KR20100015494A - 노광 장치 및 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

노광 장치 및 디바이스의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

노광 장치는, 웨이퍼 반송 로봇(23)이 감압 환경하에서 홀더 반송 로봇(26)에 의해 유지된 웨이퍼 홀더(WH2)로 웨이퍼(W)를 반입하거나, 또는 홀더 반송 로봇에 유지된 웨이퍼 홀더로부터 웨이퍼를 반출할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 장치에 따르면, 감압 공간내에서 사용되는 웨이퍼 홀더상의 웨이퍼를 교환하는 웨이퍼 교환 동작과, 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 홀더(WH1)가 탑재되는 스테이지(WST)를 이용하는 소정의 동작(노광 장치 본체 동작)이 병행해서 실행된다. 따라서, 감압 환경하에서의 웨이퍼 등의 물체 교환 시간이 스루풋에 미치는 영향을 억제할 수 있다.

Description

노광 장치 및 디바이스의 제조 방법{EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 노광 장치 및 디바이스의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 에너지 빔에 의해 물체를 노광하는 노광 장치 및 상기 노광 장치를 사용한 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, IC(집적 회로) 등의 반도체 소자를 제조하기 위한 리소그래피 공정(lithography process)에서는, 마스크(mask) 또는 레티클(reticle)의 패턴을 투영 광학 시스템을 거쳐서 웨이퍼상에 전사하는 투영 노광 장치, 예컨대 스텝-앤-리피트(step-and-repeat) 방식의 축소 투영 노광 장치[소위 스테퍼(stepper)], 혹은 스텝-앤-스캔(step-and-scan) 방식의 축소 투영 노광 장치(소위 스캐닝 스테퍼) 등이 이용되고 있다. 최근에는, 5㎚ 내지 50㎚의 파장을 갖는 부드러운 X선 영역의 광[EUV(Extreme Ultraviolet) 광]을 노광광으로서 사용하는 EUV 노광 장치의 개발이 실행되고 있다. 이러한 EUV 노광 장치에서는, EUV 광을 노광광으로서 이용하기 때문에, 내부가 진공인 진공 챔버내에 노광 장치 본체의 주요부가 내장되어 있다. 그러므로, 웨이퍼를 웨이퍼 스테이지상에서 유지하는 웨이퍼 홀더로서, 진공 척 방식의 웨이퍼 홀더를 사용할 수 없고, 예컨대 특허문헌 1 등에 개시된 바와 같이, 정전기력에 의해 웨이퍼를 흡착 유지하는 정전 척 방식의 웨이퍼 홀더가 사용되고 있다.
그러나, 정전 척 방식의 웨이퍼 홀더는 진공 척에 비하여 응답 시간이 길다. 보다 상세하게는, 정전 척 방식의 웨이퍼 홀더는, 웨이퍼 홀더상에 웨이퍼를 탑재한 후에, 정전기력이 개시되어 소정의 흡착력이 얻어질 때까지 비교적 긴 시간을 필요로 하고, 또한, 웨이퍼 홀더로부터 웨이퍼를 회수할 때에, 정전기력을 종료(해제)한 후에 웨이퍼를 제거할 수 있게 되기까지도 비교적 긴 시간을 필요로 한다. 따라서, 이들 정전 척의 응답 시간이 노광 장치의 스루풋(throughput)을 저하시키는 것이 우려된다.
특허문헌 1 : 미국 공개 특허 제 2005/286202 호 명세서
본 발명은, 전술한 사정하에서 이루어진 것으로, 제 1 태양에 따르면, 에너지 빔에 의해 물체를 노광하여 상기 물체상에 패턴을 형성하는 노광 장치로서, 감압 환경하에서 물체를 반송하는 물체 반송 시스템과; 감압 환경하에서 상기 물체를 유지하는 유지 장치가 탑재되는 물체 스테이지와; 감압 환경하에서, 상기 물체를 유지한 상기 유지 장치를 일시적으로 유지하고, 상기 물체 스테이지에 대하여 상기 물체를 주고받을 수 있는 유지 장치 반송 시스템을 포함하는 노광 장치가 제공된다.
이러한 장치에 따르면, 물체 반송 시스템은, 감압 환경하에서, 유지 장치 반송 시스템에 의해 유지된 유지 장치에 물체를 반입하거나, 또는 유지 장치 반송 시스템에 의해 유지된 유지 장치로부터 물체를 반출할 수 있다. 즉, 물체 반송 시스템은 유지 장치 반송 시스템에 의해 유지된 유지 장치상에서 물체 교환을 실행하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 감압 공간내에서 사용되는 유지 장치(예를 들면, 물체를 정전기력에 의해 유지하는 유지 장치)상의 물체를 교환하는데 비교적 긴 시간이 걸리는 경우에도, 물체 교환 동작과, 물체를 유지하는 유지 장치가 탑재된 물체 스테이지를 이용하여 실행되는 소정의 동작(노광 장치 본체 동작)을 병행하여 실행함으로써, 물체 교환 시간이 스루풋에 미치는 영향을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 제 2 태양에 따르면, 전술된 노광 장치를 이용하여 기판을 노광하는 단계와, 상기 노광된 기판을 현상하는 단계를 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
도 1은 일 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 도시하는 개략도,
도 2는 노광 장치 본체의 구성을 도시한 개략도,
도 3(A)는 웨이퍼 홀더를 도시하는 평면도, 도 3(B)는 웨이퍼 홀더 및 웨이퍼 스테이지에 마련된 정전 척용의 배선을 도시한 도면, 도 3(C)는 웨이퍼 홀더상에 웨이퍼가 탑재된 상태를 도시하는 평면도,
도 4(A)는 웨이퍼 교환부의 구성을 설명하기 위한 도면, 도 4(B)는 웨이퍼 교환부에 있어서의 웨이퍼의 탑재 방법을 설명하기 위한 도면, 도 4(C)는 웨이퍼 교환부에 마련된 제 2 사전 정렬 장치를 도시하는 사시도,
도 5(A) 및 도 5(B)는 일 실시형태에 따른 노광 장치의 일련의 동작을 설명하기 위한 도면(No. 1),
도 6(A) 및 도 6(B)는 일 실시형태에 따른 노광 장치의 일련의 동작을 설명하기 위한 도면(No. 2),
도 7은 다른 실시형태에 따른 노광 장치의 구성을 도시하는 개략도,
도 8(A)는 다른 실시형태에 따른 웨이퍼 홀더를 도시하는 평면도, 도 8(B)는 다른 실시형태에 따른 웨이퍼 홀더 및 웨이퍼 스테이지에 마련된 정전 척용의 배선을 도시한 도면.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 노광 장치(10)에 대해서 도 1 내지 도 6(B)를 참조하여 설명한다.
도 1은 일 실시형태에 따른 노광 장치(10)의 전체 구성의 평면도를 도시한다. 노광 장치(10)는 대기 공간(50)내에 배치된 대기 반송 시스템(112)과, 상기 대기 반송 시스템(112)의 -X측에 배치된 진공 반송 시스템(110)과, 진공 반송 시스템(110)의 -X측에 배치된 본체 챔버(12)를 구비하고 있다.
진공 반송 시스템(110)과 본체 챔버(12)의 개구(12a) 부분 사이에는, 벨로우 즈(25)가 마련되어 있고, 본체 챔버(12), 진공 반송 시스템(110) 및 벨로우즈(25)에 의해 밀폐 공간(기밀 공간)(40)이 형성된다. 이러한 밀폐 공간(40)의 내부는 진공 펌프(도시되지 않음)에 의해 진공 상태로 되어 있다. 이하에서는, 이러한 밀폐 공간(40)은 「진공 공간(40)」으로 지칭된다. 또한, 진공 반송 시스템(110)과 본체 챔버(12)가 높은 탄성을 갖는 벨로우즈(25)로 접속되어 있기 때문에, 진공 반송 시스템(110) 및 본체 챔버(12)는 실질적으로 진동적으로 분리된 상태에 있다.
대기 반송 시스템(112)은, 코팅기·현상기(coater developer)(도시되지 않음)로부터 반송되는 웨이퍼가 탑재되는 웨이퍼 이송부(14)와, 상기 웨이퍼 이송부(14)의 -X측 및 -Y측의 근방에 마련된 제 1 사전 정렬(prealignment) 장치(16)와, 코팅기·현상기로 반출되는 노광 처리 완료의 웨이퍼가 일시적으로 탑재되는 웨이퍼 반출부(18)와, 수직 이동(Z축 방향의 직선 이동)이 가능한 수평 다관절 로봇[스카라(SCARA) 로봇]으로 이루어지는 대기 반송 로봇(19)을 구비하고 있다.
제 1 사전 정렬 장치(16)는 XY 방향의 이동 및 Z축 주위의 회전이 가능한 턴테이블(turntable)(16A)을 구비한다. 제 1 사전 정렬 장치(16)에서는, 라인 센서 등을 이용하여 웨이퍼의 편심량(XY 방향의 시프트량) 및 회전 방향의 시프트량을 검출하고, 이 검출 결과에 근거해서, 턴테이블(16A)을 이용하여 웨이퍼의 위치 및/또는 회전을 조정한다. 또한, 대기 반송 로봇(19)을 이용하여 웨이퍼를 픽업하여, 웨이퍼의 위치 및/또는 회전을 조정한 후에, 웨이퍼를 다시 턴테이블(16A)상에 탑재할 수 있다. 이러한 경우에, 턴테이블(16A)이 제 1 사전 정렬 장치(16)에 반드시 마련되어 있을 필요는 없다.
대기 반송 로봇(19)은 웨이퍼 이송부(14)와 제 1 사전 정렬 장치(16) 사이, 제 1 사전 정렬 장치(16)와 후술하는 로드록실(20A) 사이, 및 후술하는 로드록실(20B)과 웨이퍼 반출부(18) 사이에서 웨이퍼를 반송한다.
진공 반송 시스템(110)은, 로드록실(20A, 20B)과, 스토커(stocker)(22A, 22B)와, 수직 이동(Z축 방향의 직선 이동)이 가능한 수평 다관절 로봇(스카라 로봇)으로 이루어지는 진공 반송 로봇(23)을 구비하고 있다.
로드록실(20A)은 대기 공간(50)측의 도어(61A)와 진공 공간(40)측의 도어(61B)를 구비하며, 그 내부에는, 소정 매수의 웨이퍼를 유지가능한 선반(shelf)(도시되지 않음)이 마련되어 있다. 제어 장치(도시되지 않음)의 지시하에서, 로드록실(20A)은, 도어(61A, 61B)가 폐쇄된 상태에서, 그 내부 공간을 진공 상태로 설정하거나, 대기압 상태로 설정할 수 있다. 로드록실(20A)의 도어(61A)가 개방된 상태에서는, 대기 반송 로봇(19)은 로드록실(20A)내로의 액세스(access)가 가능해진다. 한편, 도어(61B)가 개방된 상태에서는, 진공 반송 로봇(23)은 로드록실(20A)내로의 액세스가 가능해진다.
로드록실(20A)과 유사하게, 로드록실(20B)은 대기 공간(50)측의 도어(62A)와 진공 공간(40)측의 도어(62B)를 구비하며, 그 내부에는, 소정 매수의 웨이퍼를 유지가능한 선반(도시되지 않음)이 마련되어 있다. 제어 장치(도시되지 않음)의 지시하에서, 로드록실(20B)은, 도어(62A, 62B)를 폐쇄한 상태에서, 그 내부 공간을 진공 상태로 설정하거나, 대기압 상태로 설정할 수 있다. 전술한 로드록실(20A)과 유사하게, 로드록실(20B)은 대기 반송 로봇(19) 및 진공 반송 로봇(23)에 의해 내 부로의 액세스가 가능하다.
도어(61A, 61B 및 62A, 62B)는 진공 공간과 대기 공간을 분리하는 도어이며, 이들 도어로서 게이트 밸브 등이 이용될 수 있다.
스토커(22A)는 개폐가능한 도어(63A)를 갖고, 이 스토커(22A)의 내부에는, 소정 매수의 웨이퍼를 수용하기 위한 선반(도시되지 않음)이 마련되어 있다. 이 스토커(22A)의 내부에는, 도시되지는 않았지만, 웨이퍼의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 장치가 마련되어 있다.
스토커(22B)는 개폐가능한 도어(63B)를 갖고, 이 스토커(22B)의 내부에는, 노광 완료의 웨이퍼를 소정 매수 수용하기 위한 선반(도시되지 않음)이 마련되어 있다.
또한, 여기에서는 2개의 스토커(22A, 22B)가 사용되고 있지만, 하나의 스토커가 2개의 스토커의 기능을 갖는 것도 가능하다. 더욱이, 3개 이상의 스토커가 배치될 수도 있고, 스토커를 사용하지 않는 것으로 할 수도 있다.
진공 반송 로봇(23)은, 로드록실(20A)과 스토커(22A) 사이, 스토커(22A)와 본체 챔버(12)[보다 정확하게는, 후술하는 웨이퍼 교환부(24A 또는 24B)] 사이, 본체 챔버(12)[보다 정확하게는, 후술하는 웨이퍼 교환부(24B 또는 24A)]와 스토커(22B) 사이, 및 스토커(22B)와 로드록실(20B) 사이에서 웨이퍼를 반송한다. 또한, 도 1에서는, 진공 반송 로봇(23)으로서 싱글 핸드(single hand)형의 로봇을 채용하고 있지만, 더블 핸드(double hand)형의 로봇을 채용할 수도 있다.
본체 챔버(12)의 내부에는, 노광 장치 본체(100)[도 1에는 노광 장치 본 체(100)를 구성하는 웨이퍼 스테이지(WST)만이 도시됨; 도 2 참조], 제 1 홀더 반송 로봇(26), 웨이퍼 교환부(24A, 24B), 제 2 홀더 반송 로봇(27)이 설치되어 있다.
제 1 홀더 반송 로봇(26)은 수직 이동(Z축 방향의 직선 이동)이 가능한 수평 다관절 로봇(스카라 로봇)으로 이루어지고, 노광 장치 본체(100)로부터 +X측으로 소정 거리 떨어진 위치에 배치되어 있다. 웨이퍼 교환부(24A, 24B)는 제 1 홀더 반송 로봇(26)의 +Y측 및 -Y측에 각각 배치되어 있다. 제 2 홀더 반송 로봇(27)은 수직 이동(Z축 방향의 직선 이동)이 가능한 수평 다관절 로봇(스카라 로봇)으로 이루어지고, 웨이퍼 교환부(24B)의 -Y측에 배치되어 있다. 또한, 본체 챔버(12)의 -Y측에는, 홀더용 로드록실(30)이 마련되어 있다.
예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 노광 장치 본체(100)는, 레티클(R)에 형성된 회로 패턴의 일부를 투영 광학 시스템(PO)을 거쳐서 웨이퍼(W)상에 투사하면서, 레티클(R)과 웨이퍼(W)를 투영 광학 시스템(PO)에 대하여 1차원 방향(여기에서는 Y축 방향)으로 상대 주사함으로써, 레티클(R)의 회로 패턴의 전체를 웨이퍼(W)상의 복수의 샷 영역(shot area) 각각에 스텝-앤-스캔 방식에 의해 전사한다.
노광 장치 본체(100)는, 챔버(12) 외부에 마련된 광원 장치(112)로부터 EUV 광(EL)을 반사해서 소정의 입사각, 예컨대 약 50[mrad]으로 레티클(R)의 패턴면[도 2에 있어서의 하부면(-Z측의 면)]에 입사하도록 광을 절곡하는 벤딩 미러(bending mirror)(M)를 포함하는 조명 광학 시스템과, 레티클(R)을 유지하는 레티클 스테이지(RST)와, 레티클(R)의 패턴면에서 반사된 EUV 광(EL)을 웨이퍼(W)의 피노광면[도 1에 있어서의 상부면(+Z측의 면)]에 대하여 수직하게 투사하는 투영 광학 시스템(PO)과, 웨이퍼(W)를 유지하는 웨이퍼 스테이지(WST) 등을 구비하고 있다.
광원 장치(112)로서는, 일례로서 레이저 여기 플라즈마 광원(laser-excited plasma light source)이 사용된다. EUV 광 발생 물질(타깃)에 고휘도의 레이저 빔을 조사함으로써, 그 타깃이 고온의 플라즈마 상태로 여기되고, 레이저 여기 플라즈마 광원은 플라즈마로부터 방출하는 EUV 광을 이용한다. 또한, 본 실시형태에서는, 주로 파장 5㎚ 내지 50㎚, 예컨대 파장 11㎚의 EUV 광(EL)이 노광 빔으로서 사용되는 것으로 한다.
상기 조명 광학 시스템은 조명 미러, 파장 선택창 등(이들 모두 도시되지 않음), 및 벤딩 미러(M) 등을 포함한다. 또한, 광원 장치(112)의 내부에 배치된 집광 미러(light condensing mirror)인 포물면 미러(parabolic mirror)도 조명 광학 시스템의 일부를 구성한다. 광원 장치(112)로부터 방출되어 조명 광학 시스템을 거친 EUV 광(EL)[전술된 벤딩 미러(M)로 반사된 EUV 광(EL)]은 원호 슬릿형상의 조명광이 되어 레티클(R)의 패턴면을 조명한다.
상기 레티클 스테이지(RST)는 레티클 스테이지 구동 시스템(134)에 의해 발생된 구동력에 의해 Y축 방향으로 소정 스트로크로 구동되며, 또한 X축 방향 및 Tz 방향(Z축 주위의 회전 방향)으로 미소량 구동된다. 또한, 레티클 스테이지(RST)는 레티클 스테이지 구동 시스템(134)이 복수의 지점에서 발생하는 자기 부상력을 조정함으로써 Z축 방향 및 XY 평면에 대한 경사 방향(X축 주위의 회전 방향인 Tx 방향 및 Y축 주위의 회전 방향인 Ty 방향)으로 미소량만큼 구동가능하게 구성되어 있 다. 레티클 스테이지(RST)의 하부면측에는, 정전 척 방식(또는 메커니컬 척 방식)의 레티클 홀더(도시되지 않음)가 마련되고, 상기 레티클 홀더에 의해 레티클(R)이 유지된다. 레티클(R)로서는, 조명광(EL)이 파장 11㎚의 EUV 광인 점과 대응해서 반사형 레티클이 사용된다. 레티클(R)은 그 패턴면이 하부면으로서 기능하는 상태에서 레티클 홀더에 의해 유지된다.
레티클(R)은 실리콘 웨이퍼, 석영, 저팽창 유리 등의 박판으로 이루어지고, 그 표면(패턴면)에는, EUV 광을 반사하는 반사막이 형성된다. 이러한 반사막은, 예컨대 몰리브덴(Mo)과 베릴륨(Be)의 막이 교대로 약 5.5㎚의 주기로 약 50쌍 적층된 다층막이다. 이러한 다층막은 11㎚의 파장을 갖는 EUV 광에 대하여 약 70%의 반사율을 갖는다. 또한, 벤딩 미러(M), 조명 광학 시스템의 각 미러, 및 광원 장치(112)내의 각 미러의 반사면에도 동일한 구성을 갖는 다층막이 형성된다.
레티클(R)의 패턴면에 형성된 다층막상에는, 흡수층으로서, 예컨대 니켈(Ni) 또는 알루미늄(Al)이 표면 전체에 코팅되고, 그 흡수층상에 패터닝이 실시되어서 회로 패턴이 형성된다. 레티클(R)의 흡수층이 남아 있는 부분에 부딪친 EUV 광은 그 흡수층에 의해 흡수되고, 흡수층이 제거된 부분(흡수층 제거 부분)의 반사막에 부딪친 EUV 광은 그 반사막에 의해 반사되고, 결과적으로 회로 패턴의 정보를 포함한 EUV 광이 레티클(R)의 패턴면으로부터 반사광으로서 투영 광학 시스템(PO)을 향해 진행한다.
레티클 스테이지(RST)[레티클(R)]의 XY 평면내의 위치는, 레티클 스테이지(RST)에 마련된(또는 형성된) 반사면에 레이저 빔을 투사하는 레티클 간섭 계(182R)에 의해, 예컨대 0.5㎚ 내지 1㎚ 정도의 분해능으로 항상 검출된다. 이러한 경우에, 실제로는 레티클 스테이지(RST)의 X 위치를 측정하는 간섭계와 Y 위치를 측정하는 간섭계가 레티클 간섭계로서 마련되어 있지만, 도 2에서는 이것들이 대표적으로 레티클 간섭계(182R)로서 도시되어 있다.
레티클 간섭계(182R)의 측정값은 제어 장치(도시되지 않음)에 공급되고, 상기 제어 장치는 레티클 간섭계(182R)의 측정값에 근거하여 레티클 스테이지 구동 시스템(134)을 통해 레티클 스테이지(RST)를 구동한다.
투영 광학 시스템(PO)으로서는, 개구수(N.A.)가 예컨대 0.3이고, 반사 광학 소자(미러)만으로 이루어지고, 이러한 경우에, 1/4배의 투영 배율을 갖는 반사 광학 시스템(catoptric system)이 사용된다. 따라서, 레티클(R)에 의해 반사되고 또한 레티클(R)에 형성된 패턴의 정보를 포함하는 EUV 광(EL)은 투영 광학 시스템(PO)에 의해 웨이퍼(W)상에 투사되고, 그에 따라 레티클(R)상의 패턴의 축소상 일부가 웨이퍼(W)상에 형성된다.
웨이퍼 스테이지(WST)는, 예컨대 자기 부상형 2차원 리니어 액추에이터로 이루어지는 웨이퍼 스테이지 구동 시스템(162)에 의해 X축 방향 및 Y축 방향으로 소정 스트로크로 구동되고, 또한 Tz 방향(Z축 주위의 회전 방향)으로도 미소량 구동된다. 또한, 웨이퍼 스테이지(WST)는 웨이퍼 스테이지 구동 시스템(162)에 의해 Z축 방향, Tx 방향(X축 주위의 회전 방향), 및 Ty 방향(Y축 주위의 회전 방향)으로도 미소량만큼 구동가능하게 구성되어 있다.
웨이퍼 스테이지(WST)의 위치는, 스테이지 외부에 마련된 웨이퍼 간섭 계(182W)에 의해, 예컨대 0.5㎚ 내지 1㎚ 정도의 분해능으로 항상 검출된다. 이러한 경우에, 실제로는, X축 방향으로 측정축을 갖는 간섭계 및 Y축 방향으로 측정축을 갖는 간섭계가 마련되어 있지만, 도 2에서는 이것들이 대표적으로 웨이퍼 간섭계(182W)로서 도시되어 있다. 간섭계는 복수의 측정축을 갖는 다축 간섭계로 구성되어, 웨이퍼 스테이지(WST)의 X, Y 위치 이외에, 회전[요잉(yawing)(Tz 방향)], 피칭(pitching)(Tx 방향), 및 롤링(rolling)(Ty 방향))도 측정할 수도 있다.
또한, 투영 광학 시스템(PO)의 경통(barrel)을 기준으로 하는 웨이퍼(W)의 Z축 방향에서의 위치는 경사 입사 방식의 웨이퍼 포커스 센서를 이용하여 측정된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이러한 웨이퍼 포커스 센서는 웨이퍼(W)의 상부면에 대해 경사 방향으로부터 검출 빔을 조사하는 광 송출 시스템(114a)과, 웨이퍼(W) 면에서 반사된 검출 빔을 수광하는 광 검출 시스템(114b)으로 구성된다. 웨이퍼 포커스 센서(114a, 114b)로서는, 예를 들어 미국 특허 제 5,448,332 호 명세서에 상세하게 개시된 다점 초점 위치 검출 시스템이 사용된다.
웨이퍼 간섭계(182W) 및 웨이퍼 포커스 센서(114a, 114b)의 측정값은 제어 장치(도시되지 않음)에 공급되고, 상기 제어 장치가 웨이퍼 스테이지 구동 시스템(162)을 제어하여, 웨이퍼 스테이지(WST)의 6차원 방향의 위치 및 자세 제어가 실행된다.
웨이퍼 스테이지(WST)의 상부면에는, 정전 척 방식의 웨이퍼 홀더[도 1에서는 웨이퍼 홀더(WH1)]가 탑재되어, 상기 웨이퍼 홀더(WH1)가 웨이퍼(W)를 유지한다. 또한, 웨이퍼 스테이지(WST)의 상부면에는, 도 1에 있어서 웨이퍼 교환 부(24B)상에 탑재된 웨이퍼 홀더(WH2)가 탑재될 수도 있다.
이들 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)는 동일한 형상/구성을 갖는다. 도 3(A)에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]는 평면에서 보아(+Z 방향에서 보아) 대략 정사각형의 판형상 부재로 이루어지고, 판형상 부재의 변이 웨이퍼(W)의 직경보다 약간 작게 설정되어 있다[도 3(C) 참조]. 웨이퍼 홀더의 변의 길이가 웨이퍼(W)의 직경보다 작게 설정되어 있으므로, 후술하는 바와 같이, 제 2 사전 정렬 장치에 의해 웨이퍼의 편심량 및 회전량을 검출하는 것이 가능해진다. 물론, 웨이퍼 홀더의 일부에 노치부를 형성하면, 변의 길이가 작아지지 않아도 된다. 또한, 제 2 사전 정렬 장치가 배치되지 않아도 된다. 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]의 중앙부 근방에는, 수직 방향(Z축 방향)으로 중심을 관통하는 3개의 관통 구멍(32)이 형성되어 있다.
또, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]의 상부면에는, 도시되지는 않았지만, 웨이퍼를 하부면으로부터 지지하는 복수의 핀부가 마련되어 있다. 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]의 상부면(핀부)과 웨이퍼(W)의 하부면 사이의 접촉률[웨이퍼(W)의 하부면을 기준으로 했을 때의 접촉률]은 약 20% 이하로 설정된다. 웨이퍼와 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)] 사이에 이물질이 끼지 않도록 하기 위해서, 접촉률이 작은 것이 바람직하지만, 웨이퍼 스테이지(WST)가 가속되더라도 웨이퍼를 유지할 수 있는 수준 정도의 접촉률이 필요하다. 이러한 관점에서, 웨이퍼 스테이지(WST)의 가속도와 웨이퍼 홀더(WH1)의 흡착력 사이의 관계에 근거하여, 접촉률이 전술한 범위로 설정된다.
또한, 도 3(B)에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]의 내부에는 정전 척용의 내부 전극(34)이 마련되어 있고, 상기 내부 전극(34)에는 홀더측 전기 접점(36)이 접속되어 있다. 또, 도 3(B)에는 하나의 전극만이 기재되어 있지만, 복수의 전극을 사용한 정전 척이 이용될 수도 있다. 또한, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]의 하부면에는 자성체(201)가 마련되어 있다. 그리고, 웨이퍼 스테이지(WST)내에 마련된 코일(202)에 전류를 인가할 때 발생하는 자기력(전자기력)에 의해, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]가 웨이퍼 스테이지(WST)에 고정된다.
한편, 도 3(B)에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼 스테이지(WST)상에 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]가 탑재된 상태에서, 홀더측 전기 접점(36)이 접촉하는 웨이퍼 스테이지(WST)의 상부면의 일부에는, 웨이퍼 스테이지(WST) 외부의 전원(71)에 전기적으로 접속된 스테이지측 전기 접점(55)이 마련되어 있다. 따라서, 도 3(B)에 도시되는 바와 같이, 홀더측 전기 접점(36)과 스테이지측 전기 접점(55)이 접촉한 상태에서 전원(71)에 의해 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]에 전압이 인가되기 때문에, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]와 웨이퍼(W) 사이에 정전기력이 발생하고, 이 정전기력에 의해 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]의 상부면에 이 웨이퍼 홀더에 대해 웨이퍼(W)를 유지할 수 있다. 또한, 도 3(B)에 도시되지는 않았지만, 코일(202)과, 이 코일(202)에 전류를 인가하기 위한 전원은 전기적으로 접속되어 있다.
또한, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]의 상부면의 네 코너부에는, 기준 마크(MK)가 마련되어 있다. 이 기준 마크(MK)에 대해서는 후술한다.
전술한 웨이퍼 스테이지(WST)는 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]를 유지한 상태에서 도 1에 가상선(2점쇄선)으로 도시된 위치[참조부호(WST')로 도시된 위치]까지 이동될 수 있다. 웨이퍼 스테이지(WST)가 위치(WST')에 위치 결정된 상태에서, 제 1 홀더 반송 로봇(26)에 의해 웨이퍼 스테이지(WST)와 웨이퍼 교환부(24A) 사이에서 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]가 반송될 수 있고, 또한 웨이퍼 스테이지(WST)와 웨이퍼 교환부(24B) 사이에서 웨이퍼 홀더[WH2(또는 WH1)]가 반송될 수 있다.
웨이퍼 교환부(24A, 24B)는 동일한 형상/구성을 갖는다. 도 4(A)에 부분 단면도로서 도시되는 바와 같이, 웨이퍼 교환부[24A(24B)]는 직방체인 본체부(42)와, 상기 본체부(42)의 내부에 마련된 중추부(center up section)(44)와, 코일(206)을 구비하고 있다. 도 4(A)에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼 교환부[24A(24B)]의 상부면에는, 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]를 탑재하는 것이 가능하고, 웨이퍼 스테이지(WST)와 같이 자기력(전자기력)에 의해 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]를 척킹할 수 있다. 또, 도 4에 있어서도 코일(206)에 전류를 인가하기 위한 전원은 도시되어 있지 않다. 또한, 코일(206)에 전류를 인가할 때 발생하는 열이 문제가 되는 경우에는, 웨이퍼 스테이지(WST) 및/또는 웨이퍼 교환부(24A, 24B)에 온도 조절 장치를 적당히 배치하는 것이 가능하다. 온도 조절 장치로서는, 예컨대 순수한 물, 플루오리너트(Fluorinert) 등의 액체를 이용하는 액체 방식의 온도 조절 장치, 펠티에(Peltier) 소자 및 히터를 이용하는 온도 조절 장치, 가스를 이용하는 온도 조절 장치가 사용될 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 자기력을 이용하는 고정 기구에 의해 웨이퍼 스테이지(WST) 및 웨이퍼 교환부(24A, 24B)에 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]를 고정시키고 있지만, 이 대신에 기계적인 힘 또는 정전기력 등의 다른 힘을 이용하는 고정 기구를 채용할 수도 있다. 예를 들면, 정전기력을 이용하는 고정 기구로서는, 전술한 미 국 공개 특허 제 2005/286202 호 명세서에 기재된 바와 같이 정전기력을 이용하는 고정 기구를 사용할 수 있다.
도 4(A)에 도시되는 바와 같이, 본체부(42)는 내부에 중공부(공간)(42a)를 갖고, 본체부(42)의 상부면에는 공간(42a)과 외부를 연통시키는 3개의 관통 구멍(42b)이 형성되어 있다. 3개의 관통 구멍(42b)의 배치는 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]에 형성된 관통 구멍(32)의 배치와 대략 일치한다. 또한, 본체부(42)의 상부면에는, 도시되지는 않았지만, 온도 조절 장치가 마련되어 있다. 이러한 온도 조절 장치는, 펠티에 소자와 히터를 이용하는 온도 조절 장치, 냉각 플레이트, 액체 온도 조절 장치 등을 포함하며, 본체부(42)상에 탑재된 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]를 냉각하여, 소정 온도로 조정한다.
중추부(44)는, 공간(42a)내에 마련된 구동 장치(49)와, 상기 구동 장치(49)에 접속된 축부(52)와, 상기 축부(52)의 상단부(+Z 단부)에 고착된 판 부재(48)와, 상기 판 부재(48)의 상부면에 Z축 방향을 길이 방향으로 하여 고정된 3개의 중앙 핀(46)을 포함하고 있다.
축부(52)는, 구동 장치(49)에 의해, Z축 방향으로 왕복 구동(수직 이동)되고 또한 X축 방향, Y축 방향 및 Tz 방향으로 미소 구동된다. 3개의 중앙 핀(46)의 배치는 본체부(42)에 형성된 관통 구멍(42b), 및 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]에 형성된 관통 구멍(32)과 대체로 일치한다. 각 중앙 핀(46)의 직경은 각 관통 구멍(42b, 32)의 직경보다도 작게 설정되어 있다. 이 때문에, 각 중앙 핀(46)이 관통 구멍(42b, 32)내에 삽입된 상태[도 4(B) 참조]에서도, 각 중앙 핀(46)은 X, Y 및 Tz 방향으로 미소 이동될 수 있다. 또한, 도 4(B)에 도시되는 바와 같이, 각 중앙 핀(46)의 Z축 방향의 치수는 축부(52)가 상단측에 위치했을 때에 상단부가 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]의 상부면으로부터 돌출되는 크기 정도로 하고, 상기 돌출된 상태에서 각 중앙 핀(46)이 웨이퍼(W)를 하부측으로부터 지지할 수 있다. 그리고, 도 4(B)와 같이, 웨이퍼(W)를 하부측으로부터 지지한 상태에서, 구동 장치(49)에 의해 축부(52)가 하강 구동됨으로써, 웨이퍼(W)가 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]상에 탑재된다.
웨이퍼 교환부[24A(24B)]에는, 전술한 웨이퍼 스테이지(WST)의 스테이지측 전기 접점(55)과 같은 교환부측 전기 접점(38)이 마련되어 있다. 교환부측 전기 접점(38)에는, 웨이퍼 교환부[24A(또는 24B)]에 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]가 탑재된 상태에서, 홀더측 전기 접점(36)이 접촉하게 되어 있다. 이 때문에, 외부에 마련된 전원(72)에 의해 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]에 전압이 인가됨으로써, 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]와 웨이퍼(W) 사이에 정전기력이 발생하고, 상기 정전기력에 의해 웨이퍼(W)가 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)] 상부면에 유지될 수 있다.
또, 웨이퍼 교환부[24A(및 24B)]의 근방에는, 도 4(C)에 도시되는 제 2 사전 정렬 장치(85)가 마련되어 있다. 제 2 사전 정렬 장치(85)는 제 1 사전 정렬 장치(16)보다도 높은 정밀도로 웨이퍼의 편심량 및 회전량을 검출하는 정렬 장치이다. 제 2 사전 정렬 장치(85)는, 웨이퍼(W)의 외측 에지의 일부[도 4(C)에 있어서 참조부호(VA, VB, VC)로 도시된 부분]를 +Z측으로부터 조명하는 3개의 조명 장치(75)(예컨대, LED 등)와, 각각의 조명 장치(75)와 수직 방향(Z축 방향)으로 대향하는 위치에 마련된 3개의 촬영 장치(imaging device)(76)[그러나, 부분(VA)에 대 응하는 촬영 장치는 도시되지 않음]를 포함한다.
제 2 사전 정렬 장치(85)는 3개의 촬영 장치(76)의 촬영 결과를 제어 장치(도시되지 않음)로 송신한다. 제어 장치는, 촬영 장치(76)에 의한 촬영 결과에 근거하여 웨이퍼(W)의 중심 위치(편심량) 및 회전량(회전 방향의 시프트량)을 산출하고, 상기 산출 결과에 근거하여 축부(52), 판 부재(48) 및 3개의 중앙 핀(46)을 구동 장치(49)를 통해 X, Y 및 Tz 방향으로 구동하여, 3개의 중앙 핀(46)에 유지된 웨이퍼의 XY 평면내에서의 위치 및 회전을 조정한다.
이러한 경우에, 전술한 바와 같이, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]의 네 코너부에는 기준 마크(MK)가 마련되어 있기 때문에, 전술한 제 2 사전 정렬 장치(85)에 의해 웨이퍼(W)의 외주부를 촬영할 때에 기준 마크(MK)가 검출 시스템(도시되지 않음)에 의해 검출될 수 있다. 그리고, 그 후에 웨이퍼 홀더(WH1 또는 WH2)를 웨이퍼 스테이지(WST)로 반송했을 때에, 정렬 시스템(도시되지 않음)을 이용하여 기준 마크(MK)를 검출함으로써, 제 2 사전 정렬 장치(85)의 검출 결과가 기준 마크(MK)를 기준으로 하여 노광 장치 본체(100)로 인계될 수 있다. 따라서, 웨이퍼 홀더를 높은 정밀도로 반송하는 것이 가능하고, 그 결과 웨이퍼의 반송 및 웨이퍼 정렬을 높은 정밀도로 실행하는 것이 가능하다.
도 1을 다시 참조하면, 제 2 홀더 반송 로봇(27)은 수직 이동(Z축 방향의 직선 이동)이 가능한 수평 다관절 로봇(스카라 로봇)으로 이루어지고, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]를 웨이퍼 교환부(24B)와 홀더용 로드록실(30) 사이에서 반송한다.
홀더용 로드록실(30)은 진공 공간(40)측의 도어(65A) 및 대기 공간(50)측의 도어(65B)를 구비하고, 그 내부에는, 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]를 탑재가능한 플랫폼(platform)(도시되지 않음)이 마련되어 있다. 홀더용 로드록실(30)은 도어(65A, 65B)를 폐쇄한 상태에서 그 내부 공간을 진공 또는 대기 환경으로 할 수 있어, 제 2 홀더 반송 로봇(27)이 진공 공간(40)측으로부터 내부로의 액세스가 가능하고, 또한 작업자가 대기 공간(50)측으로부터 내부로의 액세스가 가능하다.
다음에, 전술한 구성을 갖는 노광 장치(10)에 있어서의 웨이퍼 반송 동작 및 노광 동작에 대해서 설명한다.
우선, 대기 반송 시스템(112) 및 진공 반송 시스템(110)에 있어서의 웨이퍼(노광 대상이 되는 웨이퍼)의 반송에 대해서 도 1에 근거하여 설명한다. 우선, C/D(도시되지 않음)로부터 C/D측 반송 시스템(도시되지 않음)을 거쳐서 웨이퍼 이송부(14)상에 웨이퍼가 반송되면, 제어 장치는 대기 반송 로봇(19)을 사용하여 웨이퍼 이송부(14)상의 웨이퍼를 제 1 사전 정렬 장치(16)의 턴테이블(16A)상으로 반송한다. 그리고, 제어 장치는, 제 1 사전 정렬 장치(16)에 의해 웨이퍼의 XY 방향의 위치 및/또는 회전을 조정한 후에, 대기 반송 로봇(19)을 사용하여 웨이퍼를 로드록실(20A)내로 반입한다. 이러한 반송시에는, 로드록실(20A)의 도어(61A)가 개방 상태로 있고, 또한 도어(61B)가 폐쇄 상태로 있다.
그리고, 소정 매수의 웨이퍼에 대한 동작이 반복 실행되고, 소정 매수의 웨이퍼가 로드록실(20A)내에 수용된 단계에서, 제어 장치는 로드록실(20A)의 도어(61A)를 폐쇄하고, 로드록실(20A)의 내부를 진공으로 한 후에, 도어(61B)를 개방한다.
다음에, 제어 장치는 진공 반송 로봇(23)을 사용하여 로드록실(20A)내의 웨이퍼를 순차적으로 스토커(22A)내로 반입한다. 스토커(22A)의 내부가 소정 온도로 유지되어 있기 때문에, 스토커(22A)내로 반입된 웨이퍼는 소정 온도로 조정된다. 또한, 로드록실(20A)내의 모든 웨이퍼가 스토커(22A)내로 반입된 단계에서, 제어 장치는 로드록실(20A)의 도어(61B)를 폐쇄하고, 로드록실(20A)의 내부를 대기압 상태로 설정한 후에 도어(61A)를 개방한다. 따라서, 로드록실(20A)이 대기 반송 시스템(112)으로부터 반송되는 다음 웨이퍼를 반입할 수 있는 상태로 설정된다.
다음에, 진공 반송 시스템(110) 및 대기 반송 시스템(112)에 있어서의, 후술하는 노광 동작이 완료된 웨이퍼의 반송에 대해서 설명한다. 또한, 이러한 노광이 완료된 웨이퍼(노광 완료의 웨이퍼)의 반송 동작은 전술한 노광 대상이 되는 웨이퍼의 반송 동작과 병행해서 실행된다.
우선, 제어 장치는 노광 완료의 웨이퍼를 진공 반송 로봇(23)을 거쳐서 챔버(12)내로부터 스토커(22B)내로 반입한다. 또한, 로드록실(20B)의 도어(62B)가 개방된 상태에서, 제어 장치는 진공 반송 로봇(23)을 사용하여 스토커(22B)내의 웨이퍼를 로드록실(20B)내로 반입한다. 또, 노광 완료의 웨이퍼를 스토커(22B)내로 반입하는 시점에, 로드록실(20B)의 도어(62B)가 개방되는 경우에는, 스토커(22B)를 거치지 않고, 로드록실(20B)내로 직접 웨이퍼를 반입할 수도 있다.
그리고, 복수매의 노광 완료의 웨이퍼에 대해서 전술한 동작이 반복 실행되고, 소정 매수의 노광 완료의 웨이퍼가 로드록실(20B)내에 수용된 단계에서, 제어 장치는 로드록실(20B)의 도어(62B)를 폐쇄하고, 로드록실(20B)의 내부를 대기 환경 으로 한 후, 도어(62A)를 개방한다.
다음에, 제어 장치는 대기 반송 로봇(19)을 사용하여 로드록실(20B)내의 웨이퍼를 순차적으로 웨이퍼 반출부(18)로 반송한다. 웨이퍼 반출부(18)로 반송된 웨이퍼는 C/D측 반송 시스템(도시되지 않음)에 의해 C/D(도시되지 않음)로 반송된다.
다음에, 스토커(22A) 내에 소정 매수의 웨이퍼가 수용된 상태에서, 웨이퍼 스테이지(WST)에 대한 웨이퍼의 반입/반출 동작을 포함하는 노광 동작 전반에 대해서, 도 1, 도 4(B) 및 도 5(A) 내지 도 6(B)에 근거하여 설명한다.
도 1에 도시된 상태는 노광 장치 본체(100)에 있어서 웨이퍼 스테이지(WST)상의 웨이퍼 홀더(WH1)에 유지된 웨이퍼(W)에 대하여 노광이 실행되는 상태이며, 웨이퍼 홀더(WH2)가 웨이퍼 교환부(24B)상에 탑재되어 있다.
이러한 상태로부터, 제어 장치는, 도 5(A)에 도시되는 바와 같이, 진공 반송 로봇(23)을 사용하여 스토커(22A)로부터 웨이퍼 교환부(24B)상에 탑재된 웨이퍼 홀더(WH2)상으로 새로운 웨이퍼(W2라고 칭함)를 반송한다. 도 4(B)에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼 교환부(24B)는, 웨이퍼 홀더(WH2)의 상면으로부터 3개의 중앙 핀(46)이 돌출된 상태에서, 웨이퍼(W2)를 진공 반송 로봇(23)으로부터 수용한다. 그리고, 웨이퍼 교환부(24B)는 중앙 핀(46)을 하강 이동시킴으로써 웨이퍼 홀더(WH2)상에 웨이퍼(W2)를 탑재한다.
전술한 방식으로 웨이퍼 홀더(WH2)상에 웨이퍼(W2)를 탑재한 단계에서, 제어 장치는 제 2 사전 정렬 장치(85)를 거쳐서 웨이퍼(W2)의 외측 에지상의 3개 지 점(VA, VB, VC)을 촬영하여, 웨이퍼(W2)의 중심 위치 및 회전량을 산출한다. 그리고, 제어 장치는, 구동 장치(49)를 통해 축부(52)를 상승시켜 웨이퍼(W2)를 들어올리고, 산출 결과에 근거하여 축부(52)를 수평면내에서 (X축 방향, Y축 방향 및 Tz 방향중 적어도 하나의 방향으로) 이동시켜, 웨이퍼(W2)를 원하는 상태로 설정한다. 이러한 상태에서, 제어 장치는 구동 장치(49)를 통해 축부(52)를 하강시켜, 웨이퍼(W2)를 웨이퍼 홀더(WH2)상에 다시 탑재한다.
그 후, 제어 장치는 웨이퍼 교환부(24B)의 본체부(42)에 마련된 교환부측 전기 접점(38) 및 웨이퍼 홀더(WH2)에 마련된 홀더측 전기 접점(36)을 거쳐서 전원(72)에 의해 전압을 인가하여, 웨이퍼 홀더(WH2)의 상부면에 웨이퍼(W2)를 정전 흡착한다. 또, 이러한 정전 흡착에 있어서, 웨이퍼(W2)와 웨이퍼 홀더(WH2) 사이에 온도차가 있는 경우를 고려하여, 웨이퍼(W2)를 웨이퍼 홀더(WH2)상에 탑재하고, 정전 흡착하고, 소정 시간의 경과후에 일단 흡착력을 해제하고 나서, 다시 정전 흡착을 행하는 순서를 실행하는 것에 의해, 온도차로 인한 웨이퍼의 변형을 방지할 수 있다.
한편, 웨이퍼 홀더(WH1)측[노광 장치 본체(100)측]에는, 제어 장치에 의해, 정렬 시스템(도시되지 않음) 등을 이용하여 레티클 정렬, 베이스라인 측정[정렬 시스템의 검출 중심으로부터 투영 광학 시스템(PO)의 광축까지의 거리의 측정] 등의 준비 작업이 소정의 순서로 실행된다. 그 후, 정렬 검출 시스템(도시되지 않음)을 이용하여, 예컨대 미국 특허 제 4,780,617 호 명세서 등에 상세하게 개시되어 있는 EGA(Enhanced Global Alignment) 등의 정렬 측정이 실행되어, 웨이퍼(W)상의 모든 샷 영역의 위치 좌표가 구해진다.
그리고, 스텝-앤-스캔 방식의 노광이 EUV 광(EL)을 노광용 조명광으로 하여 실행된다. 보다 상세하게는, 제어 장치는, 웨이퍼 정렬의 결과로부터 얻어진 웨이퍼(W)상의 각 샷 영역의 위치 정보에 따라서 웨이퍼 간섭계(182W)로부터의 위치 정보를 모니터링하면서, 웨이퍼 스테이지(WST)를 제 1 샷 영역의 노광을 위한 주사 개시 위치(가속 개시 위치)로 이동시키고, 또한 레티클 스테이지(RST)를 주사 개시 위치(가속 개시 위치)로 이동시키고, 제 1 샷 영역의 주사 노광을 실행한다. 이러한 주사 노광에 있어서, 제어 장치는 레티클 스테이지(RST)와 웨이퍼 스테이지(WST)를 동기 구동하는 동시에 양쪽 스테이지의 속도비가 투영 광학 시스템(PO)의 투영 배율과 정확하게 일치하도록 양쪽 스테이지의 속도를 제어하여, 노광(레티클 패턴의 전사)을 실행한다.
전술한 방식으로 제 1 샷 영역의 주사 노광이 완료되면, 제어 장치는 웨이퍼 스테이지(WST)를 제 2 샷 영역의 노광을 위한 주사 개시 위치(가속 개시 위치)로 이동시키는 샷 영역간의 스텝 동작을 실행한다. 그리고, 제 2 샷 영역의 주사 노광을 전술한 것과 같은 방식으로 실행한다. 이후, 제 3 샷 영역 이후에도 동일한 동작을 실행한다. 샷 영역간의 스텝 동작과 샷 영역에 대한 주사 노광 동작이 전술한 방식으로 반복되어, 스텝-앤-스캔 방식에 의해 웨이퍼(W)상의 모든 샷 영역상에 레티클(R)의 패턴이 전사된다.
그런데, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)에 의해 흡착 유지된 웨이퍼에 대하여 패턴 전사를 실행하기 때문에, 웨이퍼 홀더 표면에 요 철(unevenness)(예를 들면, 다수의 핀부의 선단의 높이가 불일치하는 것 등)이 존재하면, 웨이퍼 홀더에 의해 흡착 유지된 웨이퍼가 웨이퍼 홀더 표면의 형상을 모방해서 부분적으로 뒤틀리는 현상이 발생한다. 또한, 웨이퍼 홀더 표면의 요철은 웨이퍼 홀더마다 상이하다. 따라서, 본 실시형태에서는, 노광시에 후술하는 바와 같은 조정을 실행하는 것으로 하고 있다.
보다 상세하게는, 예를 들어 노광 동작을 실행하기 전에, 각각의 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)의 표면의 Z축 방향(높이 방향)에 관한 위치 정보를 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)의 다수의 XY 위치에서 (x, y) 좌표와 관련시켜서 측정하고, 이 위치 정보를 저장 장치에 저장시켜 둔다. 그리고, 저장 장치에 저장된 Z축 방향에 관한 위치 정보로부터, 제어 장치는 노광에 사용되는 웨이퍼 홀더[웨이퍼 스테이지(WST)상에 위치된 웨이퍼 홀더]의 위치 정보를 선택한다. 그리고 나서, 노광시에, 선택된 Z축 방향에 관한 위치 정보에 근거하여, 제어 장치는 웨이퍼(W) 또는 레티클(R)의 Z축 방향에 관한 위치, 및/또는 X축 및 Y축 방향에 관한 위치를 조정하고, 또한 웨이퍼 포커스 센서(114a, 114b)의 검출 결과에 근거하여 웨이퍼(W)의 Z 위치를 조정한다. 전술한 방식으로, 노광에 사용되는 웨이퍼 홀더에 상관없이, 웨이퍼(W)의 [EUV 광(EL)의 조사 영역 부분의] Z 위치를 투영 광학 시스템(PO)의 최상 결상면(best image plane)(전사 목표 위치)과 높은 응답으로 일치시키는 것이 가능해진다.
또한, Z축 방향(높이 방향)에 있어서의 웨이퍼 홀더 표면의 측정은 노광 장치 본체(100)내에서 웨이퍼 포커스 센서(114a, 114b)를 이용하여 실행될 수 있거 나, 또는 사전에(예를 들면, 유지보수 등의 때에), 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)를 로드록실(30)을 통해 노광 장치 외부로 취출하여 측정이 실행될 수도 있다. 노광 장치 본체(100)내에서 측정을 행할 경우에, 웨이퍼 홀더(WH1 또는 WH2)중 어느 것을 이용하여 노광을 실행할 것이지 여부는 웨이퍼 홀더의 위치를 모니터링하는 것에 의해(또는 저장 장치에 위치를 저장하는 것에 의해) 판별될 수 있다[보다 상세하게는, 웨이퍼 스테이지(WST)상의 웨이퍼 홀더와 측정값(또는 보정값)의 관계를 구할 수 있음]. 한편, 노광 장치 외부에서 측정을 행할 경우에는, 예를 들어 노광에 사용되는 웨이퍼 홀더의 판별은 웨이퍼 홀더에 고유한 마크 등을 마련하여 두고 이 마크를 이용하여 이루어질 수 있다[보다 상세하게는, 웨이퍼 스테이지(WST)상의 웨이퍼 홀더와 측정값(또는 보정값)의 관계를 구할 수 있음].
또, 웨이퍼 홀더의 측정 지점은 연속적일 수 있거나, 이산적일 수도 있다. 측정 지점이 이산적일 경우에는, 측정 지점 사이의 지점은 보간(interpolation)에 의해 산출될 수 있다. 이러한 경우의 측정 지점의 간격은 보간에 의해 산출되는 값이 노광 장치에서 요구되는 정밀도를 충분히 만족할 수 있도록 결정된다.
또, Z축 방향에 관한 조정은, 실제로 측정된 웨이퍼 홀더 표면의 Z 위치 정보에 근거하여 실행하는 경우에 한하지 않고, 실제로 웨이퍼를 노광 및 현상해서 얻어진 결과에 근거하여 실행하는 것도 가능하다. 또한, Z축 방향에 관한 조정은 웨이퍼 홀더의 표면을 직접 측정하는 경우에 한하지 않고, 웨이퍼 홀더(WH1 또는 WH2)상에 웨이퍼[또는 평탄도가 높은 초평탄 웨이퍼(super flat wafer)]가 탑재된 상태에서, 웨이퍼의 요철 정보 또는 뒤틀림 정보(distortion information)를 측정 하고, 그 정보에 근거하여 Z축 방향에 관한 조정을 실행하는 것도 가능하다. 웨이퍼의 뒤틀림 정보의 측정에 관해서는, 웨이퍼에 정렬 마크를 형성하고, 상기 정렬 마크를 측정하여, XY 평면내에서의 웨이퍼의 위치 정보를 구하고, 상기 위치 정보와 표면 위치 정보를 사용함으로써 구할 수 있다. 또한, 저장 장치에 저장된 정보는 웨이퍼 홀더의 표면의 요철 정보에 한하지 않고, 저장된 정보가 Z축 방향 및/또는 X축 및 Y축 방향의 위치 보정량뿐일 수도 있다. 전술한 설명에 부가하여, 웨이퍼의 경사(Tx 방향 및/또는 Ty 방향의 회전)의 보정이 실행될 수도 있다. 또한, 상기 장치는, X축 방향, Y축 방향, Z축 방향, Tx 방향, Ty 방향의 모든 위치 보정을 실행하는 기능을 가져야 할 필요는 없고, 장치에 요구되는 정밀도에 따라 필요한 방향의 위치 보정을 실행하도록 구성될 수도 있다.
그리고, 전술한 방식으로 노광 동작이 완료되면, 제어 장치는 웨이퍼 스테이지 구동 시스템(162)을 통해 웨이퍼 스테이지(WST)를 도 5(A)에 가상선으로 도시된 위치(WST')까지 이동시킨다.
다음에, 제어 장치는, 도 5(B)에 도시되는 바와 같이 제 1 홀더 반송 로봇(26)을 사용하여 웨이퍼(W)를 유지한 상태의 웨이퍼 홀더(WH1)를 웨이퍼 교환부(24A)상으로 반송하고, 또한 도 6(A)에 도시되는 바와 같이 웨이퍼(W2)를 유지한 상태의 웨이퍼 홀더(WH2)를 웨이퍼 스테이지(WST)상으로 반송한다. 웨이퍼 홀더(WH1 및 WH2)의 반송이 단시간내에 실행될 수 있기 때문에, 본 실시형태에서는, 반송중의 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)에 의한 웨이퍼의 유지는 웨이퍼 홀더(WH1 또는 WH2)에 잔류하는 정전기력을 이용하여 실행되는 것으로 한다.
그리고, 제어 장치는, 도 6(A)에 도시되는 바와 같이 웨이퍼 홀더(WH1)상에서 노광 완료된 웨이퍼(W)를 진공 반송 로봇(23)을 이용하여 스토커(22B)내로 반송하고, 또한 도 6(B)에 도시되는 바와 같이 스토커(22A)로부터 웨이퍼 홀더(WH1)상으로 새로운 웨이퍼(W3)를 반송한다.
상기 반송후에, 제어 장치는, 전술한 웨이퍼(W2)의 경우와 같이, 웨이퍼 교환부(24A)에 있어서 제 2 사전 정렬 장치(85)에 의한 웨이퍼(W3)의 검출 등을 실행하고, 또한 웨이퍼 스테이지(WST)상에 탑재된 웨이퍼(W2)에 대하여 전술한 정렬 동작 및 노광 동작을 실행한다. 그리고 나서, 상기 동작 이후에, 웨이퍼 홀더(WH1)를 이용한 노광 동작과 웨이퍼 홀더(WH2)상의 웨이퍼의 교환 동작의 병행 처리, 및 웨이퍼 홀더(WH2)를 이용한 노광 동작과 웨이퍼 홀더(WH1)상의 웨이퍼의 교환 동작의 병행 처리를 전술한 바와 같이 반복하고, 소정 매수의 웨이퍼에 대한 노광 동작이 완료되면, 전체 공정이 완료된다.
그런데, 웨이퍼 홀더(WH1 또는 WH2) 상부면에 먼지(dust) 또는 파티클(particle) 등의 이물질이 존재하는 경우에, 웨이퍼 홀더(WH1 또는 WH2)상에 웨이퍼를 탑재하면, 웨이퍼 홀더와 웨이퍼 사이에 이물질이 끼게 되어, 웨이퍼의 평탄도, 나아가서는 노광 정밀도에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 홀더에 이물질이 존재하는지 여부의 검출, 및 웨이퍼 홀더의 청소를 하기의 방식으로 실행한다.
제어 장치는, 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]상에 이물질이 존재하는지 여부를 검출하기 위해서, 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]상에 웨이퍼(또는 초평탄 웨이퍼)를 탑재한다. 이어서, 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]가 투영 광학 시스템(PO) 바로 하부에 위치하도록, 웨이퍼 스테이지(WST)를 수평면내에서 이동한다. 그리고 나서, 제어 장치는 도 1의 웨이퍼 포커스 센서(114a, 114b)의 조사 영역이 웨이퍼 상부면의 전체를 이동하도록, 웨이퍼 스테이지(WST)를 이동시키고, 이러한 이동중에, 웨이퍼 포커스 센서(114a, 114b)의 검출 결과도 모니터링한다.
제어 장치는, 상기 모니터링 결과를 참조하여, Z 위치가 주변 영역과 크게 상이한 지점["핫스팟(hot spot)"으로도 불림]이 있는지 여부를 판단하고, 핫스팟이 있다고(또는 소정수 이상 있다고) 판단되었을 경우에는, 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]는 제 1 홀더 반송 로봇(26)을 이용하여 웨이퍼 스테이지(WST)로부터 웨이퍼 교환부(24B)로 반송되고, 그 후에 제 2 홀더 반송 로봇(27)을 이용하여 웨이퍼 교환부(24B)로부터, 도어(65A)가 개방된 상태의 로드록실(30)내로 반송된다.
그리고, 제어 장치는 로드록실(30)의 도어(65A)를 폐쇄하고, 로드록실(30)의 내부를 대기압 상태로 한 후에, 도어(65B)를 개방함으로써 외부로부터의 유저에 의한 로드록실(30)로의 액세스가 가능하게 한다.
상기 구성에 의해, 유저는 로드록실(30)내에 수용된 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]에 노광 장치(10) 외부로부터 액세스하여, 숫돌 혹은 무진포(dust-free cloth) 등을 사용하여 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]의 상부면의 청소를 실행한다. 그리고, 청소가 완료된 단계에서, 전술한 것과는 반대의 순서로 웨이퍼 홀더[WH1(또는 WH2)]가 웨이퍼 교환부(24B)로 복귀된다.
또한, 로드록실(30)로서, 2개의 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)를 동시에 수용할 수 있는 정도의 크기(내부 용적)를 갖는 로드록실을 채용할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 예를 들어 전술한 이물질 검출 동작에 있어서, 한쪽의 웨이퍼 홀더상에 이물질이 존재한다고 판단되었을 경우에, 양쪽의 웨이퍼 홀더를 로드록실(30)내로 반송함으로써, 2개의 웨이퍼 홀더를 동시에 청소할 수 있다.
또한, 웨이퍼 홀더의 이물질 검출 동작을 소정 회수 실행하는 것에 의해, 이물질의 부착 경향(보다 상세하게는, 이물질의 부착이 발생할 때까지 노광되는 웨이퍼의 매수에 관한 경향, 또는 이물질의 부착이 발생할 때까지 노광 장치의 가동 시간에 관한 경향)이 도출되었을 경우에는, 이물질 검출 동작을 실행하는 일없이, 웨이퍼의 매수 또는 노광 장치의 가동 시간에 근거하여 웨이퍼 홀더의 청소를 실행할 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 교환부(24A, 24B)에서 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)상의 웨이퍼 교환을 실행하기 때문에, 노광 동작 및 웨이퍼 교환 동작을 동시에 실행할 수 있다. 따라서, 정전 척 방식의 웨이퍼 홀더를 사용하는 것으로 인해 웨이퍼 교환에 비교적 긴 시간이 걸려도, 노광 장치 본체(100)의 동작을 정지하지 않고 웨이퍼 교환을 실행하는 것이 가능하여, 장치의 스루풋을 높이는 것이 가능하다. 또한, 본 실시형태에 따르면, 제 1 홀더 반송 로봇(26)이 노광 장치 본체(100)와 웨이퍼 교환부(24A 또는 24B) 사이에서 웨이퍼를 유지한 상태에서 웨이퍼 홀더(WH1 또는 WH2)를 반송하기 때문에, 웨이퍼 홀더(WH1 및 WH2)중 한쪽을 웨이퍼 교환부(24A 또는 24B)로 반송하고, 웨이퍼 홀더(WH1 및 WH2)중 다른쪽에 유지된 웨이퍼의 노광 동작 등과 병행해서 웨이퍼 교환을 실행하는 것에 의해, 웨이 퍼 홀더의 온도를 웨이퍼 홀더상에 탑재된 웨이퍼의 온도와 일치시키는 것이 가능해진다. 따라서, 웨이퍼 홀더[WH1 및 WH2]의 온도 조절을 실행하기 위한 전술한 온도 조절 기구 등을 상기 웨이퍼 스테이지(WST)에 마련하지 않는 구성을 채용하는 것도 가능하다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 냉각 액체를 공급하기 위한 튜브를 웨이퍼 스테이지(WST)에 채용하지 않도록 하면, 튜브의 끌기(drag)에 의한 웨이퍼 스테이지(WST)의 위치 제어성의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 진공 반송 시스템(110) 및 챔버(12)가 진동에 관해서 실질적으로 분리되어 있기 때문에, 노광 장치 본체(100)에 있어서의 노광 동작과, 진공 반송 시스템(110)에 있어서의 웨이퍼 반송 동작을 병행해서 실행하더라도, 웨이퍼 반송 동작이 노광 장치 본체(100)의 노광 정밀도에 미치는 영향을 가능한 한 크게 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 따르면, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]가 전기 접점(36)을 갖고, 웨이퍼 교환부[24A(24B)] 및 웨이퍼 스테이지(WST)가 전기 접점(36)을 통해 전류를 공급하는 전기 접점(38, 55)을 각각 갖고 있기 때문에, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]에는 전원을 마련할 필요가 없다. 따라서, 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)의 중량을 저감할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)가 웨이퍼를 유지할 때에, 웨이퍼 홀더와 웨이퍼가 접촉하는 면적이 웨이퍼 홀더에 대향하는 웨이퍼의 면의 면적의 20% 이하로 설정되기 때문에, 웨이퍼 홀더상에 유지된 웨이퍼를 XY 평면내에서 고속으로 이동시키고, 정전기력에 의해 웨이퍼 홀더상에 웨이퍼를 유지하는 것 이 가능하고, 또한 웨이퍼와 웨이퍼 홀더 사이에 이물질이 끼일 가능성을 저감하는 것이 가능하다.
또, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)의 온도를 조절하기 위한 온도 조절 장치(예를 들면, 냉각 플레이트 등)가 웨이퍼 교환부(24A, 24B)에 마련되어 있기 때문에, 웨이퍼를 노광할 때에 웨이퍼 홀더에 잔류하는 열에 의해 가능한 한 영향을 받지 않고, 높은 정밀도로 노광을 실행하는 것이 가능하다.
또, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)에 홀더측 전기 접점(36)을 마련하고, 웨이퍼 스테이지(WST)에 스테이지측 전기 접점(55)을 마련하고, 웨이퍼 교환부(24A, 24B)에 교환부측 전기 접점(38)을 마련하여, 각 전기 접점을 통해 전압을 공급함으로써, 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)의 정전 흡착을 실행하는 것으로 했지만, 본 발명은, 이것에 한하지 않고, 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)의 내부에 전원(전지, 커패시터 등)을 직접 내장시킬 수도 있다. 이러한 경우에, 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)를 웨이퍼 스테이지(WST)와 웨이퍼 교환부(24A, 24B) 사이에서 반송할 때에도, 웨이퍼를 정전 흡착할 수 있으므로, 웨이퍼의 위치 시프트를 가능한 한 많이 억제한 상태에서 웨이퍼를 유지한 웨이퍼 홀더를 반송하는 것이 가능하다.
또, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)가 평면에서 보아(+Z 방향에서 보아) 대략 정방형의 판형상 부재로 구성되는 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)가 평면에서 보아 원형을 갖는 부재에 의해 구성될 수도 있다. 또한, 웨이퍼 홀더의 상부면에 복수의 핀부가 마련되는 구성에 한하지 않고, 복수의 동심의 링형상의 요철부가 마련되는 구성을 채용할 수도 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 스토커(22A, 22B)에 도어(63A, 63B)가 각각 마련되어 있는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한하지 않고, 스토커(22A, 22B)에 대해서 진공 반송 로봇(23)의 액세스가 항상 가능하도록 도어(63A, 63B)를 마련하지 않는 구성도 가능하다.
또, 상기 실시형태에서는, 홀더 청소에 사용되는 홀더용 로드록실(30) 및 제 2 홀더 반송 로봇(27)이 웨이퍼 교환부(24B)의 -Y측에만 마련되어 있지만, 이것에 한하지 않고, 웨이퍼 교환부(24A)의 +Y측에도 마련될 수도 있다. 따라서, 유저는 로드록실의 +Y측으로부터 웨이퍼 홀더(WH1)에 액세스하고, 로드록실의 -Y측으로부터 웨이퍼 홀더(WH2)에 액세스하는 것 등에 의해 상기 구성을 독창적으로 사용하는 것이 가능하다.
또한, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 교환부(24A, 24B)가 제 2 사전 정렬 장치(85)를 갖는 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 웨이퍼 교환부(24A, 24B)와는 별도로, 사전 정렬 장치(기구)를 마련할 수도 있다. 또한, 상기 실시형태에서는, 냉각 플레이트를 포함하는 온도 조절 장치가 웨이퍼 교환부(24A, 24B)에 마련되어 있는 경우에 대해서 설명했지만, 온도 조절 장치를 마련하지 않는 구성이 채용될 수도 있다. 또한, 제 2 사전 정렬 장치 자체를 마련하지 않는 구성이 채용될 수도 있다.
다음에, 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 도 7, 도 8(A) 및 도 8(B)에 근거하여 설명한다. 여기에서, 전술한 실시형태와 동일하거나 유사한 구성에 대해서 는 동일한 참조부호를 사용하고 그 설명을 생략하는 것으로 한다.
전술한 실시형태에서는, 웨이퍼 교환부(24A 및 24B)가 마련되어 있지만, 본 실시형태에서는, 전술한 제 1 홀더 반송 로봇(26) 및 웨이퍼 교환부(24A, 24B) 대신에, 웨이퍼 교환부[24A(24B)]의 기능을 갖도록 한 제 3 홀더 반송 로봇(126)이 마련되어 있다. 바꾸어 말하면, 제 3 홀더 반송 로봇(126)은 제 1 홀더 반송 로봇에 비해서 웨이퍼 홀더(WH1, WH2)를 오래 유지한다.
제 3 홀더 반송 로봇(126)은 핸드부(126A, 126B)를 갖는 더블 핸드형의 로봇이며, 도 7은 웨이퍼 홀더(WH2)가 핸드부(126B)에 탑재된 상태를 도시하고 있다. 본 실시형태에서는, 진공 반송 로봇(23)은 로드록실(20A)과 스토커(22A) 사이, 스토커(22A)와 제 3 홀더 반송 로봇(126)상에 탑재된 웨이퍼 홀더[WH2(WH1)] 사이, 제 3 홀더 반송 로봇(126)상에 탑재된 웨이퍼 홀더[WH2(WH1)]와 스토커(22B) 사이, 및 스토커(22B)와 로드록실(20B) 사이에서 웨이퍼를 반송한다.
도 7에 화살표로 도시된 바와 같이, 제 3 홀더 반송 로봇(126)은 Z축 주위를 회전가능하고, 또한 Z축 방향으로 수직 이동가능하다. 또한, 홀더 반송 로봇(126)은 전술한 바와 같이 2개의 핸드부를 갖기 때문에, 웨이퍼 홀더(WH2)가 한쪽 핸드부에 탑재되면서, 웨이퍼 홀더(WH1)가 다른쪽 핸드부에 탑재될 수 있다. 또, 핸드부의 개수는 2개 이상, 예컨대 3개 등일 수도 있다.
웨이퍼 스테이지(WST)는 도 7에 2점쇄선으로 도시된 위치까지 이동하는 것이 가능하다. 도 8에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]는 2개의 내부 전극(203A, 203B)을 갖는다. 2개의 내부 전극 각각의 전위가 다른 극성을 갖도록 전 압을 인가함으로써, 그 상부면에 배치되는 웨이퍼 등의 감응 기판을 흡착하는 것이 가능하다. 또, 전술한 실시형태와 같이 관통 구멍(32)을 배치하는 것도 가능하지만, 본 실시형태에서는, 관통 구멍(32)을 배치하지 않는 구성을 채용하고 있다.
또, 도 8(B)에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]의 하부측에 자성체층(204)이 마련되어 있다. 또한, 자성체층(204)과는 전기적으로 절연되어서 홀더측 전기 접점(36A, 36B)이 마련되어 있다.
본 실시형태에서는, 웨이퍼 스테이지(WST)에 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]가 배치되면, 웨이퍼 스테이지(WST)에 마련된 스테이지측 전기 접점(55A, 55B)과 홀더측 전기 접점(36A, 36B)이 각각 전기적으로 접속되므로, 전원(도시되지 않음)으로부터 내부 전극(203A, 203B)에 전압을 인가하는 것이 가능하다. 또한, 웨이퍼 스테이지(WST)에 코일(205)이 배치되어 있기 때문에, 코일(205)에 전류를 인가함으로써, 자기력(전자기력)을 발생하여, 그 자기력에 의해 자성체층(204)을 갖는 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]가 웨이퍼 스테이지(WST)에 고정된다. 한편, 웨이퍼 스테이지(WST)로부터 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]를 제거하는 경우에는, 코일(205)에의 전류 공급을 정지함으로써, 자기력이 제거될 수 있다. 또, 도 8(B)에는 도시되어 있지 않지만, 코일(205)과, 이 코일(205)에 전류를 인가하기 위한 전원은 전기적으로 접속되어 있다.
본 실시형태에서는, 도 7에 도시되는 바와 같이, 웨이퍼 스테이지(WST)가 2점쇄선으로 도시된 위치로 이동한 시점에서, 도 8(B)에 도시되는 바와 같이, 제 3 홀더 반송 로봇(126)의 핸드부(126A)가 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]와 웨이퍼 스테이 지(WST) 사이의 공간내로 이동하고, 그 후에 코일(205)에의 전류 공급을 정지하고, 제 3 홀더 반송 로봇(126)을 +Z 방향(상방)으로 이동시키는 것에 의해, 제 3 홀더 반송 로봇(126)이 웨이퍼 스테이지(WST)로부터 웨이퍼 홀더(WH1)를 들어올린다. 그리고, 제 3 홀더 반송 로봇(126)을 Z축 주위로 회전시켜, 다음에 배치되는 웨이퍼 홀더(WH2)를 웨이퍼 스테이지(WST)상에 위치 결정하고, 제 3 홀더 반송 로봇(126)을 -Z 방향(하방)으로 이동시키는 것에 의해, 웨이퍼 홀더(WH2)가 웨이퍼 스테이지(WST)상에 배치되게 된다.
또, 웨이퍼 스테이지(WST)중, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]가 탑재되는 부분에, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]와 웨이퍼 스테이지(WST) 사이의 위치 관계를 측정하는 측정 장치를 별도로 배치하고, 상기 측정 장치를 이용하여 정렬을 실행하면서 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]의 교환을 실행할 수도 있다. 또한, 제 3 홀더 반송 로봇(126)을 수직 이동시키는 대신에, 웨이퍼 스테이지(WST)를 수직 이동시킴으로써, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]를 웨이퍼 스테이지(WST)상에 탑재하거나, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]를 웨이퍼 스테이지(WST)로부터 분리하는 구성도 가능하다.
또한, 본 실시형태에 있어서, 웨이퍼를 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]에 탑재하기 위해서는, 진공 반송 로봇(23)으로부터 홀더 반송 로봇(126)에 탑재되는 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]상에 웨이퍼를 직접 탑재한다. 웨이퍼 탑재 장소[도 7에 있어서 웨이퍼 홀더(WH2)가 위치되는 장소] 근방에, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)] 및/또는 웨이퍼의 위치를 측정하는 측정 장치를 배치하고, 이 측정 장치에 의해 측정된 위치 정보에 근거하여 진공 반송 로봇(23) 및/또는 제 3 홀더 반송 로봇(126)의 위치를 제어함 으로써, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]에 대한 웨이퍼의 탑재 위치(X축 및 Y축 방향에서의 위치)를 조정할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서, 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]를 진공 환경으로부터 대기 환경으로 반출할 경우에는, 홀더 반송 로봇(27)을 이용하여 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]를 제 3 홀더 반송 로봇(126)으로부터 로드록실(30)로 반송한다.
또, 제 3 홀더 반송 로봇(126)상에서 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]에 의해 웨이퍼를 유지할 필요가 있는 경우에는, 제 3 홀더 반송 로봇의 핸드에 전기 접점을 배치할 수 있고, 이 전기 접점을 거쳐서 웨이퍼 홀더[WH1(WH2)]내에 마련된 내부 전극(203A, 203B)에 전압을 인가할 수도 있다.
또한, 노광 장치(10)의 구성은 단지 일례이며, 본 발명의 요지로부터 일탈하지 않는 범위에서 각종의 구성을 채용하는 것이 가능하다. 또한, 각종의 구성을 임의로 조합할 수 있거나, 일부의 구성을 사용하지 않는 것도 가능하다.
또, 상기 실시형태에서는 노광 장치 본체가 단일의 웨이퍼 스테이지를 갖는 싱글 스테이지 타입의 노광 장치 본체인 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 예컨대 국제 공개 제 2005/074014 호 팜플렛 등에 개시된 바와 같이, 본 발명은 웨이퍼 스테이지와는 별도로, 측정 부재(예컨대, 기준 마크 및/또는 센서 등)를 포함하는 측정 스테이지를 갖는 노광 장치 본체를 구비하는 노광 장치에도 적용될 수 있다. 또한, 예를 들어 일본 공개 특허 제 1998-163099 호 공보 및 일본 공개 특허 제 1998-214783 호 공보(대응 미국특허 제 6,590,634 호 명세서), 일본 공표 특허 제 2000-505958 호 공보(대응 미국특허 제 5,969,441 호 명세 서), 미국 특허 제 6,208,407 호 명세서 등에 개시된 바와 같이, 본 발명은 복수의 웨이퍼 스테이지를 갖는 멀티 스테이지 타입의 노광 장치 본체를 구비하는 노광 장치에도 적용될 수 있다.
또, 상기 실시형태의 노광 장치 본체에 있어서의 투영 광학 시스템의 배율은 축소 시스템(reduction system) 뿐만 아니라 등배 및 확대 시스템중 어느 것일 수 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 노광광으로서 11㎚의 파장을 갖는 EUV 광을 사용하는 경우에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, 노광광으로서 13.5㎚의 파장을 갖는 EUV 광을 사용할 수도 있다. 이러한 경우에는, 13.5㎚의 파장을 갖는 EUV 광에 대하여 약 70%의 반사율을 확보하기 위해서, 각 미러의 반사막으로서 몰리브덴(Mo)과 규소(Si)를 교대에 적층한 다층막을 사용할 필요가 있다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 노광 광원으로서 레이저 여기 플라즈마 광원을 사용하였지만, 본 발명은 이것에 한하지 않고, SOR 광원, 베타트론(betatron) 광원, 디스차지드 광원(discharged light source), X선 레이저 등중 어느 것을 이용할 수도 있다.
또, 노광 장치 본체로서는, 전자 빔 또는 이온 빔(ion beam) 등의 하전 입자 빔을 이용하는 노광 장치를 채용할 수도 있다. 또한, 본체 챔버(12)를 포함하는 공간(40)을 진공 공간으로 하는 경우에 대해서 설명했지만, 그것 이외에, 감압 환경의 공간(진공 상태에 있지는 않지만 대기압보다도 가압된 공간)으로 하는 것도 가능하다.
또, 상기 각 실시형태에 있어서는, 반사형 마스크(레티클)를 사용했지만, 이러한 레티클 대신에, 예를 들어 미국 특허 제 6,778,257 호 명세서에 개시된 바와 같이, 노광해야 할 패턴의 전자 데이터에 근거하여 반사 패턴을 형성하는 전자 마스크(가변형 마스크)를 이용할 수도 있다.
상기 각 실시형태에 있어서는, 진공 챔버인 챔버(12)가 기재되어 있지만, 챔버(12)와 진공 반송 시스템(110)의 격벽을 공유하여 하나의 챔버를 형성할 수도 있다. 또한, 본 명세서에서는, 챔버라고 표현했을 경우에, 챔버가 복수의 챔버로 구성된 경우를 포함한다. 예를 들면, 레티클 스테이지를 둘러싸는 레티클 스테이지 챔버, 투영 광학 시스템을 둘러싸는 투영 광학 시스템 챔버, 조명 광학 시스템을 둘러싸는 조명 광학 시스템 챔버, 광원을 둘러싸는 광원 챔버가 각각 독립된 챔버일 수도 있다. 또한, 이들 챔버의 2개 또는 그 이상이 1개의 챔버로서 구성될 수도 있다. 더욱이, 각 챔버에 노광광이 통과가능한 개구를 형성하고, 노광광이 통과가능하도록 복수의 챔버를 접속할 수 있다. 또한, 이러한 개구에는 불필요한 광을 감쇠하기 위한 박막 및/또는 불필요한 가스 및 먼지 등을 제거하기 위한 박막을 형성할 수도 있다. 또한, 이러한 개구에는 게이트 밸브 등의 기구를 배치할 수도 있다.
또한, 상기 각 실시형태에서는 노광 장치 본체를 사용했지만, 이것은 적어도 웨이퍼 스테이지를 포함하는 것을 의미한다.
또, 상기 각 실시형태에서는 벨로우즈(25)를 사용하여 진공 반송 시스템(110)과 본체 챔버(12) 사이에서 진동이 전달되는 것을 방지하고 있지만, 벨로우 즈(25)를 사용하지 않고 직접 진공 반송 시스템(110)과 본체 챔버(12)를 접속할 수도 있다.
또, 상기 각 실시형태에서 패턴을 형성해야 할 물체(에너지 빔이 조사되는 노광 대상의 물체)는 웨이퍼에 한정되지 않고, 유리판, 세라믹 기판, 필름 부재 또는 마스크 블랭크(mask blank) 등 다른 물체일 수도 있다.
노광 장치의 용도는 반도체 제조용의 노광 장치에 한정되지 않고, 본 발명은 예컨대 장방형 유리판에 액정 표시 소자 패턴을 전사하기 위한 노광 장치, 또는 유기 EL, 얇은 자기 헤드, 촬영 소자(CCD 등), 마이크로머신 및 DNA 칩 등을 제조하기 위한 노광 장치에도 널리 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 반도체 소자 등의 마이크로디바이스 뿐만 아니라, 광 노광 장치, EUV 노광 장치, X선 노광 장치 및 전자 빔 노광 장치 등에 사용되는 레티클 또는 마스크를 제조하기 위해서, 유리판 또는 실리콘 웨이퍼에 회로 패턴을 전사하는 노광 장치에도 적용될 수 있다.
또, 반도체 디바이스는, 웨이퍼의 기능/성능 설계를 실행하는 단계, 이 설계 단계에 근거하여 레티클을 제작하는 단계, 실리콘 재료를 이용하여 웨이퍼를 제작하는 단계, 전술한 각 실시형태의 노광 장치(패턴 형성 장치)에 의해 마스크(레티클)상에 형성된 패턴을 웨이퍼상에 전사하는 리소그래피 단계, 노광된 웨이퍼를 현상하는 현상 단계, 레지스트가 잔존하고 있는 영역 이외의 영역의 노출 부재를 에칭에 의해 제거하는 에칭 단계, 에칭이 완료되었을 때 더 이상 불필요한 레지스트를 제거하는 레지스트 제거 단계, 디바이스 조립 단계[다이싱(dicing) 공정, 본딩 공정, 패키징 공정 등을 포함함], 검사 단계 등을 통해 제조된다. 이러한 경우에, 리소그래피 단계에서 상기 실시형태의 노광 장치가 사용되기 때문에, 고집적도의 디바이스의 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 국제 출원이 적용되는 지정국(또는 선택국)의 법률이 허용하는 한, 상기 각 실시형태에서 인용되고 노광 장치 등에 관련된 다양한 공보, 국제 공개의 팜플렛, 미국 특허 출원 공보의 명세서 및 미국 특허의 명세서의 개시 내용이 각각 본원에 참조로 인용된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 노광 장치는 반도체 소자 등을 제조하기 위한 리소그래피 공정에서 웨이퍼 등에 패턴을 형성하는데 적합하다. 또한, 본 발명의 디바이스 제조 방법은 반도체 소자 등의 마이크로디바이스의 제조에 적합하다.

Claims (27)

  1. 에너지 빔에 의해 물체를 노광하여 상기 물체상에 패턴을 형성하는 노광 장치에 있어서,
    감압 환경하에서 물체를 반송하는 물체 반송 시스템과,
    감압 환경하에서 상기 물체를 유지하는 유지 장치가 탑재되는 물체 스테이지와,
    감압 환경하에서, 상기 물체를 유지한 상기 유지 장치를 일시적으로 유지하고, 상기 물체 스테이지에 대하여 상기 물체를 주고받을 수 있는 유지 장치 반송 시스템을 포함하는
    노광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유지 장치 반송 시스템은 상기 유지 장치를 단독으로 상기 물체 스테이지에 대하여 주고받을 수 있는
    노광 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    감압 환경하에서, 상기 유지 장치상에서 물체 교환을 실행하기 위해서, 상기 유지 장치가 일시적으로 배치되는 물체 교환부를 더 포함하는
    노광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 물체 교환부는 상기 유지 장치의 온도를 조절하는 온도 조절 장치를 구비하는
    노광 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 물체 교환부는 상기 물체의 위치를 검출하는 검출 시스템을 구비하는
    노광 장치.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 물체 스테이지와 상기 물체 반송 시스템은 진동에 대하여 실질적으로 분리되어 있는
    노광 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 유지 장치는 정전기력에 의해 상기 물체를 유지하는 정전 척을 구비하는
    노광 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유지 장치는 상기 정전 척에 전압을 인가하기 위한 전기 접점을 구비하며,
    상기 물체 교환부에는, 상기 전기 접점을 거쳐서 상기 정전 척에 전압을 인가하는 전압 인가 장치가 마련되어 있는
    노광 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 감압 환경내에는, 복수의 유지 장치가 존재하는
    노광 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    복수의 상기 물체 교환부를 포함하며,
    상기 감압 환경하에서 하나의 유지 장치를 이용하여 노광이 실행되는 것과 병행해서, 상기 물체 교환부에서 다른 유지 장치에 의해 유지된 물체의 교환이 실행되는
    노광 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    적어도 상기 물체의 노광을 제어하는 제어 장치를 더 포함하며,
    상기 제어 장치는 복수의 유지 장치 각각의 보정 데이터를 갖고, 노광에 사용되는 유지 장치에 따라서 상기 보정 데이터를 선택하는
    노광 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 보정 데이터는 상기 유지 장치 표면의 요철에 관한 데이터를 포함하는
    노광 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 보정 데이터는 유지 장치의 위치 보정량에 관한 데이터를 포함하는
    노광 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지 장치는 정전기력에 의해 상기 물체를 유지하는 정전 척을 구비하는
    노광 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유지 장치는 상기 정전 척에 전압을 인가하기 위한 전기 접점을 구비하 며,
    상기 유지 장치 반송 시스템에는, 상기 전기 접점을 거쳐서 상기 정전 척에 전압을 인가하는 전압 인가 장치가 마련되어 있는
    노광 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 유지 장치는 상기 정전 척에 전압을 인가하기 위한 전기 접점을 구비하며,
    상기 물체 스테이지에는, 상기 전기 접점을 거쳐서 상기 정전 척에 전압을 인가하는 전압 인가 장치가 마련되어 있는
    노광 장치.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지 장치 반송 시스템이 상기 물체를 유지한 상태의 상기 유지 장치를 상기 물체 교환부와 상기 물체 스테이지 사이에서 반송하는 동안에, 상기 유지 장치는 상기 정전 척에 잔류하는 정전기력에 의해 상기 물체를 유지하는
    노광 장치.
  18. 제 14 항에 있어서,
    상기 유지 장치는 상기 정전기력용의 전압을 인가하는 전압 인가 장치를 구 비하는
    노광 장치.
  19. 제 14 항에 있어서,
    상기 유지 장치가 상기 물체를 유지할 때에, 상기 유지 장치와 상기 물체가 접촉하는 면적은 상기 물체가 상기 유지 장치에 대향하는 면의 면적의 20% 이하인
    노광 장치.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 환경내에는, 복수의 유지 장치가 존재하는
    노광 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 유지 장치 반송 시스템은 적어도 2개의 상기 유지 장치를 동시에 유지할 수 있으며,
    상기 감압 환경하에서 하나의 유지 장치를 이용하여 노광이 실행되는 것과 병행해서, 상기 유지 장치 반송 시스템에서 다른 유지 장치에 의해 유지된 물체의 교환이 실행되는
    노광 장치.
  22. 제 20 항에 있어서,
    적어도 상기 물체의 노광을 제어하는 제어 장치를 더 포함하며,
    상기 제어 장치는 상기 복수의 유지 장치 각각의 보정 데이터를 갖고, 노광에 사용되는 유지 장치에 따라서 상기 보정 데이터를 선택하는
    노광 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 보정 데이터는 상기 유지 장치 표면의 요철에 관한 데이터를 포함하는
    노광 장치.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 보정 데이터는 유지 장치의 위치 보정량에 관한 데이터를 포함하는
    노광 장치.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 환경은 챔버에 의해 적어도 부분적으로 형성된 밀폐 공간의 내부에 형성되어 있는
    노광 장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 챔버에는, 상기 유지 장치를 상기 감압 환경 외부로 반출하는 반출 개구가 마련되어 있는
    노광 장치.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항중 어느 한 항에 기재된 노광 장치를 이용하여 기판을 노광하는 단계와,
    상기 노광된 기판을 현상하는 단계를 포함하는
    디바이스 제조 방법.
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