(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性ガスで置換すべきガス置換空間を囲み部材で囲んだ構造体に複数の通気孔を設け、前記構造体の周囲に空間を形成する容器内を不活性ガスで充満させることにより、前記ガス置換空間内に前記不活性ガスを侵入させ、前記ガス置換空間内を前記不活性ガスで置換する不活性ガス置換方法であって、
前記構造体の１つの囲み部材がレチクルで構成され、前記構造体の他の囲み部材がペリクル膜及びペリクル膜支持枠で構成され、該ペリクル膜支持枠に前記複数の通気孔が設けてあり、
前記容器は、側面を形成するレチクル支持部及び底面を形成する底部とを有し、
前記レチクルを、前記ペリクル膜及びペリクル膜支持枠が前記容器内に入るように前記レチクル支持部で支持することによって、
前記レチクルを前記容器を閉じる蓋として作用させることを特徴とする不活性ガス置換方法。
【請求項２】
不活性ガスで置換すべきガス置換空間を囲み部材で囲んだ構造体に複数の通気孔を設け、前記構造体の周囲に空間を形成する容器内を不活性ガスで充満させることにより、前記ガス置換空間内に前記不活性ガスを侵入させ、前記ガス置換空間内を前記不活性ガスで置換する不活性ガス置換装置であって、
前記構造体の１つの囲み部材がレチクルで構成され、前記構造体の他の囲み部材がペリクル膜及びペリクル膜支持枠で構成され、該ペリクル膜支持枠に前記複数の通気孔が設けてあり、
前記容器は、側面を形成するレチクル支持部及び底面を形成する底部とを有し、
前記レチクルを、前記ペリクル膜及びペリクル膜支持枠が前記容器内に入るように前記レチクル支持部で支持することによって、
前記レチクルを前記容器を閉じる蓋として作用させることを特徴とする不活性ガス置換装置。
【請求項３】
前記容器に、前記不活性ガスを供給する供給口と前記不活性ガスを排出する排出口とを設け、前記供給口から前記不活性ガスを供給し、前記排出口から前記容器内のガスを排出することにより、前記容器内に前記不活性ガスを充満させることを特徴とする請求項２に記載の不活性ガス置換装置。
【請求項４】
前記容器を前記レチクル支持部と前記レチクルの当接部分に隙間ができるように構成し、該隙間を前記排出口として作用させたことを特徴とする請求項３に記載の不活性ガス置換装置。
【請求項５】
前記ガス置換空間内の不純物濃度を測定する測定手段と、その測定結果に基づいて前記不活性ガスの流量を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項２に記載の不活性ガス置換装置。
【請求項６】
前記容器内の圧力を前記容器の周囲の圧力に対して陽圧としたことを特徴とする請求項２に記載の不活性ガス置換装置。
【請求項７】
前記容器内の圧力を測定する測定手段と、その測定結果に基づいて前記容器内の圧力を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項６に記載の不活性ガス置換装置。
【請求項８】
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の不活性ガス置換装置を用いてレチクルを保管することを特徴とするレチクル保管庫。
【請求項９】
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の不活性ガス置換装置を用いてレチクルの検査を行なうことを特徴とするレチクル検査装置。
【請求項１０】
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の不活性ガス置換装置を用いてレチクルの搬送を行なうことを特徴とするレチクル搬送ボックス。
【請求項１１】
デバイスの製造方法であって、
基板に感光材を塗布する工程と、
該基板の前記感光材に、請求項２乃至７のいずれか１項に記載の不活性ガス置換装置によりペリクル空間が不活性ガスで置換されたレチクルのパターンを転写する工程と、
該パターンが転写された基板を現像する工程と、
を含む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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光光として紫外光を用い、装置内を不活性ガスで置換し、マスクなどの原版のパターンを投影光学系を介して感光基板に照射する露光装置に好ましく適用され、パターン面への異物の付着防止のために設けられるペリクルと原版で囲まれたペリクル空間内の不活性ガス置換方法に関する。また、該ペリクル空間内を不活性ガス置換する不活性ガス置換装置を備えた露光装置に関する。また、不活性ガス置換装置を用いたレチクル保管庫、レチクル検査装置、レチクル搬送ボックス、デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＳＩあるいは超ＬＳＩなどの極微細パターンから形成される半導体素子等の製造工程においては、マスク等の原版に描かれた回路パターンを感光剤が塗布された基板上に縮小投影して焼き付け形成する縮小型投影露光装置が使用されている。半導体素子の実装密度の向上に伴いパターンのより一層の微細化が要求され、レジストプロセスの発展と同時に露光装置の微細化への対応がなされてきた。
【０００３】
露光装置の解像力を向上させる手段としては、露光波長をより短波長に変えていく方法と、投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくしていく方法とがある。
【０００４】
露光波長については、３６５ｎｍのｉ線から最近では２４８ｎｍ付近の発振波長を有するＫｒＦエキシマレーザ、１９３ｎｍ付近の発振波長を有するＡｒＦエキシマレーザの開発が行なわれている。更に、１５７ｎｍ付近の発振波長を有するフッ素（Ｆ2）エキシマレーザの開発が行なわれている。
【０００５】
遠紫外線とりわけ１９３ｎｍ付近の波長を有するＡｒＦエキシマレーザや、１５７ｎｍ付近の発振波長を有するフッ素（Ｆ2）エキシマレーザにおいては、これらの波長付近の帯域には酸素（Ｏ2）の吸収帯が複数存在することが知られている。
【０００６】
例えば、フッ素エキシマレーザーは波長が１５７ｎｍと短いため、露光装置への応用が進められているが、１５７ｎｍという波長は一般に真空紫外と呼ばれる波長領域にある。この波長領域では酸素分子による光の吸収が大きいため、大気はほとんど光を透過せず、真空近くまで気圧を下げ、酸素濃度を充分下げた環境でしか応用ができない。文献、「Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  Ｓｍａｌｌ  Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ」（Ｈｉｄｅｏ  Ｏｋａｂｅ著、Ａ  Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ、１９７８年、１７８頁）によると波長１５７ｎｍの光に対する酸素の吸収係数は約１９０ａｔｍ−１ｃｍ−１である。これは１気圧中で１％の酸素濃度の気体中を波長１５７ｎｍの光が通過すると１ｃｍあたりの透過率は、
Ｔ＝ｅｘｐ（−１９０×１ｃｍ×０．０１ａｔｍ）＝０．１５０
しかないことを示す。
【０００７】
また、酸素が上記光を吸収することによりオゾン（Ｏ3）が生成され、このオゾンが光の吸収をより増加させ、透過率を著しく低下させることに加え、オゾンに起因する各種生成物が光学素子表面に付着し、光学系の効率を低下させる。
【０００８】
従って、ＡｒＦエキシマレーザ、フッ素（Ｆ2）エキシマレーザ等の遠紫外線を光源とする投影露光装置の露光光学系の光路においては、窒素等の不活性ガスによるパージ手段によって、光路中に存在する酸素濃度を数ｐｐｍオーダー以下の低レベルに抑える方法がとられている。
【０００９】
このように、遠紫外線とりわけ１９３ｎｍ付近の波長を有するＡｒＦエキシマレーザや、１５７ｎｍ付近の波長を有するフッ素（Ｆ2）エキシマレーザ光を利用した露光装置においては、ＡｒＦエキシマレーザ光や、フッ素（Ｆ2）エキシマレーザ光が非常に物質に吸収されやすいため、光路内を数ｐｐｍオーダー以下でパージする必要がある。また水分に対しても同様のことが言え、やはり、ｐｐｍオーダー以下での除去が必要である。
【００１０】
このため露光装置内、とりわけ紫外光の光路となる部分に対しては不活性ガスでパージすることが行われている。また、露光装置内部と外部を連絡する部分には、ロードロック機構が設けられ、外部からレチクルやウエハを搬入する場合には、一旦外気と遮断し、ロードロック機構内の不純物を不活性ガスでパージした後、露光装置内部に搬入していた。
【００１１】
図１はフッ素（Ｆ2）エキシマレーザを光源とし、ロードロック機構を有する半導体露光装置の一例を示す模式的断面図である。
【００１２】
図１において、１はパターンの描画されたレチクルを搭載するレチクルステージ、２は原版としてのレチクル上のパターンを感光基板としてのウエハに投影する投影光学系、３はウエハを搭載しＸ、Ｙ、Ｚ、θおよびチルト方向に駆動するウエハステージ、４は照明光をレチクル上に照射するための照明光学系、５は光源からの光を照明光学系４に導光する引き回し光学系、６は光源であるフッ素（Ｆ2）エキシマレーザ部、７はレチクル上のパターン領域以外が照明されないように露光光を遮光するマスキングブレード、８および９は各々レチクルステージ１およびウエハステージ３の周囲の露光光軸を覆う筐体、１０は投影光学系２および照明光学系４の内部を所定のＨｅ雰囲気に調節するＨｅ空調機、１１および１２は筐体８および９の各々の内部を所定のＮ2 雰囲気に調節するＮ2 空調機、１３および１４はレチクルおよびウエハを各々筐体８および９内に搬入する時に使用するレチクルロードロックおよびウエハロードロック、１５および１６は各々レチクルおよびウエハを搬送するためのレチクルハンドおよびウエハハンド、１７はレチクルの位置調節に用いるレチクルアライメントマーク、１８は複数のレチクルを筐体８内で保管するレチクル一時保管庫、１９はウエハのプリアライメントを行うプリアライメント部である。また必要に応じて装置全体を不図示の環境チャンバに収納し、所定の温度に制御された空気を環境チャンバ内で循環させることによりチャンバ内の温度を一定に管理している。
【００１３】
図２はフッ素（Ｆ2）エキシマレーザを光源とし、ロードロック機構を有する半導体露光装置の他の例を示す模式的断面図である。図２において、図１と同じものには同じ符号を付けてある。
【００１４】
図２に示す露光装置では、露光装置全体が筐体２０で覆われており、その内部のＯ2およびＨ2ＯがＮ2 ガスによりパージされている。２１は、筐体２０全体をＮ2雰囲気にするための空調機である。本露光装置では、投影光学系２の鏡筒と照明光学系４の内部空間は各々筐体２０の内部空間（駆動系空間）と隔離されており、独立にＨｅ雰囲気に調節されている。１３および１４はレチクルおよびウエハを筐体２０内に搬入する時に使用するレチクルロードロックおよびウエハロードロックである。
【００１５】
また一般的にレチクルにはペリクルと称されるパターン保護装置が付けられている。これはレチクルパターン面に塵埃などの異物が付着するのを防止するもので、これによりウエハ上への異物転写による不良の発生頻度が抑制される。図３はこのペリクルの構造を示す模式図である。
【００１６】
ペリクル２４はレチクル２３のパターン面側に粘着剤等を使用して貼り付けられる。ペリクル２４は、このレチクルパターンを囲う大きさの支持枠２５と、その一端面に貼られた露光光を透過するペリクル膜２６で構成されている。またこのペリクル２４とレチクル２３で囲まれた空間（以下ペリクル空間）を完全に密閉させると、ペリクル空間内外の気圧差や酸素濃度差によりペリクル膜が膨らんだり凹んだりする不具合が発生するため、ペリクル支持枠２５には通気孔２７が設けられており、ペリクル空間内外で気体が流通できるようになっている。またさらにこの通気孔２７からペリクル空間内に外部の異物が侵入するのを防ぐために不図示の除塵フィルタがこの通気孔２７に設けられている。
【００１７】
図４は、図１および図２に示した露光装置におけるレチクルの搬送経路の一例を示す模式図である。
【００１８】
図４において、２２はレチクル２３の表面やペリクル膜２６の表面に付着している塵埃等の異物の大きさや個数を計測する異物検査装置である。レチクル２３は手動または図示の搬送装置によって露光装置の入口となるレチクルロードロック１３に搬入される。このとき一般に露光装置の外でレチクル２３とペリクル２４は張り合わされるため、搬入されるレチクル２３には既にペリクル２４が貼られている。次にレチクルロードロック１３内を不活性ガスでパージし、筐体８と同等の不活性ガス雰囲気となった後にレチクルハンド１５によりレチクルステージ１あるいはレチクル一時保管庫１８や異物検査装置２２のいずれかにレチクル２３は搬送される。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通り、紫外線とりわけＡｒＦエキシマレーザ光やフッ素（Ｆ2）エキシマレーザ光を利用した露光装置においては、ＡｒＦエキシマレーザ光や、フッ素（Ｆ2）エキシマレーザ光の波長における酸素および水分による吸収が大きいため、充分な透過率と安定性を得るためには酸素および水分濃度を低減し、これらの濃度を厳密に制御するため、露光装置内部と外部を連絡する部分には、ロードロック機構が設けられ、外部からレチクルやウエハを搬入する場合には、一旦外気と遮断し、ロードロック機構内の不純物を不活性ガスでパージした後、露光装置内部に搬入していた。
【００２０】
このように、フッ素（Ｆ2）エキシマレーザ光の透過率やその安定性を確保するために、投影レンズ端面や測長用干渉光学系を含むレチクルステージ（ウエハステージ）全体を気密チャンバ内部に配置し、この内部全体を高純度不活性ガスでパージするだけでなく、さらに内部の不活性ガス濃度を一定に保ったまま、この気密チャンバ内にウエハやレチクルを搬入出するために、ロードロック室を気密チャンバに隣接して配置している。しかしながら、ロードロック室に搬入されるレチクルにはペリクルが貼られており、ペリクルとペリクル支持枠とレチクルに囲まれたペリクル空間も不活性ガスでパージしなければ透過率が低下し、生産性を悪化させる要因となっていた。
【００２１】
また、特開平９−７３１６７号公報では、予め不活性ガス雰囲気中でレチクルとペリクルを張り合わせ、ペリクル空間内を１％酸素濃度以下の不活性ガスで封入する技術が開示されている。しかし前述のように波長１５７ｎｍの光の透過率は、酸素濃度１％の大気圧気体中の場合で１ｃｍ当たり１５％しかない。現状では、レチクルとペリクル膜間の空気間隔は約６ｍｍであり、たとえ酸素濃度０．１％の気体で充填しても、この空隙での波長１５７ｎｍの光の透過率は８９．２％にしかならない。一方、露光装置の光源からウエハまでの光路の空間総距離は少なくとも１ｍを越える。１ｍの空間の透過率を８０％以上確保するためにはおよそ１０ｐｐｍｖ／ｖ以下に酸素濃度を抑える必要があり、理想的には１ｐｐｍ以下が目標となる。他の空間とのバランスや総空間距離での透過率維持という観点からペリクル空間についても少なくとも１〜１００ｐｐｍ以下の酸素濃度が要求される。もちろん水分や炭酸ガス濃度についても同様である。
【００２２】
また、ペリクル空間を不活性ガスでパージする方法に関しては、特開平９−１９７６５２号公報にペリクル枠に気体を注入あるいは排気するための開口部と開口を封止するための栓を設け、予めペリクル枠とペリクルとレチクルで囲まれた空間を窒素で満たす技術が開示されているが、ペリクルには酸素透過性があるので、レチクル保管中など長い時間酸素濃度の高い空間に置かれた場合、外部との酸素濃度差によりペリクル空間に酸素が入り込み、露光光が吸収される問題がある。また、ペリクル空間を密閉すると、気圧の変動によりペリクルが変形して破損する可能性がある。
【００２３】
従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、露光光として紫外光を用い、装置内を不活性ガスで置換し、原版のパターンを投影光学系を介して感光基板に照射する露光装置において、原版とペリクル膜で略閉じられた空間を不活性ガスで有効に置換する技術を提供することである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる不活性ガス置換方法は、不活性ガスで置換すべきガス置換空間を囲み部材で囲んだ構造体に複数の通気孔を設け、前記構造体の周囲に空間を形成する容器内を不活性ガスで充満させることにより、前記ガス置換空間内に前記不活性ガスを侵入させ、前記ガス置換空間内を前記不活性ガスで置換する不活性ガス置換方法であって、前記構造体の１つの囲み部材がレチクルで構成され、前記構造体の他の囲み部材がペリクル膜及びペリクル膜支持枠で構成され、該ペリクル膜支持枠に前記複数の通気孔が設けてあり、前記容器は、側面を形成するレチクル支持部及び底面を形成する底部とを有し、前記レチクルを、前記ペリクル膜及びペリクル膜支持枠が前記容器内に入るように前記レチクル支持部で支持することによって、前記レチクルを前記容器を閉じる蓋として作用させることを特徴としている。
【００３３】
また、本発明に係わる不活性ガス置換装置は、、前記構造体の周囲に空間を形成する容器内を不活性ガスで充満させることにより、前記ガス置換空間内に前記不活性ガスを侵入させ、前記ガス置換空間内を前記不活性ガスで置換する不活性ガス置換装置であって、
前記構造体の１つの囲み部材がレチクルで構成され、前記構造体の他の囲み部材がペリクル膜及びペリクル膜支持枠で構成され、該ペリクル膜支持枠に前記複数の通気孔が設けてあり、前記容器は、側面を形成するレチクル支持部及び底面を形成する底部とを有し、前記レチクルを、前記ペリクル膜及びペリクル膜支持枠が前記容器内に入るように前記レチクル支持部で支持することによって、前記レチクルを前記容器を閉じる蓋として作用させることを特徴としている。
【００３６】
また、この発明に係わる不活性ガス置換装置において、前記容器に、前記不活性ガスを供給する供給口と前記不活性ガスを排出する排出口とを設け、前記供給口から前記不活性ガスを供給し、前記排出口から前記容器内のガスを排出することにより、前記容器内に前記不活性ガスを充満させることを特徴としている。
【００３８】
また、この発明に係わる不活性ガス置換装置において、前記容器を前記レチクル支持部と前記レチクルの当接部分に隙間ができるように構成し、該隙間を前記排出口として作用させたことを特徴としている。
【００３９】
また、この発明に係わる不活性ガス置換装置において、前記ガス置換空間内の不純物濃度を測定する測定手段と、その測定結果に基づいて前記不活性ガスの流量を制御する制御手段とを有することを特徴としている。
【００４０】
また、この発明に係わる不活性ガス置換装置において、前記容器内の圧力を前記容器の周囲の圧力に対して陽圧としたことを特徴としている。
【００４１】
また、この発明に係わる不活性ガス置換装置において、前記容器内の圧力を測定する測定手段と、その測定結果に基づいて前記容器内の圧力を制御する制御手段とを有することを特徴としている。
【００４２】
また、本発明に係わる露光装置は、上記の不活性ガス置換装置を用いて基板の周囲の空間を不活性ガスで置換し、前記基板にパターンを転写することを特徴としている。
【００４３】
また、本発明に係わるレチクル保管庫は、上記の不活性ガス置換装置を用いてレチクルを保管することを特徴としている。
【００４４】
また、本発明に係わるレチクル検査装置は、上記の不活性ガス置換装置を用いてレチクルの検査を行なうことを特徴としている。
【００４５】
また、本発明に係わるレチクル搬送ボックスは、上記の不活性ガス置換装置を用いてレチクルの搬送を行なうことを特徴としている。
【００４６】
また、本発明に係わるデバイスの製造方法は、デバイスの製造方法であって、基板に感光材を塗布する工程と、該基板の前記感光材に、請求項２乃至７のいずれか１項に記載の不活性ガス置換装置によりペリクル空間が不活性ガスで置換されたレチクルのパターンを転写する工程と、該パターンが転写された基板を現像する工程と、を含むことを特徴としている。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について説明する。
【００４８】
本発明の実施形態に係る露光装置は、露光光として紫外光を用い、装置内を不活性ガスで置換し、原版としてのマスク等のパターンを投影光学系を介して感光基板に照射する露光装置であれば公知のものに適用される。
【００４９】
また、本発明の実施形態に係る露光装置に用いる露光光としての紫外光は制限されないが、従来技術で述べたように、遠紫外線とりわけ１９３ｎｍ付近の波長を有するＡｒＦエキシマレーザや、１５７ｎｍ付近の波長を有するフッ素（Ｆ2）エキシマレーザ光に対して有効である。
【００５０】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を具体的に説明する。
【００５１】
（第１の実施形態）
図５は、本発明の第１の実施形態に係るペリクル空間を不活性ガスでパージするパージ機構を示す概略図である。
【００５２】
図５において、気密チャンバ３６は、図１におけるレチクルステージ１やレチクル一時保管庫１８を収納する筐体８に相当しており、これには不活性ガス供給ライン３４より不活性ガスが導入され、不活性ガス排出ライン３５より不活性ガスが排出されることで、この気密チャンバ３６内は不活性ガスでパージされている。
【００５３】
この気密チャンバ３６内の酸素及び水分濃度は露光光の透過率維持という観点から1〜１００PPM、好ましくは１０PPM以下にすべきであるが、気密チャンバ３６内は不図示のレチクル搬送機構などのアクチュエータなどがある容量の大きい空間なので酸素及び水分濃度を１０PPM以下にすることは困難である。この気密チャンバ３６内の酸素及び水分濃度を１０PPM以下にするためには大量の不活性ガス消費量が必要となり、装置稼動コストがかかるので本実施形態では気密チャンバ３６内の酸素及び水分濃度を１００〜１０００PPMに設定している。
【００５４】
レチクル支持台２８は気密チャンバ３６内のレチクル一時保管庫１８に配置されている。ペリクル２４（支持枠２５とその一端面に貼られたペリクル膜２６とを有する）が貼り付けられたレチクル２３は、不図示のレチクルハンドあるいは気密チャンバ３６外に設けられた不図示の搬送ロボットや手動によって支持台２８上の所定の位置に位置決めされつつ搭載される。この支持台２８には必要に応じてレチクル２３を吸着固定する吸着溝を設けても良い。また支持台２８上のレチクル２３をさらに精密に位置決めするための位置決め機構（不図示）を別途設けることも可能である。
【００５５】
レチクル支持台２８はレチクル支持部２９と底面３０で構成されていて、中にペリクル２４を入れることができる空間があり、レチクル２３を蓋として乗せることにより略閉空間３９を形成する。この略閉空間３９に不活性ガス供給ライン４０から不活性ガスを供給し、ペリクル枠とペリクル膜及びレチクルの周囲に不活性ガスを充填している。
【００５６】
不活性ガスは不活性ガス供給ライン４０から略閉空間３９に供給されつつ不活性ガス排出ライン４１からチャンバ３６外に排出されるので常に純度の高い不活性ガスによる置換がおこなわれ純度の高いパージが可能となる。
【００５７】
ペリクルには図６に示すように通気孔２７が複数個開けられている。よって略閉空間３９に充填された不活性ガスは気体の拡散によりペリクル枠の通気孔２７を通りペリクル空間に侵入する。ペリクル空間中の酸素及び水分は気体の拡散によりペリクル枠の通気孔２７を通りペリクル空間外へ移動して、不活性ガスの流れにより不活性ガス排出ライン４１から排出される。
【００５８】
このようにペリクル空間の不活性ガス濃度は徐々に上昇して、酸素及び水分濃度が１０PPM以下のパージが実現する。よって気密チャンバ３６内の酸素及び水分濃度が１００〜１０００PPMであってもペリクル空間内の酸素及び水分濃度を０〜１００PPMにすることが可能となる。
【００５９】
また略閉空間３９内の圧力を陽圧にすると不活性ガス排出ライン４１或いはレチクル支持台２８とレチクル２３との間の僅かな隙間からの酸素及び水分の浸入を防ぐことが出来る。本実施形態では、不活性ガスを供給、排出している間の略閉空間３９内の圧力を圧力計３７にて測定して、略閉空間３９内の圧力を陽圧にするべく不活性ガスの排出ライン４１に取り付けた絞り３８を調整している。
【００６０】
略閉空間３９内の圧力は高いほど酸素及び水分の浸入を防ぐことが出来るが、あまり圧力を高くするとレチクル２３が浮き上がりを起こす。レチクル２３の浮き上がりを防止するためにレチクル支持台２８にレチクル２３を吸着固定する吸着溝を設けても良い。又はレチクルずれ防止部４８を設けても良い。さらに不活性ガスの排出ライン４１に取り付けた絞り３８を調整する代わりに、圧力計３７の値に基づいて不図示の制御演算装置により不活性ガス供給量、不活性ガス供給速度、不活性ガス供給圧力、不活性ガス排出量、不活性ガス排出速度、不活性ガス排出圧力のいずれか又は組み合わせを制御することにより略閉空間３９内の圧力を陽圧にしてもよい。
【００６１】
また、レチクル２３が、不図示のレチクルハンドあるいは気密チャンバ３６外に設けられた不図示の搬送ロボットや手動によって支持台２８上の所定の位置に搭載されると同時に或いはその前に不活性ガス供給ライン４０から不活性ガスを略閉空間３９内に供給している。供給された不活性ガスが略閉空間３９内を通り不活性ガスの排出ライン４１から排出される際に、その中の酸素、水分濃度は不活性ガスの排出ライン４１に配置された酸素、水分濃度計４２にて測定される。
【００６２】
パージの初期段階では略閉空間３９内の酸素、水分濃度は気密チャンバ３６とほぼ同じ１００〜１０００PPMを示し、パージの進行とともに酸素、水分濃度は低下する。詳しくは、略閉空間３９内の雰囲気が不活性ガスで置換されるまでの比較的短い時間の間は急激に酸素・水分濃度が低下する。その後ペリクル空間内の雰囲気中の酸素・水分が分子の拡散により置換されるまでの間の比較的長い時間の間はゆっくり酸素・水分濃度が低下する。よって不活性ガスの排出ライン４１に配置された酸素、水分濃度計４２の測定値をモニターすることにより略閉空間３９内及びペリクル空間内の酸素・水分濃度まで測定できる。
【００６３】
酸素、水分濃度計４２による測定値がレチクル空間の目標パージ濃度である０〜１００PPMになるまでの比較的短い時間の間に不図示の不活性ガス流量調整手段により比較的多量の不活性ガスを不活性ガス供給ライン４０に流している。このときの不活性ガス供給量は略閉空間３９内ｍｐ酸素・水分濃度が１〜１０分程度以下で０〜１００PPMになるように決めている。略閉空間３９内の酸素、水分濃度が０〜１００PPMになった後の比較的長い時間の間は不図示の不活性ガス流量調整手段により不活性ガス供給ライン４０に流す流量を切り替えている。このときの不活性ガス供給量は略閉空間３９内酸素・水分濃度が０〜１００PPMに維持できる流量で十分である。
【００６４】
このように不活性ガスの流量を酸素・水分濃度計の測定値を基に調整することにより少ない不活性ガス消費量と早い置換速度の両方を満足している。本実施形態では略閉空間３９内の容積をペリクル空間の容積の１０倍以下にしている。さらに置換速度を早めるためには略閉空間３９内の容積をペリクル空間の容積の１０倍以下にするとよい。
【００６５】
さらにペリクル空間内の不活性ガス濃度情報を不図示のコンピュータに送ることにより、レチクル搬送に先立ちペリクル空間内の酸素・水分濃度を知ることができるので、レチクル一時保管庫１８に配置した場合にはレチクルステージへの搬送の可否判断やレチクルステージ１に配置した場合には露光開始の可否判断或いはパージ完了の予測を行うことが可能となる。
【００６６】
レチクル搬送中は不活性ガスパージされたペリクルが気密チャンバ３６内の酸素・水分濃度が高い空間を通過するが、比較的短い時間であればペリクル空間内のパージ濃度が下がることはない。例えば露光機内のレチクル一時保管庫１８からレチクルステージ１までの搬送は６０秒程度で終了する。その時間に比べて酸素・水分の分子の拡散速度は十分に遅く、ペリクル枠に設けられた均圧孔にはフィルターが貼られているので搬送中にペリクル空間内の雰囲気が置換されることはほぼない。
【００６７】
図７は本実施形態のペリクル空間内パージ機構を露光機内のレチクル一時保管庫１８に配置した状態を示す概要図である。
【００６８】
本実施形態によるペリクル空間内パージ機構は上下方向に小さく配置できる特徴があるので、レチクル一時保管庫１８では多段に配置している。各ペリクル空間内パージ機構は露光までの待機の間にペリクル空間内を不活性ガスでパージしている。この場合も気密チャンバ３６内の酸素及び水分濃度が１００〜１０００PPMであってもペリクル空間内の酸素及び水分濃度を０〜１００PPMにすることが可能となる。また、上下多段の機構内はそれぞれ独立しているので、レチクル一時保管棚にレチクルを挿入あるいは排出する際に他のパージ濃度を悪化させることはない。また、ペリクル空間内パージ機構を水平方向に並べて配置してもよい。さらに上下左右に並べて配置してもよい。パージ完了後にはレチクルステージへの搬送が可能となる。本実施形態のペリクル空間内パージ機構からレチクルを搬出したあとで、レチクルの代わりに蓋をしてもよい。
【００６９】
図８は本実施形態のペリクル空間内パージ機構を露光機内のレチクルステージ１に配置した状態を示す概要図である。
【００７０】
レチクルステージに配置した場合にはレチクル支持台２８の底面３０にシールガラス４３を設けてパージ空間の確保と露光光の透過を両立させている。レチクルステージにおいては露光中もペリクル空間内を不活性ガスでパージすることが可能となる。また、高濃度パージを行う容積が小さいので略閉空間３９内の置換速度が早く、Ｎ2消費量が少くできる利点がある。パージ完了後には露光開始が可能となる。
【００７１】
（第２の実施形態）
上記の第１の実施形態では、略閉空間３９に充填された不活性ガスを不活性ガス排出ライン４１から排出していたが、レチクル２３とレチクル支持台２８との間に微小な隙間を設けてそこから不活性ガスを排出してもよい。本発明の第２の実施形態を、図９Ａ（断面図）を参照して説明する。
【００７２】
不活性ガスは不活性ガス供給ライン４０からレチクル支持台２８に供給される。供給された不活性ガスは多孔板２８ａを通り略閉空間３９へと侵入する。このとき多孔板２８ａを通ることで略閉空間３９内にムラ無く均一に不活性ガスが供給される。
【００７３】
レチクル支持台２８のレチクル支持部２９はレチクル２３を３箇所もしくは４箇所で支えている。図９Ｂ（側面図）に示すように、レチクル２３との接触部分４７以外は微小な隙間が設けられている。この微小隙間から不活性ガスが排出されるときの圧力損失により略閉空間３９内を陽圧にしている。この隙間の寸法は不活性ガスの消費量を抑えるためには1ｍｍ以下がよく、好ましくは10〜100μｍがよい。
【００７４】
ペリクルには図６に示すように通気孔２７が複数個開けられている。よって略閉空間３９に充填された不活性ガスは気体の拡散によりペリクル枠の通気孔２７を通りペリクル空間に侵入する。ペリクル空間中の酸素及び水分は気体の拡散によりペリクル枠の通気孔２７を通りペリクル空間外へ移動して、不活性ガスの流れによりレチクル２３とレチクル支持台２８との間の微小な隙間から排出される。このようにペリクル空間の不活性ガス濃度は徐々に上昇して、酸素及び水分濃度を１０PPM以下とするパージが実現する。また、本実施形態ではレチクル支持部２９とレチクル２３が３箇所もしくは４箇所で接触しているので、全域で接触している場合に比べて、接触によるペリクル裏面の異物付着が少ないメリットがある。
【００７５】
（第３の実施形態）
上記の第１、第２の実施形態では、不活性ガスは略閉空間３９内に対し任意の場所もしくは下側から供給されていたが、ペリクル枠の通気孔２７の近傍より略閉空間３９内に供給してもよい。本発明の第３の実施形態を、図１０を参照して説明する。
【００７６】
不活性ガスは不活性ガス供給ライン４０から略閉空間３９へ供給される。このときペリクル枠の通気孔２７の近傍より不活性ガスを供給することにより、ペリクル空間から気体の拡散により通気孔２７を通りペリクル空間外へ移動した酸素及び水分を効率的に不活性ガス排出口に除去できる。また、常にペリクル枠の通気孔２７の近傍の不活性ガスの濃度を高くすることができ、効率的にペリクル空間内のパージを行うことが出来る。ペリクル枠の通気孔２７の近傍への不活性ガスの供給は図１１に示すようにペリクル枠の通気孔２７に略直交する方向でもよい。
【００７７】
本発明の各実施形態における略閉空間３９内への不活性ガスの供給方法、排出方法はそれぞれの実施形態に限定されるものではなく、任意の組み合わせでもペリクル内空間パージの効果が得られる。
【００７８】
（第４の実施形態）
第１の実施形態では、ペリクル空間内の酸素・水分濃度を測定する際に略閉空間３９内の酸素・水分濃度を測定したが、ペリクル空間内の酸素・水分濃度を直接測定しても良い。図１２はペリクル空間内の酸素・水分濃度を直接測定する実施形態を示す概要図である。
【００７９】
本実施形態では、図１２に示すように、レチクル２３およびペリクル２４を挟むように対向して、ペリクル空間内不純物検出装置４４を配置する。ペリクル空間内不純物検出装置４４は投光部４５と受光部４６にて構成されており、投光部４５は露光装置の光源であるフッ素エキシマレーザを分岐してファイバで導光する。
【００８０】
一般にフッ素エキシマレーザ光はファイバでの減衰が大きいため、本実施形態では透過率の高い石英中空ファイバを使用している。ファイバの先端には不図示のコリメータレンズ等の光学部品が配置され、ファイバからの射出光を細い平行光に成形している。
【００８１】
ファイバからの射出光がレチクル２３に当たるクロムパターン部分には、クロム膜のない窓を設けている。この窓によりレチクル２３に入射した光はクロムパターンの影響を受けることなく、受光部４６へと達する。受光部４６はフォトダイオード等の光量を測定するセンサにて構成される。
【００８２】
本実施形態のペリクル空間内不純物検出装置４４では、投光部４５から射出されたフッ素エキシマレーザ光が受光部４６に入射する間にペリクル空間内の酸素と水分にて減衰された光量を検知することにより酸素と水分の濃度を算出している。
【００８３】
本実施形態で使用する受光部４６のフォトダイオードは入力光量に応じた電流値を出力する。予めペリクル空間内にて減衰のない条件で初期光量を測定し、その出力電流値をＩａとする。また、実際にペリクル空間内の酸素、水分にて減衰された光量による出力電流値をＩｂとすると、ペリクル空間内での透過率Ｔは
Ｔ＝Ｉｂ／Ｉａ
となる。また、波長１５７ｎｍの光に対する酸素の吸収係数は約１９０ａｔｍ−１ｃｍ−１であるので、１気圧中での酸素、水分濃度Ｎは以下の式により算出される。
【００８４】
Ｎ＝ｌｎ｛Ｔ／（−１９０×ｌ）｝
ここでｌはペリクル空間内を光が通過した距離を表す。
【００８５】
投光部４５から射出されたフッ素エキシマレーザ光がペリクル面の法線に対してθの角度でペリクル支持枠２５に平行に入射し、ペリクル支持枠２５の高さをＳｏとすると、ｌ＝Ｓｏ／ｃｏｓθとなる。よって酸素と水分の濃度Ｎは以下の式により算出される。
【００８６】
Ｎ＝ｌｎ｛（Ｉｂ／Ｉａ）／（−１９０×（Ｓｏ／ｃｏｓθ））｝
以上の通り、投光部４５から射出されたフッ素エキシマレーザ光が受光部４６に入射する間にペリクル空間内の酸素、水分にて減衰された光量を検知することにより酸素と水分の濃度を算出している。
【００８７】
本実施形態のペリクル空間内不純物検出装置４４では露光機の光源であるフッ素エキシマレーザを分岐して使用しているので、露光機以外の装置に同様の機能を設けた場合より装置の規模がコンパクトになり、コスト面でも有利である。しかし、例えば波長１７２ｎｍのキセノンエキシマランプを投光ランプとして使用しても、同様の機能が得られることは言うまでもない。
【００８８】
（第５の実施形態）
以上の実施形態ではペリクル空間内パージ機構を半導体露光装置内に配置したが、本発明によるペリクル空間内パージ機構は半導体露光装置以外に配置してもよく、例えばデバイスメーカーのクリーンルームにおいてレチクルを保管するレチクルストッカーやクリーンルーム内においてレチクルを搬送するレチクル搬送ボックス内に配置してもよい。
【００８９】
レチクルストッカーに配置した場合もレチクルストッカー全体を不活性ガスパージするよりもはるかに小さい容積の空間をパージすればよいので、使用する不活性ガスの消費量が少なくて済む。さらに、レチクルストッカー内の機構内はそれぞれ独立しているので、レチクル一時保管棚にレチクルを挿入あるいは搬出する際に他のパージ濃度を悪化させることはない。レチクルストッカーでは上下左右に並べて配置することが望ましい。
【００９０】
レチクル搬送用ボックス内に配置した場合は露光装置間或いはレチクルストッカーへの搬送中にペリクル空間の不活性ガスパージが可能となる。このときレチクル搬送エリア全域或いはレチクル搬送用ボックス全体を不活性ガスパージするよりもはるかに小さい容積の空間をパージすればよいので、使用する不活性ガスの消費量が少なくて済む。
【００９１】
また、以上の実施形態ではペリクル空間内パージ機構を100〜1000PPMにパージしたパージチャンバー内に配置したが、周囲の酸素・水分濃度にとらわれることなくペリクル空間内のパージが可能であり、例えば酸素濃度２０％程度の大気中であっても所望のペリクル空間内パージが行われることは言うまでもない。
【００９２】
（デバイスの製造方法）
次に上記第１及び第５の実施形態の露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。
【００９３】
図１３は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップ1（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。一方、ステップ3（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエ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）等の組立て工程を含む。ステップ6（検査）ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ7）する。
【００９４】
図１４は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ11（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ13（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16（露光）では上記の露光装置によって回路パターンをウエハに転写する。ステップ17（現像）では露光したウエハを現像する。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なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フッ素エキシマレーザなどの紫外光を光源とする投影露光装置において、ペリクル付きの原版のペリクル空間内の不活性ガスパージを行うことが可能となる。これにより、露光装置の生産性を損なうことなく、高精度かつ安定した露光制御が可能になり、微細な回路パターンが安定してかつ良好に投影できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が好ましく適用される投影露光装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】本発明が好ましく適用される他の投影露光装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】レチクルに貼られたペリクルの概略構成を示す斜視図である。
【図４】本発明が好ましく適用される投影露光装置の、特にレチクル搬送経路を示す概略構成図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を表す概略構成図である。
【図６】本発明の第１の実施形態で使用されるレチクルに貼られたペリクルの概略構成を示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施形態をレチクル一時保管庫に配置した概略構成図である。
【図８】本発明の第１の実施形態をレチクルステージに配置した概略構成図である。
【図９Ａ】本発明の第２の実施形態を表す概略構成断面図である。
【図９Ｂ】本発明の第２の実施形態を表す概略構成側面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態を表す概略構成図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態における不活性ガス供給位置の他の例を表す概略構成図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態を表す概略構成図である。
【図１３】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローチャートである。
【図１４】図１３のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１  レチクルステージ
２  投影光学系
３  ウエハステージ
４  照明光学系
５  引き回し光学系
６  Ｆ2 レーザ部
７  マスキングブレード
８，９，２０  筐体
１０，１１，１２，２１  空調機
１３  レチクルロードロック
１４  ウエハロードロック
１５  レチクルハンド
１６  ウエハハンド
１７  レチクルアライメントマーク
１８  レチクル一時保管庫
１９  プリアライメント部
２２  異物検査装置
２３  レチクル（原版）
２４  ペリクル
２５  ペリクル支持枠
２６  ペリクル膜
２７  通気孔
２８  レチクル支持台
２９  レチクル支持部
３０  底面
３１  フィルター
３２  不活性ガス供給口
３３  不活性ガス排出口
３４  不活性ガス供給ライン
３５  不活性ガス排出ライン
３６  気密チャンバ
３７  圧力計
３８  絞り
３９  略閉空間
４０  不活性ガス供給ライン
４１  不活性ガス排出ライン
４２  酸素、水分濃度計
４３  シールガラス
４４  ペリクル空間内不純物検出装置
４５  ペリクル空間内不純物検出装置の投光部
４６  ペリクル空間内不純物検出装置の受光部
４７  レチクルとレチクル支持部の接触部分
４８  レチクルずれ防止部
【図１】
0004006235.tif 000002
【図２】
0004006235.tif 000003
【図３】
0004006235.tif 000004
【図４】
0004006235.tif 000005
【図５】
0004006235.tif 000006
【図６】
0004006235.tif 000007
【図７】
0004006235.tif 000008
【図８】
0004006235.tif 000009
【図９Ａ】
0004006235.tif 000010
【図９Ｂ】
0004006235.tif 000011
【図１０】
0004006235.tif 000012
【図１１】
0004006235.tif 000013
【図１２】
0004006235.tif 000014
【図１３】
0004006235.tif 000015
【図１４】
0004006235.tif 000016