(57)【要約】本発明は、周辺の機器に影響を及ぼすことなく、投影光学系と基板との間の空間から適切に吸光物質を排除することができる露光装置を提供するためになされたものである。この露光装置は、エネルギービームを透過する透過性ガスを投影光学系と基板との間の空間に供給するガス供給口と、ガス供給口の外側に空間に向けて配置され、空間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い排気量で排気する排気口とを備える。
2003030229.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装置であって、
前記エネルギービームを透過する透過性ガスを前記投影光学系と前記基板との間の空間に供給するガス供給口と、前記空間から前記透過性ガスを含む気体を前記透過性ガスの供給量に比べて多い排気量で排気する排気口とを備える露光装置。
【請求項２】
前記ガス供給口から供給される前記透過性ガスが、前記投影光学系の光軸に垂直な所定の方向に流れる請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記透過性ガスが、前記投影光学系の光軸に向かう方向に流れる請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記透過性ガスが、前記投影光学系の光軸を横切る方向に流れる請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】
前記排気口が、前記空間を囲んで設けられるとともに、前記ガス供給口が、前記排気口と前記空間との間に設けられている請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記ガス供給口が、前記空間に向けて配され、前記排気口が、前記基板に向けて配されている請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記ガス供給口が、前記投影光学系と前記基板との間の空間のうち、前記投影光学系側に設けられ、前記排気口が、前記投影光学系と前記基板との間の空間のうち、前記基板側に設けられる請求項１に記載の露光装置。
【請求項８】
前記排気口が、前記投影光学系の光軸に対して前記ガス供給口より離れた位置に設けられている請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記排気口が、前記基板に向かって略垂直に延在する排気管に設けられている請求項１から請求項８のうちのいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記投影光学系の光軸を中心として、前記排気口を備える排気管を環状に配置した請求項１から請求項８のうちのいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記排気管が、前記排気口が前記基板に対向するように、前記基板に対し略垂直に延設されている請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記ガス供給口を、前記光軸を含む面に向け配置した請求項１から請求項１１のうちのいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記ガス供給口に対向し、かつ前記光軸に対して前記排気口より近い位置に設けられる気体吸気口を有する請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記排気口が、前記ガス供給口に比べて前記基板に近づけて配されている請求項１から請求項１３のうちのいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記ガス供給口および前記排気口のうちの少なくとも一方を、前記投影光学系を構成する部材に設けた請求項１から請求項１４のうちのいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のうちのいずれか一項に記載の露光装置を用い、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デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
１．発明の利用分野
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装置、及びデバイス製造方法に関する。
２．従来技術の記載
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、パターンが形成されたマスクまたはレチクル（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、上記投影露光装置を用いて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）等の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。また、さらなる高密度集積化のために、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、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、基板上に露光光を十分な照度で到達させるには、露光光の光路を構成する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、この空間を筐体で囲い、この筐体内に、露光光を透過する透過性のガスを充填している場合が多い。この場合、例えば光路の全長を１０００ｍｍとすると、光路を構成する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ため、光路を構成する空間のうち、投影光学系と基板との間に位置する空間内における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、基板交換用の機構をも含めて囲うような大型の筐体を設置するのが好ましいが、この場合、筐体内に充填するガスの消費量が、筐体の大型化に伴い多くなる。
そのため、露光装置では、投影光学系と基板との間の空間に、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。
しかしながら、上記技術では、吹き付けたガスが基板の周囲に漏れやすく、漏れた透過性のガスが周辺の機器に影響を及ぼす可能性がある。例えば、露光装置では、基板を保持するステージの位置を制御するために、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が、透過性ガスが干渉計の光路上に流入すると、それまでの気体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可能性がある。
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたもので、周辺の機器に影響を及ぼすことなく、投影光学系と基板との間の空間から適切に吸光物質を排除することができる露光装置を提供することを目的とする。また、本発明は、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を他の目的とする。
発明の要約
本発明は、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、エネルギービームを透過する透過性ガスを投影光学系と基板との間の空間に供給するガス供給口と、前記空間から透過性ガスを含む気体を前記透過性ガスの供給量に比べて多い排気量で排気する排気口とを備えることを特徴とする。
この露光装置では、投影光学系と基板との間にガス供給口から透過性ガスが供給され、排気口から透過性ガスを含む気体が排気されるため、投影光学系と基板との間の空間から吸光物質が排気される。また、投影光学系と基板との間の空間に対し、ガス供給口の外側から透過性ガスを含む気体が排気されるため、透過性ガスの周辺への漏れが防止される。
さらに、透過性ガスの供給量に比べて多い排気量で、透過性ガスを含む気体が排気口から排気されるので、投影光学系と基板との間の空間への新たに吸光物質の流入が防止される。したがって、透過性ガスを周辺へ漏らすことなく、投影光学系と基板との間の空間から吸光物質を排除することができる。
すなわち、この露光装置によれば、周辺の機器に影響を及ぼすことなく、投影光学系と基板との間の空間から適切に吸光物質を排除することができる。
この場合、ガス供給口から供給される透過性ガスを、投影光学系の光軸に対し垂直な所定の方向に流してもよい。透過性ガスを投影光学系の光軸に対し垂直な所定の方向に流れることにより、投影光学系と基板との間の空間から吸光物質を良好に排除することが可能となる。
さらに、透過性ガスの流れを、投影光学系の光軸に向かう方向としてもよく、あるいは、投影光学系の光軸を横切る方向としてもよい。透過性ガスの流れを投影光学系の光軸に向かう方向とすることにより、投影光学系と基板との間の空間における透過性ガスの圧力が適切に高まり、その空間への吸光物質の流入が防止される。また、透過性ガスの流れを投影光学系の光軸を横切る方向とすることにより、基板に塗布された感光材から新たに発生する吸光物質を速やかに排除することができる。
この場合、上記構成は、例えば、ガス供給口を、投影光学系の光軸を含む面に向け配置することにより達成される。
また、排気口を、投影光学系の光軸に対してガス供給口より離れた位置に設けてもよく、さらに、排気口を、投影光学系と基板との間の空間を囲むよう設け、ガス供給口を、排気口と前記空間との間に設けてもよい。これにより、透過性ガスの周辺への漏れがより確実に防止される。
また、ガス供給口を、投影光学系と基板との間の空間に向けて配し、排気口を、基板に向けて配してもよい。これにより、投影光学系と基板との間の光路付近で圧力が高まり、排気口と基板との間で圧力が低くなり、その結果、透過性ガスの周辺への漏れや投影光学系と基板との間の空間への吸光物質の流入が、確実に防止される。
また、排気口を、ガス供給口に比べ基板に近づけて配してもよい。これにより、排気口と基板との間で圧力が低くなり、その結果、透過性ガスを含む気体が排気口から確実に排気され、透過性ガスの周辺への漏れや投影光学系と基板との間の空間への吸光物質の流入が、より確実に防止される。
この場合、上記構成は、例えば、ガス供給口を、投影光学系と基板との間の空間のうち、投影光学系側に設け、排気口を、前記空間のうち、基板側に設けることにより達成される。
また、排気口を、基板に向かって略垂直に延在する排気管に設けてもよい。これにより、排気口付近において基板に対して略垂直の流れが形成され、透過性ガスの周辺への漏れや投影光学系と基板との間の空間への吸光物質の流入が、より確実に防止される。
また、排気口を、ガス供給口に比べ基板に近づけて配置してもよい。
また、投影光学系の光軸を中心として、排気口を備える排気管を環状に配置してもよい。この場合、上記構成は、例えば、排気管を、排気口が基板に対向するように、基板に対し略垂直に延設することにより達成される。
また、投影光学系の光軸に対して排気口より近い位置に、ガス供給口に対向する気体吸気口を設けてもよい。
また、ガス供給口及び排気口のうちの少なくとも一方を、投影光学系を構成する部材に設けてもよい。これにより、少ないスペースにガス供給口及び排気口を容易に配置することができる。
また、本発明のデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて、マスク上に形成されたデバイスパターンを基板上に転写する工程を含むことを特徴とする。
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ため、パターン精度が向上する。
好ましい実施様態
以下、本発明に係る露光装置の好ましい実施様態について図面を参照して説明する。本実施様態は、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。
図１は、本発明に係る露光装置の構造の例を示す一部断面図である。この露光装置１０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を備える。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）から隔離され密閉度が高められた状態で、収納されている。さらに、露光装置１０は、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。なお、チャンバの内部に、照明光学系２１の一部（例えば光源を除く部分）、レチクル操作部２２、投影光学系ＰＬ、及びウエハ操作部２３を収納してもよい。
照明光学系２１には、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レーザ光源を備えており、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自動追尾部（不図示）、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、長方形をなすスリット状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までの光路は、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により、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、所定の投影倍率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）等からなる円板状の基板である。
ここで、本例のように露光光ＩＬがＦ２レーザ光である場合、透過率の良好な光学硝材が蛍石（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傾向がある。そこで、本例の投影光学系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と交差する方向をＸ軸とし、図１の紙面に垂直な方向をＹ軸として説明する。すなわち、本例のレチクルＲ上の照明領域はＸ方向に細長い長方形となり、露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ方向となる。
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。このレチクルステージ４０はレチクルベース（不図示）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を連続的に移動させるとともに、Ｘ方向、Ｙ方向及び回転方向に同期誤差を低減させるようにレチクルＲを微小駆動させる。レチクルステージ４０の位置及び回転角はレーザ干渉計（不図示）により高精度に計測され、この計測値と、装置全体の動作を統括制御するコンピュータにより構成されり主制御系２４からの制御情報とに基づき、レチクルステージ４０が駆動される。レチクルステージ４０、及びレチクルベースやレチクルローダ（不図示）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内に収納され、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上の凹部よりなる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上の凹部に固定されている。ウエハステージ４６はウエハベース（不図示）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を連続的に移動させるとともに、Ｘ方向及びＹ方向にウエハＷを所定のステップで移動させる。また、ウエハステージ４６は、オートフォーカスセンサ（不図示）によって計測されるウエハＷの表面の光軸ＡＸ方向の位置（フォーカス位置）の情報に基づき、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、この計測値と、主制御系２４からの制御情報とに基づき、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。なお、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）を反射する移動鏡には、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、様々の構成が適用可能である。また、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の側方には、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。
ここで、本例の露光光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）、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）からなる希ガスがある。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。
本例の露光装置１０では、ガス供給装置５０により、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１〜１０％程度高く）している。ガス供給装置５０は、排気用の真空ポンプ５１Ａ，５１Ｂ及び５１Ｃと、露光装置１０の全体が収納されているチャンバの外部に設置され、透過性ガスが高純度の状態で圧縮又は液化された貯蔵されたボンベ５３と、開閉制御されるバルブ５２Ａ，５２Ｂ及び５２Ｃとを含む。
なお、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する、ヘリウムガスは波長１００ｎｍ程度までの光に対しては透過性ガスとして使用することができる。また、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が優れている。なお、ヘリウムガスは高価であるため、露光ビームの波長が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、透過性ガスとして窒素ガスを使用してもよい。
また、本例では、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との間の空間においても、ガス供給装置５０により、上記透過性ガスを供給し、光路上から吸光物質を排除している。すなわち、ガス供給装置５０は、ワーキング・ディスタンス部用として、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２Ａにワーキング・ディスタンス部付近を側方から見た様子を、図２Ｂにワーキング・ディスタンス部をウエハステージ側から見た様子をそれぞれ模式的に示す。
図２Ａ及び図２Ｂ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を囲む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。排気配管６１及びガス供給配管６２により、ワーキング・ディスタンス部ＷＤを囲む空間形成部材を構成する。また、ガス供給口６５及び排気口６６は、投影光学系ＰＬ側で、かつ投影光学系ＰＬの光軸側に設けられている。本例では、これらのガス供給口６５及び排気口６６は、投影光学系ＰＬの鏡筒２７のウエハＷ側の周縁部に設けられている。排気口６６は、ウエハＷの面に対して略垂直に延在する排気配管６１の先端に、ワーキング・ディスタンス部ＷＤを囲むように環状に設けられ、ウエハＷに対向して開口している。例えば、排気口６６は、投影光学系ＰＬの光軸を中心とした環状に設けられる。また、ガス供給口６５は、排気口６６とワーキング・ディスタンス部ＷＤとの間に環状に設けられ、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに向け、ウエハＷ方向から光軸ＡＸ方向に傾くよう開口している。さらに、排気口６６は、ガス供給口６５に比べてウエハＷに近づけて配されている。なお、本例では、透過性ガスの供給量に比べて多い排気量で排気口６６から気体が排気されるように透過性ガスの供給量や配管形状等が定められている。また、排気配管６１、及びガス供給配管６２は、露光光の光路、及び前述したオートフォーカスセンサの光路を遮らないように配設される。
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、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。また、排気口６６付近が周囲に比べて負圧となるため、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに存在していた吸光物質は、透過性ガスとともに排気口６６から排気される。また、本例では、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに対し、ガス供給口６５の外側から透過性ガスを含む気体が排気されることから、ガス排気口６６付近の負圧領域が壁となり、透過性ガスの周辺への漏れが防止される。さらに、本例では、透過性ガスの供給量に比べて多い排気量で、透過性ガスを含む気体が排気口６６から排気される。ここで、透過性ガスの供給量と気体の排気量との関係は、ワーキング・ディスタンス部ＷＤが透過性ガスで常時満たされ、かつ透過性ガスの供給量に比べ気体の排気量が多くなる関係にある。したがって、透過性ガスが確実に排気口６６から排気されるとともに、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに新たに吸光物質が流入するのが防止される。その結果、透過性ガスを周辺へ漏らすことなく、ワーキング・ディスタンス部ＷＤから吸光物質を排除することができる。しかも、本例では、排気口６６が、ワーキング・ディスタンス部ＷＤを囲んで環状に設けられ、ガス供給口６５が、排気口６６とワーキング・ディスタンス部ＷＤとの間に環状に設けられていることから、透過性ガスの周辺への漏れがより確実に防止される。
また、本例では、ガス供給口６５が、鏡筒２７のウエハＷ側の周縁部に設けられ、かつワーキング・ディスタンス部ＷＤに向けて、ウエハＷ方向から光軸ＡＸ方向に傾けて配されていることから、ガス供給口６５から供給される透過性ガスは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な方向、すなわち投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに向かう方向に流れる。透過性ガスが投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに向かう方向に流れることにより、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける透過性ガスの圧力が適切に高められる。また、排気口６６は、ウエハＷに向けて配されるとともに、ガス供給口６５に比べてウエハＷに近づけて配されていることから、排気口６６とウエハＷとの間で圧力が適切に低くなる。これらにより、ワーキング・ディスタンス部ＷＤから吸光物質が良好に排除されるとともに、透過性ガスの周辺への漏れやワーキング・ディスタンス部ＷＤへの吸光物質の流入が、確実に防止される。しかも、本例では、排気口６６が、ウエハＷに向かって略垂直に延在する排気配管６１に設けられていることから、排気口６６付近においてウエハＷに対して略垂直の流れが形成される。この略垂直の流れは、その周囲の気体に対して、ウエハＷの表面に沿った方向への余分な方向性をほとんど加えない。したがって、透過性ガスの周辺への漏れやワーキング・ディスタンス部ＷＤへの吸光物質の流入が、より確実に防止される。この場合、排気配管６１の先端が他から突出していることによりその効果が増す。
なお、ガス供給口や排気口の形状や配置位置等は、図示したものに限定されない。例えば、ガス供給口６５や排気口６６は円環状に限らず他の形状、例えば四角形、六角形、八角形等の多角形状でもよく、また、その開口幅は一定でなくてもよい。
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明に係る露光装置の第二実施例を示している。本例では、上述した実施例と異なり、透過性ガスが投影光学系の光軸を横切る方向に流れるように、ガス供給口及び排気口が配設されている。
図３Ａ及び図３Ｂにおいて、排気口７０がワーキング・ディスタンス部ＷＤを囲むように環状に設けられるとともに、ガス供給口７１が排気口７０とワーキング・ディスタンス部ＷＤとの間の一部の領域に設けられている。すなわち、本例では、ガス供給口７１は、ワーキング・ディスタンス部ＷＤの側方の一部のみに設けられている。また、ガス供給口７１は、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに向けて、すなわちウエハＷ方向から光軸ＡＸ方向に傾けて配されており、排気口７０は、前述した実施例と同様、ウエハＷに向けて配されている。なお、本例においても、ガス供給口７１からの透過性ガスの供給量に比べて多い排気量で排気口７０から気体が排気されるように設定されている。また、ガス供給口及び排気口の形状及び配置位置等は図示したものに限定されない。例えば、図３では、ガス供給口７１は弧状に形成されているが、これに限定されず矩形状でもよい。また、ガス供給口７１の数は１つに限らず複数でもよい。
本例では、上述した実施例と同様に、ガス供給口７１を介して透過性ガスが供給されるとともに、排気口７０から透過性ガスを含む気体が排気されることにより、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とともに、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに存在していた吸光物質が、透過性ガスとともに排気口７０からから排気される。これにより、透過性ガスを周辺へ漏らすことなく、ワーキング・ディスタンス部ＷＤから吸光物質を排除することができる。また、本例では、上述した各実施例と異なり、ガス供給口７１が、ワーキング・ディスタンス部ＷＤの側方の一部のみに設けられ、そのガス供給口７１がワーキング・ディスタンス部ＷＤに向けて配されていることから、ガス供給口７１から供給された透過性ガスが投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを横切る方向に流れる。そのため、この流れにより、ウエハＷに塗布された感光材（フォトレジスト）から新たに発生する吸光物質を含む脱ガスを速やかに排除することができる。その結果、投影光学系ＰＬの最下段の光学素子における、上記脱ガスによる曇りの発生を防止できる。
図４Ａ及び図４Ｂは、本発明に係る露光装置の第三実施例を示している。本例では、上述した各実施例と異なり、透過性ガスが投影光学系の近くで光軸を横切る方向に流れるようにガス供給口及び吸気口が配設され、さらにそのガス供給口及び吸気口の外側を囲むように排気口が配設されている。
図４Ａ及び図４Ｂにおいて、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを含む面を挟んで、ガス供給口７５と吸気口７６とが投影光学系ＰＬの直下で対向配置されており、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを含む面に対して垂直方向に両者が互いに向き合っている。また、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して、ガス供給口７５及び吸気口７６の外側に、排気口７７が、ワーキング・ディスタンス部ＷＤと、ガス供給口７５及び吸気口７６を囲むように環状に設けられている。なお、上記の実施例と同様、本例においても、ガス供給口７５からの透過性ガスの供給量に比べて多い排気量で吸気口７６及び排気口７７から気体が排気されるように設定されている。なお、吸気口７６からの排気量は、透過性ガスの供給量とほぼ同じとしてもよい。
本例では、上述した各実施例と同様に、ガス供給口７５を介して透過性ガスが供給されるとともに、吸気口７６及び排気口７７から透過性ガスを含む気体が排気されることにより、透過性ガスを周辺へ漏らすことなく、ワーキング・ディスタンス部ＷＤから吸光物質を排除することができる。また、本例では、上述した各実施例と異なり、ガス供給口７５と吸気口７６とが投影光学系ＰＬの直近で対向配置され、互いに向き合っていることから、透過性ガスが投影光学系ＰＬの直近で光軸ＡＸを横切る方向に流れる。そのため、この透過性ガスの流れにより、ウエハＷに塗布された感光材（フォトレジスト）から新たに発生する吸光物質を含む脱ガスを良好に排除できる。しかも、透過性ガスが投影光学系ＰＬの直近を流れることから、投影光学系ＰＬの最下段の光学素子の表面を透過性ガスで覆い、その光学素子への吸光物質の付着を確実に防止することができる。また、ガス供給口７５及び吸気口７６の外側では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを中心とした環状の排気口７７を介して透過性ガスを含む気体が排気されることから、透過性ガスの周囲への漏れが確実に防止される。この場合、投影光学系ＰＬの直近の吸気口７６の排気量は、排気口７７の排気量に比べて多いのが好ましく、例えば、排気口７７の排気量が透過性ガスの供給量の約４０％である場合、吸気口７６の排気量は、透過性ガスの供給量の約８０％に設定される。吸気口７６の排気量が、排気口７７の排気量に比べて多いことで、投影光学系ＰＬの直近での光軸方向を横切る透過性ガスの流れが良好に形成されかつ維持される。なお、吸気口７６及び排気口７７から排気する流量の割合は任意に設定可能であり、上述したものに限定されない。また、排気口７７は四角形状に限らず他の形状、例えば円形、あるいは六角形、八角形等の多角形状でもよい。
なお、図３Ａ〜図４Ｂにそれぞれ示す例のように、透過性ガスの流れが光軸に対して非対称である場合（透過性ガスが光軸を横切るように流れる場合）、ウエハステージの走査方向やステッピング方向に応じて透過性ガスの流れを設定するとよい。すなわち、ウエハステージの走査方向やステッピング方向に応じて、ガス供給口及び排気口の配置位置を定めるとよい。この場合、例えば、走査方向と同一方向に透過性ガスが流れるように、ガス供給口と排気口とを走査方向に並べて配置するとよい。これにより、ウエハステージの走査移動中において、ワーキング・ディスタンス部の雰囲気を良好に維持することが可能となる。
図５は、本発明に係る露光装置の第四実施例を示している。本例では、上述した各実施例と異なり、ガス供給口及び排気口が、投影光学系を構成する部材に設けられている。
図５において、投影光学系ＰＬの鏡筒の一部に、ガス供給口８０及び排気口８１が設けられている。その形状及び互いの配設位置の関係は、例えば先の図２Ａ及び図２Ｂに示した例と同様である。すなわち、排気口８１がワーキング・ディスタンス部ＷＤを囲むように環状に設けられ、排気口８１とワーキング・ディスタンス部ＷＤとの間にガス供給口８０が環状に設けられる。なお、この形状は、他の例にも適用することができる。
本例では、上述した各実施例と同様に、ガス供給口８０を介して透過性ガスが供給されるとともに、排気口８１から透過性ガスを含む気体が排気されることにより、透過性ガスを周辺へ漏らすことなく、ワーキング・ディスタンス部ＷＤから吸光物質を排除することができる。また、本例では、上述した各実施例と異なり、投影光学系ＰＬの鏡筒に、ガス供給口８０及び排気口８１が設けられているので、少ないスペースであってもガス供給口８０及び排気口８１を容易に配置することができる。これにより、省スペース化、軽量化を図ることができる。なお、投影光学系ＰＬの部材を通過してガスが流れる場合、ガス流れによって投影光学系ＰＬが振動し、これにより、パターン精度の低下を招く恐れがある。そのため、ガス供給口や排気口に整流板を設けるなど、ガスの流れを滑らかにして、振動の発生を防止したり抑制したりすることが好ましい。なお、投影光学系の部材に設けるガス供給口及び排気口の形状や配置位置は図５に示したものに限定されない。また、ガス供給口及び排気口を設ける部材は鏡筒に限定されず、投影光学系における他の部材（例えば光学素子等）でもよい。
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ことは言うまでもない。当業者であれば、特請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、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な範囲に属するものと了解される。
なお、上述した各実施例では、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。
また、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を調整するなど、濃度管理を行ってもよい。
また、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。
また、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。
また、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（筒状体であってもよい）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、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。
また、各筐体内の駆動機構（レチクルブラインドやステージ等）等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。
なお、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。
また、本発明では、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。
また、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。
また、本発明に係る露光装置の用途は半導体製造用の露光装置には限定されない。本発明に係る露光装置は、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。
また、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。また、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。
また、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）又は電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニット又は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。
また、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。
また、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、本願特許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、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には、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。なお、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。
そして、上記のように露光が行われたウエハＷから、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て、半導体素子等の電子デバイスが製造される。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る露光装置の構造の例を示す一部断面図である。
図２Ａは、本発明の第一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２Ｂは、本発明の第一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、ウエハステージ側から見た平面図である。
図３Ａは、本発明の第二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３Ｂは、本発明の第二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、ウエハステージ側から見た平面図である。
図４Ａは、本発明の第三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４Ｂは、本発明の第三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、ウエハステージ側から見た平面図である。
図５は、本発明の第四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１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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