JP2000133585A

JP2000133585A - 露光装置

Info

Publication number: JP2000133585A
Application number: JP10321431A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Miwa; 良則三輪
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2000-05-12
Anticipated expiration: 2018-10-27
Also published as: US20020140915A1; US6522384B2; US20030107717A1; US6791662B2; JP3832984B2

Abstract

(57)【要約】【課題】最小限のコストアップで露光光路の不活性ガ
ス雰囲気への置換時間を短縮し、装置のスループット向
上を図る。【解決手段】遠紫外線もしくはエキシマレーザを光源
とし、該光源からの光で基板を露光する露光装置におい
て、前記光源から前記基板に至る露光光路中に配置され
る光学素子を１つもしくは２つ以上の容器内に収納し、
前記容器には容器内全体を不活性ガス雰囲気に置換する
第１の置換手段と、前記容器内に収納された光学素子の
保持手段内部を不活性ガス雰囲気に置換する第２の置換
手段とを設ける。

Description

【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露光装置に関するもので、特に遠紫
外線やエキシマレーザを露光光源とする露光装置に関す
るものである。

【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の製造工程にお
いて、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かえていく方法と、投影光
学系の開口数（ＮＡ）を大きくしていく方法とがある。
一般に解像力は露光波長に比例し、ＮＡに反比例するこ
とが知られている。また、解像力を向上させる一方で、
投影光学系の焦点深度を確保するための努力もなされて
いる。一般に焦点深度は露光波長に比例し、ＮＡの２乗
に反比例するため、解像力向上と焦点深度確保とは相反
する課題である。こうした問題を解決する方法として、
位相シフトレチクル法やＦＬＥＸ(Focus Latitude enha
ncement Exposure) 法などが提案されている。

【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
キシマレーザが主流になっており、さらには次世代露光
光源として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われている。

【０００５】また、半導体素子の製造コストの観点か
ら、露光装置におけるより一層のスループット向上が図
られてきている。例えば、露光光源の大出力化により、
１ショット当たりの露光時間を短縮する方法、あるいは
露光面積の拡大により、１ショット当たりの素子数を増
やす方法などがあげられる。

【０００６】さらに、近年においては半導体素子のチッ
プサイズ拡大に対応するため、マスクパターンを順次焼
き付けおよびステップ移動させるステップ・アンド・リ
ピート方式のいわゆるステッパから、マスクとウエハを
同期させながら走査露光し、次のショットに順次移動さ
せるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置へと移
行しつつある。このステップ・アンド・スキャン方式の
露光装置は露光フィールドがスリット状であるため、投
影光学系を大型化することなく露光面積を拡大できる特
徴を持っている。

【０００７】ところで、前述のごとく紫外線を露光光源
として用いた場合、長期にわたる装置使用の結果、光路
中に配置された光学素子の表面に硫酸アンモニウム（Ｎ
Ｈ₄）₂ ＳＯ₄ や二酸化ケイ素ＳｉＯ₂ などが付着し、
光学特性が著しく低下する現象が発生する。これは周囲
の環境に含まれるアンモニアＮＨ₃ 、亜硫酸ＳＯ₂ 、お
よびＳｉ化合物などが紫外線を照射することで化学反応
を起こし生成されるものである。従来よりこうした光学
素子の劣化を防止するために、クリーンドライエアーや
窒素等の不活性ガスで光路全体をパージすることが行わ
れている。

【０００８】さらに、遠紫外線とりわけ１９３ｎｍ付近
の波長を有するＡｒＦエキシマレーザにおいては、上記
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。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、前述のように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。

【０００９】従って、ＡｒＦ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低レベルにおさえる方法が
とられている。

【００１０】上述のような従来の投影露光装置における
照明光学系の不活性ガスパージについて図８を用いて説
明する。図中２０１はエキシマレーザ、２０２は照明光
学系の容器、２０３はレチクル、２０４，２０５，２０
６はミラー、２０７はビーム整形光学系、２０８はオプ
ティカルインテグレータ、２０９，２１０，２１１は集
光レンズである。

【００１１】エキシマレーザ２０１から射出されたレー
ザビームは、ビーム整形光学系２０７により所定のビー
ム形状に整形された後、オプティカルインテグレータ２
０８に入射し、オプティカルインテグレータ２０８の射
出面近傍に二次光源（不図示）を形成する。二次光源か
らの光束は集光レンズ２０９，２１０，２１１によりレ
チクル２０３を均一に照明するケーラー照明光学系とな
っている。

【００１２】上記光学素子周辺および光路上を不活性ガ
ス雰囲気にするために、不図示の不活性ガス供給手段よ
り給気口２０２ａから容器２０２内に、例えば窒素ガス
等が供給される。供給された不活性ガスは前述の照明光
学系内を順次経由し、大気等の残存ガスがないように置
換した後、排気口２０２ｂより排気手段（不図示）に排
出される。

【００１３】また、不活性ガスによる置換時間をなるべ
く少なくして装置スループットを向上させたり、置換後
の不活性ガス消費量を必要最小限にしてランニングコス
トを押えたりする目的で、例えば特開平６−２１６００
０号に示すように、供給ガス量を制御する方法が本出願
人より提案されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが現在では、高
解像力と高焦点深度を両立させる目的で、前述の二次光
源の分布を各種変形させて照明する変形照明法（例え
ば、特開平６−２０４１１４号）が主流であり、照明条
件を可変とするためには、照明光学系内の各種光学素子
を種々切り換えて使用する必要がある。この場合、従来
の不活性ガス置換方法では、切り換える光学素子の保持
具（鏡筒）の内部空間を強制的に置換するのは究めて困
難であった。特に、１９３ｎｍ付近の発振波長を有する
ＡｒＦエキシマレーザを用いた場合は、前述のごとく酸
素が光路上に残存すると光吸収が起こり、光学効率が著
しく低下する問題があった。もし、可動鏡筒内部も強制
置換しようとすると、ガス流通経路が複雑になり、装置
のコストアップと、置換完了までの時間がより延長され
ることによる装置スループット低下を招く問題があっ
た。

【００１５】本発明は上述の従来例における問題点に鑑
みてなされたもので、最小限のコストアップで露光光路
の不活性ガス雰囲気への置換時間を短縮し、装置のスル
ープット向上を図ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、遠紫外線もしくはエキシマレーザを
光源とし、該光源からの光で基板を露光する露光装置に
おいて、前記光源から前記基板に至る露光光路中に配置
される光学素子を１つもしくは２つ以上の容器内に収納
し、前記容器には容器内全体を不活性ガス雰囲気に置換
する第１の置換手段と、前記容器内に収納された光学素
子の保持手段内部を不活性ガス雰囲気に置換する第２の
置換手段とを設けたことを特徴としている。

【００１７】また、本発明の好ましい実施例において
は、前記第２の置換手段は前記光学素子の保持手段内の
置換状態と前記容器内の置換状態に応じて、不活性ガス
供給量を制御する制御手段を備えることを特徴としてい
る。あるいは、前記第１の置換手段と前記第２の置換手
段はいずれも不活性ガスの供給量制御手段を備え、独立
して不活性ガス供給量および制御動作タイミングを設定
可能としている。前記容器は、例えばレーザ光源からの
光をマスクまで導く照明光学系を収納する容器および投
影光学系の鏡筒等であり、前記光学素子の保持手段は照
明光学系による照明条件を切り換えるためのインプット
レンズの鏡筒および投影光学系の収差補正のため複数個
のレンズを可動に保持する群ホルダーである。

【００１８】

【作用】上記構成によれば、光源から基板までの露光光
路において、可動鏡筒内部のみならず、光学配置上酸素
などの残留ガスが滞留して置換しにくい光路においても
良好に不活性ガス置換を行うことが可能になる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。（第１の実施例）図１に、本発明の一実施例を示す。同
図において、１はＡｒＦエキシマレーザ、２はミラー、
３はビーム整形光学系、４はインプットレンズ、５は結
像レンズ、６はミラー、７はオプティカルインテグレー
タ、８はストッパー、９は集光レンズ、１０はブライン
ド、１１は集光レンズ、１２はミラー、１３は集光レン
ズである。

【００２０】ＡｒＦエキシマレーザ１から射出されたレ
ーザビームは、ミラー２を介してビーム整形光学系３に
導かれ、所定のビーム形状に整形された後、インプット
レンズ４、結像レンズ５、ミラー６を介して微小レンズ
が二次元的に配列されたオプティカルインテグレータ７
に入射する。オプティカルインテグレータ７の射出面７
ａ近傍には、二次光源像が形成される。尚、二次光源像
が形成される面の近傍には、ストッパー８が配置され、
インプットレンズ４の切り換えとともにストッパー８を
切り換えることで、二次光源分布を所望の状態にするこ
とが可能である。１４および１５はいずれもアクチュエ
ーターであり、それぞれインプットレンズおよびストッ
パーの切り換え駆動を行うものである。

【００２１】さらに、二次光源からの光は集光レンズ９
により集光され、この集光点を含む光軸直交方向面の近
傍には、マスク１６の照明範囲を規定するブラインド１
０が配置されている。前記集光面からの光は、集光レン
ズ１１，１３およびミラー１２を介して、マスク１６を
均一に照明するケーラー照明光学系を形成している。ま
た、上記照明光学系全体は容器１７内に収納され、外部
との通気が遮断されている。

【００２２】次に、１８はマスクステージ、１９はミラ
ー、２０は干渉計、２２は投影光学系、２３はウエハ、
２４はウエハチャック、２５はウエハステージ、２６は
ミラー、２７は干渉計である。

【００２３】前述の照明光学系は、図２に示すようにマ
スク１６のパターン２８の一部をスリット状の光束によ
りスリット状照明２９を行い、投影光学系２２によりウ
エハ２３上に上記パターン２８の一部を縮小投影してい
る。

【００２４】この時、マスク１６およびウエハ２３を投
影光学系２２とスリット状照明２９に対し、投影光学系
２２の縮小比率と同じ速度比率で図示されている矢印の
様に互いに逆方向にスキャンさせながら、ＡｒＦエキシ
マレーザ１からのパルス光による多パルス露光を繰り返
すことにより、マスク１６全面のパターン２８をウエハ
２３上の１チップ領域または複数チップ領域に転写す
る。

【００２５】図１に戻り、１８はマスク１６を保持して
いるマスクステージで、不図示の駆動系により矢印Ｃの
方向にスキャン駆動する。１９はマスクステージ１８に
固定されたミラー、２０はマスクステージ１８の速度を
検出するレーザ干渉計、２４はウエハ２３を保持してい
るウエハチャック、２５はウエハチャック２４を保持し
ているウエハステージで、不図示の駆動系により矢印Ｄ
の方向にスキャン駆動する。２６はウエハステージ２５
に固定されたミラー、２７はウエハステージ２５の速度
を検出するレーザ干渉計である。

【００２６】３１は不活性ガス供給手段で、本実施例に
おいては照明光学系の容器１７と投影光学系２２の２箇
所に供給を行っている。照明光学系の容器１７への供給
は、供給系３２によりＡｒＦエキシマレーザ１のレーザ
射出端近傍より行われ、レーザ光路に沿って順次各光学
素子を経由し、容器１７内の気体を排出するように流
れ、最終的には集光レンズ１３近傍から排気系３３を介
して排気手段３４に排気される。

【００２７】また、投影光学系２２への不活性ガス供給
は、供給系３５により投影光学系２２の一端から行わ
れ、内部の光学素子（不図示）の間を順次経由して他端
から排気系３６を介して排気手段３４に排気される。

【００２８】３７はさらに別の不活性ガス供給手段で、
本実施例においては供給系３８により、インプットレン
ズ４に個別に供給を行っている。

【００２９】図３にインプットレンズ４およびその周辺
の詳細を示す。同図において、４１ａ〜４１ｂは図１で
述べたビーム整形光学系３内の光学素子の一部、４２は
ケース、４３ａ，４３ｂはスペーサ、４４は押え環、４
５ａ〜４５ｂは配管、４６は容器、４７は導風板であ
る。

【００３０】さらに、４８ａ，４８ｂは図１で述べた結
像レンズ５内の光学素子の一部、４９はケース、５０は
スペーサ、５１ａ，５１ｂは配管である。

【００３１】また、１４は図１で述べた通りアクチュエ
ータで、５２はハウジング、５３はシャフト、５４はシ
ール材、５５は軸受け、５６は回転板、５７ａ，５７ｂ
は第１のインプットレンズ要素、５８は鏡筒、５９ａ，
５９ｂは押え環、６０は排気口、６１ａ，６１ｂは第２
のインプットレンズ要素、６２は鏡筒、６３ａ，６３ｂ
は押え環、６４は排気口である。

【００３２】次に、図３に沿って、各部の作用について
説明する。図１の説明で述べた通り、ビーム整形光学系
を通過したビームは所定のビーム形状に整形されるが、
その終端部の要素が図中の光学素子４１ａ，４１ｂであ
る。光学素子４１ａ，４１ｂおよびビーム整形光学系を
形成する他の光学素子（不図示）は、ケース４２に収納
されており、本図においては、スペーサ４３ａ、光学素
子４１ａ、スペーサ４３ｂ、光学素子４１ｂが順次組込
まれ、これらがケース４２の終端の内周に螺合された押
え環４４によって固定されている。ケース４２およびス
ペーサ４３ａ，４３ｂにはガス流通孔が備えられ、光源
側から順次光路を通過してきた不活性ガスは、図中にお
ける矢印Ａのように光学素子４３ａ部に到達し、各流通
孔および配管４５ａ，４５ｂを経由し、光学素子４１ａ
と４１ｂの空間を不活性ガス置換しながら容器４６内に
導かれる。導風板４７は、導かれた不活性ガスが容器４
６内全体をよどみなく置換するように配置されている。
容器４６を経由した不活性ガスは、配管５１ａより光学
素子４８ａと４８ｂの間の空間に導かれ、この空間を不
活性ガス置換した後配管５１ｂより不図示の後続光学系
へと流通する。尚、光学素子４８ａ，４８ｂおよび結像
レンズを形成する他の光学素子（不図示）は、ケース４
９に収納されており、本図においては、光学素子４８
ａ、スペーサ５０、光学素子４８ｂが順次組込まれ、こ
れらが不図示の固定手段でケース４９内に固定されてい
る。ケース４２と容器４６、および容器４６とケース４
９の接続部は、外気との通気性がないように密閉されて
いるため、上述の不活性ガスが外部にリークすることは
ない。

【００３３】次に、第１のインプットレンズ要素５７ａ
および５７ｂはそれぞれ鏡筒５８の両端より組込まれ、
鏡筒５８両端の内周に螺合された押え環５９ａ，５９ｂ
により固定されている。同様にして、第２のインプット
レンズ要素６１ａおよび６１ｂは、それぞれ鏡筒６２の
両端より組込まれ、鏡筒６２両端の内周に螺合された押
え環６３ａ，６３ｂにより固定されている。上述の第１
のインプットレンズと第２のインプットレンズは異なる
光学素子より形成されているため、レーザ光路にいずれ
か一方を切り換え挿入することで、図１中の結像レンズ
５を介することでオプティカルインテグレータ７に入射
するビームの強度分布をコントロールすることが可能と
なっている。

【００３４】次に、上記インプットレンズの切り換え機
構について説明する。鏡筒５８および鏡筒６２は、回転
板５６に固定されている。回転板５６はアクチュエータ
１４に対してシャフト５３で連結されている。さらに、
シャフト５５は軸受け５５を介してハウジング５２に支
持されるとともに、アクチュエータ１４は、不図示のホ
ルダーに固定されている。第１のインプットレンズと第
２のインプットレンズの位置決めは、アクチュエータに
内蔵された角度センサー（不図示）により行われる。

【００３５】ハウジング５２には、図１に示した不活性
ガス供給手段３７より個別に供給されたガス導入口６５
が備えられ、図中矢印Ｂのごとく導入された不活性ガス
は、ハウジング５２の内周に設けられ、かつ導入口６５
と連通した内周溝６６に導かれる。

【００３６】シャフト５３には、上記内周溝６６と連通
する通気孔６７があり、シャフト５３が回転しても、常
に内周溝６６との連通は維持される。尚、シャフト５３
とハウジング５２との間には、図示のごとくシール材５
４があり、内周溝６６と通気孔６７の連通において不活
性ガスがリークすることなく回転運動が可能になってい
る。

【００３７】通気孔６７は、さらに回転板５６内に設け
られた通気孔６８と連通し、鏡筒５８の通気孔６９およ
び鏡筒６２の通気孔７０を経由してそれぞれの鏡筒に不
活性ガスが導かれ第１のインプットレンズ要素５７ａと
５７ｂの間を置換したガスは排気口６０より、また第２
のインプットレンズ要素６１ａと６１ｂの間を置換した
ガスは排気口６４よりそれぞれ容器４６内に放出され
る。矢印Ａで示される、図１の不活性ガス供給手段３１
から供給されるガス流量に対して、矢印Ｂで示される図
１の不活性ガス供給手段３７から供給されるガス流量は
相対的には究めて微量である。つまり、矢印Ａのガス
は、図１に示す照明光学系全体の容器１７内を置換する
必要があり、矢印Ｂは第１および第２のインプットレン
ズの鏡筒５８および６２の内部のみ置換するもので、容
器１７の内容積に比べて鏡筒５８，６２の内容積は非常
に少ない。従って、排気口６０，６４から排出されるガ
スの流れが矢印Ａからのガスの流れに多大な悪影響を及
ぼし、置換効率の低下を招くようなことは実質的にはな
いものの、排出口６０および６４の形状としては、容器
４６内全体のガス流通を不安定にしないように配慮する
ことが望ましい。

【００３８】次に、図１の不活性ガス供給手段３１およ
び３７の詳細について、図４を用いて説明する。図４
は、不活性供給手段からガスを供給する各ユニットまで
をブロック図にして示したものである。同図において、
８１は、不活性ガスである窒素の供給源（不図示）に接
続された給気ラインで、途中二分岐され、一方は不活性
ガス供給手段３１へ、他方は不活性ガス供給手段３７に
接続される。

【００３９】まず、不活性ガス供給手段３１の内部構成
について説明する。給気ライン８１はさらに８２と８３
のラインに分岐される。ライン８２は第１電磁弁８４に
接続され、さらに第１圧力計８５を経由後、絞り８６，
８７に分岐して接続される。絞り８６，８７によるガス
流量の設定については後述する。絞り８６は供給系３２
に接続され、絞り８７は供給系３５に接続される。

【００４０】また、ライン８３は第２電磁弁８８に接続
され、さらに第２圧力計８９を経由後、絞り９０，９１
に分岐して接続される。絞り９０は供給系３２に接続さ
れ、絞り９１は供給系３５に接続される。

【００４１】次に不活性ガス供給手段３７の内部構成に
ついて説明する。給気ライン８１からの分岐ラインは、
第３電磁弁９２に接続され、さらに第３圧力計９３を経
由して絞り９４に接続される。

【００４２】図１で説明したように、供給系３２は照明
光学系全体を含む容器１７に接続され、排気系３３を経
由して排気手段３４に接続される。また、供給系３５
は、投影光学系２２に接続され、排気系３６を経由して
排気手段３４に接続される。絞り９４は照明光学系の容
器１７内に配置されたインプットレンズ４に接続され、
インプットレンズ４から排出されたガスは容器１７、排
気系３３を経由して排気手段３４に排気される。排気手
段３４は、さらに不図示の排気設備に排気ライン９５を
介して接続される。

【００４３】次に、図４の構成にしたがって各構成要素
の設定および動作について説明する。窒素供給の開始
は、不図示のコントローラの指令により、第１電磁弁８
４および第３電磁弁９２が開かれることで行われる。そ
の際、第２の電磁弁８８は閉じた状態となっている。圧
力計８５および９３は、上述のコントローラ（不図示）
に接続されており、第１電磁弁８４および第３電磁弁９
２が開いて、所定のガス圧力に達したことを確認する。
もしも給気系に異常が発生し、所定のガス圧力に達しな
い場合はコントローラに異常を知らせる信号を送り、装
置の停止等の処置をとるシステムとなっている。

【００４４】絞り８６，８７は、それぞれ容器１７、投
影光学系２２内の大気等のガスを必要最小限の時間で窒
素に置換するように、最適流量にそれぞれ設定されてい
る。絞り９４については、前述の通り容器１７の置換が
行われ、実質的にＡｒＦエキシマレーザ１の発振を開始
しても良い状態になるまでの間に、インプットレンズ内
の置換が終了されるように流量設定されている。

【００４５】不図示のコントローラは、所定の時間経過
した後に第１電磁弁８４と第３電磁弁９２を閉じる一方
で、第２電磁弁８８を開く。圧力計８９は、第２電磁弁
８８が開いて所定のガス圧力に達したことを確認する。
もしも給気系に異常が発生し、所定のガス圧力に達しな
い場合はコントローラに異常を知らせる信号を送り、装
置の停止等の処置をとるシステムとなっている。

【００４６】既に容器１７および投影光学系２２内の窒
素ガスによる置換は終了しているため、以後はこの置換
状態を維持するレベルで窒素が供給されれば良い。従っ
て、絞り８６の設定流量をＱ₈₆、絞り８７の設定流量を
Ｑ₈₇、絞り９０の設定流量をＱ₉₀、絞り９１の設定流量
をＱ₉₁とした場合、Ｑ₉₀＜Ｑ₈₆およびＱ₉₁＜Ｑ₈₇といっ
た関係になる。

【００４７】図５に、上述のフローに沿った窒素流量と
窒素置換状態の推移の概念図を示す。図５の中で、
（Ａ）は容器１７への窒素供給量を示し、横軸は時間で
縦軸は窒素流量である。ｔ₀ にて窒素供給を開始し、流
量はＱ₈₆で一定である。時間ｔ₁にて窒素流量をＱ₉₀に
切り換える。この過程における容器１７内の窒素置換状
態を示す指標としての酸素濃度の推移を（Ｂ）に示す。
横軸は時間、縦軸は容器１７内の酸素濃度である。窒素
供給開始時点（ｔ₀ ）での初期酸素濃度をｄ₀ 、露光を
開始しても実質的に支障のない酸素濃度をｄ₁ で示す。
酸素濃度がｄ₁ に到達する時間をｔ₂ としたとき、ｔ₂
≦ｔ₁ の関係になるように窒素流量切り換えのタイミン
グを設定している。

【００４８】次に、（Ｃ）はインプットレンズ４への窒
素供給量を示し、（Ｄ）はインプットレンズ内の酸素濃
度の推移を示す。（Ｃ）において、ｔ₀ にて窒素供給を
開始し、流量はＱ₉₄で一定で、時間ｔ₃ にて窒素供給を
停止する。（Ｄ）において、インプットレンズ４内の酸
素濃度が、露光を開始しても実質的に支障のない酸素濃
度ｄ₁ に到達する時間はｔ₄ で示され、ｔ₄ ≦ｔ₃ の関
係になるように窒素流量切り換えのタイミングを設定し
ている。また、（Ｃ）のごとくｔ₃ 以降窒素供給を停止
しても、容器１７内であるためインプットレンズ４の周
囲は窒素雰囲気であることから、窒素置換レベルが供給
停止後に悪化することはない。

【００４９】次に、（Ｅ）は投影光学系２２への窒素供
給量を示し、（Ｆ）は投影光学系２２内の酸素濃度の推
移を示す。（Ｅ）において、ｔ₀ にて窒素供給を開始
し、流量はＱ₈₇で一定である。時間ｔ₁ にて窒素流量を
Ｑ₉₁に切り換える。（Ｆ）において、投影光学系２２内
の酸素濃度が、露光を開始しても実質的に支障のない酸
素濃度ｄ₂ に到達する時間はｔ₅ で示され、ｔ₅ ≦ｔ₁
の関係になるように窒素流量切り換えのタイミングを設
定している。

【００５０】以上説明したように、所定の窒素置換レベ
ルまでの到達時間が予めわかっていれば、図４の電磁弁
８６，８７，９０，９１，９２切り換えタイミングを不
図示のコントローラに任意に設定することが可能になる
が、さらに窒素流量の切り換えタイミングを最適化して
窒素消費量を少なくしたい場合は、容器１７、インプッ
トレンズ４および投影光学系２２内に酸素濃度計等の置
換レベルモニター手段を設け、モニター出力に応じてコ
ントローラにより窒素流量切り換えを行ってもよい。

【００５１】また、上記説明においては、インプットレ
ンズ４への窒素供給を所定時間で停止する場合について
述べたが、もしも窒素供給を停止せずに微量だけ窒素を
供給したい場合は、図６に示す構成にしてもよい。図
中、図４と共通の要素については同じ番号を付けるとと
もに、説明を省略する。

【００５２】図６において、９６は第４電磁弁、９７は
第４圧力計、９８は絞りである。この場合、絞り９４の
窒素流量Ｑ₉₄と絞り９８の窒素流量Ｑ₉₈との関係はＱ₉₈
＜Ｑ₉₄となっており、不図示コントローラにより第３電
磁弁９２が閉じる際、第４電磁弁９６が開き、インプッ
トレンズ４には窒素が所定量供給される。

【００５３】（第２の実施例）図７は、図１に示した実
施例に加えて、さらに投影光学系２２内の特定レンズ空
間に、個別窒素供給を付加した例を示すものである。図
中、図１と共通の要素については同じ番号を付けるとと
もに、その説明を省略する。

【００５４】投影光学系２２の構成は以下の通りであ
る。図７において、１０１ａ〜１０１ｇはレンズ、１０
２ａ〜１０２ｅはレンズホルダー、１０３は群ホルダ
ー、１０４は投影光学系容器、１０５はアクチュエー
タ、１０６は連結器である。

【００５５】レンズ１０１ａはレンズホルダー１０２ａ
に保持されており、以下同様にレンズ１０１ｄ，１０１
ｅ，１０１ｆ，１０１ｇは各々レンズホルダー１０２
ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ，１０２ｅに保持されている。
また、レンズ１０１ｂと１０１ｃは群ホルダー１０３に
保持され、アクチュエータ１０５により光軸方向に駆動
することで投影光学系２２の収差補正を行う。尚、アク
チュエータ１０５は連結器１０６を介して群ホルダー１
０３に連結されている。

【００５６】本実施例においては、不活性ガス供給手段
３１より投影光学系容器１０４の上端付近より内部にガ
ス供給され、レンズホルダー１０２ｂ，１０２ｃ，１０
２ｄに備えられた通気孔を介してレンズ間の空間を順次
窒素置換を行い、最終的に排気手段３４に排気される。
さらに不活性ガス供給手段３７より、群ホルダー１０３
内に窒素が供給され、レンズ１０１ｂと１０１ｃの間の
空間を窒素置換した後、群ホルダー１０３に備えられた
通気孔より容器１０４内に排出される。その後、上述と
同様、各レンズホルダーの通気孔を介してレンズ間の空
間を順次経由し、最終的に排気手段３４に排気される。
第１の実施例で述べたように、本実施例においても不活
性ガス供給手段３１からの窒素流量に比べて、不活性ガ
ス供給手段３７からの窒素流量は微量で済むため、群ホ
ルダー１０３からの排出ガスが容器１０４内の窒素の流
通を乱すことは、実質的にはない。

【００５７】群ホルダー１０３への窒素供給について
は、第１の実施例と同様、所定時間で供給を停止しても
よいし、あるいは、停止することなく流量を小さくした
状態に切り換える方法でもよい。

【００５８】以上、２つの実施例について説明したが、
不活性ガス供給手段３７から個別に不活性ガスを供給す
る対象は、本実施例のように駆動を行う光学素子に限定
するものではなく、例えば、光学素子あるいは周辺の構
造物の配置上、不活性ガス置換が行われにくい所であっ
ても構わない。

【００５９】さらに、前述の実施例においては、不活性
ガスとして窒素を述べたが、不活性ガスであれば他のも
のを使用しても、本発明の効果にかわりはない。

【００６０】（デバイス生産方法の実施例）次に上記説
明した露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例
を説明する。図９は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半
導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マ
イクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行う。ステ
ップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成した
マスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）で
はシリコンやガラス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、
上記用意した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。

【００６１】図１０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
縁膜を形成する。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１
５（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）では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。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うことによって、ウエハ上に
多重に回路パターンが形成される。

【００６２】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
露光光路における不活性ガス置換が良好に行われ、結果
的に高効率で高スループットの露光装置を提供すること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る投影露光装置の概略
構成図である。

【図２】図１の装置における走査露光の概念を説明す
る図である。

【図３】図１におけるインプットレンズ部分の詳細図
である。

【図４】図１の装置における不活性ガス供排気系統図
である。

【図５】図１の装置における窒素流量と窒素置換状態
の推移の概念を示すグラフである。

【図６】図４の供排気系統の変形例を示す図である。

【図７】本発明の他の実施例に係る投影露光装置の概
略構成図である。

【図８】従来例の投影露光装置の概略の構成を示す説
明図である。

【図９】微小デバイスの製造の流れを示す図である。

【図１０】図９におけるウエハプロセスの詳細な流れ
を示す図である。

【符号の説明】

１：ＡｒＦエキシマレーザ、４：インプットレンズ、１
７：容器、１６：マスク、２２：投影光学系、２４：ウ
エハ、３１：不活性ガス供給手段、３４：排気手段、３
７：不活性ガス供給手段、１０１ａ〜１０１ｇ：レン
ズ、１０２ａ〜１０２ｅ：レンズホルダー、１０３：群
ホルダー、１０４：容器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】遠紫外線もしくはエキシマレーザを光源
とし、該光源からの光で基板を露光する露光装置におい
て、前記光源から前記基板に至る露光光路中に配置され
る光学素子を収納する１つもしくは２つ以上の容器と、
前記容器内全体を不活性ガス雰囲気に置換する第１の置
換手段と、前記容器内に収納された光学素子の保持手段
内部を不活性ガス雰囲気に置換する第２の置換手段とを
備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記第２の置換手段が、前記光学素子の
保持手段内の置換状態と前記容器内の置換状態に応じて
不活性ガス供給量を制御する制御手段を備えることを特
徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】前記第１の置換手段と前記第２の置換手
段が、いずれも不活性ガスの供給量制御手段を備え、独
立して不活性ガス供給量および制御動作タイミングを設
定可能としたことを特徴とする請求項１記載の露光装
置。
【請求項４】前記容器が前記光源からの光を露光原版
まで導く照明光学系の全部または一部を収納したもので
あり、前記保持手段が該照明光学系による照明条件を可
変または切り換えるための複数個の光学素子を該容器内
で保持する可動鏡筒であることを特徴とする請求項１〜
３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】前記容器が投影光学系の鏡筒であり、前
記保持手段が該投影光学系の光学特性を可変または切り
換えるために該投影光学系内で複数個のレンズを可動に
保持する鏡筒であることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれかに記載の露光装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の露光装
置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイ
ス製造方法。