KR20030051619A - 광학장치, 노광장치 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

광학장치, 노광장치 및 디바이스 제조방법 Download PDF

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KR20030051619A
KR20030051619A KR10-2003-7002075A KR20037002075A KR20030051619A KR 20030051619 A KR20030051619 A KR 20030051619A KR 20037002075 A KR20037002075 A KR 20037002075A KR 20030051619 A KR20030051619 A KR 20030051619A
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가부시키가이샤 니콘
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Abstract

광학장치의 경통에 고리 형상의 지지부재가 일체적으로 형성되고, 지지부재의 상면에 3 개의 돌기부가 형성되어 있다. 이들 돌기부에 의해 평행 평판의 하면이 3 점에서 접촉 지지된다. 이 지지 상태에서는 평행 평판과 이에 대향하는 지지부재의 면은 예컨대 수 ㎛ 정도의 간극을 사이에 두고 대향하고 있다. 그럼으로써, 평행 평판의 일측 공간과 타측 공간을 거의 격리 상태로 할 수 있다. 따라서, 예컨대 평행 평판의 일측과 타측의 공간이 다른 가스 환경으로 되어 있어도 양자의 가스가 혼합되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또, 평행 평판은 동일 평면 내의 3 점에서 지지되기 때문에, 평행 평판을 지지하는 지지력에 의한 평행 평판의 변형이 억제되어 그 굴절률의 변동 등이 억제된다.

Description

광학장치, 노광장치 및 디바이스 제조방법{OPTICAL DEVICE, EXPOSURE DEVICE AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
기술분야
본 발명은 광학장치, 노광장치 및 디바이스 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경통의 내부에 광로가 형성된 광학장치, 이 광학장치를 구비하는 노광장치 및 이 노광장치를 이용하여 전자 디바이스를 제조하는 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
배경기술
종래부터 반도체소자, 액정표시소자 등의 제조에서의 리소그래피 공정에서는 각종 노광장치가 사용되고 있다. 근래에는, 형성할 패턴을 4∼5배 정도로 비례 확대하여 형성한 마스크(레티클이라고도 함)의 패턴을 투영광학계를 통해 웨이퍼 등의 피노광기판 상에 축소 전사하는 스텝 앤드 리피트 방식의 축소투영 노광장치(이른바, 스테퍼)나 이 스테퍼에 개량을 가한 스텝 앤드 스캔 방식의 주사형 투영노광장치(이른바, 스캐닝 스테퍼) 등의 투영노광장치가 주류를 이루고 있다.
이들 투영노광장치에서는 집적회로의 미세화에 대응하여 고해상도를 실현하기 위해 노광파장을 보다 짧은 파장측으로 시프트해 왔다. 현재 이 파장은 KrF 엑시머레이저의 248㎚가 주류를 이루고 있는데, 보다 짧은 파장의 ArF 엑시머레이저의 193㎚도 실용화 단계에 들어서고 있다. 그리고, 최근에는 더욱 짧은 파장의 파장 157㎚의 F2레이저나 파장 126㎚의 Ar2레이저를 사용하는 투영노광장치도 제안되고 있다.
이들 진공자외라고 하는 파장역의 광속은 거의 모든 물질에 의해 강하게 흡수된다. 예컨대 산소나 수증기, 일반적인 유기물의 대부분은 이 영역의 광을 강하게 흡수한다. 따라서, 진공자외선을 광원으로 하는 노광장치에서는, 노광광이 통과하는 광로 상의 공간 내의 가스를, 진공자외광을 흡수하는 특성이 작은 특정 가스(이하,「저흡수성 가스」라고 함), 예컨대 질소나 헬륨 등의 희유가스 등으로 치환하여, 상기 광로 상의 공간 내의 상기 산소 등의 흡수성 가스의 농도를 수 ppm 이하로 억제할 필요가 있다.
또한, 진공자외보다 약간 파장이 긴 193㎚ 정도의 자외선도 산소에 의해 흡수되므로, 광로 중에서 산소가 제거되는 것이 바람직하다.
투영광학계 내에 충전할 가스로서는 상술한 바와 같이 질소나 헬륨 등의 희유가스를 들 수 있는데, 투영광학계 등의 광학계의 구성요소인 렌즈 등이 노광광을 흡수함으로써 발생되는 온도상승을 억제하는 효과, 즉 냉각효과 면에서는 헬륨가스가 특히 우수하다.
투영광학계의 구성요소인 렌즈 등은 경통 내에 수용되어 있다.
그러나, 헬륨가스 굴절률(1.000038 정도)은 통상적인 공기나 질소의 굴절률(l.000319 정도)과 크게 다르기 때문에, 헬륨가스를 충전한 경통 내에 주위로부터 질소나 공기 등이 혼입되면, 경통 내부의 가스 굴절률이 크게 변동하여 투영광학계의 결상 특성이 크게 열화된다.
일반적으로, 경통은 튼튼한 금속부재로 구성되어 있기 때문에, 기밀성을 확보하는 것은 비교적 쉽다. 그러나, 광로가 되는 레티클측 및 웨이퍼측의 양단에는 매우 높은 면 정밀도가 요구되는 렌즈가 배치되어 있으므로, 기밀성을 높이기 위해서 렌즈를 강력하게 조여 홀딩하는 것은 타당하지 않다. 이 경우에는 렌즈에 큰 응력 변형이 발생하게 되어 렌즈의 면 정밀도의 악화를 야기하게 되기 때문이다.
한편, 경통 내에 주위로부터의 가스가 혼입되는 것에 의한 노광광 투과율의 변동을 방지하기 위해서, 결상 광로로 되는 레티클로부터 투영광학계(투영렌즈)를 거쳐 웨이퍼에 도달하기까지의 공간을 모두 헬륨가스로 채우는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 레티클 교환, 웨이퍼 교환시에 소비되는(외부로 새어나가는) 헬륨의 양이 방대해져 노광장치의 운영비용 면에서 문제가 있다. 또한, 경통 내에 충전할 가스에 함유되어 있는 흡수성 가스의 농도는 경통 주위의 가스에 함유되어 있는 흡수성 가스의 농도에 비해 낮게 관리할 필요가 있다. 그 이유는 경통 주위의 가스가 경통 내에 혼입되면, 흡수성 가스가 노광광을 흡수해 버리기 때문이다.
본 발명은 이러한 사정 하에 이루어진 것으로, 제 l의 목적은 광학특성을 유지하면서 경통의 내부와 외부 또는 경통 내부의 2개의 공간을 거의 확실히 격리시킬 수 있는 광학장치를 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 제 2 목적은 장기간에 걸쳐 고정밀도로 노광할 수 있는 노광장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제 3 목적은 고집적도의 마이크로 디바이스의 생산성을 향상시킬 수 있는 디바이스 제조방법을 제공하는 것이다.
발명의 개시
본 발명은 제 1 관점에서 보면, 경통의 내부에 광의 광로가 형성된 광학장치로서, 상기 광이 투과되는 판 형상의 투과성 광학소자와; 상기 투과성 광학소자의 일측 면의 상기 광로의 외주 부분에 대향하는 제 1 대향면과, 이 제 1 대향면에 형성되고 상기 투과성 광학소자를 적어도 3 점에서 접촉 지지함으로써, 상기 투과성 광학소자의 일측 면과 상기 제 1 대향면 사이에 소정의 제 1 클리어런스를 형성하는 적어도 3 개의 제 1 돌기부를 가지며, 상기 경통에 부착된 제 1 지지부재;를 구비하는 광학장치이다.
이에 따르면, 제 1 지지부재는 경통에 부착되고, 그 일부에는 판 형상의 투과성 광학소자의 일측 면의 광의 광로의 외주 부분에 대향하는 제 1 대향면 및 이 제 1 대향면에 형성되고 투과성 광학소자를 적어도 3 점에서 접촉 지지함으로써, 투과성 광학소자의 일측 면과 제 1 대향면 사이에 소정의 제 1 클리어런스를 형성하는 적어도 3 개의 제 1 돌기부를 갖고 있다. 따라서, 상기 제 1 클리어런스를 작게 설정함으로써, 투과성 광학소자의 일측 공간과 그 반대측(타측) 공간을 거의 격리 상태로 할 수 있다. 따라서, 예컨대 투과성 광학소자의 일측 표면과 타측 표면이 다른 가스환경에 있어도 양자의 가스가 혼합되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 즉, 투과성 광학소자가 상이한 가스환경을 격리시킨다. 또한, 투과성 광학소자는 적어도 3 개의 제 1 돌기부에 의해 적어도 3 점에서 접촉 지지되고 있다. 이 때문에, 투과성 광학소자를 지지하는 지지력에 의한 투과성 광학소자의 변형이 억제되어 그 굴절률의 변동 등이 억제된다. 여기서, 제 1 지지부재의 일측은 경통의 일부, 즉 경통의 일단부 또는 내부에 부착되고, 투과성 광학소자는 이 제 1 지지부재의 타측에 배치된다. 전자의 경우, 투과성 광학소자는 경통의 일단부에 배치되고, 후자의 경우 경통의 내부에 배치된다. 따라서, 경통의 내부와 외부 또는 경통 내부의 2 개의 공간을 거의 확실히 격리시킬 수 있는 동시에 그 광학특성을 유지할 수 있다.
이 경우에, 상기 제 1 돌기부는 4개 이상 형성되어 있어도 되지만, 3 개 형성되어 있는 것으로 해도 된다. 이러한 경우에는 그 선단부가 동일 면 상에 위치하는 3 개의 제 1 돌기부에 의해 투과성 광학소자를 안정적으로 무리없이 지지할 수 있게 된다.
본 발명의 광학장치에서는, 경통이나 투과성 광학소자의 형상에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 상기 경통은 상기 제 1 지지부재가 부착된 부분을 포함하는 적어도 일부가 원통 형상이고, 상기 투과성 광학소자는 외주가 원형인 것으로 할 수 있다.
이 경우에, 상기 제 1 지지부재에는 상기 광로를 형성하는 원형 개구가 형성되고, 상기 투과성 광학소자는 상기 원형 개구의 외측으로 밀려나온 원환 형상의 돌출부가 형성되는 상태로 배치되어 있는 것으로 할 수 있다. 이러한 경우에는 돌출부와 상기 기술한 제 1 대향면 사이의 공간(간극)을 작게 함으로써, 실질적으로 투과성 광학소자의 일측 공간과 타측 공간의 기체 유통을 거의 저지할 수 있게 된다.
본 발명의 광학장치에서는, 투과성 광학소자는 그 외주가 원형인 경우, 상기 투과성 광학소자는 렌즈 기능을 갖는 광학소자인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 광학장치에서는, 상기 투과성 광학소자의 상기 돌기부와의 접촉면 부분은 평면인 것으로 하거나 곡면인 것으로 할 수도 있다.
본 발명의 광학장치에서는, 상기 제 1 클리어런스는 상기 제 1 지지부재의 상기 제 1 대향면의 가공면 정밀도의 수배(예컨대 2배) 정도인 것으로 할 수 있다. 제 1 클리어런스의 조정은 제 1 돌기부의 높이를 조정함으로써 쉽게 실현가능하다.
예컨대, 상기 제 1 클리어런스는 1∼3 ㎛ 정도인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 광학장치에서는, 상기 투과성 광학소자의 일측 면과 상기 제 1 지지부재의 상기 제 1 대향면 사이의 공간을 통해 가스를 강제적으로 배기하는 배기장치를 추가로 구비하는 것으로 할 수 있다.
이 경우에, 상기 제 1 지지부재의 상기 제 l 대향면에는 상기 배기장치에 의한 배기경로의 일부를 구성하는 고리 형상의 배기홈이 형성되어 있는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 광학장치에서는, 상기 투과성 광학소자의 타측 면의 상기 광로의 외주 부분에 대향하는 제 2 대향면 및 이 제 2 대향면에 형성되고 상기 투과성 광학소자에 대하여 상기 제 1 돌기부에 대향하는 위치에서 각각 접촉함으로써, 상기 투과성 광학소자의 타측 면과 상기 제 2 대향면 사이에 소정의 제 2 클리어런스를형성하는 적어도 3 개의 제 2 돌기부를 가지며, 상기 제 1 지지부재와 함께 상기 투과성 광학소자를 사이에 두는 제 2 지지부재를 추가로 구비하는 것으로 할 수 있다. 이러한 경우에는 투과성 광학소자를 무리없이 지지하며 또 그 어긋남을 방지할 수 있게 된다.
이 경우에, 상기 제 1 돌기부 및 상기 제 2 돌기부는, 상기 투과성 광학소자를 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 각각 3 개 형성되어 있는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 광학장치에서는 상기 투과성 광학소자의 상기 제 2 돌기부와의 접촉면 부분은 평면인 것으로 하거나 곡면인 것으로 할 수도 있다.
본 발명의 광학장치에서는, 제 1 지지부재와 함께 투과성 광학소자를 사이에 두는 제 2 지지부재를 갖는 경우, 상기 제 2 클리어런스는 상기 제 2 지지부재의 상기 제 2 대향면의 가공면 정밀도의 수배(예컨대 2배) 정도인 것으로 할 수 있다. 제 2 클리어런스의 조정은 제 2 돌기부의 높이를 조정함으로써 쉽게 실현가능하다.
예컨대, 상기 제 2 클리어런스는 1∼3㎛ 정도인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 광학장치에서는, 제 1 지지부재와 함께 투과성 광학소자를 사이에 두는 제 2 지지부재를 갖는 경우, 상기 경통은 상기 제 1 지지부재가 부착된 부분을 포함하는 적어도 일부가 원통 형상이고, 상기 투과성 광학소자는 외주가 원형이고, 상기 제 1 지지부재 및 제 2 지지부재에는 상기 광로를 형성하는 원형 개구가 각각 형성되고, 상기 투과성 광학소자는 상기 각 원형 개구의 외측으로 밀려나온 원환 형상의 돌출부가 각각 형성되는 상태로 배치되어 있는 것으로 할 수 있다.
이 경우에, 상기 투과성 광학소자는 렌즈 기능을 갖는 광학소자인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 광학장치에서는 제 1 지지부재와 함께 투과성 광학소자를 사이에 두는 제 2 지지부재를 갖는 경우, 상기 투과성 광학소자의 타측 면과 상기 제 2 지지부재의 상기 제 2 대향면 사이의 공간을 통해 가스를 강제적으로 배기하는 배기장치를 추가로 구비하는 것으로 할 수 있다.
이 경우에, 상기 제 2 지지부재의 상기 제 2 대향면에는 상기 배기장치에 의한 배기경로의 일부를 구성하는 고리 형상의 배기홈이 형성되어 있는 것으로 할 수 있다.
본 발명은 제 2 관점에서 보면, 에너지빔에 의해 기판을 노광하여 소정 패턴을 상기 기판 상에 형성하는 노광장치로서,
상기 에너지빔의 광로가 그 내부에 형성된 경통; 및
상기 에너지빔의 광로 상에 배치된 상기 에너지빔이 투과되는 판 형상의 제 1 투과성 광학소자 및 상기 경통에 부착되고 상기 제 1 투과성 광학소자의 일측 면의 상기 광로의 외주 부분에 적어도 일부가 소정의 제 1 클리어런스를 사이에 두고 대향하도록 상기 제 1 투과성 광학소자를 적어도 3 개의 제 1 지지부를 통해 지지하는 제 1 지지부재를 가지며, 상기 제 1 투과성 광학소자의 상기 일측 면측의 공간과 타측 면측의 공간을 거의 격리시키는 제 1 격리기구;를 구비하고,
상기 패턴을 통과한 상기 에너지빔을 상기 기판에 투사하는 광학장치를 구비하는 노광장치이다.
이 구성에 따르면, 상술한 바와 같은 이유에 의해, 경통의 내부와 외부 또는 경통 내부의 2 개의 공간을 거의 확실히 격리시킬 수 있는 동시에 그 광학특성을 유지할 수 있다. 따라서, 예컨대 일측 공간에 에너지빔을 흡수하는 특성이 작은 저흡수성 가스를 공급한 경우라도, 이 저흡수성 가스가 타측 공간으로 유출되거나 또는 타측 공간으로부터 그 내부의 가스가 상기 일측 공간으로 유입되는 것을 거의 확실히 방지할 수 있어, 각각의 공간 내의 가스 굴절률을 유지할 수 있다. 그럼으로써, 광학장치의 결상 특성을 양호하게 유지한 상태에서 그 광학장치를 통해 패턴이 기판 상에 전사되므로, 장기간에 걸쳐 고정밀도로 노광할 수 있게 된다.
이 경우에, 상기 각 제 1 지지부는 상기 제 1 투과성 광학소자의 상기 일측 면에 대향하는 상기 제 1 지지부재의 면에 형성된 돌기부인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 상기 제 1 격리기구는 상기 제 1 투과성 광학소자의 상기 타측 면의 상기 광로의 외주 부분에 적어도 일부가 소정의 제 2 클리어런스를 사이에 두고 대향하도록 상기 각 제 1 지지부에 각각 대향하는 제 2 지지부를 사이에 두고 상기 제 1 투과성 광학소자의 상기 타측 면에 각각 접촉하고, 상기 제 1 지지부재와 함께 상기 제 1 투과성 광학소자를 사이에 두는 제 2 지지부재를 추가로 갖는 것으로 할 수 있다.
이 경우에, 상기 각 제 2 지지부는 상기 제 1 투과성 광학소자의 상기 타측 면에 대향하는 상기 제 2 지지부재의 면에 형성된 돌기부인 것으로 할 수 있다.
제 1 투과성 광학소자는 상기 소정 패턴을 상기 기판 상에 투영하는 투영광학계의 물체면측 또는 이미지면측에 배치된다. 제 1 투과성 광학소자가 상기투영광학계의 물체면측에 배치되는 경우, 투영광학계의 이미지면측에 제 2 투과성 광학소자를 추가로 배치하는 것이 바람직하다.
이 경우의 노광장치에서는, 상기 광학장치는 상기 투영광학계의 이미지면측에 배치된 상기 에너지빔이 투과되는 판 형상의 제 2 투과성 광학소자 및 상기 경통에 부착되고 상기 제 2 투과성 광학소자의 상기 일측 면의 상기 광로의 외주 부분에 적어도 일부가 소정의 제 2 클리어런스를 사이에 두고 대향하도록 상기 제 2 투과성 광학소자를 적어도 3 개의 제 2 지지부를 통해 지지하는 제 2 지지부재를 가지며, 상기 제 2 투과성 광학소자의 상기 일측 면측의 공간과 타측 면측의 공간을 거의 격리시키는 제 2 격리기구를; 추가로 갖는 것으로 할 수 있다.
이 경우에, 상기 각 제 2 지지부는 상기 제 2 투과성 광학소자의 상기 일측 면에 대향하는 상기 제 2 지지부재의 면에 형성된 돌기부인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 상기 제 2 격리기구는 상기 제 2 투과성 광학소자의 상기 타측 면의 상기 광로의 외주 부분에 적어도 일부가 소정의 제 3 클리어런스를 사이에 두고 대향하고, 상기 각 제 2 지지부에 각각 대향하는 제 3 지지부를 사이에 두고 상기 제 2 투과성 광학소자의 상기 타측 면에 각각 접촉하고, 상기 제 2 지지부재와 함께 상기 제 2 투과성 광학소자를 사이에 두는 제 3 지지부재를 추가로 갖는 것으로 할 수 있다.
이 경우에, 상기 각 제 3 지지부는 상기 제 2 투과성 광학소자의 상기 타측 면에 대향하는 상기 제 3 지지부재의 면에 형성된 돌기부인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 광학장치가 상술한 제 1 격리기구 및 제 2 격리기구를 갖고 있는 경우, 상기 경통에 대하여 기밀상태로 접속되고 그 내부에 상기 패턴이 형성된 마스크가 수용되는 마스크실과; 상기 경통에 대하여 기밀상태로 접속되고 그 내부에 상기 기판을 유지하는 기판 스테이지가 수용되는 기판실;을 추가로 구비하고, 상기 경통, 상기 마스크실 및 상기 기판실 각각의 내부에 상기 에너지빔을 흡수하는 특성이 작은 저흡수성 가스가 각각 공급되고, 상기 경통의 내부와 상기 마스크실의 내부 사이에서의 상기 저흡수성 가스의 격리가 상기 제 1 격리기구에 의해 이루어지는 동시에, 상기 경통의 내부와 상기 기판실의 내부 사이에서의 상기 저흡수성 가스의 격리가 상기 제 2 격리기구에 의해 이루어지는 것으로 할 수 있다. 여기서 말하는 기밀상태란 마스크실에서 새는 가스 또는 기판실에서 새는 가스가 광학장치의 경통 내에 침입되지 않는 구조라면 다소의 간극이 있어도 된다. 물론 경통의 내부에만 저흡수성 가스가 공급될 수도 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 상기 경통에 대하여 기밀상태로 접속되고 그 내부에 상기 패턴이 형성된 마스크가 수용되는 마스크실을 추가로 구비하고, 상기 경통의 내부와 상기 마스크실의 내부에 상기 에너지빔을 흡수하는 특성이 작은 저흡수성 가스가 각각 공급되고, 상기 경통의 내부와 상기 마스크실의 내부 사이에서의 상기 저흡수성 가스의 격리가 상기 제 1 격리기구에 의해 이루어지는 것으로 할 수 있다. 여기서 말하는 기밀상태란 마스크실에서 새는 가스가 광학장치의 경통 내에 침입되지 않는 구조라면 다소의 간극이 있어도 된다. 물론 경통의 내부에만 저흡수성 가스가 공급될 수도 있다.
이 경우에, 상기 경통에는 그 외주부에 상기 경통을 유지부재에 유지시키기위한 플랜지부가 형성되고, 상기 마스크실의 격벽은 상기 플랜지부에 접합되어 있는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 경통에 대하여 기밀상태로 접속되는 마스크실을 구비하는 경우, 상기 경통에는 그 외주부에 상기 경통을 유지부재에 유지시키기 위한 플랜지부가 형성되고, 상기 경통의 내부로의 상기 저흡수성 가스의 공급은 상기 플랜지부에 형성된 급기경로를 통해 이루어지는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 경통에 대하여 기밀상태로 접속되는 마스크실을 구비하는 경우, 경통의 내부와 상기 마스크실의 내부에 동일한 종류의 가스를 공급할 수도 있지만, 상기 마스크실의 내부에 공급되는 상기 저흡수성 가스와 상기 경통의 내부에 공급되는 상기 저흡수성 가스는 다른 종류의 가스로 할 수도 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 상기 경통에 대하여 기밀상태로 접속되고 그 내부에 상기 기판을 유지하는 기판 스테이지가 수용되는 기판실을 추가로 구비하고, 상기 경통의 내부와 상기 기판실의 내부에 상기 에너지빔을 흡수하는 특성이 작은 저흡수성 가스가 각각 공급되고, 상기 경통의 내부와 상기 기판실의 내부에서의 상기 저흡수성 가스의 격리가 상기 제 1 격리기구에 의해 이루어지는 것으로 할 수도 있다. 여기서 말하는 기밀상태란 기판실에서 새는 가스가 광학장치의 경통 내에 침입되지 않는 구조라면 다소의 간극이 있어도 된다. 물론 경통의 내부에만 저흡수성 가스가 공급될 수도 있다.
이 경우에, 상기 경통에는 그 외주부에 상기 경통을 유지부재에 유지시키기 위한 플랜지부가 형성되고, 상기 기판실의 격벽은 상기 플랜지부에 접합되어 있는것으로 할 수 있다.
본 발명의 노광장치에서는, 경통에 대하여 기밀상태로 접속되는 상기 기판실을 구비하는 경우, 경통의 내부와 상기 기판실의 내부에 동일한 종류의 가스를 공급할 수도 있지만, 상기 기판실의 내부에 공급되는 상기 저흡수성 가스와 상기 경통의 내부에 공급되는 상기 저흡수성 가스는 다른 종류의 가스로 할 수도 있다.
본 발명의 노광장치에서는 상기 에너지빔은 파장 190㎚ 이하의 진공자외역에 속하는 광으로 할 수 있다.
또한, 리소그래피 공정에서 본 발명의 노광장치를 사용하여 노광을 실행함으로써, 장기간에 걸쳐 고정밀도로 노광을 실행할 수 있고, 고집적도의 마이크로 디바이스의 수율을 향상시킬 수 있어 그 생산성을 향상시킬 수 있게 된다. 따라서, 본 발명은 또다른 관점에서 보면, 본 발명의 노광장치를 사용하여 노광을 실행하는 디바이스 제조방법이라고도 할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 1 실시형태에 관한 노광장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 투영광학계를 그의 경통 부분을 단면으로 하고 또한 상기 투영광학계의 가스배관과 함께 나타내는 도면이다.
도 3은 투영광학계의 상단부 근방을 일부 단면으로 하여 나타내는 사시도이다.
도 4는 제 2 격리기구를 일부 단면으로 하여 나타내는 사시도이다.
도 5A∼도 5C는 격벽 평판의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 관한 디바이스 제조방법의 실시형태를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 도 6의 단계 204의 상세를 나타내는 흐름도이다.
발명을 실시하기 위한 최량의 형태
다음에, 본 발명의 1 실시형태를 도 1∼도 4에 따라 설명한다. 도 1에는 1 실시형태의 노광장치(100)의 구성이 개략적으로 도시되어 있다. 이 노광장치(100)는 에너지빔으로서의 진공자외역에 속하는 노광용 조명광(이하, 「노광광」이라고 함: EL)을 마스크로서의 레티클(R)에 조사하고, 이 레티클(R)에 형성된 패턴을 광학장치로서의 투영광학계(PL)를 통해 기판으로서의 웨이퍼(W) 상에 전사하는 스텝 앤드 스캔 방식의 투영노광장치, 즉 소위 스캐닝 스테퍼이다.
이 노광장치(100)는 광원(1) 및 조명유닛(2)을 포함하고, 노광광(EL)에 레티클(R)을 조명하는 조명계, 레티클(R)을 유지하는 레티클 스테이지(RST), 레티클(R)에서 사출되는 노광광(EL)을 웨이퍼(W) 상에 투사하는 투영광학계(PL), 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 스테이지(WST) 등을 구비하고 있다.
상기 광원(1)으로는 여기서는 파장 약 120㎚∼약 190㎚의 진공자외역에 속하는 광을 발하는 광원, 예컨대 출력파장 157㎚의 불소 레이저(F2레이저)가 사용되고 있다. 또, 광원(1)으로서 출력파장 146㎚의 크립톤다이머 레이저(Kr2레이저), 출력파장 126㎚의 아르곤다이머 레이저(Ar2레이저) 등의 다른 진공자외 광원은 물론 출력파장 193㎚의 ArF 엑시머레이저 또는 출력파장 248㎚의 KrF 엑시머레이저 등의 근자외 광원을 사용해도 상관없다.
광원(1)은 빔 매칭유닛이라고 하는 광축조정용 광학계를 일부에 포함하는 송광광학계(빔라인: 3)를 통해 조명유닛(2)을 구성하는 조명계 하우징(2a)의 일단에 접속되어 있다. 광원(1)은 실제로는 조명유닛(2) 및 투영광학계(PL) 등을 포함하는 노광장치 본체가 설치되는 클린룸과는 다른 클린도가 낮은 서비스룸 또는 클린룸 바닥 아래의 유틸리티 스페이스 등에 설치되어 있다.
상기 조명유닛(2)은 내부를 외부로부터 격리시키는 조명계 하우징(2a)과 그 내부에 소정 위치관계에 의해 배치된 옵티컬 인티그레이터를 포함하는 조도균일화 광학계, 릴레이 렌즈, 가변 ND 필터, 레티클 블라인드 및 다이크로닉(dichronic) 미러 등(모두 도시하지 않음)으로 이루어진 조명광학계를 포함하여 구성되어 있다. 이 조명광학계는 예컨대 일본 공개특허공보 평10-112433호, 일본 공개특허공보 평6-349701호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5,534,970호 등에 개시되는 바와 동일한 구성으로 되어 있다. 또, 옵티컬 인티그레이터로서는 플라이 아이 렌즈, 로드 인티그레이터(내면 반사형 인티그레이터) 또는 회절광학소자 등을 사용할 수 있다. 일본 출원시에 지정된 지정국 또는 선택된 선택국의 국내 법령이 허용하는 한에서 상기 미국특허의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
조명유닛(2)에서는 회로 패턴 등이 형성된 레티클(R) 상의 슬릿 형상의 조명영역(상기 레티클 블라인드로 규정됨)을 노광광(EL)에 의해 거의 균일한 조도로 조명한다.
그러나, 진공자외역의 파장의 광을 노광광으로 하는 경우에는, 그 광로로부터 산소, 수증기, 탄화수소계 가스 등의 이러한 파장대역의 광에 대하여 강한 흡수특성을 갖는 가스(이하, 적절하게 「흡수성 가스」라고 함)를 배제할 필요가 있다. 그래서, 본 실시형태에서는 조명계 하우징(2a)의 내부에, 진공자외역의 광에 대한 흡수가 적은 특성을 갖는 특정 가스, 예컨대 질소 및 헬륨, 아르곤, 네온, 크립톤 등의 희유가스 또는 이들의 혼합가스(이하, 적절하게 「저흡수성 가스」라고 함)를 채우고 있다. 그 결과, 조명계 하우징(2a) 내의 흡수성 가스의 농도는 수 ppm 이하의 농도로 되어 있다.
또, 본 실시형태에서는 광원(1) 및 송광광학계(3) 내부의 광로에도 상기 조명계 하우징(2a) 과 마찬가지로 저흡수성 가스가 채워져 있다.
상기 레티클 스테이지(RST)는 레티클(R)을 유지하며 마스크실로서의 레티클실(15) 내에 배치되어 있다. 이 레티클실(15)은 조명계 하우징(2a) 및 투영광학계(PL)의 경통의 높이 방향의 거의 중앙부에 형성된 플랜지부(FLG)와 간극없이 접합된 격벽(18)으로 덮여 있어 그 내부의 가스가 외부와 격리되어 있다. 레티클실(15)의 격벽(18)은 스테인리스(SUS) 등의 탈(脫)가스가 적은 재료로 형성되어 있다.
여기서, 레티클실(15)의 격벽(18)과 투영광학계(PL)의 접합 부분(접속 부분)이 투영광학계(PL)의 플랜지부(FLG)로 되어 있는 것은 다음과 같은 이유에 따른다. 즉, 플랜지부(FLG)는 후술하는 경통 정반(메인 프레임: 114)에 투영광학계(PL)를 유지시키기 위한 마운트 부분으로서, 투영광학계(PL)의 구조 중에서 기계적 강도가가장 강한 부분이다. 이 때문에, 격벽(18)과의 접합에 의해 투영광학계(PL)에 어떠한 응력이 발생하더라도 투영광학계(PL)의 변형을 최소한으로 억제할 수 있어 접촉 부분으로서 우수하기 때문이다. 또, 격벽(18)의 플랜지부(FLG)와의 접촉 부분에 금속 벨로즈나 보다 부드러운 필름 형상의 부재를 사용하여 레티클 스테이지(RST)의 이동에 따른 진동이 격벽(18)을 통해 플랜지부(FLG)에 전달되는 것을 한층 더 저감시킬 수도 있다.
상기 필름 형상의 부재로는, 예컨대 기체에 대한 차단성이 양호한 제 1 재료로 이루어진 박막, 제 1 재료로 이루어진 박막의 일측 면(격벽(18)과 플랜지부 (FLG) 사이에 부착된 상태에서의 내면)에 형성되고 탈가스가 적은 제 2 재료로 이루어진 박막 및 상기 제 1 재료로 이루어진 박막의 타측 면(상기 기술한 부착 상태에서의 외면)에 형성된 신축성이 양호한 제 3 재료로 이루어진 박막을 구비하는 것을 사용할 수 있다. 이 3 박막 중에서 제 1 재료로 이루어진 박막과 제 2 재료로 이루어진 박막은 라미네이트 가공(다층 가공)되고, 그 외면에 제 3 재료로 이루어진 박막이 피착된다. 예컨대, 제 1 재료로 이루어진 박막은 에틸렌 비닐 알콜 수지(EVOH 수지), 폴리아미드(polyamide), 폴리이미드(polyimide) 또는 폴리에스테르(polyester) 등과 같이 기체에 대한 차단성이 양호하고 가요성을 갖는 재료를 사용할 수 있다. 또, 제 2 재료로 이루어진 박막은 알루미늄(Al)이나 다른 금속또는 세라믹스 등의 무기물과 같이 진공자외광 등의 노광광에 대한 반응성이 낮고 탈가스가 적은 재료를 사용할 수 있다. 또한, 제 3 재료로 이루어진 박막은 폴리에틸렌(-(CH2CH2)n-), 폴리프로필렌 등을 사용할 수 있다.
레티클실(15)은 도 1에 나타내는 바와 같이 하측으로부터 지지부재(110A, 11B) 등에 의해 지지되고 있다. 또한, 레티클실(15)의 격벽(18)의 천장부에는, 레티클(R)보다 더 작은 직사각형 개구가 형성되어 있으며, 이 개구 부분에 조명계 하우징(2a)의 내부 공간과, 노광할 레티클(R)이 배치되는 레티클실(15)의 내부 공간을 분리하는 상태로 광투과창(12)이 배치되어 있다. 이 광투과창(12)은, 조명유닛(2)으로부터 레티클(R)에 조사되는 노광광(EL)의 광로 상에 배치되기 때문에, 노광광으로서의 진공자외광에 대하여 투과성이 높은 형석 등의 결정 재료로 형성되어 있다.
레티클 스테이지(RST)는 레티클(R)을 레티클 베이스 정반(19) 상에서 X축 방향으로 큰 스트로크로 직선 구동하는 동시에, Y축 방향과 θz 방향(z축 주위의 회전방향)에 관해서도 미소 구동이 가능한 구성으로 되어 있다.
이것을 더욱 상세하게 기술하면, 레티클 스테이지(RST)는 레티클 베이스 정반(19) 상을 리니어모터 등을 포함하는 도시하지 않은 레티클 구동계에 의해 X축 방향으로 소정 스트로크로 구동되는 레티클 주사 스테이지(14)와 이 레티클 주사 스테이지(14) 상에 탑재되고 레티클(R)을 흡착 유지하는 레티클 홀더(13)를 포함하여 구성되어 있다. 레티클 홀더(13)는 레티클 구동계에 의해 XY 면 내에서 미소 구동(회전을 포함함)이 가능하게 구성되어 있다.
레티클실(15)의 내부에는 저흡수성 가스, 예컨대 질소가 항상 흐르고 있다.그 이유는 진공자외의 노광파장을 사용하는 노광장치에서는, 산소 등의 흡수성 가스에 의한 노광광의 흡수를 피하기 위해서 레티클(R)의 근방도 저흡수성 가스로 치환할 필요가 있기 때문이다. 이 레티클실(15) 내도 흡수성 가스의 농도가 수 ppm 이하의 농도로 되어 있다.
레티클실(15)의 격벽(18)에는 도 1에 나타내는 바와 같이 급기관로(16)의 일단과 배기관로(17)의 일단이 각각 접속되어 있다. 급기관로(16)의 타단과 배기관로(17)의 타단은 각각 도시하지 않은 질소가스 공급장치에 접속되어 있다. 그리고, 질소가스 공급장치로부터 급기관로(16)를 통해 항상 고순도의 질소가스가 공급되고, 레티클실(15) 내부의 가스가 배기관로(17)를 통해 질소가스 공급장치로 되돌려지고, 이렇게 하여 질소가스가 순환 사용되도록 되어 있다. 질소가스 공급장치에는 가스정제장치가 내장되어 있어, 질소가스 공급장치와 레티클실(15) 내부를 포함하는 순환 경로에 의해 질소가스를 장시간에 걸쳐 순환 사용하더라도, 이 가스정제장치의 작용에 의해 레티클실(15) 내의 질소가스 이외의 흡수성 가스(산소, 수증기, 유기물 등)의 농도는 수 ppm 이하의 농도로 유지할 수 있도록 되어 있다. 또, 레티클실(15) 내에 압력센서, 흡수성 가스 농도센서 등의 센서를 설치하고, 이 센서의 계측값에 따라 도시하지 않은 제어장치를 통해 질소가스 공급장치에 내장된 펌프의 작동, 정지를 적절하게 제어하는 것으로 할 수도 있다.
또, 레티클실(15)의 격벽(18)에는, 도 1에 나타내는 바와 같이 일부(도 1에서는 X축 방향 양측)에 개구(22,23)가 형성되고 있고, 이 개구(22,23)를 통해 외부로부터 삽입된 지지부재(112A,112B) 등에 의해 레티클 베이스 정반(19)이 수평으로지지되고 있다. 또한, 레티클 스테이지(RST)의 이동에 따라 레티클 베이스 정반(19)에 발생하는 진동이 지지부재(112A,112B) 등 및 격벽(18)을 통해 투영광학계(PL)에 전달되는 것을 저감시키기 위해서, 그리고 개구(22,23)로부터의 가스 누설을 방지하기 위해서, 격벽(18)의 개구(22,23)의 외부에는 신축이 자유로운 금속 벨로스(24,25)가 각각 설치되어 있다. 또, 금속 벨로즈 대신에 상술한 바와 동일한 보다 부드러운 필름 형상의 부재를 사용할 수도 있다.
레티클실(15)의 격벽(18)의 -X측의 측벽에는 광투과창(71)이 형성되어 있다. 이와 마찬가지로 도시되어 있지 않지만, 격벽(18)의 +Y측(도 1에서의 지면 안쪽)의 측벽에도 광투과창이 형성되어 있다. 이들 광투과창은 격벽(18)에 형성된 창부(개구부)에 이 창부를 폐색(閉塞)하는 광투과부재, 여기서는 일반적인 광학유리를 부착하여 구성되어 있다. 이 경우, 광투과창(71)을 구성하는 광투과부재의 부착 부분에서 가스가 누설되지 않도록 부착부에는 인듐이나 구리 등의 금속 시일이나 불소계 수지에 의한 밀봉(시일링)이 이루어져 있다. 또, 상기 불소계 수지로는 80℃에서 2시간 동안 가열하여 탈가스 처리된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 레티클 홀더(13)의 -X측의 단부에는 평면경으로 이루어진 X 이동경 (72X)이 Y축 방향으로 연장 설치되어 있다. 이 X 이동경(72X)에 거의 수직으로 레티클실(15)의 외부에 배치된 X축 레이저 간섭계(74X)로부터의 측장빔이 광투과창(71)을 통해 투사된다. 그리고, 그 반사광이 광투과창(71)을 통해 X축 레이저 간섭계(74X) 내부의 디텍터에 의해 수광되고, X축 레이저 간섭계(74X) 내부의 참조경의 위치를 기준으로 하여 X 이동경(72X)의 위치, 즉 레티클(R)의 X 위치가 검출된다.
마찬가지로 도시되어 있지 않지만, 레티클 홀더(13)의 +Y측의 단부에는 평면경으로 이루어진 Y 이동경이 X축 방향으로 연장 설치되어 있다. 그리고, 이 Y 이동경을 통해 도시하지 않은 Y축 레이저 간섭계에 의해 상기와 동일한 방법으로 Y 이동경의 위치, 즉 레티클(R)의 Y 위치가 검출된다. 상기 2 개의 레이저 간섭계의 검출값(계측값)은 도시하지 않은 제어장치에 공급되고, 제어장치에서는 이들 레이저 간섭계의 검출값에 기초하여 레티클 스테이지 (RST)의 위치를 제어하도록 되어 있다.
이와 같이 본 실시형태에서는 레이저 간섭계, 즉 레이저 광원, 프리즘 등의 광학부재 및 디텍터 등이 레티클실(15)의 외부에 배치되어 있으므로, 레이저 간섭계를 구성하는 디텍터 등으로부터 가령 미량의 흡수성 가스가 발생하더라도 이것이 노광에 대하여 악영향을 미치는 일이 없도록 되어 있다.
상기 투영광학계(PL)로는 예컨대 양측 텔레센트릭한 축소계, 또한 공통된 Z축 방향의 광축을 갖는 복수개의 렌즈 엘리먼트(형석, 플루오르화리튬 등의 플루오르화물 결정으로 이루어짐)로 이루어진 굴절광학계가 사용되고 있다. 이 투영광학계(PL)의 투영배율 β는 예컨대 1/4 또는 1/5이다. 상술한 바와 같이 조명유닛(2)으로부터의 노광광(EL)에 의해 레티클(R)이 조명되면, 레티클(R)에 형성된 회로 패턴이 투영광학계(PL)에 의해 웨이퍼(W) 상의 쇼트영역에 축소 투영되고 회로 패턴의 축소 이미지가 전사 형성된다.
투영광학계(PL)는 경통 정반(메인 프레임: 114)에 형성된 평면으로 보았을 때 U 자형의 개구 내에 가로방향으로부터 삽입되고, 상기 기술한 플랜지부(FLG)를 통해 경통 정반(메인 프레임: 114)에 고정되어 있다. 또, 투영광학계(PL)로는 상기 기술한 굴절광학계 이외에 반사굴절계, 반사계 어느 것이나 사용할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는 레티클실(15)의 격벽(18)을 지지하는 지지부재 (110A,110B), 레티클 베이스 정반(19)을 지지하는 지지부재(112A,112B), 투영광학계(PL)를 지지하는 경통 정반(114) 상호간에 진동이 전달되는 것을 방지하기 위해서 도시하지 않은 진동캔슬기구가 이들 상호간에 설치되어 있다.
또한, 광원(1)이 출력파장 157㎚의 F2레이저 등의 진공자외 광원인 본 실시형태에서는, 투영광학계(PL) 내의 광로의 기체는 진공자외광에 대한 흡수가 적은 헬륨 등의 희유가스나 질소가스(저흡수성 가스)로 가스로 치환할 필요가 있다. 또한, 진공자외 광원을 갖는 노광장치에서는 투영광학계(PL)의 렌즈 재료가 열팽창계수가 큰 형석 등의 결정 재료에 한정된다. 따라서, 렌즈가 노광광(EL)을 흡수함으로써 발생되는 온도 상승이 렌즈의 결상 특성 등에 대하여 끼치는 영향이 매우 크므로, 본 실시형태에서는 상기 저흡수성 가스 중 냉각 효과가 큰 헬륨가스를 채택하는 것으로 한다.
그러나, 헬륨가스는 질소나 공기의 굴절률 차이가 크기 때문에, 헬륨가스를 채운 투영광학계(PL)의 경통 내부에, 레티클실(15) 내의 질소가스 및 후술하는 웨이퍼실(40) 내의 질소가스가 약간이라도 혼입되면, 내부의 헬륨가스 굴절률의 변동에 의해 투영광학계(PL)의 결상 성능이 대폭 악화되어 장치 성능이 저하된다. 이 때문에, 본 실시형태에서는 투영광학계(PL)의 상단부(+Z측의 단부) 및 하단부(-Z측의 단부)에 투영광학계(PL)의 경통 내부의 헬륨가스와 외부의 질소가스를 거의 완전히 격리시키는 기구가 채택되고 있다. 또, 이 헬륨가스와 질소가스를 격리시키는 기구를 포함하는 투영광학계(PL)의 구조에 대해서는 나중에 상세하게 기술한다.
상기 웨이퍼 스테이지(WST)는 기판실로서의 웨이퍼실(40) 내에 배치되어 있다. 이 웨이퍼실(40)은 투영광학계(PL)의 경통과 간극없이 접합된 격벽(41)으로 덮여 있어 그 내부의 가스가 외부와 격리되어 있다. 웨이퍼실(40)의 격벽(41)은 스테인리스(SUS) 등의 탈가스가 적은 재료로 형성되어 있다.
또, 웨이퍼실(40)의 격벽(41)의 투영광학계(PL)와의 접촉 부분도 레티클실(15)의 격벽(18)과 마찬가지로 투영광학계(PL)의 플랜지부(FLG)로 되어 있다. 그 이유는 레티클실(15)의 격벽(18)이 플랜지부(FLG)에 접속되어 있는 바와 같은 이유 때문이다.
웨이퍼실(40) 내에는 베이스(BS)가 복수개의 방진유닛(39)을 통해 수평으로 지지되고 있다. 또한, 웨이퍼실(40)의 격벽(41)은 복수개의 방진유닛(43)에 의해 바닥면(F) 상에 지지되고 있다. 방진유닛(43)에 의해 바닥면으로부터의 미소 진동이 마이크로 G 레벨로 절연되는 동시에, 방진유닛(39)에 의해 웨이퍼 스테이지(WST)의 이동에 따라 베이스(BS)의 발생되는 진동이 격벽(41), 나아가서는 투영광학계(PL)에 전달되는 것이 억제된다.
상기 웨이퍼 스테이지(WST)는 예컨대 리니어모터 등으로 이루어진 도시하지 않은 웨이퍼 구동계에 의해 상기 베이스(BS)의 상면을 따라 XY 2차원 방향으로 자유롭게 구동되도록 되어 있다.
본 실시형태와 같이 진공자외의 노광 파장을 사용하는 노광장치에서는, 산소 등의 흡수성 가스에 의한 노광광의 흡수를 피하기 위해서, 투영광학계(PL)에서 웨이퍼(W)까지의 광로에 대해서도 질소나 희유가스로 치환할 필요가 있다.
웨이퍼실(40)의 격벽(41)에는 도 1에 나타내는 바와 같이 급기관로(32)의 일단과 배기관로(33)의 일단이 각각 접속되어 있다. 급기관로(32)의 타단과 배기관로(33)의 타단은 각각 도시하지 않은 질소가스 공급장치에 접속되어 있다. 그리고, 질소가스 공급장치로부터 급기관로(32)를 통해 항상 고순도의 질소가스가 공급되고, 웨이퍼실(40) 내부의 가스가 배기관로(33)를 통해 질소가스 공급장치로 되돌려지고, 이렇게 하여 질소가스가 순환 사용되도록 되어 있다. 질소가스 공급장치에는 가스정제장치가 내장되어 있어, 질소가스 공급장치와 웨이퍼실(40) 내부를 포함하는 순환 경로에 의해 질소가스를 장시간에 걸쳐 순환 사용하더라도, 이 가스정제장치의 작용에 의해 웨이퍼실(40) 내의 질소가스 이외의 흡수성 가스(산소, 수증기, 유기물 등)의 농도는 수 ppm 이하의 농도로 유지할 수 있도록 되어 있다. 또, 웨이퍼실(40) 내에 압력센서, 흡수성 가스 농도센서 등의 센서를 설치하고, 이 센서의 계측값에 따라 도시하지 않은 제어장치를 통해 질소가스 공급장치에 내장된 펌프의 작동, 정지를 적절하게 제어하는 것으로 할 수도 있다.
상기 웨이퍼실(40)의 격벽(41)의 -X측의 측벽에는 광투과창(38)이 형성되어있다. 이와 마찬가지로 도시되어 있지 않지만, 격벽(41)의 +Y측(도 1에서의 지면 안쪽)의 측벽에도 광투과창이 형성되어 있다. 이들 광투과창은 격벽(41)에 형성된 창부(개구부)에 이 창부를 폐색하는 광투과부재, 여기서는 일반적인 광학유리를 부착하여 구성되어 있다. 이 경우, 광투과창(38)을 구성하는 광투과부재의 부착 부분에서 가스가 누설되지 않도록 부착부에는 인듐이나 구리 등의 금속 시일이나 불소계 수지에 의한 밀봉(시일링)이 이루어져 있다. 또, 상기 불소계 수지로는 80℃에서 2시간 동안 가열하여 탈가스 처리된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 웨이퍼 홀더(35)의 -X측의 단부에는 평면경으로 이루어진 X 이동경(36X)이 Y 방향으로 연장 설치되어 있다. 이 X 이동경(36X)에 거의 수직으로 웨이퍼실(40)의 외부에 배치된 X축 레이저 간섭계(37X)로부터의 측장 빔이 광투과창(38)을 통해 투사된다. 그리고, 그 반사광이 광투과창(38)을 통해 X축 레이저 간섭계(37X) 내부의 디텍터에 의해 수광되고, X축 레이저 간섭계(37X) 내부의 참조경의 위치를 기준으로 하여 X 이동경(36X)의 위치, 즉 웨이퍼(W)의 X 위치가 검출된다.
마찬가지로 도시되어 있지 않지만, 웨이퍼 홀더(35)의 +Y측의 단부에는 평면경으로 이루어진 Y 이동경이 X 방향으로 연장 설치되어 있다. 그리고, 이 Y 이동경을 통해 Y축 레이저 간섭계(37Y)(도시 생략)에 의해 상기와 동일한 방법으로 Y 이동경의 위치, 즉 웨이퍼(W)의 Y 위치가 검출된다. 상기 두 레이저 간섭계의 검출값(계측값)은 도시하지 않은 제어장치에 공급되고, 제어장치에서는 이들 레이저 간섭계의 검출값을 모니터하면서 웨이퍼 구동계를 통해 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치를 제어하도록 되어 있다.
이와 같이 본 실시형태에서는 레이저 간섭계, 즉 레이저 광원, 프리즘 등의 광학부재 및 디텍터 등이 웨이퍼실(40)의 외부에 배치되어 있으므로, 상기 디텍터 등으로부터 가령 미량의 흡수성 가스가 발생하여도 이것이 노광에 대하여 악영향을 미치는 일이 없도록 되어 있다.
다음으로, 투영광학계(PL)의 구성 등에 대해서 도 2∼도 4에 따라 상세하게 기술한다.
도 2에는 투영광학계(PL)의 측면도가 그 경통의 일부를 파단한 상태에서 가스배관계와 함께 개략적으로 도시되어 있고, 도 3에는 투영광학계(PL)의 상단부 근방의 사시도가 일부 단면으로 도시되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 투영광학계(PL)는 경통(50)과 이 경통(50) 내부에 소정 간격으로 배치된 복수개(도 2에서는 5개)의 렌즈(Ll,L2,L3,L4,L5)를 구비하고 있다.
경통(50)의 내주면에는 각 렌즈의 주연부를 상하방향에서 점 접촉으로 유지하는 렌즈유지기구(Hl,H2,H3,H4,H5)가 상하방향으로 소정 간격으로 설치되어 있다. 이들 렌즈지지기구(H1∼H5)의 각각은 경통(50)의 내주면에 거의 등각도 간격으로 복수 부분에 각각 설치되어 있다.
상기 투영광학계(PL)의 플랜지부(FLG)에는, 도 2에 나타내는 바와 같이 투영광학계(PL)의 내부와 외부를 연통하는 상태로 급기경로(61), 배기경로(63)가 각각형성되어 있다. 이들 급기경로(61), 배기경로(63)에는 투영광학계(PL)의 외부로부터 급기관로(30)의 일단부, 배기관로(31)의 일단부가 각각 접속되어 있고, 급기관로(30)의 타단부는 투영광학계(PL) 내에 헬륨가스를 공급하며, 투영광학계(PL) 내부의 가스를 배기하는 가스순환장치(70)의 일단에 접속되고, 배기관로(31)의 타단부는 가스순환장치(70)의 타단에 접속되어 있다.
가스순환장치(70)는 급기관로(30), 배기관로(31)를 통해 헬륨가스를 투영광학계(PL) 내에 항상 흐르게 함으로써, 투영광학계(PL)의 경통(5O) 내부의 가스를 고순도의 헬륨가스로 항상 치환하도록 되어 있다. 그럼으로써, 투영광학계(PL)의 경통(50) 내부의 흡수성 가스의 농도는 항상 수 ppm 이하의 농도로 유지된다. 또한, 가스순환장치(70)에는 도시하지 않은 가스정제장치가 내장되고 있어, 이 가스정제장치의 작용에 의해 가스순환장치(70)와 투영광학계(PL)의 경통(50) 내부를 포함하는 순환 경로에서 헬륨가스를 장시간에 걸쳐 순환 사용하더라도 경통(50) 내의 흡수성 가스의 농도를 수 ppm 이하의 농도로 유지할 수 있다. 또, 경통(50) 내부에 압력센서, 농도센서 등의 센서를 설치하고, 이 센서의 계측값에 따라 가스순환장치(70)에 내장된 펌프의 작동, 정지를 도시하지 않은 제어장치를 통해 적절하게 제어하는 것으로 할 수도 있다.
여기서, 급배기를 플랜지부(FLG)를 통해 실행하는 것은, 기계 강도가 높은 플랜지부(FLG)를 사용함으로써, 플랜지부(FLG)에 접속된 헬륨가스의 급기관로(30), 배기관로(31)를 경유하여 투영광학계(PL)에 전달되는 진동의 영향을 최소한으로 억제하기 위함이다.
또한, 본 실시형태에서는 경통(50)에서의 후술하는 제 1 격리기구(60)와 제 2 격리기구(80) 사이의 구조는 경통의 내부 공간이 외부 공간에 대하여 기밀구조로 되어 있다. 경통이 부분 경통의 적층으로 구성되어 있는 경우라도, 부분 경통의 사이에 불소계 수지의 시일 부재를 개재시키거나 또는 배기홈이 형성된 스페이서를 개재시켜 경통의 내부 공간과 외부 공간을 격리시킬 수도 있다.
경통(50)의 상단부에는, 도 2에 나타내는 바와 같이 투영광학계(PL)의 경통(50) 내부에서 투영광학계(PL)과 밀접하게 접속된 레티클실(15: 도 l 참조)로의 기체 유출 및 레티클실(15)로부터 투영광학계(PL)의 내부로의 기체 유입을 거의 완전히 억제하기 위한 상기 제 1 격리기구(60)가 설치되어 있다. 다음에, 이 제 1 격리기구(60)에 대해서 도 3에 따라 상술한다.
도 3에 나타내는 바와 같이 제 1 격리기구(60)는, 경통(50)의 상단부(투영광학계(PL)의 물체면측)에 일체적으로 형성된 지지부재로서의 제 1 홀드부재(62), 이 제 1 홀드부재(62)의 상측에 소정의 클리어런스를 사이에 두고 배치된 원형의 평행 평판으로 이루어진 투과성 광학소자로서의 격벽평판(64) 및 이 격벽평판(64)의 상측에 소정의 클리어런스를 사이에 두고 배치된 지지부재로서의 제 2 홀드부재(66)를 구비하고 있다.
상기 제 1 홀드부재(62)는 중앙부에 노광광(EL)의 광로가 되는 원형의 관통구멍(62a)이 형성된 소정 두께의 고리 형상 부재로 이루어지고, 그 상면에는 세 돌기부(52a,52b,52c)가 거의 등각도 간격으로 동일 원주 상에 형성되어 있다. 돌기부(52a∼52c)는 제 1 홀드부재(62)의 상단면으로부터 예컨대 2∼5㎛ 정도의 높이로 상측으로 돌출되어 있고, 제 1 홀드부재(62)의 상단면의 가공면 정밀도인 1∼2㎛의 약 2배 정도의 높이로 되어 있다. 또한, 제 1 홀드부재(62)의 상면의 돌기부(52a∼52c)보다 외측에는 광축(AX)을 거의 중심으로 하는 원고리 형상의 배기홈(56)이 형성되어 있다. 배기홈(56)은 제 1 홀드부재(62)에 형성된 배기통로(58)를 통해 제 1 홀드부재(62)의 측면에 그 일단이 접속된 배기관로(59)에 연통되어 있다.
상기 격벽평판(64)은 상기 기술한 렌즈(L1∼L5)와 마찬가지로 형석, 플루오르화리튬 등의 플루오르화물 결정으로 이루어지고, 그 면 정밀도가 제 1 홀드부재(62)에 비해 매우 높게 설정되어 있다. 격벽평판(64)은 그 하면을 제 1 홀드부재(62)에 형성된 세 돌기부(52a∼52c)에 의해 3 점에서 접촉 지지되고 있다. 따라서, 이 지지상태에서는 제 1 홀드부재(62)의 상단면과 격벽평판(64) 사이에는 제 1 홀드부재(62)의 가공면 정밀도에 대하여 수배(바람직하게는 2배) 정도의 클리어런스가 확보된다.
또한, 이 경우 제 1 홀드부재(62)와 격벽평판(64)의 하면이 접촉하는 부분은 돌기부(52a∼52c)의 선단부에 한정되고, 격벽평판(64)의 하면은 이 3 점의 선단부에 의해 규정되는 평면 상에 유지된다. 이 때문에, 돌기부(52a∼52c)에 의하면, 제 1 홀드부재(62)의 상단면에서 격벽평판(64)을 직접 접촉 지지한 경우와 같이, 격벽평판(64)의 하면이 가공 오차를 갖는 제 1 홀드부재(62) 단면의 면형상을 모방하여 임의 형상으로 변형되지 않고 격벽평판(64)의 평면도가 유지된다. 따라서, 격벽평판에 불필요한 응력이 가해지지 않고 그 굴절률 등의 광학특성을 유지할 수 있다.
또한, 격벽평판(64)의 반경은 제 1 홀드부재(62)의 중앙부에 형성된 관통구멍(62a)의 반경보다 수 cm 정도 크다. 그래서, 도 3에 나타내는 바와 같이 격벽평판(64)의 중심을 광축(AX)에 거의 일치시킨 상태로 제 1 홀드부재(62)의 돌기부(52a∼52c)에 의해 격벽평판(64)이 지지된 상태에서는 격벽평판(64)의 외측가장자리로부터 폭 수 cm의 띠 형상의 영역이 제 1 홀드부재(62)의 상단면에 대하여 수 ㎛(1∼3㎛) 정도의 클리어런스를 통해 대향하게 된다. 따라서, 레티클실(15)과 투영광학계(PL) 내부의 통기는 높이 수 ㎛ 정도, 폭 수 cm 정도의 고리 형상의 공간에만 제한되어 그 기밀성이 매우 높아진다.
상기 제 2 홀드부재(66)는 상기 제 1 홀드부재(62)와 마찬가지로 노광광(EL)의 광로가 되는 관통구멍(66a)이 형성된 고리 형상 부재로 이루어지고, 제 1 홀드부재(62)와 함께 격벽평판(64)을 사이에 두기 위한 것이다. 이 제 2 홀드부재(66)의 하면에는 상기 기술한 돌기부(52a∼52c)와 동일한 위치관계로 세 돌기부(54a,54b,54c: 단, 돌기부 54c에 대해서는 도시 사정상 도시하지 않음)가 형성되어 있다. 이 경우, 도 3의 부착 상태에서는 제 2 홀드부재(66)의 돌기부(54a∼54c)와 제 1 홀드부재(62)의 상단면에 형성된 돌기부(52a∼52c)는 격벽평판(64)을 사이에 두고 상하에 대향하도록 되어 있다. 그래서, 상하로부터의 힘이 수평면 내의 동일 위치에 가해지(힘의 작용점이 동축 상에 존재함)므로, 격벽평판(64)에 대하여 변형을 발생시키는 힘이 발생하지 않도록 되어 있다.
이 경우에도, 돌기부(54a∼54c)의 높이 치수는 제 2 홀드부재(66)의 하면의가공면 정밀도인 1∼2㎛의 2배 정도의 2∼5㎛ 정도로 되어 있다. 따라서, 제 2 홀드부재(66)의 하면과 격벽평판(64)의 상면 사이에는 제 2 홀드부재(66)의 가공면 정밀도에 대하여 수배(바람직하게는 2배) 정도의 클리어런스가 확보된다.
또한, 제 l 홀드부재(62)와 제 2 홀드부재(66)에 의해 격벽평판(64)을 확실히 유지(협지)하기 위해서, 본 실시형태에서는 도 3에 나타내는 바와 같이 제 2 홀드부재(66)에 구멍(76)이 소정 간격으로 형성되고, 이들 구멍(76)에 대향하는 제 1 홀드부재(62) 부분에 도시하지 않은 나사 구멍(나사 장착 개구)이 형성되어 있다. 그리고, 각 구멍(76)을 통해 나사(비스: B1,B2)를 나사 구멍에 각각 결합시켜 적당하게 조임으로써, 제 2 홀드부재(66)가 제 1 홀드부재(62)에 대하여 고정된다.
상기 배기관로(59)의 타단은 도 2에 나타내는 바와 같이 가스배출장치(90)에 접속되어 있다. 이 가스배출장치(90)는 도시하지 않은 가스의 저장실에 접속되어 있고, 배기관로(59)를 통해 유입된 배기가스를 도시하지 않은 가스의 저장실에 배기하도록 되어 있다.
상술한 바와 같이 하여 구성된 제 1 격리기구(60)에 의하면, 격벽평판(64)은 상하 수 ㎛의 간격을 두고 제 1, 제 2 홀드부재(62,66)에 의해 유지되고 있으므로, 격벽평판(64)과 제 1 홀드부재(62) 사이의 공간을 통해 투영광학계(PL: 경통(5O)) 내으로 유입되는 가스 및 투영광학계(PL: 경통(50)) 밖으로 유출되는 가스를 최소한으로 억제할 수 있게 되어 있다. 또한, 제 1 홀드부재(62)와 격벽평판(64)의 사이를 통과하여 투영광학계(PL) 내로 약간 유입되는 질소가스 및 투영광학계(PL) 밖으로 약간 유출되는 헬륨가스는 제 1 홀드부재(62)의 격벽평판(64)과 대향하는위치에 형성된 배기홈(56)을 통해 가스배출장치(90)에 의해 투영광학계(PL), 레티클실(15)의 외부로 강제적으로 배기된다. 따라서, 본 실시형태에서는 투영광학계(PL) 내부와 레티클실(15) 내부의 가스 혼입을 거의 확실히 방지할 수 있게 되어 있다.
투영광학계(PL)의 경통(50)의 하단부 근방(투영광학계(PL)의 이미지면측)에는 상기 기술한 제 1 격리기구(60)와 거의 동일한 방법으로 구성된 제 2 격리기구(80)가 설치되어 있다. 다음에, 이 제 2 격리기구(80)에 대해서 도 4에 따라 설명한다. 도 4에는 투영광학계(PL)에서 분리된 제 2 격리기구(80)가 일부 단면한 사시도로 도시되어 있다.
제 2 격리기구(80)는, 도 4에 나타내는 바와 같이 그 바닥벽 중앙부에 노광광(EL) 광로를 형성하는 원형의 관통구멍(82a)이 형성된 바닥이 있는 원통 형상의 부재로 이루어진 지지부재로서의 제 3 홀드부재(82), 이 제 3 홀드부재(82)의 상측에 수 ㎛ 정도의 클리어런스를 사이에 두고 배치된 광투과성 광학소자로서의 격벽평판(84) 및 이 격벽평판(84)의 상측에 수 ㎛ 정도의 클리어런스를 사이에 두고 배치된 지지부재로서의 제 4 홀드부재(86)를 구비하고 있다.
상기 제 3 홀드부재(82)는 그 상단부가 투영광학계(PL)의 경통(50)의 하단부에 고정되어 있고(도 2 참조), 바닥벽의 상면 부분에 형성된 돌기부(92a,92b,92c)에 의해 상기 제 1 홀드부재(62)와 동일한 방법으로 격벽평판(84)을 3 점에서 지지하고 있다. 또한, 격벽평판 84는 격벽평판 64와 같은 재질로 동일한 방법으로 형성된 원형의 평행 평판이다.
상기 제 4 홀드부재(86)는 노광광(EL)의 광로를 형성하는 원형의 관통구멍 (86a)이 형성된 고리 형상 부재로 이루어지고, 제 3 홀드부재(82)의 돌기부(92a,92b,92c)와 함께 그 하면에 형성된 돌기부(94a,94b,94c: 단, 돌기부 94c에 대해서는 도시 사정상 도시하지 않음)에 의해 격벽평판(84)을 상하 사이에 둔다. 이 때문에, 격벽평판(84)에는 상하로부터의 힘이 수평면 내의 동일 위치에 가해지므로(힘의 작용점이 동축 상에 존재함), 격벽평판(84)을 변형시키는 힘이 일절 발생하지 않게 되어 있다. 이 경우, 나사(Bl',B2')에 의해 제 4 홀드부재(86)가 제 3 홀드부재(82)에 대하여 상술한 바와 같이 하여 고정된다.
이 경우에도 돌기부(92a∼92c)의 높이 치수는 제 3 홀드부재(82)의 상면의 가공 정밀도인 1∼2㎛의 2배 정도의 2∼5㎛ 정도로 되어 있다. 마찬가지로 돌기부(94a,94b,94c)의 높이 치수는 제 4 홀드부재(86)의 하면의 가공면 정밀도인 1∼2㎛의 2배 정도의 2∼5㎛ 정도로 되어 있다. 따라서, 제 3 홀드부재(82)의 상면과 격벽평판(84) 사이, 제 4 홀드부재(86)의 하면과 격벽평판(84) 사이에는 1∼3㎛ 정도의 클리어런스가 설정된다.
또한, 격벽평판(84)의 반경은 제 3 홀드부재(82)의 중앙부에 형성된 관통구멍(82a)의 반경보다 수 cm 정도 크다. 그래서, 도 4에 나타내는 바와 같이 격벽평판(84)의 중심을 광축(AX)에 거의 일치시킨 상태에서 제 3 홀드부재(82)의 돌기부(92a∼92c)에 의해 격벽평판(84)이 지지된 상태에서는 격벽평판(84)은 제 3 홀드부재(82)의 상면에 대하여 수 ㎛ (1∼3㎛) 정도의 클리어런스를 사이에 두고 대향하게 된다. 따라서, 웨이퍼실(40)과 투영광학계(PL) 내부의 통기는 높이 수㎛ 정도, 폭 수 cm 정도의 고리 형상의 공간에만 제한되어 그 기밀성이 매우 높아진다.
또한, 제 3 홀드부재(82)의 상면의 돌기부(92a∼92c)보다 외측에는 광축(AX)을 거의 중심으로 하는 원고리 형상의 배기홈(46)이 형성되어 있다. 배기홈(46)은 제 3 홀드부재(82)에 형성된 배기통로(48)를 통해 제 3 홀드부재(82)의 측면에 그 일단이 접속된 배기관로(49)에 연통되고, 이 배기관로(49)의 타단은 상기 기술한 가스배출장치(90)에 접속되어 있다.
상술한 바와 같이 하여 구성된 제 2 격리기구(80)에 의하면, 격벽평판(84)은 상하 수 ㎛의 간격을 두고 제 3, 제 4 홀드부재(82,86)에 의해 지지되고 있으므로, 격벽평판(84)과 제 3 홀드부재(82) 사이의 공간을 통해 투영광학계(PL) 내로 유입되는 가스 및 투영광학계(PL) 밖으로 유출되는 가스를 최소한으로 억제할 수 있게 되어 있다. 또한, 제 3 홀드부재(82)와 격벽평판(84) 사이를 통과하여 투영광학계(PL) 내로 약간 유입되는 가스 및 투영광학계(PL) 밖(웨이퍼실(40) 내)으로 약간 유출되는 가스는 제 3 홀드부재(82)의 격벽평판(84)과 대향하는 위치에 형성된 배기홈(46)을 통해 투영광학계(PL), 웨이퍼실(40)의 외부로 배기된다. 따라서, 투영광학계(PL) 내부와 웨이퍼실(40) 내부의 가스 혼입을 거의 완전히 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 제 1, 제 3 홀드부재의 격벽평판과의 대향면에 고리 형상의 배기홈을 형성하기로 하였기 때문에, 이 고리 형상의 배기홈을 통해 배기함으로써, 격벽평판과 홀드부재로 둘러싸인 공간 내의 균일한 배기를 할 수 있게되고, 적은 배기량으로 높은 시일 효과를 달성할 수 있다.
지금까지의 설명에서 알 수 있듯이, 본 실시형태에서는 배기홈(56), 배기통로(58), 배기관로(59), 가스배출장치(90)에 의해 가스를 강제적으로 배기하는 배기장치가 구성되고, 마찬가지로 배기홈(46), 배기통로(48), 배기관로(49), 가스배출장치(90)에 의해 가스를 강제적으로 배기하는 배기장치가 구성되어 있다.
또, 격벽평판(64,84)의 적어도 하나는 투영광학계를 구성하는 복수개 광학소자 중의 하나이고, 투영광학계는 이 격벽평판(64,84)의 부착에 의한 수차를 미리 예상하여 설계된다.
또한, 상기 설명에서는 레티클실(15) 및 웨이퍼실(40)의 질소가스 공급장치에 가스정제장치를 내장하는 구성을 채택하기로 했는데, 이에 한정되지 않고, 가스정제장치를 내장하지 않고 레티클실(15) 및 웨이퍼실(40)에서 배기되는 배기가스를 공장 배관을 통해 배기할 수도 있다. 마찬가지로 투영광학계(PL)에 설치된 가스순환장치(70)에서도 동일한 구성을 채택할 수도 있다.
또, 본 실시형태에서는 경통(50)의 내면 및 제 1∼제 4 홀드부재의 내표면에는 예컨대 불소계 수지를 코팅하거나, 플라스마 용사(溶射)에 의해 탈가스가 적은 단단한 막(세라믹스막이나 스테인리스막 등)을 형성하거나, 또는 전계 연마함으로써 케미컬 클린 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 그 소재로서 스테인리스 또는 테플론(등록상표) 등의 케미컬 클린 소재를 사용할 수도 있다.
또, 격벽평판(64)의 상면측, 하면측에 각각 형성되는 클리어런스, 격벽평판(84)의 상면측, 하면측에 각각 형성되는 클리어런스의 합계 네 개의 클리어런스는 각각 동일하거나 상이할 수도 있다. 즉, 본 발명에 관한 제1∼제 3 클리어런스는 동일하거나 상이할 수도 있다.
다음으로, 상술한 바와 같이 하여 구성된 노광장치(100)에서의 노광 동작에 대해서 간단히 설명한다.
먼저, 각종 노광조건이 설정된 후, 도시하지 않은 레티클 현미경 및 도시하지 않은 오프 액시스 얼라인먼트센서 등을 사용한 레티클 얼라인먼트, 베이스 라인 계측 등의 준비작업이 실행되고, 그 다음에 얼라인먼트센서를 사용한 웨이퍼(W)의 파인 얼라인먼트(EGA(인핸스드 글로벌 얼라인먼트) 등)이 종료되고, 웨이퍼(W) 상의 복수개 쇼트영역의 배열좌표가 구해진다.
또, 상기 레티클 얼라인먼트, 베이스 라인 계측 등의 준비작업에 대해서는 예컨대 일본 공개특허공보 평4-324923호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5,243,195호에 상세하게 개시되고, 또한, 이에 계속되는 EGA에 대해서는 일본 공개특허공보 소61-44429호 및 이것에 대응하는 미국특허 제4,780,6l7호 등에 상세하게 개시되어 있고, 일본 출원시에 지정된 지정국 또는 선택된 선택국의 국내 법령이 허용하는 한에서 상기 각 공보 및 이것들에 대응하는 상기 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
이렇게 하여 웨이퍼(W)의 노광을 위한 준비동작이 종료되면, 도시하지 않은 제어장치가 얼라인먼트 결과에 따라 웨이퍼측의 X축 레이저 간섭계(37X) 및 Y축 레이저 간섭계(37Y)의 계측값을 모니터하면서 웨이퍼(W)의 퍼스트 쇼트(첫번째 쇼트영역)의 노광을 위한 주사 개시 위치에 웨이퍼 구동계를 통해 웨이퍼 스테이지(WST)를 이동시킨다.
이어서, 제어장치가 레티클 구동계 및 웨이퍼 구동계를 통해 레티클 스테이지(RST)와 웨이퍼 스테이지(WST)의 X 방향의 주사를 개시하고, 두 스테이지 (RST,WST)가 각각의 목표 주사속도에 도달하면, 노광광(EL)에 의해 레티클(R)의 패턴영역이 조명되기 시작하여 주사노광이 개시된다.
제어장치에서는 특히 상기 주사 노광시에 레티클 스테이지(RST)의 X축 방향의 이동속도 Vr과 웨이퍼 스테이지(WST)의 X축 방향의 이동속도 Vw가 투영광학계 (PL)의 투영배율에 따른 속도비로 유지되도록 레티클 구동계 및 웨이퍼 구동계를 각각 통해 레티클 스테이지(RST) 및 웨이퍼 스테이지(WST)를 동기 제어한다.
그리고, 레티클(R)의 패턴영역이 다른 영역이 자외 펄스광으로 점차 조명되어 패턴영역 전체면에 대한 조명이 완료됨으로써, 웨이퍼(W) 상의 퍼스트 쇼트의 주사노광이 종료된다. 그럼으로써, 레티클(R)의 회로 패턴이 투영광학계(PL)를 통해 퍼스트 쇼트에 축소 전사된다.
이렇게 하여 퍼스트 쇼트의 주사노광이 종료되면, 제어장치에 의해 웨이퍼 스테이지(WST)가 X, Y축 방향으로 단계 이동되고, 세컨드 쇼트(두번째의 쇼트영역)의 노광을 위한 주사 개시 위치로 이동된다. 이 스테핑시에 제어장치에서는 웨이퍼측의 X축 레이저 간섭계(37X) 및 Y축 레이저 간섭계(37Y)의 계측값에 따라 웨이퍼 스테이지(WST)의 X, Y, θz 방향의 위치변위를 리얼 타임으로 계측한다. 이 계측 결과에 따라 제어장치에서는 XY 위치변위가 소정 상태가 되도록 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치를 제어한다.
그리고, 제어장치에서는 세컨드 쇼트에 대하여 상기와 동일한 주사노광을 실행한다.
이렇게 하여 웨이퍼(W) 상의 쇼트영역의 주사노광과 다음 쇼트영역의 노광을 위한 스테핑 동작이 반복적으로 실행되어 웨이퍼(W) 상의 모든 노광 대상 쇼트영역에 레티클(R)의 회로 패턴이 순차적으로 전사된다.
상기 웨이퍼 상의 각 쇼트영역에 대한 주사노광시에 상기 기술한 제 1 격리기구(60)와 제 2 격리기구(80)에 의해 그 광학 성능이 최대한 발휘할 수 있는 상태로 되어 있다. 즉, 투영광학계(PL) 내에 헬륨가스가 흐르고, 또 레티클실(15), 웨이퍼실(40) 내에 질소가스가 흐르며, 또한 투영광학계(PL) 내로의 질소가스 유입이 거의 완전히 방지되므로, 투영광학계(PL) 내부의 가스 굴절률이 거의 일정해져 투영광학계(PL)의 결상 특성을 장기간에 걸쳐 양호하게 유지할 수 있다. 또한, 투영광학계(PL) 내에서 레티클실(15) 및 웨이퍼실(40)로의 헬륨가스 유출이 거의 완전히 방지되기 때문에, 각 스테이지실(15,40) 내부의 가스 굴절률도 일정해진다. 또한, 격벽평판(64,84)의 변형이 억제됨으로써, 격벽평판(64,84)의 굴절률 등의 광학특성이 장기적으로 유지되므로, 노광 정밀도에 대한 격벽평판(64,84)의 악영향은 거의 존재하지 않는다.
또한, 시간 경과에 따라 보아도 투영광학계(PL)의 결상 성능의 열화가 거의 일어나지 않고, 또 레티클실(15) 및 웨이퍼실(40)에 충전되는 가스 굴절률의 변동도 억제된다. 따라서, 웨이퍼(W) 상의 전사 패턴의 열화를 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태의 노광장치(100)에 의하면, 결상 특성이양호하게 유지된 투영광학계(PL)를 통해 웨이퍼(W) 상의 각 쇼트영역에 패턴이 전사된다. 또한, 진공자외역의 노광광(EL)을 사용하여 노광을 실행하므로, 투영광학계(PL)의 해상도를 높일 수 있으며 미세 패턴을 고정밀도로 웨이퍼 상에 전사할 수 있다. 따라서, 장기적으로 고정밀도로 노광을 유지할 수 있게 되어 있다.
또, 배기장치는 격벽평판의 상측에 위치하는 제 2, 제 4 홀드부재에 설치되고, 즉 제 2, 제 4 홀드부재의 하면측에 배기홈을 형성하고, 이 배기홈에서 가스를 배기하는 것으로 하거나 시일 효과를 한층 더 발휘하기 위해서 광투과부재의 상하 양측에 배기홈을 형성하는 것으로 할 수도 있다.
또, 상기 실시형태에서는 투영광학계(PL)의 최상단에 제 1 격리기구(60)를 최하단에 제 2 격리기구(80)를 설치하고, 경통(50)의 내부와 외부의 가스환경을 격리시키는 것으로 했는데 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 제 1 격리기구(60)는 반드시 투영광학계(PL)의 최상단에 배치될 필요는 없고, 레티클(R) 측에서 렌즈수 분만큼 내측으로 들어간 위치에 설치할 수도 있다. 마찬가지로 제 2 격리기구(80)도 투영광학계(PL)의 웨이퍼(W) 측에서 렌즈수 분만큼 내측으로 들어간 위치에 설치할 수도 있다.
이 경우, 통상적인 렌즈를 유지하는 기구는, 상술한 바와 같이 렌즈 변형을 방지하기 위해서 렌즈를 부분적으로 점 접촉으로 홀딩할 뿐이므로, 제 1 격리기구(60)보다 상측에 있는 렌즈 주변의 공간 및 제 2 격리기구(80)보다 하측에 있는 렌즈 주변의 공간은 레티클실(15), 웨이퍼실(40)의 내부와 마찬가지로 질소가스가 충전된다. 이러한 경우라도 경통(50) 내부의 두 개의 공간을 거의 확실히격리시킬 수 있다.
또, 웨이퍼(W)의 위치 제어성은 레티클(R)의 위치제어성에 비해 투영광학계의 축소 배율(예컨대 1/4 또는 1/5) 분만큼 엄격하다. 이 때문에, 웨이퍼(W)를 탑재한 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치를 계측하는 간섭계에는 보다 높은 정밀도가 요구된다. 그래서, 웨이퍼(W)의 위치를 계측하는 간섭계의 광로는 굴절률이 작고, 압력이나 온도의 변화(요동)에 대한 파장의 변화가 작아지는 헬륨가스로 치환되는 것으로 할 수도 있다. 따라서, 상기 실시형태에서는 웨이퍼실(40)에는 투영광학계(PL)와 마찬가지로 헬륨가스를 충전할 수도 있고, 이 경우에는 투영광학계(PL) 내의 가스와 웨이퍼실(40) 내의 가스가 동일해지므로, 상기 실시형태와 같이 제 2 격리기구(80)를 설치할 필요도는 저하된다. 단, 웨이퍼실(40)은 웨이퍼 스테이지(WST) 등의 메인터넌스 및 웨이퍼 교환 등을 위해서 가스 분위기를 파기하는 기회가 많으므로, 이 때에 투영광학계(PL)의 치환 가스의 순도를 유지하기 위해서도 제 2 격리기구(80)를 설치해 두는 것이 바람직하다. 마찬가지로 레티클실(15) 내에 헬륨가스를 충전할 수도 있고, 이 경우에는 제 1 격리기구(60)를 반드시 설치하지 않아도 된다. 그러나, 레티클 스테이지(RST) 등의 메인터넌스 및 레티클 교환 등을 위해서 가스 분위기를 파기하는 기회가 많으므로, 이 때에 투영광학계(PL)의 치환가스의 순도를 유지하기 위해서도 제 1 격리기구(60)를 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 웨이퍼실(40) 또는 레티클실(15) 내에는 스테이지기구 등의 구동부가 있기 때문에, 웨이퍼실(40) 내 및 레티클실(15) 내에 포함되는 흡수성 가스의 농도가 투영광학계(PL) 내에 포함되는 흡수성 가스의 농도보다 높게 관리된다. 이 경우, 웨이퍼실(40) 또는 레티클실(15) 내의 저흡수성 가스의 종류가 투영광학계(PL) 내부의 저흡수성 가스와 동일하더라도, 제 l 격리기구(60), 제 2 격리기구(80)의 적어도 일측이 있음으로써, 투영광학계(PL) 내에 포함되는 흡수성 가스의 농도를 웨이퍼실(40) 또는 레티클실(15) 내의 흡수성 가스의 농도보다 낮게 유지할 수 있다.
또, 광원으로서 KrF 엑시머레이저나 ArF 엑시머레이저를 사용하는 경우에는, 레티클실(15), 웨이퍼실(40) 등은 반드시 설치할 필요는 없다. 이러한 경우라도 제 1 격리기구(60), 제 2 격리기구(80)는 투영광학계(PL)의 치환 가스의 순도를 유지하기 위해서 유효하게 기능한다.
또, 제 1, 제 2 격리기구(60,80)에서 격벽평판(64,84)을 상측으로부터 협지하는(유지하는) 제 2, 제 4 홀드부재(66,86)는 반드시 형성할 필요는 없고, 단순히 광투과부재(64,84)를 하측으로부터 제 l, 제 3 홀드부재(66,86)에 의해 지지하는 것만으로도 된다.
또한, 상기 실시형태에서는 격벽평판의 형상은 평판 형상으로 했는데, 본 발명이 이에 한정되지 않고, 도 5A에 나타내는 바와 같이 미소한 곡률을 갖는 평면 볼록 또는 평면 오목렌즈(164)여도 된다. 이 경우에는 그 평면측이 하측에 위치하도록 하면, 제 1 홀드부재(62)를 그대로 사용할 수 있으므로, 홀드부재의 가공 면에서 유리하다. 또는, 도 5B에 나타내는 바와 같이 격벽평판을 유지하는 홀드부재(62',66')를 렌즈의 곡률과 거의 같은 곡률의 면으로 가공하는 것을 전제로하여 양면에 곡률을 갖는 렌즈(164')를 사용할 수도 있다. 또한, 도 5C에 나타내는 바와 같이 대체적으로 평면이며, 노광 광로내에 관해서는 국소적으로 요철 가공된 특수한 면형상을 갖는 부재(164")를 사용할 수도 있고, 이 경우에는 상기 실시형태에서 사용된 홀드부재(62,66)를 그대로 사용할 수 있게 되어 있다. 이와 같은 형상의 부재로는 소위 수차보정 부재(판)를 대표적으로 들 수 있고, 이 수차보정 부재를 사용함으로써 투영광학계(PL)의 결상 특성, 예컨대 디스토션 등의 수차를 양호하게 보정할 수 있게 된다. 이 경우의 수차보정 부재의 표면 요철형상은 투영광학계(PL)의 디스토션 등의 수차를 미리 계측하고, 이 계측 결과에 따라 그 수차가 보정되도록 가공되어 있다.
또, 상기 실시형태에서는 제 1 홀드부재, 제 3 홀드부재에 형성된 배기홈(46,56)을 한 개로 했는데, 동심원 형상으로 이중, 삼중으로 배기홈을 형성하고, 각 배기홈 각각에서 강제 배기하는 것으로 할 수도 있고, 그럼으로써 가스 혼입을 한층 더 억제하는 것으로 할 수 있다. 또한, 복수개 배기홈을 형성하는 경우에는 돌기부(52a∼52c)를 사이에 두고 내측과 외측에 형성할 수도 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 투영광학계에 제 1 격리기구, 제 2 격리기구가 설치된 경우에 대해서 설명했는데, 투영광학계에 한정되지 않고, 조명광학계에 대해서도 격리기구를 채택할 수 있다. 이 경우, 도 1에서 나타내는 광투과창(12) 대신에 상기 격리기구를 설치하면 된다.
또, 상기 실시형태에서는 격벽평판으로서 원판 형상의 부재를 채택했는데, 본 발명이 이에 한정되지 않고, 제 1, 제 3 홀드부재에 형성된 배기홈을 덮을 수있는 만큼의 크기를 갖는 부재면 원판 형상 이외의 형상이어도 된다. 또한, 배기홈의 형상도 상기 실시형태에서 설명한 바와 같은 고리 형상의 형상에 한정되지 않고, 타원 형상이나 다각형 형상 또는 레이스 트랙형의 형상이어도 된다. 또한, 배기홈의 형상은 이들의 무단 형상(폐쇄된 형상)에 한정되지 않고, 예컨대 C 자형 등의 상기 각종 무단 형상의 일부가 결여된 유단 형상으로 할 수도 있다. 이 경우, 균일한 배기를 실행한다는 관점에서는 무단 형상으로 간주할 정도로 결여부의 치수를 짧게 하는 것이 바람직하다.
또, 제 1, 제 2 격리기구(60,80)를 각각 구성하는 격벽평판(64,84)은 세 돌기부에서 지지되고 있다. 그래서, 이들의 격벽평판(64,84)의 변형을 미리 예측할 수 있고, 그 변형에 의한 투영광학계의 결상 상태를 조정(조정기구로서 투영광학계를 구성하는 복수개 광학소자의 일부를 이동시킴)할 수 있다. 또한, 격벽평판(64,84)을 교환하는 경우(특히 격벽평판 84는 레지스트에서 발생되는 유기물 등의 아웃 가스가 부착되기 때문에 정기적으로 교환할 필요가 있음)라도, 격벽평판(64,84)이 3개의 돌기부에서 지지되는 구성이므로, 경통에 대한 격벽평판 (64,84)의 부착 재현성이 얻어진다.
또한, 상기 실시형태에서는 렌즈나 격벽평판을 유지하는 돌기부는 모두 3 군데에 형성되어 있는 것으로 했는데, 본 발명이 이에 한정되지 않고, 돌기부는 4 군데 이상에 형성되어 있는 것으로 할 수도 있다.
또, 상기 실시형태에서는 가스를 강제적으로 배기하는 배기장치로서 제 1, 제 3 홀드부재의 격벽평판과 대향하는 위치에 배기홈을 형성하고, 이 배기홈을 통해 가스를 배기하는 것을 채택했는데, 본 발명에 관한 배기장치는 이에 한정되지 않는다. 또한, 격벽평판과 각 홀드부재의 간격을 좁히고 또 이들이 대향하여 배치되는 부분의 면적을 크게 함으로써 충분한 기밀성이 달성되는 것이면, 배기홈 등을 사용한 배기기구를 생략할 수도 있다. 또한, 격벽평판에 대하여 변형이 생기지 않을 정도로 마스크실 또는 웨이퍼실에 대하여 투영광학계(PL) 내의 가스압력을 높게 하도록 한 경우에도 상기 배기기구를 생략할 수 있다.
또한, 투영광학계(PL)를 구성하는 렌즈의 소재(유리재)도 사용하는 광원에 따라 사용할 필요가 있다. ArF 엑시머레이저 광원 또는 KrF 엑시머레이저 광원을 사용하는 경우에는, 합성석영 및 형석의 양쪽을 사용할 수도 있지만, 광원으로서 F2레이저 광원 등의 진공자외 광원을 사용하는 경우에는 모두 형석을 사용할 필요가 있다.
또한, 형석 이외에 플루오르화리튬, 플루오르화마그네슘, 플루오르화스트론튬, 리튬-칼슘-알루미늄-플로라이드 및 리튬-스트론튬-알루미늄-플로라이드 등의 결정이나 지르코늄-바륨-란탄-알루미늄으로 이루어진 플루오르화유리나 불소를 도핑한 석영유리, 불소에 첨가하여 수소도 도핑된 석영유리, 수산기를 함유시킨 석영유리, 불소에 첨가하여 수산기를 함유한 석영유리 등의 개량 석영을 사용할 수도 있다.
또, 상기 실시형태의 노광장치의 광원은 F2레이저 광원, ArF 엑시머레이저 광원, KrF 엑시머레이저 광원 등에 한정되지 않고, 예컨대, DFB 반도체 레이저 또는 화이버 레이저에서 발진되는 적외역 또는 가시역의 단일파장 레이저광을 예컨대 에르븀(또는 에르븀과 이테르븀 모두)이 도핑된 화이버 증폭기로 증폭시켜 비선형광학결정을 사용하여 자외광으로 파장 변환한 고조파를 사용할 수도 있다. 또한, 투영광학계의 배율은 축소계뿐만 아니라 등배 및 확대계 어느 것이나 된다.
또한, 투영광학계로서 반사굴절형 투영광학계를 사용하는 경우, 예컨대 일본 공개특허공보 평8-171054호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5,668,672호 및 일본 공개특허공보 평10-20195호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5,835,275호 등에 개시되는 반사광학소자로서 빔 스플리터와 오목면경을 갖는 반사굴절계, 또는 일본 공개특허공보 평8-334695호 및 이것에 대응하는 미국특허 제5,689,377호 및 WO01/65296 및 이것에 대응하는 미국특허출원 제769,832호(출원일: 2001년 1월 26일) 등에 개시되는 반사광학소자로서 빔 스플리터를 사용하지 않고 오목면경 등을 갖는 반사굴절계를 사용할 수 있다. 일본 출원시에 지정된 지정국 또는 선택된 선택국의 국내 법령이 허용하는 한에서 상기 각 공보 및 이것들에 대응하는 미국특허 및 미국특허출원에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
그 밖에 미국특허 제5,031,976호, 제5,488,229호 및 제5,717,518호에 개시되는 복수개 굴절광학소자와 2개의 미러(오목면경인 주거울과 굴절소자 또는 평행평면판의 입사면과 반대측에 반사면이 형성되는 이면경인 부거울)를 동일축 상에 배치하고, 이 복수개 굴절광학소자로 형성되는 레티클 패턴의 중간 이미지를 주거울과 부거울로 웨이퍼 상에 재결상시키는 반사굴절계를 사용할 수도 있다. 이 반사굴절계에서는 복수개 굴절광학소자에 계속하여 주거울과 부거울이 배치되고, 조명광이 주거울의 일부를 통과하여 부거울, 주거울의 순서대로 반사되고, 그리고 부거울의 일부를 통과하여 웨이퍼 상에 도달하게 된다. 일본 출원시에 지정된 지정국 또는 선택된 선택국의 국내 법령이 허용하는 한에서 상기 미국특허에서의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
또한, 반사굴절형 투영광학계로는 예컨대 원형 이미지 필드를 가지고, 또 물체면측 및 이미지면측이 모두 텔레센트릭인 동시에, 그 투영배율이 1/4배 또는 1/5배가 되는 축소계를 사용할 수도 있다. 또한, 이 반사굴절형 투영광학계를 구비한 주사형 노광장치의 경우, 조명광의 조사영역이 투영광학계의 시야 내에서 그 광축을 거의 중심으로 하고, 또 레티클 또는 웨이퍼의 주사방향과 거의 직교하는 방향을 따라 연재되는 직사각형 슬릿 형상으로 규정되는 타입일 수도 있다. 이러한 반사굴절형 투영광학계를 구비한 주사형 노광장치에 의하면, 예컨대 파장 157㎚의 F2레이저 광을 노광용 조명광으로서 사용해도 100㎚ L/S 패턴 정도의 미세 패턴을 웨이퍼 상에 고정밀도로 전사할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는 스텝 앤드 스캔 방식 등의 주사형 노광장치에 본 발명이 적용된 경우에 대해서 설명했는데, 물론 본 발명의 적용 범위가 이에 한정되지 않는다. 즉, 스텝 앤드 리피트 방식의 축소 투영노광장치에도 본 발명은 바람직하게 적용할 수 있다.
또한, 웨이퍼 스테이지(WST), 레티클 스테이지(RST)의 부상 방식으로서, 자기부상이 아니며, 물론 가스 흐름에 의한 부상력을 이용한 방식을 채택할 수도 있지만, 이러한 경우에는 스테이지의 부상용에 공급되는 가스는 각 스테이지실에 충전되는 질소가스를 사용하는 것이 바람직하다.
또, 복수개 렌즈로 구성되는 조명광학계, 투영광학계를 노광장치 본체에 장착하여 광학 조정하는 동시에, 다수의 기계부품으로 이루어진 웨이퍼 스테이지(스캔형의 경우에는 레티클 스테이지도)를 노광장치 본체에 장착하여 배선이나 배관을 접속시키고, 레티클실, 웨이퍼실을 구성하는 각 격벽을 부착하며 가스의 배관계를 접속시키며, 노광장치의 제어계에 대한 각부의 접속을 실행하고, 또한 종합 조정(전기 조정, 동작 확인 등)을 함으로써, 상기 실시형태의 노광장치(100) 등의 본 발명에 관한 노광장치를 제조할 수 있다. 또, 노광장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 실행하는 것이 바람직하다.
(디바이스 제조방법)
다음에, 상기 기술한 노광장치를 리소그래피 공정에서 사용한 디바이스 제조방법의 실시형태에 대해서 설명한다.
도 6에는 디바이스(IC나 LSI 등의 반도체 칩, 액정패널, CCD, 박막자기헤드, 마이크로 머신 등) 제조예의 흐름도가 도시되어 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 먼저 단계 201(설계 단계)에서 디바이스의 기능ㆍ성능 설계(예컨대, 반도체 디바이스의 회로 설계 등)를 하고, 그 기능을 실현하기 위한 패턴 설계를 한다. 계속해서, 단계 202(마스크 제작 단계)에서 설계된 회로 패턴을 형성한 마스크를 제작한다. 한편, 단계 203(웨이퍼 제조 단계)에서 규소 등의 재료를 사용하여 웨이퍼를 제조한다.
다음으로, 단계 204(웨이퍼 처리 단계)에서 단계 201∼단계 203에서 준비한 마스크와 웨이퍼를 사용하여, 후술하는 바와 같이 리소그래피 기술 등에 의해 웨이퍼 상에 실제의 회로 등을 형성한다. 이어서, 단계 205(디바이스 조립 단계)에서 단계 204에서 처리된 웨이퍼를 사용하여 디바이스 조립을 한다. 이 단계 205에는 다이싱 공정, 본딩 공정 및 패키징 공정(칩 봉입) 등의 공정이 필요에 따라 포함된다.
마지막으로, 단계 206(검사단계)에서 단계 205에서 제조된 디바이스의 작동확인 테스트, 내구 테스트 등의 검사를 한다. 이러한 공정을 거친 후에 디바이스가 완성되고, 이것이 출하된다.
도 7에는 반도체 디바이스에 있어서의 상기 단계 204의 상세한 흐름예가 도시되어 있다. 도 7에서 단계 211(산화 단계)에서는 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 단계 212(CVD 단계)에서는 웨이퍼 표면에 절연막을 형성한다. 단계 213(전극 형성 단계)에서는 웨이퍼 상에 전극을 증착으로 형성한다. 단계 214(이온 주입 단계)에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. 이상과 같은 단계 211∼단계 214 각각은 웨이퍼 처리의 각 단계의 전처리 공정을 구성하고 있으며, 각 단계에서 필요한 처리에 따라 선택되어 실행된다.
웨이퍼 공정의 각 단계에서 상기 기술한 전처리 공정이 종료되면 다음과 같이 하여 후처리 공정이 실행된다. 이 후처리 공정에서는 먼저 단계 215(레지스트 형성 단계)에서 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 계속해서, 단계 216(노광 단계)에서 앞서 설명한 리소그래피 시스템(노광장치) 및 노광방법으로 마스크의 회로패턴을 웨이퍼에 전사한다. 다음으로, 단계 217 (현상 단계)에서, 웨이퍼를 형상하고, 단계 218(에칭 단계)에서 레지스트가 잔존해 있는 부분 이외의 부분의 노출부재를 에칭으로 제거한다. 그리고, 단계 219(레지스트 제거 단계)에서 에칭이 완료되고 불필요해진 레지스트를 제거한다.
이들의 전처리 공정과 후처리 공정을 반복적으로 실행함으로써 웨이퍼 상에 다중으로 회로 패턴이 형성된다.
이상 설명한 본 실시형태의 디바이스 제조방법을 이용하면, 노광 공정(단계 216)에서 상기 실시형태의 노광장치가 사용되므로, 장기간에 걸쳐 고정밀도로 레티클의 패턴을 웨이퍼 상에 전사할 수 있다. 그 결과, 고집적도의 디바이스의 생산성(수율을 포함함)를 향상시킬 수 있게 된다.
산업상의 이용 가능성
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 광학장치는 광학 특성을 유지하면서 경통의 내부와 외부 또는 경통 내부의 두 개의 공간을 거의 확실히 격리시키는 데 적합하다. 또, 본 발명의 노광장치는 장기간에 걸쳐 고정밀도로 노광하는 데 적합하다. 또한, 본 발명의 디바이스 제조방법은 고집적도의 마이크로 디바이스의 생산에 적합하다.

Claims (33)

  1. 경통의 내부에 광의 광로가 형성된 광학장치로서,
    상기 광이 투과되는 판 형상의 투과성 광학소자; 및
    상기 투과성 광학소자의 일측 면의 상기 광로의 외주 부분에 대향하는 제 1 대향면과, 이 제 1 대향면에 형성되고, 상기 투과성 광학소자를 적어도 3 점에서 접촉 지지함으로써, 상기 투과성 광학소자의 일측 면과 상기 제 1 대향면과의 사이에 소정의 제 1 클리어런스를 형성하는 적어도 3 개의 제 1 돌기부를 가지며, 상기 경통에 부착된 제 1 지지부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 경통은, 상기 제 1 지지부재가 부착된 부분을 포함하는 적어도 일부가 원통 형상이고,
    상기 투과성 광학소자는 외주가 원형인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 지지부재에는, 상기 광로를 형성하는 원형 개구가 형성되고,
    상기 투과성 광학소자는, 상기 원형 개구의 외측으로 돌출하는 원환 형상의 돌출부가 형성되는 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 투과성 광학소자는 렌즈 기능을 갖는 광학소자인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과성 광학소자의 상기 제 1 돌기부와의 접촉면 부분은 평면 및 곡면 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과성 광학소자와 상기 제 1 지지부재의 상기 제 1 대향면과의 사이의 공간을 통해 가스를 강제적으로 배기하는 배기장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 배기장치는, 상기 제 1 지지부재의 상기 제 l 대향면에 형성된, 배기경로의 일부를 구성하는 고리 형상의 배기홈을 갖는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과성 광학소자의 타측 면의 상기 광로의 외주 부분에 대향하는 제 2 대향면과, 이 제 2 대향면에 형성되고, 상기 투과성 광학소자에 대하여 상기 제 1돌기부에 대향하는 위치에서 각각 접촉함으로써, 상기 투과성 광학소자의 타측 면과 상기 제 2 대향면과의 사이에 소정의 제 2 클리어런스를 형성하는 적어도 3 개의 제 2 돌기부를 가지며, 상기 제 1 지지부재와 함께 상기 투과성 광학소자를 사이에 끼우는 제 2 지지부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 돌기부 및 상기 제 2 돌기부는, 상기 투과성 광학소자를 사이에 두고 서로 대향하는 위치에 각각 3 개 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 투과성 광학소자의 상기 제 2 돌기부와의 접촉면 부분은 평면 및 곡면 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 경통은, 상기 제 1 지지부재가 부착된 부분을 포함하는 적어도 일부가 원통 형상이고,
    상기 투과성 광학소자는 외주가 원형이고,
    상기 제 1 지지부재 및 제 2 지지부재에는, 상기 광로를 형성하는 원형 개구가 각각 형성되고,
    상기 투과성 광학소자는, 상기 각 원형 개구의 외측으로 돌출하는 원환 형상의 돌출부가 각각 형성되는 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 투과성 광학소자는 렌즈 기능을 갖는 광학소자인 것을 특징으로 하는 광학장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 투과성 광학소자와 상기 제 2 지지부재의 상기 제 2 대향면과의 사이의 공간을 통해 가스를 강제적으로 배기하는 배기장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 배기장치는, 상기 제 2 지지부재의 상기 제 2 대향면에 형성된, 배기경로의 일부를 구성하는 고리 형상의 배기홈을 갖는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  15. 에너지빔에 의해 기판을 노광하여 소정 패턴을 상기 기판 상에 형성하는 노광장치로서,
    상기 에너지빔의 광로가 그 내부에 형성된 경통; 및
    상기 에너지빔의 광로 상에 배치된 상기 에너지빔이 투과되는 판 형상의 제1 투과성 광학소자와, 상기 경통에 부착되고, 상기 제 1 투과성 광학소자의 일측 면의 상기 광로의 외주 부분에 적어도 일부가 소정의 제 1 클리어런스를 사이에 두고 대향하도록, 상기 제 1 투과성 광학소자를 적어도 3 개의 제 1 지지부를 통해 지지하는 제 1 지지부재를 가지며, 상기 제 1 투과성 광학소자의 일측의 면측의 공간과 타측의 면측의 공간을 거의 격리시키는 제 1 격리기구를 갖고, 상기 패턴을 통과한 상기 에너지빔을 상기 기판에 투사하는 광학장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 각 제 1 지지부는, 상기 제 1 투과성 광학소자의 상기 일측의 면에 대향하는 상기 제 1 지지부재의 면에 형성된 돌기부인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 격리기구는, 상기 제 1 투과성 광학소자의 상기 타측의 면의 상기 광로의 외주 부분에 적어도 일부가 소정의 제 2 클리어런스를 사이에 두고 대향하도록, 상기 각 제 1 지지부에 각각 대향하는 제 2 지지부를 사이에 두고 상기 제 1 투과성 광학소자의 상기 타측의 면에 각각 접촉하고, 상기 제 1 지지부재와 함께 상기 제 1 투과성 광학소자를 사이에 끼우는 제 2 지지부재를 더 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 각 제 2 지지부는, 상기 제 1 투과성 광학소자의 상기 타측의 면에 대향하는 상기 제 2 지지부재의 면에 형성된 돌기부인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 경통은, 상기 소정의 패턴을 상기 기판 상에 투영하는 투영광학계를 수용하고,
    상기 제 1 투과성 광학소자는 상기 투영광학계의 물체면측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 광학장치는,
    상기 투영광학계의 이미지면측에 배치된 상기 에너지빔이 투과되는 판 형상의 제 2 투과성 광학소자와, 상기 경통에 부착되고, 상기 제 2 투과성 광학소자의 상기 일측의 면의 상기 광로의 외주 부분에 적어도 일부가 소정의 제 2 클리어런스를 사이에 두고 대향하도록, 상기 제 2 투과성 광학소자를 적어도 3 개의 제 2 지지부를 통해 지지하는 제 2 지지부재를 가지며, 상기 제 2 투과성 광학소자의 상기 일측의 면측의 공간과 타측의 면측의 공간을 거의 격리시키는 제 2 격리기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 각 제 2 지지부는, 상기 제 2 투과성 광학소자의 상기 일측의 면에 대향하는 상기 제 2 지지부재의 면에 형성된 돌기부인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 2 격리기구는, 상기 제 2 투과성 광학소자의 상기 타측의 면의 상기 광로의 외주 부분에 적어도 일부가 소정의 제 3 클리어런스를 사이에 두고 대향하고, 상기 각 제 2 지지부에 각각 대향하는 제 3 지지부를 사이에 두고 상기 제 2 투과성 광학소자의 상기 타측의 면에 각각 접촉하고, 상기 제 2 지지부재와 함께 상기 제 2 투과성 광학소자를 사이에 끼우는 제 3 지지부재를 더 갖는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 각 제 3 지지부는, 상기 제 2 투과성 광학소자의 상기 타측의 면에 대향하는 상기 제 3 지지부재의 면에 형성된 돌기부인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 경통에 대하여 기밀상태로 접속되고, 그 내부에 상기 패턴이 형성된 마스크가 수용되는 마스크실;
    상기 경통에 대하여 기밀상태로 접속되고, 그 내부에 상기 기판을 유지하는기판 스테이지가 수용되는 기판실을 더 구비하고,
    상기 경통, 상기 마스크실 및 상기 기판실 각각의 내부에, 상기 에너지빔을 흡수하는 특성이 작은 저흡수성 가스가 각각 공급되고,
    상기 경통의 내부와 상기 마스크실의 내부와의 사이에서의 상기 저흡수성 가스의 격리가 상기 제 1 격리기구에 의해 이루어지는 동시에, 상기 경통의 내부와 상기 기판실의 내부와의 사이에서의 상기 저흡수성 가스의 격리가 상기 제 2 격리기구에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  25. 제 15 항에 있어서,
    상기 경통에 대하여 기밀상태로 접속되고, 그 내부에 상기 패턴이 형성된 마스크가 수용되는 마스크실을 더 구비하고,
    상기 경통의 내부와 상기 마스크실의 내부에 상기 에너지빔을 흡수하는 특성이 작은 저흡수성 가스가 각각 공급되고, 상기 경통의 내부와 상기 마스크실의 내부와의 사이에서의 상기 저흡수성 가스의 격리가 상기 제 1 격리기구에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 경통에는 그의 외주부에, 상기 경통을 유지부재에 유지시키기 위한 플랜지부가 형성되고,
    상기 마스크실의 격벽은, 상기 플랜지부에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 경통에는 그의 외주부에, 상기 경통을 유지부재에 유지시키기 위한 플랜지부가 형성되고,
    상기 경통 내부로의 상기 저흡수성 가스의 공급은, 상기 플랜지부에 형성된 급기경로를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 마스크실 내부에 공급되는 상기 저흡수성 가스와 상기 경통 내부에 공급되는 상기 저흡수성 가스는 상이한 종류의 가스인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  29. 제 15 항에 있어서,
    상기 경통에 대하여 기밀상태로 접속되고, 그의 내부에 상기 기판을 유지하는 기판 스테이지가 수용되는 기판실을 더 구비하고,
    상기 경통의 내부와 상기 기판실의 내부에 상기 에너지빔을 흡수하는 특성이 작은 저흡수성 가스가 각각 공급되고, 상기 경통의 내부와 상기 기판실의 내부에서의 상기 저흡수성 가스의 격리가 상기 제 1 격리기구에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 경통에는 그의 외주부에, 상기 경통을 유지부재에 유지시키기 위한 플랜지부가 형성되고,
    상기 기판실의 격벽은, 상기 플랜지부에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 기판실의 내부에 공급되는 상기 저흡수성 가스와 상기 경통의 내부에 공급되는 상기 저흡수성 가스는 상이한 종류의 가스인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  32. 제 15 항에 있어서,
    상기 에너지빔은 파장 190㎚ 이하의 진공자외역에 속하는 광인 것을 특징으로 하는 노광장치.
  33. 리소그래피 공정을 포함하는 디바이스 제조방법으로서,
    상기 리소그래피 공정에서는, 제 15 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 기재된 노광장치를 사용하여 노광을 행하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
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