(57)【要約】【課題】  ミラーやレチクルが配置された空間にアウトガスが拡散することを防止し、高真空状態を維持して安定した露光を行うことができる露光装置を提供する。【解決手段】  光源から発せられた光束を、露光光学系を介して第１のステージに載置された被処理体に照射して当該被処理体を露光する露光装置であって、前記第１のステージが配置された第１の空間と、前記露光光学系が配置された第２の空間とに隔離する隔壁と、前記第１の空間の真空度を管理する第１の管理手段と、前記第２の空間の真空度を管理する第２の管理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
2005057154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発せられた光束を、露光光学系を介して第１のステージに載置された被処理体に照射して当該被処理体を露光する露光装置であって、
前記第１のステージが配置された第１の空間と、前記露光光学系が配置された第２の空間とに隔離する隔壁と、
前記第１の空間の真空度を管理する第１の管理手段と、
前記第２の空間の真空度を管理する第２の管理手段とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記露光光学系は、前記光束を用いて第２のステージに載置されたレチクル上の所望のパターンを照明する照明光学系と、前記所望のパターンを前記被処理体に投影する投影光学系とを有し、
前記隔壁は、前記光源が配置された第３の空間と、前記第２のステージが配置された第４の空間と、前記照明光学系が配置された第５の空間と、前記投影光学系が配置された第６の空間とに更に隔離し、
前記第３の空間の真空度を管理する第３の管理手段と、
前記第４の空間の真空度を管理する第４の管理手段と、
前記第５の空間の真空度を管理する第５の管理手段と、
前記第６の空間の真空度を管理する第６の管理手段とを更に有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記第１の空間の圧力は、前記第２の空間の圧力よりも低いことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
前記第１の空間の圧力は、０．００００１Ｐａ以上１０Ｐａ以下であり、
前記第２の空間の圧力は、０．０００１Ｐａ以上１００Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項５】
前記第１乃至第６の管理手段は、前記第１乃至第６の空間を排気する排気部を有す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６】
前記第１乃至第６の管理手段は、前記第１乃至第６の空間に所定のガスを供給する供給部と、
前記供給部が供給する前記所定のガスの供給量を制御する供給制御部とを有す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７】
前記所定のガスは、不活性ガスであることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
前記不活性ガスはヘリウムであることを特徴とする請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
前記隔壁は、前記光束が通過する開口部を有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項１０】
前記隔壁は、前記開口部の開口を可変とすることを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１１】
前記光束は、ＥＵＶ光であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項１２】
前記光束は、電子ビームであることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項１３】
レチクルステージに載置されたレチクル上の所望のパターンを露光光学系を介して被処理体に露光する露光装置であって、
前記レチクルステージが配置された第１の空間と、前記露光光学系が配置された第２の空間とに隔離する隔壁と、
前記第１の空間の真空度を管理する第１の管理手段と、
前記第２の空間の真空度を管理する第２の管理手段とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
光源から発せられた光束を用いてレチクルに形成された所望のパターンを照明し、当該所望のパターンを被処理体に露光する露光方法であって、
前記光源から前記被処理体までの前記光束の光路を、前記光束が通過可能に実質的に複数の空間に隔離するステップと、
前記隔離ステップで隔離された前記複数の空間の圧力を、前記光源側の空間の圧力が最も高く、前記被処理体が配置された空間の圧力が最も低くなるように制御するステップとを有することを特徴とする露光方法。
【請求項１５】
前記制御ステップは、
前記隔離ステップで隔離された前記複数の空間の圧力を検出するステップと、
前記検出ステップで検出された前記複数の空間の圧力に基づいて、当該複数の空間を排気するステップとを有することを特徴とする請求項１４記載の露光方法。
【請求項１６】
前記制御ステップは、
前記隔離ステップで隔離された前記複数の空間の圧力を検出するステップと、
前記検出ステップで検出された前記複数の空間の圧力に基づいて、当該複数の空間に所定のガスを供給するステップとを有することを特徴とする請求項１４記載の露光方法。
【請求項１７】
前記隔離ステップは、前記光源から前記被処理体までの前記光束の光路を３つ以上の空間に隔離することを特徴とする請求項１４記載の露光方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１３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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、露光装置に係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などのデバイスを製造する際に使用される露光装置に関する。本発明は、特に、露光光として紫外線光や極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用する露光装置に好適である。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて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際に、レチクル（又はマスク）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に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
縮小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、近年の半導体素子への微細化の要求に伴い露光光の短波長化が進められ、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と用いられる紫外線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、紫外線光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、０．１μｍ以下の非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、紫外線光よりも更に波長が短い、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度の極端紫外線光を用いた縮小投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する。）が開発されている。
【０００５】
ＥＵＶ光の波長領域では、物質による光の吸収が非常に大きくなるので、可視光や紫外線光で用いられるような光の屈折を利用した屈折型光学系（レンズを用いた光学系）は、レンズ等の光学素子に対するＥＵＶ光の透過率が悪く、実用的ではない。そこで、光の反射を利用した反射型光学系が用いられる。また、レチクル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る。
【０００６】
また、ＥＵＶ光は、気体によっても強く吸収される。例えば、１０Ｐａの空気で満たされた空間を波長１３ｎｍのＥＵＶ光が１ｍ伝播した場合、約５０％のＥＵＶ光が吸収されてしまう。気体によるＥＵＶ光の吸収を回避するためには、ＥＵＶ光が伝播する空間を少なくとも１０−１Ｐａ以下、好ましくは、１０−３Ｐａ以下の圧力に維持する必要がある。
【０００７】
更に、ＥＵＶ光が照射される光学部材（例えば、ミラーやレチクル）が配置さ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部材の表面に炭素が次第に付着し、かかる炭素がＥＵＶ光を吸収するために反射率が低下してしまう。光学部材の表面への炭素付着を防止するためには、ＥＵＶ光が照射される光学部材が配置された空間を少なくとも１０−４Ｐａ以下、好ましくは、１０−６Ｐａ以下の圧力に維持する必要がある。
【０００８】
これらのことを考慮した露光装置は、多数提案されている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【特許文献１】特開平７−２６３３２２号公報
【特許文献２】特表２００２−５２９９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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ウェハを露光装置外部から搬入し、レチクルの回路パターンを転写して搬出するという動作を繰り返す。ウェハステージは、走査露光を行うための移動機構やウェハを搬送する搬送機構などの駆動機構を有し、表面積が非常に大きくなることと、これらの部品から発生するアウトガスにより高真空化が極めて困難である。
【００１０】
更に、ウェ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はいるものの有機物であるために、真空中に搬入するとレジストから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気化し、真空に維持されている装置内に拡散することになる。また、ウェハは大気中から露光装置内に搬入されるため、ウェハの搬入に伴いウェハに付着している水分を含む空気成分を短時間でなくすことは難しく、真空中において徐々に脱離する。これらウェハやレジストからのアウトガスによって、高真空状態に維持することが非常に困難となる。
【００１１】
なお、大容量の排気ポンプなどを用いて真空状態を高めることは可能であるが、炭素を含む分子や水分が露光装置内、特に、ミラーやレチクルが配置された空間に拡散することを防止しなければならない。
【００１２】
そこで、本発明は、ミラーやレチクルが配置された空間にアウトガスが拡散することを防止し、高真空状態を維持して安定した露光を行うことができる露光装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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、光源から発せられた光束を、露光光学系を介して第１のステージに載置された被処理体に照射して当該被処理体を露光する露光装置であって、前記第１のステージが配置された第１の空間と、前記露光光学系が配置された第２の空間とに隔離する隔壁と、前記第１の空間の真空度を管理する第１の管理手段と、前記第２の空間の真空度を管理する第２の管理手段とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の別の側面としての露光装置は、レチクルステージに載置されたレチクル上の所望のパターンを露光光学系を介して被処理体に露光する露光装置であって、前記レチクルステージが配置された第１の空間と、前記露光光学系が配置された第２の空間とに隔離する隔壁と、前記第１の空間の真空度を管理する第１の管理手段と、前記第２の空間の真空度を管理する第２の管理手段とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の更に別の側面としての露光方法は、光源から発せられた光束を用いてレチクルに形成された所望のパターンを照明し、当該所望のパターンを被処理体に露光する露光方法であって、前記光源から前記被処理体までの前記光束の光路を、前記光束が通過可能に実質的に複数の空間に隔離するステップと、前記隔離ステップで隔離された前記複数の空間の圧力を、前記光源側の空間の圧力が最も高く、前記被処理体が配置された空間の圧力が最も低くなるように制御するステップとを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述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。
【００１７】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、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。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ミラーやレチクルが配置された空間にアウトガスが拡散することを防止し、高真空状態を維持して安定した露光を行うことができる露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての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】
本発明の露光装置１００は、露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でレチクル１２０に形成された回路パターンを被処理体１４０に露光するＥＵＶ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（例えば、０．１μｍ）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・スキャン方式の露光装置（「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」とは、レチクルに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してレチクルパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハ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、ウェハの一括露光ごとにウェハ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。
【００２１】
図１を参照するに、露光装置１００は、回路パターンが形成されたレチクル１２０を照明する照明装置１１０と、レチクル１２０を載置するレチクルステージ１２５と、照明されたレチクルパターンから生じる回折光を被処理体１４０に投影する投影光学系１３０と、被処理体１４０を載置するウェハステージ１４５と、アライメント検出機構１５０と、フォーカス位置検出機構１６０とを有する。
【００２２】
また、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、残留ガス（高分子有機ガス）及びアウトガスなどの成分との反応によりコンタミを生成してしまうため、露光装置１００は、後述するチャンバー２００に収納され、少なくとも、ＥＵＶ光が通る光路中（即ち、光学系全体）は真空雰囲気となっている。
【００２３】
照明装置１１０は、投影光学系１３０の円弧状の視野に対する円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）によりレチクル１２０を照明する照明装置であって、ＥＵＶ光源部１１２と、照明光学系１１４とを有する。
【００２４】
ＥＵＶ光源部１１２は、例えば、レーザープラズマ光源を使用する。レーザープラズマ光源は、ターゲット供給装置１１２ａから供給され真空中に置かれたターゲット材に、励起用パルスレーザー１１２ｂから集光レンズ１１２ｃを介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１１２ｄを発生させる。そして、プラズマ１１２ｄから放射される波長１３．４ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット供給装置１１２ａが供給するターゲット材としては、金属膜、不活性ガス、液滴などが用いられる。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１１２ｂの繰り返し周波数は高い方がよく、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。あるいは、ＥＵＶ光源部１１２は、放電プラズマ光源を用いることもできる。但し、ＥＵＶ光源部１１２は、これらに限定するものではなく、当業界で周知のいかなる技術も適用可能である。
【００２５】
照明光学系１１４は、集光ミラー１１４ａ、オプティカルインテグレーター１１４ｂから構成される。集光ミラー１１４ａは、レーザープラズマ光源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ー１１４ｂは、レチクル１２０を均一に所定の開口数で照明する役割を有する。また、照明光学系１１４は、レチクル１２０と光学的に共役な位置に、レチクル１２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ１１４ｃが設けられている。
【００２６】
レチクル１２０は、反射型レチクルで、ミラーの上に転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、レチクルステージ１２５に支持及び駆動される。レチクル１２０から発せられた回折光は、投影光学系１３０で反射されて被処理体１４０上に投影される。レチクル１２０と被処理体１４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１００は、スキャナーであるため、レチクル１２０と被処理体１４０を縮小倍率比の速度比でスキャンすることによりレチクル１２０のパターンを被処理体１４０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」と呼ばれる）の場合は、レチクル１２０と被処理体１４０を静止させた状態で露光が行われる。
【００２７】
レチクルステージ１２５は、レチクルチャック１２５ａを介してレチクル１２０を支持し、図示しない移動機構に接続されている。レチクルステージ１２５は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。レチクルチャック１２５ａは、静電吸着力によってレチクル１２０を吸着する。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にマスクステージ１２５を駆動することでレチクル１２０を移動することができる。露光装置１００は、レチクル１２０と被処理体１４０を同期した状態でスキャンする。ここで、レチクル１２０又は被処理体１４０面内でスキャン方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、レチクル１２０又は被処理体１４０面内に垂直な方向をＺとする。
【００２８】
投影光学系１３０は、複数の反射ミラー１３０ａを用いて、レチクル１２０面上のパターンを像面である被処理体１４０上に縮小投影する。ＥＵＶ露光装置を構成するミラーとしては、斜入射全反射ミラーと多層膜ミラーとがある。ＥＵＶ光の波長領域では、屈折率の実部は１より僅かに小さいので、入射角を大きくし、反射面すれすれにＥＵＶ光を入射させれば全反射となる。かかる性質を利用したものが斜入射全反射ミラーである。通常、反射面からの角度が数度乃至１０数度以内（入射角度７０数度乃至９０度未満）の斜入射で８０％以上の高い反射率を得ることができる。しかし、斜入射全反射ミラーは、入射角の制限により光学設計上の自由度が小さく、投影光学系１３０に用いることは難しい。多層膜ミラーは、光学定数（屈折率）の異なる２種類の薄膜を交互に積層して形成され、垂直入射に近い入射角度で使用することができる。多層膜ミラーは、薄膜の材料や積層数を適切に設定することにより、７０％程度の反射率を得ることができる。例えば、精密な面形状に研磨されたガラス基板の表面に厚さ２ｎｍのモリブデン（Ｓｏ）層と厚さ５ｎｍのシリコン（Ｓｉ）層を交互に２０層対積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜（膜周期７ｎｍ）ミラーは、波長１３．４ｎｍ付近の波長域に対して６７．５％の反射率を示す。このような多層膜ミラーにＥＵＶ光が入射すると、特定の波長のＥＵＶ光が反射される。多層膜ミラーの膜周期をｄ、ＥＵＶ光の波長をλ、入射角をθとすると、近似的には以下の数式１で示されるブラッグの式の関係を満足するような波長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、０．６ｎｍ乃至１ｎｍ程度である。
【００２９】
【数１】
2005057154.tif 000003
投影光学系１３０は、本実施形態では、複数の反射ミラー１３０ａとして多層膜ミラーを用いている。反射ミラー１３０ａを多層膜ミラーとしても可視光のミラーに比べて光りの損失が大きいので、反射ミラー１３０ａの枚数は最小限に抑えることが必要であり、４枚乃至６枚程度で構成することが好ましい。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１２０と被処理体１４０を同時に走査して広い面積を転写する。反射ミラー１３０ａの反射面の形状は、凸面又は凹面の球面又は非球面であり、投影光学系１３０は、０．１乃至０．２程度の開口数（ＮＡ）を有する。
【００３０】
被処理体１４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体１４０には、フォトレジストが塗布されている。
【００３１】
ウェハステージ１４５は、ウェハチャック１４５ａによって被処理体１４０を支持する。ウェハステージ１４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体１４０を移動する。また、ウェハステージ１４５の位置とレチクルステージ１２５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。ウェハチャック１４５ａは、粗動ステージ、微動ステージなどから構成され、２つの電極を有する双曲型の静電チャックである。
【００３２】
アライメント検出機構１５０は、レチクル１２０の位置と投影光学系１３０の光軸との位置関係、及び、被処理体１４０の位置と投影光学系１３０の光軸との位置関係を計測し、レチクル１２０の投影像が被処理体１４０の所定の位置に一致するようにレチクルステージ１２５及びウェハステージ１４５の位置と角度を設定する。
【００３３】
フォーカス位置検出機構１６０は、被処理体１４０面でＺ方向のフォーカス位置を計測し、ウェハステージ１４５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時、被処理体１４０面を投影光学系１３０による結像位置に保つ。
【００３４】
以下、露光装置１００の最も特徴的なチャンバー２００について説明する。チャンバー２００は、連続する複数の分室を有し、かかる分室に露光装置１００の構成要素（例えば、照明光学系１１０、レチクルステージ１２５、投影光学系１３０、ウェハステージ１４５など）を分割して収納する。
【００３５】
図１において、２１０はウェハステージ１４５と投影光学系１３０が配置された空間を隔離する隔壁、２１２は投影光学系１３０を経たＥＵＶ光が通過するための開口部、２２０は投影光学系１３０とレチクルステージ１４５が配置された空間を隔離する隔壁、２２２はレチクル１２０で反射されたＥＵＶ光が通過するための開口部、２３０はレチクルステージ１４５と照明光学系１１４が配置された空間を隔離する隔壁、２３２はレチクル１２０を照明するＥＵＶ光が通過するための開口部、２４０はＥＵＶ光源部１１２と照明光学系１１４が配置された空間を隔離する隔壁、２４２はＥＵＶ光をＥＵＶ光源部１１２側から照明光学系１１４側に通過させる開口部、ＷＳＳはウェハステージ空間、ＰＯＳは投影光学系空間、ＲＳＳはレチクルステージ空間、ＩＯＳは照明光学系空間、ＬＳＳは光源空間、２５０乃至２９０は管理手段、２５２乃至２９２は排気部、２６４及び２８４は供給部、２６６及び２８６は供給制御部を示している。
【００３６】
図２は、ウェハステージ空間ＷＳＳと投影光学系空間ＰＯＳとを隔離する隔壁２１０及びＥＵＶ光が通過する開口部２１２の形状の例示的一形態を示す部分模式図である。図２において、ＩＡは露光光の照射範囲、２１４は開口部２１２の厚みを十分に得るためのオリフィス壁、ＩＦは投影光学系１３０を経たＥＵＶ光の光束を示す。
【００３７】
ウェハステージ空間ＷＳＳと投影光学系空間ＰＯＳは、図２に示すように、ウェハ１４０に近い位置に隔壁２１０が設けられ、露光のためのＥＵＶ光が通過する光路のみに開口部２１２を有する。ウェハステージ空間ＷＳＳと投影光学系空間ＰＯＳは、開口部２１２で繋がっており一つの空間ともいえるが、ウェハステージ空間ＷＳＳと投影光学系空間ＰＯＳは管理手段２５０及び２６０により真空度（圧力）を別々に管理するため、実質的に２つの空間として別々に表現する。
【００３８】
ウェハステージ空間ＷＳＳと投影光学系空間ＰＯＳを繋ぐ開口部２１２は、可能な限り小さくする必要があるため、ＥＵＶ光が集光する被処理体１４０近傍に開口部２１２を設けること好ましい。また、隔壁２１０に開口部２１２を設けるだけでは開口部２１２のコンダクタンスを所望の値にできないことがあるため、図２に示すように、開口部２１２に十分な厚みをもたせるためのオリフィス壁２１４をＥＵＶ光の光路を遮らないように設置する。オリフィス壁２１４は、コンダクタンスを調整するために開口部２１２の厚みを可変とする構成にしてもよい。これにより、隣り合う空間、即ち、ウェハステージ空間ＷＳＳと投影光学系空間ＰＯＳにおいて所望の圧力差を設定することが可能となり、不純物が隣の空間に拡散することを防止することができる。
【００３９】
投影光学系空間ＰＯＳとレチクルステージ空間ＲＳＳも同様に、レチクル１２０で反射されたＥＵＶ光が通過する光路のみに開口部２２２を有する隔壁２２０で隔離される。更に、レチクルステージ空間ＲＳＳと照明光学系空間ＩＯＳもレチクル１２０を照明するＥＵＶ光が通過する光路のみに開口部２３２を有する隔壁２３０で隔離される。なお、投影光学系空間ＰＯＳと照明光学系空間ＩＯＳとは、隔壁２２０及び２３０の一部で隔離され、この間に開口部は存在しない。
【００４０】
照明光学系空間ＩＯＳと光源空間ＬＳＳは、射出されたＥＵＶ光が通過する光路のみに開口部２４２を有する隔壁２４０で隔離される。また、ＥＵＶ光源１１２にガスプラズマ光源を用いる際には、そのガス成分の影響が照明光学系１１４に届かないように、開口部２４２には、例えば、厚みが１００ｎｍ程度の非常に薄いシリコンの窓を設けることが好ましい。
【００４１】
ウェハステージ空間ＷＳＳ、投影光学系空間ＰＯＳ、レチクルステージ空間ＲＳＳ、照明光学系空間ＩＯＳ、光源空間ＬＳＳの集合によってチャンバー２００が形成され、大気とは完全に隔絶されている。それぞれの空間は、開口部２１２乃至２４２による小さい開口で繋がれた実質的な真空チャンバーである。
【００４２】
ウェハステージ空間ＷＳＳ、投影光学系空間ＰＯＳ、レチクルステージ空間ＲＳＳ、照明光学系空間ＩＯＳ、光源空間ＬＳＳには、それぞれの空間の真空度を管理する管理手段２５０乃至２９０が設置されている。管理手段２５０乃至２９０は、それぞれの空間を排気する排気部２５２乃至２９２を有し、排気部２５２乃至２９２は、例えば、高真空まで排気可能なターボ分子ポンプで実現される。
【００４３】
上述したように、ウェハステージ空間ＷＳＳ、投影光学系空間ＰＯＳ、レチクルステージ空間ＲＳＳ、照明光学系空間ＩＯＳ、光源空間ＬＳＳは、開口部２１２乃至２４２によって繋がっているため、それぞれの空間に排気部２５２乃至２９２がなくても真空引きできるが、開口部２１２乃至２４２のコンダクタンスによって必ずしも全ての空間を高真空まで排気することができない。
【００４４】
ウェハステージ空間ＷＳＳ、投影光学系空間ＰＯＳ、レチクルステージ空間ＲＳＳ、照明光学系空間ＩＯＳ、光源空間ＬＳＳの不純物成分を除去するためには、可能な限り高真空まで真空引きを行う必要がある。そこで、それぞれの空間を繋ぐ開口部２１２乃至２４２の開口を閉じる開閉機構を設けることにより、真空引きの際には、それぞれの空間を完全に隔離して真空引きを行うことができる。これにより、特に、光学系が配置されている空間（投影光学系空間ＰＯＳ及び照明光学系空間ＩＯＳ）は、超高真空域まで真空引きをすることが可能となり、光学系空間の水分や炭素成分を非常に少ない状態にすることができる。
【００４５】
また、管理手段２６０及び２８０は、投影光学系空間ＰＯＳ及び照明光学系空間ＩＯＳに不活性ガスを供給する供給部２６４及び２８４と、供給部２６４及び２８６が供給する不活性ガスの供給量を制御する供給制御部２６６及び２８６とを有する。これにより、それぞれの空間の圧力をより精密に制御することが可能となり、圧力変動を極力抑えることができる。かかる供給部及び供給制御部は、基本的には、圧力を高めに設定する空間の管理手段に設ければよい。
【００４６】
図１に示すように、チャンバー２００が複数の空間に分割されている場合、最も光源に近い空間に不活性ガスを供給する。本実施形態では、照明光学系空間ＩＯＳにヘリウムを供給してそれぞれの空間の真空度（圧力）を所定の値にコントロールする。最もＥＵＶ光源部１１２に近い照明光学系空間ＩＯＳに高純度のヘリウムを供給することにより、照明光学系空間ＩＯＳの圧力を０．１Ｐａ、レチクルステージ空間ＲＳＳの圧力を０．０１Ｐａ、投影光学系空間ＰＯＳの圧力を０．００１Ｐａ、ウェハステージ空間ＷＳＳの圧力を０．０００５Ｐａとした。
【００４７】
このような構成にすることによって、ウェハステージ空間ＷＳＳに搬入される被処理体１４０であるウェハ及びウェハに塗布されたレジストから発生したアウトガスは投影光学系１３０に到達する確率が低減し、更に、前段の照明光学系１１４に到達する確率は極めて低減する。
【００４８】
また、ヘリウムを供給しているため、ＥＵＶ光源部１１２から被処理体１４０までの光路空間の気体によるＥＵＶ光の減衰は少なく、光路空間全体を高真空に保った場合と比較しても数％も違わない。なお、供給するガスはヘリウムではなく、高純度窒素ガスを用いてもよいが、ＥＵＶ光の光路空間での減衰はヘリウムを用いる場合と比較して大きくなる。この際には、それぞれの空間の圧力を下げることでＥＵＶ光の減衰を小さくすることができる。各空間の圧力を下げることによってウェハステージ空間ＷＳＳの圧力をより下げる必要があるが、ウェハステージ空間ＷＳＳには、スキャン露光を行うための移動機構やウェハを搬送する搬送機構が配置されているため高真空化は難しい。更に、上述したように、レジストからのアウトガスもあり、ウェハステージ空間ＷＳＳの圧力（真空度）は、１×１０−５Ｐａ程度である。従って、ヘリウムを用いない場合は、各空間の間の圧力差を小さく設定するなどの工夫が必要となる。
【００４９】
なお、本実施形態では、ウェハステージ空間ＷＳＳ、投影光学系空間ＰＯＳ、レチクルステージ空間ＲＳＳ、照明光学系空間ＩＯＳ、光源空間ＬＳＳに排気部２５２乃至２９２であるターボ分子ポンプを設置したが、各空間の隔壁２１０乃至２４０に開閉可能な開口面積の大きなバルブを設置し、真空引きの際には、それらを全開することによって複数の空間に１つのターボ分子ポンプを設けることでまかなうことも可能である。
【００５０】
また、本実施形態では、チャンバー２００を実質的に５つの空間に分離したが、レジストからのアウトガスの影響が最前段の空間により届きにくくするために、５つよりも多くの空間に隔離してそれぞれの圧力を段階的に管理することも考えられる。ウェハステージ空間ＷＳＳと投影光学系空間ＰＯＳの間で十分な圧力差が得られるならば、投影光学系空間ＰＯＳ、照明光学系空間ＩＯＳ及びレチクルステージ空間ＲＳＳは同一空間とすることも可能である。
【００５１】
更に、本実施形態では、ウェハステージ空間ＷＳＳを最低の圧力とし、ＥＵＶ光源部１１２の方向に向かって圧力勾配をつけたが、少なくともウェハステージ空間ＷＳＳの圧力が投影光学系空間ＰＯＳの圧力よりも低ければ、必ずしもＥＵＶ光源部１１２の方向にのみ圧力が高くなる圧力勾配をつけなくてもよい。
【００５２】
また、空間の実質的な隔離位置は、本実施形態に限るものではなく、露光に用いるＥＵＶ光が集光する位置又は隔壁及び所望のコンダクタンスを得ることができる開口部を設置できる位置であればよい。
【００５３】
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１００Ａについて説明する。図３は、図１に示す露光装置１００の変形例である露光装置１００Ａの例示的一形態を示す概略構成図である。
【００５４】
露光装置１００Ａは、図１の露光装置１００と同様であるが、投影光学系空間ＰＯＳと照明光学系空間ＩＯＳを隔離せずに、投影光学系１３０及び照明光学系１１２を露光光学系として、同一空間内に配置した露光光学系空間ＥＯＳとしている点、即ち、チャンバー２００における空間の隔離位置が異なる。
【００５５】
露光光学系空間ＥＯＳとレチクルステージ空間ＲＳＳは、レチクル１２０を照明するＥＵＶ光が通過する光路及びレチクル１２０で反射されたＥＵＶ光が通過する光路のみに開口部３１２を有する隔壁３１０で隔離される。また、露光光学系空間ＥＯＳには、真空度を管理する管理手段３２０が設置されている。管理手段３２０は、露光装置１００と同様に、露光光学系空間ＥＯＳを排気する排気部３２２と、露光光学系空間ＥＯＳに不活性ガスを供給する供給部３２４と、供給部３２４が供給する不活性ガスの供給量を制御する供給制御部３２６とから構成される。
【００５６】
本実施形態では、レチクルステージ空間ＲＳＳの真空度を露光光学系空間ＥＯＳよりも高く設定する。レチクルステージ空間ＲＳＳは、スキャン露光を行うための移動機構やレチクル１２０を交換する交換機構などの駆動機構が配置されているため、これらの部品からアウトガス等が生じ、ウェハステージ空間ＷＳＳと同様に高真空化が難しい。これに対して、照明光学系１１４や投影光学系１３０は、駆動機構をほとんど有していないため比較的アウトガスが少ない。
【００５７】
従来例のように、レチクルステージ１４５と照明光学系１１２や投影光学系１３０が同一空間に存在すると、レチクルステージ１４５の駆動機構からのアウトガスが照明光学系１１２及び投影光学系１３０に達し、ミラーに付着するなどの影響がでてしまう可能性がある。
【００５８】
そこで、本実施形態では、ＥＵＶ光源部１１２を除いて、露光光学系空間ＥＯＳ、レチクルステージ空間ＲＳＳ、ウェハステージ空間ＷＳＳの３つの空間に隔壁２１０、２４０及び３１０で隔離し、露光に用いるＥＵＶ光が通過する開口部２１２、２４２及び３１２を設けて実質的に３つの空間にする。そして、露光光学系空間ＥＯＳには供給部３２４及び供給制御部３２６を介して所定量のヘリウムガスを供給し続ける。レチクルステージ空間ＲＳＳ及びウェハステージ空間ＷＳＳは、排気部２６２及び２７２であるターボ分子ポンプを用いて排気する。
【００５９】
ＥＵＶ光が通過するための開口部２１２及び３１２は、上述したように、それぞれの空間に必要な圧力差をつけるためにオリフィス壁などで厚みを設ける。特に、レチクルステージ空間ＲＳＳと露光光学系空間ＥＯＳを繋ぐ開口部３１２は、レチクル１２０を照明するＥＵＶ光が通過する光路とレチクル１２０で反射されたＥＵＶ光が通過する光路が必要であるため開口面積が大きくなってしまうので、開口の厚さを十分厚くとる必要がある。
【００６０】
本実施形態では、露光光学系空間ＥＯＳの圧力を０．１Ｐａ、レチクルステージ空間ＲＳＳの圧力を０．０５Ｐａ、ウェハステージ空間ＷＳＳの圧力を０．０２Ｐａとした。このような構成とすることによって、ウェハステージ空間ＷＳＳやレチクルステージ空間ＲＳＳで発生する水分や炭素を含む分子が露光光学系空間ＥＯＳに拡散することを防止することができる。
【００６１】
露光において、ＥＵＶ光源部１１２から射出されたＥＵＶ光は、照明光学系１１４を介し、レチクル１２０を照明する。レチクル１２０面上のパターンを反映するＥＵＶ光は、投影光学系１３０で反射を繰り返し、被処理体１４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、レチクル１２０と被処理体１４０を縮小倍率比の速度比でスキャンすることにより、レチクル１２０の全面を露光する。この際、ウェハステージと投影光学系及び照明光学系とが配置されている空間を露光のためのＥＵＶ光が通過する部分にのみ開口部を設けた隔壁で実質的に隔離し、少なくともウェハステージが配置されている空間を排気すると共に、管理手段によって空間の真空度が管理されているため、ウェハステージが配置された空間で発生したアウトガスが投影光学系及び照明光学系とが配置されている空間に影響を及ぼしにくく、常に安定した露光を行うことができる。
【００６２】
また、駆動機構を有するウェハステージ及びレチクルステージが配置された空間の圧力が投影光学系及び照明光学系とが配置されている空間の圧力よりも低く管理されているので、駆動機構などから発生したアウトガスが投影光学系及び照明光学系が配置された空間に拡散することを防止し、不純物のミラーへの付着を低減することができる。
【００６３】
本発明は、図４を参照して説明される露光方法１０００としての一側面も有する。図４は、本発明の一側面としての露光方法１０００を説明するためのフローチャートである。
【００６４】
まず、ＥＵＶ光源部１１２から被処理体１４０までのＥＵＶ光の光路を、かかるＥＵＶ光が通過可能に実質的に複数の空間に隔離する（ステップ１００２）。そして、隔離した複数の空間に露光装置１００の構成要素を配置する（ステップ１００４）。例えば、露光装置１００においては、隔離された空間にウェハステージ１４５、投影光学系１３０、レチクルステージ１２５、照明光学系１１４、ＥＵＶ光源部１１２を配置することで、ウェハステージ空間ＷＳＳ、投影光学系空間ＰＯＳ、レチクルステージ空間ＲＳＳ、照明光学系空間ＩＯＳ、光源空間ＬＳＳとした。
【００６５】
次に、露光装置１００の構成要素が配置された複数の空間の圧力を検出する（ステップ１００６）。検出された圧力に基づいて、複数の空間の圧力をＥＵＶ光源部１１２側の圧力が最も高く、被処理体１４０の配置された空間の圧力が最も低くなるように制御する（ステップ１００８）。かかる制御は、隔離された複数の空間を排気したり、不活性ガスなどの所定のガスを供給したりすることで行う。
【００６６】
これにより、ウェハステージや被処理体から発生したアウトガスが光学系及び光源に近い空間に拡散することを防止することができるため、アウトガスの影響を最小限に抑えることが可能となり、常に安定した露光を行うことができる。
【００６７】
次に、図５及び図６を参照して、露光装置１００又は１００Ａ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本発明の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。
【００６８】
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又は１００Ａ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。かかる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又は１００Ａ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。
【００６９】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明は、ＡｒＦエキシマレーザー、Ｆ２レーザー、電子ビームなどを光源とする露光装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【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】ウェハステージ空間と投影光学系空間とを隔離する隔壁及びＥＵＶ光が通過する開口部の形状の例示的一形態を示す部分模式図である。
【図３】図１に示す露光装置の変形例である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方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】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。
【符号の説明】
【００７１】
１００              露光装置
１１０              照明装置
１２０              レチクル
１２５              レチクルステージ
１３０              投影光学系
１４０              被処理体
１４５              ウェハステージ
１５０              アライメント検出機構
１６０              フォーカス位置検出機構
２００              チャンバー
２１０乃至２４０    隔壁
２１２乃至２４２    開口部
２１４              オリフィス壁
２５０乃至２９０    管理手段
２５２乃至２９２    排気部
２６４及び２８４    供給部
２６６及び２８８    供給制御部
ＷＳＳ              ウェハステージ空間
ＰＯＳ              投影光学系空間
ＲＳＳ              レチクルステージ空間
ＩＯＳ              照明光学系空間
ＬＳＳ              光源空間
ＥＯＳ              露光光学系空間
【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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