JP2003115451A - 露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents

露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法

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gas
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敬恭 長谷川
Shigeru Terajima
茂 寺島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 走査露光等を行うためにウエハが移動する
際、投影光学系とウエハとの間から、露光光が通る光路
空間内の透過率をほぼ一定に保つ。 【解決手段】 投影光学系とウエハステージとの間に、
露光光の光路を含む光路空間と光路空間周辺の周辺空間
とを形成する遮蔽部材と、この光路空間に不活性ガスを
供給する第１ガス供給手段とを有する露光装置が、ウエ
ハステージの移動に伴って発生する、ウエハに到達する
露光光の光量の合計の変化を低減する低減手段を有す
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、例えば、半導体素
子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッドその他の
マイクロデバイスを製造するためなどに用いられる露光
装置及びにこの露光装置を用いたデバイスの製造方法や
この露光装置の制御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２５０ｎ
ｍ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１９
３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（波長１５７ｎｍ）、またはＹＡ
Ｇ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１５は、投影光学系（鏡筒）の最終光学
部材と感光性基板（ウエハ）との間の光路空間に不活性
ガスを供給することによって該光路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、露光領域上の光路空間とその周
辺雰囲気とを分離するために該光路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。これにより、光路空間内の雰囲気の不活性ガス
濃度を高濃度にすることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１５
に示す露光装置においては、周辺雰囲気の温度を安定化
するために温調ガスが露光領域周辺に流されている。こ
の温調ガスが直接吹きつけられるウエハステージの端部
は若干圧力が上昇し、ウエハステージの移動と伴に光路
空間の周辺の圧力分布を変化させることになる。この場
合、ウエハステージの移動に伴う圧力変動に対応して、
光路空間内部の圧力も変化し、その圧力の変化に応じて
光路空間内の不活性ガスの濃度が変化してしまい、不活
性ガス濃度が安定化しない。
【０００７】また、図１６、図１７に示すように、ステ
ージの移動時に光路空間周辺の雰囲気を巻き込みが発生
する場合がある。図１６に示すように周辺雰囲気の流れ
が＋Ｘ方向に向かっている場合、ステージの移動方向が
＋Ｘ方向ではノズル１の下部（空間Ａ）に存在する雰囲
気の巻き込みが発生し、逆に−Ｘ方向への移動の場合、
ノズル２の下部（空間Ｂ）に存在する雰囲気の巻き込み
が発生する。周辺雰囲気の流れにより、光路空間内から
漏れ出した不活性ガスが多く存在するのはノズル２の下
部（空間Ｂ）になり、空間Ａと空間Ｂでは不活性ガスの
濃度が異なり、空間Ｂの不活性ガス濃度が高くなる。そ
のために、ステージの移動方向によって、光路空間内に
巻き込んでくる不活性ガスの濃度が異なり、光路空間内
部の不活性ガス濃度が変化する。
【０００８】同じ問題が、マスク（例えば、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
クルにおいても遮蔽部材によって囲まれた光路空間内の
不活性ガス濃度が変化してしまい、不活性ガス濃度が安
定化しない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の露光装置は、光源からの光でマスクに形成
されたパターンを照明する照明光学系、前記マスクが搭
載されており、移動可能なマスクステージ、前記マスク
のパターンからの光をウエハに導く投影光学系、前記ウ
エハが搭載されており、移動可能なウエハステージとを
有する露光装置であって、露光光が通過する空間のう
ち、前記照明光学系と前記マスクステージとの間、前記
マスクステージと前記投影光学系との間、前記投影光学
系と前記ウエハステージとの間の少なくとも１箇所に、
前記露光光の光路を含む光路空間と該光路空間周辺の周
辺空間とを形成する遮蔽部材と、前記光路空間に不活性
ガスを供給する第１ガス供給手段と、前記マスクステー
ジ及び／又は前記ウエハステージの移動に伴って発生す
る、前記ウエハに到達する前記露光光の光量の合計の変
化を低減する低減手段とを有することを特徴としてい
る。
【００１０】ここで、前記低減手段が、前記レチクルの
パターンに到達する光量を調節する手段、前記光源の光
量を調整する手段、前記光源からの露光光の光路中にフ
ィルターを挿入する手段、前記光源からの露光光の光路
中に配置された絞り、前記レチクルステージ及び／又は
前記ウエハステージの駆動速度を調整する手段を有する
ようにしてもよい。
【００１１】前記レチクルステージ及び／又は前記ウエ
ハステージの位置情報、移動速度に関する情報、移動方
向に関する情報の少なくとも１つの情報に基づいて、或
いは前記光路空間内部の圧力を測る圧力センサを有し、
該センサの出力に従って、或いは前記光路空間内部の酸
素濃度及び／又は水分濃度を測定する濃度センサを有
し、該センサの出力に従って、前記低減手段を制御する
ように構成すると好ましい。
【００１２】また、前記周辺空間にガスを供給する第２
ガス供給手段を有するように構成しても良く、この第２
ガス供給手段が供給するガスは不活性ガスであるように
すると尚好ましい。
【００１３】ここで、前記ウエハステージと前記投影光
学系との間の第１光路空間を前記周辺空間に対して遮蔽
する前記遮蔽部材を有し、前記第１光路空間に不活性ガ
スを供給する前記第１ガス供給手段は、所定の一方向に
向かって不活性ガスを供給するようにしても良い。
【００１４】ここで、前記ウエハステージと前記投影光
学系との間の第１光路空間を前記周辺空間に対して遮蔽
する前記遮蔽部材と、前記照明光学系と前記マスクステ
ージとの間及び／又は前記マスクステージと前記投影光
学系との間の第２光路空間を前記周辺空間に対して遮蔽
する前記遮蔽部材とを有し、前記第１ガス供給手段によ
り前記第１光路空間に不活性ガスを供給する供給口と前
記第１ガス供給手段により前記第２光路空間に不活性ガ
スを供給する供給口とが、前記照明光学系及び／又は前
記投影光学系の光軸に関して実質的に反対側にあるよう
に構成しても良い。
【００１５】前記低減手段が、前記光路空間に不活性ガ
スを供給する量及び／又は前記光路空間からガスを排気
する量を調整するように構成しても良い。また、前記低
減手段が、前記周辺空間にガスを供給する量及び／又は
前記周辺空間からガスを排気する量を調整するようにし
ても良い。
【００１６】また、前記低減手段は、前記レチクルステ
ージ及び／又は前記ウエハステージの移動に伴う前記露
光光の透過率の変化に対して、前記露光光の光量を調節
しても良いし、前述のステージの走査速度を変化させる
ようにしても良い。
【００１７】また、前記低減手段は、前記光路空間内の
不活性ガス濃度の変化を低減する、或いは前記光路空間
内と前記周辺空間内との圧力差の変化を低減するように
しても良い。
【００１８】また、デバイス製造方法であって、前述の
露光装置を用いて、感光材が塗布された基板にパターン
を転写する転写工程と、前記基板を現像する現像工程と
を備えることを特徴としている。
【００１９】また、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
周辺の雰囲気の流速もしくは圧力を制御する制御手段と
を備えることを特徴としても良い。
【００２０】ここで、前記ガス流形成機構周辺に配置さ
れ、ガスを供給する給気部と、前記ガス流形成機構周辺
に配置され、前記不活性ガスを含むガスを排気する排気
部とを更に備えるようにしても良い。
【００２１】また、前記制御手段は、前記光路空間の圧
力に基づいて、前記給気部及び前記排気部の少なくとも
一方の動作を制御するようにしても良い。
【００２２】また、前記制御手段は、前記給気部の給気
量を一定にし、前記光路空間内の圧力に基づいて、前記
排気部の排気量を制御するようにしても良い。
【００２３】また、前記制御手段は、前記排気部の排気
量を一定にし、前記光路空間内の圧力に基づいて、前記
給気部の給気量を制御するようにしても良い。
【００２４】前記制御手段は、前記ステージの位置に基
づいて、前記給気部及び前記排気部の少なくとも一方の
動作を制御するようにしても良い。
【００２５】前記制御手段は、前記給気部の給気量を一
定にし、前記ステージの位置に基づいて、前記排気部の
排気量を制御するようにしても良い。
【００２６】前記制御手段は、前記排気部の排気量を一
定にし、前記ステージの位置に基づいて、前記給気部の
給気量を制御するようにしても良い。
【００２７】前記制御手段は、前記光路空間内の所定ガ
ス濃度を測定する濃度測定手段を備え、前記濃度測定手
段の測定結果に基づいて、前記給気部及び前記排気部の
少なくとも一方の動作を制御するようにしても良い。
【００２８】前記制御手段は、前記給気部の給気量を一
定にし、前記濃度測定手段の測定結果に基づいて、前記
排気部の排気量を制御するようにしても良い。
【００２９】前記制御手段は、前記排気部の排気量を一
定にし、前記濃度測定手段の測定結果に基づいて、前記
給気部の給気量を制御するようにしても良い。
【００３０】前記制御手段は、前記光路空間周辺の所定
ガス濃度を測定する濃度測定手段を備え、前記濃度測定
手段の測定結果に基づいて、前記給気部及び前記排気部
の少なくとも一方の動作を制御するようにしても良い。
【００３１】前記制御手段は、前記給気部の給気量を一
定にし、前記濃度測定手段の測定結果に基づいて、前記
排気部の排気量を制御するようにしても良い。
【００３２】前記制御手段は、前記排気部の排気量を一
定にし、前記光路空間周辺の所定ガス濃度に基づいて、
前記給気部の給気量を制御するようにしても良い。
【００３３】前記制御手段は、前記光路空間周辺の圧力
を測定する圧力測定手段を備え、前記圧力測定手段の測
定結果に基づいて、前記給気部及び前記排気部の少なく
とも一方の動作を制御するようにしても良い。
【００３４】前記制御手段は、前記給気部の給気量を一
定にし、前記圧力測定手段の測定結果に基づいて、前記
排気部の排気量を制御するようにしても良い。
【００３５】前記制御手段は、前記排気部の排気量を一
定にし、前記圧力測定手段の測定結果に基づいて、前記
給気部の給気量を制御するようにしても良い。
【００３６】前記所定ガスは、前記不活性ガス、あるい
は該不活性ガス以外の大気中のガス成分のいずれかある
いはその組み合わせであるようにしても良い。
【００３７】前記制御手段は、前記給気部の給気量を制
御する第１流量制御器と、前記排気部の排気量を制御す
る第２流量制御器とを備えるようにしても良い。
【００３８】前記ステージ、前記光学系、前記ガス流形
成機構を少なくとも含む露光装置本体を密閉するチャン
バを更に備え、前記給気部及び前記排気部は、前記チャ
ンバの一部に構成されているようにしても良い。
【００３９】前記給気部は、それぞれに流量制御器が接
続されている垂直方向へガスを供給する複数の給気部で
あり、前記制御手段は、前記複数の給気部の動作を制御
するようにしても良い。
【００４０】前記制御手段は、前記ステージの位置に応
じて前記複数の給気部の各給気部の動作を制御するよう
にしても良い。
【００４１】前記制御手段は、前記光路空間内の所定ガ
ス濃度に応じて前記複数の給気部の各給気部の動作を制
御するようにしても良い。
【００４２】前記制御手段は、前記光路空間内の圧力に
応じて前記複数の給気部の各給気部の動作を制御するよ
うにしても良い。
【００４３】前記不活性ガスは、窒素ガスまたはヘリウ
ムガスであるようにしても良い。
【００４４】前記ガス流形成機構は、投影光学系と基板
との間の光路空間に不活性ガスの流れを形成するように
配置されているようにしても良い。
【００４５】前記ガス流形成機構は、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て
いるようにしても良い。
【００４６】前記ガス流形成機構は、マスクを保持する
マスクステージと投影光学系との間の光路空間に不活性
ガスの流れを形成するように配置されているようにして
も良い。
【００４７】前記ガス流形成機構は、投影光学系と基板
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、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
えるようにしても良い。
【００４８】本発明の露光装置の制御方法は、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を備え、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
置の制御方法であって、前記光路空間内部の圧力を測定
する測定工程と、前記測定工程によって測定された圧力
に基づいて、前記ガス流形成機構周辺の雰囲気の流速も
しくは圧力を制御する制御工程とを備えることを特徴と
している。
【００４９】本発明のデバイス製造方法であって、露光
装置を用いて、感光材が塗布された基板にパターンを転
写する転写工程と、前記基板を現像する現像工程とを備
え、前記露光装置は、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の雰囲気の流速もしくは圧
力を制御する制御手段とを備えることを特徴としてい
る。
【００５０】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へ前記
不活性ガスを給気する給気量を制御する第１流量制御器
と、前記ガス流形成機構から前記不活性ガスを含むガス
を排気する排気量を制御する第２流量制御器と、前記第
１及び第２流量制御器の少なくとも一方の動作を制御す
る制御手段とを備えるようにしても良い。
【００５１】また、前記制御手段は、前記光路空間の圧
力に基づいて、前記第１及び第２流量制御器の少なくと
も一方の動作を制御するようにしても良い。
【００５２】前記制御手段は、前記第１流量制御器の給
気量を一定にし、前記光路空間内の圧力に基づいて、前
記第２流量制御器の排気量を制御するようにしても良
い。
【００５３】前記制御手段は、前記第２流量制御器の排
気量を一定にし、前記光路空間内の圧力に基づいて、前
記第１流量制御器の給気量を制御するようにしても良
い。
【００５４】前記制御手段は、前記ステージの位置に基
づいて、前記第１及び第２流量制御器の少なくとも一方
の動作を制御するようにしても良い。
【００５５】前記制御手段は、前記第１流量制御器の給
気量を一定にし、前記ステージの位置に基づいて、前記
第２流量制御器の排気量を制御するようにしても良い。
【００５６】前記制御手段は、前記第２流量制御器の排
気量を一定にし、前記ステージの位置に基づいて、前記
第１流量制御器の給気量を制御するようにしても良い。
【００５７】前記制御手段は、前記光路空間内の所定ガ
ス濃度に基づいて、前記第１及び第２流量制御器の少な
くとも一方の動作を制御するようにしても良い。
【００５８】前記制御手段は、前記第１流量制御器の給
気量を一定にし、前記光路空間内の所定ガス濃度に基づ
いて、前記第２流量制御器の排気量を制御するようにし
ても良い。
【００５９】前記制御手段は、前記第２流量制御器の排
気量を一定にし、前記光路空間内の所定ガス濃度に基づ
いて、前記第１流量制御器の給気量を制御するようにし
ても良い。
【００６０】前記所定ガスは、前記不活性ガス、あるい
は該不活性ガス以外の大気中のガス成分のいずれかある
いはその組み合わせであるようにしても良い。
【００６１】前記光路空間周辺の圧力を測定する圧力測
定手段を更に備え、前記制御手段は、前記圧力測定手段
の測定結果に基づいて、前記第１及び第２流量制御器の
少なくとも一方の動作を制御するようにしても良い。
【００６２】前記制御手段は、前記第１流量制御器の給
気量を一定にし、前記圧力測定手段の測定結果に基づい
て、前記第２流量制御器の排気量を制御するようにして
も良い。
【００６３】前記制御手段は、前記第２流量制御器の排
気量を一定にし、前記圧力測定手段の測定結果に基づい
て、前記第１流量制御器の給気量を制御するようにして
も良い。
【００６４】前記光路空間周辺の所定ガスの濃度を測定
する濃度測定手段を更に備え、前記制御手段は、前記濃
度測定手段の測定結果に基づいて、前記第１及び第２流
量制御器の少なくとも一方の動作を制御するようにして
も良い。
【００６５】前記制御手段は、前記第１流量制御器の給
気量を一定にし、前記濃度測定手段の測定結果に基づい
て、前記第２流量制御器の排気量を制御するようにして
も良い。
【００６６】前記制御手段は、前記第２流量制御器の排
気量を一定にし、前記濃度測定手段の測定結果に基づい
て、前記第１流量制御器の給気量を制御するようにして
も良い。
【００６７】前記所定ガスは、前記不活性ガス、あるい
は該不活性ガス以外の大気中のガス成分のいずれかある
いはその組み合わせであるようにしても良い。
【００６８】前記不活性ガスは、窒素ガスまたはヘリウ
ムガスであるようにしても良い。
【００６９】前記ガス流形成機構は、前記光学系と基板
との間の光路空間に不活性ガスの流れを形成するように
配置されているようにしても良い。
【００７０】前記ガス流形成機構は、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て
いるようにしても良い。
【００７１】前記ガス流形成機構は、マスクを保持する
マスクステージと前記光学系との間の光路空間に不活性
ガスの流れを形成するように配置されているようにして
も良い。
【００７２】前記ガス流形成機構は、前記光学系と基板
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、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
ようにしても良い。
【００７３】また、本発明の露光装置の制御方法は、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を備え、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
露光装置の制御方法であって、前記光路空間内部の圧力
を測定する測定工程と、前記測定工程によって測定され
た圧力に基づいて、前記ガス流形成機構へ前記不活性ガ
スを給気する給気量を制御する第１流量制御器と該ガス
流形成機構から前記不活性ガスを含むガスを排気する排
気量を制御する第２流量制御器との少なくとも一方の動
作を制御する制御工程とを備えるようにしても良い。
【００７４】本発明のデバイス製造方法は、露光装置を
用いて、感光材が塗布された基板にパターンを転写する
転写工程と、前記基板を現像する現像工程とを備え、前
記露光装置は、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
記ガス流形成機構へ前記不活性ガスを給気する給気量を
制御する第１流量制御器と、前記ガス流形成機構から前
記不活性ガスを含むガスを排気する排気量を制御する第
２流量制御器と、前記第１及び第２流量制御器の少なく
とも一方の動作を制御する制御手段とを備えるようにし
ても良い。
【００７５】
【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。
【００７６】［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。
【００７７】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、該光源が照明光（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チャック１０４によって
保持されたウエハ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。
【００７８】ウエハステージ１０２は、３次元方向（Ｘ
ＹＺ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。
【００７９】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（仕切り部
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。
【００８０】また、投影光学系１０１、ウエハステージ
１０２、ウエハチャック１０４、ウエハ１０３を含む露
光装置本体を密閉したチャンバ２００の壁面に、温調ガ
ス（ドライエアまたは低濃度の不活性ガス等）をチャン
バ２００内にフィルタ１２４を介して供給する給気部１
２１と、チャンバ２００内のガスを回収して外部に排気
する排気部１２２が設けられている。
【００８１】尚、図１中の矢印は、不活性ガスの流れを
示している。
【００８２】また、基本的には、周辺雰囲気に対して光
路空間１１６を陽圧にすることで、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供給量は多い。そのため、排気口
１１４は状況により必要ではない場合もある。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
フィルタ１２４を介して供給され、周辺雰囲気と伴に排
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。
【００８３】給気バルブ１１１及び排気バルブ１１２の
開閉及び開度、温調ガスの供給量を制御する流量制御器
１２０ａ及び不活性ガス等の排気量を制御する流量制御
器１２３ａ、光路空間１１６内の圧力を測定する圧力計
１１７、ウエハ１０３の交換用のウエハ交換扉１２５
は、それぞれ環境制御器１３１で制御される。流量制御
器１２０ａ、１２３ａの流量は、流量計１２０ｂ、１２
３ｂの値を元に環境制御器１３１で制御される。また、
ウエハステージ１０２はステージ制御器１３２で制御さ
れる。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
々の動作の際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。
【００８４】給気部１２１から供給される温調ガスが直
接吹きつけられるウエハステージ１０２の端部などは若
干圧力が高くなり、ウエハステージ１０２の移動に応じ
て光路空間１１６周辺の圧力分布が変化し、光路空間１
１６内の圧力もそれに応じて変化する。この圧力変化に
より、光路空間１１６内の不活性ガス濃度が変化し、不
活性ガス濃度が安定しない。
【００８５】そこで、実施形態１では、光路空間１１６
内の圧力を圧力計１１７を用いて測定し、その圧力に応
じて周辺雰囲気の流速、もしくは圧力を制御することで
光路空間１１６内の不活性ガス濃度を安定化させる。
【００８６】そして、周辺雰囲気の流速もしくは圧力の
制御は、給気部１２１から供給される温調ガスの供給量
を一定として、排気部１２２から排気される排気量を制
御することで行う。これにより、光路空間１１６内の不
活性ガスの濃度の安定化を図ることができる。具体的に
は、光路空間１１６内の圧力が高くなった時には光路空
間１１６内の不活性ガス濃度が上昇するために、排気口
１２２からの排気量を多くすることで光路空間１１６内
の不活性ガス濃度を減少させ、光路空間１１６内の圧力
が低くなった場合には排気口１２２からの排気量を落と
すことで、光路空間１１６内の不活性ガス濃度を上昇さ
せるといった制御を行う。
【００８７】尚、実施形態１では、給気部１２１から供
給される温調ガスの給気量を一定にして排気量を制御し
たが、逆に排気量を一定にして、給気量を制御しても良
い。
【００８８】また、光路空間１１６内の圧力を圧力計１
１７で測定することで、光路空間１１６内の不活性ガス
濃度を安定化させたが、この圧力とウエハステージ１０
２の位置には相関があり、周辺雰囲気が吹きつけられる
ウエハステージ１０２の端部は圧力が高く、ウエハステ
ージ１０２の移動に伴って、圧力分布が変化するため
に、光路空間１１６内の圧力が変化する。そこで、この
ウエハステージ１０２の位置に対応して、周辺雰囲気の
給気量や排気量を制御しても良い。また、ウエハステー
ジの移動方向、移動速度に対応させても良いし、また、
ウエハステージではなく、レチクルステージの位置、移
動方向、移動速度に対応して周辺雰囲気の給気量や排気
量を制御しても良い。
【００８９】また、光路空間１１６内の圧力を圧力計１
１７で測定することで、光路空間１１６内の不活性ガス
濃度を安定化させたが、光路空間１１６内の圧力と光路
空間１１６内の不活性ガス濃度の関係を求め、圧力を測
定する変わりに、光路空間１１６内部の不活性ガス濃
度、もしくは他成分濃度（例えば、大気中に含まれる酸
素、二酸化炭素、水等）を測定した結果に基づいて、光
路空間１１６の周辺雰囲気の給気量、または排気量を制
御することで、不活性ガス濃度を高精度に安定化させる
ようにしても良い。
【００９０】光路空間１１６周辺雰囲気の上流側では周
辺雰囲気の流れにより不活性ガス濃度が低く、また、周
辺雰囲気の流れが直接あたるウエハステージ１０２の端
部が光路空間１１６に近づくと周辺雰囲気の不活性ガス
濃度は更に低くなる。この光路空間１１６周辺雰囲気の
不活性ガス濃度、特に、周辺雰囲気の上流側の不活性ガ
ス濃度もしくは他成分濃度を測定する濃度測定計（不図
示）を有し、その測定結果に基づいて、周辺雰囲気の給
気量もしくは排気量を制御しても、光路空間１１６内の
不活性ガス濃度を安定化させることができる。この場
合、光路空間１１６周辺の不活性ガス濃度の減少に伴っ
て、周辺雰囲気の給気量を減らす、もしくは、排気量を
減らすように制御し、光路空間１１６周辺の不活性ガス
濃度の増加に伴って、周辺雰囲気の給気量を増やす、も
しくは、排気量を増やすように給排気量を制御すればよ
い。
【００９１】また、光路空間１１６周辺雰囲気の上流側
では周辺雰囲気の流れにより圧力が若干高く、また、周
辺雰囲気の流れが直接あたるステージの端部が光路空間
１１６に近づくと周辺雰囲気の圧力は更に若干高くな
る。この光路空間周辺の圧力、特に、周辺雰囲気の上流
側の圧力を測定する圧力測定計（不図示）を有し、その
測定結果に基づいて、周辺雰囲気の給気量もしくは排気
量を制御しても、光路空間１１６内の不活性ガス濃度を
安定化させることができる。この場合、光路空間１１６
周辺の圧力上昇に伴って、周辺雰囲気の給気量を減ら
す、もしくは、排気量を減らすように制御し、光路空間
１１６周辺の圧力減少に伴って、周辺雰囲気の給気量を
増やす、もしくは、排気量を増やすように給排気量を制
御すればよい。
【００９２】［実施形態２］実施形態１では、周辺雰囲
気が水平方向に流れているのに対し、実施形態２では、
周辺雰囲気が垂直方向に流れている場合に対応したもの
である。
【００９３】実施形態２の最も特徴的な構成としては、
図２に示すように、投影光学系１０１周辺に設けた複数
個の給気部１２１からなる給気部群それぞれに流量制御
器１２０ａと流量計１２０ｂを設けた点である。各流量
制御器１２０ａは、流量計１２０ｂの値を元に環境制御
器１３１により制御される。
【００９４】尚、図２において、図１と共通する構成要
素については、同じ参照番号を付加している。また、環
境制御器１３１、ステージ制御器１３２、メインコント
ローラ１３３、監視装置１３４等の図示は省略してい
る。
【００９５】給気部１２１群を構成する各給気部１２１
に設けた流量制御器１２１は、環境制御器１３１によっ
て個別に流速（流量）を制御することが可能である。実
施形態１と同様に、光路空間１１６内の圧力やウエハス
テージ１０２の位置に応じて排気量一定の状態にし、一
括で給気量を制御、もしくは給気量を一定にした状態で
排気量を制御しても良い。但し、実施形態２では、ウエ
ハステージ１０２の位置に対応して周辺雰囲気の流速分
布を変化させることで、光路空間１１６内の不活性ガス
濃度を安定化させる。
【００９６】実施形態１でも述べたように、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１
２１群から供給され光路空間１１６周辺に流される。こ
の供給される温調ガスが直接吹きつけられるウエハステ
ージ１０２面などは若干圧力が高くなり、ウエハステー
ジ１０２の移動に応じて光路空間１１６周辺の圧力分布
に変化が生じる。これにより、光路空間１１６内の圧力
もそれに応じて変化する。
【００９７】そこで、ウエハステージ１０２面の上部に
存在する給気口１２０ａからの給気量を抑え、逆に、残
りの給気口１２０ａからの給気量を増やすことで、全体
の温調ガスの流量を一定にして光路空間１１６内の圧力
を安定化させることで、光路空間１１６内の不活性ガス
濃度を安定化させることができる。
【００９８】また、実施形態２では、ウエハステージ１
０２の位置により、周辺雰囲気の給気量を制御する方法
を示したが、光路空間１１６内の圧力により周辺雰囲気
の流速分布を制御しても良い。この場合、光路空間１１
６内部の圧力の上昇に伴って、光路空間付近の流量を上
げるように周辺雰囲気の流量を制御し、光路空間１１６
周辺の圧力の減少に伴って、周辺雰囲気の流量を下げる
ように周辺雰囲気の流量を制御することで、光路空間１
１６内の圧力を一定に保つ。これにより、光路空間１１
６内部の濃度を安定化する。
【００９９】また、光路空間１１６内の所定ガス濃度に
基づいて、周辺雰囲気の給気量を制御しても良い。この
場合は、光路空間１１６内部の不活性ガス濃度減少に伴
って、光路空間１１６付近の流量を下げるように周辺雰
囲気の流量を制御し、光路空間１１６内部の不活性ガス
濃度上昇に伴って、光路空間１１６付近の流量を上げる
ように周辺雰囲気の流量を制御することで、光路空間１
１６内部の濃度を安定化する。
【０１００】［実施形態３］実施形態１、２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３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。
【０１０１】尚、図３において、図１と共通する構成要
素については、同じ参照番号を付加している。また、環
境制御器１３１、ステージ制御器１３２、メインコント
ローラ１３３、監視装置１３４等の図示は省略してい
る。
【０１０２】図３に示す露光装置では、投影光学系１０
１の最終光学部材（カバーガラス）１４４とウエハチャ
ック１０４（ウエハ１０３）との間の第１光路空間１１
６については、第１光路空間１１６に給気バルブ１１１
を介して不活性ガスを供給する第１給気口１１３、並び
に、第１光路空間１１６から不活性ガス等を第１排気口
１１４を介して排気する排気バルブ１１２が設けられて
いる。
【０１０３】また、レチクル（マスク）１４１を照明す
る照明光学系１５０とレチクルステージ１４２（レチク
ル１４１）との間の第２光路空間１４０については、第
２光路空間１４０に給気バルブ１３０を介して不活性ガ
スを供給する第２給気口１３１、並びに、第２光路空間
１４０から不活性ガス等を第２排気口１３２を介して排
気する排気バルブ１３３が設けられている。
【０１０４】また、レチクルステージ１４２と投影光学
系１０１との間の第３光路空間１４３については、第３
光路空間１４３に給気バルブ１３４を介して不活性ガス
を供給する第３給気口１３５、並びに、第３光路空間１
４３から不活性ガス等を第３排気口１３６を介して排気
する排気バルブ１３７が設けられている。
【０１０５】そして、第１乃至第３光路空間（１１６、
１４０、１４３）内の各圧力を第１乃至第３圧力計（１
１７、１３８、１３９）を用いて測定し、その圧力に応
じて周辺雰囲気の流速、もしくは圧力を制御することで
第１乃至第３光路空間（１１６、１４０、１４３）内の
不活性ガス濃度を安定化させる。
【０１０６】尚、周辺雰囲気の制御は、実施形態１と同
様である。
【０１０７】図３において、レチクルステージ１４２
は、ウエハステージ１０２と同期しつつステージ制御器
１３２により制御される。また、温調ガスの供給量を制
御する流量制御器１２０ａ及び不活性ガス等の排気量を
制御する流量制御器１２３ａ、ウエハ１０３の交換用の
ウエハ交換扉１２５、レチクル１４１交換用のレチクル
交換扉１３９、第１乃至第３圧力計（１１７、１３８、
１３９）及び第１乃至第３給気バルブ（１１１、１３
０、１３４）及び第１乃至第３排気バルブ（１１２、１
３３、１３７）それぞれは、環境制御器１３１により制
御される。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１３
３により、ウエハ交換、アライメント動作、露光動作等
の種々の動作の際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。
【０１０８】また、図３ではレチクルステージ１４２周
辺とウエハステージ１０２周辺の圧力を給気口１２１か
らの給気量もしくは排気口１２２の排気量を元に制御す
ることを示したが、同一の給排気口を使用して各ステー
ジの動作に応じた周辺雰囲気の制御を行うことは難し
い。そこで、レチクルステージ１４２とウエハステージ
１０２に対し、個別に周辺雰囲気を流すための給気口、
もしくは排気口、もしくは給排気口を設け、個別に実施
形態１と同様の制御を行うことで、第１乃至第３光路空
間（１１６、１４０、１４３）の各光路空間内の不活性
ガス濃度をより安定化することができる。
【０１０９】［実施形態４］図４は本発明の実施形態４
の露光装置の一部を示す図である。
【０１１０】尚、図４において、図１と共通する構成要
素については、同じ参照番号を付加している。
【０１１１】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）を第１流量制御器１１
１ａ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で回収され第２流量制御器１１
２ａを介して排気される。第１流量制御器１１１ａ、給
気口１１３、排気口１１４、第２流量制御器１１２ａ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。
【０１１２】尚、第１及び第２流量制御器１１１ａ、１
１２ａの流量は対応する第１及び第２流量計１１１ｂ、
１１２ｂの測定値を元に、環境制御器１３１で制御され
る。
【０１１３】また、基本的には、周辺雰囲気に対して光
路空間１１６を陽圧にすることで、露光雰囲気の酸素濃
度を低下させる。そのため、第２流量制御器１１２ａ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供給量は多い。光路空間１
１６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）が給気バルブ１２０を
介して給気部１２１からフィルタ１２４を介して供給さ
れ、周辺雰囲気と伴に排気部１２２で回収され排気バル
ブ１２３から排気される。この周辺雰囲気により、露光
領域周辺の温調がなされる。
【０１１４】不活性ガスの供給量を制御する第１流量制
御器１１１ａ及び不活性ガスを含むガスの排気量を制御
する第２流量制御器１１２ａ、給気バルブ１２０及び排
気バルブ１２３の開閉及び開度、光路空間１１６内の圧
力を測定する圧力計１１７、ウエハ１０３の交換用のウ
エハ交換扉１２５は、それぞれ環境制御器１３１で制御
される。また、ウエハステージ１０２はステージ制御器
１３２で制御される。
【０１１５】実施形態４では、光路空間１１６内の圧力
を圧力計１１３を用いて測定し、その圧力に応じて光路
空間１１６への不活性ガスの給気量もしくは光路空間１
１６からの不活性ガスを含むガスの排気量を制御するこ
とで、光路空間１１６内の不活性ガス濃度を安定化させ
る。
【０１１６】そして、給気量もしくは排気量の制御は、
例えば、ウエハステージ１０２の移動に伴って、排気量
を一定にしている場合は給気量を制御することで光路空
間１１６内の不活性ガス濃度を安定化させることがで
き、給気量を一定にしている場合は排気量を制御するこ
とで光路空間１１６内の不活性ガス濃度を安定化させる
ことができる。
【０１１７】尚、実施形態１では、光路空間１１６内の
圧力を圧力計１１７で測定することで、光路空間１１６
内の不活性ガス濃度を安定化させたが、この圧力とウエ
ハステージ１０２の位置には相関があり、周辺雰囲気が
吹きつけられるウエハステージ１０２の端部は圧力が高
く、ウエハステージ１０２の移動に伴って、圧力分布が
変化するために、光路空間１１６内の圧力が変化する。
そこで、このウエハステージ１０２の位置に対応して、
光路空間１１６への不活性ガスの給気量もしくは光路空
間１１６からの不活性ガスを含むガスの排気量を制御す
ることで、光路空間１１６内の不活性ガス濃度を安定化
させても良い。また、ウエハステージの移動方向、移動
速度に対応させても良いし、また、ウエハステージでは
なく、レチクルステージの位置、移動方向、移動速度に
対応して光路空間１１６の給気量や排気量を制御しても
良い。
【０１１８】また、光路空間１１６内の圧力を圧力計１
１７で測定することで、光路空間１１６内の不活性ガス
濃度を安定化させたが、光路空間１１６内の圧力と光路
空間１１６内の不活性ガス濃度の関係を求め、圧力を測
定する変わりに、光路空間１１６内部の不活性ガス濃
度、もしくは他成分濃度（例えば、大気中に含まれる酸
素、二酸化炭素、水等）を測定した結果に基づいて、光
路空間１１６への不活性ガスの給気量もしくは光路空間
１１６からの不活性ガスを含むガスの排気量を制御する
ことで、光路空間１１６内の不活性ガス濃度を安定化さ
せても良い。
【０１１９】また、光路空間１１６内の圧力を圧力計１
１７で測定する変わりに、光路空間１１６の周辺のどこ
かに圧力計を設け、周辺圧力の変化に対応して、光路空
間１１６への不活性ガスの給気量もしくは光路空間１１
６からの不活性ガスを含むガスの排気量を制御すること
で、光路空間１１６内の不活性ガス濃度を安定化させて
も良い。前述のように、周辺雰囲気が吹きつけられるウ
エハステージ１０２の端部は圧力が高く、ウエハステー
ジ１０２の移動に伴って、圧力分布が変化するために、
光路空間１１６周辺の圧力変化に対応して、光路空間内
部の圧力、濃度は変化する。そのため、光路空間１１６
周辺の圧力が上昇する場合には周辺雰囲気が光路空間内
に進入しやすくなるので、光路空間内の圧力が上昇する
ように給気量を上げるもしくは光路空間内の排気量を下
げるといった制御を行い、光路空間１１６周辺の圧力が
減少する場合には逆に光路空間内の圧力が減少するよう
に給気量を下げるもしくは光路空間内の排気量を上げる
といった給排気量の制御を行う。
【０１２０】また、光路空間１１６内部の不活性ガス濃
度、もしくは他成分濃度（例えば、大気中に含まれる酸
素、二酸化炭素、水等）を測定する代わりに、光路空間
周辺の不活性ガス濃度、もしくは他成分濃度を測定した
結果に基づいて、光路空間１１６への不活性ガスの給気
量もしくは光路空間１１６からの不活性ガスを含むガス
の排気量を制御することで、光路空間１１６内の不活性
ガス濃度を安定化させても良い。
【０１２１】また、周辺雰囲気の上流側の不活性ガス濃
度は低く、また、周辺雰囲気の流れが直接あたるステー
ジの端部が光路空間１１６に近づくと周辺雰囲気の不活
性ガス濃度は更に低くなる。この光路空間周辺雰囲気の
不活性ガス濃度、特に、周辺雰囲気の上流側の不活性ガ
ス濃度もしくは他成分濃度を測定した結果に基づいて、
光路空間１１６への不活性ガスの給気量もしくは光路空
間１１６からの不活性ガスを含むガスの排気量を制御し
ても、光路空間１１６内の不活性ガス濃度を安定化させ
ることができる。この場合、光路空間周辺の不活性ガス
濃度の減少に伴って、光路空間１１６内の圧力が上昇す
るように光路空間内への不活性ガスの供給量を上げるも
しくは光路空間内の排気量を下げるといった制御をし、
光路空間周辺の不活性ガス濃度の増加に伴って、光路空
間１１６内の圧力が減少するように光路空間内への不活
性ガスの供給量を下げるもしくは光路空間内の排気量を
上げるといった制御をすればよい。
【０１２２】［実施形態５］実施形態４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５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。
【０１２３】尚、図５において、図３及び４と共通する
構成要素については、同じ参照番号を付加している。ま
た、環境制御器１３１、ステージ制御器１３２、メイン
コントローラ１３３、監視装置１３４等の図示は省略し
ている。
【０１２４】図５に示す露光装置では、第１光路空間１
１６については、第１光路空間１１６に第１流量制御器
１１１ａを介して不活性ガスを供給する第１給気口１１
３、並びに、第１光路空間１１６から不活性ガス等を第
１排気口１１４を介して排気する第２流量制御器１１２
ａが設けられている。
【０１２５】また、第２光路空間１４０については、第
２光路空間１４０に第３流量制御器１３０ａを介して不
活性ガスを供給する第２給気口１３１、並びに、第２光
路空間１４０から不活性ガス等を第２排気口１３２を介
して排気する第４流量制御器１３３ａが設けられてい
る。
【０１２６】また、第３光路空間１４３については、第
３光路空間１４３に第５流量制御器１３４ａを介して不
活性ガスを供給する第３給気口１３５、並びに、第３光
路空間１４３から不活性ガス等を第３排気口１３６を介
して排気する第６流量制御器１３７ａが設けられてい
る。
【０１２７】そして、第１乃至第３光路空間（１１６、
１４０、１４３）内の各圧力を第１乃至第３圧力計（１
１７、１３８、１３９）を用いて測定し、その圧力に応
じて第１乃至第３光路空間（１１６、１４０、１４３）
の各光路空間への不活性ガスの給気量もしくは各光路空
間からの不活性ガスを含むガスの排気量を制御すること
で、第１乃至第３光路空間（１１６、１４０、１４３）
の各光路空間内の不活性ガス濃度を安定化させることが
できる。尚、給気量もしくは排気量の制御は、実施形態
１と同様である。
【０１２８】図５において、温調ガスの供給量を制御す
る給気バルブ１２０及び不活性ガス等の排気量を制御す
る排気バルブ１２３、ウエハ１０３の交換用のウエハ交
換扉１２５、レチクル１４１交換用のレチクル交換扉１
３９、第１乃至第３圧力計（１１７、１３８、１３９）
及び第１乃至第６流量制御器（１１１ａ、１１２ａ、１
３０ａ、１３３ａ、１３４ａ、１３７ａ）は、対応する
第１乃至第６流量計（１１１ｂ、１１２ｂ、１３０ｂ、
１３３ｂ、１３４ｂ、１３７ｂ）の測定値を元に、環境
制御器１３１により制御される。
【０１２９】［実施形態６］図８は本発明の実施形態６
を示す図である。
【０１３０】図８は、露光装置の光源から投影光学系
（鏡筒）、ウエハ周辺並びに制御システムを示す模式図
である。
【０１３１】この露光装置は、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、適当な照明光学系を介して該光源が照明光（露光
光）をレチクルステージ１０２上に搭載された不図示の
レチクルチャックに固定したレチクル１０１（マスク）
に均一照明する。レチクル１０１を透過した光（露光
光）は、投影光学系１０３を構成する種々の光学部材を
介してウエハステージ１０６上に載置されたウエハチャ
ック１０５によって保持されたウエハ１０４の表面上に
到達し、ここにレチクル１０１のパターンを結像する。
【０１３２】照明光学系１００内部に搭載されたセンサ
４００は露光量検出器であり、ハーフミラーにより分割
されたパルス光の一部の光束をモニタしている。光源制
御器１３５は所望の露光量に応じて放電電圧信号、トリ
ガー信号により、光源となるＦ２レーザのパルスエネル
ギ、及び、発光間隔を制御する。放電電圧信号、トリガ
ー信号を生成する際には，センサ４００の計測結果やス
テージ制御器１３２からのステージの現在位置信号，主
制御系からの履歴情報などがパラメータとして用いられ
ている。
【０１３３】不活性ガス（例えば、窒素ガス、ヘリウム
ガス等）がボンベから照明光学系１００、投影光学系１
０３に温調装置５０１、バルブＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ、流路
ａ、ｂ、ｃを介して供給され、流路ａｂｏ、ｃｏを介し
て排気装置５０３で排気することで、各容器内部は高濃
度のヘリウムガスで置換される。
【０１３４】温調された不活性ガス（例えば、窒素ガ
ス、ヘリウムガス等）が温調装置５０２、バルブＶｄ，
Ｖｆ、Ｖｇ、流路ｄ、ｆ、ｇを介して、照明光学系下部
の遮蔽部材３０１とレチクル１０１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２
００）と投影光学系１０３上部の遮蔽部材３０２とレチ
クル１０１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２０１）と投影光学系１０
３下部の遮蔽部材３０３とウエハ１０４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２０２）に供給される。
【０１３５】各光路空間に供給された窒素ガスの一部
は、排気口で回収され、ｄｏ、ｅｏ、ｆｏ、ｇｏ、ｈｏ
を介して循環装置５０４で回収され、バルブＶｅ、Ｖ
ｈ、及び、フィルタを介してレチクルステージ１０２、
ウエハステージ１０６周辺の温調雰囲気として給気され
る。
【０１３６】排気される。また、各バルブ類、排気装置
５０３、循環装置５０４は環境制御器１３１気により、
制御される。循環装置５０４は給気する窒素ガスの濃度
・温度を制御し、レチクル１０１及びウエハ１０４の周
辺雰囲気の濃度と温度を安定化する。窒素ガスの濃度は
ボンベから供給され、各光路空間に供給される窒素ガス
濃度は循環装置５０４を介して供給される窒素ガス濃度
より高い。
【０１３７】本構成ではヘリウムガスと窒素ガスの２種
類の不活性ガスを用いて置換などを行っているが、１種
類のガスのみで置換などを行っても良い。
【０１３８】また、循環装置を使用せず、ドライエアや
低濃度の窒素ガスを用いて、温調し、ステージの周辺に
流しても良い。
【０１３９】ステージ制御器１３２によりレチクルステ
ージ１０１及びウエハステージ１０６は制御され、レチ
クルステージ１０１はＸ方向に移動可能に構成され、ウ
エハステージ１０６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１０１のパターンは、
ステッピング移動と走査露光とを繰り返す所謂ステッピ
ングアンドスキャン方式で、ウエハ１０４に逐次投影さ
れ転写される。
【０１４０】光源制御器１３５、ステージ制御器１３
２、環境制御器１３１、及び不図示のアライメント制御
器などは主制御器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時に統括的に制御さ
れる。主制御器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。
【０１４１】周辺雰囲気に対して各光路空間の内部圧力
を陽圧にすることで、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、各光路空間内から排気され
る不活性ガス以上に光路空間外部から排気される不活性
ガスの量は多い。具体的にはレチクルステージ１０２で
は流路ｄｏ、ｆｏを介して排気される窒素ガスの流量の
和は流路ｅｏで排気される窒素ガスの流量より多い。ま
た、ウエハステージ１０６では流路ｇｏを介して排気さ
れる窒素ガスの流量は流路ｈｏを介して排気される窒素
ガスの流量より多い。
【０１４２】ウエハステージ周辺を見た場合、先の図１
６、図１７で示したように漏れ出した窒素ガスは周辺の
流れに沿って漏れ出すため、ノズル１とノズル２とウエ
ハの間の空間（空間Ａ、空間Ｂ）の窒素ガスの濃度を比
較すると空間Ｂの窒素ガス濃度が高くなる。また、ウエ
ハステージ１０６が＋Ｘ方向に移動する場合には空間Ａ
からの巻き込み量が多くなると共に、−Ｘ方向に移動す
る場合には空間Ｂからの巻き込み量が多くなるために、
巻き込まれる雰囲気の濃度の差から光路空間２０２内の
窒素ガス濃度は変化することになる。
【０１４３】ウエハステージの移動に伴って変化する光
路空間内の窒素ガス濃度の変化を図９に示す。図９の変
化はウエハ周辺の空間のサイズ、供給する気体の流速と
濃度、ステージの移動速度などを元にステージを移動さ
せた場合の光路空間内部の不活性ガス濃度を求めたシミ
ュレーション結果である。
【０１４４】スキャン方向が切り替わるたびに濃度が変
化するのが理解できる。そこで、レーザの目標設定エネ
ルギをステージのスキャン方向に対応して図１０に示す
ように設定する。＋Ｘ方向にスキャンする際には光路空
間内部の不活性ガス濃度が低くなり、光路空間における
露光光の透過率が減少するために、レーザの目標設定エ
ネルギを高めに設定し、−Ｘ方向にスキャンする際には
光路空間内の不活性ガス濃度が高くなり、光路空間内の
透過率が上昇するので、レーザの目標エネルギを低く設
定する。
【０１４５】このようにステージの移動方向に対応して
レーザの目標設定エネルギを変えることで、ウエハ面上
の露光量を安定化する。
【０１４６】なお、図９の様子はシミュレーションによ
って求めた結果であるがウエハ面上の露光した結果を元
に推測してレーザのエネルギを制御しても良いし、光路
空間に濃度センサを接続して濃度変化を計測し、その結
果を元にリアルタイムにレーザのエネルギ等を制御して
も良い。
【０１４７】また、走査露光時にウエハステージが＋Ｘ
軸方向に移動するのに対して、レチクルステージは−Ｘ
軸方向に移動する。そして、周辺の温調ガスの流れはウ
エハステージ側では＋Ｘ軸方向に流れ、レチクルステー
ジ側では−Ｘ軸方向に流れる。
【０１４８】このような構成の場合、光路空間２００、
２０１、２０２の窒素ガス濃度は光路空間２００の濃度
が低下する場合は光路空間２０１、２０２の窒素ガス濃
度も低下し、窒素ガス濃度は光路空間２００の濃度が上
昇する場合は光路空間２０１、２０２の窒素ガス濃度も
上昇する。このような光路空間２００、２０１の濃度変
化量も考慮して、レーザの目標設定エネルギを設定すれ
ばウエハ面上において、更に高精度な露光量制御を行う
ことが可能である。
【０１４９】本実施例ではレーザのエネルギを調整する
ことで、高精度な露光量制御を実現したが、レーザの発
光間隔を制御することで、同様の効果を得ることが可能
である。この場合、レーザの目標設定エネルギを高く設
定したのに対して、発光間隔を短く設定することで、同
一露光エリアに照射するパルス数を多くし、レーザの目
標設定エネルギを低く設定したのに対して、発光間隔を
長く設定することで、同一露光エリアに照射するパルス
数を減らし、ウエハ面上の露光量を安定化する。また、
光量調整を光学的なフィルタを使用して行っても良い。
この場合、図８における照明光学系１００内部にフィル
タを設け、段階的にフィルタの透過率を変化させること
でレーザのエネルギや発光間隔を制御するのと同様の効
果を得ることが可能である。
【０１５０】また、スキャン方向に対応してステージの
移動速度を変えることでも同様の効果を得ることができ
る。この場合、レーザの目標設定エネルギを高く設定し
たのに対して、ステージの移動速度を遅く設定すること
で、同一露光エリアに照射するパルス数を多くし、レー
ザの目標設定エネルギを低く設定したのに対して、ステ
ージの移動速度を速く設定することで、同一露光エリア
に照射するパルス数を減らし、ウエハ面上の露光量を安
定化する。
【０１５１】また、本実施例は光路空間が周辺雰囲気に
対し陽圧になるシステムに対して述べたが、光路空間内
の排気量が給気量以上のシステムにおいても、気体の拡
散と周辺雰囲気の流れにより、図１６、１７の空間Ａ、
Ｂには不活性ガス濃度に差が発生するので、本方式を適
用することは可能である。
【０１５２】［実施形態７］先の実施例６ではステージ
の移動方向に応じてレーザの目標設定エネルギを制御し
たが、ウエハ交換の容易さを考慮すると、ウエハ面の高
さはウエハ周辺の高さに対して若干高くなる。そのた
め、ウエハ周辺が光路空間下に存在する場合、光路空間
内に周辺雰囲気が入りやすくなるために、内部の窒素ガ
ス濃度が低くなる。そのため、実施例１に対して、図１
１に示すようにウエハ周辺を露光する際に目標エネルギ
を高く設定することで、ウエハ周辺に段差が存在する際
にもウエハ面上の露光量を安定化することができる。
【０１５３】先の実施例同様、レーザの目標設定エネル
ギを変えるのではなく、レーザの発光間隔、光学的なフ
ィルタの使用やステージの移動速度を制御することで、
同様の効果を得ることができる。
【０１５４】また、ウエハ周辺には段差が存在していた
が、レチクル周辺では走査露光する際、Ｘ軸に沿った方
向にのみ移動するので、レチクル周辺の段差を無くすこ
とは容易であり、レチクルステージ側では移動による巻
き込みのみを考慮すれば良い。
【０１５５】［実施形態８］図１２は本発明の実施形態
８を示す図である。図１２において、図８の実施例との
違いは光路空間２０２の圧力をモニタできるよう圧力セ
ンサ４０１を設けたことである。先に図１５を用いて説
明したようにステージ周辺雰囲気の温度を安定化するた
めに温調ガスが露光領域周辺に流されている。この温調
ガスが直接吹きつけられるウエハステージの端部は若干
圧力が上昇し、ウエハステージの移動と伴に光路空間の
周辺の圧力分布が変化し、光路空間内部の圧力が変化す
る。この圧力変化をモニタし、圧力値を元にレーザの制
御・ステージの制御を行う。
【０１５６】光路空間２０２内の圧力変化の様子を図１
３に示す。実施例２同様にウエハ周辺に段差が存在する
場合には内部の圧力が減少するため、ウエハ面が光路空
間下をふさぐように存在場合と比べ、内部圧力が減少す
る。また、温調ガスが直接吹きつけられるウエハステー
ジの端部が光路空間下に近づくにつれ内部の圧力が上昇
する。この圧力の変化量および圧力値はステージの移動
速度（移動方向）および座標と相関があるため、圧力を
モニタすることで、先の実施例同様、レーザ及びステー
ジの制御により、ウエハ面上の露光量を安定化すること
が可能である。
【０１５７】圧力変化量がプラスの場合、ウエハステー
ジ１０６は＋Ｘ方向に移動していることになるので、図
１６示す空間Ａの雰囲気の巻き込み量が多くなり、光路
空間２０２内の窒素ガス濃度が低下する。そのためにレ
ーザの目標設定エネルギを実施例１同様高く設定する。
逆に圧力変化量がマイナスの場合、ウエハステージ１０
６は−Ｘ方向に移動していることになるので、図１６示
す空間Ｂの雰囲気の巻き込み量が多くなり、光路空間２
０２内の窒素ガス濃度が上昇する。そのためにレーザの
目標設定エネルギを低く設定する。
【０１５８】先の実施例同様、レーザの発光間隔、光学
的なフィルタやステージの移動速度を制御してもウエハ
面上の露光量を安定化することが可能である。
【０１５９】また、本実施例では光路空間内の圧力に基
づいて、ウエハ面上の露光量を安定化させる方式を述べ
たが、光路空間周辺の圧力も同様に変化するので、光路
空間周辺のどこかに圧力センサを設け、同様に制御する
ことで、同様の効果を得ることができる。
【０１６０】［実施形態９］図１４は本発明の実施形態
９を示す図である。実施形態８との違いはレチクルステ
ージの温調ガスの流れが−Ｘ方向に流れていることであ
る。
【０１６１】図１４では走査露光時にウエハステージが
＋Ｘ軸方向に移動するのに対して、レチクルステージは
−Ｘ軸方向に移動する。そして、周辺の温調ガスの流れ
はウエハステージ側では＋Ｘ軸方向に流れ、レチクルス
テージ側では＋Ｘ軸方向に流れる。
【０１６２】このような構成の場合、ウエハの周辺を露
光する場合を除いて、光路空間２００、２０１、２０２
の窒素ガス濃度は光路空間２００の濃度が低下する場合
は光路空間２０１、２０２の窒素ガス濃度が上昇し、窒
素ガス濃度は光路空間２００の濃度が上昇する場合は光
路空間２０１、２０２の窒素ガス濃度も低下するため
に、濃度変化量を緩和することができる。
【０１６３】以上のように実施形態１乃至９に記載した
実施形態は、適切に組み合わせることによっても構わな
い。つまり、光路空間に不活性ガスを供給する手段、光
路空間から不活性ガスを排気する手段、光路空間の周辺
の周辺雰囲気に不活性ガスを供給する手段、光路空間の
周辺の周辺雰囲気に不活性ガスを供給する手段、露光光
源であるレーザーの出力を調整する手段、露光光中にフ
ィルターを挿入しウエハに到達する露光光量を調整する
手段、露光光路中の絞りを調整してウエハに到達する露
光光量を調整する手段、又はそれらに代替する手段の中
から１つだけ用いても良いし、複数を組み合わせて用い
ても良い。
【０１６４】［実施形態１０］次に、実施形態１０とし
て、上記の実施形態１乃至９に記載されている露光装置
を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。
【０１６５】図６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。
【０１６６】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及
び実施例１乃至９に記載されている露光装置を用いて、
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。
【０１６７】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。
【０１６８】図７は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。
【０１６９】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。
【０１７０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
例えば、投影光学系と基板との間の空間や、マスク（例
えば、レチクル）を照明する照明光学系と該マスクを保
持するマスクステージとの間の空間、該マスクステージ
と投影光学系との間の空間などの、露光光が通過する空
間（露光領域）を含む光路空間内の不活性ガス濃度を変
化に対応して、露光量を高精度に安定化することが可能
な露光装置及びその制御方法、デバイス製造方法を提供
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２の露光装置の一部を示す図
である。
【図３】本発明の実施形態３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４】本発明の実施形態４の露光装置の一部を示す図
である。
【図５】本発明の実施形態５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６】本発明の実施形態１０の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７】本発明の実施形態１０の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８】本発明の実施形態６の露光装置を示す図であ
る。
【図９】本発明の実施形態６の光路空間内における不活
性ガス濃度の時間変化を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態６の光源となるレーザの目
標設定エネルギの設定を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態７のウエハ座標における光
源となるレーザの目標設定エネルギ示す図である。
【図１２】本発明の実施形態８の露光装置を示す図であ
る。
【図１３】本発明の実施形態８の光路空間内における圧
力変化を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態９の露光装置を示す図であ
る。
【図１５】従来技術を説明する図である。
【図１６】ステージを＋Ｘ方向に移動させた場合の従来
技術を説明する図である。
【図１７】ステージを−Ｘ方向に移動させた場合の従来
技術を説明する図である。
【符号の説明】
１０１ レチクル １０２ レチクルステージ １０４ ウエハ １０６ ウエハステージ ２００、２０１、２０２ 光路空間 ３０１、３０２、３０３ 遮蔽部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H097 BA10 CA13 GA02 LA10 LA12 LA20 5F046 AA22 BA03 DA27 DB03

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光源からの光でマスクに形成されたパタ
    ーンを照明する照明光学系、前記マスクが搭載されてお
    り、移動可能なマスクステージ、前記マスクのパターン
    からの光をウエハに導く投影光学系、前記ウエハが搭載
    されており、移動可能なウエハステージとを有する露光
    装置であって、 露光光が通過する空間のうち、前記照明光学系と前記マ
    スクステージとの間、前記マスクステージと前記投影光
    学系との間、前記投影光学系と前記ウエハステージとの
    間の少なくとも１箇所に、前記露光光の光路を含む光路
    空間と該光路空間周辺の周辺空間とを形成する遮蔽部材
    と、前記光路空間に不活性ガスを供給する第１ガス供給
    手段と、前記マスクステージ及び／又は前記ウエハステ
    ージの移動に伴って発生する、前記ウエハに到達する前
    記露光光の光量の合計の変化を低減する低減手段とを有
    することを特徴とする露光装置。
  2. 【請求項２】 前記低減手段が、前記レチクルのパター
    ンに到達する光量を調節する手段を有することを特徴と
    する請求項１記載の露光装置。
  3. 【請求項３】 前記低減手段が、前記光源の光量を調整
    する手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載
    の露光装置。
  4. 【請求項４】 前記低減手段が、前記光源からの露光光
    の光路中にフィルターを挿入する手段を有することを特
    徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の露光装置。
  5. 【請求項５】 前記低減手段が、前記光源からの露光光
    の光路中に配置された絞りを調整する手段を有すること
    を特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の露光装
    置。
  6. 【請求項６】 前記低減手段が、前記レチクルステージ
    及び／又は前記ウエハステージの駆動速度を調整する手
    段を有することを特徴とする請求項１乃至５いずれか１
    項記載の露光装置。
  7. 【請求項７】 前記レチクルステージ及び／又は前記ウ
    エハステージの位置情報、移動速度に関する情報、移動
    方向に関する情報の少なくとも１つの情報に基づいて、
    前記低減手段を制御することを特徴とする請求項１乃至
    ６いずれか１項記載の露光装置。
  8. 【請求項８】 前記光路空間内部の圧力を測る圧力セン
    サを有し、該センサの出力に従って、前記低減手段を制
    御することを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項記
    載の露光装置。
  9. 【請求項９】 前記光路空間内部の酸素濃度及び／又は
    水分濃度を測定する濃度センサを有し、該センサの出力
    に従って、前記低減手段を制御することを特徴とする請
    求項１乃至８いずれか１項記載の露光装置。
  10. 【請求項１０】 前記周辺空間にガスを供給する第２ガ
    ス供給手段を有することを特徴とする請求項１乃至９い
    ずれか１項記載の露光装置。
  11. 【請求項１１】 前記第２ガス供給手段が供給するガス
    は不活性ガスであることを特徴とする請求項１０記載の
    露光装置。
  12. 【請求項１２】 前記ウエハステージと前記投影光学系
    との間の第１光路空間を前記周辺空間に対して遮蔽する
    前記遮蔽部材を有し、 前記第１光路空間に不活性ガスを供給する前記第１ガス
    供給手段は、所定の一方向に向かって不活性ガスを供給
    することを特徴とする請求項１乃至１１いずれか１項記
    載の露光装置。
  13. 【請求項１３】 前記ウエハステージと前記投影光学系
    との間の第１光路空間を前記周辺空間に対して遮蔽する
    前記遮蔽部材と、前記照明光学系と前記マスクステージ
    との間及び／又は前記マスクステージと前記投影光学系
    との間の第２光路空間を前記周辺空間に対して遮蔽する
    前記遮蔽部材とを有し、 前記第１ガス供給手段により前記第１光路空間に不活性
    ガスを供給する供給口と前記第１ガス供給手段により前
    記第２光路空間に不活性ガスを供給する供給口とが、前
    記照明光学系及び／又は前記投影光学系の光軸に関して
    実質的に反対側にあることを特徴とする請求項１乃至１
    ２いずれか１項記載の露光装置。
  14. 【請求項１４】 前記低減手段が、前記光路空間に不活
    性ガスを供給する量及び／又は前記光路空間からガスを
    排気する量を調整することを特徴とする請求項１乃至１
    ３いずれか１項記載の露光装置。
  15. 【請求項１５】 前記低減手段が、前記周辺空間にガス
    を供給する量及び／又は前記周辺空間からガスを排気す
    る量を調整することを特徴とする請求項１乃至１４いず
    れか１項記載の露光装置。
  16. 【請求項１６】 前記低減手段は、前記レチクルステー
    ジ及び／又は前記ウエハステージの移動に伴う前記露光
    光の透過率の変化に対して、前記露光光の光量を調節す
    ることを特徴とする請求項１乃至１５いずれか１項記載
    の露光装置。
  17. 【請求項１７】 前記装置が走査型露光装置であり、 前記低減手段が、前記レチクルステージ及び／又は前記
    ウエハステージの移動に伴う前記露光光の透過率の変化
    に対して、走査速度を変化させることを特徴とする請求
    項１乃至１６いずれか１項記載の露光装置。
  18. 【請求項１８】 前記低減手段は、前記光路空間内の不
    活性ガス濃度の変化を低減することを特徴とする請求項
    １乃至１７いずれか１項記載の露光装置。
  19. 【請求項１９】 前記低減手段は、前記光路空間内と前
    記周辺空間内との圧力差の変化を低減することを特徴と
    する請求項１乃至１８いずれか１項記載の露光装置。
  20. 【請求項２０】 デバイス製造方法であって、 請求項１乃至１９いずれか１項に記載の露光装置を用い
    て、感光材が塗布された基板にパターンを転写する転写
    工程と、 前記基板を現像する現像工程とを備えることを特徴とす
    るデバイスの製造方法。
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