(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成されたマスクに特定波長の光を照射するための照明光学系と、前記照明されたマスクのパターン像を基板上に投影露光するための投影光学系とを備えた露光装置において、
前記照明光学系内の光路を大気から遮断するための密閉手段と、
前記密閉手段内の空間を随時仕切って密閉区画ブロックを形成し、前記密閉手段内の空間のうち前記密閉区画ブロックを大気に開放するための仕切り手段とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記仕切り手段は、前記光路に対してほぼ垂直な隔壁部と、該隔壁部の光路位置に形成された開口部を随時密閉閉塞するための閉塞手段とを有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】
前記密閉手段は、光源からの照明光の照射エネルギ量を計測するための計測手段と、該計測手段の計測結果に基づいて前記光源からの照明光を遮断するための光遮断手段とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記光遮断手段は、前記仕切り手段のうち最も光源側の仕切り手段の閉塞手段であることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記密閉手段は、前記仕切り手段によって仕切られた各密閉区画ブロック内に不活性ガスを供給するためのガス供給手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
パターンが形成されたマスクに特定波長の光を照射するための照明光学系と、前記照明されたマスクのパターン像を基板上に投影露光するための投影光学系とを備えた露光装置において、
前記照明光学系内の光路を大気から遮断するための密閉手段と、
前記密閉手段内の空間のうち、前記照明光学系を構成する構成部材のうち修理又は調整が必要な構成部材が収容される空間を、前記修理又は調整が必要な構成部材とは異なる構成部材が収容される空間から仕切り、前記修理又は調整が必要な構成部材が収容される空間を大気開放するための仕切り手段とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
前記仕切り手段によって仕切られた、前記修理又は調整が必要な構成部材とは異なる構成部材が収容される空間内に不活性ガスを供給するためのガス供給手段を備えていることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は露光装置に関し、特に半導体素子や液晶表示素子のパターン形成に使用する遠紫外光を使用する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の大集積化の要望は年々高くなっており、要求される回路パターンのパターンルール（線幅）は小さくなっている。投影光学系が解像できる線幅は波長に比例して小さくなることが知られており、より小さなパターンルールの回路パターンを露光するためには露光に使用する光の波長を短くすればよい。最近ではＡｒＦを媒体としたエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）を使った投影露光装置が提案されている。ＡｒＦを媒体としたエキシマレーザからのレーザ光のように、約２００ｎｍ以下の波長の光（以下、「遠紫外光」という）は、酸素に対して吸収特性を有する波長域（スペクトル成分）を含んでおり、大気中の酸素による吸収が大きい。遠紫外光が酸素に吸収されることによって、遠紫外光の光量が損失されるとともに、吸収の際に有害ガスであるオゾンが発生してしまうという不都合があった。
【０００３】
このため、遠紫外光を使用とする従来の露光装置では、照明光学系の光源から投影光学系のマスク側端部までの光路を大気から遮断した密閉型とし、密閉空間のガス置換を行っている。すなわち、照明光学系およびマスクステージ部を包囲する密閉空間内の空気や投影光学系を包囲する密閉空間内の空気をたとえば真空ポンプで強制排気（真空引き）した後、窒素等の不活性ガスを密閉空間内に供給して、ガス置換している。
この場合、光源から投影光学系のマスク側端部までの光路の全体に亘って一括密閉することは、装置の大型化を招くばかりでなく、大量のガス漏れによる作業者の窒息の危険性が増大する。
【０００４】
このため、遠紫外光を光源とする従来の露光装置では、照明光学系の光源の光射出口から投影光学系の露光光射出口までの光路を、たとえば光源部、照明光学系、マスクステージ部および投影光学系の４つのブロックに分け、各ブロックを大気から遮断して密閉している（特開平６−２６０３８５号公報）。なお、各ブロック間の仕切りには、石英のような光透過率の高い材料からなる窓部を使用している。そして、たとえば照明光学系を構成する１つの光学部材について修理または調整が必要な場合には、照明光学系の密閉ブロック全体を大気に開放する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、遠紫外光を用いた従来の露光装置では、たとえば照明光学系の１つの光学部材について修理または調整が必要な場合、照明光学系の密閉ブロック全体を大気に開放し、当該光学部材の修理または調整が終了した後に、再び照明光学系の密閉ブロック全体をガス置換する必要があった。すなわち、１つの密閉ブロック全体を大気に開放することにより大量の不活性ガスを無駄にするばかりでなく、ガス再置換時における真空引きに時間がかかりすぎるという不都合があった。
【０００６】
そこで、ブロック数を単に増大させて各ブロックの容積を小さくすると、各ブロック間の仕切り用の窓部の数が増大し、照明光の光量損失が増大してしまう。本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、照明光の光量損失を招くことなく、照明光学系の光源から投影光学系のマスク側端部までの密閉空間を所望の密閉区画ブロックに随時仕切ることのできる露光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明においては、パターンが形成されたマスクに特定波長の光を照射するための照明光学系と、前記照明されたマスクのパターン像を基板上に投影露光するための投影光学系とを備えた露光装置において、
前記照明光学系の光源から前記投影光学系の前記マスク側端部までの光路を大気から遮断するための密閉手段と、
前記密閉手段内の空間を随時仕切って密閉区画ブロックを形成するための仕切り手段とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【０００８】
本発明の好ましい態様によれば、前記仕切り手段は、前記光路に対してほぼ垂直な隔壁部と、該隔壁部の光路位置に形成された開口部を随時密閉閉塞するための閉塞手段とを有する。
【０００９】
【作用】
本発明の露光装置では、密閉手段によって照明光学系の光源から投影光学系のマスク側端部までの光路を大気から遮断している。そして、仕切り手段によって密閉手段内の空間を随時仕切って密閉区画ブロックを形成することができる。
したがって、従来の仕切り用の窓部を複数設けることもなく、上述の密閉手段による密閉空間のうち、修理または調整が必要な構成部材を含むブロックのみをたとえば遠隔操作によって大気に開放することができる。こうして、構成部材の修理または調整に際して、置換ガスの無駄を最小限に抑え、ガス再置換を迅速に行うことができる。
【００１０】
具体的には、仕切り手段を、たとえば光路に対してほぼ垂直な隔壁部と、この隔壁部の光路位置に形成された開口部を随時密閉閉塞するための閉塞手段とから構成することができる。そして、光源からの照明光の照射エネルギ量を計測し、光源の出力が誤って大きくなりすぎたような場合には、最も光源側の開口部を閉塞することにより光路を遮断すれば光学部材の損傷を未然に防止することができる。
【００１１】
【実施例】
本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
図１の露光装置は、たとえば遠紫外光を発する光源１（ＡｒＦを媒体としたエキシマレーザ光）を備えている。光源１を発した光は、たとえば石英のような光透過率の高い材料からなる窓部２を透過した後、ミラー９ａに入射する。ミラー９ａで図中上方に反射された光は、光学部材３ｄを介した後、ミラー９ｂによって図中左側に反射される。
【００１２】
ミラー９ｂからの反射光は、たとえばフライアイレンズ等を含む光学部材３ｃ、３ｂおよび３ａを介して照度がほぼ均一な平行光束となる。平行光束となった照明光は、ミラー９ｃによって図中下方に反射され、パターンが形成されたマスク４を照射する。このように、光源１、光学部材３ａ〜３ｄ、およびミラー９ａ〜９ｃは、照明光学系を構成している。
マスク４を透過した露光光は、投影光学系１２を介して、感光基板５を投影露光する。こうして、基板５上には、マスク４のパターンの明暗像が形成される。
【００１３】
なお、投影光学系１２と基板５との間には、ガス吹き付け手段７によりたとえば窒素のような不活性ガスが一定流速で吹き付けられるようになっている。こうして、投影光学系１２からの露光光の光路雰囲気を不活性ガスでほぼ置換し、露光光である遠紫外光が酸素に吸収されたりオゾンを発生するのを抑えている。
なお、図中斜線で示すように、光源１から投影光学系１２のマスク側端部までの光路は、大気から遮断されるように密閉手段１１によって全体的に包囲されている。また、密閉手段１１内には窓部２および５つの仕切り手段１８ａ〜１８ｅが設けられ、合わせて７つの区画ブロック１９ａ〜１９ｇが形成されるようになっている。
【００１４】
すなわち、窓部２と仕切り手段１８ａとによって仕切られる密閉区画ブロック１９ａにはミラー９ａおよび光学部材３ｄが収容され、仕切り手段１８ａと仕切り手段１８ｂとによって仕切られる密閉区画ブロック１９ｂにはミラー９ｂおよび光学部材３ｃが収容されている。
また、仕切り手段１８ｂと仕切り手段１８ｃとによって仕切られる密閉区画ブロック１９ｃには光学部材３ｂが収容され、仕切り手段１８ｃと仕切り手段１８ｄとによって仕切られる密閉区画ブロック１９ｄには光学部材３ａおよびミラー９ｃが収容されている。
【００１５】
さらに、仕切り手段１８ｄと仕切り手段１８ｅとによって仕切られる密閉区画ブロック１９ｅにはマスク４およびマスクステージ（不図示）等が収容され、仕切り手段１８ｅにより基板５側において形成される密閉区画ブロック１９ｆには投影光学系１２が収容されている。
なお、光源１と窓部２との間には、ほぼ密閉された区画ブロック１９ｇが形成されている。このほぼ密閉された区画ブロック１９ｇを除く各区画ブロックには、それぞれ配管を介して真空ポンプ６が接続されている。また、区画ブロック１９ｇを含むすべての区画ブロックには、それぞれ配管を介してガス供給手段１０が接続されている。
【００１６】
こうして、真空ポンプ６により真空引きを行った後、ガス供給手段１０によりたとえば窒素のような不活性ガスを供給することにより、各区画ブロック１９ａ〜１９ｆをそれぞれガス置換することができる。
なお、区画ブロック１９ｇでは、光源１との接続部において完全な密閉性を確保することができない。しかしながら、窓部２を適当に位置決めすることによりその容積を小さく構成することができるので、強制排気することなく所定圧力で不活性ガスを供給するだけでガス置換を行うことができる。
【００１７】
いずれの区画ブロックにおいても、ガス置換が終了した後、ガス供給手段１０から不活性ガスを供給し続けるのが好ましい。
なお、光源１、真空ポンプ６、ガス供給手段１０、ガス吹き付け手段７、および各仕切り手段１８は、制御手段８によって制御されるようになっている。
【００１８】
ここで、遠紫外線の吸収について図４を参照して説明する。図４は、ＡｒＦエキシマレーザ光の光路を窒素によって置換した場合と、置換しなかった場合（ＡｒＦエキシマレーザ光の光路が空気中にある場合）とでのＡｒＦエキシマレーザ光の強度を比較した図である。図４中、横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸はＡｒＦエキシマレーザ光の強度を示している。
【００１９】
図４に示すように、エキシマレーザからのレーザ光ＩＬは中心波長１９３．４ｎｍで１９３．０ｎｍから１９３．８ｎｍ程度までの波長幅を有するレーザ光（狭帯化しない場合）である。窒素置換なしの場合（空気中）では、１９３．０ｎｍから１９３．８ｎｍ程度までの波長幅内で強度が低下しており、特にこの波長幅内の特定の波長（スペクトル）において強度が大きく低下している。これは酸素が１９３．０ｎｍから１９３．８ｎｍ程度までの波長幅内の光を吸収する特性を有するためで、特にこの波長幅内の特定の波長（スペクトル）の光を大きく吸収する特性を有するためである。
【００２０】
これに対して、１９３．０ｎｍから１９３．８ｎｍ程度までの波長幅内の光を窒素が吸収する特性は、この波長幅内の光を酸素が吸収する特性と比較して小さく、この波長幅内の特定の波長域（スペクトル）の光を大きく吸収する特性は窒素にはない。このように、遠紫外線の特定の波長域の光が通過する光路の雰囲気を、この特定の波長域を有する光の吸収特性が酸素と比較して小さな不活性ガスに置換することにより、酸素が光を吸収することによる光量の損失を小さくするとともに、オゾンの発生（酸素が光を吸収することにより発生する）を防止することができる。
【００２１】
なお、図４では数ｐｍ〜数十ｐｍの波長幅を有し、中心波長１９３．４ｎｍの波長を有する光に狭帯化したＡｒＦ狭帯域レーザが示されており、このＡｒＦ狭帯域レーザ（波長１９３．４ｎｍ）に対しても酸素は吸収特性を有するため、光源１から投影光学系１２のウエハ側端部に至るまでの空間（各ブロック１９ａ〜１９ｆ）の光路を窒素等の不活性ガスで置換することが必要となる。さらに、本実施例では、投影光学系１２とウエハ５との間に露光光ＩＬの光路の大部分を大気から遮断（密閉）するための各仕切り手段１８を設けたので、酸素による露光光ＩＬの吸収による不都合（光量損失、オゾンの発生）を最小限とすることができる。
【００２２】
次に、図２は、図１の各仕切り手段１８の閉塞手段の構成を示す斜視図である。また、図３は、図１の各仕切り手段１８の構成を示す斜視図である。
図示の仕切り手段は、光路に対してほぼ垂直な二重隔壁部２０を備え、この二重隔壁部２０の光路位置には開口部１７が形成されている。二重隔壁部２０の各周辺部は、上述の密閉手段１１の側壁に対して気密に連結されていることはいうまでもない。
なお、隔壁部２０は必ずしも二重構造である必要はないが、真空引きによって作用する力に対して有効に抵抗するためには、二重構造が好ましい。
【００２３】
仕切り手段はさらに、この開口部１７を随時密閉閉塞することのできる閉塞手段を二重隔壁部２０の内部に備えている。この閉塞手段は、互いに平行な一対のガイド部材１４に支持された扉部１５からなる。一対のガイド部材のうち一方のガイド部材１４ａは表面が平滑な棒材であり、その軸線方向に摺動することができるように扉部１５が平滑ガイド１４ａに取り付けられている。
また、一対のガイド部材のうち他方のガイド部材１４ｂは表面が螺刻された棒材であり、この螺刻ガイド１４ｂに扉部１５が螺合している。さらに、螺刻ガイド１４ｂの一端は、螺刻ガイド１４ｂを回転駆動するためのモーター部１３の出力軸に接合されている。
【００２４】
こうして、モーター部１３を適宜正逆回転させることにより、螺刻ガイド１４ｂを回転駆動し、図中矢印で示すようにガイド部材１４の軸線方向に沿って扉部１５を往復移動させ、扉部１５で二重隔壁部２０の開口部１７を随時密閉閉塞することができる。
なお、扉部１５の両面にはたとえばゴム材からなる当接部１６を形成し、この当接部１６と二重隔壁部２０の内壁表面との協働により、形成される区画ブロックの密閉性をさらに高めて、ガスの漏洩を確実に防止することができるようにするのが好ましい。
【００２５】
このように、本実施例にかかる露光装置では、密閉手段１１によって照明光学系の光源から投影光学系のマスク側端部までの光路を大気から遮断しており、その密閉手段１１内の空間２０を複数の仕切り手段１８によって随時仕切って複数の密閉区画ブロック１９を形成することができる。
したがって、たとえば照明光学系を構成する光学部材３ｃの修理または調整が必要な場合、仕切り手段１８ｂおよび仕切り手段１８ｃの開口部を閉塞し、光学部材３ｃを含む区画ブロック１９ｃのみを大気に開放することができる。
【００２６】
そして、光学部材３ｃの修理または調整を行った後、真空ポンプ６を作動させて区画ブロック１９ｃを真空引きし、ガス供給手段１０から不活性ガスを供給することによって、ガス再置換を行うことができる。
このように、本実施例にかかる露光装置では、大気開放およびガスの再置換を修理または調整を要する構成部材を含む区画ブロックのみについて行えばよいので、置換ガスの無駄を最小限に抑え、ガス再置換を迅速に行うことができる。
【００２７】
また、図示を省略したが、たとえば分岐ミラー等で光源１からの照明光のうち一部の光を適当な光検出器に導き、照明光の照射エネルギ量を測定監視するのがよい。そして、照明光の照射エネルギ量が誤って所定値を越えたような場合には、たとえば最も光源側の仕切り手段１８ａの開口部を閉塞することにより光路を遮断し、仕切り手段１８ａ以降にある光学部材の損傷を未然に防ぐことができる。
【００２８】
なお、上述の実施例では、区画ブロック１９ｆと区画ブロック１９ａとの間に窓部２を設けた例を示したが、この窓部を仕切り手段と置換することもできる。この場合、照明光が透過する窓部が全く無くなり、窓部による照明光の光量損失を完全に回避することができる。
また、上述の実施例では、遠紫外光を光源とした露光装置について本発明を説明したが、酸素による吸収が比較的大きい他の特定波長の光を使用する露光装置にも本発明を適用することができる。
【００２９】
【効果】
以上説明したように、本発明では、仕切り手段によって密閉空間を随時仕切って密閉区画ブロックを形成することができる。したがって、修理または調整が必要な構成部材を含むブロックのみをたとえば遠隔操作によって大気に開放することができるので、置換ガスの無駄を最小限に抑え、ガス再置換を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の露光装置の密閉手段１８の閉塞手段の構成を詳細に示す斜視図である。
【図３】図１の露光装置の密閉手段１８の構成を詳細に示す斜視図である。
【図４】遠紫外光の波長域における空気と窒素との吸収特性の違いを示す図である。
【符号の説明】
１      光源
２      窓部
３      光学部材
４      マスク
５      基板
６      真空ポンプ
７      ガス吹き付け手段
８      制御手段
９      ミラー
１０    ガス供給手段
１１    密閉手段
１２    投影光学系
１３    モーター
１４    ガイド部材
１５    扉部
１６    当接部
１７    開口部
１８    仕切り手段
１９    区画ブロック
２０    二重隔壁部
【図１】
0003734043.tif 000002
【図２】
0003734043.tif 000003
【図３】
0003734043.tif 000004
【図４】
0003734043.tif 000005