(57)【要約】【課題】光学素子における光学特性の劣化を低減することができる光学系、露光装置、及びデバイスの製造方法を提供する。【解決手段】チャンバ１２内におけるレチクルＲの近傍位置、照明光学系１４における筐体１８の内部、投影光学系１６における筐体２８の内部にマスアナライザ４１ａ〜４１ｃをそれぞれ配置する。そして、各マスアナライザ４１ａ〜４１ｃにより検出された炭化水素系ガスの分圧に基づき、チャンバ１２内の各位置における酸素分圧がミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４及びレチクルＲの表面に堆積した炭素量を除去するための必要十分な圧力値となるように、各々対応する流量調整バルブ４５ａ〜４５ｃの開度を調整することでチャンバ１２内の各位置に供給する酸素量を個別に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射体に光を導くための複数の光学素子を備えた光学系であって、
少なくとも１つの前記光学素子を内部に収容する筐体と、
前記筐体内における劣化要因ガスの分圧を検出する分圧検出部と、
前記光学素子の光学特性の劣化を低減させる劣化低減ガスの前記筐体内における分圧を調整する分圧調整部と、を備え、
前記分圧調整部は、前記分圧検出部により検出された前記劣化要因ガスの分圧に基づき、前記劣化低減ガスの前記筐体内における分圧を調整することを特徴とする光学系。
【請求項２】
請求項１に記載の光学系において、
前記分圧調整部は、前記光における前記劣化要因ガスの分圧と前記光学素子の劣化要因との第１の相関関係と、前記光における前記劣化低減ガスの分圧と該劣化低減ガスにより低減される前記光学素子の劣化要因との第２の相関関係と、に基づいて前記劣化低減ガスの分圧を調整することを特徴とする光学系。
【請求項３】
請求項２に記載の光学系において、
前記光学素子の劣化要因は、前記光学素子に付着する炭素を含んで構成されることを特徴とする光学系。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の光学系において、
前記分圧調整部は、前記光における前記劣化要因ガスの分圧から算出される前記光学素子に付着する炭素量と該炭素量を減少させるために必要な前記劣化低減ガスの分圧との対応関係に基づいて、前記筐体内に供給される前記劣化低減ガスの圧力を設定することを特徴とする光学系。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の光学系において、
前記劣化要因ガスは、有機物を含む被膜形成ガスであることを特徴とする光学系。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の光学系において、
前記劣化要因ガスは、炭化水素系ガス又は炭化系ガスを含むことを特徴とする光学系。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のうち何れか一項に記載の光学系において、
前記劣化低減ガスは、酸素、オゾン、一酸化窒素、フッ素化ガスのうち何れか１つを含むことを特徴とする光学系。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のうち何れか一項に記載の光学系において、
前記分圧調整部は、劣化低減ガス供給源から前記筐体内に前記劣化低減ガスを供給する供給流路の途中位置に介設された流量調整バルブを備えることを特徴とする光学系。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のうち何れか一項に記載の光学系において、
前記光学系は、第１面に形成されたパターンの像を前記第１面とは異なる第２面上に結像させる結像光学系であることを特徴とする光学系。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のうち何れか一項に記載の光学系において、
前記光学素子は、反射型の光学素子であることを特徴とする光学系。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０のうち何れか一項に記載の光学系において、
前記光学素子は、反射型のオプティカルインテグレータであることを特徴とする光学系。
【請求項１２】
請求項１〜請求項１１のうち何れか一項に記載の光学系において、
前記光は、ＥＵＶ光であることを特徴とする光学系。
【請求項１３】
光源から射出される光で第１面を照明する照明光学系と、
前記第１面に形成されるパターンの像を前記第１面とは異なる第２面上に投影する投影光学系とを備える露光装置であって、
前記照明光学系は、請求項１〜請求項１２のうち何れか一項に記載の光学系であることを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
光源から射出される光で第１面を照明する照明光学系と、
前記第１面に形成されるパターンの像を前記第１面とは異なる第２面上に投影する投影光学系とを備える露光装置であって、
前記投影光学系は、請求項１〜請求項１２のうち何れか一項に記載の光学系であることを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
光源から射出される光を第１面に照明する照明光学系と、
前記第１面に形成されるパターンの像を前記第１面とは異なる第２面上に投影する投影光学系と、
前記照明光学系及び前記投影光学系を内部に収容するチャンバと、
前記チャンバ内における劣化要因ガスの分圧を検出する分圧検出部と、
前記光の光路途中に配置される光学部材における光学特性の劣化を低減させる劣化低減ガスの前記チャンバ内における分圧を調整する分圧調整部と、を備え、
前記分圧調整部は、前記分圧検出部により検出された前記劣化要因ガスの分圧に基づき、前記劣化要因ガスの前記チャンバ内における分圧を調整することを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の露光装置において、
前記分圧調整部は、前記光における前記劣化要因ガスの分圧と前記部材の劣化要因との第１の相関関係と、前記光における前記劣化低減ガスの分圧と該劣化低減ガスにより低減される前記光学部材の劣化要因との第２の相関関係と、に基づいて前記劣化低減ガスの分圧を調整することを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の露光装置において、
前記光学部材の劣化要因は、前記光学部材に付着する炭素を含んで構成されることを特徴とする露光装置。
【請求項１８】
請求項１５〜請求項１７のうち何れか一項に記載の露光装置において、
前記分圧検出部は、前記照明光学系、前記投影光学系、前記第１面を端面として有するレチクル、及び、前記第２面を端面として有する基板のうち少なくとも一つに隣接して配置されていることを特徴とする露光装置。
【請求項１９】
請求項１５〜請求項１８のうち何れか一項に記載の露光装置において、
前記分圧調整部は、前記照明光学系、前記投影光学系、前記第１面を端面として有するレチクル、及び、前記第２面を端面として有する基板のうち少なくとも一つに隣接して配置されていることを特徴とする露光装置。
【請求項２０】
請求項１５〜請求項１９のうち何れか一項に記載の露光装置において、
前記分圧調整部は、前記光における前記劣化要因ガスの分圧から算出される前記光学部材に付着する炭素量と該炭素量を減少させるために必要な前記劣化低減ガスの分圧との対応関係に基づいて、前記チャンバ内に供給される前記劣化低減ガスの圧力を設定することを特徴とする露光装置。
【請求項２１】
請求項１５〜請求項２０のうち何れか一項に記載の露光装置において、
前記劣化要因ガスは、有機物を含む被膜形成ガスであることを特徴とする露光装置。
【請求項２２】
請求項１５〜請求項２１のうち何れか一項に記載の露光装置において、
前記劣化要因ガスは、炭化水素系ガス又は炭化系ガスを含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２３】
請求項１５〜請求項２２のうち何れか一項に記載の露光装置において、
前記劣化低減ガスは、酸素、オゾン、一酸化窒素、フッ素化ガスのうち何れか１つを含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２４】
請求項１５〜請求項２３のうち何れか一項に記載の露光装置において、
前記分圧調整部は、劣化低減ガス供給源から前記チャンバ内に前記劣化低減ガスを供給する供給流路の途中位置に介設された流量調整バルブを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２５】
請求項１５〜請求項２４のうち何れか一項に記載の露光装置において、
前記光学部材は、光学素子であることを特徴とする露光装置。
【請求項２６】
請求項１５〜請求項２５のうち何れか一項に記載の露光装置において、
前記照明光学系及び前記投影光学系のうち少なくとも一方の光学系は、少なくとも１つの反射型の光学素子を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２７】
請求項１５〜請求項２６のうち何れか一項に記載の露光装置において、
前記光はＥＵＶ光であることを特徴とする露光装置。
【請求項２８】
リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、
前記リソグラフィ工程は、請求項１３〜請求項２７のうち何れか一項に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から射出された光を感光性材料が塗布された基板に導く光学系、該光学系を備える露光装置、及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光やＥＢ（Electron Beam）などを露光光として用いて基板にパターン像を転写する露光装置は、照明光学系及び投影光学系を備えている（例えば、特許文献１）。上述の一般的な露光装置では、各光学系を構成する複数の反射型の光学素子が、真空雰囲気に設定された真空容器（鏡筒）内にそれぞれ収容されている。そして、露光光源から射出された露光光は、照明光学系を構成する各光学素子で順番に反射された後、所定のパターンが形成されたレチクルなどの反射型のマスクの表面を照射する。このマスクで反射された露光光は、投影光学系を構成する各光学素子で順番に反射された後、感光性材料の塗布されたウエハ及びガラスプレートなどの基板を照射する。その結果、基板上には、上記パターンに対応した形状のパターン像が投影される。
【０００３】
ところで、上記のように、露光装置内は露光光の減衰を防止するために真空状態に設定されているが、実際には完全な真空状態とはなっておらず、例えば、ウエハ上のレジスト、装置内部の部品（電気ケーブルの被覆材料等）、及び装置を冷却するための冷却剤等に起因する炭化水素などを含んだガスが残留している。そして、このガスが光学素子の表面に吸着された場合、そこに露光光が照射されると、光化学反応により炭化水素が分解されることで炭素を主成分とするカーボンコンタミが固着する。
【０００４】
このカーボンコンタミは、露光光のエネルギーの一部を吸収することで光学素子における露光光の反射率を低下させる要因となるため、これを除去することが望ましい。そこで、従来から、カーボンコンタミを除去するための方法として、露光装置内に酸素ガスを導入し、酸素ガスとカーボンコンタミとを露光光の光エネルギーを利用した酸化反応により二酸化炭素等のガスに変換する方法が広く用いられている。
【特許文献１】特許第３５６４１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のように、カーボンコンタミを酸化除去する方法では、未反応の酸素ガスが光学素子の表面に対しても同様に酸化反応を引き起こすことで、光学素子の性能を劣化させてしまうという問題があった。特に、光学素子に対する酸化反応は一般的に不可逆反応であり、一旦光学素子の酸化劣化が起こると元の状態に修復することが困難であるため、これを回避することが望まれていた。また、この方法では、露光装置内の酸素濃度を一時的に上昇させるために露光装置の稼動を停止する必要があるため、装置におけるスループットが低下するという問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、光学素子における光学特性の劣化を低減することができる光学系、露光装置、及びデバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、実施形態に示す図１〜図３に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の光学系は、被照射体に光を導くための複数の光学素子（１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４）を備えた光学系（１４，１６）であって、少なくとも１つの前記光学素子（１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４）を内部に収容する筐体（１８，２８）と、前記筐体（１８，２８）内における劣化要因ガスの分圧を検出する分圧検出部（４１ａ〜４１ｃ）と、前記光学素子（１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４）の光学特性の劣化を低減させる劣化低減ガスの前記筐体（１８，２８）内における分圧を調整する分圧調整部（４５ａ〜４５ｃ）と、を備え、前記分圧調整部（４５ａ〜４５ｃ）は、前記分圧検出部（４１ａ〜４１ｃ）により検出された前記劣化要因ガスの分圧に基づき、前記劣化低減ガスの前記筐体（１８，２８）内における分圧を調整することを含むものである。
【０００８】
本発明の露光装置は、光源（１３）から射出される光で第１面（Ｒａ）を照明する照明光学系（１４）と、前記第１面（Ｒａ）に形成されるパターンの像を前記第１面（Ｒａ）とは異なる第２面（Ｗａ）上に投影する投影光学系（１６）とを備える露光装置であって、前記照明光学系（１４）は、上述の光学系であることを含むものである。
【０００９】
本発明の露光装置は、光源（１３）から射出される光で第１面（Ｒａ）を照明する照明光学系（１４）と、前記第１面（Ｒａ）に形成されるパターンの像を前記第１面（Ｒａ）とは異なる第２面（Ｗａ）上に投影する投影光学系（１６）とを備える露光装置であって、前記投影光学系（１６）は、上述の光学系であることを含むものである。
【００１０】
本発明の露光装置は、光源（１３）から射出される光（ＥＬ）を第１面（Ｒａ）に照明する照明光学系（１４）と、前記第１面（Ｒａ）に形成されるパターンの像を前記第１面（Ｒａ）とは異なる第２面（Ｗａ）上に投影する投影光学系（１６）と、前記照明光学系（１４）及び前記投影光学系（１６）を内部に収容するチャンバ（１２）と、前記チャンバ（１２）内における劣化要因ガスの分圧を検出する分圧検出部（４１ａ〜４１ｃ）と、前記光の光路途中に配置される光学部材（１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４）における光学特性の劣化を低減させる劣化低減ガスの前記チャンバ（１２）内における分圧を調整する分圧調整部（４５ａ〜４５ｃ）と、を備え、前記分圧調整部（４５ａ〜４５ｃ）は、前記分圧検出部（４１ａ〜４１ｃ）により検出された前記劣化要因ガスの分圧に基づき、前記劣化要因ガスの前記チャンバ（１２）内における分圧を調整することを含むものである。
【００１１】
なお、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光学素子における光学特性の劣化を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の露光装置１１は、波長が１００ｎｍ程度以下の軟Ｘ線領域である極端紫外光、即ちＥＵＶ光を光ＥＬとして用いるＥＵＶ露光装置であって、内部が真空雰囲気となるチャンバ１２（図１では二点鎖線で示す。）内に設置されている。この露光装置１１は、光源としての露光光源１３と、照明光学系１４と、所定のパターンが形成された反射型のレチクルＲを保持するレチクルステージ１５と、投影光学系１６と、表面にレジストなどの感光性材料が塗布された被照射体としてのウエハＷを保持するウエハステージ１７と、露光装置１１全体を制御するための制御装置４０とを備えている。なお、本実施形態の露光光源１３としては、レーザ励起プラズマ光源が用いられており、該露光光源１３は、波長が５〜２０ｎｍ（例えば１３．５ｎｍ）となるＥＵＶ光を射出する。
【００１４】
照明光学系１４は、チャンバ１２の内部と同様に、内部が真空雰囲気に設定される筐体１８（図１では一点鎖線で示す。）を備えている。この筐体１８内には、露光光源１３側から出力された光ＥＬを集光する光学素子（光学部材）としてのコリメート用ミラー１９が設けられており、該コリメート用ミラー１９は、入射した光ＥＬを略平行に変換して射出する。そして、コリメート用ミラー１９から射出された光ＥＬは、オプティカルインテグレータの一種であるフライアイ光学系２０に入射する。このフライアイ光学系２０は、一対の光学素子（光学部材）としてのフライアイミラー２１，２２を備えており、該各フライアイミラー２１，２２のうち入射側に配置される入射側フライアイミラー２１は、レチクルＲの第１面としての被照射面Ｒａ（即ち、図１における下面であって、パターン形成面）とは共役となる位置に配置されている。こうした入射側フライアイミラー２１で反射された光ＥＬは、射出側に配置される射出側フライアイミラー２２に入射する。なお、射出側フライアイミラー２２近傍には、開口絞り２３が配置されており、該開口絞り２３は、図示しない移動機構によって光ＥＬの光路外に退避移動可能となっている。
【００１５】
また、照明光学系１４には、フライアイ光学系２０から射出された光ＥＬを筐体１８外に射出する光学素子（光学部材）としてのコンデンサミラー２４が設けられている。そして、コンデンサミラー２４から射出された光ＥＬは、コンデンサミラー２４よりもレチクルＲ側に配置された折り返し用の光学素子（光学部材）としての反射ミラー２５により、レチクルステージ１５に保持されるレチクルＲに導かれる。なお、照明光学系１４を構成する各ミラー１９，２１，２２，２４，２５の反射面には、光ＥＬを反射する反射層がそれぞれ形成されている。この反射層は、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を交互に積層した多層膜から構成される。
【００１６】
レチクルステージ１５は、後述する投影光学系１６の物体面側に配置されており、レチクルＲを静電吸着する静電チャック２６と、レチクルＲをＹ軸方向（図１における左右方向）に所定ストロークで移動させるレチクルステージ駆動部２７とを備えている。このレチクルステージ駆動部２７は、レチクルＲをＸ軸方向（図１において紙面と直交する方向）及びθＺ方向（Ｚ軸周りの回転方向）にも移動可能に構成されている。そして、レチクルＲにおいて上記パターンが形成された被照射面Ｒａで反射された光ＥＬは、投影光学系１６に導かれる。
【００１７】
投影光学系１６は、チャンバ１２の内部と同様に、内部が真空雰囲気に設定された筐体２８（図１では一点鎖線で示す。）を備えている。この筐体２８内には、複数枚（本実施形態では６枚）の光学素子（光学部材）としての反射型のミラー２９，３０，３１，３２，３３，３４が収容されている。そして、物体面側であるレチクルＲ側から導かれた光ＥＬは、第１ミラー２９、第２ミラー３０、第３ミラー３１、第４ミラー３２、第５ミラー３３、第６ミラー３４の順に反射され、ウエハステージ１７に保持されるウエハＷに導かれる。なお、各ミラー２９〜３４の反射面には、光ＥＬを反射する反射層がそれぞれ形成されている。この反射層は、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を交互に積層した多層膜から構成される。
【００１８】
ウエハステージ１７は、基板としてのウエハＷを静電吸着する静電チャック３５と、ウエハＷをＹ軸方向に所定ストロークで移動させる図示しないウエハステージ駆動部とを備えている。このウエハステージ駆動部は、ウエハＷをＸ軸方向及びＺ軸方向にも移動させるように構成されている。また、ウエハステージ１７には、静電チャック３５を保持する不図示のウエハホルダと、該ウエハホルダのＺ軸方向における位置及びＸ軸周り、Ｙ軸周りの傾斜角を調整するＺレベリング機構（図示略）とが組み込まれている。そして、投影光学系１６から射出された光ＥＬがウエハＷの第２面としての被照射面Ｗａ（即ち、図１における上面）を照射することにより、ウエハＷには、レチクルＲ上の上記パターンを所定倍率に縮小したパターン像が投影転写される。すなわち、本実施形態の照明光学系１４及び投影光学系１６は、レチクルＲの被照射面Ｒａに形成されたパターン像をウエハＷの被照射面Ｗａに結像させる結像光学系として機能する。
【００１９】
なお、チャンバ１２内におけるレチクルＲの近傍位置、照明光学系１４における筐体１８の内部、及び投影光学系１６における筐体２８の内部には、ガス分子をイオン化し、電場・磁場を用いて特定の質量電荷比（Ｍ／ｅ）を持つイオンを検出することで分圧を測定する分圧検出部としてのマスアナライザ４１ａ，４１ｂ，４１ｃがそれぞれ配置されている。そして、本実施形態では、マスアナライザ４１ａ〜４１ｃは、チャンバ１２内における各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の光学特性の劣化、及び光ＥＬをレチクルＲ上に照射した際に得られるパターン像の乱れを生じる要因となる劣化要因ガスとしての炭化水素系ガスの分圧を検出し、その検出結果を制御装置４０に対して出力するようになっている。
【００２０】
また、露光装置１１は、炭化水素系ガスが分解することで各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の光学特性の劣化要因となる炭素を生成した場合に、その炭素をガス化して各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の光学特性の劣化を低減するための劣化低減ガスとしての酸素を高圧状態で貯留する劣化低減ガス供給源としての酸素貯留タンク４２を備えている。さらに、酸素貯留タンク４２側を基端として複数（本実施形態では３つ）に分岐した供給流路４３が延設されており、分岐した各分岐流路４４ａ，４４ｂ，４４ｃの先端部は、チャンバ１２内において、レチクルＲの近傍位置、筐体１８内、及び筐体２８内にそれぞれ配置されている。なお、各分岐流路４４ａ〜４４ｃの途中位置には、各分岐流路４４ａ〜４４ｃを流動する酸素の流量を調整するための流量調整バルブ４５ａ，４５ｂ，４５ｃがそれぞれ介設されている。そして、各流量調整バルブ４５ａ〜４５ｃは、制御装置４０の制御信号に基づき、チャンバ１２内の各位置に流入する酸素量を個別に制御することで酸素分圧を調整する分圧調整部として機能する。
【００２１】
制御装置４０は、ＣＰＵ４６、ＲＯＭ４７、及びＲＡＭ４８などを備えたコントローラと、各装置を駆動させるための駆動回路（図示略）とを主体として構成されている。ＲＯＭ４７には、露光光源１３から射出される光ＥＬのうち所定の波長成分（本実施形態では、ＥＵＶ光の波長である１３．５ｎｍ程度）の光強度条件別に、炭化水素系ガスの分圧と該分圧の炭化水素系ガスが光ＥＬのエネルギーを利用した光化学反応により分解されることで各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の表面上に堆積する炭素量との第１の相関関係を示すマップ（図２参照）が記憶されている。そして、このマップは、露光光源１３から射出される光ＥＬのうち所定の波長成分（本実施形態では、ＥＵＶ光の波長である１３．５ｎｍ程度）の光強度条件別に、炭素量と該炭素量を光ＥＬのエネルギーを利用した光化学反応によりガス化して除去するために必要な酸素の分圧との第２の相関関係を示すマップ（図３参照）と共に記憶されている。また、ＲＡＭ４８には、露光装置１１の駆動中に適宜書き換えられる各種の情報が記憶されるようになっている。
【００２２】
次に、ＲＯＭ４７に記憶されるマップについて、図２及び図３に基づき説明する。
図２に示すマップは、光ＥＬの光量が高レベルである場合（例えば、５００ｍＷ／ｃｍ２、図２では上側の実線で示す）、及び光ＥＬの光量が低レベルである場合（例えば、１ｍＷ／ｃｍ２、図２では下側の実線で示す）における炭化水素系ガスの分圧と該分圧の炭化水素系ガスから生成する炭素量との相関関係を示したマップである。そして、このマップは、炭化水素系ガスの分圧が高くなるほど生成する炭素量が増大すると共に、光量が高くなるほど生成する炭素量が増大することを示している。なお、図２において点線で示したグラフは、本実施形態の露光装置１１における炭化水素系ガスの分圧と炭素量との相関関係を示したものであり、例えば、露光光源１３から射出される光ＥＬの光量に基づき上記の二種類のグラフを参照することで推定される。具体的には、光ＥＬの光量が中程度（例えば、１００ｍＷ／ｃｍ２）である場合には、これらのグラフの間を通る曲線として規定される。
【００２３】
また、図３に示すマップは、光ＥＬの光量が高レベルである場合（図３では上側の実線で示す）、及び光ＥＬの光量が低レベルである場合（図３では下側の実線で示す）における炭素量と該炭素量をガス化して除去するために必要な酸素の分圧との相関関係を示したマップである。そして、このマップは、酸素の分圧が高くなるほどガス化することができる炭素量が増大すると共に、光ＥＬの光量が高くなるほどガス化することができる炭素量が増大することを示している。なお、図３において点線で示したグラフは、本実施形態の露光装置１１における炭素量と酸素分圧との相関関係を示したものであり、例えば、露光光源１３から射出される光ＥＬの光量に基づき上記の二種類のグラフを参照することで推定される。具体的には、光ＥＬの光量が中程度である場合には、これらのグラフの間を通る曲線として規定される。
【００２４】
次に、上記のように構成された露光装置１１の作用について説明する。
さて、本実施形態の露光装置１１は、以下に示す複数の処理段階を経て、レチクルＲの近傍位置、筐体１８内、及び筐体２８内における酸素分圧を調整する。すなわち、チャンバ１２内の各位置における炭化水素系ガスの分圧を個別に検出する分圧検出段階と、該分圧検出段階の検出結果に基づき、該分圧の炭化水素系ガスから生成する炭素量を推定する炭素量推定段階とを備える。そして、この炭素量推定段階により推定された炭素量をガス化して除去するために必要な酸素分圧を推定する酸素分圧推定段階と、該酸素分圧推定段階により推定された酸素分圧を満たすようにチャンバ１２内の各位置に供給する酸素量を調整する酸素分圧調整段階とを更に備えている。
【００２５】
まず、分圧検出段階として、ＣＰＵ４６は、レチクルＲの近傍位置、筐体１８内、及び筐体２８内に配置されたマスアナライザ４１ａ〜４１ｃから受信した信号に基づいてチャンバ１２内の各位置における炭化水素系ガスの分圧をそれぞれ検出し、その検出した炭化水素系ガスの分圧をＲＡＭ４８に一時記憶する。
【００２６】
そして次に、炭素量推定段階として、ＣＰＵ４６は、炭化水素系ガスの分圧と該分圧の炭化水素系ガスから生成する炭素量との相関関係を示したマップをＲＯＭ４７から読み出す。具体的には、図２に示すように、本実施形態の露光装置１１における光ＥＬの光量に基づき、光ＥＬの光量別に示された複数（本実施形態では２つ）のグラフを参照することで推定されたグラフを読み出して、その読み出したグラフをＲＡＭ４８に一時記憶する。
【００２７】
続いて、ＣＰＵ４６は、読み出したグラフを参照しながら、本実施形態の露光装置１１における光ＥＬの強度条件下において、分圧検出段階にて検出された分圧の炭化水素系ガスが光ＥＬのエネルギーを利用した光化学反応により分解することで各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の表面に堆積する炭素量を算出する。なお、各筐体１８，２８内のマスアナライザ４１ａ〜４１ｃは、各筐体１８，２８内のミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４のうちの一つ（例えば、コンデンサミラー２４及び第４ミラー３２）に隣接して配置されている。そのため、各ミラー２４，３２の表面上における炭化水素の分圧を高精度に検出することが可能となっている。
【００２８】
なお、本実施形態の露光装置１１では、全てのミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４はほぼ同一の環境に晒されている。すなわち、各ミラー１９，２１，２２，２４，２５の表面にはほぼ同一の強度の光ＥＬが照射されると共に、チャンバ１２内は炭化水素系ガスがほぼ均等に分散している。そのため、各ミラー２４，３２の表面に堆積する炭素量は、チャンバ１２内における他のミラー１９，２１，２２，２５，２９〜３１，３３，３４の表面に堆積する炭素量とほぼ同量であると推定することができる。
【００２９】
そして次に、酸素分圧推定段階として、ＣＰＵ４６は、炭素量と該炭素量をガス化するために必要な酸素の分圧との相関関係を示したマップをＲＯＭ４７から読み出す。具体的には、図３に示すように、本実施形態の露光装置１１における光ＥＬの光量に基づき、光ＥＬの光量別に示された複数（本実施形態では２つ）のグラフを参照することで推定されたグラフを読み出して、その読み出したグラフをＲＡＭ４８に一時記憶する。
【００３０】
続いて、ＣＰＵ４６は、読み出したグラフを参照しながら、本実施形態の露光装置１１における光ＥＬの強度条件下において、炭素量推定段階にて推定された炭素量が光ＥＬのエネルギーを利用した光化学反応によりガス化するために必要な酸素の分圧を算出する。なお、本実施形態では、酸素分圧の算出値として炭素量推定段階にて推定された量よりも若干少量の炭素量と対応する酸素分圧値を適用することで、未反応の酸素が各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の表面に対して酸化反応をすることを確実に防止するようになっている。
【００３１】
そして次に、酸素分圧調整段階として、ＣＰＵ４６は、チャンバ１２内の各位置における酸素分圧が酸素分圧推定段階にて推定された酸素分圧となるように、流量調整バルブ４５ａ〜４５ｃの開度を調整することでチャンバ１２内の各位置に供給する酸素の流量を調整する。
【００３２】
ところで、露光装置１１においては、各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の表面に物理吸着した炭化水素系ガスに対して光ＥＬが照射されると、ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の表面で二次電子が発生する。そして、この二次電子によりミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の表面に吸着された炭化水素系ガスが解離する結果、ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の表面には炭素が堆積する。なお、レチクルＲの表面（被照射面Ｒａ）においても同様の過程を経て炭素が堆積する。
【００３３】
ここで、ミラー及びレチクルＲの表面に堆積した炭素を除去する方法として、炭素を光ＥＬにより励起させた状態で酸素と反応させることにより二酸化炭素ガス等に変換する方法を適用する場合には以下のような問題があった。すなわち、チャンバ１２内の未反応の酸素がミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の表面に対して酸化反応をすることでミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の光学特性を劣化させる虞があった。また、チャンバ１２内の酸素分圧を一過的に上昇させる場合には、露光装置１１の稼動を一旦停止する必要があるため、装置のスループットが低下するという問題もあった。
【００３４】
この点、本実施形態の露光装置１１は、チャンバ１２内の各位置における炭化水素系ガスの分圧の検出結果に基づき、該分圧の炭化水素系ガスから生成される炭素量に対する相当量、又はこの相当量よりも若干少量の酸素がチャンバ１２内に供給される。そのため、ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４及びレチクルＲの表面に堆積した炭素量に対して過剰量の酸素が供給されることはなく、チャンバ１２内における未反応の酸素がミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の表面に対して酸化劣化を生じることが抑制される。
【００３５】
さらに、露光装置１１の駆動時には、常時、チャンバ１２内の酸素分圧がミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４及びレチクルＲの表面に堆積した炭素量を除去するための必要十分な圧力値となるように、チャンバ１２内に微量の流量で酸素が供給される。そのため、炭素を除去するためにチャンバ１２内の酸素分圧を一過的に上昇させることが不要となり、装置の占有時間を確保することなく炭素が除去される。すなわち、装置のスループットを維持した状態でミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４及びレチクルＲ上に堆積した炭素が除去される。
【００３６】
したがって、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、チャンバ１２内におけるレチクルＲの近傍位置、照明光学系１４における筐体１８の内部、投影光学系１６における筐体２８の内部にマスアナライザ４１ａ〜４１ｃを配置している。そして、各マスアナライザ４１ａ〜４１ｃにより検出された炭化水素系ガスの分圧に基づき、各々対応する流量調整バルブ４５ａ〜４５ｃの開度を調整することでチャンバ１２内の各位置に供給する酸素量が個別に制御される。そのため、チャンバ１２内の各位置における酸素分圧をミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４及びレチクルＲの表面に堆積した炭素量を除去するための必要十分な圧力値となるように調整することができ、未反応の酸素がミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の表面に対して酸化劣化を生じることを抑制することができる。
【００３７】
（２）本実施形態では、露光装置１１は、装置の駆動時においても、常時、チャンバ１２内の酸素分圧がミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４及びレチクルＲの表面に堆積した炭素量を除去するために必要十分な圧力値となるように、チャンバ１２内に微量の流量で酸素を供給する。そのため、炭素を除去するためにチャンバ１２内の酸素分圧を一過的に上昇させることが不要となり、装置の占有時間を確保することなく炭素の除去を実行することができる。したがって、装置のスループットを維持した状態でミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４及びレチクルＲ上に堆積した炭素を除去することができる。
【００３８】
（３）本実施形態では、露光光源１３から射出される光ＥＬの強度条件別に、炭化水素系ガスの分圧と該分圧の炭化水素系ガスが光ＥＬのエネルギーを利用した光化学反応により分解されることで各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の表面上に堆積する炭素量との相関関係を示すマップをＲＯＭ４７に記憶している。そのため、このマップに基づいて、各マスアナライザ４１ａ〜４１ｃにより検出された分圧の炭化水素系ガスから生成される炭素量を簡単に算出することができる。
【００３９】
（４）本実施形態では、露光光源１３から射出される光ＥＬの強度条件別に、炭素量と該炭素量を光ＥＬのエネルギーを利用した光化学反応によりガス化して除去するために必要な酸素の分圧との相関関係を示すマップをＲＯＭ４７に記憶している。そのため、このマップを参照しながら、炭化水素系ガスの検出分圧に基づいて算出された炭素量に相当する酸素分圧値の計算することにより、その計算結果に基づいて、各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４及びレチクルＲ上に堆積した炭素を除去するための最適な酸素分圧を決定することができる。
【００４０】
（５）本実施形態では、各筐体１８，２８内のマスアナライザ４１ａ〜４１ｃは、各筐体１８，２８内のミラー１９，２１，２２，２４，２９〜３４のうちの一つ（例えば、コンデンサミラー２４及び第４ミラー３２）に隣接して配置されている。そのため、各ミラー２４，３２の表面上における炭化水素の分圧を高精度に検出することができる。なお、各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３１，３３，３４の表面にはほぼ同一の強度の光ＥＬが照射されると共に、チャンバ１２内は炭化水素系ガスがほぼ均等に分散している。そのため、各ミラー２４，３２の表面に堆積する炭素量は、チャンバ１２内における他のミラー１９，２１，２２，２５，２９〜３１，３３，３４の表面に堆積する炭素量とほぼ同量であると推定することができる。
【００４１】
（６）本実施形態では、各分岐流路４４ａ〜４４ｃの先端部は、チャンバ１２内において、チャンバ１２内におけるレチクルＲの近接位置、照明光学系１４における筐体１８、及び投影光学系１６における筐体２８にそれぞれ配置されている。そのため、チャンバ１２内の任意の位置に各分岐流路４４ａ〜４４ｃの先端部を配置した場合と比較して、チャンバ１２内の各位置に供給する酸素量を個別に高精度に調整することができる。
【００４２】
（７）本実施形態では、各分岐流路４４ａ〜４４ｃを流動する酸素の流量を調整するための流量調整手段として流量調整バルブ４５ａ〜４５ｃが適用されている。そのため、簡便な構成で、チャンバ１２内の各位置に供給する酸素量を調整することができる。
【００４３】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、炭化水素系ガスの分圧と該分圧の炭化水素系ガスから生成される炭素量との相関関係を示すマップ、及び、炭素量と該炭素量をガス化して除去するために必要な酸素の分圧との相関関係を示すマップのうち少なくとも一方を外部の記憶装置に記憶させ、必要に応じて制御装置４０に読み込むようにしてもよい。
【００４４】
・上記実施形態において、チャンバ１２内における酸素分圧は、各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４及びレチクルＲの表面に堆積した炭素を完全に除去するための値として設定するのではなく、炭素量を所定量以下に維持するための値として設定してもよい。この構成によれば、チャンバ１２内の酸素の分圧が炭素量に対して過剰量になることを規制することで、未反応の酸素が各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４に対して酸化劣化を起こすことをより確実に防止することができる。
【００４５】
・上記実施形態において、各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の劣化要因となる劣化要因ガスは炭化水素系ガスに限定されず、有機物を含む被膜形成ガスであればよく、例えば、含酸素有機化合物、含窒素有機化合物、含ハロゲン有機化合物、含硫黄有機化合物等の炭化系ガスを対象としてもよい。
【００４６】
・上記実施形態において、各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の劣化要因は炭素に限定されず、該ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の表面に堆積して光学特性を劣化させると共に、その堆積物をＥＵＶ光のエネルギーを利用した光化学反応により削減することができる物質であれば対象とすることができる。
【００４７】
・上記実施形態において、露光光源１３から射出する光ＥＬはＥＵＶ光に限定されない。すなわち、各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４及びレチクルＲの表面の堆積物を励起することが可能であれば、ＥＵＶ光よりも長波長の光を適用してもよい。
【００４８】
・上記実施形態において、各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４の劣化を低減させる劣化低減ガスとしてオゾン、一酸化窒素、フッ素化ガス（例えば、フッ化水素、フッ化窒素、など）等の他の気体を用いてもよい。すなわち、各ミラー１９，２１，２２，２４，２５，２９〜３４及びレチクルＲの表面の堆積物と反応して揮発性生成物を生成する気体であれば適用することができる。
【００４９】
・上記実施形態において、劣化要因ガスの分圧とは、筺体内又はチャンバ内における劣化要因ガスの圧力であって、劣化要因ガスを含む混合気体中の劣化要因ガスの圧力であっても劣化要因ガスのみの単一気体中の劣化要因ガスの圧力であってもよい。
【００５０】
・上記実施形態において、劣化低減ガスの分圧とは、筺体内又はチャンバ内における劣化低減ガスの圧力であって、劣化低減ガスを含む混合気体中の劣化低減ガスの圧力であっても劣化低減ガスのみの単一気体中の劣化低減ガスの圧力であってもよい。
【００５１】
・上記実施形態において、露光装置１１は、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクルまたはマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハなどへの回路パターンを転写する露光装置であってもよい。また、露光装置１１は、液晶表示素子（ＬＣＤ）などを含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッド等の製造に用いられて、デバイスパターンをセラミックウエハ等へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置などであってもよい。
【００５２】
・上記各実施形態において、露光光源１３は、放電励起プラズマ光源を用いてもよい。
・上記各実施形態において、露光光源１３は、例えばｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）等を出力可能な光源であってもよい。また、露光光源１３は、ＤＦＢ半導体レーザまたはファイバレーザから発振される赤外域、または可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（またはエルビウムとイッテルビウムの双方）がドープされたファイバアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を出力可能な光源であってもよい。このような光源を用いる場合、照明光学系１４及び投影光学系１６には、透過型の光学素子が用いられる。
【００５３】
次に、本発明の実施形態の露光装置１１によるデバイスの製造方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図４は、マイクロデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。
【００５４】
まず、ステップＳ１０１（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レチクルＲなど）を製作する。一方、ステップＳ１０３（基板製造ステップ）において、シリコン、ガラス、セラミックス等の材料を用いて基板（シリコン材料を用いた場合にはウエハＷとなる。）を製造する。
【００５５】
次に、ステップＳ１０４（基板処理ステップ）において、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４で用意したマスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１０５（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１０４で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１０５には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１０６（検査ステップ）において、ステップＳ１０５で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
【００５６】
図５は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１０４の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ１１１（酸化ステップ）おいては、基板の表面を酸化させる。ステップＳ１１２（ＣＶＤステップ）においては、基板表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１１３（電極形成ステップ）においては、基板上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１１４（イオン打込みステップ）においては、基板にイオンを打ち込む。以上のステップＳ１１１〜ステップＳ１１４のそれぞれは、基板処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００５７】
基板プロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ１１５（レジスト形成ステップ）において、基板に感光性材料を塗布する。引き続き、ステップＳ１１６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置１１）によってマスクの回路パターンを基板に転写する。次に、ステップＳ１１７（現像ステップ）において、ステップＳ１１６にて露光された基板を現像して、基板の表面に回路パターンからなるマスク層を形成する。さらに続いて、ステップＳ１１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ１１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となった感光性材料を取り除く。すなわち、ステップＳ１１８及びステップＳ１１９において、マスク層を介して基板の表面を加工する。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、基板上に多重に回路パターンが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施形態における露光装置を示す概略構成図。
【図２】炭化水素系ガスの分圧と該分圧の炭化水素系ガスから生成される炭素量との相関関係を示すマップ。
【図３】炭素量と該炭素量をガス化して除去するために必要な酸素の分圧との相関関係を示すマップ。
【図４】デバイスの製造例のフローチャート。
【図５】半導体デバイスの場合の基板処理に関する詳細なフローチャート。
【符号の説明】
【００５９】
１１…露光装置、１２…チャンバ、１３…光源としての露光光源、１４…照明光学系、１６…投影光学系、１８…筐体、１９，２１，２２，２４，２５…光学素子（光学部材）としてのミラー、２８…筐体、２９〜３４…光学素子（光学部材）としてのミラー、４１ａ〜４１ｃ…分圧検出部としてのマスアナライザ、４２…劣化低減ガス供給源としての酸素貯留タンク、４３…供給流路、４５ａ〜４５ｃ…分圧調整部としての流量調整バルブ、ＥＬ…光、Ｒ…レチクル、Ｒａ…第１面としての被照射面、Ｗ…被照射体（基板）としてのウエハ、Ｗａ…第２面としての被照射面。
【図１】
2010010380.tif 000003
【図２】
2010010380.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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