지나치게 얇으면 그 가공이 곤란해지는 동시에 광학 부재 자중을 지지하기 어려워진다. 발명자는 현재의 가공 기술을 가미하여 시뮬레이션 등을 행한 결과, 플랜지부의 광축 방향의 두께를 5 mm 정도, 또는 광학 부재의 플랜지부 이외 부분의 외주의 가장자리 두께(광축 방향 일단측의 외주연과 광축 방향 타단측의 외주연의 거리)의 1/10배∼2/3배 정도로 했을 경우에, 광학 부재의 제조 가능성과 그 변형 억제 양자성 모두를 충분히 만족시킬 수 있다는 것이 확인되었다.
본 발명은 제3의 관점에서 보면, 경통과; 상기 경통 내에 소정의 위치 관계로 배치된 여러 개의 광학 부재와; 상기 여러 개의 광학 부재 중 적어도 일부의 특정 광학 부재의 중립면 위치 근방의 외주부의 적어도 일부에 설치된 플랜지부를 통해 상기 특정 광학 부재를 유지하는 유지 장치를 구비하는 제1 광학 장치이다.
이에 따르면, 경통 내에 소정의 위치 관계로 배치된 여러 개의 광학 부재 중 적어도 일부의 특정 광학 부재의 중립면 위치 근방의 외주부의 적어도 일부에 설치된 플랜지부를 통해 상기 특정 광학 부재를 유지하는 유지 장치를 구비한다. 따라서, 시간 경과에 따라 생기는 특정 광학 부재(의 광학면)의 변형 및 광학 성능의 악화가 효과적으로 억제되고, 그 결과 양호한 광학 성능(결상 성능을 포함)을 장기간 유지할 수 있게 된다.
이 경우에 있어서, 상기 특정 광학 부재는 그 광축 방향에 관한 중앙 위치의 외주부의 적어도 일부에 상기 플랜지부가 설치되는 경우에는, 상기 유지 장치는 상기 광학 부재의 광축 방향의 일단부가 삽입될 수 있고, 그 삽입된 상태에서 상기플랜지부의 상기 광축 방향 일측면을 지지하는 유지 부재와, 상기 플랜지부의 상기 광축 방향 타측면을 소정 압력으로 눌러 상기 플랜지부를 상기 유지 부재 사이에 끼우는 클램프 부재를 구비하는 것이라고 할 수 있다.
본 발명은 제4의 관점에서 보면, 경통과; 상기 경통에 각각 유지되어, 상기 경통 내부에 여러 개의 밀폐 공간을 형성하는 여러 개의 광학 부재와; 상기 각 밀폐 공간 내에 특정 가스를 공급하는 가스 공급 장치와; 상기 밀폐 공간 중 인접하는 밀폐 공간 상호간에 차압이 생기지 않도록 상기 각 밀폐 공간 내의 상기 특정 가스 환경을 제어하는 제어계를 구비하는 제2 광학 장치이다.
이에 따르면, 가스 공급 장치에 의해 경통과 여러 개의 광학 부재에 의해 형성되는 여러 개의 밀폐 공간 각각에 특정 가스가 공급된다. 이 때, 인접하는 밀폐 공간 상호간에 차압이 생기지 않도록 제어계에 의해 특정 가스 환경이 제어된다. 이 때문에, 광학 부재에 대해 불필요한 힘을 들이는 일없이 특정 가스 환경을 유지할 수 있다. 따라서, 차압에 의해 광학 부재가 들뜨는 것 등을 방지하여 광학 부재의 안정적인 유지를 실현시킬 수 있는 동시에, 광학 부재의 파손, 변형 등을 효과적으로 억제할 수 있다. 이에 따라, 광학 장치의 양호한 광학 성능(결상 성능을 포함)을 유지할 수 있게 된다. 여기서, 밀폐 구조로서는 공간 밖의 기체로부터 완전히 차단된 완전 밀폐 구조라도 좋고, 공간 밖의 기체로부터 불순물이 침입하지 않는 구조라면 소정 압력으로 유지할 수 있을 정도의 거의 밀폐 구조라도 좋다.
이 경우에 있어서, 밀폐 공간의 특정 가스 환경을 제어하는 제어계로서는 여러 가지 구성을 생각할 수 있다. 예컨대, 상기 제어계는 상기 각 밀폐 공간 내부의압력을 각각 측정하는 압력 센서와, 상기 압력 센서의 측정 결과에 기초하여 상기 가스 공급 장치에서 상기 각 밀폐 공간 내에 공급되는 상기 특정 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 장치를 포함하는 것으로 해도 좋고, 상기 제어계는 상기 인접하는 밀폐 공간 상호간에 차압이 생기지 않도록 양자의 내압을 조정하는 압력 조정기를 포함하는 것으로 해도 좋다.
이 경우에 있어서, 압력 조정기로서는 여러 가지의 것을 고려할 수 있지만, 예컨대 상기 압력 조정기는 상기 인접하는 밀폐 공간 상호간의 격벽에 설치된 압력조정 밸브라 할 수 있고, 또는 상기 압력 조정기는 상기 인접하는 밀폐 공간 상호간의 격벽에 설치된 다이어프램이라고 할 수도 있다. 전자의 경우에는, 인접하는 밀폐 공간 상호간에 차압이 생기면, 특정 가스는 압력 조정 밸브를 통해 압력이 높은 밀폐 공간에서 낮은 밀폐 공간으로 이동함으로써, 복잡한 제어를 행하는 일없이 밀폐 공간 상호간의 차압이 자동적으로 거의 제로가 된다. 또한, 후자의 경우에는, 인접하는 밀폐 공간 상호간에 차압이 생기면, 격벽에 설치된 다이어프램은 그 가요성에 의해 압력이 높은 밀폐 공간의 용적이 커져, 압력이 낮은 밀폐 공간의 용적이 작아지는 방향으로 변형한다. 이 결과, 복잡한 제어를 행하는 일없이, 인접하는 밀폐 공간 상호간의 차압이 자동적으로 감소 내지는 해소된다.
본 발명의 제2 광학 장치에서는, 상기 특정 가스는 에너지빔을 투과시키는 특성을 갖는 가스이며, 상기 가스 공급 장치의 상기 각 밀폐 공간에 대한 상기 특정 가스 공급구의 적어도 일부는 인접하는 상기 광학 부재 상호간의 간극에 배치되어 있는 것이라고 할 수 있다.
본 발명의 제2 광학 장치에서는, 상기 여러 개의 광학 부재 중 적어도 일부의 특정 광학 부재는 그 중립면 위치 근방의 외주부의 적어도 일부에 플랜지부가 설치되어, 상기 특정한 광학 부재를 유지하는 유지 장치를 더 구비하는 것이라 할 수 있다.
본 발명은 제5의 관점에서 보면, 에너지빔의 광로상에 배치되는 광학 장치로서, 경통과; 상기 경통 내부의 상기 에너지빔의 광로상에 소정의 위치 관계로 배치된 여러 개의 광학 부재와; 상기 경통에 상기 에너지빔이 투과하는 특성을 갖는 특정 가스의 공급구가 배치되어, 상기 공급구를 통해 상기 여러 개의 광학 부재에 의해 구획되는 공간에 상기 특정 가스를 공급하는 가스 공급계와; 상기 경통에 상기 공간에서 기체를 배기하는 배기구가 배치되어, 상기 배기구를 통해 상기 공간 내의 기체를 배기하는 배기계를 구비하고, 상기 특정 가스의 공급구는 상기 기체의 배기구보다 상기 에너지빔의 광로 근방에 배치되는 것을 특징으로 하는 청구범위 제3항의 광학 장치이다.
이에 따르면, 가스 공급계에 의해 에너지빔이 투과하는 특성을 갖는 특정 가스가 에너지빔의 광로 근방에 배치된 공급구를 통해 상기 경통 내부의 여러 개의 광학 부재에 의해 구획되는 공간에 공급된다. 이 때문에, 그 경통 내부의 여러 개의 광학 부재에 의해 구획되는 공간에서 에너지빔의 광로 및 그 근방을 효율적으로 특정 가스로 퍼지할 수 있으며, 즉 에너지빔의 광로 및 그 근방에서 에너지빔을 흡수하는 특성을 갖는 흡수성 가스 등을 효율적으로 배제시킬 수 있다. 또한, 배기구가 특정 가스의 공급구보다 광로 근방에서 떨어진 위치에 배치되기 때문에 공간 내에서의 기체의 막힘이 저감된다. 따라서, 그 공간 내의 흡수성 가스 등에 의해 에너지빔의 투과가 방해되는 일은 거의 없어지기 때문에, 광학 장치의 에너지빔 투과율 및 광학 성능(결상 성능을 포함)을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 상기 경통 내부의 여러 개의 광학 부재에 의해 구획되는 공간으로서는, 공간 밖의 기체로부터 완전히 차단된 완전 밀폐 구조로 형성되는 공간이어도 좋고, 공간 밖의 기체로부터의 불순물이 침입하지 않는 구조이면 소정의 압력으로 유지할 수 있을 정도의 거의 밀폐 구조로 형성되는 공간이어도 좋다.
이 경우에 있어서, 상기 공급구는 인접하는 상기 광학 부재 상호간의 간극에 배치되어 있는 것이라 할 수 있다. 이러한 경우에는, 통상 충분한 퍼지가 곤란한 광학 소자 상호간의 간극도 용이하게 또한 충분히 특정 가스로 퍼지할 수 있다.
본 발명의 제3 광학 장치에서는, 상기 여러 개의 광학 부재 중 적어도 일부의 특정 광학 부재는 그 중립면 위치 근방의 외주부의 적어도 일부에 플랜지부가 설치되어, 상기 특정 광학 부재를 유지하는 유지 장치를 더 구비하는 것이라 할 수 있다.
본 발명의 제3 광학 장치에서는, 상기 여러 개의 광학 부재에 의해 상기 경통의 내부에 상기 공간이 여러 개 형성되어, 상기 공간 중 인접하는 공간 상호간에 차압이 생기지 않도록 상기 각 공간 내의 상기 특정 가스 환경을 제어하는 제어계를 더 구비하는 것이라 할 수 있다.
본 발명은 제6의 관점에서 보면, 에너지빔의 광로상에 배치되는 광학 장치로서, 경통과; 상기 경통의 내부의 상기 에너지빔의 광로상에 소정의 위치 관계로 배치된 여러 개의 광학 부재와; 상기 에너지빔이 투과하는 특성을 갖는 특정 가스를 상기 경통 내부의 여러 개의 광학 부재에 의해 구획되는 공간 내에 공급하기 위한 소정 개구 면적의 제1 공급구를 갖는 제1 공급 경로와; 상기 공간 내에 상기 특정 가스를 공급하기 위한 상기 제1 공급구에 비해 개구 면적이 작은 제2 공급구를 갖는 제2 공급 경로와; 상기 공간의 내부 기체를 외부로 배출하기 위한 배기 경로와; 상기 공간 내부의 상황에 따라서 상기 제1 공급 경로 및 상기 제2 공급 경로 중 적어도 한쪽을 선택하여 상기 특정 가스의 공급을 제어하는 제어 장치를 구비하는 제4 광학 장치이다.
이에 따르면, 제어 장치에 의해, 경통 내부의 여러 개의 광학 부재에 의해 구획되는 공간 내부의 상황에 따라서 상기 제1 공급 경로 및 상기 제2 공급 경로 중 적어도 한쪽이 선택되어 상기 특정 가스의 공급이 제어된다. 즉, 그 선택된 공급 경로를 통해 특정 가스가 공간 내에 공급되고, 이 특정 가스의 공급에 따라 공간 내의 내부 기체가 배기 경로를 통해 외부로 배기된다. 여기서, 제1 공급구는 개구 면적이 크기 때문에 이것이 공급 경로로서 선택된 경우에는 대량의 특정 가스가 공간에 공급된다. 한편, 제2 공급구는 제1 공급구에 비해 개구 면적이 작기 때문에 이것이 공급 경로로서 선택된 경우에는 소량의 특정 가스가 공간 내에 공급된다. 따라서, 제어 장치가 공간 내부의 상황에 따라서 제1 공급 경로 및 제2 공급 경로 중 적어도 한쪽을 선택하여 특정 가스의 공급을 제어함으로써, 단시간에 공간 내를 특정 가스로 치환하거나, 치환 후에 공간 내에 특정 가스를 소량씩 공급함으로써 운전 비용의 저감을 도모하면서 공간 내의 특정 가스의 순도를 유지할 수 있다. 따라서, 광학 장치의 퍼지 성능을 향상시킬 수 있는 동시에, 그 광학 성능을 장기간에 걸쳐 양호하게 유지할 수 있다.
전술한 바와 같이 상기 경통 내부의 여러 개의 광학 부재에 의해 구획되는 공간으로는, 공간 밖의 기체로부터 완전히 차단된 완전 밀폐 구조로 형성되는 공간이어도 좋고, 공간 밖의 기체로부터의 불순물이 침입하지 않는 구조이면 소정의 압력으로 유지할 수 있을 정도의 거의 밀폐 구조로 형성되는 공간이어도 좋다.
이 경우에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 공간의 내부 기체가 상기 에너지빔을 흡수하는 특성을 갖는 흡수성 가스를 많이 함유했을 때에는 상기 제1 공급 경로 및 상기 제2 공급 경로 중 적어도 상기 제1 공급 경로를 통해 상기 특정 가스를 상기 공간에 공급하여 상기 내부 기체를 상기 특정 가스로 치환하는 것으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어 장치는 상기 공간의 내부 기체가 상기 에너지빔을 흡수하는 특성을 갖는 흡수성 가스를 많이 함유하지 않을 때에는 상기 제2 공급 경로를 통해 상기 특정 가스를 상기 공간에 공급하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 제4 광학 장치에서, 상기 제2 공급구는 상기 제1 공급구보다 상기 에너지빔의 광로 근방에 배치되어 있는 것이라 할 수 있다. 이러한 경우에는, 상기 공간에서의 에너지빔의 광로 및 그 근방을 효율적으로 특정 가스로 퍼지할 수 있다.
본 발명의 제4 광학 장치에서는, 상기 제2 공급구는 인접하는 상기 광학 부재 상호간의 간극에 배치되어, 상기 제어 장치는 상기 공간의 내부 기체가 상기 에너지빔을 흡수하는 특성을 갖는 흡수성 가스를 많이 함유할 때에는 상기 제1 및 제2 공급 경로 모두를 통해 상기 특정 가스를 상기 공간 내에 공급하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 제4 광학 장치에서, 상기 여러 개의 광학 부재 중 적어도 일부의 특정 광학 부재는 그 중립면 위치 근방의 외주부의 적어도 일부에 플랜지부가 설치되어, 상기 특정한 광학 부재를 유지하는 유지 장치를 더 구비하는 것이라 할 수 있다.
본 발명의 제4 광학 장치에서는, 상기 여러 개의 광학 부재에 의해 상기 경통의 내부에 상기 공간이 여러 개 형성되고, 상기 공간 중 인접하는 공간 상호간에 차압이 생기지 않도록 상기 각 공간 내의 상기 특정 가스 환경을 제어하는 제어계를 더 구비하는 것이라 할 수 있다.
본 발명은 제7의 관점에서 보면, 에너지빔의 광로상에 배치되는 광학 장치로서, 내부에 제1 공간이 형성되는 동시에, 중력 방향에 교차하는 방향으로 신장하는 제1 경통부와; 상기 제1 경통부에 접속되어, 상기 중력 방향으로 신장하는 동시에 그 내부에 제2의 공간이 형성되는 제2 경통부와; 상기 제1 공간 및 상기 제2 공간 각각에 개별로 설치되어, 상기 에너지빔이 투과하는 특성을 갖는 특정 가스를 퍼지하기 위한 제1 및 제2 급배기계를 구비하는 제5 광학 장치이다.
이에 따르면, 내부에 제1 공간이 형성되는 동시에, 중력 방향에 교차하는 방향으로 신장하는 제1 경통부와; 상기 제1 경통부에 접속되어, 상기 중력 방향으로 신장하는 동시에 그 내부에 제2의 공간이 형성되는 제2 경통부와; 상기 제1 공간및 상기 제2 공간 각각에 개별로 설치되어, 상기 에너지빔이 투과하는 특성을 갖는 특정 가스를 퍼지하기 위한 제1 및 제2 급배기계를 구비하고 있다. 이 때문에, 제2 급배기계에 의해 제2 경통부 내부의 제2 공간이 특정 가스로 퍼지될 뿐만 아니라, 제1 급배기계에 의해 제1 경통부 내부의 제1 공간이 특정 가스로 퍼지된다. 따라서, 제1 공간 내부가 가스 저장소가 되는 것을 방지하여 광학 장치 내부의 퍼지 성능을 향상시킬 수 있어, 광학 성능을 장기간에 걸쳐 양호하게 유지할 수 있게 된다.
이 경우에 있어서, 상기 특정 가스가 공기보다 비중이 가벼운 가스일 경우, 상기 제1 및 제2 급배기계의 급기구는 상기 각 공간의 중력 방향의 상부에 설치되고, 상기 제1 및 제2 급배기계의 배기구는 상기 각 공간의 중력 방향의 하부에 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 경우에는, 특정 가스로서 공기보다 가벼운 기체를 이용하면 특정 가스는 각 공간 내의 상방에서 서서히 채워져 간다. 따라서, 특정 가스가 각 공간의 상측에서 급기되고, 하측으로 배기됨으로써 공간내 전체로 내부 기체를 특정 가스로 고르게 치환할 수 있게 된다.
본 발명의 제5 광학 장치는, 상기 제1 공간 및 제2 공간 중 어느 한 내부에 개별적으로 또는 동시에 배치되어 상기 에너지빔을 반사하는 제1 반사면을 갖는 미러와, 상기 제1 반사면에서 반사된 상기 에너지빔을 상기 미러의 제2 반사면을 향해 반사하는 요면경을 구비하고, 상기 미러가 배치되는 공간은 상기 제1 및 제2 급배기계 소정의 한쪽을 통해 다른 공간에 비해 순도가 높은 상기 특정 가스로 퍼지되는 것이라 할 수 있다. 이러한 경우에는, 미러를 포함하는 공간 내의 광로는 소위 더블 패스 광로가 되기 때문에 다른 부분에 비해 정밀도가 높은 특정 가스의 퍼지가 요구되지만, 그 공간이 다른 부분에 비해 순도가 높은 특정 가스로 퍼지되기 때문에 요구되는 퍼지 정밀도를 충분히 만족시킬 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 미러가 배치되는 공간에는 상기 특정 가스의 급기구가 상기 미러의 근방에 설치되어 있는 것이라 할 수 있다. 이러한 경우에는, 미러를 불순물 및 에너지빔에 의한 열화로부터 보다 효과적으로 보호할 수 있게 된다.
본 발명의 제5 광학 장치에서는, 상기 제1 및 제2 경통부의 적어도 한쪽의 내부에 소정의 위치 관계로 배치된 여러 개의 광학 부재와, 상기 여러 개의 광학 부재 중 적어도 일부의 특정 광학 부재의 중립면 위치 근방의 외주부의 적어도 일부에 설치된 플랜지부를 통해 상기 특정 광학 부재를 유지하는 유지 장치를 구비하는 것이라 할 수 있다.
본 발명의 제5 광학 장치에서는, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간은 서로 인접하여, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 상호간에 차압이 생기지 않도록 상기 각 공간 내의 상기 특정 가스 환경을 제어하는 제어계를 더 구비하는 것이라 할 수 있다.
본 발명의 제5 광학 장치에서는, 제1 및 제2 급배기계의 적어도 한쪽의 상기 특정 가스의 공급구가, 다른 쪽의 상기 특정 가스의 공급구보다 상기 에너지빔의 광로 근방에 배치되어 있는 것이라 할 수 있다.
본 발명의 제5 광학 장치에서는, 상기 제1 및 제2 급배기계의 적어도 한쪽은 상기 특정 가스를 공급하기 위한 소정 개구 면적의 제1 공급구를 갖는 제1 공급 경로와, 상기 특정 가스를 공급하기 위한 상기 제1 공급구에 비해 개구 면적이 작은 제2 공급구를 갖는 제2 공급 경로와, 상기 퍼지 대상 공간의 내부 기체를 외부로 배출하기 위한 배기 경로를 구비하고, 상기 퍼지 대상 공간 내부의 상황에 따라서 상기 제1 공급 경로 및 상기 제2 공급 경로 중 적어도 한쪽을 선택하여 상기 특정 가스의 공급을 제어하는 제어 장치를 더 구비하는 것이라 할 수 있다.
본 발명은 제8의 관점에서 보면, 마스크의 패턴을 투영 광학계를 통해 기판상에 전사하는 노광 장치로서, 상기 투영 광학계로서 본 발명의 제1 광학 장치를 구비하는 제1 노광 장치이다.
이에 따르면, 청구범위 제7항의 광학 성능이 양호하게 유지된 광학 장치로 이루어지는 투영 광학계를 통해 마스크의 패턴이 기판상에 전사되기 때문에, 장기간에 걸쳐 기판상에 마스크 패턴을 정밀도 좋게 전사할 수 있어, 장기간, 고정밀도의 노광을 행할 수 있다.
본 발명은 제9의 관점에서 보면, 에너지빔으로 패턴이 형성된 마스크를 조명하여, 상기 패턴을 투영 광학계를 통해 기판상에 전사하는 노광 장치로서, 상기 투영 광학계로서 본 발명의 제2 광학 장치를 구비하여, 상기 특정 가스가 상기 에너지빔을 투과시키는 가스인 것을 특징으로 하는 제2 노광 장치이다.
이에 따르면, 투영 광학계로서 본 발명의 제2 광학 장치를 구비하기 때문에, 투영 광학계의 광학 성능이 시간 경과에 따라 잘 변화되지 않는 구조로 되어 있는 동시에, 광학 장치 내의 밀폐 공간 내에 공급되는 특정 가스가 에너지빔을 투과시키는 특성을 갖는 가스이기 때문에, 광학 부재에 입사하는 에너지빔의 투과율(또는반사율)을 높게 유지할 수 있어, 고정밀도의 노광량 제어를 장기간에 걸쳐 행할 수 있게 된다. 따라서, 장기간에 걸쳐 기판상에 마스크 패턴을 정밀도 좋게 전사할 수 있어, 장기간, 고정밀도의 노광을 행할 수 있다.
본 발명은 제10의 관점에서 보면, 에너지빔으로 광학계 및 마스크를 통해 기판을 노광하여 상기 기판상에 상기 마스크에 형성된 패턴을 전사하는 노광 장치로서, 상기 마스크에서 상기 기판에 이르는 상기 에너지빔의 광로상에 배치된 본 발명의 제3 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 제3의 노광 장치이다.
이에 따르면, 마스크에서 기판에 이르는 에너지빔의 광로상에 배치된 본 발명의 제3 광학 장치를 구비하기 때문에, 경통 내부의 여러 개의 광학 부재에 의해 구획되는 공간에서 에너지빔의 광로 및 그 근방에서 에너지빔을 흡수하는 특성을 갖는 흡수성 가스 등을 효율적으로 배제할 수 있어, 공간 내에서의 기체의 막힘이 저감된다. 따라서, 그 공간 내부의 흡수성 가스 등에 의해서 에너지빔의 투과가 방해되는 일은 거의 없어지기 때문에, 광학 장치의 에너지빔 투과율 및 광학 성능(결상 성능을 포함)을 양호하게 유지할 수 있다. 이에 따라, 고정밀도의 노광(마스크 패턴의 기판상으로의 전사)을 장기간에 걸쳐 행할 수 있다. 또한, 이 경우 기판면에서의 광량 제어나 광학계의 광학 성능(결상 특성을 포함)에 대한 영향이 큰 에너지빔의 광로 및 그 근방을 효율적으로 특정 가스로 퍼지하기 때문에, 반드시 광학계의 내부 공간의 전부를 특정 가스로 균일하게 퍼지할 필요가 없다. 따라서, 특정 가스의 사용량을 줄여서, 운전 비용의 저감을 도모할 수도 있다.
또한, 본 발명에서의 내부 공간으로서는 공간 밖의 기체로부터 완전히 차단된 완전 밀폐 구조로 형성되는 공간이어도 좋고, 공간 밖의 기체로부터의 불순물이 침입하지 않는 구조이면, 소정의 압력으로 유지할 수 있을 정도의 거의 밀폐 구조로 형성되는 공간이어도 좋다.
이 경우에 있어서, 상기 공급구는 상기 광학계를 구성하는 인접하는 광학 소자 상호간의 간극에 배치되어 있는 것이라 할 수 있다. 이러한 경우에는, 통상 충분한 퍼지가 곤란한 광학 소자 상호간의 간극도 용이하게 또한 충분히 특정 가스로 퍼지할 수 있다.
본 발명의 제3 노광 장치는, 상기 기판의 노광 중에 상기 마스크와 상기 기판을 동기하여 상기 에너지빔에 대해 주사하는 주사 장치를 더 구비하고 있어도 좋다. 즉, 노광 장치는 주사형 노광 장치라도 좋다. 이러한 경우에는, 광학계의 내부 에너지빔이 투과하는 영역은 광학계의 일부 영역(직사각형 슬릿형 또는 원호형 등의 영역)이지만, 그 에너지빔의 광로 근방에 배치된 공급구를 통해 상기 에너지빔의 광로 및 그 근방을 특정 가스로 퍼지하기 때문에, 그 에너지빔이 투과하는 영역의 형상에 관계없이, 특정 가스에 의해 효율적으로 퍼지할 수 있게 된다.
본 발명은 제11의 관점에서 보면, 에너지빔으로 광학계 및 마스크를 통해 기판을 노광하여 상기 기판상에 상기 마스크에 형성된 패턴을 전사하는 노광 장치로서, 상기 광학계로서 본 발명의 제4 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 제4 노광 장치이다.
이에 따르면, 광학계로서 본 발명의 제4 광학 장치를 구비하기 때문에, 광학계(광학 장치)의 경통 내부의 여러 개의 광학 부재에 의해 구획되는 공간 내부의상황에 따라서 제1 공급 경로 및 제2 공급 경로 중 적어도 한쪽을 제어 장치가 선택하여 특정 가스의 공급을 제어함으로써, 단시간에 공간 내를 특정 가스로 치환하거나, 그 치환 후에 공간 내에 특정 가스를 소량씩 공급함으로써 운전 비용의 저감을 도모하면서 공간 내의 특정 가스의 순도를 유지할 수 있다. 따라서, 광학 장치의 퍼지 성능을 향상시킬 수 있는 동시에, 그 광학 성능을 장기간에 걸쳐 양호하게 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 광학계의 퍼지 성능을 향상시킬 수 있는 동시에, 양호한 퍼지가 행해진 광학계를 통해 고정밀도의 노광(마스크 패턴의 기판상으로의 전사)을 장기간에 걸쳐 행할 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 제2 공급구는 제1 공급구보다 상기 에너지빔의 광로 근방에 배치되어 있는 것이라 할 수 있다. 이러한 경우에는, 광학계의 내부 공간에서의 에너지빔의 광로 및 그 근방을 효율적으로 특정 가스로 퍼지할 수 있다.
본 발명의 제4 노광 장치에서는, 상기 제2 공급구는 상기 광학계를 구성하는 인접하는 광학 소자 상호간의 간극에 배치되어, 상기 제어 장치는 초기 가스 치환시에 상기 제1 및 제2 공급 경로 모두를 통해 상기 특정 가스를 상기 내부 공간 내에 공급하는 것이라 할 수 있다. 이러한 경우에는, 초기 가스 치환시에 퍼지가 곤란한 광학 소자 상호간의 간극도 특정 가스로 충분히 퍼지할 수 있다.
본 발명은 제12의 관점에서 보면, 에너지빔을 마스크에 조사하여 상기 마스크의 패턴을 기판상에 전사하는 노광 장치로서, 상기 마스크로부터 상기 기판에 이르는 상기 에너지빔의 광로상에 배치된 본 발명의 제5 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 제5 노광 장치이다.
이에 따르면, 마스크로부터 기판에 이르는 에너지빔의 광로상에 배치된 본 발명의 제5 광학 장치를 구비하고 있기 때문에, 제2 급배기계에 의해 제2 경통부 내부의 제2 공간이 특정 가스로 퍼지될 뿐만 아니라, 제1 급배기계에 의해 제1 경통부 내부의 제1 공간이 특정 가스로 퍼지된다. 따라서, 제1 공간 내부가 가스 저장소가 되는 것을 방지하여 광학 장치 내부의 퍼지 성능을 향상시킬 수 있어, 장기간에 걸쳐 이 양호한 퍼지가 행해진 광학 장치를 통해 마스크 패턴을 기판상에 정밀도 좋게 전사할 수 있다.
이 경우에 있어서, 상기 특정 가스가 공기보다 비중이 가벼운 가스일 경우, 상기 제1 및 제2 급배기계의 급기구는 상기 각 공간의 중력 방향의 상부에 설치되고, 상기 제1 및 제2 급배기계의 배기구는 상기 각 공간의 중력 방향의 하부에 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 경우에는, 특정 가스로서 공기보다 가벼운 기체를 이용하면 특정 가스는 각 공간 내의 상측에서 서서히 채워져 간다. 따라서, 특정 가스가 각 공간의 상측에서 급기되고, 하측으로 배기됨으로써 공간내 전체로 내부 기체를 특정 가스로 고르게 치환할 수 있게 된다.
본 발명의 제5 노광 장치에서는, 상기 광학 장치는 제1 반사면과 제2 반사면을 갖는 미러와, 요면경을 가지고, 상기 마스크에서 나오는 상기 에너지빔을 상기 미러의 상기 제1 반사면에서 반사하여 상기 요면경을 향해 반사하고, 상기 요면경으로 반사된 상기 에너지빔을 상기 미러의 제2 반사면에서 상기 기판을 향해 반사하여, 상기 미러가 배치되는 공간에서는 상기 제1 및 제2 급배기계의 소정의 한쪽을 통해 다른 공간에 비해 순도가 높은 상기 특정 가스로 퍼지되는 것이라 할 수있다. 이러한 경우에는, 광학 장치의 미러를 포함하는 공간 내의 광로는 소위 더블 패스 광로가 되기 때문에 다른 부분에 비해 정밀도가 높은 특정 가스의 퍼지가 요구되지만, 그 공간이 다른 부분에 비해 순도가 높은 특정 가스로 퍼지되기 때문에 요구되는 퍼지 정밀도를 충분히 만족시킬 수 있다.
또한, 예컨대 에너지빔으로서 F2레이저광을 이용하고, 미러로서 알루미늄 등의 금속에 의해 코팅된 반사면을 갖는 미러를 이용하는 경우에는, 공간 내부의 불순물 및 F2레이저광에 의한 반사면의 열화가 심하기 때문에, 이것을 해소하여 미러를 보호하기 위해서도 본 발명은 유효하다.
이 경우에 있어서, 상기 미러가 배치되는 공간에는 상기 미러의 근방에 상기 특정 가스의 급기구가 설치되어 있어도 좋다. 이러한 경우에는, 미러를 불순물 및 에너지빔에 의한 열화로부터 보다 효과적으로 보호할 수 있게 된다.
또한, 리소그래피 공정에 있어서, 본 발명의 노광 장치(제1∼제5 노광 장치)를 이용하여 노광을 행함으로써, 장기간에 걸쳐 정밀도 좋게 마스크의 패턴을 기판상에 전사할 수 있어, 이에 따라, 보다 고집적도의 마이크로 디바이스를 수율 좋게 제조할 수 있어, 그 생산성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 본 발명은 별도의 관점에서 보면, 본 발명의 노광 장치를 이용하는 디바이스 제조 방법이라고도 할 수 있다.
(제1 실시예)
이하, 본 발명의 제1 실시예를 도 1∼도 5에 기초하여 설명한다. 도 1에는 제1 실시예에 따른 노광 장치의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 이 노광 장치(100)는 진공 자외역의 에너지빔인 노광용 조명광(EL)을 마스크인 레티클(R)에 조사하여, 상기 레티클(R)과 기판인 웨이퍼(W)를 소정의 주사 방향(여기서는, X축 방향으로 함)으로 상대 주사하여 레티클(R)의 패턴을 투영 광학계(PL)를 통해 웨이퍼(W)상에 전사하는 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식의 투영 노광 장치, 즉 소위 스캐닝ㆍ스테퍼이다.
이 노광 장치(100)는 광원(1) 및 조명 광학계(IOP)를 포함하고, 노광용 조명광(이하, "노광광"이라 부름)(EL)에 의해 레티클(R)을 조명하는 조명계, 레티클(R)을 유지하는 마스크 스테이지로서의 레티클 스테이지(14), 레티클(R)에서 나오는 노광광(EL)을 웨이퍼(W)상에 투사하는 투영 광학계(PL), 웨이퍼(W)가 유지되는 기판 스테이지로서의 웨이퍼 스테이지(WST) 등을 구비하고 있다.
여기서는 일례로, 상기 광원(1)으로는 출력 파장 157 ㎚인 불소 레이저(F2레이저)가 이용되는 것으로 한다. 물론, 광원(1)으로서 파장 약 120 ㎚∼약 180 ㎚인 진공 자외역에 속하는 빛을 발하는 다른 광원, 예컨대 출력 파장 146 ㎚인 크립톤 다이머 레이저(Kr2레이저), 출력 파장 126 ㎚인 아르곤 다이머 레이저(Ar2레이저), 출력 파장 193 ㎚인 ArF 엑시머 레이저 등을 이용해도 상관없다.
상기 조명 광학계(IOP)는 조명계 하우징(2)과, 그 내부에 소정의 위치 관계로 배치된 접이식 미러(3), 플라이 아이 렌즈 등의 옵티컬 인티그레이터(4), 반사율이 크고 투과율이 작은 빔 분리기(5), 릴레이 렌즈(7, 8), 시야 조리개인 레티클 블라인드 기구(BL), 및 접이식 미러(9) 등을 포함한다. 이 경우, 레티클 블라인드 기구(BL)는 실제로는 레티클(R)의 패턴면에 대한 공역면의 약간 디포커스(defocus)한 면에 배치되어, 레티클(R)상의 조명 영역을 규정하는 소정 형상의 개구부가 형성된 고정 레티클 블라인드와; 이 고정 레티클 블라인드 근방의 레티클(R)의 패턴면에 대한 공역면에 배치되어, 주사 방향에 대응하는 방향의 위치 및 폭이 가변하는 개구부를 갖는 가동 레티클 블라인드를 포함한다. 고정 레티클 블라인드의 개구부는 투영 광학계(PL)의 원형 시야 내의 중앙에서 주사 노광시 레티클(R)의 이동 방향(X축 방향)과 직교한 Y축 방향에 직선적으로 신장한 슬릿형 또는 구형으로 형성되어 있는 것으로 한다.
이 경우, 주사 노광의 개시 및 종료시에 가동 레티클 블라인드를 통해 조명 영역을 더 제한함으로써, 불필요한 부분의 노광이 방지되도록 되어 있다. 이 가동 레티클 블라인드는 도시되지 않는 구동계를 통해 후술하는 주제어 장치(70)(도 1에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)에 의해서 제어된다. 또한, 빔 분리기(5)의 투과 광로상에는 광전 변환 소자로 이루어진 광량 모니터(6)가 배치되어 있다.
여기서, 조명 광학계(IOP)의 작용을 간단하게 설명하면, 광원(1)에서 거의 수평으로 나오는 진공 자외역의 광속(레이저 빔)(LB)은 접이식 미러(3)에 의해 그 광로가 90도 구부러져 옵티컬 인티그레이터(4)에 입사한다. 그리고, 이 레이저 빔(LB)은 상기 옵티컬 인티그레이터(4)에 의해 강도 분포가 거의 똑같은 노광광(EL)으로 변환되고, 그 대부분(예컨대 97% 정도)이 빔 분리기(5)로 반사되어, 릴레이 렌즈(7)를 통해 레티클 블라인드 기구(BL)를 구성하는 고정 레티클 블라인드를 균일한 조도로 조명한다. 이렇게 해서 고정 레티클 블라인드의 개구부를 경유한 노광광(EL)은 가동 레티클 블라인드를 통과한 후, 릴레이 렌즈(8), 접이식 미러(9), 및 후술하는 광투과창(12)을 통해 레티클(R)상의 소정 조명 영역(Y축 방향에 직선적으로 신장한 슬릿형 또는 구형의 조명 영역)을 균일한 조도 분포로 조명한다.
한편, 빔 분리기(5)를 투과한 나머지 부분(예컨대 3% 정도)의 노광광(EL)은 광량 모니터(6)에 의해 수광(受光)되어 광전 변환되고, 그 광전 변환 신호가 주제어 장치(70)(도 5 참조)에 공급된다. 주제어 장치(70)는 광원(1)의 발광 시작에 따라 광량 모니터(6)의 출력에 기초하여 소정의 연산에 의해 상면[웨이퍼(W)면]상의 조도를 추정하여, 상기 추정 결과에 기초하여 웨이퍼(W)상의 각 점에 부여해야 하는 적산(積算) 노광량을 제어하도록 되어 있다.
그런데, 진공 자외역 파장의 빛을 노광광으로 하는 경우에는, 그 광로에서 산소, 수증기, 탄화수소계 가스 등의, 이러한 파장 대역의 빛에 대하여 강한 흡수 특성을 갖는 가스(이하, 적절하게 "흡수성 가스"라 부름)를 배제할 필요가 있다. 이 때문에, 본 실시예에서는 조명계 하우징(2)의 내부에는 진공 자외역의 빛을 양호하게 투과하는 특정 가스, 즉 진공 자외역의 빛에 대한 흡수가 적은 특성을 갖는 불활성 가스, 예컨대 질소, 헬륨, 아르곤, 네온, 크립톤 등의 가스, 또는 이들의 혼합 가스(이하, 적절하게 "저흡수성 가스"라 부름)를 채워, 그 기압을 대기압보다 약간 높게, 구체적으로는 대기압에 대하여 1∼10% 정도 높게 설정하고 있다. 이 결과, 조명계 하우징(2) 내부의 흡수성 가스의 농도는 수 ppm 이하의 농도로 된다. 또한, 이하에서는 상기한 대기압에 대하여 1∼10% 정도 높은 기압을 편의상 "소정의 목표 압력"이라고 부른다.
이것을 더 상술하면, 조명계 하우징(2)에는 도 1에 도시된 바와 같이 광원(1)측의 단부에 급기 밸브(10)가 설치되고, 그 급기 밸브(10)에서 가장 먼 타단측에 배기 밸브(11)가 설치되어 있다. 이 경우, 급기 밸브(10)는 급기 관로를 통해 가스 공급 장치(31)(도 1에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)의 일단에 접속되고, 배기 밸브(11)는 배기 관로를 통해 상기 가스 공급 장치(31)의 타단에 접속된다. 또한, 도시는 생략되어 있지만 배기 밸브(11)가 설치된 배기 관로에는 HEPA 필터(high efficiency particulate air-filter) 또는 ULPA 필터(ultra low penetration air-filter) 등의 먼지(파티클)를 제거하는 필터(이하, "에어 필터"라 총칭함)와, 전술한 산소 등의 흡수성 가스를 제거하는 케미컬 필터가 배치되어 있다. 마찬가지로, 도시는 생략되어 있지만 급기 밸브(10)가 설치된 급기 관로에는 에어 필터, 케미컬 필터가 배치되는 동시에, 제1 펌프(P1)(도 1에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)가 설치되어 있다.
본 실시예에서는, 급기 밸브(10), 배기 밸브(11), 및 제1 펌프(P1)는 도 5에 도시되는 주제어 장치(70)에 접속되어 있어, 주제어 장치(70)는 조명계 하우징(2) 내에 설치된 압력 센서(PS1)(도 5 참조)의 출력을 모니터하면서, 조명계 하우징(2) 내의 가스 교환(치환)이 필요할 때에 급기 밸브(10) 및 배기 밸브(11)를 모두 개방한 상태로 제1 펌프(P1)를 작동시킨다. 이에 따라, 상기 가스 공급 장치(31)에서 급기관로를 통해 저흡수성 가스가 조명계 하우징(2) 내로 보내지는 동시에, 조명계 하우징(2) 내부의 가스가 배기 밸브(11)를 통해 배기되어, 배기관로를 통해 가스 공급 장치(31)에 되돌아가고, 이와 같이 조명계 하우징(2) 내의 가스 치환이 효율적으로 행해지게 되어 있다.
이 경우, 상기 에어 필터 및 케미컬 필터의 작용에 의해 저흡수성 가스를 장시간에 걸쳐 순환 사용해도 노광에 대하여 악영향을 거의 미치지 않게 된다.
또한, 조명계 하우징(2) 내의 저흡수성 가스의 내압을 상기한 소정의 목표 압력으로 하는 것은, 조명계 하우징(2) 내로의 외기의 혼입(leak)을 방지한다고 하는 관점에서는 내부의 기압을 대기압보다 높게 설정하는 것이 바람직한 반면, 내부의 기압을 너무 높게 설정하면, 기압차를 지지하기 위해 하우징(2)을 튼튼하게 해야하기 때문에 중량화를 초래하기 때문이다. 단, 노광 장치를 설치하는 반도체 공장의 마루 강도가 충분하여, 장치의 중량화를 허용할 수 있는 것이면, 가스를 치환할 때에 처음에 하우징(2) 내를 0.1 hPa 정도까지 감압하고, 계속해서 저흡수성 가스를 채우는 방법으로 한 쪽이 효율이 좋아진다.
도 1로 되돌아가, 상기 레티클 스테이지(14)는 레티클(R)이 유지되어 레티클실(15) 내에 배치되어 있다. 이 레티클실(15)은 조명계 하우징(2) 및 투영 광학계(PL)의 경통과 간극없이 접합된 격벽(18)으로 덮어져 있어, 그 내부의 가스가 외부와 격리되어 있다. 레티클실(15)의 격벽(18)은 스테인레스(SUS) 등의 탈가스가 적은 재료로 형성되어 있다.
레티클실(15) 격벽(18)의 천정부에는 레티클(R)보다 한층 작은 구형의 개구가 형성되어, 이 개구 부분이 조명계 하우징(2)의 내부 공간과, 노광에 이용되는 레티클(R)이 배치되는 레티클실(15)의 내부 공간을 분리하는 상태로 광투과창(12)이 배치되어 있다. 이 광투과창(12)은 조명 광학계(IOP)에서 레티클(R)로 조사되는 노광광(EL)의 광로상에 배치되기 때문에 노광광인 진공 자외광에 대해 투과성이 높은 형석 등의 결정 재료에 의해 형성되어 있다.
또한, 조명계 하우징(2) 내의 가스 치환을 한번 감압의 동작 이후에 행하는경우에는, 감압 동작시에 광투과창(12)에 감압분의 압력이 가해져 형석이 손상될 우려가 있다. 그래서, 감압시에는 도 1의 광투과창(12)의 상부에 가동식 금속제 내압 덮개를 설치하여, 이것에 의해서 광투과창(12)을 기압차로부터 지킬 수도 있다.
레티클 스테이지(14)는, 레티클(R)을 도시되지 않는 레티클 베이스의 정반(定盤) 위에서 X축 방향으로 큰 스트로크로 직선 구동하는 동시에, Y축 방향과 θz 방향(Z축 주위의 회전 방향)에 관해서도 미소 구동이 가능한 구성으로 되어 있다.
이것을 더 상술하면, 레티클 스테이지(14)는 도시하지 않는 레티클 베이스 정반 위를 리니어 모터 등을 포함하는 레티클 구동계(44)(도 1에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)에 의해서 X축 방향으로 소정 스트로크로 구동되는 레티클 주사 스테이지(14A)와, 이 레티클 주사 스테이지(14A)상에 탑재되어 레티클(R)을 흡착 유지하는 레티클 홀더(14B)를 포함한다. 레티클 홀더(14B)는 레티클 구동계(44)에 의해서 XY면 내에서 미소 구동(회전을 포함)할 수 있게 구성되어 있다.
레티클실(15) 내부에는 저흡수성 가스를 채워, 그 기압을 상기 소정의 목표 압력으로 설정하고 있다. 이것은, 진공 자외의 노광 파장을 사용하는 노광 장치에서는 산소 등의 흡수성 가스에 의한 노광광의 흡수를 피하기 위해, 레티클(R) 근방도 상기 저흡수성 가스로 치환해야 하기 때문이다. 이 레티클실(15) 내도 흡수성 가스의 농도가 수 ppm 이하의 농도로 되어 있다.
레티클실(15)의 격벽(18)에는 도 1에 도시된 바와 같이 급기 밸브(16)와 배기 밸브(17)가 설치되어 있다. 이 경우, 급기 밸브(16)는 급기 관로를 통해 전술한 가스 공급 장치(31)(도 5 참조)의 일단에 접속되고, 배기 밸브(17)는 배기 관로를통해 가스 공급 장치(31)의 타단에 접속되어 있다. 이 경우, 도시는 생략되어 있지만, 배기 밸브(17)가 설치된 배기 관로에는 파티클을 제거하는 에어 필터와 산소 등의 흡수성 가스를 제거하는 케미컬 필터가 설치되어 있다. 또한, 도시는 생략되어 있지만, 급기 밸브(16)가 설치된 급기 관로에는 에어 필터, 케미컬 필터 및 제2 펌프(P2)(도 5 참조)가 설치되어 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 급기 밸브(16), 배기 밸브(17), 제2 펌프(P2)는 주제어 장치(70)에 접속되어 있다. 주제어 장치(70)는 전술한 조명계 하우징(2) 내의 가스 치환과 동일한 순서로, 레티클실(15) 내에 설치된 압력 센서(PS2)(도 1에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)의 출력을 모니터하면서, 급기 밸브(16), 배기 밸브(17)의 개폐 및 상기 제2 펌프(P2)의 작동ㆍ정지를 행하여 레티클실(15) 내의 가스 치환을 효율적으로 행하도록 되어 있다.
이 경우도, 급기 관로 및 배기 관로 중 에어 필터와 케미컬 필터의 존재에 의해 순환 사용되는 가스 중 상기 불순물은 거의 제거되기 때문에, 저흡수성 가스를 장시간에 걸쳐 순환 사용해도 노광에 대해 악영향을 거의 미치지 않게 되어 있다.
또한, 주제어 장치(70)에서는 제2 펌프(P2)의 작동 정지 타이밍을 가스 센서의 출력에 기초하여 결정하거나, 저흡수성 가스를 레티클실(15) 안으로 계속 흘려보내도록(플로우시키도록) 해도 상관없다.
또한, 레티클실(15) 내를 상기 소정의 목표 압력으로 하는 이유는 전술한 조명계 하우징(2)의 경우와 동일하다. 따라서, 중량 증가를 허용할 수 있으면 레티클실(15)의 가스 치환시 최초로 감압을 행하고, 계속해서 저흡수성 가스를 충전하는 방법을 채용할 수도 있다.
상기 레티클실(15) 격벽(18)의 -X측의 측벽에는 광투과창(71)이 설치되어 있다. 이것과 마찬가지로, 도시는 생략되어 있지만 격벽(18)의 +Y측(도 1에서의 지면 안측)의 측벽에도 광투과창이 설치되어 있다. 이들 광투과창은 격벽(18)에 형성된 창부(개구부)에 상기 창부를 폐색하는 광투과 부재, 여기서는 일반적인 광학 유리를 부착함으로써 구성되어 있다. 이 경우, 광투과창(71)을 구성하는 광투과 부재의 장착 부분에서의 가스 누설이 생기지 않도록 부착부에는 인듐이나 구리 등의 금속 시일이나, 불소계 수지에 의한 밀봉(실링)이 실시되어 있다. 또한, 상기 불소계 수지로는 80℃에서 2시간 가열하여 탈가스 처리가 실시된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 레티클 홀더(14B)의 -X 측 단부에는 평면경으로 이루어지는 X 이동경(移動鏡)(72X)이 Y축 방향으로 연장하여 설치되어 있다. 이 X 이동경(72X)에 거의 수직으로 레티클실(15)의 외부에 배치된 X축 레이저 간섭계(74X)에서의 측장(測長) 빔이 광투과창(71)을 통해 투사되고, 그 반사광이 광투과창(71)을 통해 X축 레이저 간섭계(74X) 내부의 디텍터에 의해서 수광되어, X축 레이저 간섭계(74X) 내부 참조경(參照鏡)의 위치를 기준으로 하여 X 이동경(72X)의 위치, 즉 레티클(R)의 X위치가 검출된다.
마찬가지로, 도시는 생략되어 있지만, 레티클 홀더(14B)의 +Y측 단부에는 평면경으로 이루어지는 Y 이동경이 X축 방향으로 연장하여 설치되어 있다. 그리고,이 Y 이동경을 통해 도시되지 않는 Y축 레이저 간섭계에 의해서 상기와 동일하게 Y 이동경의 위치, 즉 레티클(R)의 Y 위치가 검출된다. 상기 2개의 레이저 간섭계의 검출값(계측값)은 상기 주제어 장치(70)에 공급되고, 주제어 장치(70)에서는 이들 레이저 간섭계의 검출값에 기초하여 레티클 스테이지(14)의 위치 제어를 행하도록 되어 있다. 또한, 레티클 레이저 간섭계에는 X축 레이저 간섭계(74X)와 Y축 레이저 간섭계가 설치되어 있지만, 도 5에서는 이들이 대표적으로 레티클 간섭계(74)로서 도시되어 있다.
본 실시예에서는 상술한 바와 같이, 레이저 간섭계, 즉 레이저 광원, 프리즘 등의 광학 부재 및 디텍터 등이 레티클실(15)의 외부에 배치되어 있기 때문에, 레이저 간섭계를 구성하는 디텍터 등으로부터 만일 미량의 흡수성 가스가 발생하더라도, 이것이 노광에 대하여 악영향을 미치지 않게 되어 있다.
상기 투영 광학계(PL)는 양측의 텔레센트릭(telecentric) 축소계, 또한 공통의 Z축 방향의 광축을 갖는 여러 장의 렌즈 요소로 이루어지는 굴절 광학계가 이용되고 있다. 이 투영 광학계(PL)의 투영 배율(β)은 예컨대 1/4 또는 1/5배 등이다. 전술한 바와 같이, 조명 광학계(IOP)의 노광광(EL)에 의해 레티클(R)이 조명되면, 레티클(R)에 형성된 회로 패턴이 투영 광학계(PL)에 의해 웨이퍼(W)상의 쇼트 영역에 축소 투영되어, 회로 패턴의 축소상이 전사 형성된다. 본 실시예에서는 투영 광학계(PL)는 본 발명의 광학 장치에 의해서 구성되지만, 이 상세한 구성 등에 관해서는 후술한다.
상기 웨이퍼 스테이지(WST)는 웨이퍼실(40) 내에 배치되어 있다. 이 웨이퍼실(40)은 투영 광학계(PL)의 경통과 간극없이 접합된 격벽(41)으로 덮여 있어, 그 내부의 가스가 외부와 격리되어 있다. 웨이퍼실(40)의 격벽(41)은 스테인레스(SUS) 등의 탈가스가 적은 재료로 형성되어 있다.
상기 웨이퍼 스테이지(WST)는, 예컨대 자기 부상형의 2차원 리니어 액츄에이터(평면 모터) 등으로 이루어지는 웨이퍼 구동계(47)(도 1에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)에 의해 베이스(BS) 상면을 따라 또한 비접촉으로 XY면 내에서 자유롭게 구동되도록 되어 있다.
웨이퍼 스테이지(WST)상에 웨이퍼 홀더(35)가 탑재되어, 상기 웨이퍼 홀더(35)에 의해서 웨이퍼(W)가 흡착 유지되어 있다.
진공 자외의 노광 파장을 사용하는 노광 장치에서는 산소 등의 흡수성 가스에 의한 노광광의 흡수를 피하기 위해서, 투영 광학계(PL)에서 웨이퍼(W)까지의 광로에 관해서도 상기 저흡수성 가스로 치환해야 한다. 이 때문에, 본 실시예에서는, 웨이퍼실(40)의 내부에는 상기 저흡수성 가스를 채워, 그 기압을 상기 소정의 목표 압력으로 설정하고 있다.
이것을 더 상술하면, 웨이퍼실(40)의 격벽(41)에는 도 1에 도시된 바와 같이 급기 밸브(32)와 배기 밸브(33)가 설치되어 있다. 급기 밸브(32)는 급기관로를 통해 전술한 가스 공급 장치(31)의 일단에 접속되고, 배기 밸브(33)는 배기관로를 통해 가스 공급 장치(31)의 타단에 접속되어 있다. 이 경우, 배기 밸브(33)가 설치된 배기관로에는 파티클을 제거하는 에어 필터와 흡수성 가스를 제거하는 케미컬 필터가 설치되어 있다. 급기 밸브(32)가 설치된 급기관로에는 도시되지 않는 에어 필터, 케미컬 필터 및 제3 펌프(P3)(도 1에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)가 설치되어 있다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이 급기 밸브(32), 배기 밸브(33), 제3 펌프(P3)는 주제어 장치(70)에 접속되어 있다. 주제어 장치(70)는 전술한 조명계 하우징(2) 내의 가스 치환과 동일한 순서로, 웨이퍼실(40) 내에 설치된 압력 센서(PS3)의 출력을 모니터하면서, 급기 밸브(32), 배기 밸브(33)의 개폐 및 제3 펌프(P3)의 작동ㆍ정지를 행하여, 웨이퍼실(40) 내의 가스 치환을 효율적으로 행하도록 되어 있다.
이 경우도, 에어 필터와 케미컬 필터의 존재에 의해 순환 사용되는 가스 중 상기 불순물은 거의 제거되기 때문에, 저흡수성 가스를 장시간에 걸쳐 순환 사용해도 노광에 대하여 악영향을 거의 미치지 않게 되어 있다.
이 경우도, 주제어 장치(70)는 제3 펌프(P3)의 작동 정지 타이밍을 가스 센서의 출력에 기초하여 결정하거나, 또는 저흡수성 가스가 웨이퍼실(40) 내에 계속 흐르도록(플로우되도록) 해도 상관없다.
또한, 웨이퍼실(40) 내를 소정의 목표 압력으로 하는 이유는 전술한 조명계 하우징(2)의 경우와 동일하다.
상기 웨이퍼실(40) 격벽(41)의 -X측 측벽에는 광투과창(38)이 설치되어 있다. 이와 마찬가지로 도시는 생략되어 있지만, 격벽(41)의 +Y측(도 1에서의 지면 안측) 측벽에도 광투과창이 설치되어 있다. 이들 광투과창은 격벽(41)에 형성된 창부(개구부)에 상기 창부를 폐색하는 광투과 부재, 여기서는 일반적인 광학 유리를 부착함으로써 구성되어 있다. 이 경우. 광투과창(38)을 구성하는 광투과 부재의 부착 부분에서의 가스 누설이 생기지 않도록 부착부에는 인듐이나 구리 등의 금속 시일이나, 불소계 수지에 의한 밀봉(실링)이 실시되어 있다. 상기 불소계 수지로서는 80℃에서 2시간 가열하여 탈가스 처리가 실시된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 웨이퍼 홀더(35)의 -X측 단부에는 평면경으로 이루어지는 X 이동경(36X)이 Y 방향으로 연장하여 설치되어 있다. 이 X 이동경(36X)에 거의 수직으로 웨이퍼실(40)의 외부에 배치된 X축 레이저 간섭계(37X)에서의 측장 빔이 광투과창(38)을 통해 투사되고, 그 반사광이 광투과창(38)을 통해 X축 레이저 간섭계(37X) 내부의 디텍터에 의해 수광되어, X축 레이저 간섭계(37X) 내부의 참조경의 위치를 기준으로 하여 X 이동경(36X)의 위치, 즉 웨이퍼(W)의 X위치가 검출된다.
마찬가지로 도시는 생략되어 있지만, 웨이퍼 홀더(35)의 +Y측 단부에는 평면경으로 이루어지는 Y 이동경이 X 방향으로 연장하여 설치되어 있다. 그리고, 이 Y 이동경을 통해 Y축 레이저 간섭계(37Y)(도 1에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)에 의해 상기와 동일하게 Y 이동경의 위치, 즉 웨이퍼(W)의 Y 위치가 검출된다. 상기 2개의 레이저 간섭계의 검출값(계측값)은 주제어 장치(70)에 공급되고 있어, 주제어 장치(70)는 이들 레이저 간섭계의 검출값을 모니터하면서 웨이퍼 구동계(47)(도 5 참조)를 통해 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치 제어를 행하도록 되어 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는 레이저 간섭계, 즉 레이저 광원, 프리즘 등의 광학 부재 및 디텍터 등이 웨이퍼실(40)의 외부에 배치되어 있기 때문에, 상기 디텍터 등에서 만일 미량의 흡수성 가스가 발생하더라도 이것이 노광에 대해 악영향을 미치지 않게 되어 있다.
다음에, 광학 장치로서의 투영 광학계(PL)의 구성 등에 관해서 상술한다. 도 2에는 투영 광학계(PL)의 종단면도가 개략적으로 도시되어 있다. 투영 광학계(PL)는 이 도 2에 도시된 바와 같이, 경통(50)과, 상기 경통(50) 내부에 소정 간격으로 배치된 여러 개(도 2에서는 4개)의 광학 부재 셀(C1, C2, C3, C4)을 구비하고 있다.
경통(50)은 원통형의 외통(51A)과, 상기 외통(51A)의 내부에 광축(AX) 방향(Z축 방향)을 따라서 순차적으로 위에서 아래로 배치되어, 외통(51A)과 일체화된 원통형의 내통(51B1∼51B4)으로 이루어지는 이중 구조인 것이 이용되고 있다. 외통(51A)은 주물 등에 의해 형성되고, 내통(51B1∼51B4)은 스테인레스(SUS) 등의 탈가스가 적은 재료로 형성되어 있다. 외통(51A)의 높이 방향 중 약간 하방에는 플랜지부(FLG)가 설치되어 있고, 이 플랜지부(FLG)를 통해 투영 광학계(PL)가 도시되지 않는 지지 부재에 의해서 지지되어 있다.
상기 광학 부재 셀(C1, C2, C3, C4)은 내통(51B1, 51B2, 51B3, 51B4)의 내주면에 각각 고정되어 있다. 광학 부재 셀(C1, C2, C3, C4)은 광학 부재인 렌즈(L1, L2, L3, L4)와 이들 렌즈(L1, L2, L3, L4)를 유지하는 렌즈 유지 장치(이것에 관해는 후술함)를 구비하고 있다.
도 3에는 도 2의 투영 광학계(PL)를 구성하는 하나의 광학 부재 셀(C3)의 분해 사시도가 도시되며, 도 4A에는 광학 부재 셀(C3)의 평면도가 도시되고, 도 4b에는 도 4a의 A-A선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다.
이들 도 3, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 광학 부재 셀(C3)의 내부에는 렌즈(L3)와, 상기 렌즈(L3)가 삽입될 수 있고, 그 삽입된 상태에서 렌즈(L3)를 유지하는 유지 부재인 렌즈 유지 금속물(25)을 구비하고 있다.
렌즈(L3)에는 그 외주부의 높이 방향 중앙부의 위치에 플랜지부(80)가 설치되어 있다. 렌즈(L3)로서는 F2레이저광 등의 진공 자외광의 투과성이 양호한 형석, 불화 리튬 등의 불화물 결정으로 이루어지는 것이 이용되고 있다. 이 경우, 렌즈(L3)의 제조 가능성 및 그 변형 억제성 모두를 만족시키는 범위로서, 플랜지부(80) 광축 방향의 두께는 5 mm 정도 또는 렌즈(L3)의 플랜지부(80) 이외 부분의 외주 가장자리 두께의 1/10배∼2/3배 정도로 되어 있다.
상기 렌즈 유지 금속물(25)은 원통형이며, 그 렌즈 유지 금속물(25)의 내주면에는 거의 120°의 간격으로 XY 단면이 거의 사다리꼴 형상인 3가지 지지 부재(22a, 22b, 22c)가 내방을 향해 돌출 설치되어 있다. 그리고, 이들 지지 부재(22a, 22b, 22c)의 상면은 XY면에 평행한 지지면으로 되어 있어, 이들 지지면에 의해 렌즈(L3)가 플랜지부(80)를 통해 3점 지지되어 있다. 이 경우, 지지 부재(22a, 22b, 22c)의 최내면, 즉 플랜지부(80) 하방의 렌즈(L3) 외주면에 대향하는 면(91, 92, 93)은 렌즈(L3)의 외주면에 대응하여 원호형의 곡면으로 되어 있다.
또한, 플랜지부(80) 상면의 지지 부재(22a, 22b, 22c)에 각각 대향하는 부분은 볼트(54a, 54b, 54c)에 의해 각각 렌즈 유지 금속물(25)에 고정된 클램프부재(52a, 52b, 52c)에 의해서 하방으로 눌려 있다.
즉, 렌즈(L3)는 그 외주부의 플랜지부(80)가 지지 부재(22a, 22b, 22c)와 클램프 부재(52a, 52b, 52c)로 끼워져, 렌즈 유지 금속물(25)에 대해 고정되어 있다. 이 경우, 렌즈(L3)는 클램프 부재(52a∼52c)의 클램프력에 의해서 광축(AX) 방향의 3 자유도 운동(Z, θx, θy 방향의 움직임)이 규제되고, 플랜지부(80)와 지지 부재(22a, 22b, 22c) 및 클램프 부재(52a, 52b, 52c) 사이의 마찰력에 의해서 나머지의 3 자유도 방향(X, Y, θz 방향)의 움직임이 규제되어 있다.
또한, 전술한 바와 같이 3점 지지의 구조를 채용하는 이유는 지지 대상물인 렌즈의 렌즈 유지 금속물에 대한 부착이 용이하고, 부착 후의 렌즈 유지 금속물 및 렌즈의 진동, 온도 변화, 자세 변화 등에 기인하는 응력을 가장 효과적으로 경감시킬 수 있기 때문이다.
또한, 렌즈 유지 금속물(25) 내주면의 상단 가장자리부에는 단부(49)가 형성되어, 렌즈(L3)를 렌즈 유지 금속물(25)에 유지시킬 때에 단부(49)[플랜지부(80) 외주면과 렌즈 유지 금속물(25) 사이]에 생기는 간극에는 충전재(56)가 충전되어 있다. 이 충전재(56)는 기밀성을 높이는 시일재로서, 실리콘 등의 충전재(접착제 등) 외 고무 등의 패킹, 또는 이들을 조합시켜 이용해도 좋다. 이 충전재(56)를 상기 간극에 넣음으로써, 렌즈(L3)가 옆으로 어긋나는 것을 방지하고, 렌즈 유지 금속물(25)에 대해 렌즈(L3)의 코어가 어긋나는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
여기서, 기밀성을 높이는 시일재는 렌즈의 흐림의 원인이 되는 물질이 일정값 이하로 규정된 수지 재료, 또는 접착제를 이용하는 것이 바람직하다. 여기서는,예컨대 수지 재료로서 불소계의 고무를 탈가스 처리(여기서 말하는 탈가스 처리는 예컨대, 80℃에서 2시간 가열 처리를 실시)한 것을 이용하고, 또한 접착제로서 질소 중 60℃에서 1시간 가열했을 때에 검출되는 실로키산, 트리메틸실라놀, 암모니아, 아민 화합물, 하이드로 카본의 총량이 1 μkg/kg 이하인 것을 이용하는 것이 바람직하다.
지금까지의 설명으로 분명한 바와 같이, 본 실시예에서는 렌즈(L3)를 유지하는 렌즈 유지 금속물(25), 클램프 부재(52a, 52b, 52c), 볼트(54a, 54b, 54c) 및 충전제(56)에 의해 광학 부재인 렌즈(L3)를 유지하는 유지 장치로서의 렌즈 유지 장치가 구성되어 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에서는 플랜지부(80)가 클램프 부재(52a, 52b, 52c)에 의해 눌린 상태로, 클램프부재(52a, 52b, 52c)와 렌즈 유지 금속물(25)을 따라 렌즈(L3)가 끼워져 있다. 이 경우, 플랜지부(80)는 렌즈(L3)의 광축(AX) 방향 중앙 위치의 외주부, 즉 렌즈(L3)의 휨에 의한 압축 왜곡 및 인장 왜곡이 모두 생기지 않는 중립면(도 4B 중에 일점 쇄선으로 도시되는 면)의 주연부 부분에 설치되어 있다. 이 때문에, 플랜지부(80)에 작용하는 클램프력이 렌즈(L3)의 다른 부분에 미치는 영향이 최대한 억제되고, 또한 그 중립면은 렌즈(L3)의 광학면에서의 거리가 가장 먼 면이기 때문에, 플랜지부(80)에 작용하는 힘에 기인하는 광학면의 변형이 최소화 된다.
또한, 이 경우 플랜지부(80)의 광축(AX) 방향의 두께는 5 mm 정도 또는 렌즈(L3)의 플랜지부(80) 이외 부분의 외주의 가장자리 두께의 1/10배∼2/3배 정도로 되어 있기 때문에, 렌즈(L3)의 제조 용이성 및 렌즈(L3)의 변형 억제성 모두를 만족시키고 있다. 플랜지부(80)의 두께는 렌즈(L3) 자중을 충분히 지지하고, 또한 용이하게 가공할 수 있는 범위에서 최대한 얇게 하는 것이 바람직하다.
따라서, 렌즈(L3)의 광축 방향 양단면인 광학면에 생기는 변형은 거의 무시할 수 있는 정도가 되어, 광학 성능의 악화를 최대한 억제할 수 있게 되었다.
그 밖의 렌즈(L1, L2, L4)도 상기 렌즈(L3)와 동일하게 플랜지부가 형성되어, 상기와 같은 구성의 렌즈 유지 장치에 의해서 유지되어 있다. 따라서, 이들 렌즈(L1, L2, L4)도 렌즈(L3)와 동일하게, 광학면의 변형이 최대한 억제된다.
도 2로 되돌아가, 광축(AX) 방향에 인접하는 광학 부재 셀 상호간, 즉 광학 부재 셀(C1, C2) 사이, 광학 부재 셀(C2, C3) 사이, 광학 부재 셀(C3, C4) 사이에는 밀폐 공간으로서의 밀폐실(S1, S2, S3)이 각각 형성되어 있다.
상기 밀폐실(S1)은 도 2에 도시된 바와 같이, 내통(51B1, 51B2), 광학 부재 셀(C1, C2)에 의해 구획된다. 이 밀폐실(S1)을 구획하는 내통(51B1)의 도 2에 도시된 -X측의 벽 및 이것에 대향하는 외통(51A) 부분에는 급기 구멍(45A)이 형성되어 있다. 이 급기 구멍(45A)에는 가스 이음새(53A)를 통해 급기관로(30A)의 일단이 접속되고, 상기 급기관로(30A)의 타단측은 제4 펌프(P4)(도 2에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)를 통해 가스 공급 장치(31)(도 2에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)의 일단에 접속되어 있다. 급기관로(30A)의 가스 이음새(53A)의 근방에는 유량 제어 밸브(48A)가 설치되어 있다. 이 유량 제어 밸브(48A)는 주제어 장치(70)에 의해 후술하는 바와 같이 제어된다.
한편, 밀폐실(S1)을 구획하는 내통(51B2)의 +X측의 벽 및 이것에 대향하는 외통(51A) 부분에는 배기 구멍(45B)이 형성되어 있다. 이 배기 구멍(45B)에는 가스 이음새(53B)를 통해 배기관로(30D)의 일단이 접속되어 있다. 이 배기관로(30D)의 타단은 상기 가스 공급 장치(31)의 타단에 접속되어 있다.
또한, 내통(51B2)의 배기 구멍(45B)의 상방 위치 및 이것에 대향하는 외통(51A) 부분에는 관통 구멍(45C)이 형성되고, 이 관통 구멍(45C)의 외부측에 밀폐실(S1) 내부의 압력을 측정하는 압력 센서(60A)가 설치되어 있다. 이 압력 센서(60A)의 출력은 주제어 장치(70)에 공급되도록 되어 있다.
상기 밀폐실(S2)은 도 2에 도시된 바와 같이, 내통(51B2, 51B3), 광학 부재 셀(C2, C3)에 의해 구획되어 있다. 이 밀폐실(S2)을 구획하는 내통(51B2)의 도 2에 도시된 -X측의 벽 및 이것에 대향하는 외통(51A) 부분에는 급기 구멍(45D)이 형성되어 있다. 이 급기 구멍(45D)에는 가스 이음새(53C)를 통해 급기관로(30B)의 일단이 접속되고, 상기 급기관로(30B)의 타단측은 제4 펌프(P4)(도 2에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)를 통해 가스 공급 장치(31)(도 2에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)의 일단에 접속되어 있다. 급기관로(30B)의 가스 이음새(53C) 근방에는 유량 제어 밸브(48B)가 설치되어 있다. 이 유량 제어 밸브(48B)는 주제어 장치(70)에 의해 후술하는 바와 같이 제어된다.
한편, 밀폐실(S2)을 구획하는 내통(51B3)의 +x측의 벽 및 이것에 대향하는 외통(51A) 부분에는 배기 구멍(45F)이 형성되어 있다. 이 배기 구멍(45F)에는 가스 이음새(53D)를 통해 배기관로(30E)의 일단이 접속되어 있다. 이 배기관로(30E)의 타단은 상기 가스 공급 장치(31)의 타단에 접속되어 있다.
또한, 내통(51B3)의 배기 구멍(45F)의 상방 위치 및 이것에 대향하는 외통(51A) 부분에는 관통 구멍(45E)이 형성되고, 이 관통 구멍(45E)의 외부측에 밀폐실(S2) 내부의 압력을 측정하는 압력 센서(60B)가 설치되어 있다. 이 압력 센서(60B)의 출력은 주제어 장치(70)에 공급되도록 되어 있다.
상기 밀폐실(S3)은 도 2에 도시된 바와 같이, 내통(51B3, 51B4), 광학 부재 셀(C3, C4)에 의해서 구획되어 있다. 이 밀폐실(S3)을 구획하는 내통(51B3)의 도 2에 도시된 -X측의 벽 및 이것에 대향하는 외통(51A) 부분에는 급기 구멍(45G)이 형성되어 있다. 이 급기 구멍(45G)에는 가스 이음새(53E)를 통해 급기관로(30C)의 일단이 접속되고, 상기 급기관로(30C)의 타단측은 제4 펌프(P4)(도 2에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)를 통해 가스 공급 장치(31)(도 2에서는 도시하지 않음, 도 5 참조)의 일단에 접속되어 있다. 급기관로(30C)의 가스 이음새(53E)의 근방에는 유량 제어 밸브(48C)가 설치되어 있다. 이 유량 제어 밸브(48C)는 주제어 장치(70)에 의해 후술하는 바와 같이 제어된다.
한편, 밀폐실(S3)을 구획하는 내통(51B4)의 +x측의 벽 및 이것에 대향하는외통(51A) 부분에는 배기 구멍(451)이 형성되어 있다. 이 배기 구멍(451)에는 가스 이음새(53F)를 통해 배기관로(30F)의 일단이 접속되어 있다. 이 배기관로(30F)의 타단은 상기 가스 공급 장치(31)의 타단에 접속되어 있다.
또한, 내통(51B4)의 배기 구멍(451)의 상방 위치 및 이것에 대향하는 외통(51A) 부분에는 관통 구멍(45H)이 형성되고, 이 관통 구멍(45H)의 외부측에 밀폐실(S3) 내부의 압력을 측정하는 압력 센서(60C)가 설치되어 있다. 이 압력 센서(60C)의 출력은 주제어 장치(70)에 공급되도록 되어 있다.
또한, 상기 급기관로(30A, 30B, 30C) 및 배기관로(30D, 30E, 30F) 각각에는 파티클을 제거하는 도시되지 않는 에어 필터 및 산소 등의 흡수성 가스를 제거하는 도시되지 않는 케미컬 필터가 설치되어 있다.
도 5에는 본 실시예에 따른 노광 장치(100) 제어계의 주요 구성이 블럭도로 도시되어 있다. 이 제어계는, CPU(중앙 연산 처리 장치), ROM(리드ㆍ온리ㆍ메모리), RAM(랜덤ㆍ액세스ㆍ메모리) 등을 포함하는 마이크로 컴퓨터(또는 워크스테이션)으로 이루어지는 주제어 장치(70)를 중심으로 하여 구성되어 있다. 이 주제어 장치(70)는 장치 전체를 통괄하여 관리한다. 따라서, 이 주제어 장치(70)는 다음과 같이 투영 광학계(PL) 내부의 각 밀폐실 내의 가스 환경의 제어도 행한다.
즉, 주제어 장치(70)는 장치의 가동시 등의 초기 가스 치환에서, 작업자부터의 지시에 기초하여 유량 제어 밸브(48A∼48C)를 모두 완전 개방으로 하여, 제4 펌프(P4)를 작동한다. 이에 따라, 가스 공급 장치(31)의 저흡수성 가스가 급기관로(30A, 30B, 30C)를 각각 통해 밀폐실(S1, S2, S3) 내부에 공급되어, 이들 밀폐실(S1, S2, S3)의 내부 기체가 배기관로(30D, 30E, 30F)를 각각 통해 가스 공급 장치(31)에 되돌아간다. 즉, 이와 같이 밀폐실(S1, S2, S3) 내의 초기 가스 치환이 행해진다.
이러한 초기 가스 치환시에, 주제어 장치(70)는 압력 센서(60A, 60B, 60C)의 계측값을 항상 모니터하여, 이들 계측값에 기초하여 인접하는 밀폐실(S1, S 2), (S2, S 3) 사이의 차압을 구하고, 이 차압이 미리 정한 범위 내가 되도록 유량 제어 밸브(48A∼48C)의 개방도를 적절하게 제어한다. 여기서, 차압의 허용 범위로는, 예컨대 렌즈(L2, L3) 중 어디에도 들뜸이 생기지 않는 범위가 정해진다. 물론, 밀폐실(S1, S2, S3)의 내압의 전부가 거의 동일한 내압이 되는, 즉 차압이 거의 제로가 되는 유량 제어 밸브(48A∼48C)의 제어도 가능하다.
또한, 주제어 장치(70)는 밀폐실(S1∼S3) 내부의 기체 중 흡수성 가스의 함유율이 수 ppm 미만이 되는 상기 초기 가스 치환의 완료를 도시하지 않는 타이머 등에 기초하여 판단하는 것으로 해도 좋고, 또는 도시하지 않는 가스 센서(산소 농도 센서 등)의 검출값에 기초하여 판단하는 것으로 해도 좋다.
이와 같이 초기 가스 치환이 완료되면, 주제어 장치(70)는 유량 제어 밸브(48A∼48C)의 개방도를 소정의 개방도로 설정하고, 이후 압력 센서(60A, 60B, 60C)의 출력을 모니터하면서, 항상 인접하는 밀폐실(Sl, S2), (S2, S3) 사이의 차압을 구하여, 이 차압이 미리 정한 범위 내가 되도록 유량 제어 밸브(48A∼48C)의개방도를 적절하게 제어한다. 즉, 본 실시예에서는 유량 제어 밸브(48A, 48B, 48C)와, 이들을 압력 센서(60A, 60B, 60C)의 출력에 기초하여 제어하는 주제어 장치(70)에 의해 유량 제어 장치가 구성되어, 상기 유량 제어 장치와 상기 압력 센서(60A∼60C)에 의해 인접하는 밀폐실(S1, S2), (S2, S3) 사이에 차압이 생기지 않도록 각 밀폐실 내의 저흡수성 가스 환경을 제어하는 제어계가 구성되어 있다.
이와 같이, 주제어 장치(70)에 의해 제4 펌프(P4)의 작동 중 유량 제어 밸브(48A∼48C)가 제어되어, 저흡수성 가스가 밀폐실(S1∼S3)안으로 항상 계속 흐르고(플로우되고), 또한 저흡수성 가스가 순환된다. 그리고, 이 저흡수성 가스의 순환은 장시간에 걸쳐 행해진다. 이 경우, 급기관로(30A∼30C) 및 배기관로(30D∼30F) 중 에어 필터와 케미컬 필터의 존재에 의해, 순환 사용되는 가스 중 흡수성 가스는 거의 제거되기 때문에 저흡수성 가스를 장시간에 걸쳐 순환 사용해도 노광에 대하여 악영향을 거의 미치지 않게 되어 있다.
또한, 투영 광학계(PL)의 상단면은 레티클실(15)과, 하단면은 웨이퍼실(40)과 간극없이 접합되어 있기 때문에, 압력 센서(PS2)에 의해서 계측되는 레티클실(15) 내부의 기압과, 압력 센서(60A)에 의해 계측되는 밀폐실(S1) 내부의 기압, 압력 센서(PS3)에 의해 계측되는 웨이퍼실(40) 내부의 기압과, 압력 센서(60C)에 의해 계측되는 밀폐실(S3) 내부의 기압에 기초하여, 렌즈(L1), 렌즈(L4)의 들뜸이 생기지 않도록 레티클실(15), 웨이퍼실(40)의 내압도 제어하는 것으로 해도 좋다. 이에 따라, 렌즈(L1, L4)의 파손이나 변형을 막아, 렌즈(L1, L4)를 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
또한, 주제어 장치(70)는 상기한 밀폐실(S1, S2, S3) 내의 저흡수성 가스 농도로서 다른 농도가 요구되는(다른 퍼지 정밀도가 요구되는) 경우에는 유량 제어 밸브의 조정을 상기 압력 센서의 출력뿐만 아니라, 압력 센서와 산소나 오존 등의 저흡수성 가스 농도를 측정할 수 있는 가스 센서 양쪽의 출력에 기초하여 결정하는 것으로 해도 좋다.
또한, 투영 광학계(PL)의 경통 내를 진공으로 하지 않는 이유는, 진공으로 하면 경통 내외에 큰 압력차가 생겨, 경통을 그 압력차에 견디는 튼튼한 구조로 해야하고, 경통이 중량화 및 대형화하여 장치의 대형화를 초래하기 때문이다. 이 경우도 중량 증가를 허용할 수 있으면 투영 광학계(PL)의 초기 가스 치환 때에 최초에 감압을 행하고, 계속해서 저흡수성 가스를 충전하는 방법을 채용할 수 있다.
다음에, 전술한 바와 같이 구성된 노광 장치(100)에서의 노광 동작에 관해서, 도 1 및 도 5를 참조하면서 주제어 장치(70)의 제어 동작을 중심으로 하여 설명한다.
전제로서, 웨이퍼(W)상의 쇼트 영역을 적정 노광량(목표 노광량)으로 주사 노광하기 위한 각종 노광 조건이 미리 설정된다. 또한, 도시되지 않는 레티클 현미경 및 도시되지 않는 오프 액시스ㆍ얼라이먼트 센서 등을 이용한 레티클 얼라이먼트, 베이스 라인 계측 등의 준비 작업이 행해지고, 그 후 얼라이먼트 센서를 이용한 웨이퍼(W)의 파인 얼라이먼트[EGA(엔핸스트ㆍ글로벌ㆍ얼라이먼트 등]가 종료하여, 웨이퍼(W)상 여러 개의 쇼트 영역의 위치(배열 좌표)가 구해진다.
또한, 상기한 레티클 얼라이먼트, 베이스 라인 계측 등의 준비 작업에 관해서는, 예컨대 일본 특허 공개 평4-324923호 공보 및 이것에 대응하는 미국 특허 제5,243,195호에 상세히 개시되어 있고, 또한 이것에 계속되는 EGA에 관해서는 일본 특허 공개 소61-44429호 공보 및 이것에 대응하는 미국 특허 제4,780,617호 등에 상세히 개시되어 있으며, 본 국제 출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내 법령이 허용하는 한에 있어서, 상기 각 공보 및 이들에 대응하는 상기 미국 특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서 기재의 일부로 한다.
이와 같이, 웨이퍼(W)의 노광을 위한 준비 동작이 종료되면, 주제어 장치(70)는 얼라이먼트 결과에 기초하여 웨이퍼측의 X축 레이저 간섭계(37X) 및 Y축 레이저 간섭계(37Y)의 계측값을 모니터하면서 웨이퍼(W)의 제1 쇼트(첫번째 쇼트 영역)의 노광을 위한 주사 개시 위치(가속 개시 위치)에 웨이퍼 구동계(47)를 통해 웨이퍼 스테이지(WST)를 이동한다.
그리고, 주제어 장치(70)는 레티클 구동계(44) 및 웨이퍼 구동계(47)를 통해 레티클 스테이지(14)와 웨이퍼 스테이지(WST)의 X 방향의 주사를 시작하여 양스테이지(14, WST)가 각각의 목표 주사 속도에 달하면, 노광광(EL)에 의해서 레티클(R)의 패턴 영역이 조명되기 시작하여 주사 노광이 시작된다.
이 주사 노광의 시작에 앞서서, 광원(1)의 발광은 시작되어 있지만, 주제어 장치(70)에 의해 레티클 블라인드 기구(BL)를 구성하는 가동 블라인드의 각 블레이드의 이동이 레티클 스테이지(14)의 이동과 동기 제어되고 있기 때문에, 레티클(R)상의 패턴 영역 밖으로의 노광광(EL)의 조사가 방지되는 것은 통상의 스캐닝ㆍ스테퍼와 동일하다.
주제어 장치(70)는 특히 상기한 주사 노광시에 레티클 스테이지(14)의 X축 방향의 이동 속도(Vr)와 웨이퍼 스테이지(WST)의 X축 방향의 이동 속도(Vw)가 투영 광학계(PL)의 투영 배율(β)에 따른 속도비로 유지되도록 레티클 스테이지(14) 및 웨이퍼 스테이지(WST)를 동기 제어한다.
그리고, 레티클(R)의 패턴 영역이 상이한 영역은 자외 펄스 광으로 차례로 조명되어, 패턴 영역 전면에 대한 조명이 완료됨으로써, 웨이퍼(W)상의 제1 쇼트 주사 노광이 종료된다. 이에 따라, 레티클(R)의 회로 패턴이 투영 광학계(PL)를 통해 제1 쇼트에 축소 전사된다.
이와 같이, 제1 쇼트의 주사 노광이 종료되면, 주제어 장치(70)에 의해 웨이퍼 스테이지(WST)가 X, Y축 방향으로 스텝 이동되어, 제2 쇼트(두번째 쇼트 영역)의 노광을 위한 주사 개시 위치(가속 개시 위치)로 이동된다. 이 스텝핑시에 주제어 장치(70)는 웨이퍼측의 X축 레이저 간섭계(37X) 및 Y축 레이저 간섭계(37Y)의 계측값에 기초하여 웨이퍼 스테이지(WST)의 X, Y, θz 방향의 위치 변위를 실시간으로 계측한다. 이 계측 결과에 기초하여 주제어 장치(70)는 XY 위치 변위가 소정의 상태가 되도록 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치를 제어한다.
또한, 주제어 장치(70)는 웨이퍼 스테이지(WST)의 θz 방향 변위의 정보에 기초하여 그 웨이퍼(W)측의 회전 변위의 오차를 보상하도록 레티클 스테이지(14)상의 레티클 홀더(14B)를 회전 제어한다.
그리고, 주제어 장치(70)는 제2 쇼트에 대하여 상기와 같은 주사 노광을 행한다.
이와 같이, 웨이퍼(W)상의 쇼트 영역의 주사 노광과 다음 쇼트 영역 노광을 위한 스텝핑 동작이 반복 행해져, 웨이퍼(W)상의 모든 노광 대상 쇼트 영역에 레티클(R)의 회로 패턴이 순차 전사된다.
상기한 웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 대한 주사 노광에 있어서, 미리 투영 광학계(PL)의 경통 내부[의 밀폐실(S1∼S3)]가 저흡수성 가스로 치환되어, 그 광학 성능이 최대한 발휘될 수 있는 상태로 되어 있고, 또한 주사 노광시에 있어서도 투영 광학계의 결상 성능의 경시적인 열화가 거의 발생하지 않기 때문에, 웨이퍼상의 전사 패턴의 열화를 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 노광 장치(100)에 의하면 레티클(R)의 패턴이 전술한 바와 같이 결상 성능이 양호하게 유지된 투영 광학계(PL)를 통해 웨이퍼(W)상에 전사되기 때문에, 장기간에 걸쳐 웨이퍼상에 레티클 패턴을 정밀도 좋게 전사할 수 있다.
또한, 광원(1)에서 웨이퍼(W)면에 이르는 노광광(EL)의 광로 전부가 노광광(EL)의 흡수가 적은 저흡수성 가스로 치환된 상태로 노광이 행해지기 때문에, 조명광학계(IOP) 및 투영 광학계(PL)에 입사하는 에너지빔의 투과율(또는 반사율)을 높게 유지할 수 있어, 고정밀도의 노광량 제어를 장기간에 걸쳐 행할 수 있게 된다. 또한, 노광광(EL)으로서 진공 자외광이 이용되기 때문에 투영 광학계(PL)의 해상력의 향상이 가능하다. 따라서, 장기간에 걸쳐 웨이퍼상에 레티클 패턴을 정밀도 좋게 전사할 수 있다.
또한, 앞에서는 특별히 설명하지 않았지만, 조명계 하우징(2),레티클실(15), 투영 광학계(PL)의 경통(50), 웨이퍼실(40) 등의 내부는 도시되지 않는 환경 챔버(environmental chamber)와 같은 정도의 정밀도로 온도 조정이 행해지고 있다. 또한, 앞에서는 특별히 설명하지 않았지만, 조명계 하우징(2) 등의 저흡수성 가스가 직접 접촉하는 부분은 전술한 투영 광학계(PL)의 경통(50), 레티클실(15), 웨이퍼실(40)의 격벽과 같이 스테인레스(SUS) 등의 탈가스가 적은 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 또는, 조명계 하우징(2), 레티클실(15), 투영 광학계(PL)의 경통(50), 웨이퍼실(40) 등의 저흡수성 가스가 직접 접촉하는 부분에는 그 표면에 탄화수소 등의 흡수성 가스의 탈가스에 의한 발생이 적은 불소계 수지 등의 코팅을 실시해도 좋다.
또한, 본 실시예에서는 밀폐실(S1, S2, S3)에 저흡수성 가스를 계속 흘려보내고 있는(플로우시키고 있는) 경우에 관해서 설명했지만, 이것에 한하지 않고 조명 광학계 등과 같이 급기 밸브, 배기 밸브를 개폐 제어하여 밀폐실(S1, S2, S3) 내를 소정의 압력으로 유지하는 것으로 해도 좋다.
(제2 실시예)
다음에, 본 발명의 제2 실시예를 도 6에 기초하여 설명한다. 여기서, 전술한 제1 실시예와 동일 또는 동등한 구성 부분에 관해서는 동일한 부호를 이용하는 동시에, 그 설명을 간략하게 하거나, 또는 생략하는 것으로 한다.
이 제2 실시예는 광학 장치로서의 투영 광학계의 구성이 전술한 제1 실시예와 다르고, 그 밖의 부분의 구성 등은 제1 실시예와 동일하기 때문에 이하에서는 상기 상위(相違)점을 중심으로 하여 설명한다.
도 6에는 제2 실시예에 따른 투영 광학계(PL1)의 종단면도가 개략적으로 도시되어 있다. 이 투영 광학계(PL1)는 전술한 제1 실시예의 투영 광학계(PL)에서, 밀폐실(S1, S2, S3) 각각에 접속된 압력 센서(60A, 60B, 60C) 및 유량 제어 밸브(48A, 48B, 48C)를 제거하는 동시에, 밀폐실(S1, S2) 사이의 격벽을 구성하는 렌즈 유지 금속물(25)에 압력 조정기로서 한 쌍의 압력 조정 밸브(66A, 66B)를 설치하고, 밀폐실(S2, S3) 사이의 격벽을 구성하는 렌즈 유지 금속물(25)에 압력 조정기로서 한 쌍의 압력 조정 밸브(66C, 66D)를 설치하고 있다.
여기서, 압력 조정 밸브(66A)로는, 밀폐실(S1)의 내부 기체의 압력이 밀폐실(S2)의 내부 기체의 압력보다 높아졌을 때, 자동적으로 밸브를 개방하여 양자간 차압이 제로가 되었을 때에 자동적으로 밸브를 폐쇄하고, 밀폐실(S2)의 내부 기체의 압력이 밀폐실(S1)의 내부 기체의 압력보다 높아졌을 때는 밸브를 계속 폐쇄하는 역지(逆止) 밸브가 이용되고 있다.
압력 조정 밸브(66B)로는, 밀폐실(S2) 내부 기체의 압력이 밀폐실(S1) 내부 기체의 압력보다 높아졌을 때, 자동적으로 밸브를 개방하여 양자간 차압이 제로가 되었을 때에 자동적으로 밸브를 폐쇄하고, 밀폐실(S1) 내부 기체의 압력이 밀폐실(S2) 내부 기체의 압력보다 높아졌을 때는 밸브를 계속 폐쇄하는 역지 밸브가 이용되고 있다.
압력 조정 밸브(66C)로는, 밀폐실(S2) 내부 기체의 압력이 밀폐실(S3) 내부 기체의 압력보다 높아졌을 때, 자동적으로 밸브를 개방하여 양자간 차압이 제로가 되었을 때에 자동적으로 밸브를 폐쇄하고, 밀폐실(S3) 내부 기체의 압력이밀폐실(S2) 내부 기체의 압력보다 높아졌을 때는 밸브를 계속 폐쇄하는 역지 밸브가 이용되고 있다.
압력 조정 밸브(66D)로는, 밀폐실(S3) 내부 기체의 압력이 밀폐실(S2) 내부 기체의 압력보다 높아졌을 때, 자동적으로 밸브를 개방하여 양자간 차압이 제로가 되었을 때에 자동적으로 밸브를 폐쇄하고, 밀폐실(S2) 내부 기체의 압력이 밀폐실(S3) 내부 기체의 압력보다 높아졌을 때는 밸브를 계속 폐쇄하는 역지 밸브가 이용되고 있다.
따라서, 제1 실시예와 동일하게 밀폐실(S1, S2, S3) 내에 저흡수성 가스가 플로우될 때에 한 쌍의 압력 조정 밸브(역지 밸브)(66A, 66B)의 작용에 의해 밀폐실(S1, S2) 사이에 차압이 거의 생기지 않도록 밀폐실(S1, S2) 내부 기체의 압력이 자동적으로 조정되는 동시에, 한 쌍의 압력 조정 밸브(역지 밸브)(66C, 66D)의 작용에 의해 밀폐실(S2, S3) 사이에 차압이 거의 생기지 않도록 밀폐실(S2, S3) 내부 기체의 압력이 자동적으로 조정된다. 즉, 압력 조정 밸브(역지 밸브)(66A∼66D)에 의해서 밀폐실(S1, S2, S3) 내부 기체의 압력이 항상 같은 정도의 압력으로 자동적으로 설정되도록 되어 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는 압력 조정 밸브(역지 밸브)(66A∼66D)에 의해서 인접하는 밀폐실 상호간에 차압이 생기지 않도록 각 밀폐실 내의 저흡수성 가스 환경을 제어하는 제어계가 구성되어 있다.
투영 광학계(PL1) 그 외의 구성 및 그 외 부분의 구성은 전술한 제1 실시예와 동일하게 되어 있다.
이와 같이 구성된 본 제2 실시예에 의하면, 전술한 제1 실시예와 동등한 효과를 얻을 수 있는 것 이외에, 압력 센서, 유량 제어 밸브 등이 불필요해지는 동시에, 이들을 이용한 유량 제어가 불필요해지기 때문에 제어 알고리즘이 간략화된다.
또한, 본 제2 실시예에서는 인접하는 밀폐실 사이의 상호간에 차압이 생기지 않도록 역지 밸브는 광학 부재 셀(C2, C3)에만 설치되었지만, 이것에 한하지 않고 렌즈(L1) 및 렌즈(L4)의 파손 및 변형을 막고, 이들이 안정적으로 유지되도록 광학 부재 셀(C1, C4)에도 역지 밸브를 설치하여 투영 광학계(PL)가 접속되어 있는 레티클실(15) 및 웨이퍼실(40) 사이에서의 차압의 자동 조정을 행하는 것은 물론 가능하다.
(제3 실시예)
다음에, 본 발명의 제3 실시예를 도 7에 기초하여 설명한다. 여기서, 전술한 제1 실시예와 동일하거나 또는 동등한 구성 부분에 관해서는 동일한 부호를 이용하는 동시에, 그 설명을 간략하게 하거나, 또는 생략하는 것으로 한다.
이 제3 실시예는 광학 장치로서의 투영 광학계의 구성이 전술한 제1 실시예와 다르고, 그 외 부분의 구성 등은 전술한 제1 실시예와 동일하기 때문에 이하에서는 상기 상위점을 중심으로 하여 설명한다.
도 7에는 제3 실시예에 따른 투영 광학계(PL2)의 종단면도가 도시되어 있다. 이 투영 광학계(PL2)는 전술한 투영 광학계(PL)에서 각 밀폐실에 각각 접속된 압력 센서 및 유량 제어 밸브를 제거하는 동시에, 광학 부재 셀(C1, C2, C3, C4)을 각각 구성하는 각 렌즈 유지 금속물(25)에 압력 조정기로서의 다이어프램(67A, 67B,67C, 67D)를 설치하고 있다.
광학 부재 셀(C1, C2, C3, C4)을 각각 구성하는 각 렌즈 유지 금속물(25)에는 Z축 방향을 축으로 하는 단면 원형의 관통 구멍(68A, 68B, 68C, 68D)이 각각 설치되어 있다. 이들 관통 구멍(68A∼68D)에는 가요성을 갖는 고무제(또는 금속제)의 다이어프램(67A, 67B, 67C, 67D)이 상기 관통 구멍(68A∼68D)을 지나 상측의 밀폐실에서 하측의 밀폐실로, 및 하측의 밀폐실에서 상측의 밀폐실로 기체의 유입ㆍ유출이 발생하는 일이 없도록 각각 밀접하게 고정되어 있다.
여기서, 다이어프램(67A, 67B, 67C, 67D)의 기능에 관해서 설명한다. 레티클실(15)과 밀폐실(S1) 사이에서, 예컨대 레티클실(15) 내부 기체의 압력이 밀폐실(S1) 내부 기체의 압력보다 커지면, 레티클실(15)의 용적을 크게 하여, 밀폐실(S1)의 용적을 작게 하는 방향으로 다이어프램(67A)이 굴곡된다. 이에 따라, 레티클실(15) 내부 기체의 압력이 감소하여, 밀폐실(S1) 내부 기체의 압력이 증가하고, 레티클실(15)과 밀폐실(S1)의 차압이 감소한다.
이와는 반대로, 레티클실(15) 내부 기체의 압력이 밀폐실(S1) 내부 기체의 압력보다 작아지면, 다이어프램(67A)은 상기와 반대 방향으로 굴곡되어 레티클실(15)과 밀폐실(S1)의 차압이 감소한다.
따라서, 레티클실(15)과 밀폐실(S1) 사이의 차압은 다이어프램(67A)의 변형에 의해 조속히 저감된다. 이 경우에 있어서, 레티클실(15)과 밀폐실(S1) 사이의 차압이 작으면 상기한 다이어프램(67A)의 변형에 의해 그 차압은 해소된다.
이와 마찬가지로, 다이어프램(67B, 67C, 67D)은 밀폐실(S1)과 밀폐실(S2)의 차압, 밀폐실(S2)과 밀폐실(S3)의 차압, 밀폐실(S3)과 웨이퍼실(40)의 차압을 저감하는 방향으로 각각 변형한다. 이 경우도, 각각의 차압이 작으면 상기 다이어프램(67B, 67C, 67D)의 변형에 의해 차압은 해소된다.
지금까지의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시예에서는 다이어프램(67A∼67D)에 의해서 인접하는 밀폐실 상호간에 차압이 생기지 않도록 각 밀폐실 내의 저흡수성 가스 환경을 제어하는 제어계가 구성되어 있다.
투영 광학계(PL2)의 그 외 구성 및 그 외 부분의 구성은 제1 실시예와 동일하게 되어 있다.
이와 같이 구성된 본 제3 실시예에 의하면, 전술한 제1 실시예와 동등한 효과를 얻을 수 있는 것 이외에도 압력 센서, 유량 제어 밸브 등이 불필요해지는 동시에, 이들을 이용한 유량 제어가 불필요해지기 때문에 제어 알고리즘이 간략화된다.
(제4 실시예)
다음에, 본 발명의 제4 실시예를 도 8∼도 12에 기초하여 설명한다. 여기서, 전술한 제1 실시예와 동일하거나 또는 동등한 구성 부분에 관해서는 동일한 부호를 이용하는 동시에, 그 설명을 간략하게 하거나, 또는 생략하는 것으로 한다.
이 제4 실시예에 따른 노광 장치는 광학 장치로서의 투영 광학계의 구성이 전술한 제1 실시예와 다르고, 그 외 부분의 구성 등은 전술한 제1 실시예와 동일하기 때문에 이하에서는 상기 상위점을 중심으로 하여 설명한다.
도 8에는 본 제4 실시예에 따른 투영 광학계(PL3)의 개략 사시도가 도시되고, 도 9에는 이 투영 광학계(PL3)의 도 8의 B-B 선 근방의 단면선을 따라 취한 횡단면도가 도시되어 있다. 또한, 도 10에는 투영 광학계(PL3)의 도 9의 C-C선을 따라 취한 단부 면도(端面圖)가 도시되고, 또한 도 11에는 투영 광학계(PL3)의 도 9의 D-D선을 따라 취한 단면도가 도시되어 있다. 단, 도 9∼도 11에서는 도시의 편의상 및 시각을 통한 구성의 이해를 쉽게 하기 위해서 투영 광학계(PL3)의 경통 및 그 내부의 구성 부분만이 단부 면도 또는 단면도로 도시되고, 배관계 등은 외관도로 도시되어 있다.
이들 도 8∼도 11을 종합적으로 참조하면 알 수 있듯이, 투영 광학계(PL3)는 원통형의 경통(150) 및 상기 경통(150) 내부에 광축(AX) 방향(Z축 방향)을 따라서 위에서 아래로 순차 배치되고, 경통(150) 내부의 여러 개의 내부 공간으로서의 기밀실 S1, 기밀실 S2, 기밀실 S3을 형성하는 여러 개의 광학 부재 셀(C11, C12, C13, C14)[단, 도 8에서는 광학 부재 셀(C11∼C14)이 배치되어 있는 위치를 2점 쇄선으로 도시하고 있을 뿐이며, 자세히는 도 10 참조] 등을 구비하고 있다.
상기 경통(150)은 도 10에 도시된 바와 같이, 원통형의 외통(151A)과, 상기 외통(151A) 내부에 광축(AX) 방향(Z축 방향)을 따라서 순차적으로 위에서 아래로 배치되어, 외통(151A)과 일체화된 원통형의 내통(151B1∼151B4)로 이루어지는 이중구조인 것이 이용되고 있다. 외통(151A)은 주물 등에 의해서 형성되고, 내통(151B1∼151B4)은 스테인레스(SUS) 등의 탈가스가 적은 재료로 형성되어 있다. 외통(151A)의 높이 방향 중앙 약간 하방에는 플랜지부(FLG)가 설치되어 있고, 이 플랜지부(FLG)를 통해 경통(PL3)이 도시되지 않는 지지 부재에 의해서 지지되어 있다.
상기 광학 부재 셀(C11, C12, C13, C14)은 내통(151B1, 151B2, 151B3, 151B4)의 내주면에 각각 고정되어 있다. 이들 광학 부재 셀(C11, C12, C13, C14)은 광학 소자로서의 렌즈(L11, L12, L13, L14)와 이들 렌즈(L11, L12, L13, L14)를 각각 유지하는 렌즈 유지 기구(H1, H2, H3, H4)로 구성되어 있다.
상기 렌즈(L11∼L14)로서는 F2레이저광 등의 진공 자외광의 투과성이 양호한 형석, 불화 리튬 등의 불화물 결정으로 이루어지는 것이 이용되고 있다. 그리고, 렌즈(L11, L12, L13, L14)의 각각은 대응하는 렌즈 유지 기구(H1, H2, H3, H4)에 의해 상기 렌즈 유지 기구(H1, H2, H3, H4) 사이에 간극이 없도록 밀접하게 유지되어 있다. 또한, 렌즈 유지 기구(H1, H2, H3, H4) 각각은 내통(151B1, 151B2, 151B3, 151B4)의 내주면에 밀접하게 고정되어 있다.
이에 따라, 투영 광학계(PL3) 내부에는 광축(AX) 방향에서 인접하는 광학 부재 셀 상호간, 즉 광학 부재 셀(C11, C12) 사이, 광학 부재 셀(C12, C13) 사이, 광학 부재 셀(C13, C14) 사이에 외부에 대해 기밀 상태로 된 내부 공간으로서의 기밀실 S1, 기밀실 S2, 기밀실 S3이 각각 형성되어 있다.
이것을 더 상술하면, 상기 기밀실(S3)은 도 10에 도시된 바와 같이, 내통(151B3, 151B4), 광학 부재 셀(C13, C14)에 의해 구획되어 있다. 이 기밀실(S3)을 구획하는 내통(151B3) 및 그 외측의 외통(151A) 부분에는 도 9에 도시된 바와 같이, 광축(AX)을 중심으로 하여 방사 방향으로 소정 길이로 신장하고, 거의 120°의 간격으로 소정의 직경 d(d는 예컨대 약 6.35 mm)의 세 개의 관통 구멍(57A1, 57A2, 57A3)이 형성되어 있다. 또한, 이들 관통 구멍(57A1, 57A2, 57A3)의 각각에 근접하여, 직경 D(D는 예컨대 12.7 mm)의 관통 구멍(58A1, 58A2, 58A3)이 거의 평행하게 각각 형성되어 있다.
이 경우, 관통 구멍(58A1, 58A2, 58A3)에는 경통(150)의 외부측에서 급기 배관(62A1, 62A2, 62A3)의 일단이 가스 이음새(84A)를 각각 통해 접속되어 있다. 이 경우, 관통 구멍(58A1, 58A2, 58A3)에 의해서 제1 공급구로서 공급구가 구성되고, 이들 관통 구멍(58A1, 58A2, 58A3)과, 상기 관통 구멍(58A1, 58A2, 58A3)의 각각에 접속된 급기 배관(62A1, 62A2, 62A3)에 의해 제1 공급 경로가 각각 구성되어 있다. 따라서, 이하에서는 관통 구멍(58A1, 58A2, 58A3)을 공급구(58A1, 58A2, 58A3)라 부르기로 한다.
상기 관통 구멍(57A1, 57A2, 57A3) 각각의 내부에는 끝이 가는 노즐(이하, "노즐"이라 부름)(88A1, 88A2, 88A3)의 기단부가 각각 삽입되어 있다. 노즐(88A1, 88A2, 88A3) 각각의 기단측에는 가스 이음새(83A)를 각각 통해 급기 배관(61A1, 61A2, 61A3)이 각각 접속되어 있다. 즉, 본 실시예에서는 이들 노즐(88A1∼88A3)과, 급기 배관(61A1∼61A3)에 의해 제2 공급 경로가 각각 구성되어 있다.
상기 노즐(88A1)의 선단면에는 도 11에 도시된 바와 같이, 작은 지름의 원형 개구로 이루어지는 제2 공급구로서 공급구(23A)가 형성되어 있어, 이 공급구(23A)가 렌즈(L13, L14) 상호간의 간극으로, 노광광(EL)의 광로(유효 광속의 광로) 근방에 배치되어 있다. 나머지 노즐(88A2, 88A3)도 이와 동일하게 구성되어, 동일하게 렌즈(L13, L14) 상호간의 간극으로, 노광광(EL)의 광로(유효 광속의 광로) 근방에 배치되어 있다.
상기 급기 배관(61A1, 61A2, 61A3) 각각의 타단측은 제4 펌프(P4)(도 9에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)를 통해 가스 공급 장치(31)(도 9에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)의 일단에 접속되어 있다. 이와 마찬가지로, 상기 급기 배관(62A1, 62A2, 62A3)의 타단측은 제5 펌프(P5)(도 9에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)를 통해 가스 공급 장치(31)(도 9에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)의 일단에 접속되어 있다.
한편, 기밀실(S3)을 구획하는 내통(151B4) 및 그 외측의 외통(151A) 부분에는 지름이 다른 두 가지의 배기 구멍이 여러 개 형성되어 있다. 이것을 더 상술하면, 외통(151A) 및 내통(151B4)에는 도 9에 도시된 바와 같이, 광축(AX)을 중심으로 하여 120°의 간격으로, 또한 전술한 관통 구멍(57A1∼57A3)과 광축(AX)에 관해 XY 위치가 각각 점대칭인 위치에, 직경 e(예컨대 직경 6 mm 정도)의 세 개의 배기 구멍(55A1, 55A2, 55A3)이 각각 형성되어 있다. 또한, 이들 배기 구멍(55A1∼55A3)의 각각에 근접하여 직경 D(예컨대, 직경 12.7 mm 정도)의 세 개의 배기 구멍(59A1, 59A2, 59A3)이 거의 평행하게 형성되어 있다.
또한, 상기 배기 구멍(55A1, 55A2, 55A3) 각각에는 가스 이음새(63A)를 각각 통해 직경 d의 배기 배관(94A1, 94A2, 94A3)의 일단이 각각 접속되어 있다. 이들 배기 배관(94A1∼94A3) 각각의 타단은 제1 진공 펌프(VP1)(도 9에서는 도시하지 않음. 도 12 참조)를 통해 상기 가스 공급 장치(31)의 타단에 접속되어 있다.
한편, 배기 구멍(59A1, 59A2, 59A3)의 각각에는 가스 이음새(64A)를 각각 통해 직경 D의 배기 배관(95A1, 95A2, 95A3)의 일단이 각각 접속되어 있다. 이들 배기 배관(95A1∼95A3)의 타단은 제2 진공 펌프(VP2)(도 9에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)를 통해 상기 가스 공급 장치(31)의 타단에 접속되어 있다.
즉, 본 실시예에서는 배기 구멍(55A1∼55A3)과 배기 배관(94A1∼94A3) 및 배기 구멍(59A1∼59A3)과 배기 배관(95A1∼95A3)에 의해 배기 경로가 구성되어 있다.
상기 기밀실(S2)은 도 10에 도시된 바와 같이, 내통(151B2, 151B3), 광학 부재 셀(C12, C13)에 의해 구획되어 있다. 이 기밀실(S2)을 구획하는 내통(151B2, 151B3) 및 그 외측의 외통(151A) 부분에는 도 10 및 도 11에서 용이하게 상상되도록, 직경 d의 세 개의 관통 구멍(57B1∼57B3)(단, 관통 구멍(57B2, 57B3)은 도시 생략), 직경 D의 제1 공급구로서세 개의 공급구(58B1∼58B3)(단, 공급구(58B2)는 도시 생략), 직경 e의 세 개의 배기 구멍(55B1∼55B3)(단, 배기 구멍(55B2)은 도시 생략) 및 직경 D의 세 개의 배기 구멍(59B1∼59B3)(단, 배기 구멍(59B2)은 도시 생략)이 전술한 기밀실(S3)의 경우와 동일한 배치로 형성되어 있다.
이 중, 관통 구멍(57B1, 57B2, 57B3) 각각의 내부에는 도 11에 도시된 바와 같이, 노즐(88B1, 88B2, 88B3)의 선단부와 반대측의 단부가 각각 삽입되어 있다(단, 도 11에서는 노즐(88B2)은 도시 생략). 이들 노즐(88B1, 88B2, 88B3)의 각각의 선단부와 반대측에는 가스 이음새(83B)를 각각 통해 도 8에 도시되는 급기 배관(61B1, 61B2, 61B3)이 각각 접속되어 있다. 즉, 본 실시예에서는 이들 노즐(88B1∼88B3)과, 급기 배관(61B1∼61B3)에 의해 제2 공급 경로가 각각 구성되어 있다.
상기 노즐(88B1)의 선단면에는 도 11에 도시된 바와 같이, 작은 지름의 원형개구로 이루어지는 제2 공급구로서 공급구(23B)가 형성되어 있고, 이 공급구(23B)가 렌즈(L12, L13) 상호간의 간극으로, 노광광(EL)의 광로(유효 광속의 광로) 근방에 배치되어 있다. 나머지 노즐(88B2, 88B3)도 이것과 마찬가지로 구성되어, 각각의 공급구가 동일하게 렌즈(L12, L13) 상호간의 간극으로, 노광광(EL)의 광로(유효 광속의 광로) 근방에 배치되어 있다. 단, 이 경우 노즐(88B1∼88B3)은 투영 광학계(PL3)의 동면(瞳面)으로부터 떨어진 위치에 배치되어 있기 때문에, 노광광(EL)의 광로의 단면 형상은 원형이 아니다. 그 때문에, 노즐(88B1∼88B3)의 선단면의 배치 위치는 그 광로의 단면 형상을 따라 각각의 노즐 공급구(23B)가 최대한 광로에 가까워지도록 설정되어 있다.
공급구(58B1∼58B3)에는 경통(150)의 외부측에서 도 8에 도시되는 급기 배관(62B1, 62B2, 62B3)의 일단이 가스 이음새(84B)를 각각 통해 접속되어 있다. 이 경우, 공급구(58B1, 58B2, 58B3)와, 상기 공급구(58B1, 58B2, 58B3)의 각각에 접속된 급기 배관(62B1, 62B2, 62B3)에 의해 제1 공급 경로가 각각 구성되어 있다.
상기 급기 배관(61B1, 61B2, 61B3) 각각의 타단측은 제4 펌프(P4)(도 8에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)를 통해 가스 공급 장치(31)(도 8에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)의 일단에 접속되어 있다. 이것과 마찬가지로, 상기 급기 배관(62B1, 62B2, 62B3)의 타단측은 제5 펌프(P5)(도 8에서는 도시하지 않음, 도 12참조)를 통해 가스 공급 장치(31)(도 8에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)의 일단에 접속되어 있다.
또한, 상기 배기 구멍(55B1, 55B2, 55B3) 각각은 가스 이음새(63B)를 각각 통해 도 8에 도시되는 직경 d의 배기 배관(94B1, 94B2, 94B3)(단, 배기 배관(94B3은 도시하지 않음)의 일단이 각각 접속되어 있다. 이들 배기 배관(94B1∼94B3) 각각의 타단은 제1 진공 펌프(VP1)(도 8에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)를 통해 상기 가스 공급 장치(31)의 타단에 접속되어 있다.
한편, 배기 구멍(59B1, 59B2, 59B3)의 각각은 가스 이음새(64B)를 각각 통해 도 8에 도시되는 직경 D의 배기 배관(95B1, 95B2, 95B3)(단, 배기 배관(95B3)은 도시하지 않음)의 일단이 각각 접속되어 있다. 이들 배기 배관(95B1∼95B3)의 타단은 제2 진공 펌프(VP2)(도 8에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)를 통해 상기 가스 공급 장치(31)의 타단에 접속되어 있다.
상기 기밀실(S1)은 도 10에 도시된 바와 같이, 내통(151B1, 151B2), 광학 부재 셀(C11, C12)에 의해 구획되어 있다. 이 기밀실(S1)을 구획하는 내통(151B1, 151B2) 및 외측의 외통(151A) 부분에는 도 10 및 도 11에서 용이하게 상상되도록, 직경 d의 세 개의 관통 구멍(57C1∼57C3)(단, 관통 구멍(57C2, 57C3)은 도시 생략), 직경 D의 제1 공급구로서세 개의 공급구(58C1∼58C3)(단, 공급구(58C2)는 도시 생략), 직경 e의 세 개의 배기 구멍(55C1∼55C3)(단, 배기 구멍(55C2)은 도시 생략), 및 직경 D의 세 개의 배기 구멍(59C1∼59C3)(단, 배기 구멍(59C2)은 도시 생략)이 전술한 기밀실(S3)의 경우와 동일한 배치로 형성되어 있다.
이 중, 관통 구멍(57C1, 57C2, 57C3) 각각의 내부에는 도 11에 도시된 바와 같이, 노즐(88C1, 88C2, 88C3)의 선단부와 반대측의 단부가 각각 삽입되어 있다(단, 도 11에서는 노즐(88C2)은 도시 생략). 이들 노즐(88C1, 88C2, 88C3) 각각의 기단측에는 가스 이음새(83C)를 각각 통해 도 8에 도시되는 급기 배관(61C1, 61C2, 61C3)이 각각 접속되어 있다. 즉, 본 실시예에서는 이들 노즐(88C1∼88C3)과, 급기 배관(61C1∼61C3)에 의해 제2 공급 경로가 각각 구성되어 있다.
상기 노즐(88C1)의 선단부에는 도 11에 도시된 바와 같이, 작은 지름의 원형 개구로 이루어지는 제2 공급구로서 공급구로서 형성되어 있고, 이 공급구(23C)가 렌즈(L11, L12) 상호간의 간극으로, 노광광(EL)의 광로(유효 광속의 광로) 근방에 배치되어 있다. 나머지 노즐(88C2, 88C3)도 이것과 마찬가지로 구성되어, 각각의 공급구가 동일하게 렌즈(L11, L12) 상호간의 간극으로, 노광광(EL)의 광로(유효 광속의 광로) 근방에 배치되어 있다. 단, 이 경우 노즐(88C1∼88C3)은 투영 광학계(PL3)의 동면에서 떨어진 위치에 배치되어 있기 때문에, 노광광(EL)의 광로의 단면 형상은 원형이 아니다. 그 때문에, 노즐(88C1∼88C3)의 선단부의 배치 위치는 그 광로의 단면 형상에 따라 각각의 노즐 공급구(23C)가 최대한 광로에 가까워지도록 설정되어 있다.
공급구(58C1∼58C3)에는 경통(150)의 외부측에서 도 8에 도시되는 급기 배관(62C1, 62C2, 62C3)의 일단이 가스 이음새(84C)를 각각 통해 접속되어 있다. 이 경우, 공급구(58C1, 58C2, 58C3)와, 상기 공급구(58C1, 58C2, 58C3)의 각각에 접속된 급기 배관(62C1, 62C2, 62C3)에 의해 제1 공급 경로가 각각 구성되어 있다.
상기 급기 배관(61C1, 61C2, 61C3) 각각의 타단측은 제4 펌프(P4)(도 8에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)를 통해 가스 공급 장치(31)(도 8에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)의 일단에 접속되어 있다. 이것과 마찬가지로, 상기 급기 배관(62C1, 62C2, 62C3)의 타단측은 제5 펌프(P5)(도 8에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)를 통해 가스 공급 장치(31)(도 8에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)의 일단에 접속되어 있다.
또한, 상기 배기 구멍(55C1, 55C2, 55C3) 각각은 가스 이음새(63C)를 각각 통해 도 8에 도시되는 직경 d의 배기 배관(94C1, 94C2, 94C3)(단, 배기 배관(94C3)은 도시하지 않음)의 일단이 각각 접속되어 있다. 이들 배기 배관(94C1∼94C3) 각각의 타단은 제1 진공 펌프(VP1)(도 8에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)를 통해 상기가스 공급 장치(31)의 타단에 접속되어 있다.
한편, 배기 구멍(59C1, 59C2, 59C3)의 각각은 가스 이음새(64C)를 각각 통해 도 8에 도시되는 직경 D의 배기 배관(95C1, 95C2, 95C3)(단, 배기 배관(95C3)은 도시 생략)의 일단이 각각 접속되어 있다. 이들 배기 배관(95C1∼95C3)의 타단은 제2 진공 펌프(VP2)(도 8에서는 도시하지 않음, 도 12 참조)를 통해 상기 가스 공급 장치(31)의 타단에 접속되어 있다.
상기 급기 배관(61A1∼61A3, 61B1∼61B3, 61C1∼61C3, 62A1∼62A3, 62B1∼62B3, 62C1∼62C3) 및 배기 배관(94A1∼94A3, 94B1∼94B3, 94C1∼94C3, 95A1∼95A3, 95B1∼95B3, 95C1∼95C3)의 각각에는 파티클을 제거하는 도시되지 않는 에어 필터 및 산소 등의 흡수성 가스를 제거하는 도시되지 않는 케미컬 필터가 설치되어 있다.
도 12에는 본 제4 실시예에 따른 노광 장치 제어계의 주요한 구성이 블럭도로 도시되어 있다. 이 제어계는 전술한 제1 실시예와 동일하게 마이크로 컴퓨터(또는 워크스테이션)로 이루어지는 제어 장치로서의 주제어 장치(70)를 중심으로 하여 구성되어 있다. 주제어 장치(70)는 장치 전체를 총괄하여 관리한다. 주제어 장치(70)는 다음과 같이 투영 광학계(PL3) 내의 각 기밀실 내부의 가스 환경의 제어도 행한다.
즉, 주제어 장치(70)는 기밀실(S1∼S3)의 내부 가스가 산소(공기) 등의 흡수성 가스를 많이 포함할 때에 기밀실(S1∼S3)에 저흡수성 가스(특정 가스)를 공급할경우, 예컨대 장치의 가동시 등의 초기 가스 치환을 하는 경우에는 오퍼레이터에서의 지시에 기초하여 제4 펌프(P4) 및 제5 펌프(P5) 및 제1 진공 펌프(VP1), 제2 진공 펌프(VP2)를 작동한다.
이에 따라, 가스 공급 장치(31)에서 급기 배관(62A1∼62A3, 62B1∼62B3, 62C1∼62C3) 각각을 통해 기밀실(S3, S2, S1)의 내부에 대유량(예컨대, 1 용적 상당량으로서, 예컨대 50 (dm3/min) 정도)의 저흡수성 가스가 공급되는 동시에 급기 배관(61A1∼61A3, 61B1∼61B3, 61C1∼61C3)을 각각 통해 기밀실(S3, S2, S1)의 내부에 소유량(예컨대, 각 노즐에서의 최대 분출 가능한 유량, 예컨대 5 (dm3/min) 정도)의 저흡수성 가스가 공급된다.
상기한 기밀실(S3, S2, S1)으로의 저흡수성 가스의 공급에 따라서, 이들 기밀실(S3, S2, S1)의 내부 기체(공기 등의 흡수성 가스를 많이 포함함)가 배기 배관(94A1∼94A3, 94B1∼94B3, 94C1∼94C3) 및 배기 배관(95A1∼95A3, 95B1∼95B3, 95C1∼95C3)을 각각 통해 조속히 배기되어, 가스 공급 장치(31)로 되돌아간다.
이 때, 기밀실(S3) 내에서는, 도 9 중에 굵은 실선의 화살표로 도시된 바와 같이, 급기 배관(62A1) 및 공급구(58A1)를 통해 공급되는 저흡수성 가스는 주로 배기 구멍(59A3)을 통해 배기 배관(95A3) 내에 배기되는 방향으로 진행하고, 급기 배관(62A2) 및 공급구(58A2)를 통해 공급되는 저흡수성 가스는 주로 배기 구멍(59A1)을통해 배기 배관(95A1) 내에 배기되는 방향으로 진행하고, 급기 배관(62A3) 및 공급구(58A3)를 통해 공급되는 저흡수성 가스는 주로 배기 구멍(59A2)을 통해 배기 배관(95A2) 내에 배기되는 방향으로 진행한다. 즉, 공급구(58A1∼58A3)에서의 저흡수성 가스의 공급에 의해, 기밀실(S3) 내에서는 내부 기체가 교반되도록 되어 있기 때문에, 기밀실(S3) 내의 저흡수성 가스의 농도(순도)를 불균일 없이 거의 균일하게 하는 것이 가능해지고 있다. 이러한 저흡수성 가스의 농도 균일화의 관점에서는, 공급구(58A1∼58A3)를 기밀실(S3)의 접선의 방향을 따라서 형성하는 것이 보다 바람직하다.
그 외의 기밀실(S2, S1)에 있어서도, 상기한 바와 같이 내부 기체의 교반에 의해 각 기밀실 내의 저흡수성 가스의 농도(순도)를 불균일 없이 균일하게 하는 것이 가능해지고 있다.
주제어 장치(70)는 전술된 바와 같이 기밀실(S1∼S3)의 내부 기체를 저흡수성 가스로 치환하는 초기 가스 치환시에, 기밀실(S1∼S3)의 내부 기체 중 흡수성 가스의 함유율이 예컨대 1 ppm 미만이 되었을 때에, 초기 가스 치환이 종료한 것으로 판단하여 제5 펌프(P5), 제1 및 제2 진공 펌프(VP1, VP2)를 정지한다. 여기서, 주제어 장치(70)는, 기밀실(S1∼S3) 내부의 기체 중 흡수성 가스의 함유율이 1 ppm 미만이 된 것을, 예컨대 도시되지 않는 타이머 등에 기초하여 판단하거나, 또는 도시되지 않는 가스 센서(산소 농도 센서 등)의 검출값에 기초하여 판단함으로써 상기 초기 가스 치환의 종료를 판별할 수 있다.
이와 같이 초기 가스 치환이 종료하면, 주제어 장치(70)는 급기 배관(61A1∼61A3, 61B1∼61B3, 61C1∼61C3)을 통해 공급되는 저흡수성 가스의 유량을 예컨대 1 용적 상당량의 1/50으로서, 예컨대 1 (dm3/min) 정도로 조정한다. 그 후, 주제어 장치(70)는, 제4 펌프(P4)를 계속하여 작동하여, 상기한 초기 가스 치환에 의해 달성된 각 기밀실 내의 저흡수성 가스의 순도를 유지하도록 급기 배관(61A1∼61A3, 61B1∼61B3, 61C1∼61C3)을 각각 통해 예컨대 1 용적 상당량의 1/50으로서 예컨대, 1 (dm3/min) 정도 기밀실(S1∼S3) 내에 공급을 계속한다(플로우한다). 즉, 본 실시예에서는 기밀실(S1∼S3)의 내부 가스가 흡수성 가스를 많이 포함하지 않을 때에 기밀실(S1∼S3)에 저흡수성 가스(특정 가스)를 공급하는 경우에는 급기 배관(61A1∼61A3, 61B1∼61B3, 61C1∼61C3)을 각각 통해 공급한다.
이와 같이, 주제어 장치(70)에 의해 제4 펌프(P4)의 작동 중, 저흡수성 가스가 각 기밀실(S1∼S3) 내에 항상 계속 흘러 들어가고(플로우되고), 또한 순환된다. 그리고, 이 저흡수성 가스의 순환은 장시간에 걸쳐 행해진다. 이 경우, 각 급기 배관, 및 각 배기 배관 중 에어 필터와 케미컬 필터의 존재에 의해, 순환 사용되는 가스 중 흡수성 가스 등의 불순물은 거의 제거되기 때문에, 저흡수성 가스를 장시간에 걸쳐 순환 사용해도 노광에 대하여 악영향을 거의 미치지 않게 되어 있다.
이 때, 급기 배관(61A1∼61A3, 61B1∼61B3, 61C1∼61C3)의 각각은 노즐이 각각 설치되어 있고, 각 노즐 선단의 저흡수성 가스의 급기구가 노광광(EL)의 광로(유효광속의 광로) 근방에 배치되어 있기 때문에, 기밀실(S3, S2, S1) 내의 광로상의 공간을 저흡수성 가스로 효율적으로 퍼지할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에서는 초기 가스 치환시 등의 기밀실(S1∼S3)의 내부 가스가 산소(공기) 등의 흡수성 가스를 많이 포함할 때에는 주제어 장치(70)에 의해, 큰 지름의 급기 배관(62A1∼62A3, 62B1∼62B3, 62C1∼62C3) 및 개구 면적이 큰 공급구(58A1∼58A3, 58B1∼58B3, 58C1∼58C3), 및 작은 지름의 급기 배관(61A1∼61A3, 61B1∼61B3, 61C1∼61C3) 및 노즐(88A1∼88A3, 88B1∼88B3, 88C1∼88C3)을 통해 저흡수성 가스가 기밀실(S3, S2, S1)에 공급되어, 이 저흡수성 가스의 공급에 따라, 각각의 기밀실 내의 내부 기체(공기 등의 흡수성 가스를 많이 포함함)가 각 배기 구멍 및 배기 배관을 통해 외부로 배기된다. 이 경우, 대량의 저흡수성 가스가 기밀실 내에 공급되기 때문에 단시간에 초기 가스 치환 등의 가스 치환이 종료한다.
한편, 가스 순도 유지 시간 등의 기밀실(S1∼S3)의 내부 가스가 흡수성 가스를 많이 포함하지 않을 때에는 주제어 장치(70)에 의해, 작은 지름의 급기 배관(61A1∼61A3, 61B1∼61B3, 61C1∼61C3) 및 노즐(88A1∼88A3, 88B1∼88B3, 88C1∼88C3)만을 통해 저흡수성 가스가 기밀실 내에 공급되어 이에 따라서 기밀실 내의 내부 기체가 각 배기 구멍 및 배기 배관을 통해 배기된다. 이 경우, 소유량의 저흡수성 가스를 이용하여 기밀실(S1∼S3) 내의 광로상의 저흡수성 가스로 효율적으로 퍼지함으로써 가스 순도 유지가 행해진다.
이상과 같이, 본 제4 실시예에서는 주제어 장치(70)가 기밀실(S1∼S3)의 내부의 상황에 따라서, 제1 공급 경로[큰 지름의 급기 배관(62A1∼62A3, 62B1∼62B3, 62C1∼62C3) 및 개구 면적이 큰 공급구(58A1∼58A3, 58B1∼58B3, 58C1∼58C3)] 및 상기 제2 공급 경로[작은 지름의 급기 배관(61A1∼61A3, 61B1∼61B3, 61C1∼61C3) 및 노즐(88A1∼88A3, 88B1∼88B3, 88C1∼88C3)] 중 적어도 한쪽을 선택하여 특정 가스의 공급을 제어한다. 따라서, 본 실시예에서는 투영 광학계(PL3)의 퍼지 성능을 향상시킬 수 있는 동시에, 운전 비용의 저감을 도모할 수 있다. 특히, 저흡수성 가스로서, 예컨대 비싼 헬륨 등을 이용하는 경우에 그 운전 비용 저감의 효과가 커진다.
또한, 앞에서는 초기 가스 치환시에, 보다 단시간에 초기 가스 치환을 종료하는 것 및 렌즈 상호간의 간극에서 저흡수성 가스 등의 불순물을 효과적으로 배제하는 것의 관점에서, 제4 펌프(P4) 및 제5 펌프(P5)를 동시에 작동하는 것으로 하였다. 그러나, 제5 펌프(P5)만을 작동하여 공급구(58A1∼58A3, 58B1∼53B3, 58C1∼58C3)만을 통해 저흡수성 가스를 기밀실(S1∼S3)에 각각 공급하는 것으로 해도 좋다. 또한, 앞에서는 초기 가스 치환시에, 제1 및 제2 진공 펌프(VP1, VP2)와 동시에 제4 펌프(P4) 및 제5 펌프(P5)를 작동함으로써, 기밀실(S1∼S3) 내가 진공 상태가 되지 않도록 하였다. 이것은 진공 상태로 하면 경통의 내외에 큰 압력차가 생기기 때문에 경통을 그 압력차에 견딜수 있는 튼튼한 구조로 해야하고, 경통이 중량화 대형화하여 장치의 대형화를 초래하는 것을 고려했기 때문이다. 그러나, 경통의 대형화를 허용할 수 있는 것이면, 제1 및 제2 진공 펌프(VP1, VP2)를 최초로 작동하여 기밀실(S1∼S3)의 내부를 진공 상태로 한 후에, 제4 펌프(P4) 및 제5 펌프(P5)를 작동하여 저흡수성 가스를 공급하도록 할 수도 있다.
본 제4 실시예에서는 전술한 제1 실시예와 같이, 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식으로 웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 레티클 패턴이 전사된다.
상기한 웨이퍼상의 각 쇼트 영역에 대한 주사 노광(레티클 패턴의 전사)에 있어서, 미리 투영 광학계(PL3) 내가 저흡수성 가스로 치환되어, 그 광학 성능이 최대한 발휘될 수 있는 상태로 되어 있고, 또한 주사 노광시에 있어서도, 투영 광학계(PL3)의 결상 성능의 경시적인 열화가 거의 발생하지 않기 때문에 웨이퍼상의 전사 패턴의 열화를 방지할 수 있다.
따라서, 본 제4 실시예에서도 전술한 제1 실시예와 같이, 레티클(R)의 패턴이 전술한 바와 같이 결상 성능이 양호하게 유지된 투영 광학계(PL3)를 통해 웨이퍼(W)상에 전사되기 때문에, 웨이퍼(W)상에 레티클의 패턴을 정밀도 좋게 전사할 수 있다. 이 경우도, 전술한 제1 실시예와 같은 이유에 의해, 고정밀도의 노광량 제어를 장기간에 걸쳐 행할 수 있게 된다. 또한, 노광광(EL)으로서 진공 자외광이 이용되기 때문에 투영 광학계(PL3)의 해상력의 향상이 가능하다. 따라서, 장기간에 걸쳐 웨이퍼상에 레티클 패턴을 정밀도 좋게 전사할 수 있다.
또한, 본 제4 실시예에서는, 기밀실(S1, S2, S3)에 저흡수성 가스를 계속 흘려 보내고 있는(플로우시키고 있는) 경우에 관해서 설명했지만, 이것에 한하지 않고, 조명 광학계(IOP) 등과 같이, 급기 밸브, 배기 밸브를 급기 배관 및 배기 배관의 적어도 일부에 설치하여, 이들을 개폐 제어하여 기밀실(S1, S2, S3) 내를 소정의 압력으로 유지하는 것으로 해도 좋다.
또한, 본 제4 실시예에서는 투영 광학계(PL3) 내에 여러 개의 기밀실(내부 공간)을 설치하여, 상기 기밀실 내의 저흡수성 가스에 의한 퍼지에 있어서 노광광의 광로 근방에 노즐 선단(공급구)을 배치하고, 또한 각 기밀실 내에 노즐과 함께 큰 지름의 급기구를 배치하는 경우에 관해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 즉, 투영 광학계에 한하지 않고 조명 광학계 등 광학 소자를 갖는 다른 광학계 내에 여러 개의 내부 공간을 설치하여, 상기 내부 공간 내의 저흡수성 가스에 의한 퍼지에 있어서 노광광의 광로 근방에 노즐 선단(공급구)을 배치하거나, 또한 각 기밀실 내에 노즐과 함께 큰 지름의 공급구를 배치하여, 초기 가스 치환시에 큰 지름의 급기구에서 대유량의 저흡수성 가스를 공급하여 퍼지를 행하고, 가스 순도 유지시에 노즐에서 소유량의 저흡수성 가스를 공급하여 퍼지를 행하는 것으로 해도 좋다.
또한, 상기 제4 실시예에서, 렌즈(L11∼L14)의 적어도 하나의 특정 렌즈가 그 중립면 근방의 외주부에 플랜지부가 마련된 경우에는, 그 특정 렌즈를 유지하는 렌즈 유지 기구로서, 전술한 제1 실시예에서 설명한 렌즈 유지 장치를 이용해도 좋다. 이와 같이 하면, 그 특정 렌즈의 광축 방향 양단면인 광학면에 생기는 변형은 거의 무시할 수 있는 정도가 되어, 광학 성능의 악화를 최대한 억제할 수 있게 된다. 또한, 본 제4 실시예에서, 렌즈 유지 기구로서 렌즈 유지 장치를 이용하는 경우는 물론, 이것을 이용하지 않는 경우라도, 인접하는 공간 상호간(레티클실(15)과기밀실 S1 사이, 기밀실 S1과 기밀실 S2 사이, 기밀실 S2와 기밀실 S3 사이, 기밀실 S3과 웨이퍼실(40) 사이의 적어도 하나)에 차압이 생기지 않도록 이들 공간 내의 특정 가스 환경을 제어하는 제어계를 설치해도 좋다. 이러한 제어계로서는 전술한 제1∼제3 실시예에서 설명한 제어계를 이용할 수 있다. 이러한 경우에는 그 인접하는 공간을 구획하는 광학 부재(렌즈(L11∼L14)의 적어도 하나)에 대하여 불필요한 힘을 들이는 일이 없어지는 동시에, 그 광학 부재가 들뜨는 것 등을 방지할 수 있게 된다.
(제5 실시예)
다음에, 본 발명의 제5 실시예를 도 13 및 도 14에 기초하여 설명한다. 여기서, 전술한 제1 및 제4 실시예와 동일하거나 또는 동등한 구성 부분에 관해서는 동일한 부호를 이용하는 동시에, 그 설명을 간략하게 하거나, 또는 생략하는 것으로 한다.
이 제5 실시예는 투영 광학계의 구성이 전술한 제1 실시예와 다르고, 그 외 부분의 구성 등은 제1 및 제4 실시예와 동일하기 때문에 이하에서는 상기 상위점을 중심으로 하여 설명한다.
도 13에는 제5 실시예에 따른 투영 광학계(PL4)의 종단면도가 개략적으로 도시되어 있다. 이 투영 광학계(PL4)는 굴절 광학 소자인 여러 장의 렌즈 외, 반사 광학 소자인 직각 미러, 요면경을 포함하는 반사 굴절 광학계(카타디옵트릭계)이다.
투영 광학계(PL4)는 도 13에 도시된 바와 같이, X축 방향을 길이 방향으로하여 배설된 제1 경통부로서의 가로 배치 경통부(90A), 상기 가로 배치 경통부(90A)의 -X측반부(도 13에서의 좌측반부)의 상측에 배치된 제2 경통부로서의 세로 배치 경통부(90B), 및 가로 배치 경통부(90A)의 하방에 세로 배치 경통부(90B)와 동축으로 배치된 제2 경통부로서의 세로 배치 경통부(90C) 등을 구비하고 있다.
상기 가로 배치 경통부(90A)는 경통(150A)과, 상기 경통(150A) 내에 X축 방향을 따라서 소정 간격으로 배치된 미러로서의 직각 미러(M1)와 요면경(M2)을 구비하고 있다. 이것을 더 상술하면, 경통(150A)은 +X측 면이 개구된 바닥이 있는 원통형의 외통(76A), 상기 외통(76A) 내에 +X측에서 삽입되어, 외통(76A)의 저벽에 접촉 상태로 고정된 미러 유지 부재(76B1), 상기 미러 유지 부재(76B1)를 도 13에서의 우측에서 누르는 듯한 상태로 외통(76A) 내에 삽입된 원통형의 스페이서 부재(76B2), 상기 스페이서 부재(76B2)를 도 13에서의 우측에서 누르는 듯한 상태로 외통(76A) 내에 삽입되어 고정된 내통(76B3) 등을 구비하고 있다. 즉, 경통(150A)으로서는 외통(76A)과, 미러 유지 부재(76B1), 스페이서 부재(76B2) 및 내통(76B3)으로 이루어지는 이중 구조의 경통이 이용되고 있다.
외통(76A)의 X축 방향의 중앙부 약간 우측 근처의 위치에는 플랜지부(FLG1)가 설치되어, 이 플랜지부(FLG1)를 통해 가로 배치 경통부(90A)가 도시되지 않는 유지 부재에 유지되어 있다.
미러 유지 부재(76B1)는 원판부와 상기 원판부의 한쪽면(도 13에서의 우측면)의 중심부에 일체적으로 설치된 원주형 볼록부(76c)로 이루어지는 단이 있는 원주형 부재이다. 이 미러 유지 부재(76B1)의 원주형 볼록부(76c)의 단면에 상기 직각 미러(M1)의 저면이 고정되어 있다. 직각 미러(M1)는 그 저면에 대해 +45°의 각도를 이루는 제1 반사면(78a)과, 저면에 대하여 -45°의 각도를 이루는 제2 반사면(78b)를 가지고 있다. 이들 반사면(78a, 78b)은 직각 미러(M1)를 구성하는 유리 소재의 표면에 코팅된 알루미늄 막에 의해 형성되어 있다. 이 경우, 제1 및 제2 반사면(78a, 78b)이 YZ면에 대해 각각 +45°,-45°의 각도를 이루는 상태로 직각 미러(M1)가 배치되어 있다. 또한, 상기 직각 미러(M1)를 구성하는 유리 소재 대신에 알루미늄 등의 금속성 재료나, 세라믹 등을 이용하여 그 금속성 재료나 세라믹 등의 표면에 반사막을 형성한 것을 사용해도 좋다.
제1 반사면(78a) 상방에 위치하는 스페이서 부재(76B2)의 주벽, 외통(76A)의 주벽에는 위에서 보아 U자형의 노치부(135A), 상기 노치부(135A)에 연통하는 개구부(135C)가 각각 형성되어 있다. 이 한편, 제2 반사면(78b) 하방에 위치하는 스페이서 부재(76B2)의 주벽, 외통(76A)의 주벽에는 상기 노치부(135A), 개구부(135C)와 각각 상하 대칭으로 노치부(135B), 개구부(135D)가 형성되어 있다.
상기 내통(76B3)의 내주면에는 구면경으로 이루어지는 상기 요면경(M2)의 주위를 유지하는 요면경 유지 기구(HM)가 고정되어 있다. 이 경우, 이들 요면경 유지기구(HM) 및 요면경(M2)은 내통(76B3)의 개구부를 폐색하는 상태로 부착되어 있다.
상기 세로 배치 경통부(90B)는 경통(150B), 상기 경통(150B) 내부에 Z축 방향을 따라서 소정 간격으로 배치된 여러 장(도 13에서는 2장)의 렌즈(L11, L12) 등을 구비하고 있다.
경통(150B)은 원통형의 외통(160A1)과, 상기 외통(160A1)의 내부에 상하 방향으로 인접하여 배치된 원통형의 내통(160B1, 160B2)으로 이루어지는 이중 구조인 것이 이용되고 있다. 외통(160A1)의 높이 방향 하단부 근방에는 플랜지부(FLG2)가 설치되어 있어, 이 플랜지부(FLG2)를 통해 세로 배치 경통부(90B)가 도시되지 않는 유지 부재에 의해서 유지되고 있다.
상기 렌즈(L11, L12)는 내통(160B1, 160B2) 각각의 내주면에 그 주위가 고정된 렌즈 유지 기구(H1, H2)에 의해 각각 수평으로 유지되어 있다. 이 경우, 세로 배치 경통부(90B) 내에는 렌즈(L11, L12), 렌즈 유지 기구(H1, H2) 및 내통(160B1, 160B2)에 의해서 구획되어, 외부에 대해 기밀 상태로 된 제2 공간으로서의 기밀실(S5)이 형성되어 있는 상기 세로 배치 경통부(90C)는 경통(150C), 상기 경통(150C) 내부에 Z축 방향을 따라서 소정 간격으로 배치된 여러 장(도 13에서는 2장)의 렌즈(L13, L14) 등을 구비하고 있다.
경통(150C)은 원통형의 외통(160A2)과, 상기 외통(160A2)의 내부에 상하 방향으로 인접하여 배치된 원통형의 내통(160B3, 160B4)으로 이루어지는 이중 구조인 것이 이용되고 있다. 외통(160A2)의 높이 방향 상단부 근방에는 플랜지부(FLG3)가 설치되어 있고, 이 플랜지부(FLG3)를 통해 세로 배치 경통부(90C)가 도시되지 않는 유지 부재에 의해서 유지되고 있다.
상기 렌즈(L13, L14)는 내통(160B3, 160B4) 각각의 내주면에 그 주위가 고정된 렌즈 유지 기구(H3, H4)에 의해 각각 수평으로 유지되어 있다. 이 경우, 세로 배치 경통부(90C) 내에는 렌즈(L13, L14), 렌즈 유지 기구(H3, H4) 및 내통(160B3, 160B4)에 의해 구획되어, 외부에 대하여 기밀 상태가 된 제2 공간으로서의 기밀실(S6)이 형성되어 있는 외통(160A1)과, 전술한 외통(76A)은 벨로우즈(77A)를 통해 치밀하게 접속되어 있다. 외통(160A2)과, 전술한 외통(76A)은 벨로우즈(77B)를 통해 치밀하게 접속되어 있다. 즉, 본 실시예에서는 렌즈(L12)보다 하방이고 렌즈(L13)보다 상방의 부분에는 가로 배치 경통부(90A) 내부 및 벨로우즈(77A, 77B) 내부를 포함하는 제1 공간으로서의 기밀실(S4)이 형성되어 있다. 물론 이 기밀실(S4)의 내부는 외부에 대해 기밀 상태로 되어 있다.
다음에, 전술한 바와 같이 각 광학 소자가 배치된 투영 광학계(PL4)의 작용을 간단히 설명한다. 레티클(R)에서 투영 광학계(PL4)를 향해 나오는 노광광(EL)이 도 13에 일점 쇄선의 광로에서 대표적으로 도시된 바와 같이, 렌즈(L11, L12)를 순차적으로 통과할 때에, 이들 렌즈(L11, L12)로 집광되어, 직각 미러(M1)의 제1 반사면(78a)에 입사한다. 계속해서, 이 제1 반사면(78a)에서 반사된 노광광(EL)은 요면경(M2)의 반사면에서 다시 반사되어, 직각 미러(M1)의 제2 반사면(78b)에 입사한다. 그리고, 이 제2 반사면(78b)에서 반사된 노광광(EL)이 렌즈(L13, L14)에 의해 웨이퍼면상에 집광된다. 또한, 도 13의 일점 쇄선의 광로는 레티클(R)에서 투영 광학계(PL4)에 입사하는 무수한 광속 내의 임의의 1 광속의 광로를 대표적으로 도시한 것이다.
다음에, 상기 기밀실(S4∼S6) 내부의 가스 치환을 행하기 위한 저흡수성 가스의 급배기계에 관해서 설명한다.
도 14에는 투영 광학계(PL4) 내부의 기밀실(S4∼S6) 내부를 에너지빔인 노광광(EL)을 투과하는 특성을 갖는 특정 가스, 즉 전술한 저흡수성 가스로 퍼지하기 위한 급배기 시스템이 개념도로 모식적으로 도시되어 있다.
이 도 14의 급배기 시스템은 기밀실(S4) 내를 저흡수성 가스로 퍼지하기 위한 제1 급배기계(85)와, 나머지 기밀실(S5, S6) 내를 저흡수성 가스로 퍼지하기 위한 제2 급배기계(86)를 구비하고 있다.
제1 급배기계(85)는 일단이 기밀실(S4)의 일단에 접속되고, 타단이 펌프(P6)를 통해 제1 가스 공급 장치(31A)의 일단에 접속된 급기 배관(61A)과, 제1 가스 공급 장치(31A)와, 기밀실(S4)의 타단에 그 일단이 접속되고, 타단이 제1 가스 공급 장치(31A)의 타단에 접속된 배기 배관(94A)을 구비하고 있다.
이것을 더 상술하면, 도 13에 도시된 바와 같이 가로 배치 경통부(90A)의 경통(150A)을 구성하는 외통(76A)의 저벽(-X측의 벽) 및 이것에 대향하는 미러 유지부재(76c)에는 직각 미러(M1)의 상방에 X축 방향으로 신장하는 급기구로서의 급기 구멍(57A)이 형성되어 있다. 이 급기 구멍(57A)에 가스 이음새(83A)를 통해 상기 급기 배관(61A)의 일단이 접속되어 있다.
한편, 내통(76B3)의 주벽의 -Z측의 위치, 또한 요면경(M2)의 -X측의 위치 및 이것에 대향하는 외통(76A) 부분에는 배기구로서의 배기 구멍(55A)이 상하 방향으로 형성되어 있다. 이 배기 구멍(55A)에는 가스 이음새(83B)를 통해 배기 배관(94A)의 일단이 접속되어 있다.
상기 제1 가스 공급 장치(31A)의 내부에는 제1 순도(제1 농도)의 저흡수성 가스를 수용하는 가스실이 설치되어 있다. 또한, 이 경우도 급기 배관, 배기 배관에는 케미컬 필터 및 에어 필터가 설치되어 있다. 상기 펌프(P6)는 전술한 주제어 장치(70)에 의해 제어되어, 전술한 제1 실시예와 마찬가지로 제1 가스 공급 장치(31A)에서 급기 배관(61A)을 통해 기밀실(S4) 내에 저흡수성 가스가 공급되어, 상기 기밀실(S4) 내부의 내부 기체가 배기 배관(94A)을 통해 제1 가스 공급 장치(31A)로 되돌아간다. 이러한 순환 경로에 의해 기밀실(S4) 내가 저흡수성 가스로 퍼지된다.
제2 급배기계(86)는 도 14에 도시된 바와 같이, 일단이 기밀실(S5)의 일단에 접속되고, 타단이 펌프(P7)를 통해 제2 가스 공급 장치(31B)의 일단에 접속된 급기 배관(61B)과, 기밀실(S5)의 타단에 그 일단이 접속되고, 타단이 제2 가스 공급 장치(31B)의 타단에 접속된 배기 배관(94B)과, 일단이 기밀실(S6)의 일단에 접속되고, 타단이 펌프(P8)를 통해 제2 가스 공급 장치(31B)의 일단에 접속된 급기 배관(61C)과, 기밀실(S6)의 타단에 그 일단이 접속되고, 타단이 제2 가스 공급 장치(31B)의 타단에 접속된 배기 배관(94C)과, 제2 가스 공급 장치(31B)를 구비하고 있다.
이것을 더 상술하면 도 13에 도시된 바와 같이, 세로 배치 경통부(90B)의 경통(150B)을 구성하는 내통(160B1)의 -X측 부분 및 이것에 대향하는 외통(160A1) 부분에는 X축 방향으로 신장하는 급기구로서의 급기 구멍(57B)이 형성되어 있다. 이 급기 구멍(57B)에 가스 이음새(83C)를 통해 전술한 급기 배관(61B)의 일단이 접속되어 있다.
한편, 내통(160B2)의 +X측의 부분 및 이것에 대향하는 외통(160A1) 부분에는 X축 방향으로 신장하는 배기구로서의 배기 구멍(55B)이 형성되어 있다. 이 배기 구멍(55B)에 가스 이음새(83D)를 통해 전술한 배기 배관(94B)의 일단이 접속되어 있다.
세로 배치 경통부(90C)의 경통(150C)을 구성하는 내통(160B3)의 -X측 부분 및 이것에 대향하는 외통(160A2) 부분에는 X축 방향으로 신장하는 급기구로서의 급기 구멍(57C)이 형성되어 있고, 이 급기 구멍(57C)에 가스 이음새(83E)를 통해 전술한 급기 배관(61C)의 일단이 접속되어 있다.
한편, 내통(160B4)의 +X측 부분 및 이것에 대향하는 외통(160A2) 부분에는 배기구로서의 배기 구멍(55C)이 형성되어 있다. 이 배기 구멍(55C)에 가스 이음새(83F)를 통해 배기 배관(94C)의 일단이 접속되어 있다.
상기 제2 가스 공급 장치(31B) 내부에는 전술한 제1 순도(제1 농도)보다 조금 낮은 제2 순도의 저흡수성 가스를 수용하는 가스실이 설치되어 있다. 또한, 이 경우도 각 급기 배관, 각 배기 배관에는 케미컬 필터 및 에어 필터가 설치되어 있다.
상기 펌프(P7, P8)는 전술한 주제어 장치(70)에 의해서 제어되어, 전술한 제4 실시예와 같이 제2 가스 공급 장치(31B)에서 급기 배관(61B, 61C)을 각각 통해 공급되는 저흡수성 가스에 의해 기밀실(S5, S6) 내부가 전술한 바와 같이 퍼지된다.
그 외 부분의 구성은 전술한 제1, 제4 실시예와 동일하게 되어 있다. 이와 같이 구성된 본 제5 실시예에 따른 투영 광학계(PL4)에 의하면, 그 내부를 세 개의 기밀실(S4∼S6)로 단락하고, 각 기밀실 내를 각각의 급배기계를 이용하여 개별적으로 저흡수성 가스로 퍼지하기 때문에, 복잡한 형상을 하고 있음에도 불구하고 모든 기밀실 내에도 가스 저장소가 생기는 일이 없어 결상 성능을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 본 제5 실시예에서는 급기 배관(61B) 및 배기 배관(94B)을 각각 통해 기밀실(S5)을 제2 가스 공급 장치(31B)에 접속하고, 급기 배관(61C) 및 배기 배관(94C)을 각각 통해 기밀실(S6)을 제2 가스 공급 장치(31B)에 접속하고 있다. 또한, 기밀실(S4)을 이들과는 별도로, 급기 배관(61A) 및 배기 배관(94A)을 각각통해 제2 가스 공급 장치보다 순도가 높은 저흡수성 가스를 공급하는 제1 가스 공급 장치(31A)에 접속하고 있다. 이 때문에, 기밀실(S4)의 내부가 기밀실(S5, S6) 내부에 비해 순도가 높은 저흡수성 가스로 퍼지된다. 이에 따라, 직각 미러(M1)와 요면경(M2) 사이에서의 에너지빔의 광로가 V자형으로 구부러져 더블 패스 광로로 되어 있는 부분의 퍼지 정밀도를 다른 광로 부분에 비해 높게 할 수 있기 때문에, 필요한 퍼지 정밀도를 모든 광로 부분에 만족시킬 수 있어 효율적인 퍼지를 할 수 있다.
또한, 직각 미러(M1)는 F2레이저 및 가스 중 불순물에 의한 열화가 비교적 큰 알루미늄 등의 금속 코팅에 의해 그 반사면이 형성되어 있기 때문에, 반사면의 보호라는 점에서 기밀실(S4) 내부의 저흡수성 가스 농도를 높게 설정하는 것은 유용하다. 또한, 직각 미러(M1) 근방에 저흡수성 가스의 급기구[공급 구멍(57A)]를 설치하고 있기 때문에 직각 미러(M1) 반사면의 보호 효과를 한층 더 높이는 것이 가능해지고 있다.
또한, 본 실시예에서는 기밀실(S4, S5, S6) 내에는 각각 저흡수성 가스가 상방에서 공급되어 하방에서 배출되도록 되어 있기 때문에, 저흡수성 가스로서 헬륨 등 공기보다 가벼운 기체를 이용한 경우에, 기밀실 내의 기체를 저흡수성 가스에 의해서 그 상방에서 하방에 걸쳐 모두 치환할 수 있다.
또한, 본 제5 실시예에 따른 노광 장치에 의하면, 상술한 여러 가지 고안에 의해 노광광(EL)의 광로가 저흡수성 가스로 효율적으로 퍼지되어 결상 특성이 양호하게 유지된 투영 광학계(PL4)를 통해 노광이 행해지기 때문에 장기간에 걸쳐 노광 정밀도를 양호하게 유지할 수 있게 된다.
또한, 본 제5 실시예에서는 투영 광학계(PL4)로서 반사 굴절 광학계를 이용하고 있기 때문에 투영 광학계 자체를 불필요하게 대형화시키는 일없이, 특히 광원으로서 F2레이저 광원 등을 이용하는 경우에 색수차의 영향이 적은 고정밀도의 노광을 실현할 수 있게 된다.
또한, 투영 광학계로서 반사 굴절계를 채용하는 경우에 도 13의 구성에 한하지 않고, 예컨대 도 15에 도시되는 것과 같은 타입의 투영 광학계(PL5)를 채용할 수도있다.
이 도 15에 도시되는 투영 광학계(PL5)는 가로 배치의 제1 경통부(90A')와, 상기 제1 경통부(90A')에 벨로우즈(7)를 통해 접속된 세로 배치의 제2 경통부(90B')를 구비하고 있다. 제1 경통부(90A')의 경통(150A')의 내부에 요면경(M2) 및 렌즈(L13)가 설치되고, 제2 경통부(90B')의 경통(150B')의 내부에 렌즈(L11, L12) 및 직각 미러(M1)가 설치되어 있다.
이 투영 광학계(PL5)에서는 도 15 중에 일점 쇄선으로 도시된 바와 같이, 레티클에서 나오는 노광광(EL)은 렌즈(L11)를 통해 직각 미러(M1)의 제1 반사면(78a)에서 반사되어, 그 광로가 90° 구부러진 후, 렌즈(L13)를 통해 요면경(M2)의 반사면에 이른다. 그리고, 이 노광광(EL)은 요면경(M2)의 반사면에서 반사되어, 렌즈(L13)를 통해 직각 미러(M1)의 제2 반사면(78b)에 이른다. 이 제2 반사면(78b)에서 반사되어, 그 광로가 90° 구부러진 후, 렌즈(L13)를 통해 웨이퍼면에 이른다. 또한, 도 15 중 일점 쇄선은 주광선의 광로를 대표적으로 도시하는 것이다.
이 투영 광학계(PL5)에서는 제1 경통부(90A') 내에 렌즈(L13), 렌즈 유지 기구(H3), 요면경(M2), 요면경 유지 기구(HM) 및 경통(150A')으로 구획되는 제1 공간으로서의 기밀실(S4')이 설치되고, 나머지 부분에 렌즈(L11), 렌즈 유지 기구(H1), 렌즈(L12), 렌즈 유지 기구(H2), 경통(150B') 및 벨로우즈(77) 및 렌즈(L13), 렌즈 유지 기구(H3)로 구획되는 제2 공간으로서의 기밀실(S5')이 설치되어 있다.
이 경우, 기밀실(S4')에서는 그 상부에 급기 배관(61A)이 접속되고, 그 하부에 배기 배관(94A)이 접속되어 있다. 또한, 기밀실(S5')에서는 그 상단부 근방에 급기 배관(61B)이 접속되고, 하단부 근방에 배기 배관(94B)이 접속되어 있다. 이 때문에, 기밀실(S4', S5') 내를 개별적으로 저흡수성 가스로 퍼지할 수 있어, 이에 따라 내부의 가스 저장소가 해소되어, 투영 광학계(PL5)의 결상 특성을 양호하게 유지할 수 있게 된다.
또한, 이 경우도 기밀실(S4', S5') 각각에서는 중력 방향의 상방에서 저흡수성 가스가 공급되어 중력 방향의 하방에서 배출되기 때문에, 저흡수성 가스로서 헬륨 등 공기보다 가벼운 기체를 이용한 경우에 기밀실 내의 기체를 저흡수성 가스에 의해 그 상방에서 하방에 걸쳐서 모두 치환할 수 있다.
또한, 투영 광학계로서 전술한 제5 실시예와 동일한 배치의 광학 소자를 갖는 반사 굴절계를 채용하는 경우에, 투영 광학계의 내부를 렌즈(L11, L12)를 포함하는 제1 부분과, 직각 미러(M1)를 포함하는 제2 부분과, 요면경(M2)을 포함하는제3 부분과, 렌즈(L13, L14)를 포함하는 제4 부분의 네 부분으로 나누어, 각 부분을 따로따로 경통에 의해 구성하여 각 경통 내에 기밀실을 각각 설치하여, 각 기밀실 내를 전술한 바와 동일하게 개별적으로 저흡수성 가스에 의해 퍼지하는 것으로 해도 좋다.
또는, 제1 부분과 제4 부분을 1의 경통 내에 소정 간격으로 설치하고, 제2 부분과 제3 부분을 다른 경통 내에 설치하고, 또한 상기 다른 경통의 제2 부분을 상기 1의 경통의 제1 부분과 제2 부분 사이에 삽입하는 것으로 해도 좋다.
또한, 상기 제5 실시예에서, 기밀실(S5, S6)이 설치된 각 경통부 내에 전술한 제4 실시예와 같이, 노즐과 급기 구멍 및 이들에 대응하는 배기 구멍을 설치하여, 주제어 장치(70)가 제4 실시예와 같이 기밀실(S5, S6) 내를 초기 가스 치환 시간, 가스 순도 유지시에 저흡수성 가스로 퍼지를 행하는 것으로 해도 좋다. 이 경우에서, 제4 실시예에서의 노즐과 배기 구멍만을 설치해도 좋다. 이러한 경우라도 특정 가스의 공급구인 노즐 선단의 개구가 노광광(EL)(에너지빔)의 광로 근방에 배치되기 때문에, 그 광로 및 그 근방에서 노광광(EL)을 흡수하는 특성을 갖는 흡수성 가스 등을 효율적으로 배제할 수 있다. 따라서, 기밀실(S5, S6) 내부의 흡수성 가스 등에 의해서 노광광(EL)의 투과가 방해되는 일은 거의 없어지기 때문에 투영 광학계(PL4)의 노광광(EL) 투과율 및 광학 성능(결상 성능을 포함함)을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 상기 제5 실시예에서, 렌즈(L11∼L14)의 적어도 하나의 특정 렌즈가 그 중립면 근방의 외주부에 플랜지부가 마련된 경우에는, 그 특정 렌즈를 유지하는렌즈 유지 기구로서 전술한 제1 실시예에서 설명한 렌즈 유지 장치를 이용해도 좋다. 이와 같이 하면, 그 특정 렌즈의 광축 방향 양단면인 광학면에 생기는 변형은 거의 무시할 수 있는 정도가 되어, 광학 성능의 악화를 최대한 억제할 수 있게 된다. 또한, 본 제5 실시예에서, 렌즈 유지 기구로서 렌즈 유지 장치를 이용하는 경우는 물론, 이것을 이용하지 않는 경우라도 인접하는 공간 상호간(레티클실(15)과 기밀실 S5 사이, 기밀실 S5와 기밀실 S4 사이, 기밀실 S4와 기밀실 S6 사이, 기밀실 S6과 웨이퍼실(40) 사이의 적어도 한 개)에 차압이 생기지 않도록 이들 공간 내의 특정 가스 환경을 제어하는 제어계를 설치해도 좋다. 이러한 제어계로서는, 전술한 제1∼제3 실시예에서 설명한 제어계를 이용할 수 있다. 이러한 경우에는 그 인접하는 공간을 구획하는 광학 부재(렌즈(L11∼L14)의 적어도 한 개)에 대하여 불필요한 힘을 들이는 일이 없어지는 동시에, 그 광학 부재가 들뜨는 것 등을 방지할 수 있게 된다.
또한, 예컨대 전술한 제1∼제3 및 제5 실시예에서, 전술한 제4 실시예와 같이, 노즐과 급기 구멍 및 이들에 대응하는 배기 구멍을 설치하여, 주제어 장치가 제4 실시예와 동일하게, 여러 개의 기밀실의 적어도 하나의 내부를 초기 가스 치환시, 가스 순도 유지시에 있어 저흡수성 가스로 퍼지를 행하는 것으로 해도 좋다. 이 경우에서 제4 실시예에서의 노즐과 배기 구멍만을 설치해도 좋다.
이와 같이, 상기 제1∼제5 실시예는 임의로 조합할 수 있다.
또한, 상기 제5 실시예에서는, 세로 배치의 경통부와 가로 배치의 경통부의 조합에 의해 투영 광학계의 하우징을 구성하는 경우에 관해서 설명했지만, 이것에한하지 않고, 세로 배치의 경통부와, 경사 배치의 경통부의 조합에 의하여 투영 광학계의 하우징을 구성해도 좋다. 이러한 경우에도 각 경통 내의 내부 공간을 전술한 제5 실시예와 동일한 급배기계를 이용하여 효율적으로 저흡수성 가스로 퍼지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 각 광학 장치, 또는 본 발명에 따른 노광 장치의 투영 광학계를 구성하는 경통은 여러 개로 분할된 경통 모듈을 적층하여 구성해도 좋다. 즉, 경통 모듈은 반사 광학 소자, 렌즈 등의 광학 소자를 유지하는 이너링(inner ring)(본 발명에 따른 유지 장치에 해당)과, 이 이너링이 부착되어, 다른 경통 모듈과 적층되는 아우터링(outer ring)으로 구성된다. 아우터링 사이에 시일재를 부착하거나, 커버를 하거나 함으로써 상기한 본 발명에 따른 경통이 구성되어 있어도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 각 광학 장치에서 경통 내부에서 밀폐 공간 또는 공간을 형성하는 여러 개의 광학 부재의 적어도 하나는 렌즈만이 아니라, 단순한 평행 평판도 포함한다. 예컨대, 이 평행 평판은 조명 광학계 마스크측의 단부에 부착되는 평행 평판 또는 투영 광학계 양단부에 부착되는 평행 평판을 포함한다.
또한, 상기 각 실시예에서는, 투영 광학계 내의 각 내부 공간이 외부에 대해 기밀 상태로 된 기밀실인 경우에 관해 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니라, 광학계 내의 각 공간은 외부에 대해 기밀 상태로 되어 있지 않는 폐쇄된 공간(실)이어도 좋다.
또한, 상기 각 실시예에서는, 광원으로서 F2레이저, Kr2레이저, Ar2레이저, ArF 엑시머 레이저 등의 진공 자외역의 펄스 레이저 광원을 이용하는 것으로 했지만, 이것에 한하지 않고, KrF 엑시머 레이저 광원을 이용할 수 있다. 또한, 예컨대 진공 자외광으로서 상기 각 광원에서 출력되는 레이저광에 한하지 않고, DFB 반도체 레이저 또는 파이버 레이저에서 발진되는 적외역, 또는 가시 영역의 단일 파장 레이저광을 예컨대 에르븀(Er)(또는 에르븀과 이테르븀(Yb) 양쪽)이 도프된 파이버 증폭기로 증폭하여, 비선형 광학 결정을 이용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 이용해도 좋다.
예컨대, 단일 파장 레이저의 발진 파장을 1.51∼1.59 ㎛의 범위 내라고 하면, 발생 파장이 189∼199 ㎚의 범위 내인 8배 고조파, 또는 발생 파장이 151∼159 ㎚의 범위 내인 10배 고조파가 출력된다. 특히 발진 파장을 1.544∼1.553 ㎛의 범위 내라고 하면, 발생 파장이 193∼194 ㎚의 범위 내인 8배 고조파, 즉 ArF 엑시머 레이저광과 거의 동일 파장이 되는 자외광을 얻을 수 있고, 발진 파장을 1.57∼1.58 ㎛의 범위 내라고 하면, 발생 파장이 157∼158 ㎚의 범위 내인 10배 고조파, 즉 F2레이저광과 거의 동일 파장이 되는 자외광을 얻을 수 있다.
또한, 발진 파장을 1.03∼1.12 ㎛의 범위 내라고 하면, 발생 파장이 147∼160 ㎚의 범위 내인 7배 고조파가 출력되고, 특히 발진 파장을 1.099∼1.106 ㎛의 범위 내라고 하면, 발생 파장이 157∼158 ㎛의 범위 내인 7배 고조파, 즉 F2레이저광과 거의 동일 파장이 되는 자외광을 얻을 수 있다. 이 경우, 단일 파장 발진 레이저로서는 예컨대 이테르븀ㆍ도프ㆍ파이버 레이저를 이용할 수 있다.
또한, 투영 광학계(PL)로서는 광원으로서 ArF 엑시머 레이저 광원 또는 KrF 엑시머 레이저 광원을 이용하는 경우에는, 굴절 광학 소자(렌즈 소자)만으로 이루어지는 굴절계가 주로 이용되지만, F2레이저 광원, Ar2레이저 광원 등을 이용하는 경우에는, 예컨대 일본 특허 공개 평3-282527호 공보에 개시되어 있는 것과 같은 굴절 광학 소자와 반사 광학 소자(요면경이나 빔 분리기 등)을 조합한 소위 카타디옵트릭계(반사 굴절계), 또는 반사 광학 소자만으로 이루어지는 반사 광학계가 주로 이용된다. 이들의 경우, 반사 광학 소자를 유지하는 유지 장치로서도 본 발명의 광학 부재의 유지 장치는 적합하게 적용할 수 있다. 단, F2레이저 광원을 이용하는 경우에 상기 제1∼제4 실시예와 같이 굴절계를 이용할 수 있다.
또한, 투영 광학계(PL)를 구성하는 렌즈의 초재도 사용하는 광원에 의해 구별하여 사용할 필요가 있다. ArF 엑시머 레이저 광원 또는 KrF 엑시머 레이저 광원을 이용하는 경우에는, 합성 석영 및 형석의 양쪽을 이용해도 좋지만, 광원으로서 F2레이저 광원 등의 진공 자외 광원을 이용하는 경우에는, 전부 형석을 이용할 필요가 있다. 또한, 형석 이외에 불화 리튬, 불화 마그네슘 및 불화 스트론튬 등의 불화물 단결정, 리튬-칼슘-알루미늄의 복합 불화물 결정, 리튬-스트론튬-알루미늄의 복합 불화물 결정이나, 지르코늄-바륨-란탄-알루미늄으로 이루어지는 불화 유리나, 불소를 도프한 석영 유리, 불소에 첨가하여 수소도 도프된 석영 유리, OH기를 함유시킨 석영 유리, 불소에 첨가하여 OH기를 함유한 석영 유리 등의 개량 석영을이용해도 좋다.
또한, 상기 각 실시예에서는 스텝ㆍ앤드ㆍ스캔 방식 등의 주사형 노광 장치에 본 발명이 적용된 경우에 관해서 설명했지만, 본 발명의 적용 범위가 이것에 한정되지 않는 것은 물론이다. 즉 스텝ㆍ앤드ㆍ리피트 방식의 축소 투영 노광 장치에도 본 발명은 적합하게 적용할 수 있다.
또한, 웨이퍼 스테이지(WST), 레티클 주사 스테이지(14A)의 부상 방식으로서 자기 부상이 아니라, 가스 플로우에 의한 부상력을 이용한 방식도 물론 채용할 수 있지만, 이러한 경우에는 스테이지의 부상용으로 공급하는 가스는 상기 저흡수성 가스를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 여러 개의 렌즈로 구성되는 조명 광학계, 투영 광학계를 노광 장치 본부에 조합하여 광학 조정을 하는 동시에, 다수의 기계 부품으로 이루어지는 웨이퍼 스테이지(스캔형의 경우는 레티클 스테이지도)를 노광 장치 본체에 부착하여 배선이나 배관을 접속하여, 레티클실(15), 웨이퍼실(40)을 구성하는 각 격벽을 장착하여, 가스의 배관계를 접속하여 주제어 장치(70) 등의 제어계에 대한 각부의 접속을 행하고, 종합 조정(전기 조정, 동작 확인 등)을 더 행함으로써 상기 각 실시예의 노광 장치 등의 본 발명에 따른 노광 장치를 제조할 수 있다. 또한, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린룸에서 행하는 것이 바람직하다.
(디바이스 제조 방법)
다음에, 전술한 각 실시예에 따른 노광 장치 및 그 노광 방법을 리소그래피 공정에서 사용한 디바이스의 제조 방법 실시예에 관해서 설명한다.
도 16에는 디바이스(IC나 LSI 등의 반도체칩, 액정 패널, CCD, 박막 자기 헤드, 마이크로 머신 등) 제조예의 흐름도가 도시되어 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 우선 단계 201(설계 단계)에서, 디바이스의 기능ㆍ성능 설계(예컨대, 반도체 디바이스의 회로 설계 등)를 행하여, 그 기능을 실현하기 위한 패턴 설계를 행한다. 계속해서, 단계 202(마스크 제작 단계)에서, 설계한 회로 패턴을 형성한 마스크를 제작한다. 한편, 단계 203(웨이퍼 제조 단계)에서, 실리콘 등의 재료를 이용하여 웨이퍼를 제조한다.
다음에, 단계 204(웨이퍼 처리 단계)에서, 단계 201∼단계 203에서 준비한 마스크와 웨이퍼를 사용하여, 후술하는 바와 같이 리소그래피 기술 등에 의해 웨이퍼상에 실제의 회로 등을 형성한다. 계속해서, 단계 205(디바이스 조립 단계)에서, 단계 204에서 처리된 웨이퍼를 이용하여 디바이스 조립을 행한다. 이 단계 205에는, 다이싱 공정, 본딩 공정 및 패키징 공정(칩 봉입) 등의 공정이 필요에 따라서 포함된다.
마지막으로, 단계 206(검사 단계)에서, 단계 205에서 제작된 디바이스의 동작 확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 행한다. 이러한 공정을 거친 후에 디바이스가 완성되어 이것이 출하된다.
도 17에는 반도체 디바이스의 경우에서의 상기 단계 204의 상세한 플로우 예가 도시되어 있다. 도 17에서, 단계 211(산화 단계)에서는 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 단계 212(CVD 단계)에서는 웨이퍼 표면에 절연막을 형성한다. 단계 213(전극 형성 단계)에서는 웨이퍼상에 전극을 증착에 의해서 형성한다. 단계 214(이온 주입단계)에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 이상의 단계 211∼단계 214 각각은 웨이퍼 처리 각 단계의 전처리 공정을 구성하고 있어, 각 단계에서 필요한 처리에 따라서 선택되어 실행된다.
웨이퍼 프로세스의 각 단계에서, 전술한 전처리 공정이 종료하면 이하와 동일하게 후처리 공정이 실행된다. 이 후처리 공정에서는 우선, 단계 215(레지스트 형성 단계)에서, 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 계속해서, 단계 216(노광 단계)에서, 위에서 설명한 리소그래피 시스템(노광 장치) 및 노광 방법에 의해 마스크의 회로 패턴을 웨이퍼에 전사한다. 다음에, 단계 217(현상 단계)에서는 노광된 웨이퍼를 현상하여, 단계 218(에칭 단계)에서, 레지스트가 잔존하고 있는 부분 이외 부분의 노출 부재를 에칭에 의해 제거한다. 그리고, 단계 219(레지스트 제거 단계)에서, 에칭이 끝나 불필요해진 레지스트를 제거한다.
이들 전처리 공정과 후처리 공정을 반복 행함으로써 웨이퍼상에 다중으로 회로 패턴이 형성된다.
이상 설명한 본 실시예의 디바이스 제조 방법을 이용하면, 노광 공정(단계 216)에서 상기 각 실시예의 노광 장치 및 그 노광 방법이 이용되기 때문에, 투영 광학계(PL)의 결상 특성을 장기간에 걸쳐 유지하고, 또 진공 자외역의 노광광에 의해 해상력의 향상이 가능해지기 때문에, 장기간에 걸쳐 고정밀도의 노광(레티클 패턴의 웨이퍼상으로의 전사)을 행할 수 있다. 이 결과, 최소 선폭이 0.1 ㎛ 정도의 고집적도의 마이크로 디바이스를 수율 좋게 생산할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 부재의 유지 방법 및 그 장치는 플랜지부를 갖는 렌즈 등의 광학 부재의 유지에 적합하다. 또한, 본 발명에 따른 광학 장치는 노광 장치의 투영 광학계로서 채용하는 데 적합하다. 또한, 본 발명에 따른 노광 장치는 집적 회로 등의 마이크로 디바이스를 제조하는 리소그래피 공정에서, 미세 패턴을 웨이퍼 등의 기판상에 정밀도 좋게 형성하는 데 적합하다. 또한, 본 발명에 따른 디바이스 제조 방법은 미세한 패턴을 갖는 디바이스의 제조에 적합하다.
Claims (40)
- 광학 부재를 유지하는 방법으로서,상기 광학 부재의 중립면 위치 근방의 외주부의 적어도 일부에 설치된 플랜지부를 통해 상기 광학 부재를 유지하는 광학 부재의 유지 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 플랜지부의 상기 광학 부재의 광축 방향 양측 면의 여러 개의 점을 소정의 힘으로 끼우는 것을 특징으로 하는 광학 부재의 유지 방법.
- 광학 부재를 유지하는 유지 장치로서,상기 광학 부재의 광축 방향의 일단부가 삽입될 수 있고, 그 삽입된 상태에서 상기 광학 부재의 광축 방향에 관한 중앙 위치 외주부의 적어도 일부에 설치된 플랜지부의 상기 광축 방향 일측면을 지지하는 유지 부재와;상기 플랜지부의 상기 광축 방향 타측면을 소정 압력으로 눌러 상기 플랜지부를 상기 유지 부재 사이에 끼우는 클램프 부재를 구비하는 광학 부재의 유지 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 플랜지부의 상기 광축 방향의 두께는 5 mm 정도인 것을 특징으로 하는 광학 부재의 유지 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 플랜지부의 상기 광축 방향의 두께는 상기 광학 부재의 상기 플랜지부 이외 부분의 외주의 가장자리 두께의 1/10배∼2/3배 정도인 것을 특징으로 하는 광학 부재의 유지 장치.
- 경통과;상기 경통 내에 소정의 위치 관계로 배치된 여러 개의 광학 부재와;상기 여러 개의 광학 부재 중 적어도 일부의 특정 광학 부재의 중립면 위치 근방의 외주부의 적어도 일부에 설치된 플랜지부를 통해 상기 특정 광학 부재를 유지하는 유지 장치를 구비하는 광학 장치.
- 제6항에 있어서, 상기 특정 광학 부재는 그 광축 방향에 관한 중앙 위치 외주부의 적어도 일부에 상기 플랜지부가 설치되고, 상기 유지 장치는 상기 광학 부재의 광축 방향의 일단부가 삽입될 수 있고, 그 삽입된 상태에서 상기 플랜지부의 상기 광축 방향 일측면을 지지하는 유지 부재와, 상기 플랜지부의 상기 광축 방향 타측면을 소정 압력으로 눌러 상기 플랜지부를 상기 유지 부재 사이에 끼우는 클램프 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 경통과;상기 경통에 각각 유지되어, 상기 경통의 내부에 여러 개의 밀폐 공간을 형성하는 여러 개의 광학 부재와;상기 각 밀폐 공간 내에 특정 가스를 공급하는 가스 공급 장치와;상기 밀폐 공간 중 인접하는 밀폐 공간 상호간에 차압이 생기지 않도록 상기 각 밀폐 공간 내의 상기 특정 가스 환경을 제어하는 제어계를 구비하는 광학 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 제어계는 상기 각 밀폐 공간 내부의 압력을 각각 측정하는 압력 센서와, 상기 압력 센서의 측정 결과에 기초하여 상기 가스 공급 장치에서 상기 각 밀폐 공간 내에 공급되는 상기 특정 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 제어계는 상기 인접하는 밀폐 공간 상호간에 차압이 생기지 않도록 양자의 내압을 조정하는 압력 조정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 특정 가스는 에너지빔을 투과시키는 특성을 갖는 가스이며, 상기 가스 공급 장치의 상기 각 밀폐 공간에 대한 상기 특정 가스의 공급구의 적어도 일부는 인접하는 상기 광학 부재 상호간의 간극에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 여러 개의 광학 부재 중 적어도 일부의 특정 광학 부재는 그 중립면 위치 근방의 외주부의 적어도 일부에 플랜지부가 설치되고, 상기 특정한 광학 부재를 유지하는 유지 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 에너지빔의 광로상에 배치되는 광학 장치로서,경통과;상기 경통 내부의 상기 에너지빔의 광로상에 소정의 위치 관계로 배치된 여러 개의 광학 부재와;상기 경통에 상기 에너지빔이 투과하는 특성을 갖는 특정 가스의 공급구가 배치되어 상기 공급구를 통해 상기 여러 개의 광학 부재에 의해 구획되는 공간에 상기 특정 가스를 공급하는 가스 공급계와;상기 경통에 상기 공간에서 기체를 배기하는 배기구가 배치되어, 상기 배기구를 통해 상기 공간 내의 기체를 배기하는 배기계를 구비하고, 상기 특정 가스의 공급구는 상기 기체의 배기구보다 상기 에너지빔의 광로 근방에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 공급구는 인접하는 상기 광학 부재 상호간의 간극에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 여러 개의 광학 부재 중 적어도 일부의 특정 광학 부재는 그 중립면 위치 근방의 외주부의 적어도 일부에 플랜지부가 설치되고, 상기 특정 광학 부재를 유지하는 유지 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제13항에 있어서, 상기 여러 개의 광학 부재에 의해서 상기 경통의 내부에 상기 공간이 여러 개 형성되고, 상기 공간 중 인접하는 공간 상호간에 차압이 생기지 않도록 상기 각 공간 내의 상기 특정 가스 환경을 제어하는 제어계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 에너지빔의 광로상에 배치되는 광학 장치로서,경통과;상기 경통 내부의 상기 에너지빔의 광로상에 소정의 위치 관계로 배치된 여러 개의 광학 부재와;상기 에너지빔이 투과하는 특성을 갖는 특정 가스를 상기 경통 내부의 여러 개의 광학 부재에 의해 구획되는 공간 내에 공급하기 위한 소정의 개구 면적의 제1 공급구를 갖는 제1 공급 경로와;상기 공간 내에 상기 특정 가스를 공급하기 위한 상기 제1 공급구에 비해 개구 면적이 작은 제2 공급구를 갖는 제2 공급 경로와;상기 공간의 내부 기체를 외부에 배출하기 위한 배기 경로와;상기 공간 내부의 상황에 따라서 상기 제1 공급 경로 및 상기 제2 공급 경로중 적어도 한쪽을 선택하여 상기 특정 가스의 공급을 제어하는 제어 장치를 구비하는 광학 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 공간의 내부 기체가 상기 에너지빔을 흡수하는 특성을 갖는 흡수성 가스를 많이 포함할 때에는 상기 제1 공급 경로 및 상기 제2 공급 경로 중 적어도 상기 제1 공급 경로를 통해 상기 특정 가스를 상기 공간에 공급하여 상기 내부 기체를 상기 특정 가스로 치환하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 공간의 내부 기체가 상기 에너지빔을 흡수하는 특성을 갖는 흡수성 가스를 많이 포함하지 않을 때에는 상기 제2 공급 경로를 통해 상기 특정 가스를 상기 공간에 공급하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 제2 공급구는 상기 제1 공급구보다 상기 에너지빔의 광로 근방에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 제2 공급구는 인접하는 상기 광학 부재 상호간의 간극에 배치되고, 상기 제어 장치는 상기 공간의 내부 기체가 상기 에너지빔을 흡수하는 특성을 갖는 흡수성 가스를 많이 포함할 때에는 상기 제1 및 제2 공급 경로모두를 통해 상기 특정 가스를 상기 공간 내에 공급하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 여러 개의 광학 부재 중 적어도 일부의 특정 광학 부재는 그 중립면 위치 근방의 외주부의 적어도 일부에 플랜지부가 설치되고, 상기 특정한 광학 부재를 유지하는 유지 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제17항에 있어서, 상기 여러 개의 광학 부재에 의해서 상기 경통의 내부에 상기 공간이 여러 개 형성되고, 상기 공간 중 인접하는 공간 상호간에 차압이 생기지 않도록 상기 각 공간 내의 상기 특정 가스 환경을 제어하는 제어계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 에너지빔의 광로상에 배치되는 광학 장치로서,내부에 제1 공간이 형성되는 동시에, 중력 방향에 교차하는 방향으로 신장하는 제1 경통부와;상기 제1 경통부에 접속되어 상기 중력 방향으로 신장하는 동시에 그 내부에 제2 공간이 형성되는 제2 경통부와;상기 제1 공간 및 상기 제2 공간 각각 개별적으로 설치되어, 상기 에너지빔이 투과하는 특성을 갖는 특정 가스를 퍼지하기 위한 제1 및 제2 급배기계를 구비하는 광학 장치.
- 제24항에 있어서, 상기 특정 가스가 공기보다 비중이 가벼운 가스일 경우 상기 제1 및 제2 급배기계의 급기구는 상기 각 공간 중력 방향의 상부에 설치되고, 상기 제1 및 제2 급배기계의 배기구는 상기 각 공간 중력 방향의 하부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광원 장치.
- 제24항에 있어서, 상기 제1 공간 및 제2 공간 중 어느 하나의 내부에 개별적으로 또는 동시에 배치되어 상기 에너지빔을 반사하는 제1 반사면을 갖는 미러와, 상기 제1 반사면에서 반사된 상기 에너지빔을 상기 미러의 제2 반사면을 향해 반사하는 요면경을 구비하고, 상기 미러가 배치되는 공간에서는 상기 제1 및 제2 급배기계의 소정의 한쪽을 통해 다른 공간에 비해 순도가 높은 상기 특정 가스로 퍼지되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제26항에 있어서, 상기 미러가 배치되는 공간에는 상기 미러 근방에 상기 특정 가스의 급기구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제24항에 있어서, 상기 제1 및 제2 경통부의 적어도 한쪽의 내부에 소정의 위치 관계로 배치된 여러 개의 광학 부재와, 상기 여러 개의 광학 부재 중 적어도 일부의 특정 광학 부재의 중립면 위치 근방의 외주부의 적어도 일부에 설치된 플랜지부를 통해 상기 특정 광학 부재를 유지하는 유지 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제24항에 있어서, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간은 서로 인접하고, 상기 제1 공간과 상기 제2 공간의 상호간에 차압이 생기지 않도록 상기 각 공간 내의 상기 특정 가스 환경을 제어하는 제어계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제24항에 있어서, 제1 및 제2 급배기계의 적어도 한쪽의 상기 특정 가스의 공급구가 다른 쪽의 상기 특정 가스의 공급구보다 상기 에너지빔의 광로 근방에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 제24항에 있어서, 상기 제1 및 제2 급배기계의 적어도 한쪽은 상기 특정 가스를 공급하기 위한 소정의 개구 면적의 제1 공급구를 갖는 제1 공급 경로와, 상기 특정 가스를 공급하기 위한 상기 제1 공급구에 비해 개구 면적이 작은 제2 공급구를 갖는 제2 공급 경로와, 상기 퍼지 대상 공간의 내부 기체를 외부로 배출하기 위한 배기 경로를 구비하고; 상기 퍼지 대상 공간 내부의 상황에 따라서 상기 제1 공급 경로 및 상기 제2 공급 경로 중 적어도 한쪽을 선택하여 상기 특정 가스의 공급을 제어하는 제어 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
- 마스크의 패턴을 투영 광학계를 통해 기판상에 전사하는 노광 장치로서,상기 투영 광학계로서 제6항의 광학 장치를 구비하는 노광 장치.
- 에너지빔으로 패턴이 형성된 마스크를 조명하여 상기 패턴을 투영 광학계를 통해 기판상에 전사하는 노광 장치로서,상기 투영 광학계로서 제8항의 광학 장치를 구비하고,특정 가스가 상기 에너지빔을 투과시키는 가스인 것을 특징으로 하는 노광 장치.
- 에너지빔으로 광학계 및 마스크를 통해 기판을 노광하여 상기 기판상에 상기 마스크에 형성된 패턴을 전사하는 노광 장치로서,상기 마스크에서 상기 기판에 이르는 상기 에너지빔의 광로상에 배치된 제13항의 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
- 제34항에 있어서, 상기 기판의 노광 중에 상기 마스크와 상기 기판을 동기하여 상기 에너지빔에 대해 주사하는 주사 장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
- 에너지빔으로 광학계 및 마스크를 통해 기판을 노광하여 상기 기판상에 상기 마스크에 형성된 패턴을 전사하는 노광 장치로서,상기 광학계로서 제17항의 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
- 제36항에 있어서, 상기 제2 공급구는 상기 광학계를 구성하는 인접하는 광학 소자 상호간의 간극에 배치되고, 상기 제어 장치는 초기 가스 치환시에 상기 제1 및 제2 공급 경로 모두를 통해 상기 특정 가스를 상기 내부 공간 내에 공급하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
- 에너지빔을 마스크에 조사하여 상기 마스크의 패턴을 기판상에 전사하는 노광 장치로서,상기 마스크에서 상기 기판에 이르는 상기 에너지빔의 광로상에 배치된 제24항의 광학 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
- 제38항에 있어서, 상기 광학 장치는 제1 반사면과 제2 반사면을 갖는 미러와 요면경을 구비하고, 상기 마스크에서 나오는 상기 에너지빔을 상기 미러의 상기 제1 반사면에서 반사하여 상기 요면경을 향해서 반사하고, 상기 요면경으로 반사된 상기 에너지빔을 상기 미러의 제2 반사면에서 상기 기판을 향해 반사하며; 상기 미러가 배치되는 공간에서는 상기 제1 및 제2 급배기계 소정의 한쪽을 통해 다른 공간에 비해 순도가 높은 상기 특정 가스로 퍼지되는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
- 리소그래피 공정을 포함하는 디바이스 제조 방법으로서,상기 리소그래피 공정에서는 제32항 내지 제39항 중 어느 한 항의 노광 장치를 이용하여 노광을 하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
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