(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクに形成されたパターンを基板に投影するための投影光学系と前記基板を保持し移動する基板ステージとを有する走査露光装置であって、
前記投影光学系と前記基板ステージとの間の前記投影光学系の光路空間に不活性ガスの流れを形成するための、前記光路空間を含む空間を規定する規定部材と、
前記規定部材に配された供給口および排出口を介し、かつ前記供給口からの不活性ガスの供給量より前記排出口からのガスの排出量を多くして、前記光路空間に不活性ガスの流れを形成する形成手段と、
前記光路空間に関し前記供給口および前記排出口の外側において前記光路空間を囲むように前記規定部材に配された開口を介し、前記基板ステージに向かう方向に不活性ガスを噴出させる流体供給手段と
を有することを特徴とする走査露光装置。
【請求項２】
前記形成手段は窒素ガスおよびヘリウムガスのいずれかの流れを形成することを特徴とする請求項１に記載の走査露光装置。
【請求項３】
前記流体供給手段は窒素ガスおよびヘリウムガスのいずれかを供給することを特徴とする請求項１または２に記載の走査露光装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載の走査露光装置を用いて基板を露光する工程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、マスクに形成されたパターンを露光光を用いて基板に投影し転写する露光装置及びデバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子などを製造するためのフォトリソグラフィ工程において、投影光学系を介してマスク（例えば、レチクル）のパターン像を感光性基板に投影し露光する露光装置が使用されている。近年、半導体集積回路は、微細化の方向で開発が進み、フォトリソグラフィ工程においては、フォトリソグラフィ光源の短波長化が進んでいる。
【０００３】
しかしながら、真空紫外線、特に２５０ｎｍよりも短い波長の光、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）、Ｆ2レーザ（波長１５７ｎｍ）、またはＹＡＧレーザなどの高調波などの光を露光用光として用いる場合やＸ線を露光光として用いる場合などにおいて、酸素等による露光光の吸収などの影響で、露光光の強度が低下するなどの課題が生じていた。
【０００４】
そこで、従来では、F2エキシマレーザのような光源を有する露光装置において、光路部分のみを密閉する密閉空間を形成し、例えば、窒素のような酸素を含まない気体によって密閉空間内のガスを置換し、露光光の透過率の低下を回避しようとしていた。
【０００５】
図１４Ａ、図１４Ｂは、投影光学系（鏡筒）の最終光学部材と感光性基板（ウエハ）との間の空間に不活性ガスを供給することによって該空間に不活性ガス雰囲気を形成して露光を実施する露光装置を示す図である。この露光装置では、露光領域上の空間とその周辺雰囲気とを分離するために該空間の周辺に遮蔽部材を設け、該空間内に露光領域周辺から不活性ガスを供給する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１４Ａ、図１４Ｂに示す露光装置においては、ウエハ周辺の段差や隙間に溜まった雰囲気が空間内に移動するまで不活性ガスへ置換できず、ウエハ周辺を露光する際には空間内の不活性ガス濃度が低下し、また、ウエハステージが高速移動した場合には巻き込みの影響で不活性ガス濃度が低下し、照度ムラの原因となっていた。
【０００７】
同様の問題は、レチクル周辺に不活性ガスを供給する場合にも当てはまり、レチクル周辺を露光する際には空間内の不活性ガス濃度が低下し、また、ウエハステージが高速移動した場合には巻き込みの影響で不活性ガス濃度が低下し、照度ムラの原因となっていた。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、投影光学系と基板ステージとの間の投影光学系の光路空間をその周囲の空間から適切に隔離することができる走査露光装置、およびそれを用いたデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本願発明の走査露光装置は、マスクに形成されたパターンを基板に投影するための投影光学系と前記基板を保持し移動する基板ステージとを有する走査露光装置であって、前記投影光学系と前記基板ステージとの間の前記投影光学系の光路空間に不活性ガスの流れを形成するための、前記光路空間を含む空間を規定する規定部材と、前記規定部材に配された供給口および排出口を介し、かつ前記供給口からの不活性ガスの供給量より前記排出口からのガスの排出量を多くして、前記光路空間に不活性ガスの流れを形成する形成手段と、前記光路空間に関し前記供給口および前記排出口の外側において前記光路空間を囲むように前記規定部材に配された開口を介し、前記基板ステージに向かう方向に不活性ガスを噴出させる流体供給手段とを有することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１１】
［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１の露光装置の一部を示す図である。
【００１２】
この露光装置は、例えば、不図示のＦ2エキシマレーザのような短波長レーザ光を照明光として発生する光源を備え、該光源の照明光（露光光）は適当な照明光学部材を介してレチクル（マスク）を均一に照明する。レチクルを透過した光（露光光）は、投影光学系１０１を構成する種々の光学部材を介してウエハステージ１０２上に載置されたウエハ１０３の表面上に到達し、ここにレチクルのパターンを結像する。
【００１３】
ウエハ１０３が載置されるウエハステージ１０２は、３次元方向（ＸＹＺ方向）に移動可能に構成されている。レチクルのパターンは、ステッピング移動と露光とを繰り返す所謂ステッピングアンドリピート方式で、ウエハ１０３上に逐次投影され転写される。また、本発明をスキャン露光装置に適用した場合においても、ほぼ同じ構成となる。
【００１４】
露光時には、温調された不活性ガス（例えば、窒素ガス、ヘリウムガス等）を給気バルブ１１１を介して、投影光学系１０１下部の遮蔽部材１１５とウエハ１０３との間の、露光光が通過する空間及びその周辺を含む空間（以下、光路空間）１１６に給気口１１３から供給する。光路空間１１６に供給された不活性ガスの一部は、排気口１１４で回収され排気バルブ１１２を介して排気される。給気バルブ１１１、給気口１１３、排気口１１４、排気バルブ１１２等は、光路空間１１６に不活性ガス等のガスの流れを形成するガス流形成機構の一例である
尚、図１中の矢印は、不活性ガスの流れを示している。また、アライメント光を透過させるために、遮蔽部材１１５の一部は透明部材で構成される。
【００１５】
また、基本的には、周辺雰囲気に対して光路空間１１６を陽圧にする（周辺雰囲気の圧力に対して光路空間１１６の圧力を高くする）ことで、光路空間内の露光雰囲気の酸素濃度を低下させる。そのため、排気バルブ１１２を介して排気される排気量以上に光路空間１１６から周辺空間に漏れ出す不活性ガスの量は多い。光路空間１１６外に漏れ出した不活性ガスは、給気部１２１から供給される周辺雰囲気と共に排気部１２２で回収され排気される。
【００１６】
また、光路空間１１６外に漏れ出した不活性ガスは、温調ガス（ドライエアまたは低濃度の不活性ガス等）が給気部１２１から供給され、周辺雰囲気と共に排気部１２２で回収され排気される。この周辺雰囲気により、露光領域周辺の温調がなされる。
【００１７】
給気バルブ１１１及び排気バルブ１１２の開閉及び開度は環境制御器１３１で制御される。通常、給気バルブ１１１及び排気バルブ１１２は開放状態になっており、ステージ１０２の位置にかかわらず、不活性ガスは光路空間１１６内に常時供給されている。ただし、ウエハ交換時、メンテナンス時など、光路空間１１６下からステージ１０２が外れる場合は一時的に不活性ガスの供給を停止、もしくは供給量を少なくし、ウエハ交換後、もしくはメンテナンス終了後にステージ１０２が光路空間１１６下に再突入する前に供給を開始、もしくは供給量を戻す制御を行っても良い。
【００１８】
また、環境制御器１３１及びステージ制御器１３２並びに不図示の他の制御器は、メインコントローラ１３３により、ウエハ交換、アライメント動作、露光動作等の種々の動作において統括的に制御される。メインコントローラ１３３による制御内容や露光装置の動作状態は、監視装置１３４によって監視される。
【００１９】
ここで、光路空間１１６の内側に入ったり、外側に出たりする領域にある、ウエハ１０３周辺の隙間、或いはウエハステージ１０２上の段差部分の雰囲気の置換が不十分であるために、ウエハステージ１０２移動時に、周辺雰囲気を光路空間内に巻き込んでしまい、光路空間１１６内の酸素濃度が上昇する可能性があった。
【００２０】
そこで、実施形態１では、光路空間１１６の周辺空間（特に光路空間１１６近傍の周辺の空間）の高さを制限し、所定空間１５０を形成するための部材１５１を設ける。光路空間１１６内部に存在する不活性ガスの平均濃度をＰ１、光路空間外部に存在する不活性ガスの平均濃度をＰ２とした場合、
Ｐ２＜Ｐ＜Ｐ１（条件１）
となる不活性ガスの平均濃度Ｐを維持するための所定空間１５０が光路空間１１６を囲む形で部材１５１とウエハ１０３の間に形成されることになる。この所定空間１５０の光路空間付近は、光路空間１１６内部の不活性ガス平均濃度とほぼ同じ濃度となり、所定空間１５０の外側に行くに従って、外部雰囲気の濃度に近づく。言い換えれば、部材１５１はウエハ１０３との間に隙間空間を形成して不活性ガス平均濃度Pの空間を形成している。
【００２１】
ここで、所定空間１５０を形成するための部材１５１の下面（ウエハ側の面）とウエハとの距離Ｈ１（ウエハステージとの距離でも構わない。以下の文章において、「部材１５１またはその他の部材とウエハとの距離」という表現を用いる場合は、ウエハをウエハステージと置き換えても等価である。また、ウエハでなくレチクルに関しても、レチクルをレチクルステージに置き換えても等価である。）を、部材１５１の下面（ステージ側の面）のウエハ（ウエハステージ）と実質的に平行な所定の方向に関する幅Ｌ１の１／２倍以下、より好ましくは１／３倍以下にする（条件２）ことにより、所定空間内のガスの行き来が困難になるため、酸素等の露光光を吸収するガスを光路空間１１６内に巻き込む可能性を低くすることができる。ここで、前述の「ウエハと実質的に平行な所定の方向」とは、「給気口１１３からガスを供給する方向を含む、ウエハと垂直な平面と、ウエハ面を含む平面とが交わる直線の方向」、すなわち「光路空間内でのガスの流れの方向」でも良いし、「ウエハステージ１０２の走査露光方向」であっても構わない。
【００２２】
また、所定空間１５０の高さＨ１（部材１５１の下面とウエハとの距離）が、投影光学系１０１の最もウエハ側の光学素子とウエハとの距離Ｈ０よりも短い（条件３）方が好ましい。できれば、所定空間１５０の高さが投影光学系１０１の最もウエハ側の光学素子とウエハとの距離の半分、より好ましくは１／４倍以下にすると良い。このようにすることにより、不活性ガス濃度の減少する場所を光路空間１１６から遠ざけ、光路空間１１６周辺の不活性ガス濃度を高濃度に安定化することが可能である。
【００２３】
また、所定空間１５０は、光路空間１１６の、光路空間１１６内のガス流の上流側（光路空間１１６の給気口側）にだけ形成しても良いし、光路空間１１６のガス流の上流側と下流側との両方に設けても良いし、また、光路空間１１６の全周に光路空間１５０を形成しても良い。
【００２４】
また、この変形例として、図２に示すように、所定空間１５０を形成するとともに、光路空間１１６を仕切る機能も兼ねた仕切部材１５２を構成しても良い。ここで、仕切部材１５２の下面とウエハとの距離が、投影光学系の最もウエハ側の光学素子とウエハとの距離よりも短くなるように仕切部材１５２を設ける。また、この変形例においても、前述の条件２と同様に、所定空間１５０を形成する部材１５２下端からウエハ１０３までの距離Ｈ１が、所定空間１５０を形成する部材１５２の幅Ｌ１（「ウエハと実質的な平行な方向」の幅）の１/２倍以下、好ましくは１/３倍以下であるのが好ましい。周辺雰囲気の流れの速度、光路空間１１６から漏れ出す不活性ガスの流速、ウエハステージ１０２の駆動速度にもよるが、Ｈ１がＬ１の１/２倍以上の場合では、所定空間１５０を形成する部材１５２の下の不活性ガス濃度はかなり悪くなるからである。このような高さ制限を行うことで、周辺の流れに対して、光路空間１１６から漏れ出した不活性ガスを流れにくくし、溜まった不活性ガスで、ウエハステージ１０２移動時の巻き込みの影響を抑え、ウエハ１０３周辺に溜まった雰囲気の置換を行うことで、パージ空間の不活性ガス濃度を安定化することが可能である。
【００２５】
また、図３、図４に示すように上記比率を満たす開口板１５８を光路空間下側に備えても良い。図３は給気口１１３、排気口１１４、アライメント光を透過するためのガラス部材１０４と投影光学系１０１で囲まれた光路空間１１６の下側に開口板１５８を設け、開口板１５８下側に所定空間１５０を形成する断面図である。また、図４は図３の開口板１５８を下から見た図である。この実施形態では、排気口１１４を設けているが、排気口１１４は必ずしも必要ではない。更に、排気口１１４の個所に給気口を設けても良い。
【００２６】
また、ここで、給気口１１３から光路空間１１６に不活性ガスを供給すると共に、給気口にガスを供給する給気手段から配管を分岐して、或いは別の給気手段を用いて、所定空間１５０に不活性ガスを供給するようにしても良い。ここで、不活性ガスを供給する所定空間１５０は、光路空間１１６の、ガス流の上流側の所定空間であることが好ましい。
【００２７】
［実施形態２］
実施形態２では、図５に示すように、所定空間１５０を形成する部材下部に光路空間１１６周辺を多重（図５では、遮蔽部材１１５と合わせて二重）に囲むような仕切部材１５３を設け、この仕切部材１５３の形成する隙間に光路空間１１６から漏れ出した不活性ガスを溜めることで、ウエハ１０３周辺の段差・隙間に溜まった雰囲気の置換を行うと伴に、ウエハステージ１０２の巻き込みの影響や周辺雰囲気の影響を抑えることが可能になる。特に、図５では、仕切部材１５３を光路空間１１６外側に光路空間１１６を囲むように配置している。また、仕切部材１５３の下端からウエハ１０３までの距離は、図５においては遮蔽部材１１５の下端からウエハ１０３までの距離と実質的に同じ距離としているが、勿論お互いに距離が異なっても構わない。
【００２８】
また、この変形例として、図６では、複数枚の仕切部材１５３群を設けた場合の構成である。この仕切部材１５３群の仕切部材の枚数が多ければ、それだけ光路空間１１６に向かって高濃度の不活性ガスを溜めることができるので、ウエハ１０３周辺に存在する溝や段差の置換を光路空間１１６のよりはなれたところで行うことができる。そのため、光路空間１１６内の不活性ガス濃度をより高濃度に安定化することが可能である。
【００２９】
更に、別の変形例として、図７に示すように、実施形態１の図２の所定空間１５０を形成する部材１５２の代わりに、部材１５２の下面に複数の溝を設けた部材１５４を配置することで、同様の効果を得ることが可能である。この溝は、図５や図６の仕切部材１５２や仕切部材１５３群と同じように、光路空間１１６を多重に囲むように配置した溝である。この溝の深さは、投影光学系１０１の最終光学部材からウエハ１０３までの高さ以下にすることが好ましい。あまり深くすると、溝の内部の置換に時間を要するために、ウエハ１０３周辺の隙間や段差の内部に溜まった雰囲気の置換を遅くすることになるからである。
【００３０】
ここで、図５における光路空間１１６を周辺雰囲気と隔てる遮蔽部材１１５と仕切部材１５３との距離、図６においては遮蔽部材１１５と仕切部材１５３群のうち最も投影光学系１０１の光軸から離れた仕切部材１５３との距離が遮蔽部材１１５と仕切部材１５３の下端のうち最もウエハに近い下端とウエハとの距離の２倍以上となるのがこのましい。また、図７においては部材１５４の紙面と平行で投影光学系の光軸を含む面内における幅（言い換えると前述の「ウエハ実質的に平行な所定の方向」の幅）が、部材１５４の下面とウエハとの距離の２倍以上であることが好ましい。さらに好ましくは、２倍以上ではなく、３倍以上とするのが良い。
【００３１】
また、ここで、給気口１１３から光路空間１１６に不活性ガスを供給すると共に、給気口にガスを供給する給気手段から配管を分岐して、或いは別の給気手段を用いて、１つまたは複数の所定空間１５０に、不活性ガスを供給するようにしても良い。（後述の図９、図１０参照）ここで、不活性ガスを供給する所定空間１５０は、光路空間１１６の、ガス流の上流側に配置されている所定空間１５０であることが好ましい。また、排気側に関しても同様に、所定空間１５０からガスを排気するようにしても良い。この排気側の場合は、ガス流の下流側に設けられた所定空間１５０からガスを排気するのが好ましい。
【００３２】
勿論本実施形態２においても、前述のように条件２は勿論のこと、条件１、条件３も満たすように構成することが好ましい。この場合、条件３におけるＨ１は、遮蔽部材１１５の最もウエハ側の端（最もステージ側の端）からウエハ（ステージ）までの距離に相当する。
【００３３】
［実施形態３］
実施形態３では、図８に示すように、実施形態２の図７の部材１５４と給気口１１３と排気口１１４を一体化にした、内部に給気口１６３及び排気口１６４を有する部材１５５を構成したものである。このような構成にすることで、部品数を減らすことができる。また、部材１５５に形成する溝の高さは、光路空間１１６周辺、つまり、光路空間１１６を中心とした場合の部材１１５の内側ほど溝の深さを浅くし、外側ほど溝の深さを深くしている。
【００３４】
ここで、部材１５５の内側の溝の深さを浅くする理由は、その内側ほど置換時間を短く、その内側ほど高濃度に維持するためである。また、部材１５５の外側ほど溝の深さを深くする理由は、外側ほど周辺雰囲気の影響を受けやすく、少ない容積では過渡的な変化で内部の不活性ガス濃度が急激に減少してしまうので、容積を増やし周辺雰囲気の侵入による不活性ガス濃度の減少を抑えるためである。この過渡的な現象とは、ウエハステージ１０２の急な反転動作や、ウエハ１０３周辺の段差や溝の光路空間１１６への突入などを示す。
【００３５】
尚、図８では、部材１５５に形成する溝の深さを、光路空間１１６付近ほど浅くしたが、深さを変えるのではなく、溝の幅を光路空間１１６から外側ほど広くすることで同様の効果を得ることができる。
【００３６】
また、変形例として、図９に示すように、図８の部材１５５の内部の給気口１６３及び排気口１６４から多重配置になっている溝それぞれに抜ける開口１５７を有する部材１５６を構成することで、溝内部の雰囲気を効果的に置換することができる。この場合、溝への開口１５７は、給気口１６３及び排気口１６４の開口に比べ十分小さい必要がある。開口１５７が大きくなると溝内部の雰囲気が給気口１６３及び排気口１６４内部に侵入して、光路空間１１６内の不活性ガス濃度が減少してしまうためである。また、溝それぞれに対応する開口１５７は外側の溝ほど、その開口面積ほど小さくすることが好ましい。
【００３７】
また、部品数を減らすために、実施形態１の図１や図２、実施形態２の図５に対しても、所定空間１５０を形成する部材と給気口と排気口を一体化させて構成しても良い。
【００３８】
更に、別の変形例として、図１０に示すように、実施形態２の図６の構成に対し、光路空間１１６内部の排気効率を上げるために、光路空間１１６を形成する遮蔽部材１１５に開口１２６を設けた遮蔽部材１２５を構成し、この開口１２６から漏れ出した不活性ガスを光路空間１１６下側から漏れ出した不活性ガス同様に仕切部材１５３群の内側に噴出するように構成してもよい。この場合、開口１２６を設ける位置は、光路空間１１６内の流速の遅くなる場所に設けることで、光路空間１１６内の排気効率を上げることができる。これにより、光路空間１１６内の置換時間を短縮することが可能になる。また、仕切部材１５３群下端からウエハ１０３までの距離は、光路空間１１６内の排気を効果的に行うために、遮蔽部材１２５の下端からウエハ１０３までの距離よりも大きくすることが好ましい。
【００３９】
尚、これまでの実施形態では、光路空間１１６に排気口を持たせていたが、周辺雰囲気を回収することを考慮すると排気口をもう一つの給気口として使用しても良い。排気口を給気口として使用することで、同じ消費量であっても周辺の影響をより受けにくくすることが可能である。
【００４０】
また、本実施形態３においても、前述の条件１，２，３は勿論満たすように構成するのが好ましい。この場合のＨ１は、部材１５４の下端（ステージ側の面、ステージと対向する面）とウエハ（ステージ）までの距離となり、Ｌ１は部材１５４の下端の不活性ガスの流れ方向（不活性ガスを供給する方向）の幅、もしくは、この露光装置が走査型の場合は、走査方向の幅とすれば良い。
【００４１】
［実施形態４］
実施形態１〜３において、投影光学系とウエハステージとの間に適用された発明は、照明光学系とレチクルステージとの間、及び、レチクルステージと投影光学系との間に対しても適用することができる。図１１は、本発明を投影光学系とウエハステージとの間、照明光学系とレチクルステージとの間、及び、レチクルステージと投影光学系との間に対して適用した露光装置を示す図である。
【００４２】
図１１に示す露光装置では、投影光学系３０２の最終光学部材（カバーガラス）３１１とウエハチャック３０３（ウエハ３０５）との間の第１光路空間３１４については、給気バルブ３１２を介して第１光路空間３１４に不活性ガスを供給する第１給気部３４１、及び排気バルブ３１３を介して第１光路空間３１４から不活性ガス等を排気する第１排気部３４２が設けられている。そして、第１光路空間３１４周辺の高さを制限するための第１所定空間４０１を形成する部材５０１を設ける。これにより、不活性ガス濃度の減少する場所を第１光路空間３１４から遠ざけ、第１光路空間３１４周辺の不活性ガス濃度を高濃度に安定化することができる。
【００４３】
また、レチクル（マスク）３２２を照明する照明光学系３０１とレチクルステージ３２１（レチクル３２２）との間の第２光路空間３２６については、給気バルブ３２７を介して第２光路空間３２６に不活性ガスを供給する第２給気部３５１、及び排気バルブ３２８を介して第２光路空間３２６から不活性ガス等を排気する第２排気部３５２が設けられている。そして、第２光路空間３２６周辺の高さを制限するための第２所定空間４０３を形成する部材５０３を設ける。これにより、不活性ガス濃度の減少する場所を第２光路空間３２６から遠ざけ、第２光路空間３２６周辺の不活性ガス濃度を高濃度に安定化することができる。
【００４４】
また、レチクルステージ３２１と投影光学系３０２との間の第３光路空間３２５については、給気バルブ３２３を介して第３光路空間３２５に不活性ガスを供給する第３給気部３４５、及び排気バルブ３２４を介して第３光路空間３２５から不活性ガス等を排気する第３排気部３４６が設けられている。そして、第３光路空間３２５周辺の高さを制限するための第３所定空間４０３を形成する部材５０３を設ける。これにより、不活性ガス濃度の減少する場所を第３光路空間３２５から遠ざけ、第３光路空間３２５周辺の不活性ガス濃度を高濃度に安定化することができる。
【００４５】
このようにして、第１〜第３光路空間３１４、３２６、３２５周辺の不活性ガス濃度を高濃度に安定化することができる。
【００４６】
また、実施形態１と同様に、図１１の露光装置において、各給気バルブ及び排気バルブの開閉及び開度は環境制御器（不図示）で制御される。また、レチクルステージ３２１はウエハステージ３０４と同期しつつステージ制御器（不図示）により制御される。環境制御器及びステージ制御器並びに不図示の他の制御器は、メインコントローラ（不図示）により、ウエハ交換、アライメント動作、露光動作等の種々の動作において統括的に制御される。メインコントローラによる制御内容や露光装置の動作状態は、監視装置（不図示）によって監視される。
【００４７】
更に、不活性ガスの平均濃度Ｐを維持する所定空間の形成の形態としては、これ以外に実施形態２、３の中で説明したものに置き換えても良い。
【００４８】
また、本実施形態４に関しても、前述の条件１，２，３は満足するように構成するのが好ましい。
【００４９】
［実施形態５］
図１５は本発明の実施形態５の露光装置の一部を示す図である。
【００５０】
給気バルブ１１１を介して給気口１１３から光路空間１１６に不活性ガスを供給し、排気口１１４により排気バルブ１１２を介して光路空間１１６に供給した不活性ガスの一部は回収される。
【００５１】
一方向から不活性ガスが供給される場合、光路空間１１６から所定空間１５０に漏れ出す不活性ガスの量は所定空間１５０内において比較すると、＋Ｘ方向（排気口側）に多くなり、開口板１５８からウエハ１０３面までの距離が長ければ漏れ出す量の差は顕著になる。そこで、給気口１１３の下面からウエハ１０３に向かって不活性ガスを噴出す給気口を追加する。図１６は図１５の開口板１５８を下（−Ｙ方向）から見た図である。スリット状の開口を給気口１１３及び開口板１５８に設けることで、給気口１１３下側の所定空間１５０の不活性ガス濃度を高濃度に安定化することができる。
【００５２】
また、変形例として、図１７に示すように、光路空間１１６に供給する不活性ガスの供給と所定空間１５０に供給する不活性ガスの供給を分離し、別々の流量制御器ＭＦＣ１、ＭＦＣ２により供給量を制御しても良い。図１５の場合、開口から所定空間１５０に不活性ガスを供給する際にステージ動作時の巻き込むによりステージ周辺の雰囲気が入り込み、開口近辺の不活性ガス濃度は減少し、給気口１１３内部の不活性ガス濃度も減少することがある。しかし、図１７に示すように供給系を分離することにより、給気口１１３から供給される不活性ガス濃度を高濃度に安定化することができる。
【００５３】
また、図１６ではスリット状の開口を設けていたが、変形例として、図１８に示すように円弧上の開口を光路空間１１６を囲むように配置することで、光路空間周辺雰囲気の影響をより受けにくくすることができる。
【００５４】
また、変形例として図１９に示すように、図１６の開口板１５８上の開口を設けた場所の所定空間１５０側に溝を設け、溝に数箇所の開口（図では５個所）を設け、不活性ガスを開口板１５８からウエハ面側に噴出しても良い。開口板１５８からウエハ１０３面までの距離が2mm以下と短い場合、前記溝に不活性ガスが満たされることになり、給気口１１３下側の所定空間１５０の不活性ガス濃度を高濃度に安定化することができる。また、図１９の開口の大きさは、図１６の開口の大きさに比べ、開口の大きさを最小限に抑えることができるので、周辺の雰囲気を巻き込んだ際にも、供給源への不活性ガスの低下を抑えることが可能である。
【００５５】
なお、図１８、１９の場合も図１５に示すように光路空間１１６に供給する不活性ガスの供給と所定空間１５０に供給する不活性ガスの供給を共通にしても良いし、図１７に示すように光路空間１１６に供給する不活性ガスの供給と所定空間１５０に供給する不活性ガスの供給を分離し、別々の流量制御器ＭＦＣ１、ＭＦＣ２により供給量を制御することで、給気口１１３から供給される不活性ガス濃度を高濃度に安定化しても良い。
【００５６】
また、変形例を図２０、２１に示す。この変形例は図１５，１６の実施例の開口板１５８に光路空間１１６の周囲を囲むように溝を設けた例である。開口板１５８からウエハ１０３面までの距離が２ｍｍ以下と短い場合、前記溝に不活性ガスが満たされることになり光路空間１１６の周囲を高濃度の不活性ガスで安定化することができる。また、図２２に示すように図１７の実施例に対し、排気口１１４の下部にも不活性ガスの噴出し開口を追加することで、排気口側側からの周辺雰囲気の巻き込みによる不活性ガスの濃度低下を抑えることができる。図２２においては、給気量をＭＦＣ１，ＭＦＣ２，ＭＦＣ３と異なる流量制御器で流量を制御することができるので、構成に応じて流量を最適化することが可能である。
【００５７】
また、図２３に示すように開口板１５８の光路空間１１６の周囲を囲むように溝を設け、溝に数箇所の開口（図では10個所）を設け、不活性ガスを開口板１５８からウエハ面側に噴出しても良い。また、図２４に示すように光路空間１１６を部分的に囲むように溝を設け、溝に数箇所の開口（図では10個所）を設け、不活性ガスを開口板１５８からウエハ面側に噴出しても良い。
【００５８】
図２３、２４の場合も、図１５に示すように光路空間１１６に供給する不活性ガスの供給と所定空間１５０に供給する不活性ガスの供給を共通にしても良いし、図２２に示すように光路空間１１６に供給する不活性ガスの供給と所定空間１５０に供給する不活性ガスの供給を分離し、別々の流量制御器ＭＦＣ１、ＭＦＣ２，ＭＦＣ３により供給量を制御することで、給気口１１３から供給される不活性ガス濃度を高濃度に安定化しても良い。
【００５９】
また、これまでの実施例では光路空間１１６への不活性ガスの供給量の設定は排気量以上であることを前提にしていた。これは光路空間を周辺の空間に対して、陽圧に設定しないと周辺雰囲気を吸い込むことにより、光路空間内部の不活性ガス濃度が減少し、露光光の透過率が減少するからである。しかし、図２３、２４の構成において、光路空間１１６に供給する不活性ガスの供給と所定空間１５０に供給する不活性ガスの供給を分離し、別々の流量制御器ＭＦＣ１、ＭＦＣ２，ＭＦＣ３により供給量を制御する場合には、光路空間１１６が所定空間１５０に対し圧力が低くなったとしても、所定空間１５０への不活性ガスの供給量を多く設定することで、光路空間内の不活性ガス濃度を高濃度に安定化することができる。そのため、露光時にウエハ面上から発生するコンタミネーションの排気を効率よく行うために、排気量を大きくすることができる。
【００６０】
ここで、開口板１５８を別途設ける必要は無く、給気手段、排気手段に開口部を設けるようにしても良い。
【００６１】
また、開口板１５８（給気手段、排気手段の下面（ウエハ側の面）とウエハとの距離を、光路空間１１６の外周と開口板１５８の外周との距離の、ウエハと実質的に平行な所定の方向に関する幅の１／２倍以下、より好ましくは１／３倍以下にすることにより、所定空間内のガスの行き来が困難になるため、酸素等の露光光を吸収するガスを光路空間１１６内に巻き込む可能性を低くすることができる。
【００６２】
また、所定空間１５０の高さ（開口板１５８の下面とウエハとの距離）が、投影光学系１０１の最もウエハ側の光学素子とウエハとの距離よりも短い方が好ましい。できれば、所定空間１５０の高さが投影光学系１０１の最もウエハ側の光学素子とウエハとの距離の半分、より好ましくは１／４倍以下にすると良い。このようにすることにより、不活性ガス濃度の減少する場所を光路空間１１６から遠ざけ、光路空間１１６周辺の不活性ガス濃度を高濃度に安定化することが可能である。
【００６３】
また、所定空間１５０は、光路空間１１６の、光路空間１１６内のガス流の上流側（光路空間１１６の給気口側）にだけ形成しても良いし、光路空間１１６のガス流の上流側と下流側との両方に設けても良いし、また、光路空間１１６の全周に光路空間１５０を形成しても良い。
【００６４】
また、この実施形態５に関しては、条件２，３を満たす旨の記載を行ったが、これに限らず、条件１を満たすように構成すると尚良い。
【００６５】
［露光装置の応用例］
次に上記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。
【００６６】
図１２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。
【００６７】
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、ステップ７で、これを出荷する。
【００６８】
図１３は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。
【００６９】
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。
【００７０】
ここで、上記実施の形態のポイントは以下のようにまとめることができる。
【００７１】
（実施態様１）
マスクに形成されたパターンを露光光を用いて基板に投影し転写する露光装置であって、ステージと、光学系と、前記ステージと前記光学系との間の露光光が通過する空間を含む光路空間に不活性ガスの流れを形成するガス流形成機構と、前記露光装置内で前記光路空間外にある周辺空間と前記光路空間との間に、所定空間を形成する部材と、前記所定空間に不活性ガスを供給するガス供給機構とを備えることを特徴とする露光装置。
【００７２】
（実施態様２）
前記ガス供給機構が、前記ガス流形成機構から分岐したものであることを特徴とする実施態様１記載の装置。
【００７３】
（実施態様３）
マスクに形成されたパターンを露光光を用いて基板に投影し転写する露光装置であって、ステージと、光学系と、前記ステージと前記光学系との間の露光光が通過する空間を含む光路空間に不活性ガスの流れを形成するガス流形成機構と、前記露光装置内で前記光路空間外にある周辺空間と、前記光路空間との間に、所定空間を形成する部材とを備えており、前記部材の前記不活性ガスの流れの方向に関する幅が、前記部材と前記ステージとの距離の２倍以上であることを特徴とする露光装置。
【００７４】
（実施態様４）
前記部材の前記不活性ガスの流れの方向に関する幅が、前記部材と前記ステージとの距離の３倍以上であることを特徴とする実施態様３記載の装置。
【００７５】
（実施態様５）
前記部材の前記不活性ガスの流れの方向に関する幅が前記部材の下端の幅であり、前記部材と前記ステージとの距離が前記部材の下端と前記ステージとの距離であることを特徴とする実施態様３又は４記載の装置。
【００７６】
（実施態様６）
前記所定空間に不活性ガスを供給するガス供給機構を有することを特徴とする実施態様３乃至５いずれか記載の装置。
【００７７】
（実施態様６）
マスクに形成されたパターンを露光光を用いて基板に投影し転写する露光装置であって、ステージと、光学系と、前記ステージと前記光学系との間の露光光が通過する空間を含む光路空間に不活性ガスの流れを形成するガス流形成機構と、前記露光装置内で前記光路空間外にある周辺空間と前記光路空間との間に、所定空間を形成する部材とを備えており、前記部材と前記ステージとの距離が、前記光学系が有する光学素子のうち最も前記ステージに近い光学素子と前記ステージとの距離より短いことを特徴とする露光装置。
【００７８】
（実施態様７）
前記部材と前記ステージとの距離が、前記光学系が有する光学素子のうち最も前記ステージに近い光学素子と前記ステージとの距離の半分以下であることを特徴とする実施態様６記載の装置。
【００７９】
（実施態様８）
前記部材と前記ステージとの距離が、前記光学系が有する光学素子のうち最も前記ステージに近い光学素子と前記ステージとの距離の１/４倍以下であることを特徴とする実施態様６又は７記載の装置。
【００８０】
（実施態様９）
前記ステージに最も近い光学素子は、前記光学系の光路上において前記ステージに最も近い光学素子のことであることを特徴とする実施態様６乃至８いずれか記載の装置。
【００８１】
（実施態様１０）
マスクに形成されたパターンを露光光を用いて基板に投影し転写する露光装置であって、ステージと、光学系と、前記ステージと前記光学系との間の露光光が通過する空間を含む光路空間に不活性ガスを流入させるガス流形成機構と、前記露光装置内で前記光路空間外にある周辺空間と、前記光路空間との間に、所定空間を形成する部材とを備えており、前記部材は、前記所定空間内に、前記不活性ガスの流れ方向に幅を持つ溝（隙間、凹部、凹み）を少なくとも１つ形成することを特徴とする露光装置。
【００８２】
（実施態様１１）
前記少なくとも１つの溝から不活性ガスを供給することを特徴とする実施態様１０記載の露光装置。
【００８３】
（実施態様１２）
前記部材は前記光路空間を囲むように設けられた複数の仕切り部材を有することを特徴とする実施態様１０又は１１記載の露光装置。
【００８４】
（実施態様１３）
前記少なくとも１つの溝が、前記光路空間の全周を囲むことを特徴とする実施態様１０乃至１２いずれか記載の露光装置。
【００８５】
（実施態様１４）
マスクに形成されたパターンを露光光を用いて基板に投影し転写する露光装置であって、ステージと、光学系と、前記ステージと前記光学系との間の露光光が通過する空間を含む光路空間に不活性ガスの流れを形成するガス流形成機構と、前記ガス流形成機構周辺と前記ステージとの間に、前記光路空間内部に存在する不活性ガスの平均濃度Ｐ１、光路空間外部に存在する不活性ガス平均濃度をＰ２とした場合、
Ｐ２＜Ｐ＜Ｐ１
となる不活性ガスの平均濃度Ｐを維持する所定空間を形成するための部材を有することを特徴とする露光装置。
【００８６】
（実施態様１５）
前記部材は、前記光路空間に対して前記ガスの流れの上流方向にあることを特徴とする実施態様１乃至１４いずれか記載の露光装置。
【００８７】
（実施態様１６）
前記装置が、前記マスクと前記基板とを走査しつつ露光を行う装置であって、前記部材は、前記光路空間に対して前記マスク及び／又は基板の走査方向に配置されていることを特徴とする実施態様１乃至１５いずれか記載の露光装置。
【００８８】
（実施態様１７）
前記部材は前記光路空間の前記ガスの流れの上流側に溝又は開口部又は凹部又は隙間を有することを特徴とする実施態様１乃至１６いずれか記載の露光装置。
【００８９】
（実施態様１８）
前記部材は前記溝を複数有しており、該複数の溝のうち第１の溝の深さは、該第１の溝よりも前記光路空間から遠い第２の溝の深さよりも浅いことを特徴とする実施態様１乃至１７いずれか記載の露光装置。
【００９０】
（実施態様１９）
前記部材の内部に、前記ガス流形成機構の給気口への前記ガスの流路及び／又は前記ガス流形成気候の排気口からの前記ガスの流路が形成されていることを特徴とする実施態様１乃至１８いずれか記載の露光装置。
【００９１】
（実施態様２０）
前記ステージが前記マスクを載置したステージであり、前記光学系が前記マスクからの光を前記基板に導く投影光学系であることを特徴とする実施態様１乃至１９いずれか記載の露光装置。
【００９２】
（実施態様２１）
前記ステージが前記マスクを載置したステージであり、前記光学系が前記マスクからの光を前記基板に導く投影光学系であることを特徴とする実施態様１乃至１９いずれか記載の露光装置。
【００９３】
（実施態様２２）
前記ステージが前記基板を載置したステージであり、前記光学系が前記マスクからの光を前記基板に導く投影光学系であることを特徴とする実施態様１乃至１９いずれか記載の露光装置。
【００９４】
（実施態様２３）
前記ガス流形成機構は、前記マスクからの光を前記基板に導く投影光学系と前記基板を載置したステージとの間の第１光路空間に不活性ガスの流れを形成するように配置された第１ガス流形成機構と、光源からの光で前記マスクを照明する照明系と該マスクを保持するマスクステージとの間の第２光路空間に不活性ガスの流れを形成するように配置された第２ガス流形成機構と、前記マスクステージと前記投影光学系との間の第３光路空間に不活性ガスの流れを形成するように配置された第３ガス流形成機構とを備えることを特徴とする実施態様１乃至２２いずれか記載の露光装置。
【００９５】
（実施態様２４）
デバイスの製造方法は以下を備える；
実施態様１乃至２３いずれか記載の露光装置を用いて前記基板を露光する工程、前記露光した基板を現像する工程。
【００９６】
ただ、本発明は上述の実施形態に限らず、本発明と同様の主旨の他の構成を採用しても構わない。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、投影光学系と基板ステージとの間の投影光学系の光路空間をその周囲の空間から適切に隔離することができる走査露光装置、およびそれを用いたデバイス製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の露光装置の一部を示す図である。
【図２】本発明の実施形態１の図１の露光装置の変形例を示す図である。
【図３】本発明の実施形態１の図１の露光装置の別の変形例を示す図である。
【図４】図３の変形例を下から見た図である。
【図５】本発明の実施形態２の露光装置の一部を示す図である。
【図６】本発明の実施形態２の図５の露光装置の変形例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態２の別の露光装置の一部を示す図である。
【図８】本発明の実施形態３の露光装置の一部を示す図である。
【図９】本発明の実施形態３の図８の露光装置の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態３の別の露光装置の一部を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態４のレチクル周辺を含む露光装置の一部を示す図である。
【図１２】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】Ａ：従来の露光装置の一部を示す図である。Ｂ：従来の露光装置の一部を示す図である。
【図１５】本発明の実施形態５の露光装置の一部を示す図である。
【図１６】本発明の実施形態５の図１５の開口板の位置において下から見た図である。
【図１７】本発明の実施形態５の別の露光装置の一部を示す図である。
【図１８】本発明の実施形態５の図１６の露光装置の変形例を示す図である。
【図１９】本発明の実施形態５の図１６の露光装置の変形例を示す図である。
【図２０】本発明の実施形態５の別の露光装置の一部を示す図である。
【図２１】本発明の実施形態５の図２０の開口板の位置において下から見た図である。
【図２２】本発明の実施形態５の別の露光装置の一部を示す図である。
【図２３】本発明の実施形態５の別の露光装置の一部を示す図である。
【図２４】本発明の実施形態５の別の露光装置の一部を示す図である。
【符号の説明】
１０１  投影光学系
１０２  ウエハステージ
１０３  ウエハ
１１１  給気バルブ
１１２  排気バルブ
１１３  給気口
１１４  排気口
１１６  光路空間
１５０  所定空間
１５８  開口板
【図１】
0003809416.tif 000002
【図２】
0003809416.tif 000003
【図３】
0003809416.tif 000004
【図４】
0003809416.tif 000005
【図５】
0003809416.tif 000006
【図６】
0003809416.tif 000007
【図７】
0003809416.tif 000008
【図８】
0003809416.tif 000009
【図９】
0003809416.tif 000010
【図１０】
0003809416.tif 000011
【図１１】
0003809416.tif 000012
【図１２】
0003809416.tif 000013
【図１３】
0003809416.tif 000014
【図１４】
0003809416.tif 000015
【図１５】
0003809416.tif 000016
【図１６】
0003809416.tif 000017
【図１７】
0003809416.tif 000018
【図１８】
0003809416.tif 000019
【図１９】
0003809416.tif 000020
【図２０】
0003809416.tif 000021
【図２１】
0003809416.tif 000022
【図２２】
0003809416.tif 000023
【図２３】
0003809416.tif 000024
【図２４】
0003809416.tif 000025