(57)【要約】【課題】  ヘリウムの分圧の上昇を抑えつつ、隣接する空間の分離性を向上させる。【解決手段】  光源からの光を、第１空間、第２空間を介して被露光体上に導いて露光する露光装置であって、前記第１空間と前記第２空間との間の通気口内に所定のガスを供給するガス供給口を有しており、ここで、前記通気口内において、前記通気口の前記第１空間側の端部の断面積よりも小さく、且つ前記通気口の前記第２空間側の端部の断面積よりも小さい断面積を有する最小断面積部があり、前記通気口の前記第１空間側の端部から前記通気口の前記第２空間側の端部までの距離をＬａｌｌとし、前記第１空間側の端部から前記最小断面積部までの距離をＬｍｉｎとし、前記第１空間側の端部から前記ガス供給口の中心部までの距離をＬｉｎとしたとき、  Ｌｍｉｎ−Ｌａｌｌ／１０＜Ｌｉｎ＜Ｌｍｉｎ＋Ｌａｌｌ／１０を満足することを特徴としている。【選択図】  図２
2006024849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を、第１空間、第２空間を介して被露光体上に導いて露光する露光装置であって、
前記第１空間と前記第２空間との間の通気口内に所定のガスを供給するガス供給口を有しており、
ここで、
前記通気口内において、前記通気口の前記第１空間側の端部の断面積よりも小さく、且つ前記通気口の前記第２空間側の端部の断面積よりも小さい断面積を有する最小断面積部があり、
前記通気口の前記第１空間側の端部から前記通気口の前記第２空間側の端部までの距離をＬａｌｌとし、前記第１空間側の端部から前記最小断面積部までの距離をＬｍｉｎとし、前記第１空間側の端部から前記ガス供給口の中心部までの距離をＬｉｎとしたとき、
Ｌｍｉｎ−Ｌａｌｌ／１０＜Ｌｉｎ＜Ｌｍｉｎ＋Ｌａｌｌ／１０
を満足することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記ガス供給口を前記最小断面積部に設けたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記通気口を冷却する冷却機構を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
【請求項４】
前記通気口及び前記冷却機構を囲むように輻射シールドを備えることを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記光源からの光を前記被露光体に導く少なくとも１つの光学素子を備えており、
前記冷却機構と前記少なくとも１つの光学素子との間に、前記輻射シールドを配置することを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
前記輻射シールドを温度調節する温度調整機構を備えることを特徴とする請求項４又は５記載の露光装置。
【請求項７】
前記冷却機構が有する冷却部材の温度が４０Ｋ以上２００Ｋ以下であることを特徴とする請求項３乃至６いずれかに記載の露光装置。
【請求項８】
前記所定のガスはアルゴン、ヘリウム、水素のいずれか、又はそれらの混合ガスであることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の露光装置。
【請求項９】
前記通気口内の圧力を０．１〜１０Ｐａ程度に制御することを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第１空間及び／又は前記第２空間の圧力を測定する手段を有し、該測定の結果に基づいて、前記ガス供給口から供給されるガスの量を調整することを特徴とする請求項１乃至９いずれかに記載の露光装置。
【請求項１１】
前記光源から前記被露光体に至る光が、前記通気口内を通過することを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の露光装置。
【請求項１２】
前記通気口が、前記光源と前記光源からの光をレチクルに導く照明光学系との間に配置されていることをと特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の露光装置。
【請求項１３】
前記通気口が、前記光源からの光で照明されたレチクルからの光を前記被露光体に導く投影光学系内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の露光装置。
【請求項１４】
前記通気口が、前記光源からの光で照明されたレチクルからの光を前記被露光体に導く投影光学系と前記レチクルを載置するレチクルステージを囲む空間との間及び／又は前記投影光学系と前記被露光体を載置するウエハステージを囲む空間との間に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の露光装置。
【請求項１５】
前記通気口内のガスを排気するための流路を有することを特徴とする請求項１乃至１４いずれかに記載の露光装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５いずれかに記載の露光装置を用いて前記被露光体を露光する工程と、前記露光された被露光体を現像する工程とを有す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】
本発明は微細な回路パターンを転写するための露光装置、特に極端紫外線（波長１３〜１５ｎｍの光を用いた露光装置やＸ線用の露光装置等のように、露光光が真空中を通る構成を有する露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造するための焼き付け（リソグラフィー）方法として、紫外線を用いた縮小投影露光が行われてきた。
【０００３】
縮小投影露光で転写できる最小の寸法は転写に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数に反比例する。このため微細な回路パターンを転写するために露光光の短波長化が進められ、水銀ランプｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）と用いられる紫外光の波長は短くなってきた。
【０００４】
しかし半導体素子は急速に微細化しており、紫外光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで０．１μｍを下回るような非常に微細な回路パターンを効率よく焼き付けるために、紫外線よりも更に波長が短い波長１０〜１５ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を用いた縮小投影露光装置が開発されている。
【０００５】
ＥＵＶ光領域では物質による吸収が非常に大きくなるので、可視光や紫外光で用いられるような光の屈折を利用したレンズ光学系は実用的ではなく、反射光学系が用いられる。またレチクルに関してもミラーの上に吸収体によって転写すべきパターンを形成した反射型レチクルが用いられている。
【０００６】
ＥＵＶ光を用いた露光装置を構成する反射型光学素子としては、多層膜ミラーと斜入射全反射ミラーとがある。ＥＵＶ領域では屈折率の実部は１より僅かに小さいので、面にすれすれにＥＵＶ光を入射する斜入射で用いれば全反射が起きる。通常、面から測って数度以内の斜入射では数十％以上の高い反射率が得られる。しかし光学設計上の自由度が小さく、全反射ミラーを投影光学系に用いることは難しい。
【０００７】
垂直入射に近い入射角で用いるＥＵＶ光用のミラーとしては、光学定数の異なる２種類の物質を交互に積層した多層膜ミラーが用いられる。精密な面形状に研磨されたガラス基板の表面にモリブデンとシリコンを交互に積層する。その層の厚さは、たとえばモリブデン層の厚さは０．２ｎｍ、シリコン層の厚さは０．５ｎｍ程度、積層数は２０層対程度である。２種類の物質の層の厚さを加えたものを膜周期とよぶ。上記例では膜周期は０．２ｎｍ＋０．５ｎｍ＝０．７ｎｍである。
【０００８】
このような多層膜ミラーにＥＵＶ光を入射すると、特定の波長のＥＵＶ光が反射される。
【０００９】
入射角をθ、ＥＵＶ光の波長をλ、膜周期をｄとすると近似的にはブラッグの式
２×ｄ×ｓｉｎθ＝λ
の関係を満足するようなλを中心とした狭いバンド幅のＥＵＶ光だけが効率よく反射される。このときのバンド幅は０．６〜１ｎｍ程度である。
【００１０】
反射されるＥＵＶ光の反射率は最大でも０．７程度であり、反射されなかったＥＵＶ光は多層膜中あるいは基板中で吸収され、そのエネルギーの大部分が熱になる。
【００１１】
多層膜ミラーは可視光のミラーに比べて光の損失が大きいので、ミラーの枚数は最小限に抑えることが必要である。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、レチクルとウエハを同時に走査して広い面積を転写する方法（スキャン露光）が行われる。
【００１２】
ＥＵＶ露光装置の概略の構成を図１０に示すようにＥＵＶ光を用いた縮小投影露光装置はＥＵＶ光源、照明光学系、反射型レチクル、投影光学系、レチクルステージ、ウエハステージ、アライメント光学系、真空系などで構成される。
【００１３】
ＥＵＶ光源は、たとえばレーザープラズマ光源が用いられる。これは真空容器外に置かれたターゲット供給装置により供給されたターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される例えば波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属薄膜、不活性ガス、液滴などが用いられ、ガスジェット等の手段で真空容器内に供給される。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方が良く、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。
【００１４】
照明光学系は、複数の多層膜または斜入射ミラーとオプティカルインテグレータ、等から構成される。初段の集光ミラーはレーザープラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレータはマスクを均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また照明光学系のレチクルと共役な位置にはレチクル面で照明される領域を円弧状に限定するためのアパーチャが設けられる。
【００１５】
投影光学系は複数のミラーを用いている。ミラー枚数は少ない方がＥＵＶ光の利用効率が高いが、収差補正が難しくなる。収差補正に必要なミラー枚数は４枚から６枚程度である。ミラーの反射面の形状は凸面または凹面の球面または非球面である。開口数ＮＡは０．１〜０．２程度である。
【００１６】
ミラーは低膨張率ガラスやシリコンカーバイド等の剛性が高く硬度が高く、熱膨張率が小さい材料からなる基板を、研削・研磨して所定の反射面形状を創生した後、反射面にモリブデン／シリコンなどの多層膜を成膜したものである。ミラー面内の場所によって入射角が一定でない場合、前述のブラッグの式から明らかなように、膜周期一定の多層膜では場所によって反射率が高くなるＥＵＶ光の波長がずれてしまう。そこでミラー面内で同一の波長のＥＵＶ光が効率よく反射されるように膜周期分布を持たせることが必要である。
【００１７】
レチクルステージとウエハステージは縮小倍率に比例した速度比で同期して走査する機構をもつ。ここでレチクル又はウエハ面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、レチクル又はウエハ面に垂直な方向をＺとする。
【００１８】
レチクルは、レチクルステージ上のレチクルチャックに保持される。レチクルステージはＸ方向に高速移動する機構をもつ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、および各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、レチクルの位置決めができるようになっている。レチクルステージの位置と姿勢はレーザ干渉計によって計測され、その結果に基づいて位置と姿勢が制御される。
【００１９】
ウエハはウエハチャックによってウエハステージに保持される。ウエハステージはレチクルステージと同様にＸ方向に高速移動する機構をもつ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、および各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、ウエハ位置決めができるようになっている。ウエハステージの位置と姿勢はレーザ干渉計によって計測され、その結果に基づいて位置と姿勢が制御される。
【００２０】
アライメント検出機構によってレチクルの位置と投影光学系の光軸との位置関係、およびウエハの位置と投影光学系の光軸との位置関係が計測され、レチクルの投影像がウエハの所定の位置に一致するようにレチクルステージおよびウエハステージの位置と角度が設定される。
【００２１】
また、フォーカス位置検出機構によってウエハ面でＺ方向のフォーカス位置が計測され、ウエハステージの位置及び角度を制御することによって、露光中は常時ウエハ面を投影光学系による結像位置に保つ。
【００２２】
ウエハ上で１回のスキャン露光が終わると、ウエハステージはＸ，Ｙ方向にステップ移動して次のショ走査露光開始位置に移動し、再びレチクルステージ及びウエハステージが投影光学系の縮小倍率に比例した速度比でＸ方向に同期走査する。
【００２３】
このようにして、レチクルの縮小投影像がとウエハ上に結像した状態でそれらを同期走査するという動作が繰り返される（ステップ・アンド・スキャン）。こうして、ウエハ全面にレチクルの転写パターンが転写される。
【００２４】
ＥＵＶ光はガスによって強く吸収される。たとえば、空気が１０Ｐａ満たされた空間内を波長１３ｎｍのＥＵＶ光が１ｍ伝播した場合、そのＥＵＶ光の透過率は約５０％程度である。同じように１０Ｐａで以下の気体で満した空間をＥＵＶ光が１ｍ伝播した場合の透過率は、比較的透過率の高いガスであるヘリウムで約８８％、アルゴン約７１％、水素約９８％である。ガスによる吸収を避けるためには、透過率の高いヘリウムなどのガスで置換し、ＥＵＶ光が伝播する大部分の空間で少なくとも１０−１Ｐａ以下、望ましくは１０−３Ｐａ以下の圧力かつ酸素、水などの透過率の低いガスの分圧をできる限り低く保たれている必要がある。
【００２５】
またＥＵＶ光が照射される光学素子が置かれた空間に炭化水素などの炭素を含む分子が残留していた場合、光照射によって光学素子表面に炭素が次第に付着し、これがＥＵＶ光を吸収するために反射率が低下してしまうという問題がある。この炭素付着を防止するためにはＥＵＶ光が照射される光学素子が置かれた空間の炭素を含む分子の分圧は少なくとも１０−４Ｐａ以下、望ましくは１０−６Ｐａ以下の圧力に保たれている必要があると考えられている。
【００２６】
しかしながら、露光装置においては感光剤であるレジストが塗布された半導体ウエハを露光装置外部から搬入し、レチクルの情報を転写し、搬出するという行為を繰り返す。ウエハステージは走査露光を行うための移動機構やウエハを搬送する機構など駆動機構を持っているため表面積が非常に大きい。そのため、これらの部品からのアウトガスがなかなか無くならないため高真空化がむずかしい。更に、ウエハに塗布されたレジストは露光前に加熱ベーキングされているとはいえ有機物であり、これを真空中に持ち込むとレジストからそれを構成している有機物やその分解された物質である炭素化合物などが発生し、真空にされている装置内に拡散することになる。また、ウエハは大気中から露光装置中へ搬入されてくるが、このウエハの搬入に伴いウエハに付着している水分を含む空気成分を短時間の内になくすことは難しく、真空中において徐々に脱離拡散して行く。これらウエハやレジストからのアウトガスによって、前述したような高真空状態に維持することが非常に困難となる。
【００２７】
その場合、大容量の排気ポンプなどを用いて真空状態を高めにすることは可能であるが、問題はその成分であり、前述のように炭素を含む分子や水分が露光装置内の特にミラーやレチクルの設置された空間に拡散することは避けなければならない。
【００２８】
特許文献１には、ウエハ面上など、露光光が集光される場所では、円錐状の開口（くびれの存在しないウエハ面やレチクル面に向かって開口断面積が小さくなっている開口）内にヘリウムを供給することで、ウエハ面上にヘリウム分子を噴出すことにより、ウエハ面上、及び、ウエハステージ空間からのアウトガスを抑制する技術が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−５８４４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
しかしながら、特許文献１の構成では、ウエハ面近傍で開口面積を最も小さくなるために、開口内部で供給するヘリウムの大部分は投影光学系に噴出すことになり、投影光学系内部の圧力が上昇することによりＥＵＶ光の透過率が減少し、スループットを落とす原因となっていた。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
この問題点を解決するために、本発明の一側面としての露光装置は、光源からの光を、第１空間、第２空間を介して被露光体上に導いて露光する露光装置であって、前記第１空間と前記第２空間との間の通気口内に所定のガスを供給するガス供給口を有しており、ここで、前記通気口内において、前記通気口の前記第１空間側の端部の断面積よりも小さく、且つ前記通気口の前記第２空間側の端部の断面積よりも小さい断面積を有する最小断面積部があり、前記通気口の前記第１空間側の端部から前記通気口の前記第２空間側の端部までの距離をＬａｌｌとし、前記第１空間側の端部から前記最小断面積部までの距離をＬｍｉｎとし、前記第１空間側の端部から前記ガス供給口の中心部までの距離をＬｉｎとしたとき、
Ｌｍｉｎ−Ｌａｌｌ／１０＜Ｌｉｎ＜Ｌｍｉｎ＋Ｌａｌｌ／１０
を満足することを特徴としている。ここで、前記ガス供給口を前記最小断面積部に設けたことが望ましい。
【００３１】
また、前記通気口を冷却する冷却機構を備えることが望ましく、さらには、前記通気口及び前記冷却機構を囲むように輻射シールドを備えることが望ましい。ここで、前記光源からの光を前記被露光体に導く少なくとも１つの光学素子を備えており、前記冷却機構と前記少なくとも１つの光学素子との間に、前記輻射シールドを配置することが望ましい。
【００３２】
また、前記輻射シールドを温度調節する温度調整機構を備えることが望ましい。また、前記冷却機構が有する冷却部材の温度が４０Ｋ以上２００Ｋ以下であることが望ましい。
【００３３】
また、前記所定のガスはアルゴン、ヘリウム、水素のいずれか、又はそれらの混合ガスであることが望ましい。さらに、前記通気口内の圧力を０．１〜１０Ｐａ程度に制御することが望ましい。
【００３４】
また、前記第１空間及び／又は前記第２空間の圧力を測定する手段を有し、該測定の結果に基づいて、前記ガス供給口から供給されるガスの量を調整することが望ましい。
【００３５】
前記光源から前記被露光体に至る光が、前記通気口内を通過することが望ましい。
【００３６】
前記通気口が、前記光源と前記光源からの光をレチクルに導く照明光学系との間に配置されていることが望ましい。
【００３７】
前記通気口が、前記光源からの光で照明されたレチクルからの光を前記被露光体に導く投影光学系内に配置されていることが望ましい。
【００３８】
また、前記通気口が、前記光源からの光で照明されたレチクルからの光を前記被露光体に導く投影光学系と前記レチクルを載置するレチクルステージを囲む空間との間及び／又は前記投影光学系と前記被露光体を載置するウエハステージを囲む空間との間に配置されていることが望ましい。また、前記通気口内のガスを排気するための流路を有することが望ましい。
【００３９】
また、前記分離した各空間には圧力を測定する手段を有し、前記圧力を測定する手段の測定結果に基づいて、前記通気口内の圧力を制御するように構成するのが好ましい。また、前記開口内に供給するガスの流量を測定する手段を有し、前記流量を測定する手段の測定結果をもとに前記開口内の圧力を制御することが望ましい。
【００４０】
また、本発明の一側面であるデバイスの製造方法は、前述のいずれかに記載の露光装置を用いて前記被露光体を露光する工程と、前記露光された被露光体を現像する工程とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の露光装置によれば、異なる空間を構成する雰囲気を実質的に分離することができ、ミラーに付着する炭素化合物の量を低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本実施形態の露光装置は、光源からの光を、第１空間、第２空間を介して被露光体上に導いて露光する露光装置であって、  前記第１空間と前記第２空間との間の通気口内に所定のガスを供給するガス供給口を有しており、前記通気口内において、前記通気口の前記第１空間側の端部の断面積よりも小さく、且つ前記通気口の前記第２空間側の端部の断面積よりも小さい断面積を有する最小断面積部があり、前記通気口の前記第１空間側の端部から前記通気口の前記第２空間側の端部までの距離をＬａｌｌとし、前記第１空間側の端部から前記最小断面積部までの距離をＬｍｉｎとし、前記第１空間側の端部から前記ガス供給口の中心部までの距離をＬｉｎとしたとき、
Ｌｍｉｎ−Ｌａｌｌ／１０＜Ｌｉｎ＜Ｌｍｉｎ＋Ｌａｌｌ／１０
を満足することを特徴としている。さらに、前記第２空間が、光源を含む空間、レチクルステージを含む空間、ウエハステージを含む空間のいずれかであって、前記ガス供給口は、前記最小面積部よりも前記第２空間に近い位置に配置されていることを特徴としている。
【００４３】
図２を用いて簡単に説明すると、空間Ａと空間Ｂを結ぶ通気口の空間Ａ（第１空間とする）側の端部から空間Ｂ（第２空間とする）側の端部までの距離は、図２中に示すＬａｌｌ、すなわち通気口のＹ方向の長さ（深さ）に相当する。そして、Ｌｍｉｎは、通気口の断面積が最小になる部分（最小断面積部）と空間Ａ側の端部までの距離はＬｍｉｎで表され、不活性ガス（好ましくはヘリウム）を供給する供給口（流入口）と空間Ａ側の端部までの距離はＬｉｎで表される。図２においては、Ｌｉｎ≒Ｌｍｉｎであり、最小断面積部にガス供給口が設けられている。この形態が最も好ましいが、この最小断面積部から若干ずれた位置（Ｌａｌｌ／１０程度ならずれていても構わない）にガス供給口を設けても構わない。また、空間Ｂ（第２空間とする）がコンタミネーションの発生原因となる空間である場合には、ガス供給口を最小断面積部の位置か、最小断面積部よりも空間Ｂ側に設けることが好ましい。
【００４４】
また、実施例中の記載は、ＬｉｎがＬａｌｌの略半分である構成ばかり記載しているが、勿論その限りではない。好ましくは、ＬｉｎはＬａｌｌ／１０より大きく、９Ｌａｌｌ／１０より小さいことが望ましい。また、図６のようにＬｍｉｎが１箇所に限らずある範囲内となる場合（Ｌｍｉｎが所定の値ではなく、所定の範囲となる場合）、Ｌｍｉｎとしてはその範囲内の任意の値として構わない。
【００４５】
以下の実施例に関して図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００４６】
図１に本発明の実施例１のＥＵＶ露光装置の全体図を示す。
【００４７】
図１において、１は励起用パルスレーザー、２は集光レンズ、３はターゲットガス供給装置、４はプラズマ、５はＥＵＶ光（極端紫外線光、すなわち波長１３〜１４ｎｍの光）、６は光源ミラー、７１は空間分離パージユニット（ここで、パージとは、ある空間を所定のガスで充満させることであり、ここで言う空間分離パージユニットとは、２つの空間を略分離し、すなわち２つの空間の間のガスの行き来が困難な構成を有し、その２つの空間各々を別々にパージすることを可能にするためのユニットである）、７は照明系第一ミラー、８は照明系第二ミラー、７２は画角制限アパーチャを兼ねた空間分離パージユニット、１０は照明系第三ミラー、７３は空間分離パージユニット、１１は反射型レチクル（転写パターン部、すなわち転写したい部分に照射された光に対する反射率（５割以上、好ましくは６割以上）が、非転写パターン部、すなわち転写したくない部分に照射された光に対する反射率（１０％以下、好ましくは１％以下）よりも高い部材で、反射型マスク、反射型原版と称しても良い）、１２はレチクル保持装置、１３はレチクルステージ、１４はレチクルアライメント光学系、１５は投影系第一ミラー、１６は投影系第二ミラー、１７は投影系第三ミラー、１８は開口制限アパーチャ、１９は投影系第四ミラー、２０は投影ＥＵＶ光、７４は空間分離パージユニット、２１はウエハ（露光される対象の物体、すなわち被露光体を表す）、２２はウエハチャック、２３はウエハステージ、２４はウエハアライメント光学系を示す。ここで、照明系が有するミラーは３枚で、投影系が有するミラーは４枚であるが、本実施例はこれに限定されるものではなく、照明系のミラーの枚数、投影系のミラーの枚数は何枚であっても構わない。
【００４８】
ＥＵＶ光源には、レーザープラズマ光源が用いられる。これは真空容器外に置かれたターゲット供給装置３により供給されたターゲット材に励起用パルスレーザー１から発生する高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される例えば波長１３ｎｍ程度（１３〜１４ｎｍ）のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属薄膜、不活性ガス、液滴などが用いられ、ガスジェット等の手段で真空容器内に供給される。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方が良く、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。
【００４９】
照明光学系は、複数の多層膜または斜入射ミラーとオプティカルインテグレータ、等から構成される。光源内装置に設けられた初段の光源ミラー６はレーザープラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。照明系第一ミラー７は、オプティカルインテグレータであり、マスクを略均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また照明光学系のレチクルと共役な位置にはレチクル面で照明される領域を円弧状に限定するためのアパーチャとして、空間分離パージユニット７２は機能する。
【００５０】
投影光学系は複数のミラーを用いている。ミラー枚数は少ない方がＥＵＶ光の利用効率が高いが、収差補正が難しくなる。収差補正に必要なミラー枚数は最低限２枚であり、できれば４枚〜８枚程度（好ましくは６枚）である。ミラーの反射面の形状は凸面または凹面の球面または非球面である（好ましくはすべて非球面）。開口数ＮＡは０．１〜０．２程度である（好ましくは０．１５以上）。
【００５１】
ミラーは低膨張率ガラスやシリコンカーバイド等の剛性が高く硬度が高く、熱膨張率が小さい材料からなる基板を、研削・研磨して所定の反射面形状を創生した後、反射面にモリブデン／シリコンなどの多層膜を成膜したものである。
【００５２】
レチクルステージ１３とウエハステージ２３は縮小倍率に比例した速度比で同期して走査する機構をもつ。ここでレチクル又はウエハ面内で走査方向をＸ方向（軸）、レチクル又はウエハ面に垂直な方向をＺ方向（軸）、それらＸ、Ｚ方向に垂直な方向（軸）をＹ方向とする。
【００５３】
レチクル１１は、レチクルステージ１３上のレチクルチャック１２に保持される。レチクルステージ１３はＸ方向に高速移動する機構をもつ。さらに、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向各々の並進移動機構、および各軸の回りの回転方向への微動機構を持っており、その６軸に関してレチクル１１の位置（及び姿勢）決めができるようになっている。レチクルステージ１３の位置と姿勢は不図示のレーザ干渉計によって計測され、その結果に基づいてレチクルステージ（レチクル）の位置と姿勢が制御される。
【００５４】
ウエハ２１はウエハチャック２２によってウエハステージ２３に保持される。ウエハステージ２３はレチクルステージ１３と同様にＸ方向に高速移動する機構をもつ。さらに、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向各々の並進移動機構、および各軸の回りの回転方向への微動機構を持っており、その６軸に関してウエハ２１の位置決めができるようになっている。ウエハステージ２３の位置と姿勢は不図示のレーザ干渉計によって計測され、その結果に基づいてウエハステージ（ウエハ）位置と姿勢が制御される。
【００５５】
アライメント検出機構１４によってレチクルの位置と投影光学系の光軸との位置関係、およびウエハの位置と投影光学系の光軸との位置関係が計測され、レチクルの投影像がウエハの所定の位置に一致する（露光領域内において、投影光学系により形成されるレチクルの投影像の位置が、ウエハの表面からのずれ量が焦点深度内となる）ようにレチクルステージ１３およびウエハステージ２３の位置と角度が設定される。ここで言う露光領域内とは、ステップアンドリピート方式の露光装置（所謂ステッパー）の場合には、１ショット領域内のことであり、ステップアンドスキャン方式の露光装置（所謂スキャナー）の場合には、光が照射される領域、つまりウエハ上における走査方向の長さが走査方向と垂直な方向の幅よりも短いスリット形状の光照射領域のことである。）
また、フォーカス位置検出機構２４によってウエハ面でＺ方向のフォーカス位置が計測され、ウエハステージの位置及び角度を制御することによって、露光中は常時ウエハ面を投影光学系による結像位置に保つ。
【００５６】
ウエハ２１上で１回のスキャン露光が終わると、ウエハステージ２３はＸ，Ｙ方向にステップ移動して次のショ走査露光開始位置に移動し、再びレチクルステージ１３及びウエハステージ２３が投影光学系の縮小倍率に比例した速度比でＸ方向に同期走査する。
【００５７】
このようにして、レチクルの縮小投影像がとウエハ上に結像した状態でそれらを同期走査するという動作が繰り返される（ステップ・アンド・スキャン）。こうして、ウエハ全面にレチクルの転写パターンが転写される。
【００５８】
先に述べたようにＥＵＶ光源にはレーザープラズマ光源が用いられる。ターゲット材をある程度の密度を維持して、高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させるために、ターゲット材となる金属薄膜や不活性ガス、液滴などの分子が拡散し、露光装置を構成するミラーに付着し、ミラーの反射率低下の原因となる。また、ウエハステージ、レチクルテージなどの駆動機構・構成部材からのアウトガスにより、露光光強度の低下やミラーへの炭素化合物の付着による反射率の低下も発生する。また、ウエハに塗布されたレジストから、そのレジストの材料の有機物やその分解された物質である炭素化合物などが発生し、真空にされている装置内に拡散し、有機物や炭素化合物が光路上においてＥＵＶ光を吸収したり、ミラーに付着してミラーの反射率を低下させたりするため、露光光強度が低下してしまう。
【００５９】
本実施例では、光源からウエハに至る露光光の光路を囲む光路空間を５つ（複数であれば構わない）の空間に分離している。本実施例では、アウトガス等の発生源が存在する空間である光源空間９１、レチクルステージ空間９４、ウエハステージ空間９５と、照明光学系空間９２（主に光源からの光をレチクルに導く光学素子を含んでいる）、投影光学系空間９３（主にレチクルからの光をウエハに導く光学素子を含んでいる）とを、隔壁８１、８２、８３、８４、８５、及び、空間分離パージユニット７１、７２、７３、７４を用いて、実質的に分離する（２つの空間の間におけるガスの行き来を実質的に遮断する）ことで、照明光学系空間や投影光学系空間に侵入するアウトガスの量を減少させ（好ましくは無くし）、アウトガスの照明光学系、投影光学系への悪影響を低減している（好ましくは影響をなくしている）。勿論、照明光学系空間９２や投影光学系空間９３は、それぞれが複数の空間に分離されていても構わない。特に、投影光学系空間９３は、レチクルのパターンが中間結像する位置、又はその近傍に、空間分離パージユニットを配置するようにすると好ましい。具体的には、投影光学系が６面のミラーを有しており、光路上においてレチクル側から４面目のミラーと５面目のミラーとの間でレチクルのパターンを中間結像させる場合、光束径がある程度細くなるため、その位置に空間分離パージユニットを配置し、投影光学系空間を１、２、３、４面目のミラーを含む空間と、５、６面目のミラーを含む空間とに分離するように構成すると好ましい。勿論、この空間分離パージユニットの配置位置は、中間結像位置のように光束径が絞れる場所が好ましいので、中間結像位置が、３面目のミラーと４面目のミラーとの間にある場合にはその位置に配置しても良いし、また、背中合わせ（ミラーの反射面と反対側の面が向かい合っている状態）になっている２枚のミラーの近傍（詳細には、鉛直方向に関しては２枚のミラーの間であって、水平方向に関してはこの２枚のミラーの近傍）に空間分離パージユニットを配置しても良い。言い換えると、投影光学系が有する複数枚のミラーのうち、投影光学系空間を分離するために用いられる空間分離パージユニットに１番近いミラーと２番目に近いミラーは、前述の背中合わせになっている２枚のミラーであるように構成すれば良い。
【００６０】
ここで、アウトガスの発生源を内包している光源空間９１、レチクルステージ空間９４、ウエハステージ空間９５内には、光源ミラー以外は存在しない構成にするのが好ましい。特に、レチクルステージ空間、ウエハステージ空間内には、レンズやミラー等の光学素子を配置しないことが望ましい。
【００６１】
ここで、前述の各空間にはターボ分子ポンプを含む排気装置５１、５２、５３、５４、５５が接続されている。特に、アウトガス等の発生源が存在する、光源空間９１、レチクルステージ空間９４、ウエハステージ空間９５には、ターボ分子ポンプを含む排気装置が配置されていることが望ましい。
【００６２】
さらに、各空間の圧力を測定するために、圧力センサＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５が設けられている。Ｓ１は光源空間９１、Ｓ２は照明光学系空間９２、Ｓ３は投影光学系空間９３、Ｓ４はレチクルステージ空間９４、Ｓ５はウエハステージ空間９５の圧力を測定する。
【００６３】
空間分離パージユニットには流量調整が可能なバルブ６１、６２、６３、６４が接続され、高純度のヘリウムが供給され、その流量は流量計Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４で測定する。
【００６４】
図２、図３に図１に示した空間分離パージユニット７１〜７４の詳細を示す。図２は集光個所に空間分離パージユニットを設けた図であり、図３は透過個所に空間分離パージユニットを設けた図である。露光光の通過する方向をＹ方向とし、ＸＺ平面と平行な平面上に開口が図のように存在し、Ｙ軸と平行な方向に空間Ａと空間Ｂを分離する隔壁に露光光が通過するための開口が貫通している。この開口は露光光の集光・通過する部分に露光光をさえぎることのないように設けられ、開口の端から端までの中間部分で開口断面積はもっとも小さくなり、この開口断面積がもっとも小さくなった部分をくびれと称する。くびれの位置は必ずしも中心付近でなくても良く、設計の都合により開口端から開口端までの間でくびれの位置を最適化することが好ましい。
【００６５】
開口面積の概略最も小さくなる個所にヘリウムの流入口を設け、流入口からヘリウムを供給し、空間Ａ、空間Ｂには個別に不図示の排気装置が設けられている。空間Ａを構成する粒子Ａは空間Ａ内で発生するアウトガスなどの分子を含む粒子であり、空間Ｂを構成する粒子Ｂは空間Ｂ内で発生するアウトガスなどの分子を含む粒子空間Ａへの進入を抑制することができる。
【００６６】
このように構成すると、くびれの存在しない円筒開口内にヘリウムを供給する場合に比べ、開口断面積のもっとも小さいくびれ部分にヘリウムを供給することとなるため、圧力の高くする部分をくびれ付近に限定できるための、実質的に空間を分離（両空間の間でのガスの行き来が実質的に無い状態）しつつ圧力の上昇する空間を最小限に抑える（空間Ａ、Ｂ内の平均圧力の上昇を抑える）ことができる。供給したヘリウムの圧力差は分圧でくびれ部分に比べ、Ａ空間とＢ空間で２桁程度低くすることができる。
【００６７】
また、レチクル面上やウエハ面上など、露光光が集光される場所では、円錐状の開口（くびれの存在しないウエハ面やレチクル面に向かって開口断面積が小さくなっている開口、言い換えると、くびれが開口部の一番端に存在しているもの）で同様にヘリウムを供給する場合の方が、ウエハ面、レチクル面近傍で開口面積を最も小さくできるため、レチクルステージ空間の雰囲気やウエハステージ空間の雰囲気の投影光学系・照明光学系への進入の抑制に有利に考えられる。しかし、円錐形状の開口を用いるとレチクル面側、ウエハ面側に開口から漏れ出すヘリウムの量が少なくなってしまう。そのため、空間を分離しアウトガスの光学素子への悪影響を抑制する効果を得るためには、開口内で供給するヘリウムの量を多くしなければならず、その多く供給したガスの開口内の分圧（密度）が高くなり、透過率を低下させるための原因となる。
【００６８】
この方式を用いた場合の効果を図４、５を用いて説明する。図４は図１の空間分離パージユニット７１と同じ外形の部品の寸法を説明する図である。開口の厚みは４００ｍｍ、開口端で開口の直径がφ４８ｍｍ、開口中心での直径がφ１０ｍｍとなっており、このφ１０ｍｍの部分にヘリウムを供給するための流路を設け、ヘリウムを供給する。このような条件下で、ＤＳＭＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ  Ｍｏｎｔｅ  Ｃａｒｌｏ）法を用いてシミュレーションを行った。空間Ａ、空間Ｂにはそれぞれ０．４６ｍ３／ｓｅｃ相当の排気装置を設け、空間Ａは炭素化合物により６Ｐａ程度に維持されているものとする。この場合のヘリウムの流入分子数に対し、炭素化合物のＢ空間への進入量を（空間Ｂでの炭素化合物の分圧／空間Ａでの炭素化合物の分圧）と開口内くびれ付近のヘリウムの分圧を示したグラフが図５である。ヘリウムの流入粒子数に対し、くびれ付近のヘリウムの分圧は徐々に上昇する。また、くびれ付近のヘリウムの分圧がコンマ数Ｐａ以上で炭素化合物の圧力比は減少し、くびれ部分のヘリウムを供給したことによる空間Ａから空間Ｂへの雰囲気の進入の抑制効果を確認することができる。このように、くびれ部分の圧力を０．１Ｐａ以上に設定することで、隔壁と空間分離パージユニットにより、実質的に分離するための効果を得ることができる。
【００６９】
逆に、くびれ部分の圧力を１０Ｐａ以上に設定すると、空間Ａ，Ｂのヘリウムの分圧が０．１Ｐａ以上となり、透過率を落とす原因になるため、くびれ部分の圧力を０．１〜１０Ｐａ程度に設定することが好ましい。
【００７０】
また、ヘリウムの流入量に対しては各バルブ６１、６２、６３、６４において流入量を流量計Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４で計測した結果に基づいて流入量を制御しても良いし、また、各空間の圧力を計測する圧力計Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５の圧力値を元にヘリウムの流入量を制御しても良い。
【００７１】
また、図１において照明光学系の一部に空間分離ユニット７２を設けた。これは、投影光学系内部にミラーの位置や露光量を制御するためのフィルタなどを駆動する部分が含まれているため、その駆動機構からのアウトガスを照明光学系の伝播させないために設けている。
【００７２】
また、図６に示すように円筒状の開口の開口端から開口端までの中心付近に開口を狭めるためのくびれを設け、このくびれ部分にヘリウムを供給するための流路を設け、開口内部にヘリウムを供給することで、同様の効果を得ることができる。また、図６では円筒開口に対し、くびれを一箇所設けているが、中心付近のくびれの開口面積が段階的に開口端の開口面積に近づくように階段状に開口を広げていくような構造であっても同様の効果を得ることができる。
【００７３】
また、開口内に供給するガスはヘリウム以外でも、水素、アルゴンなどＥＵＶ光に対して透過率の高いガスを使用しても良い。
【００７４】
別の実施形態を図７、図８に示す。図７は開口内のくびれ部分のヘリウムの供給するためのヘリウム流入口（流路）の対向する位置に排気口を設けた場合の図である。流入口の対向する位置に排気口を設けることで、開口に供給するヘリウムが空間Ａ、Ｂに拡散しづらくなると伴にくびれ部分にエアカーテン状にヘリウムの壁を作ることができるために、空間Ａ，空間Ｂのヘリウムの分圧をさほど上げることなく、空間Ａ内部のアウトガスを含む粒子Ａの空間Ｂへの進入や、空間Ｂ内部のアウトガスを含む粒子Ｂの空間Ａへの進入を抑制することが可能である。
【００７５】
また、図８に示すように、くびれに対し、ヘリウムを供給するために流路を対向する位置に設けても良い。また、図において流路を２個所設けたが、流入口を何箇所か同じ開口内に設けても良い。それは同じ開口断面積を有する位置（つまり、図２におけるＹ方向において同じ位置）であっても良いし、開口断面積が互いに異なる２つの位置にヘリウム流入口を設けても構わない。
【００７６】
また、図１１に示すようにくびれを形成する部材をクライオ冷凍機により冷却することで、更にアウトガスの進入を抑制することが可能である。ここで、クライオ冷凍機とくびれ部材はクライオパネル（冷却部材）により接続され、くびれ部材の温度を４０Ｋから２００Ｋの間に設定することで、供給するヘリウムガスを吸着することなく、空間Ａから空間Ｂへ進入しようとするアウトガスを吸着することができるため、空間Ｂへ進入するアウトガスの量を更に１桁程度減らすことが可能である。クライオ冷凍機を使用する場合、ミラーやチャンバの冷却を抑えるために、断熱輻射シールドにより、くびれ部材、及び、クライオ冷凍機の冷却部分を囲むことが好ましい。更に、断熱輻射シールドを温調することで、ミラーやチャンバの温度を一定に保つことが可能である。もしくは、積極的にこのクライオ冷凍機を用いてミラーの温調を行うようにしても構わない。
【実施例２】
【００７７】
本発明ではこの開口から供給するガスを一種類に限定しているが、図９に示すように、空間分割パージユニットのうちレチクルステージ空間やウエハステージ空間と接していないバルブ１６１、１６２を用いて２種類の気体を用途に応じて切り替えて供給しても良い（ここで、レチクルステージ空間やウエハステージ空間にオゾン等のガスが侵入しても問題無ければ、すべての空間分割ユニット内のバルブから供給されるガスを切り替え可能としても良い）。ここでは空間分割パージユニット７１、７２は、光源空間と照明光学系空間、照明光学系空間と投影光学系空間を分割するために用いられている空間分割パージユニットであり、それらの空間分割パージユニット内のバルブ１６１、１６２から供給する気体を、パージガスとしてのヘリウムと洗浄用ガスとしてのオゾンとで切り替えて供給することが可能な構成となっている。
【００７８】
例えば、露光時には透過率の高いヘリウムを供給し、それ以外のメンテ時などには、ミラーの洗浄に用いるオゾンガスなどを供給し、切り替えて供給することで、ミラーの洗浄用ガスの給気口として使用しても良い。また、この構成によれば、ステージ空間からのアウトガスの照明光学系、投影光学系への混入を抑制しつつ、洗浄用のガスのステージ空間への混入を抑制しつつ、ミラーの洗浄を行うことができる。
【００７９】
また、図８において、同種の気体を個別の流路から供給するように構成したが、複数個ある流路に対し、それぞれ別のガスを供給しても良い。
【００８０】
切り替えの場合、洗浄ガスの流入量が所定の量に達した後に、ヘリウムの流入量を減少させることが好ましい。くびれに対し所定の流入量よりも供給する流入量が減少してしまうと、各空間の間でのガスの行き来を抑制することができなくなってしまい、例えば、ウエハステージ空間やレチクルステージ空間内部の雰囲気の投影光学系、照明光学系への侵入量が一時的に上昇し、ミラーへの炭素化合物の付着を一時的に促進してしまうためである。
【００８１】
上記の実施例によれば、本実施例の露光装置は、空間を構成する雰囲気を実質的に分離することで、ミラーへの炭素化合物の付着を抑制すること（好ましくは最小限に抑えること）が可能である。
【００８２】
また、空間分離ユニットにより洗浄ガスを切り替えて供給することで、メンテ時にミラーの洗浄を行うことも可能である。
【００８３】
次に、図１２及び図１３を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１２は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
【００８４】
図１３は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】実施例１のＥＵＶ露光装置の構成を説明する図
【図２】実施例１の空間分割パージユニットの拡大図
【図３】実施例１の空間分割パージユニットの変形例の拡大図
【図４】実施例１の空間分割パージユニットの寸法を示す模式図
【図５】ヘリウムをパージした場合の効果を示すグラフ
【図６】実施例１の空間分割パージユニットの変形例の拡大図
【図７】実施例１の変形例を示す模式図
【図８】実施例１の変形例を示す模式図
【図９】実施例２を示す模式図
【図１０】従来のＥＵＶ装置の構成図
【図１１】実施例１の変形例を示す模式図
【図１２】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１２に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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