(57)【要約】【課題】露光光の光路に配置された光学素子へのＳｉＯ２の堆積を効果的に抑制する。【解決手段】露光装置は、露光光の光路に配置された光学素子と、前記光路を含む空間にガスを供給するガス供給部と、前記ガス供給部により前記空間に供給されるガスを処理して該ガスの中のシリコン含有有機物質を分解する分解部と、前記分解部を制御する制御部とを備える。前記制御部は、少なくとも、前記光学素子へのシリコン含有有機物質の付着を抑制すべき付着抑制期間においては、前記分解部によって処理されたガスが前記空間に配置された前記光学素子に供給されるように、前記分解部を制御する。前記付着抑制期間は、前記光学素子への前記露光光の照射が停止される時刻に始まり、該時刻から所定時間が経過する時刻に終わる期間である。【選択図】図１
2009212313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から提供される露光光を用いて原版のパターンを基板に投影して該基板を露光する露光装置であって、
前記露光光の光路に配置された光学素子と、
前記光路を含む空間にガスを供給するガス供給部と、
前記ガス供給部により前記空間に供給されるガスを処理して該ガスの中のシリコン含有有機物質を分解する分解部と、
前記分解部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、少なくとも、前記光学素子へのシリコン含有有機物質の付着を抑制すべき付着抑制期間においては、前記分解部によって処理されたガスが前記空間に配置された前記光学素子に供給されるように、前記分解部を制御し、
前記付着抑制期間は、前記光学素子への前記露光光の照射が停止される時刻に始まり、該時刻から所定時間が経過する時刻に終わる期間である、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記光学素子への前記露光光の照射を伴う基板の露光動作の制御と連動して前記ガス供給部を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記分解部によって処理されたガスが、前記露光動作が開始されるまでに前記空間に配置された前記光学素子に供給されるように、前記分解部を前記露光動作に先立って動作させる、
ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記分解部は、前記ガス供給部によって前記空間に供給されるガスにオゾンを添加するオゾン発生器を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記分解部は、プラズマ発生器を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記分解部は、光触媒を含む、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記分解部により処理されるガスの湿度が５％以上である、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記分解部で処理されるガスを加湿する加湿器および前記分解部で処理されたガスを除湿する除湿器の少なくともいずれかを更に備える、
ことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記所定時間は、少なくとも０．１秒である、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
デバイス製造方法であって、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、
該感光剤を現像する工程と、
を含む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、原版のパターンを基板に投影し該基板を露光する露光装置、および、該露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外光を露光光として用いる露光装置において、該露光光の光路の雰囲気中に含まれる微量不純物によって発生する光学素子の汚染は、露光装置の光学性能の劣化をもたらすので、非常に大きな問題となっている。
【０００３】
現在、露光装置において光学素子に付着する汚染物質としては、カルボン酸、硫酸系物質、シリコン（Ｓｉ）含有物質（例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ含有有機物質）の主に３種類の物質を挙げることができる。このような汚染物質は、露光装置で使用されている配線材料、プリント回路基板（ＰＣＢ）、樹脂類、グリース、オイル類、金属部品の汚れ、洗浄剤の残留物、等からの揮発成分である。
【０００４】
汚染物質のうちシリコン含有物質は、シリコーングリースやシリコーン樹脂から発生するシリコン含有有機物質や、プロセスに使用されるシリコン含有有機物に由来する。シリコン含有有機物質は、投影光学系や照明光学系等の光学系を構成する光学素子の表面に付着し該表面で露光光を受けてＳｉＯ２化する。特に、露光光としてレーザー光を使用する場合には、光学素子の表面に付着したシリコン含有有機物質の大部分がＳｉＯ２化して、該表面に層状に堆積する。光学素子の表面へのＳｉＯ２の堆積は、それが僅かあったとしても、反射防止膜の透過率や反射膜の反射率の特性に大きな変化をもたらす。これによって露光光の照度劣化や照度不均一性が引き起こされる。また、光学素子の表面に堆積したＳｉＯ２を除去することは困難であるので、しばしば光学素子の交換を余儀なくされる。このため、汚染物質の中でもシリコン含有物質が最も問題視されている。
【０００５】
露光装置の中のガスに含まれるシリコン含有有機物質は、質量分析型ガスクロマトグラフィー（ＧＣ−ＭＳ）等で検出することができる。一般には、シリコン含有有機物質の濃度は非常に低いので、吸着管と呼ばれる吸着剤を充填した管に一定時間にわたってガスを通して該吸着剤にシリコン含有有機物質を吸着させる。そして、その後にシリコン含有有機物質を加熱によって脱離させてＧＣ−ＭＳ等で分析する。シリコンｉ含有有機物質としては、例えば、トリメチルシラノール（ＴＭＳ）、テトラメチルジシロキサン（Ｍ２）、環状シロキサンの３員環（Ｄ３）〜６員環（Ｄ６）、更にそれ以上の環状シロキサン等が検出されうる。その他、使用部材あるいはプロセスに上記以外のシリコン含有物質が使用されている場合には、それらも検出されうる。
【０００６】
レジストプロセスではしばしばＨＭＤＳ（テトラメチルジシラザン）が使われ、これはＧＣ−ＭＳではＴＭＳとＭ２として検出される。これらの物質の間には、光学素子への付着しやすさに若干の差がある。しかし、その差は概ね数倍の範囲である。よって、それぞれを評品定量し合算した濃度は、それらを含むガスが光学素子にシリコン含有物を付着させる程度を示すと考えることができる。
【０００７】
ＡｒＦレーザーを用いる露光装置では、シリコン含有物質は、そのほとんどがＳｉＯ２として光学素子表面に堆積する。堆積速度は、ガスの流れや露光光の照度等の使用条件に依存する。例えば、原版（レチクル）の上面に対向する光学素子には、１．５μｇ／ｍ３のシリコン含有有機物質濃度で約１ヶ月間使用されると、４ｎｍ厚のＳｉＯ２が堆積し、堆積部分の透過率が１．２％程度劣化するという結果が得られている。このような光学素子は、例えば３ヶ月程度で交換される必要がある。
【０００８】
上記のような光学素子の汚染問題に関して、光路を個別に隔離された空間とし、該空間をクリーンなエア又は窒素ガス等の不活性ガスでパージすることによって該空間内における汚染物質の濃度を低下させる方法がある。更に、フィルター等によって汚染物質を除去する方法もある。これらの方法は、照明光学系や投影光学系など、個別に隔離して空間内部をクリーンに保ち易い場所では有効な方法である。しかしながら、原版ステージや基板ステージ等のステージの近傍に配置された光学素子は、ステージが移動するために隔離が難しい。更に、ステージの周辺には、可動部品や制御用の部品等のようなアウトガスを生じる部材を含む部品が多く存在するため、フィルター等の効果が得られにくいという問題もある。このため、隔離された空間と隔離されていない空間との境界に位置する光学素子、特に、原版の上面に対向する照明光学系の最終光学素子と、原版の下面に対向する投影光学系の第１光学素子、基板の表面に対向する投影光学系の最終光学素子には汚染が発生し易い。これらの光学素子は、定期的な交換を余儀なくされている。
【０００９】
特許文献１では、光学素子を含む空間に微量の酸素を含む不活性ガスを供給、露光光の照射により酸素からオゾンを発生させて、レンズをクリーニングする方法が提案されている。しかしながら、この方法は、すでにレンズに堆積してしまった炭化水素系物質の除去には有効であるが、レンズに堆積したＳｉＯ２の除去はできない。このため、このほう補は、シリコン含有有機物質による汚染には有効ではない。
【００１０】
特許文献２には、半導体基板の露光と同時に、オゾン発生器によりオゾンを発生し、このオゾンを希釈して、オゾン量が調整された高透過性パージガスを発生することが記載されている。しかしながら、特許文献２では、基板への露光光の照射が終了した後における光学素子へのシリコン含有有機物の付着およびそれに起因する光学素子の汚染に関する考慮がなされていない。
【００１１】
特許文献３では、不純物を除去するために、紫外線の照射により事前に不純物を析出させる方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−３２９９１号公報
【特許文献２】特開２００５−２３６０７９号公報
【特許文献３】特開２００６−１２０８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、露光光の光路に配置された光学素子へのＳｉＯ２の堆積を効果的に抑制することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の側面は、光源から提供される露光光を用いて原版のパターンを基板に投影して該基板を露光する露光装置に係り、前記露光装置は、前記露光光の光路に配置された光学素子と、前記光路を含む空間にガスを供給するガス供給部と、前記ガス供給部により前記空間に供給されるガスを処理して該ガスの中のシリコン含有有機物質を分解する分解部と、前記分解部を制御する制御部とを備える。前記制御部は、少なくとも、前記光学素子へのシリコン含有有機物質の付着を抑制すべき付着抑制期間においては、前記分解部によって処理されたガスが前記空間に配置された前記光学素子に供給されるように、前記分解部を制御する。前記付着抑制期間は、前記光学素子への前記露光光の照射が停止される時刻に始まり、該時刻から所定時間が経過する時刻に終わる期間である。
【００１４】
本発明の第２の側面は、デバイス製造方法に係り、該方法は、上記の露光装置を用いて、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、該感光剤を現像する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、例えば、露光光の光路に配置された光学素子へのＳｉＯ２の堆積を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１７】
露光装置は、光源から提供される露光光を用いて原版（レチクル）のパターンを基板（ウエハ）に投影して該基板を露光する。露光装置は、露光光の光路に、光学系として、原版を照明する照明光学系と、原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを備えている。照明光学系および投影光学系は、それぞれ複数の光学素子を含んで構成され、これらの光学素子もまた露光光の光路に配置されているものとして考えることができる。露光装置の全体は温調されたチャンバーに収納されている。そのチャンバーは、その内部の雰囲気から更に隔離された複数の区画空間を有している。複数の区画空間のそれぞれは、汚染物質の発生が極めて低いように管理されており、クリーンな雰囲気でパージされている。複数の光学素子は、汚染を防止するために複数の内部空間に分けて収納されている。しかしながら、複数の光学素子のうち区画空間の端部に配置される光学素子は、その一方の表面がチャンバー内部の雰囲気から隔離されていない非区画空間に露出している。非区画空間に露出する光学素子は、それが曝される雰囲気の制御が区画空間に比べて困難であるので、その表面にシリコン含有物質が堆積し易い光学素子の代表例である。例えば、原版または基板の近傍は、原版を保持して移動する原版ステージまたは基板を保持して移動する基板ステージが存在するため非区画空間となる場合がある。その場合には、原版または基板に対向する光学素子は、その一方の表面がチャンバー内の非区画空間に露出してしまう。
【００１８】
露光光の光路を含む空間に配置された光学素子には、該空間における雰囲気を構成するガスに含まれるシリコン含有有機物質に由来するＳｉＯ２が堆積する。本願の発明者は、この堆積メカニズムの次のように考えている。光学素子に光が照射されていない間に、該光学素子の表面にシリコン含有有機物質が吸着し、その後に該光学素子に光が照射されると、そのシリコン含有有機物質が化学反応によりＳｉＯ２に変化する。特に、レーザー光を露光光として用いる露光装置では、レーザー光パルスが光学素子に照射されると、該光学素子の表面に吸着していたシリコン含有有機物質以外の有機物質の多くが該表面から脱離して該表面が清浄化される。しかし、シリコン含有有機物質は、分解されて、その炭化水素成分は脱離するが、Ｓｉ原子は酸化されてＳｉＯ２として光学素子の表面に残る。そして、レーザー光パルスの照射が止まった後、次のパルスが照射されるまでの時間に再び光学素子の表面に雰囲気中の有機物質が吸着していく。このような吸着とレーザー光の照射による反応とを繰り返すことによって、光学素子の表面には、ＳｉＯ２が堆積していく。ここで、レーザー光の照射の直後は、光学素子の表面が清浄になっているために急速に吸着が起こり、その後は、吸着量は少しずつ増えるものの初期の吸着速度に比べれば遅くなる。
【００１９】
したがって、ＳｉＯ２の堆積を抑制するためには、レーザー光が光学素子に照射されていないとき、つまりパルス間や一群のレーザー光パルスが照射される前後に光学素子の表面に吸着するシリコン含有有機物質の量を減らすことが重要である。
【００２０】
本発明の好適な実施形態の露光装置は、露光光の光路を含む空間にガスを供給するガス供給部と、該ガス供給部により該空間に供給されるガスを処理して該ガスの中のシリコン含有有機物を分解する分解部と、該分解部を制御する制御部とを備える。該制御部は、少なくとも、光学素子へのシリコン含有有機物質の付着を抑制すべき付着抑制期間においては該分解部によって処理されたガスが該空間に配置された光学素子に供給されるように、該分解部を制御する。該付着抑制期間は、光学素子への露光光の照射が停止される時刻に始まり、該時刻から所定時間が経過する時刻に終わる期間である。
【００２１】
ここで、光源としては、典型的には、パルス発振するレーザーが使用されうる。この場合において、露光光としてのレーザー光のパルスとパルスとの間の期間は、レーザー光が光学素子に照射されない。この期間においてシリコン含有有機物質の濃度が十分に低減されているべきである。典型的には、個々のショット領域の露光中におけるパルス間の期間は、前記付着抑制期間に比べて十分に短いので、個々のショット領域の露光中は継続して前記分解部が動作するように前記制御部によって制御されうる。ショット領域の露光とショット領域の露光との間の期間は、それが前記付着抑制期間を超えない場合には前記分解部が継続して動作するように前記制御部によって制御されうる。ショット領域の露光とショット領域の露光との間の期間が前記付着抑制期間を超える場合には、前記付着抑制期間の経過後においては、分解部によって処理されていないガスが前記空間に供給されてもよい。
【００２２】
前記制御部は、典型的には、光学素子への露光光の照射を伴う基板の露光動作の制御と連動して前記ガス供給部を制御する。この連動は、露光動作の制御のための信号又は指令の発生、プログラムステップの実行に応じて前記制御部が計時を開始し、前記付着抑制期間の終了時刻を決定するための計時終了に応じて前記制御部が前記ガス供給部に動作停止を命じることによって実現されうる。
【００２３】
前記制御部は、典型的には、前記分解部によって処理されたガスが前記露光動作が開始されるまでに前記空間に配置された前記光学素子に供給されるように前記分解部を前記露光動作に先立って動作させる。
【００２４】
光学素子への露光光の照射を伴う基板の露光が終了した直後は、光学素子の表面が清浄となっているので、該表面は分子が付着しやすい活性状態である。該表面に分子が付着し該表面が分子で覆われると、該表面は分子が付着し難い不活性状態になる。前記付着抑制期間は、活性状態の表面が不活性状態になるまでの期間とされ、具体的な時間長は実験等を通じて決定されうる。ここで、付着抑制期間の後も分解部を動作させておくことは、例えば、分解部を経たガスが接触する部材の劣化、分解部自体の劣化等をもたらしうる。
【００２５】
付着抑制期間は、ガスの流速、シリコン含有有機物質の濃度、露光光の照度等に応じて決定されうる。例えば、流速が０．３ｍ／ｓｅｃ、シリコン含有有機物質としてのシロキサン濃度が０．４μｇ／ｍ３、露光光の照度０．１ｍＪ／（ｃｍ２・ｐｕｌｓｅ）であれば、光学素子へのシロキサンの付着は、約数ｍｓｅｃ程度でほぼ飽和する。この条件よりも照度、濃度、流速が増加することを考慮しても、露光装置の環境下では付着抑制期間として０．１秒程度、最大でも１ｓｅｃ程度の時間を設ければ、光学素子の表面はほぼ不活性状態となり、更なる分子の付着を抑制することができる。
【００２６】
シリコン含有有機物質を分解する分解部としては、例えば、前記ガス供給部によって露光光の光路を含む空間に供給されるガスにオゾンを添加するオゾン発生器が好適である。オゾンの添加により前記空間に配置された光学素子の表面におけるシリコン含有有機物質の濃度を低下させ、該光学素子の表面へのＳｉＯ２の付着を抑制することができる。ここで、なお、露光光の光路を含む空間の雰囲気が酸素を含む場合には、露光光によってオゾンが発生するが、このようなオゾンでは光学素子へのＳｉＯ２の付着を抑制することはできない。
【００２７】
通常、フィルターを有する露光装置の中に残留するシリコン含有有機物質の濃度は数μｇ／ｍ３程度である。オゾンによるシリコン含有有機物質の分解効率は、シリコン含有有機物質の濃度やその他の環境条件によって異なる。一例を挙げると、数μｇ／ｍ３程度の濃度のシリコン含有有機物質を含む雰囲気に０．３ｐｐｍ程度の濃度のオゾンを添加すれば、シリコン含有有機物質の７０〜８０％程度を分解することができる。オゾン濃度を挙げると分解効率が若干高くなるが、０．５ｐｐｍ以上では９０％ほどの分解効率でほぼ飽和する。
【００２８】
オゾンは、金属、樹脂等を酸化劣化させるので、露光装置内に高濃度のオゾンを流しつづけると、それに触れる露光装置の構成要素が劣化してしまう。このため、特許文献１では露光モードとは別にクリーニングモードを設け、このクリーニングモードにおいて光学素子のクリーニングを行う。特許文献２でも、高濃度のオゾンを流しつづけるため、排気および吸気部の構造が複雑で排気ポンプやマスフローコントローラーを配するなど大掛かりなものとなっている。しかしながら、０．５ｐｐｍ以下の濃度のオゾンならば露光装置の構成要素への影響は軽微であり、長時間流しつづけることができる。また、０．５ｐｐｍ以下のオゾンの濃度は、露光装置内で露光により発生するオゾンの濃度と比較しても同程度以下であり、プロセスへの影響も軽微である。０．５ｐｐｍ以下のオゾンの濃度は、光路中の雰囲気の屈折率への影響や吸収も少なく、特殊な給排気構造やその他大規模な計測、制御系が必須ではなく、簡易なシステムで所望性能を提供することができる。したがって、オゾンの濃度は、０．５ｐｐｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
オゾン発生器は、ガス供給部によってガスが供給される光路より上流側に配置される必要があるが、オゾンの寿命は長いので、シリコン含有有機物質の発生源に対しては、必ずしも上流側に配置される必要はない。
【００３０】
露光光がオゾンによって吸収される場合や、光路の周辺にオゾン耐性の弱い部品がある場合、露光プロセスにオゾンの影響がある場合もある。このような場合には、ガスが流れる流路にオゾン発生器によって一旦オゾンを添加してシリコン含有不純物質を除去し、その後に直ちにオゾン除去部によってオゾンを除去するとよい。例えば、雰囲気を露光装置内で循環させている場合においては、循環系の一部においてガスにオゾンを添加することによって露光装置内で発生したシリコン含有有機物質を低減し、その後にガスからオゾンを除去して光路に戻すことができる。ただし、通常はシリコン含有有機物質の発生源は露光装置の複数の箇所に存在するので、光学素子に近い場所でオゾンを混入すればより効果的である。また、前述のように非区画空間に露出した光学素子は汚染されやすいため、従来は非区画空間とされていた空間を区画空間にしてもよい。この区画空間の内部に前記分解部で処理したガスを供給することによって、全ての光学素子の汚染を防止することができる。特に、原版または基板とそれに対向する光学素子との間の隙間を区画空間に含んで、その区画空間の内部に前記分解部で処理したガスを供給すると良い。原版ステージまたは基板ステージを駆動するための部品（ＰＣボード、ケーブル等）から汚染物質が発生するので、その部品を隔離することによって、その部品から発生した汚染物質で原版または基板に対向する光学素子が汚染されることを防止できる。更に、原版または基板とそれに対向する光学素子との間の隙間に残っている汚染物質も前記分解部により分解できるので、その光学素子の汚染を効果的に抑制することができる。前記分解部としてオゾン発生器を使用する場合には、オゾンの悪影響が露光装置を構成する他の部品（ステージを駆動するための部品等）に及ぶことを抑制することができるという利点もある。
【００３１】
オゾン発生部としては、オゾン発生用の紫外線ランプ（オゾンランプ）等が好適である。例えば０．５ｐｐｍ以下のような低濃度のオゾンを発生させるのであれば、比較的小型のオゾンランプを用いることができる。オゾンランプが発生する紫外線はレジストに影響を及ぼすので、露光エリア外にオゾン発生器を配して、目標濃度よりも高いオゾン含有ガスを生成し、露光装置ないの雰囲気に混入してもよい。露光装置内の雰囲気が窒素等の場合にも、同様の方法で別途大気をオゾン化し混入してもよい。
【００３２】
オゾン濃度は、流量等を考慮しながらオゾン発生器の紫外線ランプの出力、または、酸素を含むガスへの紫外線の照射面積を調整することによって、調整することができる。オゾン濃度計を設けて、その測定値に応じてオゾン発生器からのオゾンの発生量を調整してもよい。
【００３３】
露光開始時には充分な濃度となっていることが望ましい。よって、オゾン濃度計を所定位置に設け露光開始前にあらかじめ分解装置を作動させ所定濃度になったことを確認して露光開始する、あるいは一定濃度に達する必要時間だけ露光に先立って分解装置を作動させることが効果的である。また、必要以上のオゾンの発生を防ぐためには、オゾンの発生をｏｎ／ｏｆｆできることがのぞましい。このため、分解装置を露光システムと連動し露光タイミングにあわせて作動させることにより、悪影響を防止しつつ効果的にレンズ汚染を低減することができる。
【００３４】
シリコン含有有機物質の分解は、他の方法でも可能である。例えば、シリコン含有有機物質は、プラズマ発生器によってプラズマを発生し、このプラズマによって分解することができる。或いは、シリコン含有有機物質は、光触媒によって分解することができる。プラズマ発生器または光触媒は、露光光の光路を含む空間にガスを供給するための経路に配置されうる。
【００３５】
プラズマによる分解は、放電電極と対抗電極で構成されるプラズマ発生部において、コロナ放電によりラジカルを含むプラズマを発生し、ラジカルによって雰囲気中のシリコン含有有機物質を分解する。ラジカルと一緒にオゾンも発生し、このオゾンもシリコン含有有機物質の分解に寄与する。光触媒は、例えば、ＴｉＯ２で構成され、紫外線が照射されることによって活性化し、シリコン含有有機物を分解する。どちらの方法でもシリコン含有有機物が分解されるため、光学素子へのＳｉＯ２堆積を抑制することができる。
【００３６】
オゾンも含めてこれらの方法では、光路を含む空間内の雰囲気の湿度がシリコン含有有機物の分解を促進させうる。したがって、露光に影響がなければ、前記空間に供給されるガスを加湿することが好ましい。露光のための雰囲気としてドライ環境が要求される場合には、露光装置に雰囲気湿度を制御する調整器を設けて、シリコン含有有機物の分解部による分解がなされる領域において加湿を行ってもよい。
【００３７】
以下、本発明のより具体的な実施形態を説明する。
【００３８】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。図１に示す露光装置は、不図示の光源から提供される露光光を用いて、不図示の原版（レチクル）のパターンを投影光学系１によって基板（ウエハ）３に投影して該基板を露光する。原版は、基板３の露光動作において、不図示の照明光学系によって照明される。照明光学系や投影光学系１は、異物およびケミカルクリーン対策がなされた温調チャンバー内に格納されている。投影光学系１および基板ステージ（ウエハステージ）２には、温調ユニット（ガス供給部）４から温調されたエア（ガス）が供給されて、一定の温度に保たれる。温調ユニット４は、ケミカルフィルターを内蔵していて、エアに含まれる不純物を除去している。
【００３９】
投影光学系１の周辺の雰囲気には、基板ステージ２の駆動系に使用されているシリコーングリース、周辺の制御基板に使われているシリコーンポッティング剤やケーブル類からのシリコン含有有機物の揮発成分が含まれうる。これらの揮発成分に対して投影光学系１の最終光学素子が曝される。このため、従来の構成では、長期の使用によって最終光学素子に徐々にＳｉＯ２が堆積し、特性が変化しうる。
【００４０】
この実施形態の露光装置は、シリコン含有有機物質を分解する分解部としてのオゾン発生器５が投影光学系１の下端部側方であって温調ユニット４のガス吹出口の近傍に配置されている。オゾン発生器５は、図２に例示するように、例えば、オゾンを発生するための紫外線ランプ８を有する。紫外線ランプ８から光が漏れると、その光は、基板３に塗布されているレジストを感光させうる。そこで、紫外線ランプ８は、遮光された箱の中に設置され、光路に供給されるべきエアは、箱内のエア流路９を通過する。エア流路９の出入口には、漏れ光が生じないように遮光部材１０が取り付けられうる。紫外線ランプ８は、制御装置（制御部）３３によって点灯および消灯の制御が可能なように構成され、紫外線ランプ８が点灯されるとオゾンが発生し、エア中にオゾンを生じさせる。紫外線ランプ８とエア流路９との間には、スリット部材が配置され、スリット部材のスリットの開口量を制御することによって光路におけるオゾン濃度が例えば０．２ｐｐｍ程度に調整されうる。制御装置３３は、露光制御システム３４と連動し、露光の準備のためになされる計測の開始時刻の１０秒前にオゾン発生器５を動作させ、露光の終了時刻から５秒が経過した後にオゾン発生器５を停止させる。
【００４１】
この露光装置において、オゾン発生器５を動作させない場合に投影光学系１の下部近傍のエアを分析すると、シリコン含有有機物質の濃度（ＴＭＳ，Ｍ２，Ｄ３以上の環状シロキサンすべての総和で）４．５μｇ／ｍ３であった。また、投影光学系１の透過率の劣化は０．１６％／ＢＰ(109パルス)であった。
【００４２】
オゾン発生器５を動作させて安定状態で連続露光を行っている場合では、シリコン含有有機物質の濃度は１．７μｇ／ｍ３に減少した。この条件で露光を行った場合、投影光学系１の透過率劣化が０．０６％／ＢＰに低下した。
【００４３】
［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。第２実施形態は、オゾン発生器５が露光装置のチャンバー外に配置されている点で第１実施形態と異なる。
【００４４】
図４は、オゾン発生器の構成例を示す図である。オゾンを発生するための紫外線ランプ８は、クリーンエアを流すための石英管からなる流路９の側方に配置される。ユーティリティー用配管から供給されたエアは、オゾン発生器５’の内部で、紫外線を透過する流路９を通過する際に紫外線ランプ８からの紫外線を受けてオゾンを発生する。オゾンを含むエアは、配管を通して露光装置のチャンバーに供給される。露光エリアの近傍の光路より上流側にオゾン濃度計
２６が配置されていて、これによって濃度をモニターし、制御装置３３でによってオゾンの濃度が制御される。オゾン濃度の制御は、紫外線ランプ８と石英管からなる流路８との間に設けたクリーンエアへの照射領域を制御する遮光板１２の開閉によって照射領域を変えることによってなされる。
【００４５】
制御装置３３は、不図示の露光制御システムと連動し、メンテナンス時、露光装置マスク交換時等のように露光動作が前述の付着抑制時間を超えて休止させる場合には、前述の付着抑制時間が確保されるタイミングで紫外線ランプ８を消灯させる。これにより、光路の周辺部品へのオゾンの影響を低減される。また、制御装置３３は、オゾン濃度が所定濃度に達してから露光動作が開始されるように、露光動作の開始に先立ってオゾン発生器５を動作させる。
【００４６】
投影光学系１の近傍へのオゾンの供給は、オゾン供給口１１らオゾンを含むエアを噴出すことによってなされる。露光装置のチャンバー外のオゾン発生器５’に所定量のクリーンエアを流し、エア中にオゾンを発生させ、そのオゾンを含むエアをオゾン供給口１１へ流した。２ｐｐｍのオゾンを含むエアを３ｌ／ｍｉｎの流量でオゾン供給口１１から流した場合に、投影光学系１の下端部近傍の下流側でオゾン濃度が平均約０．３ｐｐｍになった。
【００４７】
この場合にシリコン含有有機物質の濃度（ＴＭＳ，Ｍ２，Ｄ３以上すべての総和で）は、１．４μｇ／ｍ３に減少し、投影光学系１の透過率劣化が０．０５％／ＢＰに低下した。
【００４８】
オゾン供給口１１は、より効率的に目的とする光学素子にオゾン含有ガスを送るために、ノズル構造等にしてもかまわない。
【００４９】
［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。露光装置の全体は、温度およびクリーン度を管理するためのチャンバー１５の中に配置されている。チャンバー１５の外に配置されたレーザー光源（不図示）から引き回し光学系によってチャンバー１５の中に導かれたレーザー光は、照明光学系系１４によって整形されて原版ステージ（レチクルステージ）１３上の原版（レチクル）１９を照明する。これにより、原版１９のパターンが投影光学系１によって基板ステージ２上の基板３に投影される。
【００５０】
チャンバー１５の内部は、露光装置部１６と循環部（ガス供給部）１７とを含み、露光装置部１６内の雰囲気（ガス）を循環部１７に配置されたファン１８によって露光装置部１６に戻す循環構造が形成されている。露光装置部１６では、チャンバー１５の天井部からエアが噴き出され、そのエアが床部で回収され、循環部１７内の温調システム（不図示）およびフィルター１９を通して温度およびクリーン度が調整され再び該天井部から露光装置部１６に送られる。
【００５１】
循環部１７内にオゾン発生器５が設置され、循環部１７内の雰囲気（ガス）にオゾンが添加される。オゾン発生器５はオゾン発生するための紫外線ランプを有し、雰囲気への照射領域を可変することによってオゾン濃度を調整する。原版ステージ１３の近傍かつ原版ステージ１３の上側（光路より上流側）に配置されたオゾン濃度計２６でオゾンの濃度が測定され、その測定結果に基づいてオゾンの濃度が目的濃度になるようにオゾン発生器制御装置によってオゾン発生器５が制御されるる。また、オゾン発生器制御装置は、露光制御システムとも連動し、オゾン発生器５を制御する。オゾン発生器制御装置は、例えば、オゾンの影響の大きいプロセスの場合にはオゾンの濃度を下げたり、オゾンの発生を停止させたりするようにオゾン発生器５を制御しうる。また、オゾン発生器制御装置は、メンテナンス時等においてオゾンの発生を停止させるようにオゾン発生器５を制御しうる。オゾン発生器５の動作が停止した状態から露光動作に移行する場合には、あらかじめオゾン発生器５を動作させてオゾン濃度が所定濃度に達してから露光動作を開始する。
【００５２】
循環部１７内のオゾン発生器５の手前で測定したところ、シリコン含有有機物質の濃度は４．３μｇ／ｍ３であった。オゾン発生器５で約０．２５ｐｐｍのオゾンを循環ガスに添加したところ、オゾン発生器５の下流側であって循環部１７の天井に配置されたオゾン分解装置の出口側におけるシリコン含有有機物質の濃度は１．１μｇ／ｍ３となった。露光装置の像面照度の劣化率は、オゾン発生器５のない状態では３．１％／ＢＰであったが、オゾン発生器５を取り付けた後は０．９％／ＢＰとなった。フィルター交換を約５％の照度劣化が生じた時点で行うと、オゾン発生器５のない場合には１．６ヶ月弱でフィルター交換が必要であったが、オゾン発生器５を使用することによってフィルターの寿命が５．５ヶ月に延びる。
【００５３】
［第４実施形態］
第３実施形態と同様の露光装置において、図６に例示するように循環部１７内にオゾンキラー２１を設置することによって露光装置部１６内の部品へのオゾンの影響を低減することができる。露光装置部１６の床から循環部１７内に回収された雰囲気（ガス）にオゾン発生器５によってオゾンを添加し、循環部１７の天井に配置されたオゾン分解装置でオゾンを分解した後にフィルター１９を通して露光装置部１６内へ戻される。オゾン分解には、セラミック基材にオゾン分解用触媒を担持したものが使用されうる。これによってオゾン濃度は、０．０２ｐｐｍ以下となり、レジストプロセスへの影響やオゾン耐性のない部品の劣化等を少なくすることができる。
【００５４】
［第５実施形態］
図７は、本発明の第５実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。この実施形態では、露光装置の全体を格納するチャンバー内において、図７に例示するように、原版ステージ１３の周辺を区画するとともに、基板ステージ２の周辺を区画して、それらの空間を個別にパージする。露光装置の環境制御領域を限定し個別に制御することによって、汚染物質の濃度制御が容易となる。汚染源となる部品を区画外に極力配置することによって、区画外(チャンバー空間)よりも汚染濃度を下げることが可能なる。この個別にパージする領域２４の入り口側にオゾン発生器５’を配置し、オゾン濃度計２６をパージ流路内のオゾン発生器５’と光路との間に設置し、オゾン濃度をモニターする。オゾン濃度は、前述のように紫外線ランプの遮光板を開閉し調整することができる。露光開始時にはあらかじめ紫外線ランプを点灯させ、オゾン濃度が所定の濃度に達した後に露光を開始する。露光終了後に一定時間だけオゾン濃度を所定濃度に保ちその後に紫外線ランプを消灯させる。
【００５５】
オゾン発生器５’で０．３ｐｐｍの濃度のオゾンをパージエアに添加したところ、混入前にパージ出口で３．７μｇ／ｍ３であったシリコン含有有機物質の濃度が０．７μｇ／ｍ３となった。これによって光学素子への付着速度は約１／５に低下する。また、必要な領域だけを個別にパージするシステムを用いることによって、オゾンによる周辺部品の劣化を低減することができる。
【００５６】
［第６実施形態］
第５実施形態と同様の露光装置において、オゾン濃度計２６を使用しない場合を示す。オゾン発生器５’の紫外線ランプを点灯させた後にオゾン濃度が所定濃度に達するまで時間と紫外線ランプの消灯後にオゾン濃度が所定濃度から下がり始めるまでの時間を測定する。露光開始時にはその時間だけ先立って紫外線ランプを点灯させ、露光終了後にはオゾン濃度を所定濃度に保っておきたい時間から濃度が下がり始めるまでの時間を差し引いた時間が経過した後に紫外線ランプを消灯させる。露光開始の２分前に紫外線ランプを点灯させ、露光終了時から２０秒後に消灯させることで、第５実施形態と同等の効果が得られる。
【００５７】
［第７実施形態］
図８は、本発明の第７実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。第５実施形態と同様に原版ステージ、基板ステージのそれぞれの周辺を個別にパージした露光装置において、窒素等の、酸素を含まないパージガスでパージを行う。この場合、パージガスにオゾン発生用の紫外線ランプで紫外線を照射してもオゾンが発生しない。このため、別にエアのラインを設けそのラインでエアにオゾンを発生させ、所望の濃度になるように濃度および流量を調整して雰囲気ガス中に添加する。
【００５８】
個別のパージ空間のパージに窒素を１０ｌ／ｍｉｎ流す。この場合に、オゾン５０ｐｐｍを含むエアを０．０５ｌ／ｍｉｎの流量で添加すると、光学素子のパージエリアでは窒素中に０．２５ｐｐｍのオゾンを含むことになる。これによって光学素子周辺部でＳｉ含有有機物が分解され濃度が低下して、ＳｉＯ２の堆積が抑制される。添加前にパージ出口で４．７μｇ／ｍ３であったシリコン含有有機物質の濃度が１．３μｇ／ｍ３となる。このため、光学素子への付着速度は約１／４に低下する。
【００５９】
［第８実施形態］
図９は、本発明の第９施形態の露光装置の概略構成を示す図である。第５実施形態と同様に原版ステージ、基板ステージの周辺を個別にパージした露光装置において、ドライエアでパージを行う。エアは光路近傍をパージ後、流路で不純物を除去された後に再度光路へ戻して、循環して使用される。循環流路内では、加湿器３５により５％以上に加湿されその後にオゾン発生器５’によってオゾンを添加して不純物を分解させた後に、除湿器３６で５％未満に除湿されて光路側に戻される。オゾン発生器５’で０．２５ｐｐｍの濃度のオゾンをパージエアに混入したところ、オゾン発生器５’を作動していない場合にパージ部出口で５．８μｇ／ｍ３であったシリコン含有有機物質濃度が加湿時に０．８μｇ／ｍ３となった。加湿していない場合は２．５μｇ／ｍ３であった。
【００６０】
［第９実施形態］
図１０は、本発明の第３実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。この実施形態では、循環部内に低温プラズマ分解装置３１が配置されている点で第３実施形態と異なる。露光装置部の床から循環部内に回収されたエアは、低温プラズマ分解装置３１の放電電極部を通過し、そこで発生したラジカルおよびオゾンによって分解される。低温プラズマ分解装置３１の電極には、例えば、沿面放電方式のものを用いることができる。その後段に配置されたオゾン分解用触媒部３２でオゾンを還元し、フィルターを通して露光装置部内に戻する。分解装置が作動していない状態では、５０ｌ／ｍｉｎの循環流量で運転されているときに、原版ステージ付近におけるシリコン含有有機物質の濃度は５．４μｇ／ｍ３であった。電極間に４ＫＶの電圧をかけたところ、約６時間以上分解装置を運転して安定状態に入った状態では１．３μｇ／ｍ３となった。この結果、光学素子への付着速度は約１／４に低下した。
【００６１】
［第１０実施形態］
第７実施形態と同様の露光装置において、シリコン含有有機物質の分解部として加湿された雰囲気の循環系内に光触媒有機物分解装置３７を設ける。光路近傍を通過したパージエアは流路を通り、ケミカルフィルター５５で不純物を除去された後、更に光触媒有機物分解装置を通過してから、光路側に戻される。光触媒有機物分解装置はＴｉＯ２がコートされた基板の表面を雰囲気が通過するようになっておりＴｉＯ２がコートされた基板は、紫外線ランプで紫外線が照明される。
【００６２】
紫外線を照射すると、ＴｉＯ２が活性化されて徐々にシリコン含有有機物質の濃度が低下する。分解装置が作動していない状態で露光装置部の原版ステージ付近で３μｇ／ｍ３であったシリコン含有有機物質の濃度は紫外線ランプを点灯して１２時間以上経過し安定状態に入った状態では１．８μｇ／ｍ３に低下した。
【００６３】
［応用例］
本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、液晶デバイスの製造に好適であり、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記の露光装置を用いて原版のパターンを転写する工程と、該感光剤を現像する工程とを含みうる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第１実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態におけるオゾン発生器の構成例を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態におけるオゾン発生器の構成例を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図６】本発明の第４実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図７】本発明の第５実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の第７実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図９】本発明の第８実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図１０】本発明の第９施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  投影系光学系
２  基板ステージ
３  基板
４  空調装置
５，５’  オゾン発生器
【図１】
2009212313.tif 000003
【図２】
2009212313.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009212313.tif 000008
【図７】
2009212313.tif 000009
【図８】
2009212313.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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