KR20090034736A - 노광장치, 노광 방법 및 디바이스 제조방법 - Google Patents

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KR20090034736A
KR20090034736A KR1020080095117A KR20080095117A KR20090034736A KR 20090034736 A KR20090034736 A KR 20090034736A KR 1020080095117 A KR1020080095117 A KR 1020080095117A KR 20080095117 A KR20080095117 A KR 20080095117A KR 20090034736 A KR20090034736 A KR 20090034736A
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

액체를 통해서 기판을 노광하도록 구성된 노광장치는, 원판의 패턴의 상을 상기 기판에 투영하는 투영 광학계와 상기 기판을 지지한 상태로 이동하는 스테이지를 포함한다. 게다가, 노광장치는, 액체의 공급구 및 회수구를 포함하고, 상기 스테이지와 상기 투영 광학계와의 사이에 상기 투영 광학계와는 이간해서 배치되어 있는 부재와, 상기 투영 광학계와 상기 부재와의 사이의 공간에, 배출구를 통해서 불활성 가스를 공급하는 공급 유닛을 포함한다. 그리고, 상기 배출구가 상기 공간으로 향해 있다.
노광장치, 투영 광학계, 공급구, 회수구

Description

노광장치, 노광 방법 및 디바이스 제조방법{EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 노광장치, 노광 방법 및 디바이스 제조방법에 관한 것이다.
레티클(마스크) 위에 묘화된 회로 패턴을 투영 광학계에 의해 웨이퍼 위에 전사하기 위해서, 노광장치가 종래부터 사용되고 있다. 근래에는, 한층 더 해상도 향상의 요구를 충족하기 위해서, 액침 노광이라고 하는 노광방법이 주목되고 있다. 액침 노광 방법을 이용하는 노광장치는, 투영 광학계의 웨이퍼측 위의 매질로서 액체(액침액)를 사용함으로써, 투영 광학계의 개구수(NA)의 증가가 가능하다. 즉, 투영 광학계의 NA는 매질의 굴절률을 "n"으로 하면, n·sinθ이므로, 공기의 굴절률보다 높은 굴절률(n＞1)의 매질을 이용하는 것으로 NA를 "n"까지 증가시킬 수가 있다. 이렇게 함으로써, NA의 증가를 달성할 수 있다.
현재, 액침 노광장치에 사용될 수 있는 굴절률이 높은 액체 중에는, 산소 용해도가 높은 액체가 있다. 이 액체 중에 산소가 용해하면, 액체의 노광 광의 투과율이 저하해, 해상도의 저하의 원인이 된다. 이와 같이, 그 액체에 산소가 용해하 는 것을 방지하기 위해서, 액체 주변을 질소, 아르곤, 또는 헬륨 등의 불활성 가스로 채워서, 액체의 산소 농도를 낮게 유지하고 있다(일본국 공개특허공보 특개 2006－173295호, 일본국 공개특허공보 특개 2005－183744호 참조).
일본국 공개특허공보 특개 2006－173295호 및 일본국 공개특허공보 특개 2005－183744호에 기재된 바와 같이, 액침액을 공급 또는 회수하기 위해 사용되는 공급구나 회수구를 포함하는 부재를, 투영 광학계로부터 분리하는데 유용하다. 이와 같이 해서, 액체의 공급이나 회수 시에 발생하는 진동이 투영 광학계에 전해지는 것을 방지한다.
그러나, 공급구나 회수구를 포함한 부재를 투영 광학계와 분리하면, 공급구나 회수구를 갖는 부재와 투영 광학계를 구성하는 부재와의 사이에 간극이 생긴다. 그러한 간극에 불활성 가스가 공급되기 어렵다. 따라서, 그 간극에 있는 산소가 액체에 용해하여, 액체 중의 산소 농도가 만족스러운 레벨까지 감소하지 않는다. 또, 투영 광학계의 최종 렌즈와 웨이퍼 혹은 동면판과의 사이의 간극은 매우 좁기 때문에, 그 간극에 있어서의 산소 농도를 저하시키는 것이 곤란하다.
본 발명은, 액침 노광에 이용되는 액체 중의 산소 농도를 줄일 수 있는 노광장치 및 노광 방법을 지향한다.
본 발명의 일 국면에 따른, 액체를 통해서 기판을 노광하도록 구성된 노광장치는 원판 위에 형성된 패턴의 상을 상기 기판에 투영하도록 구성된 투영 광학계를 구비한다. 또, 노광장치는, 상기 기판을 지지한 상태로 이동하도록 구성된 스테이 지와, 액체의 공급구 및 회수구를 포함하고, 상기 스테이지와 상기 투영 광학계와의 사이에, 상기 투영 광학계와는 이간해서 배치되어 있는 부재와, 상기 투영 광학계와 상기 부재와의 사이의 공간에 배출구를 통해서 불활성 가스를 공급하도록 구성된 공급 유닛을 구비한다. 상기 배출구는 상기 공간으로 향해 있다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른, 액체를 통해서 기판을 노광하도록 구성된 노광장치는 원판 위에 형성된 패턴의 상을 상기 기판에 투영하도록 구성된 투영 광학계와, 상기 기판을 지지한 상태로 이동하도록 구성된 스테이지와, 액체의 공급구 및 회수구를 포함하고, 상기 스테이지와 상기 투영 광학계와의 사이에 상기 투영 광학계와는 이간해서 배치되어 있는 부재와, 상기 부재와 상기 스테이지와의 사이의 공간에, 배출구를 통해서 불활성 가스를 공급하도록 구성된 공급 유닛과, 상기 공급 유닛에 의해 공급된 불활성 가스를 회수구를 통해서 회수하도록 구성된 회수 유닛을 구비한다. 상기 공급 유닛의 배출구와 상기 회수 유닛의 회수구가 상기 투영 광학계에 대향하는 상기 스테이지의 면에 설치되어 있다.
본 발명의 또 다른 국면에 따른, 투영 광학계 및 액체를 통해서 원판 위에 형성된 패턴의 상을 기판에 투영해서 상기 기판을 노광하는 노광 방법은, 액체의 공급구 및 회수구를 포함하는 부재와 상기 투영 광학계와의 사이의 공간에, 상기 공간으로 향한 배출구를 통해서 불활성 가스를 공급하는 것과, 상기 불활성 가스를 공급한 후, 상기 투영 광학계와 상기 기판과의 사이의 공간에 상기 액체를 공급하는 것과, 상기 투영 광학계와 상기 기판과의 사이의 공간에 공급된 상기 액체를 통해서 상기 기판을 노광하는 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징들 및 국면들은 첨부도면을 참조하면서 이하의 상세한 설명으로부터 밝혀질 것이다.
본 발명의 다양한 예시적인 실시 예들, 특징들, 및 국면들은 도면을 참조하면서 이하에 자세히 설명될 것이다.
(제 1의 예시적인 실시 예)
도 1은, 본 발명의 제 1의 예시적인 실시 예에 따른 노광장치의 구성을 나타낸다. 도 1 중의 화살표는 데이터의 흐름을 나타낸다.
노광장치(1)는, 투영 광학계(30)의 웨이퍼 측에 있는 광학 소자의 최종면(최종 광학 소자)과 웨이퍼와의 사이에 공급되는 액체 L(액침액)를 통해서, 레티클에 형성된 회로 패턴을 웨이퍼에 투영하는 액침형의 투영 노광장치이다.
이러한 투영 노광장치는, 2종류로 분류되는데, 한 종류는 스텝·앤드·리피트 방식을 이용하고, 다른 종류는 스텝·앤드·스캔 방식을 이용하고 있다. 본 예시적인 실시 예에서는 스텝·앤드·스캔 방식을 이용하는 노광장치를 예로 설명한다. 이러한 종류의 노광장치는 "스캐너"라고도 불린다. 이 스텝·앤드·스캔 방식에 따라, 레티클에 대해서 웨이퍼를 연속적으로 주사하고 레티클 위에 형성된 패턴을 웨이퍼에 전사한다. 1샷(shot)이 종료한 후에 웨이퍼를 다음 노광영역으로 스텝 이동시킨다. 다른 한편, 스텝·앤드·리피트 방식에 따라, 한 샷으로 웨이퍼를 일괄 노광한다. 그리고, 웨이퍼를 다음의 노광 영역으로 스텝 이동시킨다.
노광장치(1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 조명 장치(10)와, 레티클(20)을 홀드하도록 구성된 레티클 스테이지(25)와, 투영 광학계(30)와, 웨이퍼(40)를 홀드하도록 구성된 웨이퍼 스테이지(45)와, 거리 계측 유닛(50)과, 스테이지 제어부(60)와, 유체 제어부(70)를 포함한다.
조명 장치(10)는, 회로 패턴이 형성된 레티클(20)을 조명하기 위해 사용되는, 광원부(미도시)와 조명 광학계(미도시)를 포함한다.
광원부의 광원으로서는, 예를 들면, 파장 약 193nm의 ArF(argon fluoride) 엑시머 레이저, 또는 파장 약 248nm의 KrF(krypton fluoride) 엑시머 레이저 등을 사용할 수가 있다. 그러나, 광원의 종류는 엑시머 레이저에 한정되지 않고, 예를 들면, 파장 약 157nm의 F2(molecular fluorine) 레이저를 사용할 수도 있다. 광원의 개수도 한정되지 않는다. 또, 광원부에 사용되는 광원은 레이저에 한정되는 것은 아니고, 한 개 또는 복수의 수은 램프나 크세논 램프도 사용 가능하다.
조명 광학계는, 레티클(20)을 조명하도록 구성되어 있다. 이 조명 광학계는 렌즈, 미러, 옵티컬 인테그레이터(optical integrator), 조리개 등의 구성소자를 포함한다. 예를 들면, 이들 구성소자는 콘덴서 렌즈, 플라이-아이(fly-eye) 렌즈, 개구 조리개, 콘덴서 렌즈, 슬릿(slit), 결상 광학계의 순서로 정렬된다. 본 예시적인 실시 예에 의하면, 옵티컬 인테그레이터는, 플라이 아이 렌즈와 2세트의 실린드리컬 렌즈 어레이(또는 렌티큘러(lenticular) 렌즈)판을 적층해서 구성된 인테그레이터이다. 그렇지만, 이 옵티컬 인테그레이터는 광학 로드(rod)나 회절 소자로 치환될 수도 있다.
원판으로서의 레티클(마스크)(20)은, 레티클 반송계(미도시)에 의해 노광장 치(1)의 외부로부터 레티클 스테이지(25)로 반송되고, 레티클 스테이지(25)에 의해 지지 및 구동된다. 레티클(20)은, 예를 들면, 석영제이다. 전사되어야 하는 회로 패턴은 레티클(20) 위에 형성되어 있다. 레티클(20)로부터의 회절 광은, 투영 광학계(30)를 통과해서, 웨이퍼(40) 위에 투영된다. 레티클(20)은 웨이퍼(40)와 광학적으로 공역인 위치에 배치된다. 노광장치(1)는, 레티클(20)과 웨이퍼(40)를 축소 배율비에 대응하는 속도비로 주사함으로써, 레티클(20) 위에 형성된 패턴을 웨이퍼(40) 위에 전사한다. 덧붙여, 스텝·앤드·리피트 방식을 이용하는 노광장치("스텝퍼(stepper)"라고도 불림)는, 레티클(20)과 웨이퍼(40)를 정지시킨 상태로 레티클(20) 위에 형성된 패턴을 투영한다.
레티클 스테이지(25)는 정반(26)에 장착되어 있다. 레티클 스테이지(25)는, 레티클 척(reticle chuck;미도시)을 통해서 레티클(20)을 지지한다. 레티클 스테이지(25)의 이동은 (도시하지 않은) 이동 기구 및 스테이지 제어부(60)에 의해 제어된다. 이동 기구는, 예를 들면, 리니어 모터 등으로 구성된다. 이 이동 기구는 X축 방향으로 레티클 스테이지(25)를 구동하는 것으로 레티클(20)을 이동시킨다.
투영 광학계(30)는, 레티클(20)에 형성된 패턴을 통과한 회절 광으로 웨이퍼(40) 상에 결상하는 기능을 갖는다. 투영 광학계(30)로서는, 복수의 렌즈 소자만으로 구성되는 광학계나 복수의 렌즈 소자와 적어도 한 장의 요면경을 갖는 광학계(반사 굴절의 광학계)를 사용할 수가 있다. 또, 투영 광학계(30)로서 복수의 렌즈 소자와 적어도 한 장의 키노폼 소자 등의 회절 광학 소자를 갖는 광학계도 사용할 수가 있다. 색수차의 보정이 필요한 경우에는, 서로 분산값(Abbe's number)이 다른 유리재로 이루어지는 복수의 렌즈 소자를 사용하거나 또는 회절 광학 소자를 렌즈 소자와 역방향의 분산이 생기도록 구성한다.
기판으로서의 웨이퍼(40)는, 웨이퍼 반송계(미도시)에 의해 노광장치(1)의 외부로부터 웨이퍼 스테이지(45) 상에 반송되고 웨이퍼 스테이지(45)에 위해 지지 및 구동된다. 웨이퍼(40)에는 포토레지스트(photoresist)가 도포된다. 웨이퍼(40) 대신에, 액정 기판 또는 그 외의 기판을 이용할 수가 있다. 웨이퍼(40)의 단부로부터 노광을 개시하기 위해서는, 웨이퍼(40)의 단부가 노광 영역(노광 광이 조사되는 영역)에 도달하기 전에 투영 광학계(30)의 최종면(하면) 아래의 공간에 액막을 형성할 필요가 있다. 따라서, 웨이퍼(40)의 외측에, 웨이퍼(40)와 거의 같은 높이의 동면판(41)을 배치하는 것으로, 웨이퍼의 외측에 있어도 액막을 형성한다.
웨이퍼 스테이지(45)는, 웨이퍼(40)를 지지하고, 정반(46) 위에 탑재되어 있다. 웨이퍼 스테이지(45)는, 웨이퍼(40)의 수직 방향 및 회전 방향의 위치와 웨이퍼(40)의 기울기를 조정, 변경, 및 제어하도록 구성된 내부 구동장치를 포함하고 있다. 노광시에는, 투영 광학계(30)의 초점면과 웨이퍼(40) 위의 노광 영역이 고정밀하게 일치하도록 웨이퍼 스테이지(45)가 구동장치에 의해 제어된다. 웨이퍼의 면의 위치(수직방향 위치와 기울기)는, 광 포커스 센서(미도시)에 의해 계측되고, 그 계측 결과가 스테이지 제어부(60)에 제공된다. 웨이퍼 스테이지(45)는, 웨이퍼(40)의 미리 정해진 영역을 투영 광학계(30)의 바로 아래로 이동시키거나 웨이퍼(40)의 자세 보정을 행하거나 한다.
거리 계측 유닛(50)은, 레티클 스테이지(25)의 위치와 웨이퍼 스테이지(45) 의 이차원적인 위치를 참조 미러 52, 56, 및 레이저 간섭계 54, 58을 통해서 실시간으로 계측한다. 거리 계측 유닛(50)에 의해 계측된 거리는 스테이지 제어부(60)에 전달된다. 레티클 스테이지(25) 및 웨이퍼 스테이지(45)는 위치 결정이나 동기 제어를 위해서 스테이지 제어부(60)의 제어 아래에서 일정한 속도 비율로 구동된다.
스테이지 제어부(60)는, 레티클 스테이지(25)와 웨이퍼 스테이지(45)의 구동을 제어한다.
유체 제어부(70)는, 웨이퍼 스테이지(45)의 현재 위치, 속도, 가속도, 목표 위치, 이동 방향 등의 정보를 스테이지 제어부(60)로부터 취득한다. 이러한 정보에 근거해, 유체 제어부(70)는 액침 노광과 관련되는 제어를 행한다. 예를 들면, 유체 제어부(70)는, 액체 L의 공급 및 회수 간의 전환, 공급 또는 회수의 정지, 공급 또는 회수하는 액체 L의 제어 등의 제어 지령을 액체 공급 장치(140)나 액체 회수 유닛(160)에 준다. 또, 유체 제어부(70)는, 불활성 가스의 공급 및 회수 간의 변환, 공급 또는 회수의 정지, 공급 또는 회수하는 불활성 가스의 제어 등의 제어 지령을 공급 유닛이나 회수 유닛에 준다.
노광장치(1)의 본체는, 환경 챔버(미도시) 내에 설치되어 있다. 이와 같이, 노광장치(1)를 둘러싸는 환경의 온도가 소정의 레벨로 제어된다. 레티클 스테이지(25), 웨이퍼 스테이지(45), 간섭계 54 및 58, 및 투영 광학계(30)를 둘러싸는 공간에, 공기 조절 및 온도 제어된 공기를 분무함으로써, 환경 온도가 더욱 고정밀하게 유지된다.
액체 공급 장치(140)는, 액체 및 기체의 공급구 및 회수구의 노즐이 설치된 부재 110과 함께, 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40)와의 사이의 공간 혹은 간극을 액체 L로 충전한다. 또, 액체 회수 유닛(160)에 의해, 액체 공급 장치(140)에 의해 공급된 액체가 회수된다.
액체 L은, 노광 광의 흡수비가 적은 액체로부터 선택된다. 더욱, 액체 L은 석영 및 형석 등의 굴절계 광학 소자와 비슷한 굴절률을 갖는 것이 필요하다. 구체적으로는, 액체 L는, 예를 들면 순수한 물, 기능수, 불화액(예를 들면, 플루오르카본(fluorocarbon)) 등으로부터 선택된다.
미리 탈기장치를 이용해서 액체 L로부터 용존 가스를 충분히 제거하는 것이 유용하다. 가스를 제거하면 기포의 발생이 방지된다. 또한, 기포가 발생해도, 기포가 즉석에서 액체 중에 흡수될 수 있다. 예를 들면, 액체로부터, 기체의 주요 구성요소인 질소 및 산소의 용존 가능한 양의 80%이상을 제거하면, 충분히 기포의 발생을 방지할 수가 있다. 또한, 노광장치(1)에 설치된 탈기장치(미도시)에 의해, 항상 액체 중의 용존 가스를 없애면서 액체 공급 장치(140)에 액체를 공급할 수 있다. 탈기장치로서는, 예를 들면, 진공 탈기장치가 유용한다. 진공 탈기장치에 있어서, 챔버의 한 측으로 액체를 흘리고, 다른 측을 진공으로 한다. 가스 투과성의 막을 사이에 두고, 액체 중의 용존 가스를, 그 막을 통해서 진공측으로 방출한다.
부재 110은, 투영 광학계(30)의 주위를 둘러싸도록 배치된 환상의 부재이다. 투영 광학계(30)와 분리되어 있는 투영 광학계(30)의 주위(적어도 최종 광학 소자의 주위) 주위에 부재 110가 설치될 수 있다. 이 부재 110은 투영 광학계(30)에 근 접해 설치될 수도 있다. 예를 들면, 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이의 거리가 수 밀리미터일 수도 있다.
부재 110(도 2 참조)은, 투영 광학계(30)의 광축에 실질적으로 평행한 면 112과, 면 112에 실질적으로 수직인 면 114를 포함한다. 부재 110은 면 112 및 114를 통해서 액체 L에 접촉하고, 공급구(116)를 통해서 액체를 공급하며, 회수구(118)를 통해서 액체를 회수한다. 공급구(116) 및 회수구(118)는 면 114 상에 설치되어 있다.
액체 공급 장치(140)는, 공급관(142) 및 부재 110을 통해서 액체를 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40)와의 사이의 공간에 공급한다. 액체 공급 장치(140)는, 액체를 저장하기 위해 사용되는 저장 탱크, 액체를 송출하기 위해 사용되는 압송(pressure)장치, 액체의 공급 유량을 조정하도록 구성된 유량 조정부, 및 액체의 온도를 제어하도록 구성된 온도 제어장치를 포함한다. 액체 공급 장치(140)는, 유체 제어부(70)로부터의 제어 지령에 근거해 동작한다.
액체 회수 유닛(160)은, 회수관(162) 및 부재 110을 통해서 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40)와의 사이의 공간으로부터 액체를 회수한다. 액체 회수 유닛(160)은, 회수한 액체를 일시적으로 저장하는 탱크, 액체를 흡입하기 위해 사용되는 흡인장치, 액체의 회수 유량을 조정하도록 구성된 유량 조정부를 포함한다. 액체 회수 유닛(160)도, 유체 제어부(70)로부터의 제어 지령에 근거해 동작한다.
다음에, 부재 110의 상세한 것에 대하여, 도 2를 참조해서 설명한다. 도 2는, 투영 광학계(30)의 최종 광학 소자와 웨이퍼(40)의 상면과의 사이의 공간(이 하, "광로 공간")의 단면도다. 이 공간의 단면은 투영 광학계의 광축을 포함한다. 도 2 중의 화살표는 액체 또는 기체의 흐름을 나타낸다.
광로 공간을 둘러싸도록 배치된 부재 110은, 면 114 위에 설치되고, 웨이퍼(40)에 대향하는 위치에 있는 공급구(116)와 회수구(118)를 갖는다. 이 공급구(116)는, 부재 110으로 둘러싸인 공간에 액체 L를 공급하기 위해 사용되고, 회수구(118)는 이 공간으로부터 액체 L를 회수하기 위해 사용된다. 회수구(118)는 광로 공간에 그리고 부재 110 아래에 공급된 액체 L가 부재 110 근방 또는 부재 110의 외측으로 누설되지 않게 공간의 외부 에지를 규정하고, 광로 공간을 둘러싸도록 배치된다.
본 예시적인 실시 예에 따른 부재 110은, 불활성 가스를 분무(공급)하기 위해 사용되는 불활성 가스 배출구(제 1의 배출구) 123 및 불활성 가스 배출구(제 2의 배출구) 121과, 불활성 가스 회수구(122)를 포함한다. 본 예시적인 실시 예에서는, 불활성 가스로서 질소, 아르곤, 헬륨을 이용할 수가 있다.
불활성 가스 배출구 123은, 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이의 공간에서, 투영 광학계(30)에 대향하는 부재 110의 면 113에 설치되어 있다. 노광장치(1) 내부 또는 외부장치에는, 공급 유닛으로서의 불활성 가스 공급장치가 설치되어 있다. 유체 제어부(70)에 의해 발행된 지령에 근거해, 그 불활성 가스 공급장치로부터 공급관(배관) 및 불활성 가스 배출구 123을 통해서 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이의 공간에 불활성 가스가 공급된다. 불활성 가스 공급장치는, 예를 들면, 불활성 가스를 수납하는 탱크, 불활성 가스를 공급하기 위해 사용되는 압송 유닛, 불활성 가스의 공급량을 조정하도록 구성된 유량 조정부, 및 불활성 가스의 온도를 제어하도록 구성된 온도 제어유닛을 포함한다. 액체 L이 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40)와의 사이의 공간에 없을 때에, 불활성 가스가 불활성 가스 배출구 123으로부터 배출되면, 그 불활성 가스가, 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40)와의 사이의 공간에, 혹은 부재 110과 웨이퍼(40)와의 사이의 공간에 방사되게 된다.
불활성 가스 배출구 123의 법선은, 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이의 공간으로 향하게 된다. 따라서, 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이의 공간에 불활성 가스가 신속히 공급된다. 투영 광학계(30)는, 광학 소자 및 그 광학 소자를 지지하도록 구성된 홀딩 부재를 포함한다. 또, 본 명세서의 정황을 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이의 공간에 설치된 개구로 표현할 때는, 그 개구가 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이의 공간에 대향하는 부재 110의 면에 설치된 개구를 포함한다.
한층 더, 본 예시적인 실시 예에서는, 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이에 불활성 가스를 회수하기 위해 사용된 불활성 가스 회수구를 배치할 수도 있다. 그 불활성 가스 회수구는, 투영 광학계(30)에 대향하는 부재 110의 면 113, 혹은 부재 110과 다른 부재에 배치될 수가 있다. 노광장치(1) 내 또는 외부 장치에는 불활성 가스 회수유닛(미도시)이 설치된다. 그 불활성 가스 회수유닛에 의해, 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이의 공간에 있는 불활성 가스가, 불활성 가스 회수구로부터 배관을 통해서 회수된다. 불활성 가스 배출구 123는 불활성 가스 회수구로서 기능시킬 수도 있다. 그 경우, 면 113에는 1개의 개구만이 필요하고, 그것에 의해 구성을 간소화할 수가 있다.
불활성 가스 배출구 121는 부재 110의 면 114 위 및 액체 L의 외측에 배치되어 있다. 불활성 가스 배출구 121로부터는, 액체 L의 주위를 둘러싸도록 불활성 가스가 공급된다. 불활성 가스의 공급장치는, 불활성 가스 배출구 123로부터 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급장치와 동일해도 되지만, 다른 장치여도 된다.
불활성 가스 회수구(122)는, 부재 110의 면 114 위 및 액체 L의 외측에 배치되고, 불활성 가스 배출구 121로부터 부재 110과 웨이퍼(40)와의 사이의 공간에 공급된 불활성 가스를 회수한다. 불활성 가스의 회수장치는, 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이의 공간의 불활성 가스를 회수하기 위해 사용되는 불활성 가스 회수장치와 동일해도 되지만, 다른 장치여도 된다.
불활성 가스 배출구 121와 불활성 가스 회수구(122)를 통해서, 액체 L의 주위에 불활성 가스가 분무된다. 이와 같이, 불활성 가스는 액체 L를 투영 광학계와 웨이퍼와의 사이의 공간에 감금하는 에어 커튼(air curtain)으로서도 기능을 한다. 불활성 가스 배출구 121와 불활성 가스 회수구(122)는 반드시 부재 110에 설치될 필요가 없고, 다른 부재에 설치되어도 된다.
불활성 가스 배출구 123는, 불활성 가스 배출구 121보다 투영 광학계의 광축에 가까운 위치에 배치될 수 있다. 그러한 위치에 불활성 가스 배출구 123를 배치함으로써, 웨이퍼 스테이지(45)와 투영 광학계(30)와의 사이의 공간, 및 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이의 공간의 산소 농도를 보다 신속하고 충분히 저하시킬 수가 있다.
(예시적인 노광 방법)
다음에, 도 7을 이용해 본 예시적인 실시 예에 따른 노광장치를 이용한 노광 방법에 대해 설명한다. 우선, 스텝 S101에 있어서, 스테이지 제어부(60)는, 웨이퍼 스테이지(45) 위에 웨이퍼(40)를 탑재한 후, 투영 광학계(30)의 하부의 공간으로 웨이퍼(40)를 이동시킨다.
스텝 S102에 있어서, 유체 제어부(70)는, 부재 110에 설치된 적어도 불활성 가스 배출구 121 또는 불활성 가스 배출구 123으로부터 불활성 가스를 공급한다. 그렇게 함으로써, 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40)(웨이퍼 스테이지(45))와의 사이의 공간 내의 공기와 투영 광학계(30)와 부재 110과의 사이의 공간 내의 공기를 불활성 가스로 치환한다. 따라서, 그 공간 내의 산소 농도를 저하시킬 수 있다. 이때, 유체 제어부(70)는, 불활성 가스의 공급 타이밍과 유량을 제어한다.
이 경우, 웨이퍼 스테이지(45)가 이동하고 있는 상태로 불활성 가스를 공급하는 것이 유용하다. 웨이퍼 스테이지(45)를 이동시키면서 불활성 가스를 공급함으로써, 웨이퍼 스테이지 주사 방향의 상류측으로부터 공급된 불활성 가스가 웨이퍼 스테이지(45)의 이동에 따라 광로 공간으로 이동한다.
다음에, 스텝 S103에 있어서, 유체 제어부(70)는, 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40)(웨이퍼 스테이지 45)와의 사이의 공간에 액체를 공급한다. 이때도, 웨이퍼 스테이지(45)가 이동하고 있는 상태로 액체를 공급하는 것이 유용하다. 웨이퍼 스테이지(45)를 이동시키면서 액체를 공급함으로써, 웨이퍼 스테이지 주사 방향의 상류측으로부터 공급된 액체가 웨이퍼 스테이지(45)의 이동을 따라, 보다 빨리 광로 공간으로 이동할 수 있다.
액체가 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40)(웨이퍼 스테이지 45)와의 사이의 공간(즉, 광로 공간)에 공급되고, 광로 공간이 액체로 충전된 후, 스텝 S104에 있어서, 노광장치(1)는, 레티클(20) 위에 형성된 패턴을 웨이퍼(40)에 투영한다.
모든 샷(shot)의 투영이 종료하면, 스텝 S105에 있어서, 유체 제어부(70)는, 액체 회수 유닛(160)에 의해, 액체 회수구(118)를 통해서 액체를 회수한다. 또, 유체 제어부(70)는, 불활성 가스 회수 유닛에 의해, 불활성 가스 회수구(122)를 통해서 불활성 가스를 회수한다. 웨이퍼를 다른 웨이퍼로 바꾸고 노광 처리를 계속하는 경우에는 이 동작을 반복할 수 있다.
본 예시적인 실시 예에 의하면, 액체가 충전되는 공간, 특히 투영 광학계와 액체가 공급 또는 회수되는 공급구와 회수구를 갖는 부재와의 사이의 공간에 불활성 가스를 공급할 수가 있기 때문에, 액체의 산소 농도를 충분히 신속하게 감소시킬 수가 있다. 게다가, 레이저 간섭계의 계측 영역에의 불활성 가스의 누설을 감소시킬 수 있기 때문에, 계측 오차(요동에 의한 간섭계 오차)를 감소시킬 수가 있다.
(제 2의 예시적인 실시 예)
도 3은 본 발명의 제 2의 예시적인 실시 예에 따른 광로 공간의 단면도이다. 광로 공간은 투영 광학계(30)의 광축을 포함한다. 본 예시적인 실시 예에서는, 불활성 가스 공급구 123가, 부재 110과는 다른 부재에 설치되어 있다. 본 예시적인 실시 예의 설명에 있어서, 제 1의 예시적인 실시 예와 비슷한 구성요소는 같은 참조번호로 표시하고, 간소화를 위해 중복하는 설명을 생략한다.
본 예시적인 실시 예에서는, 불활성 가스 배출구 123은 부재 110과 다른 부재 115에 배치되어 있다. 불활성 가스 배출구 123의 법선이 투영 광학계(30)와 부재 110과의 사이의 공간으로 향하고 있다. 불활성 가스는, 불활성 가스의 공급장치에 의해, 불활성 가스 배출구 123을 통해서 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이의 공간에 공급된다.
부재 115는, 투영 광학계(30)와 부재 110과의 사이의 공간으로 향한 배출구를 가질 수 있다. 또, 부재 115는 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이의 공간에 설치되고, 투영 광학계(30)를 둘러싸는 환상의 부재여도 괜찮다. 본 예시적인 실시 예에서는, 불활성 가스 배출구 123의 법선이, 투영 광학계(30)와 부재 110과의 사이의 공간으로 향하면, 불활성 가스 배출구 123이 그 공간의 외측에 설치될 수 있다.
한층 더, 본 예시적인 실시 예에서는, 투영 광학계(30)와 대향하는 부재 110의 면 113 위에 불활성 가스를 회수하기 위한 불활성 가스 회수구를 배치할 수가 있다. 또, 그 불활성 가스 회수구를, 불활성 가스 공급구 123이 배치된 부재 115에 설치할 수 있고, 또는 부재 110 또는 부재 115와는 다른 부재에 설치할 수도 있다.
본 예시적인 실시 예에 의하면, 투영 광학계와 액체의 공급구 및 회수구를 갖는 부재와의 사이의 공간에 불활성 가스를 공급할 수가 있기 때문에, 액체 주위의 산소 농도를 충분히 신속하게 감소시킬 수가 있다. 게다가, 레이저 간섭계의 계측 영역에의 불활성 가스의 누설을 감소시킬 수 있기 때문에, 계측 오차(요동에 의한 간섭계 오차)의 가능성을 줄일 수 있다.
(제 3의 예시적인 실시 예)
도 4는, 본 발명의 제 3의 예시적인 실시 예에 따른 광로 공간의 단면도이다. 이 광로 공간은, 투영 광학계(30)의 광축을 포함한다. 본 예시적인 실시 예에서는, 웨이퍼(40)를 탑재하는 웨이퍼 스테이지(45)에 불활성 가스 배출구 124 및 불활성 가스 회수구 125가 설치되어 있다. 웨이퍼 스테이지에 설치된 불활성 가스 회수구 125는, 액체(즉, 액침액)의 회수구로서 기능하고 있다. 예를 들면, 불활성 가스 회수구 125는 진공 탈기장치에 의해 액체 중의 용존 가스를 제거한다.
(제 4의 예시적인 실시 예)
한층 더, 본 예시적인 실시 예에서는, 불활성 가스 배출구 123을 투영 광학계(30)와 부재 110과의 사이의 공간에 설치해도 된다. 예를 들면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 불활성 가스 배출구 123을 부재 110 위에 설치할 수가 있다. 구체적으로는, 불활성 가스 배출구 123은 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이에 불활성 가스를 공급하도록 투영 광학계(30)에 대향하는 부재 110의 면 113 위에 배치될 수 있다.
(제 5의 예시적인 실시 예)
한편, 도 6에 나타낸 바와 같이, 불활성 가스 배출구 123을 부재 110과 다른 부재 115 위에 설치할 수도 있다. 부재 115는, 그 배출구가 투영 광학계(30)와 부재 110과의 사이의 공간으로 향한 배관이어도 괜찮다. 또, 부재 115는 부재 110과 다르게 투영 광학계(30)를 둘러싸도록 배치된 환상의 부재여도 괜찮다.
한층 더, 본 예시적인 실시 예에서는, 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이 에 불활성 가스를 회수하기 위해 사용된 불활성 가스 회수구를 배치할 수도 있다. 그 불활성 가스 회수구는, 투영 광학계(30)에 대향하는 부재 110의 면 113, 불활성 가스 공급구 123이 배치된 부재 115, 혹은, 부재 110이나 부재 115와는 다른 부재 위에 설치될 수가 있다. 노광장치(1) 내 또는 외부장치에는 불활성 가스 회수 유닛(미도시)이 설치되어 있다. 그 불활성 가스 회수 유닛에 의해, 부재 110과 투영 광학계(30)와의 사이의 공간에 있는 불활성 가스가, 불활성 가스 회수구로부터 배관을 통해서 회수된다. 덧붙여, 불활성 가스 배출구 123을 불활성 가스 회수구로서 기능시키는 것에 의해, 면 113에 1개의 개구만을 설치해도 괜찮다.
(예시적인 노광 방법)
다음에, 도 7 및 도 8a~8d를 이용해 본 예시적인 실시 예에 다른 노광장치를 이용한 노광 방법에 대해 설명한다. 도 8a~8d의 하부의 화살표는, 웨이퍼 스테이지의 이동 방향을 나타낸다. 개구에 있는 화살표는 액체 또는 기체의 흐름을 나타낸다.
도 8a에 나타낸 바와 같이, 우선, 스테이지 제어부(60)는, 웨이퍼 스테이지(45) 위에 웨이퍼(40)를 탑재한 후, 투영 광학계(30)의 하부의 공간에 웨이퍼(40)가 있도록, 스테이지 제어부(60)가 웨이퍼 스테이지(45)를 이동시킨다. 그때, 유체 제어부(70)는, 웨이퍼 스테이지(45)에 설치된 불활성 가스 배출구 124뿐만 아니라, 부재 110에 설치된 불활성 가스 배출구 121 및 123으로부터 불활성 가스를 배출한다. 그리고, 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40)(웨이퍼 스테이지 45)와의 사이의 공간 내의 공기와 투영 광학계(30)와 부재 110과의 사이의 공간 내의 공기 를 불활성 가스로 치환하여, 그 공간 내의 산소 농도를 저하시킨다(스텝 S101, S102). 이때, 유체 제어부(70)는, 불활성 가스의 공급 개시 및 유량을 제어한다.
다음에, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 유체 제어부(70)는, 불활성 가스 배출구 124로부터의 불활성 가스의 공급을 정지하고, 그 후에 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40)(웨이퍼 스테이지 45)와의 사이의 공간에 액체를 공급한다(스텝 S103). 액체의 공급은 공급구(116)를 통해서 액체 공급 장치(140)에 의해 행해진다. 이때, 웨이퍼 스테이지(45)가 이동하고 있는 상태로 액체를 공급하는 것이 유용하다. 웨이퍼 스테이지(45)를 이동시키면서 액체를 공급함으로써, 웨이퍼 스테이지 주사 방향의 상류측으로부터 공급된 액체가 웨이퍼 스테이지의 이동을 따라 보다 빨리 광로 공간으로 이동할 수 있다.
액체가 투영 광학계(30)와 웨이퍼(40)(웨이퍼 스테이지 45)와의 사이의 공간(광로 공간)에 공급된 후, 도 8c에 나타낸 바와 같이, 노광장치(1)는, 레티클(20) 위에 형성된 패턴을 웨이퍼(40)에 노광한다(스텝 S104).
모든 샷의 투영이 종료하면, 도 8d에 나타낸 바와 같이, 유체 제어부(70)는, 액체 회수 유닛(160)에 의해, 액체 회수구(118) 또는, 액체 회수구로서도 기능을 하는 불활성 가스 회수구(125)를 통해서 액체를 회수한다. 또, 유체 제어부(70)는, 불활성 가스 회수유닛으로 하여금 불활성 가스 회수구를 통해서 불활성 가스를 회수하게 한다(스텝 S105).
본 예시적인 실시 예의 노광 방법에 있어서는, 항상, 부재 110에 설치된 불활성 가스 배출구 121 및 123으로부터 불활성 가스를 연속적으로 배출한다. 불활성 가스의 이러한 연속적인 배출에 따라, 액체 중의 산소 농도가 상승하는 것을 방지할 수가 있다.
본 예시적인 실시 예에 의하면, 액체의 주위에 불활성 가스를 신속히 공급할 수가 있기 때문에, 액체의 산소 농도를 충분히 신속하게 감소시킬 수가 있다. 게다가, 레이저 간섭계의 계측 영역에의 불활성 가스의 누설을 감소시킬 수 있기 때문에, 계측 오차(요동에 의한 간섭계 오차)를 감소시킬 수가 있다.
(다른 예시적인 실시 예)
다음에, 전술의 노광장치를 이용한, 반도체 IC 디바이스 또는 액정 표시 디바이스 등의 디바이스를 제조하는 방법을 설명한다. 디바이스는, 전술의 노광장치를 사용해서, 감광제가 도포된 기판(웨이퍼, 유리 기판 등)을 노광하는 공정과, 그 기판(감광제)을 현상하는 공정과, 에칭, 레지스트 박리, 다이싱, 본딩, 및 패키징 등을 포함하는 다른 주지의 공정을 통해서 제조된다. 본 디바이스 제조 방법에 의하면, 종래보다 고품위의 디바이스를 제조할 수가 있다.
본 발명은 예시적인 실시 예들을 참조하면서 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시 예에 한정되는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다. 이하의 특허청구범위는 그러한 모든 변형과 균등구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.
본 출원은, 전체 내용이 본 명세서에 참고로 통합되어 있는 2007년 10월 4일자로 출원된 일본 특허출원번호 제2007-261019호로부터 우선권을 주장한다.
도 1은, 본 발명의 제 1의 예시적인 실시 예에 따른 노광장치의 구성도다.
도 2는, 투영 광학계의 최종 광학 소자와 웨이퍼의 상면과의 사이의 공간(이하, "광로 공간"이라고 불림)의 단면도다.
도 3은, 본 발명의 제 2의 예시적인 실시 예에 따른 광로 공간의 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 제 3의 예시적인 실시 예에 따른 광로 공간의 단면도이다.
도 5는, 본 발명의 제 4의 예시적인 실시 예에 따른 불활성 가스 배출구를 가진 광로 공간의 단면도이다.
도 6은, 본 발명의 제 5의 예시적인 실시 예에 따른 불활성 가스 배출구를 가진 광로 공간의 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 노광 방법을 나타내는 플로차트다.
도 8a~8d는, 본 발명의 예시적인 일 실시 예에 따른 노광 방법을 설명하기 위한 도면이다.

Claims (11)

  1. 액체를 통해서 기판을 노광하도록 구성된 노광장치로서,
    원판 위에 형성된 패턴의 상을 상기 기판에 투영하도록 구성된 투영 광학계와,
    상기 기판을 지지한 상태로 이동하도록 구성된 스테이지와,
    액체의 공급구 및 회수구를 포함하고, 상기 스테이지와 상기 투영 광학계와의 사이에, 상기 투영 광학계와는 이간해서 배치되어 있는 부재와,
    상기 투영 광학계와 상기 부재와의 사이의 공간에 배출구를 통해서 불활성 가스를 공급하도록 구성된 공급 유닛을 구비하고,
    상기 배출구가 상기 공간으로 향해 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출구가 상기 공간에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출구가 상기 부재에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출구는 제 1의 배출구이며, 상기 기판과 상기 부재와의 사이의 공간에 있는 액체에 불활성 가스를 분무하기 위한 제 2의 배출구가 설치되고, 상기 제 1의 배출구는, 상기 제 2의 배출구보다 상기 투영 광학계의 광축에 더 가까운 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  5. 액체를 통해서 기판을 노광하도록 구성된 노광장치로서,
    원판 위에 형성된 패턴의 상을 상기 기판에 투영하도록 구성된 투영 광학계와,
    상기 기판을 지지한 상태로 이동하도록 구성된 스테이지와,
    액체의 공급구 및 회수구를 포함하고, 상기 스테이지와 상기 투영 광학계와의 사이에 상기 투영 광학계와는 이간해서 배치되어 있는 부재와,
    상기 부재와 상기 스테이지와의 사이의 공간에, 배출구를 통해서 불활성 가스를 공급하도록 구성된 공급 유닛과,
    상기 공급 유닛에 의해 공급된 불활성 가스를 회수구를 통해서 회수하도록 구성된 회수 유닛을 구비하고,
    상기 공급 유닛의 배출구와 상기 회수 유닛의 회수구가 상기 투영 광학계에 대향하는 상기 스테이지의 면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 회수 유닛은, 상기 회수 유닛의 회수구를 통해서 상기 불활성 가스뿐만 아니라 상기 액체도 회수하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 배출구가, 상기 투영 광학계와 상기 부재와의 사이의 공간에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 스테이지를 이동하면서, 상기 공급 유닛이 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  9. 투영 광학계 및 액체를 통해서 원판 위에 형성된 패턴의 상을 기판에 투영해서 상기 기판을 노광하는 노광 방법으로서,
    액체의 공급구 및 회수구를 포함하는 부재와 상기 투영 광학계와의 사이의 공간에, 상기 공간으로 향한 배출구를 통해서 불활성 가스를 공급하는 것과,
    상기 불활성 가스를 공급한 후, 상기 투영 광학계와 상기 기판과의 사이의 공간에 상기 액체를 공급하는 것과,
    상기 투영 광학계와 상기 기판과의 사이의 공간에 공급된 상기 액체를 통해서 상기 기판을 노광하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.
  10. 디바이스 제조방법으로서,
    액체를 통해서 기판을 노광하도록 구성된 노광장치를 이용해 기판을 노광하는 것과,
    노광된 기판을 현상하는 것을 포함하고, 상기 노광장치는,
    원판 위에 형성된 패턴의 상을 기판에 투영하도록 구성된 투영 광학계와,
    기판을 지지한 상태로 이동하도록 구성된 스테이지와,
    액체의 공급구 및 회수구를 포함하고, 상기 스테이지와 상기 투영 광학계와의 사이에 상기 투영 광학계와는 이간해서 배치되어 있는 부재와,
    상기 투영 광학계와 상기 부재와의 사이의 공간에 배출구를 통해서 불활성 가스를 공급하도록 구성된 공급 유닛을 구비하고,
    상기 배출구가 상기 공간으로 향해 있는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조방법.
  11. 디바이스 제조방법으로서,
    액체를 통해서 기판을 노광하도록 구성된 노광장치를 이용해 기판을 노광하는 것과,
    노광된 기판을 현상하는 것을 포함하고, 상기 노광장치는,
    원판 위에 형성된 패턴의 상을 기판에 투영하도록 구성된 투영 광학계와,
    기판을 지지한 상태로 이동하도록 구성된 스테이지와,
    액체의 공급구 및 회수구를 포함하고, 상기 스테이지와 상기 투영 광학계와의 사이에 상기 투영 광학계와는 이간해서 배치되어 있는 부재와,
    상기 부재와 상기 스테이지와의 사이의 공간에, 배출구를 통해서 불활성 가스를 공급하도록 구성된 공급 유닛과,
    상기 공급 유닛에 의해 공급된 불활성 가스를 회수구를 통해서 회수하도록 구성된 회수 유닛을 구비하고,
    상기 공급 유닛의 배출구와 상기 회수 유닛의 회수구가 상기 투영 광학계에 대향하는 상기 스테이지의 면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 디바이스 제조 방법.
KR1020080095117A 2007-10-04 2008-09-29 노광장치, 노광 방법 및 디바이스 제조방법 KR20090034736A (ko)

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