(57)【要約】本発明の一実施例では、基板Ｗを隔壁の一部として投影光学系ＰＬの射出端側をエネルギービームＩＬを透過する透過性ガスで満たすとともに、基板Ｗの移動時または基板の交換時には、投影光学系ＰＬの射出端側のガス状態を維持するために、基板Ｗに代えて投影光学系ＰＬの射出端側に物体７０を配置する。これにより、投影光学系の射出端側から適切に吸光物質を排除し、基板の移動時あるいは交換時にもそのガス状態を維持できる。
2003085708.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギービームにより投影光学系を介してマスクのパターンを基板に転写する露光方法であって、
前記基板と前記投影光学系の射出端側との間の空間を前記エネルギービームを透過する透過性ガスで満たし、
前記基板の移動時または前記基板の交換時には、前記投影光学系の射出端側のガス状態を維持するために、前記基板に代えて前記投影光学系の射出端側に物体を配置する。
【請求項２】
エネルギービームにより投影光学系を介してマスクのパターンを基板に転写する露光装置であって、
前記基板と前記投影光学系の射出端側との間の空間に前記エネルギービームを透過する透過性ガスを供給するガス供給系と、
前記基板の移動時または前記基板の交換時に、前記投影光学系の射出端側のガス状態を維持するために、前記基板に代えて前記投影光学系の射出端側に配置される物体とを備える。
【請求項３】
請求項２記載の露光装置であって、前記物体は、前記投影光学系との距離が前記基板とほぼ同じになるように配置される。
【請求項４】
請求項２記載の露光装置であって、前記物体は、前記基板の表面と連続する面を形成するように配置される。
【請求項５】
請求項４記載の露光装置であって、前記物体は、前記基板を保持する基板ステージの一部である。
【請求項６】
請求項２記載の露光装置であって、前記物体を移動させる駆動装置を備える。
【請求項７】
請求項６記載の露光装置であって、前記駆動装置は、前記物体を移動させて前記透過性ガスの供給口を開閉する。
【請求項８】
請求項６記載の露光装置であって、前記駆動装置は、前記基板の交換時に、前記物体を前記基板に接近させた後、接近状態のまま前記物体と前記基板とを移動させて、前記物体を前記投影光学系の射出端側に配置する。
【請求項９】
請求項２記載の露光装置であって、前記基板を保持する複数の基板ステージを備え、前記複数の基板ステージは、前記基板の交換時に、互いに接近した後、接近状態のまま移動して前記投影光学系の射出端側に次の基板を配置する。
【請求項１０】
エネルギービームにより投影光学系を介してマスクのパターンを基板に転写する露光方法であって、
前記基板と前記投影光学系の射出端側との間の空間を前記エネルギービームを透過する透過性ガスで満たすとともに、
前記基板とともに移動する排気口を介して、前記基板の周囲から前記透過性ガスを含む気体を排気する。
【請求項１１】
エネルギービームにより投影光学系を介してマスクのパターンを基板に転写する露光装置であって、
前記基板と前記投影光学系の射出端側との間の空間に前記エネルギービームを透過する透過性ガスを供給するガス供給系と、
前記基板とともに移動し、前記基板の周囲から前記透過性ガスを含む気体を排気する排気口とを備える。
【請求項１２】
請求項１１記載の露光装置であって、前記排気口は、前記基板を保持する基板ステージに設けられている。
【請求項１３】
エネルギービームにより投影光学系を介してマスクのパターンを基板に転写する露光方法であって、
前記基板と前記投影光学系の射出端側との間の空間に前記エネルギービームを透過する透過性ガスで満たし、
前記基板の移動時または前記基板の交換時には、前記基板に代えて前記投影光学系の射出端側に排気口を配置し、該排気口を介して前記透過性ガスを含む気体を排気する。
【請求項１４】
エネルギービームにより投影光学系を介してマスクのパターンを基板に転写する露光装置であって、
前記基板と前記投影光学系の射出端側との間の空間に前記エネルギービームを透過する透過性ガスを供給するガス供給系と、
前記基板の移動時または前記基板の交換時に、前記基板に代えて前記投影光学系の射出端側に配置され、前記透過性ガスを含む気体を排気する排気口とを備える。
【請求項１５】
デバイス製造方法であって、請求項２、１１、１４のいずれかに記載の露光装置を用いて、前記マスク上に形成されたデバイスパターンを前記基板上に転写する工程を含む。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等の電子デバイスを製造するための露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に関する。
背景技術
半導体素子や液晶表示素子等の電子デバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際には、パターンが形成されたマスクあるいはレチクル（以下、レチクルと称する）のパターン像を投影光学系を介して感光材（レジスト）が塗布された基板上の各投影（ショット）領域に投影する投影露光装置が使用されている。電子デバイスの回路は、上記投影露光装置で被露光基板上に回路パターンを露光することにより転写され、後処理によって形成される。
近年、集積回路の高密度集積化、すなわち、回路パターンの微細化が進められている。そのため、投影露光装置における露光用照明ビーム（露光光）が短波長化される傾向にある。すなわち、これまで主流だった水銀ランプに代わって、ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）といった短波長の光源が用いられるようになり、さらに短波長のＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）を用いた露光装置の実用化も最終段階に入りつつある。さらなる高密度集積化をめざして、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）を用いた露光装置の開発が進められている。
波長約１９０ｎｍ以下のビームは真空紫外域に属し、これらのビームは、空気を透過しない。これは、空気中に含まれる酸素分子・水分子・二酸化炭素分子などの物質（以下、吸光物質と称する）によってビームのエネルギーが吸収されるからである。
真空紫外域の露光光を用いた露光装置において、被露光基板上に露光光を十分な照度で到達させるには、露光光の光路上の空間から吸光物質を低減もしくは排除する必要がある。そのため、露光装置では、光路上の空間を筐体で囲い、露光光を透過する透過性のガスでその筐体内の空間を充填している場合が多い。この場合、例えば全光路長を１０００ｍｍとすると、光路上の空間内の吸光物質濃度は、１ｐｐｍ程度以下が実用的とされている。
しかしながら、露光装置では、基板が頻繁に交換されることから、光路上の空間のうち、投影光学系と基板との間の空間の吸光物質を排除するのに困難が伴う。例えば、この空間を筐体で囲うには、基板交換用の機構も含めて囲えるような大型の筐体を設置するのが好ましいものの、この場合、筐体の大型化に伴って筐体内に充填するガスの消費量が多くなってしまう。
そのため、露光装置では、投影光学系の射出端側に、露光光を透過する透過性のガスを吹き付けることにより、光路上の空間から吸光物質を排除する技術を用いる場合がある。この技術は、例えば、特開平６−２６０３８５号公報等に記載されている。
ところが、上記技術では、吹き付けたガスが基板の周囲に漏れやすいことから、その漏れた透過性のガスが周辺の機器に影響を及ぼす恐れがある。例えば、露光装置では、基板を載せるステージを制御するためにレーザ光を用いた干渉計システムが用いられる場合が多い。しかしながら、透過性ガスが上記干渉計の光路上に流入すると、それまで干渉計光路上に存在していた気体（空気）と透過性ガスとの屈折率の差によりレーザ光の光路長が変化し、干渉計システムの制御精度が低下する恐れがある。
投影光学系の射出端側に基板が配されている場合は、その基板が隔壁の一部となって上述したガス漏れは抑制されるものの、基板の移動時あるいは基板の交換時には、隔壁となる基板の少なくとも一部が投影光学系の射出端側から外れるために、投影光学系の射出端側のガス状態が崩れ、上述したガス漏れが生じやすくなる。
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたものであり、投影光学系の射出端側から適切に吸光物質を排除し、基板の移動時あるいは交換時にもそのガス状態を維持できる露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、パターン精度の向上を図ることができるデバイス製造方法を提供することにある。
発明の開示
以下の説明に付された括弧内の符号は、後述する実施例中の構成と各要素との関連を示しているにすぎず、各要素を実施例中の構成に限定するものではない。
本発明の露光方法は、エネルギービーム（ＩＬ）により投影光学系（ＰＬ）を介してマスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）に転写する露光方法であり、前記基板（Ｗ）と前記投影光学系（ＰＬ）の射出端側との間の空間に前記エネルギービーム（ＩＬ）を透過する透過性ガスで満たし、前記基板（Ｗ）の移動時または前記基板の交換時には、前記投影光学系（ＰＬ）の射出端側のガス状態を維持するために、前記基板（Ｗ）に代えて前記投影光学系（ＰＬ）の射出端側に物体（７０）を配置する。
この露光方法では、基板を隔壁の一部として、投影光学系の射出端側を透過性ガスで満たすことにより、投影光学系の光路上から吸光物質が排除される。基板の移動時または基板の交換時には、投影光学系の射出端側に物体を配置することにより、その物体が基板に代えて隔壁の一部となる。これにより、基板の移動時または基板の交換時にも、投影光学系の射出端側からの透過性ガスの漏れが抑制され、投影光学系の射出端側における吸光物質が排除されたガス状態が維持される。
上記露光方法は、エネルギービーム（ＩＬ）により投影光学系（ＰＬ）を介してマスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）に転写する露光装置において、前記基板（Ｗ）と前記投影光学系（ＰＬ）の射出端側との間の空間に前記エネルギービーム（ＩＬ）を透過する透過性ガスを供給するガス供給系（５０）と、前記基板（Ｗ）の移動時または前記基板（Ｗ）の交換時に、前記投影光学系（ＰＬ）の射出端側のガス状態を維持するために、前記基板（Ｗ）に代えて前記投影光学系（ＰＬ）の射出端側に配置される物体（７０）とを備える露光装置によって実施できる。
この露光装置において、前記物体（７０）は、前記投影光学系（ＰＬ）との距離が前記基板（Ｗ）とほぼ同じになるように配置されるのが好ましい。これにより、投影光学系の射出端側における上記ガス状態が確実に維持される。
前記物体（７０）は、前記基板（Ｗ）の表面と連続する面を形成するように配置されるのが好ましい。これにより、ガスの滞留や流れの乱れが抑制され、投影光学系の射出端側における上記ガス状態がより確実に維持される。
前記物体（７０）は、前記基板（Ｗ）を保持する基板ステージ（４５、４６）の一部であってもよい。前記物体が基板ステージの一部であることにより、基板の移動時においてその物体が基板と同じ動きをするので、上記ガス状態の維持が容易となる。
前記物体（８０，９０）を移動させる駆動装置（８１，９０）を備えていてもよい。この場合には、基板の移動時または交換時等において、物体の配置状態を所望の状態に変化させることが可能となる。
この場合において、前記駆動装置（８１）は、前記物体（８０）を移動させて前記透過性ガスの供給口（８１）を開閉してもよい。透過性ガスの不要時に、供給口を閉状態とすることにより、透過性ガスの漏れを確実に防止できる。
前記駆動装置（９１）は、前記基板（Ｗ）の交換時に、前記物体（９０）を前記基板（Ｗ）に接近させた後、接近状態のまま前記物体（９０）と前記基板（Ｗ）とを移動させて、前記物体（９０）を前記投影光学系（ＰＬ）の射出端側に配置してもよい。前記基板と前記物体とを接近させることにより、前記物体と前記基板とが連なって、投影光学系の射出端側における隔壁の一部となる。その接近状態のまま物体と基板とを移動させることにより、その移動中にも、その隔壁の状態が維持され、投影光学系の射出端側におけるガス状態が維持される。
前記基板（Ｗ）を保持する複数の基板ステージ（４６ａ，４６ｂ）を備え、前記複数の基板ステージ（４６ａ，４６ｂ）は、前記基板（Ｗ）の交換時に、互いに接近した後、接近状態のまま移動して前記投影光学系（ＰＬ）の射出端側に次の基板（Ｗ）を配置する構成としてもよい。この場合、複数の基板ステージを接近させることにより、それらが連なって、投影光学系の射出端側における隔壁の一部となる。基板の交換時において、その接近状態のまま複数のステージを移動させることにより、その移動中にも、その隔壁の状態が維持され、投影光学系の射出端側におけるガス状態が維持される。
本発明の露光方法は、エネルギービーム（ＩＬ）により投影光学系（ＰＬ）を介してマスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）に転写する露光方法において、前記基板（Ｗ）と前記投影光学系（ＰＬ）の射出端側との間の空間に前記エネルギービーム（ＩＬ）を透過する透過性ガスで満たすとともに、前記基板（Ｗ）とともに移動する排気口（１１０）を介して、前記基板（Ｗ）の周囲から前記透過性ガスを含む気体を排気する。
この露光方法では、基板を隔壁の一部として、投影光学系の射出端側を透過性ガスで満たすことにより、投影光学系の光路上から吸光物質が排除される。基板とともに移動する排気口を介して、ウエハの周囲から透過性ガスを含む気体を排気することにより、ウエハの移動時において、ウエハ周辺への透過性ガスの漏れが防止される。
上記露光方法は、エネルギービーム（ＩＬ）により投影光学系（ＰＬ）を介してマスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）に転写する露光装置において、前記基板（Ｗ）と前記投影光学系（ＰＬ）の射出端側との間の空間に前記エネルギービーム（ＩＬ）を透過する透過性ガスを供給するガス供給系（５０）と、前記基板（Ｗ）とともに移動し、前記基板（Ｗ）の周囲から前記透過性ガスを含む気体を排気する排気口（１１０）とを備える露光装置によって実施できる。
この場合、前記排気口（１１０）は、前記基板（Ｗ）を保持する基板ステージ（４５，４６）に設けられているのが好ましい。これにより、その排気口が基板と同じ動きをするので、基板の移動時においても、上記排気状態を容易に維持できる。
本発明の露光方法は、エネルギービーム（ＩＬ）により投影光学系（ＰＬ）を介してマスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）に転写する露光方法であって、前記基板（Ｗ）と前記投影光学系（ＰＬ）の射出端側との間の空間に前記エネルギービーム（ＩＬ）を透過する透過性ガスで満たし、前記基板（Ｗ）の移動時または前記基板（Ｗ）の交換時には、前記基板（Ｗ）に代えて前記投影光学系（ＰＬ）の射出端側に排気口（１２０）を配置し、該排気口（１２０）を介して前記透過性ガスを含む気体を排気する。
この露光方法では、基板を隔壁の一部として、投影光学系の射出端側を透過性ガスで満たすことにより、投影光学系の光路上から吸光物質が排除される。前記基板の移動時または前記基板の交換時に、基板に代えて投影光学系の射出端に排気口を配置し、透過性ガスを含む気体を排気することにより、ウエハの移動時または交換時において、ウエハ周辺への透過性ガスの漏れが防止される。
上記露光方法は、エネルギービーム（ＩＬ）により投影光学系（ＰＬ）を介してマスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）に転写する露光装置において、前記基板（Ｗ）と前記投影光学系（ＰＬ）の射出端側との間の空間に前記エネルギービーム（ＩＬ）を透過する透過性ガスを供給するガス供給系（５０）と、前記基板（Ｗ）の移動時または前記基板（Ｗ）の交換時に、前記基板（Ｗ）に代えて前記投影光学系（ＰＬ）の射出端側に配置され、前記透過性ガスを含む気体を排気する排気口（１２０）とを備える露光装置によって実施できる。
本発明のデバイス製造方法は、上記露光装置を用いて、前記マスク（Ｒ）上に形成されたデバイスパターンを前記基板（Ｗ）上に転写する工程を含む。
このデバイス製造方法では、露光装置において、透過性ガスの漏れによる制御精度の低下が防止されることから、パターン精度の向上を図ることができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明に係る露光装置の第１実施例について図面を参照して説明する。本実施例は、露光用のエネルギビームとして真空紫外光を用いるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用したものである。ただし、本発明は以下の各実施例に限定されるものではなく、例えばこれら実施例の構成要素同士を適宜組み合わせてもよい。
図１は、本実施例の露光装置１０の概略構成を示す一部を切り欠いた構成図であり、この図１において、本実施例の露光装置の機構部は、照明光学系２１、レチクル操作部２２、投影光学系ＰＬ、及びウエハ操作部２３に大きく分かれている。照明光学系２１、レチクル操作部２２、投影光学系ＰＬは、それぞれ箱状の照明系チャンバ２５、レチクル室２６、及び鏡筒２７の内部に外気（ここでは後述のチャンバ内の気体）から隔離されて密閉度が高められた状態で収納されている。本実施例の露光装置１０は全体として、内部の気体の温度が所定の目標範囲内に制御された一つの大きいチャンバ（不図示）の内部に収納されている。
照明光学系２１において、露光光源２０として真空紫外域の波長１５７ｎｍのパルスレーザ光を発生するＦ２レーザ光源が使用されており、露光光源２０の射出端が照明系チャンバ２５の下部に取り付けられている。露光時に露光光源２０から照明系チャンバ２５内に射出された露光光ＩＬ（エネルギビーム）は、ミラー３０で上方に反射され、振動等による光軸ずれをあわせるための不図示の自動追尾部、及び照明系の断面形状の整形と光量制御とを行うビーム整形光学系３１を介してオプティカル・インテグレータ（ホモジナイザー）としてのフライアイレンズ（又はロッドレンズ）３２に入射する。フライアイレンズ３２の射出面には開口絞り（不図示）が配置され、フライアイレンズ３２から射出されてその開口絞りを通過した露光光ＩＬは、ミラー３４によってほぼ水平方向に反射されて、リレーレンズ３５を介して視野絞り（レチクルブラインド）３６に達する。
視野絞り３６の配置面は露光対象のレチクルＲのパターン面と光学的にほぼ共役であり、視野絞り３６は、そのパターン面での細長い長方形の照明領域の形状を規定する固定ブラインドと、走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光を防止するためにその照明領域を閉じる可動ブラインドとを備えている。視野絞り３６を通過した露光光ＩＬは、リレーレンズ３７、ミラー３８、及び照明系チャンバ２５の先端部に固定されたコンデンサレンズ系３９を介してレチクルＲのパターン面上の長方形（スリット上）の照明領域を均一な照度分布で照明する。露光光源２０〜コンデンサレンズ系３９により照明光学系２１が構成され、照明光学系２１内の露光光ＩＬの光路、すなわち露光光源２０からコンデンサレンズ系３９までの光路が照明系チャンバ２５によって密閉されている。
照明光学系２１からの露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内のパターンの像が投影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは例えば１／４，１／５等）で、感光材（フォトレジスト）が塗布されたウエハＷ上に投影される。ウエハＷは例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）等の円板状の基板である。
本実施例のように露光光ＩＬがＦ２レーザ光である場合には、透過率の良好な光学硝材は蛍石（ＣａＦ２の結晶）、フッ素や水素等をドープした石英ガラス、及びフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）等に限られるため、投影光学系ＰＬを屈折光学部材のみで構成して所望の結像特性（色収差特性等）を得るのは困難である。そこで、本実施例の投影光学系ＰＬでは、屈折光学部材と反射鏡とを組み合わせた反射屈折系を採用している。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと交差する方向にＸ軸を取り、図１の紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。本実施例のレチクルＲ上の照明領域はＸ方向に細長い長方形であり、露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ方向である。
レチクル操作部２２において、レチクルＲはレチクルステージ４０上に保持されている。レチクルステージ４０は不図示のレチクルベース上で後述のウエハステージと同期してＹ方向にレチクルＲを連続移動するとともに、Ｘ方向、Ｙ方向及び回転方向に対して、同期誤差を低減させるようにレチクルＲを微小駆動する。レチクルステージ４０の位置及び回転角は不図示のレーザ干渉計によって高精度に計測され、この計測値及び装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系２４からの制御情報に基づいてレチクルステージ４０が駆動される。レチクルステージ４０、及び不図示のレチクルベースやレチクルローダ等からレチクル操作部２２が構成され、レチクル操作部２２内の露光光ＩＬの光路、すなわちコンデンサレンズ系３９から投影光学系ＰＬまでの光路がレチクル室２６によって密閉されている。
投影光学系ＰＬにおいて、複数の光学部材（光学素子）が鏡筒２７内に密閉されて収納されており、投影光学系ＰＬのレチクル側の光学部材からウエハ側の光学部材までの光路が鏡筒２７内に密閉されている。
ウエハ操作部２３において、ウエハＷはウエハホルダ４５上の載置面に吸着保持され、ウエハホルダ４５はウエハステージ４６上に固定されている。ウエハステージ４６は不図示のウエハベース上で前述したレチクルステージと同期してＹ方向にウエハＷを連続移動するとともに、Ｘ方向及びＹ方向にウエハＷをステップ移動する。ウエハステージ４６は、不図示のオートフォーカスセンサによって計測されるウエハＷ表面の光軸ＡＸ方向の位置（フォーカス位置）に関する情報に基づいて、オートフォーカス方式でウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面に合焦させる。ウエハステージ４６のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びＸ軸の回りの回転角（ピッチング量）、Ｙ軸の回りの回転角（ローリング量）、Ｚ軸の回りの回転角（ヨーイング量）はレーザ干渉計４７によって高精度に計測され、この計測値及び主制御系２４からの制御情報に基づいてステージ駆動系４８を介してウエハステージ４６が駆動される。ウエハステージ４６（ウエハホルダ４５）に取り付けられ、レーザ干渉計４７からのレーザビーム（測長ビーム）を反射する移動鏡４７ａは、別々の角柱状のミラーからなる構成、一体型のＬ字型のミラーからなる構成、ウエハステージ（ウエハホルダ）の側面を鏡面加工してミラーとして用いる構成等、様々の構成が適用されうる。ウエハホルダ４５、ウエハステージ４６、及びウエハベース等によりウエハ操作部２３が構成され、ウエハ操作部２３の側方に搬送系としてのウエハローダ等（不図示）が配置されている。
本実施例の露光光ＩＬは波長１５７ｎｍの真空紫外光であるため、その露光光ＩＬに対する吸光物質としては、酸素（Ｏ２）、水（水蒸気：Ｈ２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭酸ガス（二酸化炭素：ＣＯ２）、有機物、及びハロゲン化物等がある。一方、露光光ＩＬが透過する気体（エネルギ吸収がほとんど無い物質）としては、窒素ガス（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）よりなる希ガスがある。以降、この窒素ガス及び希ガスをまとめて「透過性ガス」と呼ぶことにする。
本実施例の露光装置は、光路上の空間、すなわち、照明系チャンバ２５、レチクル室２６、及び鏡筒２７の各内部に、真空紫外域のビームに対してエネルギー吸収の少ない上記透過性ガスを供給して満たし、その気圧を大気圧と同程度もしくはより高く（例えば、大気圧に対し０．００１〜１０％の範囲内で高く）するガス供給・排気系５０を備えている。ガス供給・排気系５０は、排気用の真空ポンプ５１Ａ，５１Ｂ及び５１Ｃ、透過性ガスが高純度の状態で圧縮又は液化されて貯蔵されたボンベ５３、及び開閉制御されるバルブ５２Ａ，５２Ｂ及び５２Ｃ等を含む。これらの数及び設置場所については図に示したものに限定されない。窒素ガスは波長が１５０ｎｍ程度以下の光に対しては吸光物質として作用し、ヘリウムガスは波長１００ｎｍ程度まで透過性ガスとして使用できる。ヘリウムガスは熱伝導率が窒素ガスの約６倍であり、気圧変化に対する屈折率の変動量が窒素ガスの約１／８であるため、特に高透過率と光学系の結像特性の安定性や冷却性とで優れている。ヘリウムガスは高価であるため、露光光の波長がＦ２レーザのように１５０ｎｍ以上であれば、運転コストを低減させるためにその透過性ガスとして窒素ガスを使用してもよい。
本実施例では、ワーキング・ディスタンス部ＷＤ、すなわち投影光学系ＰＬの先端とウエハＷとの間の空間には、ガス供給・排気系５０によって形成される局所パージ機構が配置される。そして、この局所パージ機構によって、投影光学系ＰＬの先端とウエハＷとの間の空間に、上記透過性ガスが供給され、光路上から吸光物質を排除している。すなわち、ガス供給・排気系５０は、ワーキング・ディスタンス部ＷＤ用として、排気用の真空ポンプ６０、排気配管６１、ガス供給配管６２、及びバルブ６３等を備える。図２にワーキング・ディスタンスＷＤ部付近を側方から見た様子を模式的に示す。
図２に示すように、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおいて、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを囲うようにガス供給配管６２のガス供給口６５が配設されており、その外側に排気配管６１の排気口６６が配設されている。ガス供給口６５は、光軸ＡＸを囲うように環状に設けられ、排気口６６は、ガス供給口６５に比べてウエハＷ側に配置されかつ、ワーキング・ディスタンス部ＷＤを囲うように環状に設けられている。本実施例では、ガス供給口６５からの透過性ガスの供給量に比べて、排気口６６からの排気量が多くなるように設定されている。
上記ガス供給口６５及び排気口６６を有するワーキング・ディスタンス部ＷＤでは、ガス供給口６５を介して透過性ガスが供給されるとともに、排気口６６から透過性ガスを含む気体が排気される。この給排気により、投影光学系ＰＬの先端及びウエハＷを隔壁の一部として、ワーキング・ディスタンス部ＷＤが透過性ガスで満たされる。すなわち、投影光学系ＰＬの先端部とウエハＷとの間には、ガス供給配管６２とガス排気配管６１とによって、第１の隔壁部が形成される。第１の隔壁部には、露光光が通過するための開口部５０ａが形成されており、この第１の隔壁部の開口部を第２の隔壁部としてのウエハＷが塞ぐように、該ウエハＷが第１の隔壁部の開口部に近接して配置される。第１の隔壁部内に透過性ガスが充填される。ワーキング・ディスタンス部ＷＤに存在していた吸光物質、及び、ウエハＷと第１の隔壁部におけるガス排気配管との間を介してワーキング・ディスタンス部ＷＤ内に新たに侵入しようとする気体は、透過性ガスとともに排気口６６から排気される。ガス供給・排気系５０では、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに対して、ガス供給口６５の外側から透過性ガスを含む気体を透過性ガスの供給量に比べて多く排気する。これにより、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおいて吸光物質が排除された状態が維持されるとともに、ガス供給口６５から供給された透過性ガスが排気口６６から確実に排気され、透過性ガスの周辺への漏れが防止される。
図３は、ウエハＷの端部付近を露光する際の、ワーキング・ディスタンス部ＷＤ付近の様子を示す模式図である。図３に示すように、本実施例の露光装置では、ウエハＷの端部付近を露光する際、投影光学系ＰＬの射出端側に物体（部材７０）を配置し、この物体を隔壁の一部（第２の隔壁部）として、投影光学系ＰＬの射出端側のガス状態を維持する。すなわち、第１の隔壁部内が常に透過性ガスで充填されるように維持する。図３に示す例では、上記物体として、ウエハＷの周縁付近から外方に延在する面を有する部材７０が用いられ、この部材７０は、ウエハステージ４６の一部として、ウエハホルダ４５に固定されている。上記部材７０は、投影光学系ＰＬとの距離がウエハＷとほぼ同じとなるように、その表面（上面）の高さがウエハＷとほぼ同じ高さに配置されている。ウエハＷの端部付近を露光する場合など、光軸ＡＸを横切る方向にウエハＷが移動すると、それに伴って上記部材７０も移動する。投影光学系ＰＬの射出端側にウエハＷの縁部が位置すると、上記部材７０が投影光学系ＰＬの射出端側に配置される。この配置により、ウエハＷの代わりあるいは補完的に、上記部材７０がワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける隔壁の一部となり、投影光学系ＰＬの射出端側からの透過性ガスの漏れが抑制され、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおけるガス状態が維持される。
図３に示すように、ウエハＷの縁からの部材７０の延在長さＬａは、ウエハＷの最端部を露光する際に、部材７０の端部がガス供給・排気系５０における排気口６６よりも外方に位置するように定められる。すなわち、上記延在長さＬａは、環状に設けられた排気口６６の光軸からの距離Ｌｂよりも長くなるように定められ、例えばウエハＷの半径長さと同程度に定められる。これにより、露光時において、ウエハＷが移動しても、排気口６６の下には、ウエハＷあるいは部材７０が常に位置するようになり、ウエハＷあるいは部材７０を第２の隔壁として、上述した給排気が適切に行われる。
図４は、上記部材７０の形態例を概略的に示す平面図である。図４に示すように、上記部材７０は、ウエハＷとほぼ同一形状の開口７１を有しており、この開口７１内に配されるウエハＷの表面と連続する面を形成するようにウエハホルダ４５上に固定されている。ウエハステージ４６（ウエハホルダ４５）は高加速度で移動することから、部材７０は軽量かつ移動時の空気抵抗が少ない形状に形成されるのが好ましい。本実施例の部材７０は、薄い板状の部材からなり、その材質としては、アルミニウムなどの軽金属が用いられる。部材７０の材質は、アルミニウムなどの軽金属に限定されるものではなく、他の金属あるいは樹脂など様々なものが適用可能である。図４に示す例では、部材７０は、多角形状に形成されているがこれに限定されるものではなく、例えば円形など、他の形状でもよい。
図５は、レーザ干渉計４７用の移動鏡４７ａが配置された側において、ウエハＷの端部付近を露光する際の、ワーキング・ディスタンス部ＷＤ付近の様子を示す模式図である。図５に示すように、部材７０は、移動鏡４７ａを覆うように設置されており、これにより、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに存在する透過性ガスがレーザ干渉計の光路上に流入するのがより確実に防止される。本実施例では、部材７０の高さをウエハＷと同一高さとすると、部材７０が移動鏡４７ａに干渉するなどの不具合が生じることから、部材７０に若干の段差を設けて部材７０と移動鏡４７ａとの干渉を防いでいる。すなわち、部材７０のうち、ウエハホルダ４５の外方に延在する部分の高さを移動鏡４７ａよりも高くしている。ガス状態を適切に維持するには、この段差は最小限に抑えるのが好ましく、例えば２〜１０ｍｍ程度である。図５の例では、部材７０を垂直に折り曲げて上記段差を設けているが、段差部分でのガスの滞留や流れの乱れを抑制するために、部材７０を斜めあるいは弧状に折り曲げて段差を設けてもよい。
このように、本実施例の露光装置では、ウエハＷの移動時において、投影光学系ＰＬの射出端側に部材７０を配置し、その部材７０をウエハＷに代えてあるいは補完的にワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける隔壁の一部とすることにより、投影光学系ＰＬの射出端側から吸光物質を排除した状態を維持する。これにより、ウエハＷ周辺への透過性ガスの漏れが防止される。
図６は、本発明に係る露光装置の実施例の第２例を示しており、本実施例の露光装置は、ウエハＷの交換時に、ウエハＷの代わりに投影光学系ＰＬの射出端側に配される物体として、ガス供給・排気系５０におけるガス供給口６５を開閉する開閉部材８０と、この開閉部材８０を移動させる駆動装置８１とを備える。本実施例において、上述した実施例と同一の機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図６において、開閉部材８０は、投影光学系ＰＬの射出端側に位置する開口８１を開閉自在に配設されている。このガス供給・排気系５０では、上記開閉部材８０が開状態のとき、先の実施例で説明したように、ガス供給口６５から供給される透過性ガスによって投影光学系ＰＬとウエハＷとの間の空間、すなわちワーキング・ディスタンス部ＷＤが満たされる。一方、上記開閉部材８０が閉状態のとき、投影光学系ＰＬの射出端側に、上記開閉部材８０を隔壁の一部とする閉空間が形成され、この閉空間の内部が透過性ガスで満たされる。この実施例では、ガス供給配管６２と開閉部材８０と投影光学系ＰＬの射出端側との間が常に透過性ガスで充填される。
この開閉部材８０の開閉動作に伴い、ガス供給配管６２から供給される透過性ガスの供給量を調整するようにしてもよい。ガス供給量の調整は、ガス供給配管６２の途中に設けられる供給量調整バルブの開度を制御することによって行うことができる。
開閉部材８０の閉動作が始まった際に、透過性ガスの供給量を減らし、開閉部材８０の閉動作が完了したとき（開閉部材８０が完全に閉じたとき）に、透過性ガスの供給を停止する。これによって、投影光学系の先端側に配置される光学部材に対して、透過性ガスの圧力による圧力負荷を低減することができる。
また、開閉部材８０の開動作と共に、透過性ガスの供給量を徐々に増やすこともできる。
図７Ａ〜図７Ｃは、本実施例の露光装置において、ウエハＷの交換時におけるワーキング・ディスタンス部ＷＤ付近の様子を示す模式図である。
図７Ａにおいて、露光時には、上記開閉部材８０は開状態となっており、ワーキング・ディスタンス部ＷＤが透過性ガスで満たされる。一つのウエハＷに対する露光が終了すると、ガス供給・排気系５０では、図７Ｂに示すように、上記開閉部材８０を移動させて開口８１を閉状態とする。これにより、上記開閉部材８０を隔壁の一部として、投影光学系ＰＬの射出端側に形成された閉空間が透過性ガスで満たされるとともに、ガス供給口６５からウエハＷ側への透過性ガスの移動が阻止される。ウエハＷ上に残っている透過性ガスは、排気口６６から排気される。
図７Ｃにおいて、露光装置では、ウエハＷ上の透過性ガスがすべて排気されると、投影光学系ＰＬの射出端側のウエハＷを、次のウエハに交換する。ウエハの交換時、ウエハＷ上にあった透過性ガスは予め排気されているので、投影光学系ＰＬの射出端側からウエハＷを取り除いても、レーザ干渉計などの周辺機器に透過性ガスによる影響が及ぶことはない。ウエハ上の透過性ガスがすべて排気されたかどうかは、排気配管６１の途中に酸素濃度計などを設置し、排気口６６から排気されるガスに含まれる透過性ガスの濃度をモニタすることによって確認できる。開閉部材８０を閉状態にしてから所定の時間が経過することにより、ウエハＷ上の透過性ガスがすべて排気されたことを判断するとよい。次のウエハＷが投影光学系ＰＬの射出端側の所定の位置に配置されると、露光装置では、図７Ａに示すように、上記開閉部材８０を再び開状態とし、ワーキング・ディスタンス部ＷＤを再び透過性ガスで満たす。
このように、本実施例の露光装置では、ウエハＷの交換時において、ウエハＷに代えて投影光学系ＰＬの射出端側に開閉部材８０を配置して閉空間を形成することにより、投影光学系ＰＬの射出端側から吸光物質を排除した状態を維持し、周辺機器への透過性ガスの漏れを防止できる。この場合、ウエハの交換時において、次にウエハが配置される場所から一旦、透過性ガスを完全に取り除くため、ウエハ交換に伴う透過性ガスの周辺機器への影響が確実に防止される。
上述した第１例と本実施例とを組み合わせることにより、ウエハＷの移動時及びウエハＷの交換時の双方において、投影光学系ＰＬの射出端側のガス状態の維持、及び透過性ガスの漏れ防止を図ることが可能となる。
図８Ａ〜図８Ｃは、本発明に係る露光装置の実施例の第３例を模式的に示しており、本実施例の露光装置は、ウエハＷの交換時に、ウエハＷの代わりに投影光学系ＰＬの射出端側に配される物体として、移動自在な予備ステージ９０と、この予備ステージ９０を駆動する駆動装置９１とを備える。上述した第１例で示した、ウエハホルダ４５上に固定される部材７０を備える。本実施例において、上述した実施例と同一の機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図８Ａにおいて、ウエハＷの端部を露光する際には、先の第１例と同様に、投影光学系ＰＬの射出端側に部材７０が配置される。その部材７０がウエハＷに代えてあるいは補完的にワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける隔壁の一部となり、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおけるガス状態が維持される。
ウエハＷの交換時には、ウエハＷに代えて投影光学系ＰＬの射出端側に予備ステージ９０が配置される。すなわち、一つのウエハＷに対する露光が終了すると、本実施例の露光装置では、上記予備ステージ９０がウエハホルダ４５（ウエハステージ４６）に接近する。このとき、予備ステージ９０は、その上面がウエハＷの表面（部材７０の上面を含む）と連続する面を形成するように配置される。つまり、予備ステージ９０の端部と上記部材７０とがほぼ同じ高さで隣接した状態に配置される。
図８Ｂにおいて、予備ステージ９０がウエハステージ４６に接近した後、露光装置では、その接近状態のままウエハステージ４６と予備ステージ９０とを水平方向（光軸を横切る方向）に移動させ、予備ステージ９０を投影光学系ＰＬの射出端側に配置する。これにより、予備ステージ９０が投影光学系ＰＬの射出端側に配置され、これにより、予備ステージ９０がワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける隔壁の一部、すなわち第２の隔壁部となる。両ステージ４６，９０は接近状態のまま移動することから、その移動中にも、投影光学系ＰＬの射出端側には常に上記隔壁が形成され、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおけるガス状態が維持される。
図８Ｃにおいて、予備ステージ９０が投影光学系ＰＬの真下に配置されると、露光装置では、予備ステージ９０は投影光学系ＰＬの真下に停止させた状態のままで、ウエハステージ４６をウエハ交換位置まで移動させる。これにより、予備ステージ９０からウエハステージ４６が離れる。その後、ウエハステージ４６（ウエハホルダ４５）上のウエハを交換する。ウエハステージ４６（ウエハホルダ４５）上に次のウエハが搭載されると、上述した一連の流れの逆の手順によって投影光学系ＰＬの射出端側にそのウエハＷを配置する。すなわち、次のウエハが搭載されたウエハステージ４６を予備ステージ９０に接近させた後、その接近状態のまま予備ステージ９０とウエハステージ４６とを移動させて、投影光学系ＰＬの射出端側にウエハステージ４６を配置する。
このように、本実施例の露光装置では、ウエハＷの交換時において、ウエハＷに代えて投影光学系ＰＬの射出端側に予備ステージ９０を配置し、予備ステージ９０をウエハＷに代えてあるいは補完的にワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける隔壁の一部、すなわち第２の隔壁とすることにより、投影光学系ＰＬの射出端側から吸光物質を排除した状態を維持し、周辺への透過性ガスの漏れを防止する。
本実施例では、ウエハＷの端部を露光する際、ウエハホルダ４５上に固定された部材７０によってワーキング・ディスタンス部ＷＤにおけるガス状態を維持しているが、部材７０を省略してもよい。この場合、例えば、上記ガス状態維持のために、予備ステージ９０を用いてもよい。すなわち、ウエハＷの端部を露光する際、その端部に近づけて予備ステージ９０を配置し、ウエハＷに代えて予備ステージ９０を隔壁の一部としてもよい。
図９Ａ〜図９Ｃは、本発明に係る露光装置の実施例の第４例を模式的に示しており、本実施例の露光装置は、移動自在な複数のウエハステージ（第１ウエハステージ４６ａ、第２ウエハステージ４６ｂ）を備える。上述した第１例で示した、ウエハホルダ４５ａ，４６ｂ上に固定される部材７０を備える。本実施例において、上述した実施例と同一の機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図９Ａにおいて、本実施例の露光装置では、第１ウエハステージ４６ａ（ウエハホルダ４５ａ）に搭載されたウエハＷに対する露光が終了すると、次のウエハＷを搭載した第２ウエハステージ４６ｂ（ウエハホルダ４５ｂ）を第１ウエハステージ４６ａに接近させる。このとき、第２ウエハステージ４６ｂは、第１ウエハステージ４６ａと同一高さに配置される。上記接近により、各ステージ４６ａ，４６ｂの部材７０同士がが互いに隣接した状態となり、第１ウエハステージ４６ａ上のウエハＷ表面（部材７０の上面を含む）と、第２ウエハステージ４６ｂ上のウエハＷ表面（部材７０の上面を含む）とを含む連続した面が形成される。
図９Ｂにおいて、上記接近の後、露光装置では、その接近状態のまま両ウエハステージ４６ａ，４８ｂを水平方向（光軸を横切る方向）に移動させ、第２ウエハステージ４６ｂを投影光学系ＰＬの射出端側に配置する。これにより、第２ウエハステージ４６ｂ上のウエハＷがワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける隔壁の一部、すなわち第２の隔壁部となる。両ステージ４６ａ，４６ｂは上記接近状態のまま移動することから、その移動中にも、投影光学系ＰＬの射出端側には常に上記隔壁としてのウエハＷあるいは部材７０が配され、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおけるガス状態が維持される。
図９Ｃにおいて、第２ウエハステージ４６ｂが投影光学系ＰＬの真下に配置されると、露光装置では、第２ウエハステージ４６ｂはそのままで、第１ウエハステージ４６ａを移動させる。これにより、第２ウエハステージ４６ｂから第１ウエハステージ４６ａが離れる。その後、第２ウエハステージ４６ｂ上のウエハＷに対して露光を行うとともに、第１ウエハステージ４６ａ上のウエハを交換する。第２ウエハステージ４６ｂ上のウエハＷに対する露光が終了した後、上述した一連の流れと同様の手順によって、投影光学系ＰＬの射出端側に、次のウエハを搭載した第１ウエハステージ４６ａを配置する。
このように、本実施例の露光装置では、ウエハステージを複数備え、ウエハＷの交換時において、複数のウエハステージを互いに接近させて移動させることにより、ウエハステージ４６ａ，４６ｂ上のウエハＷあるいは部材７０（ウエハホルダの一部）を常にワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける隔壁の一部とする。これにより、投影光学系ＰＬの射出端側から吸光物質を排除した状態が維持され、投影光学系ＰＬの周辺への透過性ガスの漏れが防止される。
本実施例では、２つのウエハステージを備えた例について説明したが、ウエハステージの数は２つに限定されない。物理的あるいは制御の制約上、ウエハステージ同士を接近させることが難しい場合は、複数のウエハステージの間に他の物体を挟んでもよい。この例を次に説明する。
図１０Ａおよび図１０Ｂは、本発明に係る露光装置の実施例の第５例を模式的に示しており、本実施例の露光装置は、移動自在な複数のウエハステージ（第１ウエハステージ４６ａ、第２ウエハステージ４６ｂ）と、複数のウエハステージ４６ａ，４６ｂの間に挿脱自在に配置される予備ステージ１００とを備える。各ウエハホルダ４５ａ，４５ｂ上には、上述した第１例で示した部材７０が固定されている。本実施例において、上述した実施例と同一の機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図１０Ａにおいて、本実施例の露光装置では、第１ウエハステージ４６ａ（ウエハホルダ４５ａ）に搭載されたウエハＷに対する露光が終了すると、第１ウエハステージ４６ａと第２ウエハステージ４６ｂとの間に予備ステージ１００を配置する。このとき、第１ウエハステージ４６ａに対して予備ステージ１００を接近させ、予備ステージ１００に対して第２ウエハステージ４６ｂを接近させる。これにより、第１ウエハステージ４６ａ上のウエハＷ表面（部材７０の上面を含む）、予備ステージ１００の上面、及び第２ウエハステージ４６ｂ上のウエハＷ表面（部材７０の上面を含む）を含む連続した面が形成される。
上記３つのステージ４６ａ，４６ｂ，１００の接近の後、その接近状態のまま各ステージ４６ａ，４６ｂ，１００を水平方向（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを横切る方向）に移動させ、第２ウエハステージ４６ｂを投影光学系ＰＬの射出端側に配置する。これにより、第２ウエハステージ４６ｂ上のウエハＷがワーキング・ディスタンス部における隔壁の一部、すなわち第２の隔壁部となる。各ステージ４６ａ，４６ｂ，１００は互いに接近状態のまま移動することから、その移動中にも、投影光学系ＰＬの射出端側には常に上記隔壁としてのウエハＷ、部材７０、あるいは予備ステージ１００が配され、ワーキング・ディスタンス部におけるガス状態が維持される。
図１０Ｂにおいて、第２ウエハステージ４６ｂが投影光学系ＰＬの真下に配置された後、露光装置では、第２ウエハステージ４６ｂはそのままで、予備ステージ１００を移動させて第１及び第２ウエハステージ４６ａ，４６ｂの間から外す。その後、第２ウエハステージ４６ｂ上のウエハＷに対して露光を行うとともに、第１ウエハステージ４６ａ上のウエハを次のウエハに交換する。
このように、本実施例の露光装置では、複数のウエハステージ４６ａ，４６ｂと、複数のウエハステージ４６ａ，４６ｂの間に挿脱自在に配置される予備ステージ１００とを備え、予備ステージ１００を間に挟んで複数のウエハステージ４６ａ，４６ｂを互いに接近させて移動させることにより、各ウエハステージ４６ａ，４６ｂ上のウエハＷ及び部材７０（ウエハホルダの一部）、あるいは予備ステージ１００の上面が常にワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける隔壁の一部、すなわち第２の隔壁部となる。そのため、投影光学系ＰＬの射出端側から吸光物質を排除した状態を維持し、周辺への透過性ガスの漏れを防止できる。
本実施例では、予備ステージを含む３つのステージを接近状態のまま移動させているが、本発明はこれに限定されない。例えば、複数のステージのいずれか一つと予備ステージとの２つのステージだけを接近状態のまま移動させてもよい。すなわち、まず、第１ウエハステージでの露光が終了した後、その第１ウエハステージに予備ステージを接近させるとともに、その接近状態のまま、２つのステージを移動させ、投影光学系の射出端側に予備ステージを配置する。その後、予備ステージはそのままで、第１ウエハステージだけを移動させ、予備ステージから離す。次に、投影光学系の射出端側に配置された予備ステージに第２ウエハステージを接近させる。その接近状態のまま、２つのステージを移動させ、投影光学系の射出端側に第２ウエハステージを配置する。この場合、第１ウエハステージと第２ウエハステージとを接近させる必要がないので、ウエハステージ同士の干渉が起こり難い。
図１１及び図１２は、本発明に係る露光装置の実施例の第６例を模式的に示しており、本実施例の露光装置は、ウエハＷの周囲から透過性ガスを含む気体を排気する排気口１１０を備える。本実施例において、上述した実施例と同一の機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
上記排気口１１０は、ウエハＷの載置位置の周囲でかつレーザ干渉計の移動鏡４７ａよりもウエハＷ側に、環状に配設されている。本実施例では、排気口１１０は、ウエハＷとともに移動するように、ウエハホルダ４５に設けられており、ウエハステージ４６を介して不図示の真空ポンプに接続されている。本実施例では、上記第１例に示したような投影光学系ＰＬ側に配される固定式の排気口（図２に示す排気口６６）は設けられていない。
本実施例の露光装置は、投影光学系ＰＬの射出端側とウエハステージ４６側とを仕切る板状の部材１１１を備える。本実施例では、部材１１１は、ガス供給・排気系５０におけるガス供給口６５を形成する部材の一部となっており、投影光学系ＰＬの射出端側にウエハＷと略平行となるように配設され、その中心付近には露光光ＩＬを通すための開口１１２が設けられている。上記部材１１１の大きさは、露光時において、この部材１１１によってウエハＷの周囲に設けられた上記排気口１１０が常に覆われるように定められ、例えばウエハＷの外径長さの２倍程度に定められている。
本実施例の露光装置では、ウエハＷの露光時、上述した各例と同様に、ガス供給・排気系５０におけるガス供給口６５から透過性ガスがウエハＷに向けて供給される。透過性ガスは、部材１１１の開口１１２を介してワーキング・ディスタンス部ＷＤに供給され、排気口１１０を介して排気される。このとき、排気口１１０からの排気量は、透過性ガスの供給量に比べて多くなるように定められている。上記給排気により、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに存在していた吸光物質や、ワーキング・ディスタンス部ＷＤ内に新たに侵入しようとする気体は、透過性ガスとともにウエハＷの周囲の排気口１１０から排気され、投影光学系ＰＬの射出端、部材１１１及びウエハＷ等を隔壁の一部として、ワーキング・ディスタンス部ＷＤが透過性ガスで満たされる。
排気口１１０はウエハＷとともに移動することから、露光時において、上記排気状態が常に維持される。そのため、ウエハステージ４６の周辺への透過性ガスの漏れが防止される。固定式の部材１１１がワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける隔壁となることにより、ガスの拡散が防止されるとともに、光軸ＡＸ付近からウエハＷの周囲に向けて透過性ガスの流れが形成され、排気口１１０から透過性ガスが確実に排気される。
このように、本実施例の露光装置では、ウエハＷとともに移動する排気口１１０を介して、ウエハＷの周囲から透過性ガスを含む気体を排気することにより、ウエハＷの移動時においても、投影光学系ＰＬの射出端側から吸光物質を排除した状態が維持され、ウエハＷ周辺への透過性ガスの漏れが防止される。
排気口の形状は、上記の例に限定されるものではなく、ウエハの周囲から気体が排気される形状であればよい。
図１３Ａ〜図１３Ｃは、本発明に係る露光装置の実施例の第７例を模式的に示しており、本実施例の露光装置は、投影光学系の射出端側に挿脱自在に配置される排気口１２０を有する排気ダクト１２１を備える。上述した第１例で示した、ウエハホルダ４５上に固定される部材７０を備える。本実施例において、上述した実施例と同一の機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図１３Ａにおいて、本実施例の露光装置では、ウエハＷの露光時において、先の第１例と同様に、ワーキング・ディスタンス部ＷＤが透過性ガスで満たされる。ウエハＷの端部を露光する際には、投影光学系ＰＬの射出端側に配置される部材７０が、ウエハＷに代えてあるいは補完的にワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける隔壁の一部となり、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおけるガス状態が維持される。一つのウエハＷに対する露光が終了すると、上記排気ダクト１２１がウエハホルダ４５（ウエハステージ４６）に接近する。このとき、排気口１２０は、上記部材７０とほぼ同じ高さで隣接した状態に配置される。
図１３Ｂにおいて、排気ダクト１２１がウエハステージ４６に接近した後、露光装置では、その接近状態のままウエハステージ４６と排気ダクト１２１とを水平方向（光軸を横切る方向）に移動させ、排気口１２０を投影光学系ＰＬの射出端側に配置する。排気口１２０を介して投影光学系ＰＬの射出端側の気体を排気する。このとき、排気口１２０からの排気量は、透過性ガスの供給量に比べて多くなるように定められている。これにより、投影光学系ＰＬの周辺への透過性ガスの漏れが防止される。排気ダクト１２１による排気は、上記ウエハステージ４６の移動中にも行われる。排気ダクト１２１とウエハステージ４６とは接近状態のまま移動することから、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに存在する透過性ガスは周囲に漏れることなく排気口１２０から確実に排気される。
図１３Ｃにおいて、排気口１２０が投影光学系ＰＬの真下に配置されると、露光装置では、排気ダクト１２１はそのままで、ウエハステージ４６を移動させる。これにより、排気ダクト１２１からウエハステージ４６が離れる。その後、ウエハステージ４６（ウエハホルダ４５）上のウエハＷを交換する。ウエハステージ４６（ウエハホルダ４５）上に次のウエハが搭載されると、上述した一連の流れの逆の手順によって投影光学系ＰＬの射出端側にそのウエハＷを配置する。すなわち、次のウエハが搭載されたウエハステージ４６を排気ダクト１２１に接近させた後、その接近状態のまま排気ダクト１２１とウエハステージ４６とを移動させ、投影光学系ＰＬの射出端側にウエハステージ４６を配置する。
このように、本実施例の露光装置では、ウエハＷの交換時において、ウエハＷに代えて投影光学系ＰＬの射出端側に排気ダクト１２１を配置し、投影光学系ＰＬの射出端側から透過性ガスを含む気体を排気することにより、ウエハＷ周辺への透過性ガスの漏れが防止される。
本実施例において、投影光学系ＰＬの射出端側に排気ダクト１２１の排気口１２０が配置されている間、ガス供給・排気系５０の排気口６６からの排気を止めてもよい。これにより、排気ダクト１２１の排気口１２０に向けて良好なガスの流れが形成され、排気口１２０から透過性ガスが確実に排気される。逆に、上記の間、ガス供給・排気系５０の排気口６６から透過性ガスを供給してもよい。排気口６６から透過性ガスを供給することにより、上記排気口１２０を介した排気の間、投影光学系ＰＬの射出端側が透過性ガスで満たされ、投影光学系ＰＬの先端などへの吸光物質の付着が防止される。
排気口及び排気ダクトの形状は、上記の例に限定されるものではなく、投影光学系の射出端側からウエハが取り除かれたときに、透過性ガスを排気可能であればよい。本実施例では、排気ダクトを投影光学系の射出端側に挿脱自在としているので、ウエハステージとの干渉を避け、所望の位置に排気ダクトを配置できるという利点を有する。しかしながら、ウエハステージの邪魔にならない位置に排気ダクトを固定してもよい。
さらに、不図示であるが、ウエハ交換またはウエハ移動時、投影光学系ＰＬの射出端側からの透過性ガスの漏れを抑制する他の変形例を説明する。
これまでに説明した各実施形態では、ガス供給口６５から透過性ガスを供給する構成について説明した。
この変形例では、ウエハ交換またはウエハ移動時には、ガス供給口６５からワーキング・ディスタンス部ＷＤに満たされていた透過性ガスを吸引するようにしてもよい。すなわち、ガス供給配管６２の途中に排気ポンプを設け、ウエハ交換又はウエハ移動時に、排気ポンプを作動させればよい。ガス供給口６５をガス排気口として作動させる場合、排気口６６における排気を継続してもよいが、排気口６６の排気動作を停止してもよい。なお、ワーキング・ディスタンス部ＷＤをすばやく大気状態に戻す場合には、排気口６６の排気動作を停止した方が望ましい。また、ワーキング・ディスタンス部ＷＤが大気状態に戻ったか否かを確認するために、ガス供給配管６２の途中に、酸素濃度計や、ガス成分分析装置などを配置しておくことが望ましい。
再び、ウエハＷが投影光学系ＰＬの真下に位置した際には、再びウエハＷが第２の隔壁として機能する。このとき、ワーキング・ディスタンス部ＷＤは、まだ大気状態なので、ガス供給口６５から露光動作中に供給されるガス供給量よりも大量に透過性ガスを供給し、迅速なガス置換を行うことが望ましい。
なお、ウエハ交換又はウエハ移動時に、排気口６６の排気動作を停止した場合には、ガス供給口６５から透過性ガスを供給するのと同じ、あるいはガス供給前からガス排気動作を開始することが望ましい。
また、ウエハ交換時又はウエハ移動時に、露光動作中に供給していた透過性ガスの代わりに、大気あるいは化学的に清浄化された空気をガス供給口６５から供給し、さらに排気口６６の排気動作を継続することによって、迅速にワーキング・ディスタンス部ＷＤを大気状態にすることが可能となる。
上記各実施形態では、ウエハＷの周縁付近から外方に延在する面を有する部材７０を用いる構成について説明したが、この構成に限定されるものではない。例えば、部材７０を設ける代わりに、ウエハステージ４６と、部材７０とを一体構成にしてもよい。例えば、ウエハステージ４６自身を大型化し、ウエハステージ４６の一部が、ウエハ交換時又はウエハ移動時でも、投影光学系ＰＬの真下に位置するように構成してもよい。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施例について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。
例えば、上記各実施形態で説明した局所パージ機構では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを囲うようにガス供給配管６２のガス供給口６５を配設し、その外側に排気配管６１の排気口６６を配設する構成について説明した。しかし、ワーキング・デイスタンス部ＷＤの空間を吸光物質が排除された状態に維持するための構成は、この構成に限定されるものではない。
例えば、図１４に示す構成も可能である。この構成では、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおいて、投影光学系ＰＬの露光光ＩＬが射出する射出側、すなわち、投影光学系ＰＬの最下段に配される光学素子（投影光学系ＰＬの内部空間と外部空間との境界に配置される境界光学素子：この境界光学素子は、第１実施例から第６実施例の投影光学系ＰＬに備えられている）の下方に、透過性ガスが供給される空間を形成する第１隔壁部１３０が設けられている。第１隔壁部１３０は、略箱型に形成される板状の部材等からなり、境界光学素子の表面を覆う空間（第１空間１３１）を形成する。第１隔壁部１３０は、投影光学系ＰＬに直接固定されるか、投影光学系ＰＬに振動を伝えないようにベローズ（金属ベローズ、フィルム状のベローズ、弾性材で形成されるベローズ等）を介して固定されるか、あるいは投影光学系ＰＬを支持するフレーム等の他の静止物体に固定されている。第１隔壁部１３０には、ガス供給配管１３２が接続されており、ガス供給口１３３を介して上記第１空間１３１に透過性ガスが供給される。また、第１隔壁部１３０には、排気配管１３４が接続されており、排気口１３５を介して上記第１空間１３１から上記透過性ガスを含む気体が排気される。ガス供給口１３３からの透過性ガスの供給量、及び排気口１３５からの排気量は、第１空間１３１の気圧が大気圧より高く（例えば、大気圧に対し０．００１〜１０％の範囲内で高く）なるように調整する。
このように、第１隔壁部１３０には、露光光用の開口１３０ａが形成され、かつ第１空間１３１が大気圧より高い気圧に調整されることから、第１空間１３１内の気体の一部は、開口１３０ａを介してウエハＷに向けて流すことによって、ワーキング・ディスタンス部ＷＤの空間を吸光物質が排除された状態に維持することができる。このような構成においても、本実施例で説明したウエハＷの移動時あるいは交換時におけるウエハＷ周辺への透過性ガスの漏れを防止するための機構や構成を採用することができる。
また、上記各実施例において、基板の中央付近を露光する時と、基板の端部を露光する時とで、ガス供給口からの透過性ガスの供給量や排気口からの気体の排気量を変化させてもよい。基板の交換時においても同様である。
ワーキング・ディスタンス部の吸光物質の濃度を計測する濃度計を設置し、その計測結果に基づいて透過性ガスの供給量や排気量を調整するなど、濃度管理を行ってもよい。
また、上記各形態例では、主としてガス供給口及び排気口について説明したが、透過性ガスの流れを所望の状態にするために、整流板やガイドなどを適宜設けるとよい。
ウエハ上に塗布された感光材（フォトレジスト）からの吸光物質を含む脱ガスは、感光材の種類や温度等によって量、種類ともに異なる。この場合、感光材からの脱ガスの量、種類を予め調査しておき、感光材によって透過性ガスの供給量を調整するとよい。これにより、ワーキング・ディスタンス部から確実に吸光物質を排除する一方で、一般に高価な透過性ガスの消費量を必要最小限に抑えることが可能となる。
光路上から吸光物質を排除するには、予め構造材料表面からの脱ガス量を低減する処置を施しておくことが好ましい。例えば、（１）構造材料の表面積を小さくする、（２）構造材料表面を機械研磨、電解研磨、バル研磨、化学研磨、又はＧＢＢ（Ｇｌａｓｓ  Ｂｅａｄｓ  Ｂｌａｓｔｉｎｇ）といった方法によって研磨し、構造材料の表面粗さを低減しておく、（３）超音波洗浄、クリーンドライエア等の流体の吹き付け、真空加熱脱ガス（ベーキング）などの手法によって、構造材料表面を洗浄する、（４）炭化水素やハロゲン化物を含む電線被膜物質やシール部材（Ｏリング等）、接着剤等を光路空間に可能な限り設置しない、等の方法がある。
照明系チャンバからウエハ操作部のカバーを構成する筐体（筒状体等も可）や、透過性ガスを供給する配管は、不純物ガス（脱ガス）の少ない材料、例えばステンレス鋼、チタン合金、セラミックス、四フッ化エチレン、テトラフルオロエチレン−テルフルオロ（アルキルビニルエーテル）、又はテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロペン共重合体等の各種ポリマーで形成することが望ましい。
各筐体内の駆動機構（レチクルブラインドやステージ等）などに電力を供給するケーブルなども、同様に上述した不純物ガス（脱ガス）の少ない材料で被服することが望ましい。
本発明は走査露光型の投影露光装置のみならず、一括露光型（ステッパー型）の投影露光装置等にも適用できることは明らかである。これらに備えられる投影光学系は、反射屈折系のみならず、屈折系や反射系であってもよい。さらに、投影光学系の倍率は縮小倍率のみならず、等倍や拡大であってもよい。
本発明はエネルギビームとして、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を使用する場合や、Ｋｒ２レーザ光（波長１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ光（波長１２６ｎｍ）、ＹＡＧレーザ等の高調波、又は半導体レーザの高調波等の波長が２００ｎｍ〜１００ｎｍ程度の真空紫外光にも適用できる。
エキシマレーザやＦ２レーザ等の代わりに、ＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  ｆｅｅｄｂａｃｋ：分布帰環型）半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）との両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、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用いてもよい。
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
ウエハステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
ステージの駆動装置として平面モータを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
ウエハステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
以上のように、本願実施例の露光装置は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
上記のように露光が行われたウエハＷが、現像工程、パターン形成工程、ボンディング工程、パッケージング等を経ることによって、半導体素子等の電子デバイスが製造される。
産業上の利用の可能性
本発明の露光方法及び露光装置によれば、基板の移動時または基板の交換時にも、投影光学系の射出端側からの透過性ガスの漏れを抑制し、投影光学系の射出端側における吸光物質が排除されたガス状態を維持できる。
また、本発明のデバイス製造方法によれば、露光装置において、透過性ガスの漏れによる制御精度の低下が防止されることから、パターン精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る露光装置の第１実施例を示す構成図である。
図２は、第１実施例におけるワーキング・ディスタンス部付近の構成を模式的に示す側面図である。
図３は、ウエハの端部付近を露光する際の、ワーキング・ディスタンス部付近の様子を示す模式図である。
図４は、ウエハホルダに固定される部材の形態例を概略的に示す平面図である。
図５は、レーザ干渉計用の移動鏡が配置された側において、ウエハの端部付近を露光する際の、ワーキング・ディスタンス部付近の様子を示す模式図である。
図６は、本発明に係る露光装置の実施例の第２例を示しており、ワーキング・ディスタンス部付近の構成を模式的に示す側面図である。
図７Ａ〜図７Ｃは、第２実施例において、ウエハの交換時におけるワーキング・ディスタンス部付近の様子を示す模式図である。
図８Ａ〜図８Ｃは、本発明に係る露光装置の第３実施例を模式的に示す側面図である。
図９Ａ〜図９Ｃは、本発明に係る露光装置の第４実施例を模式的に示す側面図である。
図１０Ａおよび図１０Ｂは、本発明に係る露光装置の第５実施例を模式的に示す平面図である。
図１１は、本発明に係る露光装置の第６実施例を模式的に示す側面図である。
図１２は、図１１に示す矢視Ａ−Ａ図である。
図１３Ａ〜図１３Ｃは、本発明に係る露光装置の第７実施例を模式的に示す側面図である。
図１４は、局所パージ機構の変形例を示す図である。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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