(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置の露光光路であってパージされる空間にガスを供給する経路を有するガス供給装置であって、
前記経路内の前記ガスに含まれる不純物の濃度を検出する第１の検出部と、
前記第１の検出部よりガスの供給方向に対して下流かつ前記空間の上流において前記経路から分岐した分岐経路と、
前記ガスの供給経路を前記分岐経路に切り替える第１の切り替え手段と、
前記分岐経路に設けられた、前記不純物を除去するフィルターとを有し、
前記第１の検出部が規定値を越える前記不純物の濃度を検出した場合、前記第１の切り替え手段により前記ガスの供給経路を前記分岐経路に切り替えることを特徴とするガス供給装置。
【請求項２】
前記第１の検出部と前記第１の変更手段との間に、前記ガスの流れを遅延させる第１の遅延部を有することを特徴とする請求項１記載のガス供給装置。
【請求項３】
前記フィルターを通過した前記ガスに含まれる不純物の濃度を検出する第２の検出部と、
前記第２の検出部より下流かつ前記空間より上流に設けられた、前記ガスの供給を遮断する遮断弁とを更に有し、
前記第２の検出部が規定値を越える前記不純物を検出した場合、前記遮断弁により前記ガスの供給を遮断することを特徴とする請求項１又は２記載のガス供給装置。
【請求項４】
前記遮断弁より下流かつ前記空間より上流において前記経路に接続された接続経路と、
前記ガスの供給経路を前記接続経路に切り替える第２の切り替え手段と、
前記接続経路にガスを供給する予備のガス供給装置とを更に有し、
前記遮断弁が前記ガスの供給を遮断した場合、前記第２の切り替え手段により前記ガスの供給経路を前記接続経路に切り替えることを特徴とする請求項３記載のガス供給装置。
【請求項５】
前記切り替え手段を制御する制御部を有することを特徴とする請求項１又は４記載のガス供給装置。
【請求項６】
前記検出部が検出する前記不純物は、アンモニア、二酸化炭素、有機物、無機物、酸素、水の一つを含むことを特徴とする請求項１又は３記載のガス供給装置。
【請求項７】
前記第２の検出部より下流かつ前記遮断弁より上流に、前記ガスの流れを遅延させる第２の遅延部を有することを特徴とする請求項３又は４記載のガス供給装置。
【請求項８】
前記遅延部は、遅延配管又はタンクであることを特徴とする請求項２又は７記載のガス供給装置。
【請求項９】
前記遮断弁の下流かつ前記第２の切り替え手段の上流においてガスの経路からガスを排気する排気部を有することを特徴とする請求項４記載のガス供給装置。
【請求項１０】
前記不純物の濃度が前記規格値を越えたことを通知する通知部を有することを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか一項記載のガス供給装置。
【請求項１１】
無停電電源部を有することを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか一項記載のガス供給装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載のガス供給装置と、
前記ガス供給装置から供給されたガスでパージされた前記空間を介して被処理体を露光する露光装置とを有することを特徴とする露光システム。
【請求項１３】
請求項１２記載の露光システム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を現像する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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス供給装置に関する。例えば、紫外線で基板を露光する露光装置の光路に不活性ガスを供給するのに好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型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付け（リソグラフィー）方法としては投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
投影露光装置は、一般に、光源から出射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。照明光学系においては、均一な照明領域を得るために光源からの光束を複数のロッドレンズから構成されるハエの目レンズなどのライトインテグレーターに導入し、ライトインテグレーター射出面を２次光源面としてコンデンサーレンズでマスク面をケーラー照明する。
【０００４】
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、解像度は良くなる。
【０００５】
このため、近年の光源は、超高圧水銀ランプ（ｇ線（波長約４３６ｎｍ）、ｉ線（波長約３６５ｎｍ））から波長の短い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）になろうとしており、Ｆ２エキシマレーザー（波長約１５７ｎｍ）の実用化も進んでいる。
【０００６】
しかし、ｉ線あるいは更に短波長の露光光を用いた場合は、短波長化により露光光が空気中の不純物を酸素（Ｏ２）と光化学反応させることが知られており、かかる反応による生成物が光学系の光学素子（レンズやミラー等）に付着し、不透明な曇りが生じる。
【０００７】
この生成物としては、例えば、亜硫酸（ＳＯ２）が光のエネルギーを吸収し励起状態になると、空気中の酸素と反応（酸化）することによって生じる硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳＯ４）が代表的に挙げられる。この硫酸アンモニウムは白色を帯びており、レンズやミラー等の光学部材の表面に付着すると曇り状態となる。そして、露光光は硫酸アンモニウムで散乱や吸収される結果、光学系の透過率が低下するため、被処理体に到達するまでの露光光量（透過率）低下が大きくなってスループットの低下を招く。
【０００８】
従って、波長が２５０ｎｍ以下のエキシマレーザー等の遠紫外線、特に、１９３ｎｍ付近の発振波長を有するＡｒＦエキシマレーザーにおいては、かかる波長領域に酸素の吸収帯が複数存在しており、例えば、図１０に示すように、工場設備１１００から供給される不活性ガスを露光装置１２００の配管接続口１２１０に接続して光学系のパージを行い、露光光路中の酸素濃度を極めて低いレベルに抑えるとともに、発振波長の純度を高めつつ吸収の少ない波長を露光光として使用している。ここで、図１０は、従来の露光装置を示す概略ブロック図である。
【０００９】
また、１５７ｎｍ付近の発振波長を有するＦ２エキシマレーザーにおいては、かかる波長領域に酸素の吸収帯が連続して存在していることが既に知られており、ＡｒＦエキシマレーザーのように吸収の極めて少ない波長を露光光として選択することは不可能である。また、１５７ｎｍ付近の真空紫外線には、１９３ｎｍ付近ではみられない水蒸気の吸収帯が連続して存在している。１５７ｎｍ付近の真空紫外線は、アンモニア（ＮＨ３）、二酸化炭素（ＣＯ２）、有機ガスなどにも吸収されやすく、１６０ｎｍ以下の真空紫外線では問題視されなかった露光光路中での光吸収が大幅に増加する。
【００１０】
更に、露光光路中の光吸収物質の濃度が露光動作中に変動すると、目標露光量に対する実露光量の変動（誤差）が生じ、上述のスループットのみならず露光量制御精度についても大幅な低下を招く。
【００１１】
従って、遠紫外域線やエキシマレーザーを投影露光装置に使用する際、光学系への生成物付着、光学系の効率及び露光量制御の観点から露光光路中の気体成分に関する不純物濃度の監視を行う必要がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１０に示した従来の露光装置では、供給される不活性ガスに含まれる不純物濃度の検知を行うことができず、工場設備の不具合等で不純物濃度が規格値を越えた不活性ガス等が投影露光装置に流入する場合がある。不純物濃度が規格値を越えた不活性ガス等が投影露光装置に流入した場合、（１）露光光路中の光吸収が増加し、装置のスループットの大幅な低下を招く、（２）露光光路中の光吸収が露光動作中に変動すると、目標露光量に対する露光量の変動（誤差）が生じ、露光量制御精度が悪化する、（３）露光光路中の不活性ガス等の不純物が光化学反応し、反応による生成物が光学系の光学素子（レンズやミラー）に付着し、光学効率などの特性が低下し、付着状態によっては高価な光学素子の交換が必要となる、（４）露光光路中に不活性ガス等を導く配管系統も不純物が付着してしまい配管系統の洗浄作業もしくは配管系統の交換が必要になる、等の弊害を生じてしまう。
【００１３】
そこで、本発明は、パージされる空間に規定値を越えた不純物濃度のガスが供給されないようにすることを例示的目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としてのガス供給装置は、露光装置の露光光路であってパージされる空間にガスを供給する経路を有するガス供給装置であって、前記経路内の前記ガスに含まれる不純物の濃度を検出する第１の検出部と、前記第１の検出部よりガスの供給方向に対して下流かつ前記空間の上流において前記経路から分岐した分岐経路と、前記ガスの供給経路を前記分岐経路に切り替える第１の切り替え手段と、前記分岐経路に設けられた、前記不純物を除去するフィルターとを有し、前記第１の検出部が規定値を越える前記不純物の濃度を検出した場合、前記第１の切り替え手段により前記ガスの供給経路を前記分岐経路に切り替えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の別の側面としての露光システムは、上述のガス供給装置と、前記ガス供給装置から供給されたガスでパージされた前記空間を介して被処理体を露光する露光装置とを有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光システム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を現像するステップとを有することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定するものではなく、本発明の目的が達成される範囲において、各構成要素が代替的に置換されてもよい。ここで、図１は、本発明の第１の実施形態としての露光システム１の概略ブロック図である。図１に示すように、露光システム１は、工場設備１００と、ガス供給装置２００と、電源装置３００と、排気設備４００と、予備ガス供給装置５００と、露光装置７００とを有する。本実施形態の露光システム１は、工場設備１００からガス供給装置２００を介して露光装置７００に不純物の濃度が規定値内である不活性ガスを供給して露光を行うためのシステムである。
【００２０】
工場設備１００は、ガス供給装置２００を介して露光装置７００に供給されるガスを生成する。工場設備１００で生成されるガスは、アンモニア（ＮＨ３）、二酸化炭素（ＣＯ２）、有機物、無機物、酸素（Ｏ２）、水（Ｈ２Ｏ）の不純物の濃度が規格値内である不活性ガス又はクリーンドライエアである。なお、本実施形態では、不活性ガスを生成する工場設備１００とガス供給装置２００を別々の構成としているが、後述するガス供給装置２００の機能を有して一体的に構成されてもよい。
【００２１】
ガス供給装置２００は、工場設備１００で生成された不活性ガスの不純物の濃度を検出すると共に不純物の濃度が規格値内である不活性ガスを露光装置７００に供給する。ガス供給装置２００は、接続部２１０と、第１の検出器２２０と、遅延配管２３０と、所定の経路２４０と、第２の検出部２５０と、遅延配管２６０と、遮断弁２７０と、バルブ２８０及び２８２と、制御部２９０と、通知部２９２とを有する。
【００２２】
接続部２１０は、工場設備１００が接続される接続口であり、工場設備１００とガス供給装置２００を分離可能にする。接続部２１０は、工場設備１００が生成した不活性ガスをガス供給装置２００内に導入する。
【００２３】
第１の検出部２２０は、接続部２１０から導入された不活性ガス中に含まれる不純物であるアンモニア、二酸化炭素、有機物、無機物、酸素、水のいずれか、又はそれらの複数の濃度を検出する。第１の検出部２２０が検出した不活性ガスの不純物の濃度結果は、制御部２９０に送られる。第１の検出部２２０には、乾式アンモニア分析計、ジルコニア式酸素濃度計、薄膜酸化アルミ式水分計等を使用する。
【００２４】
遅延配管２３０は、第１の検出部２２０と後述する所定の経路２４０の間に配置される。遅延配管２３０は、不純物の濃度が規格値を越えた不活性ガス（以下、汚染された不活性ガスと示す）の供給経路を所定の経路２４０に切替えるまでの間に、汚染された不活性ガスが露光装置７００に流れ込まないようにするために不活性ガスの流れを遅延させる第１の遅延部材である。
【００２５】
所定の経路２４０は、フィルター２４２と、バルブ２４４及び２４６とを有する。所定の経路２４０は、汚染された不活性ガスの不純物を除去する機能を有する。詳細には、工場設備１００からガス供給装置２００に供給される不活性ガスが汚染された不活性ガスであると第１の検出部２２０が検出した場合、汚染された不活性ガスの供給経路は、バルブ２４４によって所定の経路２４０に切替えられ、フィルター２４２によって不純物が除去される。フィルター２４２には、化学吸着式精製剤、活性炭やゼオライト等の多孔質物質を使用する。フィルター２４２によって不純物が除去された不活性ガスは、バルブ２４６によって元の供給経路に切替えられて第２の検出部２５０に導入される。不活性ガスの供給経路の切替えは、後述する制御部２９０によって行われる。
【００２６】
第２の検出部２５０は、所定の経路２４０のフィルター２４２によって不純物が除去された不活性ガス中に含まれる不純物（即ち、アンモニア、二酸化炭素、有機物、無機物、酸素、水のいずれか、又はそれらの複数）の濃度を検出する。即ち、第２の検出部２５０は、汚染された不活性ガスがフィルター２４２によって不純物の濃度が規格値内となるまで不純物を十分除去できたかどうかを調べている。第２の検出部２５０が検出した不活性ガスの不純物の濃度結果は、制御部２９０に送られる。制御部２９０は、マイクロプロセッサー等にて第１の検出部２２０や第２の検出部２５０からの不純物の濃度値に対し前もって定めた規格値を越えたか判断し、バルブの切替えを行う。
【００２７】
遅延配管２６０は、第２の検出部２５０と後述する遮断弁２７０の間に配置される。遅延配管２６０は、所定の経路２４０のフィルター２４２を経由した不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えた場合（即ち、フィルター２４２での不純物の除去が不十分だった場合）、遮断弁２７０が動作するまでの間に汚染された不活性ガスが露光装置７００に流れ込まないようにするために不活性ガスの流れを遅延させる第２の遅延部材である。
【００２８】
遮断弁２７０は、所定の経路２４０を経由した不活性ガスが汚染された不活性ガスであると第２の検出部２５０が検出した場合、露光装置７００に不活性ガスの供給を停止する。
【００２９】
バルブ２８０は、ガス供給装置２００の配管系統に不純物が付着してしまい配管系統の洗浄が必要な場合に、洗浄用ガスを排気設備４００へ流すための切替えを行う。
【００３０】
バルブ２８２は、ガス供給装置２００の配管系統に不純物が付着してしまい配管系統の洗浄作業を行っている間も露光装置７００の運転を継続するために、予備ガス供給装置５００から露光装置７００に不活性ガスを供給するように接続の切替えを行う。
【００３１】
制御部２９０は、ガス供給装置２００内の第１の検出部２２０、第２の検出部２５０、バルブ２４４、２４６、２８０、２８２及び遮断弁２７０に接続し、これらを制御する。即ち、第１の検出部２２０及び第２の検出部２５０が検出した不活性ガスの不純物の濃度を受けとり規格値と比較し、かかる比較結果に基づいてバルブ２４４、２４６、２８０、２８２及び遮断弁２７０の切替え動作の制御を行う。制御部２９０は、予め不活性ガスが含んでいる不純物の濃度の規格値を記憶している。詳しい動作の説明は後述する。
【００３２】
通知部２９２は、第１の検出部２２０及び第２の検出部２５０で不活性ガスに含まれる不純物の濃度が規格値を越えたことを音、光、画面表示等で通知する。また、通知部２９２は、現在のガス供給装置２００の稼動状態（清浄運転、配管系統洗浄中等）の通知を行うこともでき、更に、不活性ガスの供給経路を通知することもできる。
【００３３】
電源装置３００は、ガス供給装置２００の各部に電源を供給する。電源装置３００は、露光システム１の動作中に停電等によりガス供給装置２００の動作が停止し、誤って汚染された不活性ガスが露光装置７００に流れ込むことを防ぐために自家発電を行う無停電電源装置である。
【００３４】
排気設備４００は、ガス供給装置２００の配管系統に不純物が付着してしまい配管系統の洗浄を実施する場合に、バルブ２８０を介して洗浄用ガスの排気を行う。
【００３５】
予備ガス供給装置５００は、配管系統に不純物が付着してしまい配管系統の洗浄作業を行っている間も露光装置７００の運転を継続するために、バルブ２８２を介して露光装置７００に不活性ガスを供給する。予備ガス供給装置５００は、ガス供給装置２００と同様の構造であっても予め純度が保証された不活性ガスを供給する装置であっても構わない。
【００３６】
図２乃至図５を参照して、ガス供給装置２００の動作及び露光装置７００の露光光路中を満たす不活性ガスの流れを説明する。ここで、図２は、工場設備１００からガス供給装置２００に導入される不活性ガスの不純物の濃度が規格値内である場合（正常時）の不活性ガスの流れを示す図である。図中、不活性ガスの流れは矢印で示している。
【００３７】
図２を参照するに、先ず、工場設備１００で生成された不活性ガスは、ガス供給装置２００の接続部２１０に導入される。接続部２１０に導入された不活性ガスは、第１の検出部２２０に流入して不純物の濃度が検出される。第１の検出部２２０で検出された濃度は制御部２９０に送られて規格値と比較される。不活性ガスの不純物の濃度が規格値内であると判断すると制御部２９０は、バルブ２４４及び２４６、遮断弁２７０、バルブ２８０及び２８２を開放する。この間、不活性ガスは、遅延配管２３０によって流れを遅延させられている。その後、不活性ガスは、バルブ２４４、バルブ２４６、第２の検出部２５０、遅延配管２６０、遮断弁２７０、バルブ２８０、バルブ２８２を経由して露光装置７００に供給される。
【００３８】
本実施例では、第１の検出部２２０において不活性ガスの濃度が規格値内とされたため第２の検出部２５０の動作は行っていないが、第１の検出部２２０から第２の検出部２５０までの供給経路の間に不純物の混入の恐れがある場合は第２の検出部２５０を動作させてもよい。この場合、第２の検出部２５０で検出された不活性ガスの不純物の濃度は制御部２９０に送られ、規格値を越えると判断されると遮断弁２７０を閉じて露光装置７００への不活性ガスの供給を停止する。
【００３９】
図３は、工場設備１００からガス供給装置２００に導入される不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えた場合（異常時）の不活性ガスの流れを示す図である。図中、不活性ガスの流れは矢印で示している。
【００４０】
図３を参照するに、先ず、工場設備１００で生成された不活性ガスは、ガス供給装置２００の接続部２１０に導入される。接続部２１０に導入された不活性ガスは、第１の検出部２２０に流入して不純物の濃度が検出される。第１の検出部２２０で検出された濃度は制御部２９０に送られて規格値と比較される。不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えたと判断すると制御部２９０は、汚染された不活性ガスが所定の経路２４０に流れるようにバルブ２４４及び２４６の切替えを行い、汚染された不活性ガスが下流に流れることを防止する。また、制御部２９０は、バルブ２４４及び２４６の切替えと共に通知部２９２を介して、音、光、画面表示等で作業者に不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えたことを通知する。この間、不活性ガスは、遅延配管２３０によって流れを遅延させられているため汚染された不活性ガスがそのままバルブ２４４及び２４６を経由して第２の検出部２５０に流れ込むことはない。所定の経路２４０に流入した汚染された不活性ガスは、フィルター２４２によって不純物の除去がされる。フィルター２４２によって不純物が除去された不活性ガスは、バルブ２４６を介して第２の検出部２５０に流入して再度不純物の濃度が検出される。第２の検出部２５０で検出された不純物の濃度は制御部２９０に送られて規格値と比較される。不活性ガスの不純物の濃度が規格値内であると判断すると制御部２９０は、遮断弁２７０、バルブ２８０及び２８２を開放する。この間、不活性ガスは、遅延配管２６０によって流れを遅延させられている。その後、不活性ガスは遮断弁２７０、バルブ２８０、バルブ２８２を経由して露光装置７００に供給される。
【００４１】
一方、所定の経路２４０のフィルター２４２を経由した不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えていると判断すると制御部２９０は、図４に示すように、遮断弁２７０を閉じて露光装置７００に不活性ガスの供給を停止する。また、制御部２９０は、遮断弁２７０を閉じると共に通知部２９２を介して、音、光、画面表示等で作業者に不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えたことを通知する。この間、不活性ガスは、遅延配管２６０によって流れを遅延させられているため汚染された不活性ガスがそのままバルブ２８０及び２８２を経由して露光装置７００に流れ込むことはない。ここで、図４は、所定の経路２４０のフィルター２４２を経由した不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えた場合（異常時）の不活性ガスの流れを示す図である。図中、不活性ガスの流れは矢印で示している。
【００４２】
図５は、工場設備１００からガス供給装置２００に導入される不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越え、ガス供給装置２００の配管系統に付着した不純物を洗浄する際の洗浄ガス及び不活性ガスの流れを示す図である。図中、洗浄ガス及び不活性ガスの流れは矢印で示している。
【００４３】
洗浄ガス供給装置６００は、接続部２１０を介してガス供給装置２００に洗浄ガスを導入する。洗浄ガスは、ガス供給装置２００の配管系統に付着した不純物を除去する。洗浄ガスとしては、不純物の濃度が規格値内であることを確認済みの窒素等の不活性ガスを用いる。図５を参照するに、先ず、不活性ガスの不純物の濃度が規格値内であること確認した予備ガス供給装置５００から露光装置７００に不活性ガスを供給するようにバルブ２８２を切替える。従って、ガス供給装置２００の配管系統の洗浄中でも露光装置７００を動作させることができる。一方、工場設備１００とガス供給装置２００の接続部２１０との接続を外し、接続部２１０に洗浄ガス供給装置６００を接続する。次に、洗浄ガスの流路が排気設備４００となるようにバルブ２８０を切替える。
【００４４】
洗浄ガス供給装置６００から洗浄ガスがガス供給装置２００の接続部２１０に導入される。接続部２１０に導入された洗浄ガスは、第１の検出部２２０、遅延配管２３０、バルブ２４４及び２４６、第２の検出部２５０、遅延配管２６０、遮断弁２７０及びバルブ２８０を経由して排気設備４００に排気される。この間、洗浄ガスによりガス供給装置２００の配管系統に付着した不純物が除去される。
【００４５】
ガス供給装置２００の配管系統に付着した不純物の除去が完了したら、接続部２１０と洗浄ガス供給装置６００との接続を外し、接続部２１０に生成する不活性ガスの不純物の濃度が規格値内であること確認した工場設備１００を接続する。工場設備１００からガス供給装置２００に不活性ガスを導入し、排気設備４００で導入した不活性ガスを排気させる。第１の検出部２２０及び第２の検出部２５０にて導入された不活性ガスの不純物の濃度が検出される。第１の検出部２２０及び第２の検出部２５０で検出された濃度は制御部２９０に送られて規格値と比較される。不活性ガスの不純物の濃度が規格値内であると確認されると、工場設備１００からの不活性ガスが露光装置７００に供給されるように、バルブ２８０及びバルブ２８２を切替える。不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えている場合は、工場設備１００と接続部２１０との接続を外し、接続部２１０に洗浄ガス供給装置６００を接続して洗浄ガスによるガス供給装置２００の配管系統の洗浄を繰り返し行う。
【００４６】
次に、図６を参照して、ガス供給装置２００の変形例であるガス供給装置２００Ａを説明する。ガス供給装置２００Ａは、ガス供給装置２００と比べて第１及び第２の遅延部である遅延配管２３０及び２６０に関して異なる。なお、ガス供給装置２００と同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図６は、図１に示すガス供給装置２００の変形例であるガス供給装置２００Ａの概略ブロック図である。
【００４７】
ガス供給装置２００Ａは、ガス供給装置２００と同様、工場設備１００で生成された不活性ガスの不純物の濃度を検出すると共に不純物の濃度が規格値内である不活性ガスを露光装置７００に供給する。
【００４８】
遅延タンク２３０Ａは、第１の検出部２２０と後述する所定の経路２４０の間に配置される。遅延タンク２３０Ａは、不純物の濃度が規格値を越えた不活性ガス（以下、汚染された不活性ガスと示す）の供給経路を所定の経路２４０に切替えるまでの間に、汚染された不活性ガスが露光装置７００に流れ込まないようにするために不活性ガスの流れを遅延させる第１の遅延部材である。
【００４９】
遅延タンク２６０Ａは、第２の検出部２５０と後述する遮断弁２７０の間に配置される。遅延タンク２６０Ａは、所定の経路２４０のフィルター２４２を経由した不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えた場合（即ち、フィルター２４２での不純物の除去が不十分だった場合）、遮断弁２７０が動作するまでの間に汚染された不活性ガスが露光装置７００に流れ込まないようにするために不活性ガスの流れを遅延させる第２の遅延部材である。
【００５０】
ガス供給装置２００Ａの動作及び露光装置７００の露光光路中を満たす不活性ガスの流れは、ガス供給装置２００と同様であるので省略する。
【００５１】
再び図１に戻って、露光装置７００は、回路パターンが形成されたマスク又はレチクル（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）７２０を照明する照明装置７１０と、プレートを支持するステージ７４５と、照明されたマスクパターンから生じる回折光をプレート７４０に投影する投影光学系７３０と、配管ユニット７５０とを有する。
【００５２】
露光装置７００は、例えば、ステップアンドリピート方式やステップアンドスキャン方式でマスク７２０に形成された回路パターンをプレート７４０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」は、マスクに対してウェハを連続的にスキャンしてマスク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、次のショット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、ウェハのショットの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光方法である。
【００５３】
照明装置７１０は、転写用の回路パターンが形成されたマスク７２０を照明し、光源部７１２と、引き回し光学系７１４と、照明光学系７１６とを有する。
【００５４】
光源部７１２は、例えば、光源としてレーザーを使用する。レーザーは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５３ｎｍのＦ２エキシマレーザーなどを使用することができるが、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。例えば、独立に動作する２個の固体レーザーを使用すれば固体レーザー相互間のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。さらにスペックルを低減するために光学系を直線的又は回転的に揺動させてもよい。また、光源部７１２にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化を使用することが好ましい。また、光源部７１２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。
【００５５】
引き回し光学系７１４は、光源部７１２からの光束を照明光学系７１６に導く。照明光学系７１６は、マスク７２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系７１６は、軸上光、軸外光を問わず使用することができる。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。
【００５６】
マスク７２０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、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク７２０から発せられた回折光は投影光学系７３０を通りプレート７４０上に投影される。プレート７４０は、ウェハや液晶基板などの被処理体でありレジストが塗布されている。マスク７２０とプレート７４０とは、共役の関係にある。スキャナーの場合は、マスク７２０とプレート７４０を走査することによりマスク７２０のパターンをプレート７４０上に転写する。ステッパー（「ステップアンドリピート方式」の露光装置）の場合は、マスク７２０とプレート７４０を静止させた状態で露光が行われる。
【００５７】
投影光学系７３０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００５８】
プレート７４０には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。
【００５９】
ステージ７４５は、プレート７４０を支持する。ステージ７４５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、ステージ７４５は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にプレート７４０を移動することができる。マスク７２０とプレート７４０は、例えば、同期走査され、ステージ７４５と図示しないマスクステージの位置は、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。ステージ７４５は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、マスクステージ及び投影光学系７３０は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【００６０】
配管ユニット７５０は、配管接続口７５２を有し、配管接続口７５２を介して接続されるガス供給装置２００から供給された不純物の濃度が規定値内の不活性ガスの圧力を減圧したり、流量を調節したりして露光光路中に供給する。かかる配管ユニット７５０により、露光光路中は不純物の濃度が規定値内の不活性ガスで充填される。従って、不活性ガスの不純物に起因する露光光路中の光吸収の増加によるスループットの大幅な低下、露光動作中の露光光路中の光吸収が変動し目標露光量に対する露光量が変動（誤差）することによる露光量制御精度の悪化、露光光路中の不純物が光化学反応し、反応による生成物が光学系の光学素子（レンズやミラー）に付着することによる光学効率などの特性低下を防ぐことができる。
【００６１】
露光において、光源部７１２から発せられた光束は、照明光学系７１６によりマスク７２０を、例えば、ケーラー照明する。マスク７２０を通過してマスクパターンを反映する光は投影光学系７３０によりプレート７４０に結像される。露光装置７００の露光光路中は、本発明によるガス供給装置２００から供給される不純物の濃度が規定値内の不活性ガスで充填されるため、紫外光、遠赤外光及び真空紫外光を高い透過率で透過するので、高いスループットで経済性よくデバイス（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。
【００６２】
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施形態の露光システム２について説明する。図７は、本発明の第２の実施形態としての露光システム２の概略ブロック図である。図７の露光システム２は、図１の露光システム１と同様であるが、ガス供給装置２００の構造が異なる。なお、図１の露光システム１で示すのと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。
【００６３】
図７に示すように、露光システム２は、工場設備１００と、ガス供給装置８００と、電源装置３００と、排気設備４００と、予備ガス供給装置５００と、露光装置７００とを有する。本実施形態の露光システム１は、工場設備１００からガス供給装置８００を介して露光装置７００に不純物の濃度が規定値内である不活性ガスを供給して露光を行うためのシステムである。
【００６４】
ガス供給装置８００は、工場設備１００で生成された不活性ガスの不純物の濃度を検出すると共に不純物の濃度が規格値内である不活性ガスを露光装置７００に供給する。ガス供給装置８００は、同図に示すように、所定の経路８１０においてフィルター２４２、バルブ２４４及び２４６の代わりにガスボンベ８１２、遮断弁８１４及びバルブ８１６を有する。
【００６５】
所定の経路８１０は、ガスボンベ８１２と、遮断弁８１４及びバルブ８１６とを有する。所定の経路８１０は、工場設備１００からガス供給装置８００に供給される不活性ガスが汚染された不活性ガスであると第１の検出部２２０が検出した場合、純度の保証された不活性ガスが充填されたガスボンベ８１２から不活性ガスを露光装置７００に供給する供給経路である。遮断弁８１４は、ガスボンベ８１２の開閉を行う。バルブ８１６は、不活性ガスの供給経路が所定の経路８１０となるように切替えを行う。不活性ガスの供給経路の切替え、即ち、遮断弁８１４の開閉及びバルブ８１６の切替えは制御部２９０によって行われる。
【００６６】
ガス供給装置８００の動作及び露光装置７００の露光光路中を満たす不活性ガスの流れを説明する。図７において、不活性ガスの流れは矢印で示している。
【００６７】
先ず、工場設備１００で生成された不活性ガスは、ガス供給装置８００の接続部２１０に導入される。接続部２１０に導入された不活性ガスは、第１の検出部２２０に流入して不純物の濃度が検出される。第１の検出部２２０で検出された濃度は制御部２９０に送られて規格値と比較される。
不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えたと判断すると制御部２９０は、不活性ガスを供給する経路が所定の経路８１０となるようにバルブ８１６の切替え、汚染された不活性ガスが下流に流れることを防止する。また、制御部２９０は、通知部２９２を介して、音、光、画面表示等で作業者に不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えたことを通知する。この間、不活性ガスは、遅延配管２３０によって流れを遅延させられているため汚染された不活性ガスがそのままバルブ８１６を経由して第２の検出部２５０に流れ込むことはない。次に、制御部２９０によって遮断弁８１４が開かれ、ガスボンベ８１２から不活性ガスがバルブ８１６を介して第２の検出部２５０に流入して不純物の濃度が検出される。第２の検出部２５０で検出された不純物の濃度は制御部２９０に送られて規格値と比較される。不活性ガスの不純物の濃度が規格値内であると判断すると制御部２９０は、遮断弁２７０、バルブ２８０及び２８２を開放する。この間、不活性ガスは、遅延配管２６０によって流れを遅延させられている。その後、不活性ガスは遮断弁２７０、バルブ２８０、バルブ２８２を経由して露光装置７００に供給される。
【００６８】
一方、所定の経路８１０のガスボンベ８１２から供給された不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えていると判断すると制御部２９０は、遮断弁２７０を閉じて露光装置７００に不活性ガスの供給を停止する。また、制御部２９０は、遮断弁２７０を閉じると共に通知部２９２を介して、音、光、画面表示等で作業者に不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えたことを通知する。この間、不活性ガスは、遅延配管２６０によって流れを遅延させられているため汚染された不活性ガスがそのままバルブ２８０及び２８２を経由して露光装置７００に流れ込むことはない。
【００６９】
次に、図８及び図９を参照して、上述の露光システム１又は２を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図８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、これが出荷（ステップ７）される。
【００７０】
図９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１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。
以上説明したガス供給装置、ガス供給方法及び露光システムによれば、不純物濃度が規格値を越えた不活性ガスを検知し、規格値を越えた不活性ガスが露光装置に流入することを防止することができる。ので、不活性ガスの不純物に起因する露光光路中の光吸収の増加によるスループットの大幅な低下、露光動作中の露光光路中の光吸収が変動し目標露光量に対する露光量が変動（誤差）することによる露光量制御精度の悪化、露光光路中の不純物が光化学反応し、反応による生成物が光学系の光学素子（レンズやミラー）に付着することによる光学効率などの特性低下を防ぐことができる。更に、不純物の付着した光学素子及び配管系統の交換にかかるコストを抑えることができる。
【００７１】
また、供給される不活性ガスの不純物濃度が規格値を越えた場合のみ、フィルターによる不純物の除去又は純度の保証された不活性ガスのガスボンベを使用するのでフィルター又はガスボンベの定期交換が不要となり、ランニングコストを抑えることができる。
【００７２】
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。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、パージされる空間に規定値を越えた不純物濃度のガスが供給されないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態としての露光システムの概略ブロック図である。
【図２】  図１に示すガス供給装置に導入される不活性ガスの不純物の濃度が規格値内である場合の不活性ガスの流れを示す図である。
【図３】  図１に示すガス供給装置に導入される不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えた場合の不活性ガスの流れを示す図である。
【図４】  図１に示すフィルターを経由した不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えた場合の不活性ガスの流れを示す図である。
【図５】  図１に示すガス供給装置の配管系統に付着した不純物を洗浄する際の洗浄ガス及び不活性ガスの流れを示す図である。
【図６】  図１に示すガス供給装置の変形例であるガス供給装置の概略ブロック図である。
【図７】  本発明の第２の実施形態としての露光システムの概略ブロック図である。
【図８】  本発明の露光システム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９】  図８に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【図１０】  従来の露光装置を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１、２                                      露光システム
２００、２００Ａ、８００                    ガス供給装置
２２０                                      第１の検出部
２３０、２３０Ａ                            第１の遅延部
２４２                                      フィルター
２４４、２４６、２８０、２８２、８１６      バルブ
２５０                                      第２の検出部
２６０、２６０Ａ                            第２の遅延部
２７０、８１４                              遮断弁
２９０                                      制御部
７００                                      露光装置
【図１】
0004174239.tif 000002
【図２】
0004174239.tif 000003
【図３】
0004174239.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0004174239.tif 000007
【図７】
0004174239.tif 000008
【図８】
0004174239.tif 000009
【図９】
0004174239.tif 000010
【図１０】
0004174239.tif 000011