(57)【要約】【課題】圧力差変動によって生じた光学部材の変形に起因する光学性能の劣化を補正し、高い解像度を得ることができる露光装置及び方法を提供する。【解決手段】光源から射出された光束を、投影光学系を介して被処理体に照射し、前記被処理体にマスク上のパターンを形成する露光装置であって、前記マスクから前記被処理体までの光路空間を、所定のガスで置換された連続する複数の分室で隔離する隔離手段と、前記複数の分室のうち少なくとも一つの分室の内圧を検出及び／又は前記光路空間外の気圧を検出する第１の検出手段と、前記分室間の圧力差を検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段が検出した前記気圧及び前記第２の検出手段が検出した前記圧力差に基づいて、前記投影光学系の光学特性の変化を補正する補正手段とを有することを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】          図１
2004253411.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された光束を、投影光学系を介して被処理体に照射し、前記被処理体にマスク上のパターンを形成する露光装置であって、
前記マスクから前記被処理体までの光路空間を、所定のガスで置換された連続する複数の分室で隔離する隔離手段と、
前記複数の分室のうち少なくとも一つの分室の内圧を検出及び／又は前記光路空間外の気圧を検出する第１の検出手段と、
前記分室間の圧力差を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段が検出した前記気圧及び前記第２の検出手段が検出した前記圧力差に基づいて、前記投影光学系の光学特性の変化を補正する補正手段とを有することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、露光装置及び方法に係り、特に、微細な回路パターンを感光基板に転写する露光装置及び方法に関する。本発明の露光装置及び方法は、例えば、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル等の表示素子、薄膜磁気ヘッド等の検出素子、ＣＣＤ等の撮像素子といった各種デバイスの製造に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなってきている。半導体素子を製造するための焼き付け（リソグラフィー）方法としては、レチクル又はマスク（なお、本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。）に描画された回路パターンを、投影光学系によってウェハ等の被処理体に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、一般に、光源から射出された光束を利用してマスクを照明する照明光学系と、マスクと被処理体との間に配置される投影光学系とを有する。
【０００３】
投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど解像度はよくなる。このため、近年の光源は、従来の超高圧水銀ランプ（ｇ線（波長約４３６ｎｍ）、ｉ線（波長約３６５ｎｍ））からより波長の短いＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）が用いられ、Ｆ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）やＡｒ２レーザー（波長約１２６ｎｍ）の実用化も進んでいる。
【０００４】
また、投影露光装置においては、スループット（単位時間当たり処理される枚数）の向上も要求されている。スループットの向上には、各被処理体に対する露光時間を短縮するため、露光光の照度、即ち、被処理体に照射される単位時間当たりの光量を増加させる必要がある。
【０００５】
しかし、短波長化した露光光、即ち、真空紫外域に属する波長帯域が１２０ｎｍ乃至２００ｎｍの光は、露光光の光路雰囲気中に含まれる酸素（Ｏ２）や水蒸気（Ｈ２Ｏ）に対して極めて吸収されやすく、更には、アンモニア（ＮＨ３）、二酸化炭素（ＣＯ２）、有機ガス、オゾンなど（以下、吸収物質という）にも吸収されやすい。
【０００６】
そこで、露光光路中の吸収物質を低濃度に抑える必要がある。従って、照明光学系や投影光学系などの光学系内の雰囲気はいうまでもなく、頻繁に交換されるマスクやウェハの周辺の光路についても同様に吸収物質を低濃度に抑えなければならない。光路中に存在する吸収物質を低減（排除）する方法としては、ヘリウム（Ｈｅ）ガスや窒素（Ｎ２）ガスなどの不活性ガスによって光路空間をパージ（置換）することが知られている。
【０００７】
パージをする際には、ガス消費量を最小限にすると共に、不純物濃度を低レベルに抑える必要があるため、装置全体を不活性ガス雰囲気にパージするのではなく、光路周辺部のみを不活性ガス雰囲気にパージすることが最も実用的である。更に、投影光学系の光路において、マスクやウェハの周辺の光路は、投影光学系の光学部材の間の空間と比較すると、マスクやウェハが頻繁に交換されるため、不純物濃度等の環境が相対的に変動しやすい空間である。従って、光学特性を安定させるために、光学部材の間の空間とマスクやウェハの周辺の空間とを隔離するように分室化し、不活性ガスでパージを行うことが望ましい。
【０００８】
一方、投影光学系の解像力の向上に伴い、光学特性の安定化、あるいは光学特性変化を補正する技術も同時に確立させなければならない。投影光学系の光路空間の気圧変動に対する光学特性の変化を補正する露光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図７及び図８は、従来の露光装置２０００の一例を示す概略構成図である。
【０００９】
図７及び図８を参照するに、露光装置２０００は、投影光学系内の気圧を検出又は推定するための気圧計を有し、かかる気圧計の検出結果又は検出値に基づいた推定値に応じて、投影光学系の光学特性の変化を補正する。更に、露光装置は、投影光学系の光学素子の間の空間（鏡筒内部）を清浄な不活性ガスや空気で充填する。
【００１０】
また、投影光学系の光学素子の間の空間のパージと、光路空間に関する気圧変動による光学特性変化の補正を両立した露光装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。かかる露光装置によれば、投影光学系の光学素子の間の空間にヘリウムガスを充填する空間と窒素ガスを充填する空間とを有し、いずれの空間ともガスは大気に放出され、大気圧の変化を検出する気圧計の出力に基づいて光学特性の変化を補正する。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−８５２９２号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９７６２０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、波長１２０ｎｍ乃至２００ｎｍの光を露光光源とする露光装置においては、投影光学系の光路、即ち、マスクの回路パターン面乃至ウェハ面の光路を不活性ガスでパージすると共に、光路の気圧変動の影響に対処しようとすると以下の問題を生じる。
【００１３】
投影光学系の光学部材の間の空間とマスクやウェハの周辺の空間を分割して各部分を分室化する構造においては、各分室毎に不活性ガスの供給及び排気を行うと、各分室間の到達気圧に差が生じた場合、その境界部に位置する光学部材、例えば、シール硝子やレンズが変形して本来の光学特性が崩れてしまい十分な解像度を得ることができない。
【００１４】
特許文献１の露光装置では、マスク空間とウェハ空間は大気であり、投影光学系の光学部材の間の空間は清浄な不活性ガスが充填され、気圧計によって投影光学系の光学部材の間の空間を包囲している構造体内部の気圧を検出するか、あるいは大気を検出することで構造体内部の気圧を推定することができる。
【００１５】
かかる構成は、光学部材の間の空間の気圧変動に伴う屈折率の変化から光学特性の変化を把握するには十分である。しかし、マスク空間やウェハ空間を光学部材の間の空間と別にパージした際に生じる圧力差変動に起因する光学部材の変形によって投影光学系の光学性能が劣化する現象には対応することができず、高解像度を得ることができないという問題がある。かかる問題は、特許文献２の露光装置でも同様に生じる。
【００１６】
そこで、本発明は、圧力差変動によって生じた光学部材の変形に起因する光学性能の劣化を補正し、高い解像度を得ることができる露光装置及び方法を提供することを例示的目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、光源から射出された光束を、投影光学系を介して被処理体に照射し、前記被処理体にマスク上のパターンを形成する露光装置であって、前記マスクから前記被処理体までの光路空間を、所定のガスで置換された連続する複数の分室で隔離する隔離手段と、前記複数の分室のうち少なくとも一つの分室の内圧を検出及び／又は前記光路空間外の気圧を検出する第１の検出手段と、前記分室間の圧力差を検出する第２の検出手段と、前記第１の検出手段が検出した前記気圧及び前記第２の検出手段が検出した前記圧力差に基づいて、前記投影光学系の光学特性の変化を補正する補正手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の他の目的及び更なる特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的な露光装置について説明する。なお、各図において同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図１は、本発明の一側面としての露光装置１００の例示的一形態を示す概略構成図である。
【００２０】
露光装置１００は、図１に示すように、光源部１１０と、照明光学系１２０と、マスク１３０と、投影光学系１４０と、プレート１５０と、窒素ガス供給装置１６０と、ヘリウムガス供給装置１７０と、気圧測定器１８０と、収差制御部１９０とを有する。
【００２１】
露光装置１００は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク１３０に形成された回路パターンをプレート１５０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」は、マスクに対してプレートを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをプレートに露光すると共に、１ショットの露光終了後プレートをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、プレートの一括露光ごとにプレートをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
【００２２】
図１を参照するに、１１０は光源部で、１５７ｎｍ付近の発振波長を有するＦ２レーザーである。但し、光源部１１０は、Ｆ２レーザーに限定するものではなく、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、ＹＡＧレーザーなどを使用することができる。また、光源部１１０に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００２３】
光源部１１０から射出したレーザービームは、照明光学系１２０に入射する。照明光学系１２０は、マスク１３０を照明する光学系であり、内部と外部との通気を遮断した筐体１２２を備え、内部に照明光学素子１２４ａ乃至１２４ｆが収納されている。
【００２４】
更に、筐体１２２の内部の空間は、後述の窒素ガス供給装置１６０からの窒素ガスをガス供給口１６２ａより導入し、筐体１２２内部の図示しないガス流路を経由して筐体１２２内部の空間を全般的に充填した後、排気口１２６より排気される。
【００２５】
排気口１２６付近にはガス検出計１２８が備えられており、窒素ガス以外の不純物濃度を検出する。検出する不純物については、例えば、酸素、水蒸気、オゾン、アンモニア、二酸化炭素、有機ガスなど、レーザービームを吸収しやすいガスが望ましく、上記ガスの中の特定の一種類を検出してもよいし、複数のガスを検出してもよい。
【００２６】
ガス検出計１２８としては、具体的には、酸素濃度計、水分濃度計（露点計）、オゾン濃度計、二酸化炭素濃度計などの特定ガスを検出するものや、Ｑ−ＭＳ、ＡＰＩ−ＭＳ、ＧＣ−ＭＳなど複数の成分を同時に検出できる分析器などを用いることができる。なお、ガス検出系１２８の信号の処理については後述する。
【００２７】
マスク１３０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、マスクステージ１３２に保持されつつ光軸と直交方向の所望の位置に移動可能になっている。
【００２８】
筐体１３４は、内部と外部との通気性を遮断し、マスク１３０及びマスクステージ１３２を内部に収納している。更に、筐体１３４の内部の空間は、後述する窒素ガス供給装置１６０からの窒素ガスをガス供給口１６２ｂより導入し、筐体１３４の内部の空間を全般的に充填した後、排気口１３６より排気される。
【００２９】
排気口１３６付近にはガス検出計１３８が備えられており、窒素ガス以外の不純物濃度を検出する。検出する不純物については、上述したガス検出計１２８と同様であるため、説明は省略する。
【００３０】
マスク１３０に描かれたパターンは、投影光学系１４０により後述のプレート１５０に縮小投影される。マスク１３０から発せられた回折光は、投影光学系１４０を通りプレート１５０上に投影される。マスク１３０とプレート１５０は、光学的に共役の関係にある。本実施形態の露光装置１００は、スキャナーであるため、マスク１３０とプレート１５０を縮小倍率比の速度比でスキャンすることによりマスク１３０のパターンをプレート１５０上に転写する。なお、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）の場合は、マスク１３０とプレート１５０を静止させた状態で露光が行われる。
【００３１】
投影光学系１４０は、内部と外部との通気を遮断した鏡筒１４２を備え、内部に投影光学素子１４４ａ乃至１４４ｅを収納している。更に、鏡筒１４２の内部の空間は、後述のヘリウムガス供給装置１７０からのヘリウムガスをガス供給口１７２より導入し、鏡筒１４２の内部の図示しないガス流路を経由して鏡筒１４２の内部の空間を全般的に充填した後、排気口１４６より排気される。
【００３２】
排気口１４６付近にはガス検出計１４８が備えられており、ヘリウムガス以外の不純物濃度を検出する。検出する不純物については、上述したガス検出計１２８と同様であるため、説明は省略する。
【００３３】
プレート１５０は、ウェハや液晶基板などの被処理体でありフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００３４】
ウェハステージ１５２は、プレート１５０を支持する。ウェハステージ１５２は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ウェハステージ１５２は、リニアモーターを利用して、少なくとも光軸方向及び直行方法の所望の位置にプレート１５０を移動することができる。マスク１３０とプレート１５０は、例えば、同期走査され、マスクステージ１３２とウェハステージ１５２の位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。
【００３５】
筐体１５４は、内部と外部との通気性を遮断し、プレート１５０及びウェハステージ１５２を内部に収納している。更に、筐体１５４の内部の空間は、後述する窒素ガス供給装置１６０からの窒素ガスをガス供給口１６２ｃより導入し、筐体１５４の内部の空間を全般的に充填した後、排気口１５６より排気される。
【００３６】
排気口１５６付近にはガス検出計１５８が備えられており、窒素ガス以外の不純物濃度を検出する。検出する不純物については、上述したガス検出計１２８と同様であるため、説明は省略する。
【００３７】
窒素ガス供給装置１６０は、本実施形態においては、上述したように照明光学系１２０の筐体１２２、マスク１３０を収納した筐体１３４及びプレート１５０を収納した筐体１５４にそれぞれ窒素ガスを供給する。
【００３８】
窒素ガス供給装置１６０が筐体１２２、筐体１３４及び筐体１５４に供給する窒素ガスの供給量は、流量調整弁１６４ａ乃至１６４ｃによってそれぞれの筐体毎に最適な量に設定されている。窒素ガスは、波長１５７ｎｍ付近の光に対して高い透過率を示すと共に、ヘリウムガスに比べて低コストであるという利点を有している。
【００３９】
ヘリウムガス供給装置１７０は、本実施形態においては、上述したように投影光学系１４０の鏡筒１４２の内部にヘリウムガスを供給する。ヘリウムガス供給装置１７０が鏡筒１４２に供給するヘリウムガスの供給量は、流量調整弁１７４によって最適な量に設定されている。ヘリウムガスは、波長１５７ｎｍ付近の光に対して高い透過率を示すと共に、気圧変動に対する屈折率変化が窒素ガスに比べて極めて小さいという利点を有しており、高解像力を要求される投影光学系１４０の光路のガスパージには好適である。
【００４０】
気圧計１８２は、鏡筒１４２内に備えられている。更に、筐体１３４の内圧と鏡筒１４２の内圧の差圧を検知する差圧計１８４ａと、鏡筒１４２の内圧と筐体１５４の内圧の差圧を検知する差圧計１８４ｂが備えられている。気圧計１８２、差圧計１８４ａ及び１８４ｂの出力値は、気圧測定器１８０に送られ、投影光学系１４０の収差変動の値を収差制御部１９０に送る。
【００４１】
収差制御部１９０は、それまでの露光による収差変動値と気圧変動による収差変動値とを足し合わせた上で、投影光学系１４０の投影光学素子１４４ｃを光軸方向に移動させる駆動機構１９２を駆動する。駆動機構１９２を駆動させるタイミングは、露光動作途中、或いは、プレート１５０の交換動作中又はマスク１３０の交換動作中などいずれでもかまわない。露光装置１００のスループットと収差変動量などを考慮して最適なタイミングを決定することが望ましい。なお、差圧を高精度に検出するためには、微差圧計を用いることが好ましい。
【００４２】
照明光学系１２０の排気、マスク１３０を収納した筐体１３４の排気及びプレート１５０を収納した筐体１５４の排気は、図１に示すように、大気に放出してもよいが、窒素ガスの消費コストを低減させるために窒素ガス供給装置１６０に戻す循環系を構成してもよい。かかる場合は、各筐体内部の表面からの脱ガスなどにより循環ガス中の不純物濃度が上昇してしまう問題がある。従って、循環系の途中に不純物除去フィルターを構成することで、常に清浄なガスを筐体に供給することが可能となる。
【００４３】
同様に、鏡筒１４２の排気は、図１に示すように、大気に放出してもよいが、ヘリウムガスの消費コストを低減させるためにヘリウムガス供給装置１７０に戻す循環系を構成し、かかる循環系内に不純物除去フィルターを構成してもよい。不純物除去フィルターとしては、例えば、イオン交換型フィルターや活性炭フィルター、或いはセラミック多孔体型フィルターなどがあげられる。
【００４４】
ガス検出計１２８、１３８、１４８及び１５８の信号は、図示しない制御装置に送られ、不純物濃度が所定の値を超えた場合に、露光動作を停止すると共に装置異常を図示しない表示機に表示して待機する、又は、露光動作を停止すると共に装置異常を図示しない表示機に表示して不純物濃度が所定の値よりも下がった場合は露光動作を再開する、或いは、不純物濃度が上昇した筐体へのガスの供給量を増加させ不純物濃度が所定の値以下になったらガスの供給量を通常状態に戻す（その間、不純物濃度の程度に応じて露光動作を停止してもよいし、そのまま継続してもよい）、いずれかの動作を行うことが望ましい。
【００４５】
差圧変動について更に説明する。上述したように、筐体１２２、１３４、１５４及び鏡筒１４２の排気が大気に放出されている場合、例えば、装置設置環境であるクリーンルームのドアの開閉などに伴う急激な気圧変動が起こると、筐体１２２、１３４、１５４及び鏡筒１４２の内圧は所定の時間遅れをもって大気変動に追従する。かかる時間遅れは、筐体１２２、１３４、１５４及び鏡筒１４２、或いは、それぞれのガス配管系の排気抵抗などによってそれぞれ異なった値になる。従って、筐体１３２と鏡筒１４２の差圧、或いは、鏡筒１４２と筐体１５４の差圧が変動することになり、結果的に投影光学素子１４４ａ及び／又は１４４ｅの変形を引き起こしてしまう。
【００４６】
また、上述したように筐体１２２、１３４、１５４及び鏡筒１４２の排気が窒素ガス供給装置１６０又はヘリウムガス供給装置１７０に戻される循環系を構成した場合も同様に、それぞれの循環系の循環量が変動してしまうと、差圧変動による投影光学素子１４４ａ及び／又は１４４ｅの変形を引き起こすことになる。
【００４７】
排気が大気に放出される箇所と循環される箇所とが共存する場合、大気圧が変動した際に大気放出した箇所が上述したように所定の時間遅れをもって圧力が追従するが、循環系に関しては、必ずしも大気圧の変動に追従しない。従って、大気放出した箇所と循環される箇所の差圧はより大きく変動してしまうことになる。
【００４８】
更に、不純物濃度を所定の値以下にするために特定箇所のガスの供給量を制御した場合も、ガスの供給量に応じた内圧変化が生じるため、光学素子の変形を起こす。
【００４９】
上述したいずれの場合においても、本実施形態では、気圧計１８２と差圧計１８４ａ及び１８４ｂで気圧を検知しているために、投影光学系１４０の光学性能の変動を補正することが可能である。
【００５０】
なお、本実施形態においては、差圧計を２つ備えた場合について説明したが、これに限定するものではなく光学特性上必要ないずれか一方のみでもよい。
【００５１】
更に、本実施形態においては、鏡筒１４２にヘリウムガスを、それ以外の場所（即ち、筐体１２２、１３４及び１５４）には窒素ガスを供給する場合について説明したが、これに限定するものではなく、すべて窒素ガス、又は、すべてヘリウムガス、或いは、図１で示した以外の窒素ガスとヘリウムガスの使い分けでもよいし、更にはこの２種類以外の不活性ガスを用いてもよい。
【００５２】
更に、気圧差動に応じて補正すべき光学特性としては、具体的には、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、ディスとーション、焦点位置、倍率などがあげられる。補正する光学特性がこの中の複数である場合は、投影光学系１４０内の複数の投影光学素子１４４ａ乃至１４４ｅを光軸方向に駆動することで特性の変動を補正してもよい。また、マスク（又はマスクを搭載したマスクステージ）やウェハ（又はウェハを搭載したウェハステージ）を光軸方向に駆動するようにしても構わない。
【００５３】
次に、図２を参照して、露光装置１００の変形例である露光装置２００について説明する。図２は、本発明の一側面としての露光装置２００の例示的一形態を示す概略構成図である。図２の露光装置２００は、図１の露光装置１００と同様であるが、光学特性変動の補正対象が異なり、本実施形態では焦点位置を補正する。
【００５４】
露光装置２００は、図１に示すように、光源部１１０と、照明光学系１２０と、マスク１３０と、投影光学系１４０と、プレート１５０と、窒素ガス供給装置１６０と、ヘリウムガス供給装置１７０と、気圧測定器１８０と、焦点制御部２１０と、高さ検出器２２０とを有する。
【００５５】
気圧計１８２と差圧計１８４ａ及び１８４ｂの出力値は、気圧測定器１８０に送られ、投影光学系１４０の焦点位置の値を焦点制御部２１０に送る。
【００５６】
焦点制御部２１０は、それまでの露光による焦点位置変動と気圧変動による焦点位置変動とを足し合わせた上で、焦点位置とプレート１５０面が一致するようにウェハステージ１５２（即ち、ウェハステージ１５２の図示しない移動機構）を制御する。
【００５７】
プレート１５０面と焦点位置が一致したかどうかは、投光器２２２と受光器２２４との一対で構成され、プレート１５０の表面の高さを測定する高さ検出器２２０で測定され、かかる測定値は焦点制御部２１０にフィードバックされる。
【００５８】
上述したような焦点位置の変動を補正するタイミングは、露光動作中常時行われることが望ましい。また、本実施形態に述べた焦点位置の補正と、光学素子を駆動する光学特性の補正を共存させることも可能である。
【００５９】
次に、図３を参照して、露光装置１００の変形例である露光装置３００について説明する。図３は、本発明の一側面としての露光装置３００の例示的一形態を示す概略構成図である。図３の露光装置３００は、図１の露光装置１００と同様であるが、気圧計１８２が鏡筒１４２の外の大気を計測する点が異なる。
【００６０】
露光装置３００は、図３に示すように、光源部１１０と、照明光学系１２０と、マスク１３０と、投影光学系１４０と、プレート１５０と、窒素ガス供給装置１６０と、ヘリウムガス供給装置１７０と、気圧測定器１８０と、収差制御部１９０と、内圧推定器３１０とを有する。
【００６１】
鏡筒１４２の排気口１４６からのガスは大気に放出されている。従って、大気圧が変動した場合は、鏡筒１４２の内圧もそれに応じて変動することになる。大気圧と鏡筒１４２の内圧の関係が実験や計算により予めわかっていれば、本実施形態のように、気圧計１８２を鏡筒１４２の外に配置することも可能である。
【００６２】
なお、大気圧と鏡筒１４２の内圧の関係とは、具体的には、定常時の鏡筒１４２内外の差圧、或いは、大気変動した際の鏡筒１４２の内圧の時間遅れ（時定数）などである。これらの関係を内圧推定器３１０に記憶させておき、大気圧の計測結果を内圧推定器３１０に伝え、鏡筒１４２の内圧推定値に応じて光学特性の変動量を算出し、かかる値を収差制御部１９０に送った後、同様に光学特性変化の補正を行う。なお、本実施形態で述べた大気圧の計測に基づく内圧の推定は、焦点位置の補正に対しても適用することができる。
【００６３】
次に、図４を参照して、露光装置１００の変形例である露光装置４００について説明する。図４は、本発明の一側面としての露光装置４００の例示的一形態を示す概略構成図である。図４の露光装置４００は、図１の露光装置１００と同様であるが、筐体１５４の代わりに、投影光学素子１４４ｅからプレート１５０までの光路を包囲する包囲部材４１０を備えている。
【００６４】
露光装置４００は、図４に示すように、光源部１１０と、照明光学系１２０と、マスク１３０と、投影光学系１４０と、プレート１５０と、窒素ガス供給装置１６０と、ヘリウムガス供給装置１７０と、気圧測定器１８０と、収差制御部１９０とを有する。
【００６５】
包囲部材４１０の下端は、プレート１５０と数十μｍ乃至数ｍｍ程度の所定のギャップ４１２を有している。包囲部材４１０には、窒素ガス供給装置１６０からの窒素ガスがガス供給口１６２ｄを介して供給され、包囲部材４１０の内部の空間を全般的に充填した後、プレート１５０とのギャップ４１２から大気に放出される。
【００６６】
差圧計１８４ｂは、鏡筒１４２の内圧と包囲部材４１０の内圧との差圧を検出する。気圧計１８２、差圧計１８４ａ及び１８６ｂによりそれぞれの気圧及び差圧を検出した後の補正は、上述した露光装置１００と同様であるため省略する。
【００６７】
また、本実施例においては、包囲部材４１０には窒素ガスを供給した場合について説明したが、これに限定するものではなく、ヘリウムガスを供給してもよいし、他の不活性ガスを供給してもよい。
【００６８】
更に、投影光学系１４０は、透過素子のみで構成した屈折型光学系、複数の透過素子と少なくとも一枚の反射素子を用いた反射屈折型光学系、複数の透過素子と回折光学素子とを有する光学系、反射素子のみで構成した光学系等のいずれでも適用可能である。
【００６９】
また、光源部１１０についてこれまでＦ２レーザーの場合について説明したが、例えば、ＡｒＦエキシマレーザーやＫｒＦエキシマレーザーを用いた場合は、発振波長を制御することが可能であるため、気圧変化による光学特性変化が生じた際、露光波長を制御することで光学特性の変化を補正することも可能となる。
【００７０】
また、露光波長が空気によって吸収されない波長であれば、これまで説明した窒素ガスやヘリウムガスの代わりに所定の清浄度を有するクリーンエアーを用いてもよい。
【００７１】
露光において、光源部１１０から発せられた光束は、照明光学系１２０によりマスク１３０を、例えば、ケーラー照明する。マスク１３０を通過してマスクパターンを反映する光は、投影光学系１４０によりプレート１５０に結像される。露光装置１００乃至４００が使用する投影光学系１４０は、気圧変化による光学特性変化を補正し、収差及び焦点位置を補正することができるので、高いスループットで経済性よく従来よりも高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００７２】
次に、図５及び図６を参照して、上述の露光装置１００乃至４００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図５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。ここでは、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。
【００７３】
図６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１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。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１００乃至４００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。本実施例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１００乃至４００の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。
【００７４】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００７５】
本出願は、更に以下の事項を開示する。
【００７６】
〔実施態様１〕  光源から射出された光束を、投影光学系を介して被処理体に照射し、前記被処理体にマスク上のパターンを形成する露光装置であって、
前記マスクから前記被処理体までの光路空間を、所定のガスで置換された連続する複数の分室で隔離する隔離手段と、
前記複数の分室のうち少なくとも一つの分室の内圧を検出及び／又は前記光路空間外の気圧（前記複数のうち少なくとも一つの分室の内圧を推定するために大気圧）を検出する第１の検出手段と、
前記分室間の圧力差を検出する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段が検出した前記気圧及び前記第２の検出手段が検出した前記圧力差に基づいて、前記投影光学系の光学特性の変化を補正する補正手段とを有することを特徴とする露光装置。
【００７７】
〔実施態様２〕  前記隔離手段は、前記マスクを収納する第１の筐体と、
前記投影光学系の光学部材を収納する鏡筒と、
前記投影光学系の最も前記被処理体側の前記光学部材から前記被処理体までの光路を収納する第２の筐体とを有し、
前記第２の検出手段は、前記第１の筐体と前記鏡筒との圧力差及び前記鏡筒と前記第２の筐体との圧力差の少なくとも一方を検出することを特徴とする実施態様１記載の露光装置。
【００７８】
〔実施態様３〕  前記補正手段は、前記投影光学系の光学部材を駆動する駆動手段を有することを特徴とする実施態様１記載の露光装置。
【００７９】
〔実施態様４〕  前記補正手段は、前記被処理体及び／又は前記マスクを光軸方向に駆動するステージを有することを特徴とする実施態様１記載の露光装置。
【００８０】
〔実施態様５〕  前記ガスは、不活性ガスであることを特徴とする実施態様１記載の露光装置。
【００８１】
〔実施態様６〕  前記不活性ガスは、窒素ガス又はヘリウムガスであることを特徴とする実施態様５記載の露光装置。
【００８２】
〔実施態様７〕  前記光学特性は、球面収差、コマ収差、非点収差、像面湾曲、ディストーション、焦点位置、倍率のうち少なくとも一を含むことを特徴とする実施態様１記載の露光装置。
【００８３】
〔実施態様８〕  前記光束の波長は、２００ｎｍ以下であることを特徴とする実施態様１記載の露光装置。
【００８４】
〔実施態様９〕  前記光束の波長は、１６０ｎｍ以下であることを特徴とする実施態様１記載の露光装置。
【００８５】
〔実施態様１０〕  光源から射出された光束を利用し、マスクから被処理体までを所定のガスで置換した連続する複数の分室で隔離された光路空間に含まれる投影光学系を介して露光する露光方法であって、
前記分室の内圧及び前記分室間の圧力差を検出するステップと、
前記検出ステップで計測した前記分室の内圧及び前記分室間の圧力差から前記投影光学系の収差変動量を算出するステップと、
前記算出ステップで算出した前記収差変動量を低減するように、前記投影光学系の光学部材及び／又は前記被処理体を駆動するステップとを有することを特徴とする露光方法。
【００８６】
〔実施態様１１〕  前記算出ステップは、予め記憶した隣接する前記分室の圧力差と前記投影光学系の収差変動量の関係を示す換算テーブルを用いることを特徴とする実施態様１０記載の露光方法。
【００８７】
〔実施態様１２〕  前記検出ステップは、前記分室の外部の圧力を計測し、当該外部の圧力から前記分室の内圧を推定することを特徴とする実施態様１０記載の露光方法。
【００８８】
〔実施態様１３〕  実施態様１乃至９のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【００８９】
【発明の効果】
本発明の露光装置及び方法によれば、気圧変動に伴う屈折率変化と、空間の差圧変化に伴う光学素子の形状変化の双方に起因する光学特性の変化を補正することができ、収差の低減した高い解像度を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一側面としての露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図３】本発明の一側面としての露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図４】本発明の一側面としての露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図５】本発明の露光装置を有するデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】図５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７】従来の露光装置の一例を示す概略構成図である。
【図８】従来の露光装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１００                    露光装置
１１０                    光源部
１２０                    照明光学系
１２２                    筐体
１２４ａ乃至１２４ｆ      照明光学素子
１２６                    排気口
１２８                    ガス検出計
１３０                    マスク
１３２                    マスクステージ
１３４                    筐体
１３６                    排気口
１３８                    ガス検出計
１４０                    投影光学系
１４２                    鏡筒
１４４ａ乃至１４４ｅ      投影光学素子
１４６                    排気口
１４８                    ガス検出計
１５０                    プレート
１５２                    ウェハステージ
１５４                    筐体
１５６                    排気口
１５８                    ガス検出計
１６０                    窒素ガス供給装置
１６２ａ乃至１６２ｄ      ガス供給口
１６４ａ乃至１６４ｃ      流量調整弁
１７０                    ヘリウムガス供給装置
１７２                    ガス供給口
１７４                    流量調整弁
１８０                    気圧測定器
１８２                    気圧計
１８４ａ及び１８４ｂ      差圧計
１９０                    収差制御部
１９２                    駆動機構
２００                    露光装置
２１０                    焦点制御部
２２０                    高さ検出器
３００                    露光装置
３１０                    内圧推定器
４００                    露光装置
４１０                    包囲部材
【図１】
2004253411.tif 000003
【図２】
2004253411.tif 000004
【図３】
2004253411.tif 000005
【図４】
2004253411.tif 000006
【図５】
2004253411.tif 000007
【図６】
2004253411.tif 000008
【図７】
2004253411.tif 000009
【図８】
2004253411.tif 000010