(57)【要約】【課題】装置本体内の気体の圧力に依ることなく、装置本体内の気体の成分毎の圧力を正確に検出することができる光源装置、露光装置、露光方法、及びデバイスの製造方法を提供する。【解決手段】装置本体１８，１９内と連通流路５２，６１を介して連通するチャンバ５３，６５内に、気体の成分毎に分圧を検出するマスアナライザ５５，６９を配置する。そして、マスアナライザ５５，６９の検出結果に基づき、流量調整バルブ５４，６２の開度を調整して、装置本体１８，１９内から連通流路５２，６１を介してチャンバ５３，６５内に導出する気体の流量を制御すると共に、誘引送風機５９，６４の吸引力を調整して、チャンバ５３，６５内から連通流路５８，６３を介して排出する気体の流量を制御して、チャンバ５３，６５内の気体の分圧をマスアナライザ５５，６９の検出範囲に収まるように調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が所定雰囲気に設定される装置本体と、
該装置本体内に設けられ、光源から射出される光を第１面に導く光学素子を備えた照明光学系と、
前記装置本体内に設けられ、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面上に導く光学素子を備えた投影光学系と、
前記装置本体内に連通するチャンバと、
前記チャンバ内における気体の成分毎に分圧を検出する分圧検出部と、
前記分圧検出部の検出結果に基づき、前記チャンバ内における前記気体の成分毎の分圧を前記分圧検出部により検出可能な範囲内に収まるように調整する圧力調整部と
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の露光装置において、
前記圧力調整部は、前記チャンバ内における前記気体の分圧を前記装置本体内における前記気体の分圧よりも低圧となるように調整することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の露光装置において、
前記圧力調整部は、
前記装置本体内の前記気体を前記チャンバ内に導出する気体導出部と、
前記チャンバ内に導出された前記気体を前記チャンバ外に排出する気体排出部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の露光装置において、
前記圧力調整部は、
前記気体導出部に設けられ、前記気体排出部を介して前記チャンバ内から排出される前記気体の流量に応じて、前記装置本体内から前記チャンバ内に導出する前記気体の流量を調整する気体流量調整部を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の露光装置において、
前記装置本体内に導入するプロセスガスの流量を調整するガス流量調整部を更に備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項５に記載の露光装置において、
前記プロセスガスは、前記光学素子の光学特性の劣化を低減する劣化低減ガスであることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の露光装置において、
前記気体は、前記プロセスガスを含む混合気体であることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のうち何れか一項に記載の露光装置において、
前記チャンバ内における前記気体の成分毎の分圧、及び前記装置本体内における前記気体の全圧に基づいて、前記装置本体内における前記気体の成分毎に分圧を算出する分圧算出部を更に備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の露光装置において、
前記装置本体内における前記気体の全圧を検出する全圧検出部を更に備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のうち何れか一項に記載の露光装置において、
前記装置本体内の所定雰囲気とは、大気圧より減圧された減圧雰囲気であることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項１〜請求項１０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、
前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内の前記気体をイオン化するイオン化部と、
前記イオン化部によりイオン化された前記気体を、該気体の圧力に応じた電流値となるように変換して検知する検知部と、により構成されていることを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の露光装置において、
前記イオン化部は、前記装置本体内から前記チャンバ内への前記気体の流動方向の延長線上に配置されていることを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のうち何れか一項に記載の露光装置において、
前記圧力調整部は、前記光源、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マスク、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１４】
請求項１〜請求項１３のうち何れか一項に記載の露光装置において、
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露光装置。
【請求項１５】
請求項１〜請求項１４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１６】
内部が所定雰囲気に設定される装置本体と、
該装置本体内に設けられ、所定のパターンを基板上に形成するための露光装置内に光を射出する光源部と、
前記装置本体内に連通するチャンバと、
前記チャンバ内における気体の成分毎に分圧を検出する分圧検出部と、
前記分圧検出部の検出結果に基づき、前記チャンバ内における前記気体の分圧を前記分圧検出部により検出可能な範囲内に収まるように調整する圧力調整部と、を備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光源装置において、
前記圧力調整部は、前記チャンバ内における前記気体の分圧を前記装置本体内における前記気体の分圧よりも低圧となるように調整することを特徴とする光源装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光源装置において、
前記圧力調整部は、
前記装置本体内の前記気体を前記チャンバ内に導出する気体導出部と、
前記チャンバ内に導出された前記気体を前記チャンバ外に排出する気体排出部と、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の光源装置において、
前記圧力調整部は、
前記気体導出部に設けられ、前記気体排出部を介して前記チャンバ内から排出される前記気体の流量に応じて、前記装置本体内から前記チャンバ内に導出する前記気体の流量を調整する気体流量調整部を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２０】
請求項１７〜請求項１９のうち何れか一項に記載の光源装置において、
前記装置本体内に導入するプロセスガスの流量を調整するガス流量調整部を更に備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の光源装置において、
前記光源部は、前記光を集光する光学素子を有する集光光学系を備え、
前記プロセスガスは、前記光学素子の光学特性の劣化を低減する劣化低減ガスであることを特徴とする光源装置。
【請求項２２】
請求項２０又は請求項２１に記載の光源装置において、
前記気体は、前記プロセスガスを含む混合気体であることを特徴とする光源装置。
【請求項２３】
請求項１６〜請求項２２のうち何れか一項に記載の光源装置において、
前記チャンバ内における前記気体の成分毎の分圧、及び前記装置本体内における前記気体の全圧に基づいて、前記装置本体内における前記気体の成分毎に分圧を算出する分圧算出部を更に備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の光源装置において、
前記装置本体内における前記気体の全圧を検出する全圧検出部を更に備えたことを特徴とする光源装置。
【請求項２５】
請求項１６〜請求項２４のうち何れか一項に記載の光源装置において、
前記装置本体内の所定雰囲気とは、大気圧より減圧された減圧雰囲気であることを特徴とする光源装置。
【請求項２６】
請求項１６〜請求項２４のうち何れか一項に記載の光源装置において、
前記分圧検出部は、
前記チャンバ内に配置され、前記チャンバ内の前記気体をイオン化するイオン化部と、
前記イオン化部によりイオン化された前記気体を、該気体の圧力に応じた電流値となるように変換して検知する検知部と、により構成されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の光源装置において、
前記イオン化部は、前記装置本体内から前記チャンバ内への前記気体の流動方向の延長線上に配置されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２８】
請求項１６〜請求項２７のうち何れか一項に記載の光源装置において、
前記光は、ＥＵＶ光であることを特徴とする光源装置。
【請求項２９】
請求項１６〜請求項２８のうち何れか一項に記載の光源装置から出力された光を用い、所定のパターンの像を基板上に投影する露光装置。
【請求項３０】
内部が所定雰囲気に設定された装置本体内で、光源から射出される光を感光性材料が塗布された基板上に照射して所定のパターンを形成する露光方法であって、
前記装置本体内に連通するチャンバ内における気体の成分毎に分圧を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、前記チャンバ内の前記気体の成分毎の分圧を前記分圧検出段階にて検出可能な範囲内に収まるように調整する圧力調整段階と、を備えたことを特徴とする露光方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の露光方法において、
前記圧力調整段階では、前記チャンバ内から排出される前記気体の流量に応じて、前記装置本体内から前記チャンバ内に導出する前記気体の流量を調整することを特徴とする露光方法。
【請求項３２】
請求項３０又は請求項３１に記載の露光方法において、
前記チャンバ内における前記気体の成分毎の分圧、及び前記装置本体内における前記気体の全圧に基づいて、前記装置本体内における前記気体の成分毎に分圧を算出する分圧算出段階を更に備えたことを特徴とする露光方法。
【請求項３３】
請求項３０〜請求項３２のうち何れか一項に記載の露光方法において、
前記分圧検出段階は、前記チャンバ内に配置されたイオン化部によりイオン化された前記気体を検出することを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項３４】
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１〜請求項１５、請求項２９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、所定のパターンを基板上に形成するための光を射出する光源装置、該光源装置を備える露光装置、露光方法、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では、露光装置内が露光光の減衰を抑制するために真空状態に設定されている（例えば、特許文献１）。ところが、露光装置内は、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）、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堆積する。
【０００３】
このカーボンコンタミを除去する方法としては、例えば、露光装置内に酸素ガスなどを導入し、酸素ガスとカーボンコンタミとを露光光の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知られている。但し、カーボンコンタミを酸化除去する際には、カーボンコンタミの堆積量に対して必要十分な量の酸素ガスを供給するために、露光装置内の炭化水素ガス及び酸素ガスの圧力を成分毎に正確に計測することが要求される。そこで、従来から、露光装置内の気体の圧力を成分毎に計測するための計測手段として、気体分子に対して自由電子を衝突させてイオン化し、イオン化した気体分子を、該気体分子の圧力に応じた電流値となるように変換して検知する質量分析計が用いられていた。
【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】
【０００４】
しかしながら、例えば、質量分析計が１×１０−１２〜１×１０−３［Ｐａ］程度の高真空領域を計測範囲としているのに対し、露光装置内は、上記のように、炭化水素ガスのリーク及び酸素ガスの導入等の要因により、質量分析計の計測範囲を上回る１×１０−２［Ｐａ］程度の低真空領域に晒されることが有り得る。この場合、質量分析計では、露光装置内の気体の圧力を正確に検出することが困難となるという問題があった。
【０００５】
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、装置本体内の気体の圧力に依ることなく、装置本体内の気体の成分毎の圧力を正確に検出することができる光源装置、露光装置、露光方法、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】
【０００６】
本発明の露光装置は、内部が所定雰囲気に設定される装置本体（１８）と、該装置本体（１８）内に設けられ、光源（１２）から射出される光を第１面（Ｒａ）に導く光学素子（２５，２７，２８，３０，３１）を備えた照明光学系（１３）と、前記装置本体（１８）内に設けられ、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）上に導く光学素子（３５，３６，３７，３８，３９，４０）を備えた投影光学系（１５）と、前記装置本体（１８）内に連通するチャンバ（５３）と、前記チャンバ（５３）内における気体の成分毎に分圧を検出する分圧検出部（５５）と、前記分圧検出部（５５）の検出結果に基づき、前記チャンバ（５３）内における前記気体の成分毎の分圧を前記分圧検出部（５５）により検出可能な範囲内に収まるように調整する圧力調整部（６０）とを備えたことを要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、分圧検出部は、該分圧検出部の検出範囲内に収まるように調整されたチャンバ内における気体の成分毎の分圧を精度良く検出することができる。なお、チャンバ内と装置本体内とは互いに連通しているため、両者に含まれる気体の組成はほぼ等しくなる。すなわち、分圧検出部により検出されたチャンバ内における気体の成分毎の分圧に対して、チャンバ内における気体の全圧に対する装置本体内における気体の全圧の比率を乗算することにより、装置本体内の気体の圧力に依ることなく、装置本体内における気体の成分毎の分圧を正確に検出することができる。
【０００８】
なお、本発明をわかりやすく説明するために実施形態に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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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光を露光光ＥＬとして用いるＥＵＶ光露光装置であって、光源としての光源装置１２と、照明光学系１３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１４と、投影光学系１５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１６と、露光装置１１全体を制御するための制御装置１７とを備えている。そして、照明光学系１３、レチクルステージ１４、投影光学系１５、及びウエハステージ１６は、内部が真空雰囲気に設定された装置本体１８（図１では二点鎖線で示す。）内に収容されている。
【００１０】
図２に示すように、光源装置１２は、内部が真空雰囲気に設定された装置本体１９を備えており、装置本体１９内には、プラズマＰＬを発生させる光源部としてのプラズマ発生部２０と、プラズマＰＬから放射される露光光ＥＬを集光させるための筒状の光学素子としての集光ミラー２１とが収容されている。プラズマ発生部２０は、ＥＵＶ光発生物質としての高密度のキセノン（Ｘｅ）ガスを高速で噴出するノズル２２と、半導体レーザ励起を利用したＹＡＧレーザやエキシマレーザなどの高出力レーザ２３とを備えている。そして、高出力レーザ２３から射出されたレーザ光がノズル２２から噴出されるキセノンガスを照射することによりプラズマＰＬが生成され、該プラズマＰＬからはＥＵＶ光が露光光ＥＬとして放出される。そして、放出された露光光ＥＬは、集光ミラー２１の入射側（−Ｚ方向側であって、図２では左側）の開口から集光ミラー２１内に入射する。なお、高出力レーザ２３は、例えば、ＣＯ２レーザであってもよい。
【００１１】
集光ミラー２１は、Ｚ軸方向における各部位の断面形状が円環状をなすように形成されており、集光ミラー２１の内周面には露光光ＥＬを反射可能な反射層が形成されている。そして、プラズマＰＬからの露光光ＥＬは、集光ミラー２１の内周面に反射された後、集光ミラー２１の射出側の開口（＋Ｚ方向側であって、図２では右側）から射出され、照明光学系１３に向けて出力される。
【００１２】
図１に示すように、照明光学系１３は、装置本体１８の内部と同様に、内部が真空雰囲気に設定された筐体２４（図１では一点鎖線で示す。）を備えている。筐体２４内には、光源装置１２側から出力された露光光ＥＬを集光する光学素子としてのコリメート用ミラー２５が設けられており、該コリメート用ミラー２５は、入射した露光光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２５から射出された露光光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２６に入射する。このフライアイ光学系２６は、一対の光学素子としてのフライアイミラー２７，２８を備えており、該各フライアイミラー２７，２８のうち入射側に配置される入射側フライアイミラー２７は、レチクルＲの被照射面（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２７で反射された露光光ＥＬは、射出側フライアイミラー２８に入射する。なお、射出側フライアイミラー２８の近傍には、開口絞り２９が配置されており、該開口絞り２９は、図示しない移動機構によって露光光ＥＬの光路外に退避移動可能となっている。
【００１３】
また、照明光学系１３には、フライアイ光学系２６から射出された露光光ＥＬを筐体２４外に射出する光学素子としてのコンデンサミラー３０が設けられている。そして、コンデンサミラー３０から射出された露光光ＥＬは、コンデンサミラー３０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としての反射ミラー３１により、レチクルステージ１４に保持されるレチクルＲに導かれる。なお、照明光学系１３を構成する各ミラー２５，２７，２８，３０，３１の反射面には、露光光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。
【００１４】
レチクルステージ１４は、後述する投影光学系１５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３２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３３とを備えている。このレチクルステージ駆動部３３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第１面としての被照射面Ｒａで反射された露光光ＥＬは、投影光学系１５に導かれる。
【００１５】
投影光学系１５は、装置本体１８の内部と同様に、内部が真空雰囲気に設定された筐体３４（図１では一点鎖線で示す。）を備えており、筐体３４内には、複数枚（本実施形態では６枚）の光学素子としての反射型のミラー３５，３６，３７，３８，３９，４０が収容されている。そして、物体面側であるレチクルＲ側から導かれた露光光ＥＬは、第１ミラー３５、第２ミラー３６、第３ミラー３７、第４ミラー３８、第５ミラー３９、第６ミラー４０の順に反射され、ウエハステージ１６に保持されるウエハＷに導かれる。なお、各ミラー３５〜４０の反射面には、露光光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、モリブデンとシリコンを交互に積層した多層膜から構成される。
【００１６】
ウエハステージ１６は、基板としてのウエハＷを静電吸着する静電チャック４１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１６には、静電チャック４１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１５から射出された露光光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１３及び投影光学系１５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。
【００１７】
制御装置１７は、ＣＰＵ４２等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。また、制御装置１７には、入力装置４３が接続されており、入力装置４３からの入力信号を受信するようになっている。
【００１８】
また、露光装置１１は、ウエハステージ１６を冷却するための冷却装置４４を備えている。冷却装置４４には、ウエハステージ１６の静電チャック４１内に冷媒を供給し且つウエハステージ１６側から冷媒を回収するための冷媒供給管路４５が設けられている。また、静電チャック４１内には、冷却装置４４から冷媒供給管路４５を介して供給される冷媒が流動する冷媒流路４６が形成されている。そして、冷媒流路４６内を流動する冷媒は、静電チャック４１の吸着面４１ａを介してウエハＷから熱エネルギーを吸熱するようになっている。
【００１９】
また、装置本体１８内におけるレチクルＲの近傍位置には、装置本体１８内に封入された気体の全圧を検出し、その検出結果を制御装置１７に対して出力する全圧検出部としての真空ゲージ４７が配置されている。
【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２５，２７，２８，３０，３１，３５〜４０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２５，２７，２８，３０，３１，３５〜４０の光学特性の劣化を低減する劣化低減ガス及びプロセスガスとしての酸素ガスを高圧状態で貯留する酸素貯留タンク４８を備えている。さらに、酸素貯留タンク４８側を基端として複数（本実施形態では２つ）に分岐した供給流路４９が延設されており、分岐した各分岐流路４９ａ，４９ｂの先端部は、装置本体１８内におけるウエハＷの近傍位置、及び装置本体１９内における集光ミラー２１の近傍位置にそれぞれ接続されている。なお、各分岐流路４９ａ，４９ｂの途中位置には、各分岐流路４９ａ，４９ｂを流動する酸素ガスの流量を調整するためのガス流量調整部としての流量調整バルブ５０，５１がそれぞれ介設されている。そして、各流量調整バルブ５０，５１は、制御装置１７の制御信号に基づき、各装置本体１８，１９に導入する酸素ガスの流量を個別に制御することで、各装置本体１８，１９内における酸素ガスの分圧を調整するようになっている。
【００２１】
また、装置本体１８におけるウエハＷの近傍位置には、装置本体１８内の気体を導出する気体導出部としての連通流路５２が接続されており、連通流路５２を介して装置本体１８内から導出された気体を一時貯留するチャンバ５３に連結されている。なお、連通流路５２の途中位置には、連通流路５２を流動する気体の流量を調整する気体流量調整部としての流量調整バルブ５４が介設されている。そして、流量調整バルブ５４は、制御装置１７の制御信号に基づき、装置本体１８内から連通流路５２を介してチャンバ５３内に流入する気体の流量を制御することで、チャンバ５３内における気体の圧力を調整するようになっている。
【００２２】
また、チャンバ５３内における連通流路５２の延設方向の延長線上には、チャンバ５３内における気体の成分毎に分圧を検出する分圧検出部としてのマスアナライザ５５が配置されている。マスアナライザ５５は、チャンバ５３内の気体分子に自由電子を衝突させてイオン化するイオン化部としてのフィラメント部５６と、該フィラメント部５６によりイオン化された気体のうち、電場・磁場を用いて特定の質量電荷比（Ｍ／ｅ）をもつ気体を分離し、分離した気体を該気体の圧力に応じた電流値となるように変換して検知する検知部としてのセンサ部５７とにより構成されている。そして、本実施形態では、マスアナライザ５５は、チャンバ５３内における炭化水素系ガス及び酸素ガスの分圧を検出し、その検出結果を制御装置１７に対して出力するようになっている。
【００２３】
また、チャンバ５３には、チャンバ５３内の気体を排出する気体排出部としての連通流路５８が接続されており、連通流路５８を介して誘引送風機５９が連結されている。そして、ポンプなどで構成される誘引送風機５９が駆動した場合には、連通流路５８を介してチャンバ５３内から気体が吸引排出されるようになっている。なお、誘引送風機５９は、制御装置１７の制御信号に基づき、チャンバ５３から連通流路５８を介して吸引する気体の流量を制御することで、チャンバ５３内の気体の圧力を調整するようになっている。
【００２４】
すなわち、本実施形態では、連通流路５２、流量調整バルブ５４、連通流路５８、及び誘引送風機５９により、装置本体１８内からチャンバ５３内に導出される気体の流量、及び、チャンバ５３内から排出される気体の流量を制御することで、チャンバ５３内における気体の圧力を調整する圧力調整部としての圧力調整機構６０が構成されている。
【００２５】
また、図２に示すように、光源装置１２の装置本体１９内における集光ミラー２１の近傍位置には、上記の圧力調整機構６０と同様に、連通流路６１と、流量調整バルブ６２と、連通流路６３と、誘引送風機６４とにより構成され、装置本体１９内からチャンバ６５内に導出される気体の流量、及びチャンバ６５内から排出される気体の流量を制御することで、チャンバ６５内における気体の流量を調整する圧力調整部としての圧力調整機構６６が配置されている。また、チャンバ６５内には、上記のマスアナライザ５５と同様に、フィラメント部６７とセンサ部６８とにより構成され、チャンバ６５内における気体の成分毎に分圧を検出する分圧検出部としてのマスアナライザ６９が配置されている。また、装置本体１９内における集光ミラー２１の近傍位置には、装置本体１９内に封入された気体の全圧を検出し、その検出結果を制御装置１７に対して出力する全圧検出部としての真空ゲージ７０が配置されている。
【００２６】
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、特に装置本体１８内の気体の成分毎に分圧を検出する際の作用に着目して以下説明する。
さて、露光装置１１において、装置本体１８における炭化水素系ガス及び酸素ガスの分圧の検出は、以下に示す複数の処理段階を経て行われる。すなわち、この場合の分圧検出方法は、チャンバ５３内における気体の圧力条件を設定する圧力条件設定段階と、チャンバ５３内における気体の成分毎に分圧を検出する分圧検出段階とを備えている。また、分圧検出段階の検出結果に基づき、圧力条件段階にて設定された圧力条件を満たすようにチャンバ５３内における気体の圧力を調整する圧力調整段階と、該圧力調整段階にて調整されたチャンバ５３内の気体の圧力、及び装置本体１８内における気体の全圧に基づき、装置本体１８内における気体の成分毎に分圧を算出する分圧算出段階とを更に備えている。
【００２７】
まず、圧力条件設定段階として、ＣＰＵ４２は、入力装置４３から受信した信号に基づき、チャンバ５３内における気体の圧力条件を設定する。具体的には、チャンバ５３内の気体の圧力がマスアナライザ５５の検出範囲内に収まるように圧力上限値及び圧力下限値を設定する。
【００２８】
続いて、分圧検出段階として、ＣＰＵ４２は、チャンバ５３内に配置されたマスアナライザ５５から受信した信号に基づき、チャンバ５３内における炭化水素系ガス及び酸素ガスの分圧をそれぞれ検出し、検出した分圧を制御装置１７に対して出力する。
【００２９】
そして次に、圧力調整段階として、ＣＰＵ４２は、チャンバ５３内の各ガスの分圧が圧力条件設定段階にて設定された圧力条件を満たすように、流量調整バルブ５４の開度及び誘引送風機５９の吸引力を調整することで、チャンバ５３内に流入する各ガスの流量、及びチャンバ５３内から排出する各ガスの流量を調整する。具体的には、分圧検出段階にて検出された各ガスの分圧が圧力条件設定段階にて設定された圧力上限値よりも大きい場合には、ＣＰＵ４２は、チャンバ５３内における各ガスの分圧が減少するように、流量調整バルブ５４の開度を縮小させると同時に誘引送風機５９の吸引力を増大させる。一方、分圧検出段階にて検出された各ガスの分圧が圧力条件設定段階にて設定された圧力下限値よりも小さい場合には、ＣＰＵ４２は、チャンバ５３内における各ガスの分圧が増加するように、流量調整バルブ５４の開度を拡大させると同時に誘引送風機５９の吸引力を減少させる。
【００３０】
そして次に、分圧算出段階として、ＣＰＵ４２は、圧力調整段階にてマスアナライザ５５の検出範囲内に収まるように圧力が調整されたチャンバ５３内の各ガスの分圧に対して、チャンバ５３内における気体の全圧に対する装置本体１８内における気体の全圧の比率を乗算する。なお、チャンバ５３内における気体の全圧は、マスアナライザ５５により検出された気体成分毎の分圧を総和することで得られる。また、装置本体１８内における気体の全圧は、真空ゲージ４７により気体の全圧を検出することで得られる。すなわち、本実施形態では、流量調整バルブ５４は常には開弁状態にあり、チャンバ５３内と装置本体１８内とは連通流路５２を介して互いに連通している。そのため、両者に含まれる気体の組成（即ち、気体における炭化水素系ガス及び酸素ガスの比率）はほぼ等しいと推定することができる。したがって、上記の乗算処理により、ＣＰＵ４２は、装置本体１８内における各ガスの分圧をそれぞれ算出することが可能となっている。すなわち、ＣＰＵ４２は、装置本体１８内における気体の成分毎に分圧を算出する分圧算出部として機能する。
【００３１】
なお、本実施形態の露光装置１１において、光源装置１２の装置本体１９内における炭化水素系ガス及び酸素ガスの分圧の検出も、上記した露光装置の装置本体１８における分圧検出の場合と同様の処理段階を経て行われる。
【００３２】
ところで、露光装置１１においては、装置本体１８内は露光光ＥＬの減衰を抑制するために、大気圧より減圧された減圧雰囲気に設定されている。しかしながら、ミラー２５，２７，２８，３０，３１，３５〜４０、レチクルＲ、及びウエハＷの表面に堆積した炭素を除去する場合には、炭素量に対する相当量の酸素ガスを装置本体１８内に供給することで、装置本体１８内の酸素ガスの分圧がマスアナライザ５５の検出範囲の上限値を超え、正確な圧力値が計測できない虞があった。また、装置本体１８内の部材から炭化水素系ガスが多量に漏洩することで、装置本体１８内の炭化水素系ガスの分圧がマスアナライザ５５の検出範囲の上限値を超え、正確な圧力値を計測できない虞もあった。
【００３３】
この点、本実施形態の露光装置１１においては、圧力調整機構６０は、マスアナライザ５５の検出結果に基づき、流量調整バルブ５４の開度及び誘引送風機５９の吸引力を調整する。その結果、装置本体１８内の炭化水素系ガス及び酸素ガスは、マスアナライザ５５の検出範囲内に収まるように減圧された状態でチャンバ５３内に導出される。そして、チャンバ５３内における各ガスの分圧はマスアナライザ５５により高精度に検出され、その検出結果に基づき、装置本体１８内における各ガスの分圧が算出される。すなわち、装置本体１８内の各ガスの分圧がマスアナライザ５５の検出範囲を超える場合であっても、それらの分圧を正確に検出することが可能となる。
【００３４】
なお、本実施形態の光源装置１２についても、同様にして、装置本体１９内の各ガスの分圧を正確に検出することが可能となっている。
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。
【００３５】
（１）本実施形態では、マスアナライザ５５，６９は、該マスアナライザ５５，６９の検出範囲内に収まるように圧力が調整されたチャンバ５３，６５内における気体の成分毎の分圧を高精度に検出することができる。なお、流量調整バルブ５４，６２は常には開弁状態にあり、チャンバ５３，６５内と装置本体１８，１９とは連通流路５２，６１を介して連通しているため、両者に含まれる気体の組成（即ち、気体における炭化水素系ガス及び酸素ガスの比率）はほぼ等しいと推定することができる。すなわち、マスアナライザ５５，６９により検出されたチャンバ５３，６５内における気体の成分毎の分圧に対して、チャンバ５３，６５内における気体の全圧に対する装置本体１８，１９内における気体の全圧の比率を乗算することにより、装置本体１８，１９内の気体の圧力に依ることなく、装置本体１８内における気体の成分毎の分圧を正確に算出することができる。
【００３６】
（２）本実施形態では、圧力調整機構６０，６６は、装置本体１８，１９内の気体の分圧がマスアナライザ５５，６９の検出範囲の上限値を上回る場合であっても、チャンバ５３，６５内における気体の分圧を装置本体１８，１９内における気体の分圧よりも低圧となるマスアナライザ５５，６９の検出範囲に収まるように調整することで、その分圧を高精度に検出することができる。
【００３７】
（３）本実施形態では、装置本体１８，１９内とチャンバ５３，６５内とを連通させる連通流路５２，６１の途中位置に流量調整バルブ５４，６２を配置している。そして、流量調整バルブ５４，６２の開度を調整して、装置本体１８，１９内から連通流路５２，６１を介してチャンバ５３，６５内に導出される気体の流量を制御することで、チャンバ５３，６５内における気体の分圧を簡便に調整することができる。
【００３８】
（４）本実施形態では、チャンバ５３，６５には連通流路５８，６３を介して誘引送風機５９，６４が連結されている。そして、誘引送風機５９，６４の吸引力を調整して、チャンバ５３，６５内から連通流路５８，６３を介して吸引排出される気体の流量を制御することで、チャンバ５３，６５内における気体の分圧を簡便に調整することができる。
【００３９】
（５）本実施形態では、流量調整バルブ５４，６２は、誘引送風機５９，６４により連通流路５８，６３を介してチャンバ５３，６５内から吸引排出される気体の流量に応じて、装置本体１８，１９内から連通流路５２，６１を介してチャンバ５３，６５内に導出する気体の流量を調整するため、チャンバ５３，６５内における気体の分圧を高精度に調整することができる。
【００４０】
（６）本実施形態では、装置本体１８，１９内に真空ゲージ４７，７０を配置しており、該真空ゲージ４７，７０により装置本体１８，１９内の気体の全圧を検出することが可能となっている。そのため、真空ゲージ４７，７０の検出結果に基づき、装置本体１８，１９内における気体の成分毎の分圧をより正確に算出することができる。
【００４１】
（７）本実施形態では、マスアナライザ５５，６９のフィラメント部５６，６７は、チャンバ５３，６５内における連通流路５２，６１の延設方向の延長線上に配置されている。すなわち、フィラメント部５６，６７は、装置本体１８，１９内からチャンバ５３，６５内への気体の流入方向の延長線上に配置されている。そのため、装置本体１８，１９内から連通流路５２，６１を介してチャンバ５３，６５内に導出された気体は、流入方向に沿ってフィラメント部５６，６７の近傍位置を通過した後、連通流路５８，６３に送出される。したがって、マスアナライザ５５，６９は、フィラメント部５６，６７により装置本体１８，１９内から導出された気体を確実にイオン化することで、それらの分圧を高精度に検出することができる。
【００４２】
（８）本実施形態では、圧力調整機構６０，６６は、装置本体１８内におけるウエハＷの近傍位置、又は、装置本体１９内における集光ミラー２１の近傍位置にそれぞれ接続されている。そのため、チャンバ５３，６５内は、装置本体１８内におけるウエハＷの近傍位置、又は、装置本体１９内における集光ミラー２１の近傍位置での気体の組成（即ち、気体における炭化水素系ガス及び酸素ガスの比率）をより反映したものとなる。したがって、チャンバ５３，６５内に配置されたマスアナライザ５５，６９は、装置本体１８内におけるウエハＷの近傍位置、又は、装置本体１９内における集光ミラー２１の近傍位置での気体の成分毎の分圧を高精度に検出することができる。
【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、制御装置１７は、装置本体１８，１９内からチャンバ５３，６５内に導出する気体の流量を調整するために流量調整バルブ５４，６２の開度を制御することなく、チャンバ５３，６５内から排出する気体の流量を調整するために誘引送風機５９，６４の吸引力を制御することで、チャンバ５３，６５内の気体の圧力を調整してもよい。
【００４４】
・上記実施形態において、制御装置１７は、チャンバ５３，６５内から排出する気体の流量を調整するために誘引送風機５９，６４の吸引力を制御することなく、装置本体１８，１９内からチャンバ５３，６５内に導出する気体の流量を調整するために流量調整バルブ５４，６２の開度を制御することで、チャンバ５３，６５内の気体の圧力を調整してもよい。
【００４５】
・上記実施形態において、流量調整バルブ５０，５１を介して酸素貯留タンク４８から装置本体１８，１９内に導入される酸素ガスの流量、及び流量調整バルブ５４，６２を介して装置本体１８，１９内からチャンバ５３，６５内に導出される気体の流量に基づいて、装置本体１８，１９内における気体の全圧をそれぞれ算出する構成としてもよい。この場合、装置本体１８，１９内における気体の全圧を検出するための真空ゲージ４７，７０を省くことが可能となる。
【００４６】
・上記実施形態において、圧力調整機構６０は、装置本体１８内において、装置本体１８内におけるレチクルＲの近傍位置、照明光学系１３における筐体２４、又は、投影光学系１５における筐体３４に接続する構成としてもよい。
【００４７】
・上記実施形態において、光源装置１２を装置本体１８内に収容する構成としてもよい。この場合、圧力調整機構６６は、光源装置１２の近傍における気体の成分毎の分圧を高精度に検出するために、装置本体１８内における光源装置１２の近傍に接続することが望ましい。
【００４８】
・上記実施形態において、光源装置１２から射出する露光光ＥＬは、ＥＵＶ光よりも長波長の光を適用してもよい。
・上記実施形態において、各ミラー２５，２７，２８，３０，３１，３５〜４０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）等の他の気体を用いてもよい。すなわち、各ミラー２５，２７，２８，３０，３１，３５〜４０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、マスアナライザ５５は、冷却装置４４がウエハステージ１６に供給する冷媒について、チャンバ５３内における分圧（例えば、冷媒の分圧など）を検出する構成としてもよい。
【００５０】
・上記実施形態において、気体の分圧とは、装置本体１８，１９内における気体の圧力であって、複数の気体成分により構成される混合気体の圧力であっても、単一の気体成分により構成される気体の圧力であってもよい。
【００５１】
・上記各実施形態において、光源装置１２は、例えばＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）、ＥＢ光等の短波長の光を出力可能な光源であってもよい。また、光源装置１２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。また、こうした光源装置１２の場合、例えば、装置本体１８内は、特に、大気圧より減圧させる必要はなく、大気圧であってもよい。
【００５２】
・上記各実施形態において、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。また、露光装置１１は、縮小露光型の露光装置に限定されるものではなく、例えば等倍露光型、拡大露光型の露光装置であってもよい。
【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３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４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】本実施形態の露光装置を示す概略構成図。
【図２】本実施形態の光源装置を示す概略構成図。
【図３】デバイスの製造例のフローチャート。
【図４】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…光源装置、１３…照明光学系、１５…投影光学系、１８…装置本体、１９…装置本体、２０…光源部としてのプラズマ発生部、２１…集光光学系としての集光ミラー、２５，２７，２８，３０，３１，３５〜４０…光学素子としてのミラー、４２…分圧算出部としてのＣＰＵ、４７…全圧検出部としての真空ゲージ、５０，５１…ガス流量調整部としての流量調整バルブ、５２…気体導出部としての連通流路、５３…チャンバ、５４…気体流量調整部としての流量調整バルブ、５５…分圧検出部としてのマスアナライザ、５６…イオン化部としてのフィラメント部、５７…検知部としてのセンサ部、５８…気体排出部としての連通流路、６０…圧力調整部としての圧力調整機構、６１…気体導出部としての連通流路、６２…気体流量調整部としての流量調整バルブ、６３…気体排出部としての連通流路、６５…チャンバ、６６…圧力調整部としての圧力調整機構、６７…イオン化部としてのフィラメント部、６８…検知部としてのセンサ部、６９…分圧検出部としてのマスアナライザ、７０…全圧検出部としての真空ゲージ、Ｒ…マスクとしてのレチクル、Ｒａ…第１面としての被照射面、Ｗ…基板としてのウエハ、Ｗａ…第２面としての被照射面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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