JP2004258113A - Mask protecting device, mask, gas replacing apparatus, exposure apparatus, method for replacing gas, and exposure method - Google Patents

Mask protecting device, mask, gas replacing apparatus, exposure apparatus, method for replacing gas, and exposure method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mask protecting device, a mask, a gas replacing apparatus and an exposure apparatus in which the gas in the space formed between the protecting device and the mask substrate can be efficiently and stably replaced. <P>SOLUTION: The mask protecting device PE comprises a frame member F the one end of which is disposed in the periphery of the pattern forming region PA on the mask substrate P; and a protecting member C disposed on the other end of the frame member F and protecting the pattern forming region PA. The mask protecting device PE is provided with a first through hole h formed in the frame member F to penetrate from the end face of the other end of the frame member F to the inner face of the frame member F. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体素子製造における露光工程で用いられるマスク保護装置、マクス、ガス置換装置、露光装置、ガス置換方法及び露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、薄膜磁気ヘッド、液晶表示素子等のデバイスを製造するフォトリソグラフィー工程では、フォトマスクあるいはレチクルに形成されたパターンの像をフォトレジスト等の感光剤を塗布した基板上に転写させる露光装置が一般的に使用されている。そして、半導体メモリの大容量化やＣＰＵプロセッサの高速化・高集積化の進展に伴い、基板上のショット領域に投影されるパターン形状の微細化の要請は年を追う毎に厳しくなり、露光装置に使用される露光用照明光（以下、「露光光」という）は、従来の主流であった水銀ランプに代わってＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）のような短波長の光が用いられるようになってきている。また、更なるパターン形状の微細化を目指してＦ２レーザー（１５７ｎｍ）を用いた露光装置の開発が進められている。しかし、真空紫外線と呼ばれる約１９０ｎｍ以下の波長の光は、酸素分子、水分子、二酸化炭素分子等の気体（以下、吸光ガスという）に吸収されやすいという性質を持つため、大気中を透過することができない。したがって、真空紫外線を露光光に用いる露光装置では、露光光が通過する空間内の吸光ガスを低減して、露光光を基板上面まで十分な照度で到達させる必要がある。
【０００３】
ところで、マスクには、パターン面へのゴミの付着を防止する保護装置が取り付けられているのが一般的である。この保護装置は、例えば、ニトロセルロース等を主成分とする透光性の薄膜を枠部材を介してマスク基板に装着するものである。したがって、上述のような真空紫外線を露光光として用いる場合には、薄膜とマスク基板と枠部材との間に形成される空間内（以下、マスク内空間と称する）の吸光ガスも低減し、露光光のエネルギー吸収の少ないガス（低吸光性ガス）を供給する技術がある。しかしながら、この薄膜は変形及び破損しやすいため、このマスク内空間内の吸光ガスを低減し、低吸光性ガスを供給するといったガス置換を安定して行うことは困難である。このため、例えば、特開２００１−２３０２０２号公報で示すように、マスクを収容した予備室内のガス置換を行うことでマスク内空間内のガスを置換する技術が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３０２０２号公報（第１１頁、第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の技術では、薄膜の破損や枠部材の変形を防止できるが、マスク内空間内のガス置換に時間を要するという問題がある。また、枠部材の側面に設けられた通気孔にガス供給用ノズルを押し当て、そのノズルを介してマスク内空間内のガス置換を行う技術も提案されているが、この技術では、短時間にマスク内空間内のガス置換を行うことができるが、枠部材を変形させてしまうという問題がある。
すなわち、露光処理中は、頻繁にマスクの交換を行う必要があるので、露光装置の処理能力を低下させないためには、マスク内空間内のガス置換を短時間かつ繰り返し行う必要がある。その一方で、薄膜及び枠部材が歪むと、光学性能を著しく劣化させる可能性があるので、薄膜及び枠部材の変形を最小限に抑える必要がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、マスク保護装置とマスク基板との間に形成されるマスク内空間内のガスを短時間に効率良く安定して置換することができるガス置換装置、マスク、ガス置換装置、露光装置、ガス置換方法、及び露光方法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】
本発明に係るマスク保護装置、マスク、ガス置換装置、露光装置、ガス置換方法、及び露光方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、一端部がマスク基板（Ｐ）上のパターン形成領域（ＰＡ）の周辺に設けられる枠部材（Ｆ）と、枠部材（Ｆ）の他端部に設けられ、パターン形成領域（ＰＡ）を保護するための保護部材（Ｃ）とを備えたマスク保護装置（ＰＥ）において、枠部材（Ｆ）に形成され、枠部材（Ｆ）の他端部の端面から枠部材（Ｆ）の内面に連通する第１貫通孔（ｈ）を備えるようにした。この発明によれば、マスク基板にマスク保護装置が取り付けられた場合、マスク基板と枠部材と保護部材との間に形成されるマスク内空間内のガスを、枠部材の端面に設けられた第１貫通孔を介して所定ガスに置換するので、枠部材の側面に貫通孔が設けられている場合に比べて、枠部材が変形しづらい。すなわち、枠部材における剛性が高い方向に向けて第１貫通孔を設けることにより、枠部材の剛性の低下を抑え、変形しづらくすることができる。したがって、枠部体の変形に起因する保護部材の変形や破損を防止することができる。
【０００８】
また、枠部材（Ｆ）が矩形状に形成され、第１貫通孔（ｈ）は、矩形状の四隅部分における他端部の端面と枠部材（Ｆ）の内面とを連通するように形成されるものでは、枠部材が矩形状に形成される場合、その四隅部分は、直線部に比べて剛性が高いので、保護部材の変形や破損を防止することができる。更に、直線部は、各種測定の基準として用いられており、枠部材の変形を抑えることにより、これらの測定を精度よく行うことが可能となる。また、第１貫通孔（ｈ）にフィルタ（ＦＬ）が設けられるものでは、防塵フィルタ又はケミカルフィルタによりマスクのマスク内空間内への塵埃や吸光ガス等の有機物の侵入を防止して、マスク基板上のパターン形成領域を保護することができる。また、第１貫通孔（ｈ）が枠部材（Ｆ）に複数設けられるものでは、マスク内空間内のガス置換を複数の第１貫通孔を用いて行うことにより、ガス置換を効率化できる。更に、複数の第１貫通孔のうち、すくなくとも１つの貫通孔を排気孔として用いたり、或いはマスク内空間内の気圧を調整する通気孔として用いたりして、ガス置換の効率化、或いは圧力変動に起因する保護部材の変形や破損を防止できる。また、枠部材（Ｆ）が、枠部材（Ｆ）の外面から内面に連通する第２貫通孔（ｇ）をさらに備えるものでは、第２貫通孔を排気孔として用いたり、マスク内空間内の気圧を調整する通気孔として用いたりして、ガス置換を効率化や圧力変動に起因する保護部材の変形や破損を防止できる。
【０００９】
第２の発明は、マスク（Ｒ）において、マスク基板（Ｐ）上に第１の発明のうちいずれかのマスク保護装置（ＰＥ）を備えるようにした。すなわち、一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周囲に設けられる枠部材と、枠部材の他端部にもうけられ、パターン形成領域を保護するための保護部材とを備えたマスク保護層値をマスクに設けるようにした。この発明により、マスクのマスク内空間内のガス置換に伴う枠部材の変形が抑えられるので、保護部材を変形や破損させることなく効率的にガス置換を行うことが可能となる。
【００１０】
第３の発明は、ガス置換装置（９０）において、マスク基板（Ｒ）と、一端部がマスク基板（Ｒ）上のパターン形成領域（ＰＡ）の周囲に設けられる枠部材（Ｆ）と、枠部材（Ｆ）の他端部に設けられ、パターン形成領域（ＰＡ）を保護するための保護部材（Ｃ）とを備えるマスク（Ｒ）を支持する支持台（１１０）と、支持台（１１０）に設けられ、支持台（１１０）でマスク（Ｒ）を支持した際に、保護部材（Ｃ）側に形成された開口を介して、マスク基板（Ｐ）と枠部材（Ｆ）と保護部材（Ｃ）とで形成される空間（Ｓ）内に所定ガス（Ｇ）を供給するガス供給系（９１）を備えるようにした。この発明により、支持台にガス供給系が設けられているので、支持台でマスクを支持するだけで、開口とガス供給系とを間接的に、或いは直接的に接続させることができ、マスク内空間内のガス置換を行うことができる。
【００１１】
また、開口が、保護部材（Ｃ）又は枠部材（Ｆ）の他端部の端面に形成された第１貫通孔（ｈ）であるものでは、枠部材における剛性が高い方向に向けて開口した第１貫通孔を介してマスク内空間のガス置換を行うので、第１貫通孔と支持台とを接触させた際に保護部材の変形を抑制でき、或いは保護部材の破損を防ぐことができる。また、ガス供給系（９１）が、複数の第１貫通孔（ｈ）を介して、空間（Ｓ）に所定ガス（Ｇ）を供給するものでは、複数のガス供給経路が形成されるので、短時間でマスク内空間内のガスを置換することが可能となる。また、枠部材（Ｆ）の外面から内面に連通する第２貫通孔（ｇ）を介して、空間（Ｓ）内の気体を空間（Ｓ）外に排気する気体排気系（９６）を備えるものでは、第１貫通孔を介して所定ガスを供給するとともに、第２貫通孔を介してマスク内空間内のガスを所定ガスに置換するので、短時間かつ効率的にマスク内空間内のガスを置換することができる。また、所定ガス（Ｇ）が供給されている第１貫通孔（ｈ）とは異なる他の第１貫通孔（ｈ）を介して、空間（Ｓ）内の気体を空間（Ｓ）外に排気する気体排気系（９６）を備えるものでは、第１貫通孔を所定ガスの供給のみならず、マスク内空間のガスの排気にも利用できるので、ガス置換の条件等に対応して第１貫通孔を使い分けて、ガス置換を効率化することができる。
【００１２】
第４の発明は、露光装置（ＳＴＰ）において、第２の発明に係るマスク（Ｒ）に形成されたパターン（ＰＡ）を基板（Ｗ）に転写するようにした。この発明によれば、マスク内空間内から効率的に吸光ガスを排除できるので、露光光の減衰が抑えられて、マスクに形成されたパターンを確実に基板に転写することができる。
【００１３】
また、空間（Ｓ）内の気体を所定ガス（Ｇ）に置換するために、第３の発明に係るガス置換装置（９０）のうちいずれかのガス置換装置（９０）を備えるものでは、効率よく短時間でマスクのマスク内空間内のガス置換が可能となるので、露光装置の処理能力を低下させることなく、吸光ガスによる露光光の減衰を抑えることができる。また、マスク（Ｒ）を搬送する搬送系（８０）を有し、ガス置換装置（９０）は、マスク（Ｒ）の搬送経路中に設けられるものでは、露光処理に先だってマスク内空間内のガス置換を行うことができるので、マスク内空間内を所定ガスに置換したマスクを即座に露光装置に搬入することにより、露光装置の処理能力の低下させることなく、真空紫外光を用いた露光処理を行うことができる。
【００１４】
第５の発明は、第２の発明に係るマスク（Ｒ）の空間（Ｓ）内を所定ガス（Ｇ）に置換する方法であって、第１貫通孔（ｈ）を介して空間（Ｓ）内に所定ガス（Ｇ）を供給するようにした。この発明により、枠部材の変形に伴う保護部材の変形や破損を防止して、マスク内空間内を所定ガスに置換することができる。
【００１５】
第６の発明は、第２の発明に係るマスク（Ｒ）のパターン（ＰＡ）を転写する露光方法において、パターン（ＰＡ）の転写に先だって、マスク（Ｒ）の空間（ＧＳ）内のガスを置換するのに、第５の発明に係るガス置換方法が用いられるようにした。この発明によれば、効率的にマスク内空間内から吸光ガスを排除して所定ガスに置換できるので、露光光を減衰させずに基板に照射させて、マクスのパターンを基板に露光することができる。
【００１６】
また、ガスの置換が、パターン（ＰＡ）の転写より前の処理と並行して行われるものでは、パターンの転写より前にマスク内空間内のガス置換を行うので、マスク内空間内を所定ガスに置換したマスクを即座に露光装置に搬入することにより、露光装置の処理能力の低下させることなく、真空紫外光を用いた露光処理を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るマスク保護装置、マスク、ガス置換装置、ガス置換方法、露光方法、及び露光装置の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は、マスク保護装置ＰＥを備えるレチクル（マスク）Ｒを示す模式図であって、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。レチクルＲは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、レチクル板（マスク基板）Ｐとマスク保護装置ＰＥとから構成され、レチクル板Ｐ上のパターンＰＡを保護するために、例えば、ペリクルと呼ばれるマスク保護装置ＰＥがレチクル板Ｐ上に設けられる。このマスク保護装置ＰＥは、フレーム（又はスタンド）と呼ばれる枠部材Ｆと薄膜（保護部材）Ｃとから構成され、略四角形の枠部材Ｆの一端部がレチクル板Ｐに接着されるとともに、他端部には薄膜Ｃが装着される。薄膜Ｃとしては、通常、ニトロセルロース等を主成分とする厚さが１〜２μｍ程度の透光性のフィルム部材が用いられるが、波長１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの真空紫外線の露光光ＥＬを良好に透過させるためにレチクル板Ｐ及びレンズ類と同材質の蛍石、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム等の結晶材料や、石英ガラス（又は、フッ素ドープ石英）等で形成された厚さ３００〜８００μｍ程度の光学部材を用いてもよい。そして、図１（ｂ）に示すように、マスク保護装置ＰＥとレチクル板Ｐとの間には、空間、すなわち、薄膜Ｃとレチクル板Ｐと枠部材Ｆとの間に形成される空間（以下、レチクル内空間Ｓと称する）が形成される。枠部材Ｆには、後述するレチクル内空間Ｓ内のガス置換の際にガスが流通する供給孔或いは排気孔として機能する貫通孔（第１貫通孔）ｈが設けられる。貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ８）は、枠部材Ｆにおける薄膜Ｃが装着される端部の端面と、枠部材Ｆの内面とに貫通して、レチクル内空間Ｓと外部とを連通する。すなわち、枠部材Ｆの端部の端面、及び枠部材Ｆの内面とには、それぞれ開口（開口部）が形成される。貫通孔ｈの数と孔径は、後述するガス置換の効率（作業時間）等を考慮して決められる。また、貫通孔ｈは、枠部材Ｆの四隅部分（コーナー部分）に設けられる。これは、四角形に形成された枠部材Ｆの直線部分がレチクルＲの位置決めの基準等としての各種計測に利用される場合が多いので、これらの計測に影響しないように配慮されたものであり、また、後述するように、この部分の剛性が高いことを利用したものである。更に、枠部材Ｆには、気圧の変化に伴う薄膜Ｃの破損を防止するために貫通孔（第２貫通孔）ｇ（ｇ１、ｇ２）が設けられる。貫通孔ｇは、枠部材Ｆの外周面（外面）の直線部に開口して、枠部材Ｆのそれぞれの辺、すなわち、四隅部分の間の側面（直線部分）に形成され、枠部材Ｆの外面と内面とを貫通して、レチクル内空間Ｓと外部とを連通する。この貫通孔ｇによって、例えば、航空機による輸送や天候の変化等によって大気圧が変化しレチクル内空間Ｓ内の気体が膨張、収縮した際に、貫通孔ｇを介してレチクル内空間Ｓと外部との間で空気が流通してレチクル内空間Ｓ内の圧力と大気圧との圧力差が低減されることにより、レチクル内空間Ｓの膨張、収縮を抑えて薄膜Ｃの破損を防止する。また、貫通孔ｈ及び貫通孔ｇには、外部からレチクル内空間Ｓ内への塵埃の侵入を防止するエアフィルタや、酸性ガス、アルカリ性ガス、有機ガスといったガス状汚染化学物質の進入を防止するケミカルフィルタ等のフィルタＦＬが設けられ、これらの物資によるパターンＰＡの汚染が防止される。
そして、図１（ｂ）に示すように、露光時には、露光光ＥＬがレチクル板Ｐ側から照射されてレチクル内空間Ｓを透過するので、レチクル内空間Ｓ内から吸光ガスを排除して、レチクル内空間Ｓ内で真空紫外光が減衰されないようにする必要がある。
なお、枠部材Ｆの四隅部分の肉厚を枠部材Ｆの直線部分の肉厚に比べて厚くすることにより、更に枠部材Ｆの剛性を高めることができる。このように、枠部材Ｆの四隅部分を肉厚構造にすることによって、貫通孔ｈの径を大きくすることができるので、大流量のガスを流すことが可能となり、レチクル内空間Ｓのガス置換を短時間で行うことができる。
【００１８】
図２は、露光装置ＳＴＰの構成を示す概念図である。図２において、露光装置ＳＴＰは、真空紫外域の露光用照明光（露光光）ＥＬをレチクルＲに照明しつつ、レチクルＲとウエハ（基板）Ｗとを一次元方向に相対的に同期移動させて、レチクルＲに形成されたパターン（回路パターン等）ＰＡを投影光学系４０を介してウエハＷ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、いわゆるスキャニング・ステッパである。この露光装置ＳＴＰは、真空紫外域の露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する露光照明系１０、レチクルＲを保持するレチクル室２０、レチクル室２０への大気流入を阻止するレチクル予備室３０、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に照射する投影光学系４０、ウエハＷを保持するウエハ室５０、ウエハ室５０への大気流入を阻止するウエハ予備室６０、露光装置ＳＴＰの動作を統括的に制御する主制御系７０、レチクルＲ及びウエハＷを露光装置ＳＴＰに搬送する搬送系８０、レチクル室２０等の各室内のガスを置換するガス置換系（ガス置換装置）９０（図３参照）から構成される。露光装置ＳＴＰには、後述する光源１２から照射された露光光ＥＬが、露光照明系１０、レチクル室２０及び投影光学系４０を経てウエハ室５０内に収納されたウエハＷまでの到達するように光路空間ＬＳが形成されるが、露光光ＥＬとして真空紫外域の波長の光を用いることから、この光路空間ＬＳから露光光ＥＬを吸収する吸光ガス（例えば、酸素、水蒸気、炭化水素系のガス）を低減させる必要がある。そのため、光路空間ＬＳを形成する露光照明系１０、レチクル室２０、投影光学系４０及びウエハ室５０は、それぞれ密閉された空間（室）内に配置され、その各室内から吸光ガスが排除される。そして、外部からの大気の侵入を遮断することにより、その状態が維持される。また、レチクルＲ及びウエハＷの搬送の際に、光路空間ＬＳに大気が侵入しないようにレチクル予備室３０及びウエハ予備室６０が設けられ、これらの空間内からも吸光ガスが排除される。
なお、密閉された空間とは、各室が外部（大気）から完全に遮断された完全密閉構造であってもよいし、各室内の圧力が大気圧よりも高めに設定され、各室内から外部に気体が漏れる構造であってもよい。また、各室内の気圧が大気圧と同気圧であり、各室と外部との間で気体の流れがほとんどない構造も含まれる。
【００１９】
図３は、露光装置ＳＴＰにおけるガス置換系（ガス置換装置）９０を示す概念図である。ガス置換系９０は、露光照明系１０、レチクル室２０、投影光学系４０及びウエハ室５０により形成される光路空間ＬＳ、及びレチクル予備室３０、ウエハ予備室６０の各室内に存在するガスを真空紫外域の光に対する吸収性が酸素より少ない特性を有する、窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン等のガス、又はこれらの混合ガス（以下、これらを低吸光性ガス（所定ガス）Ｇという）に交換（置換）するものであり、各室内に低吸光性ガスＧを供給するガス供給装置（ガス供給系）９１と、各室内のガスを外部に排気するガス排気装置（気体排気系）９６とから構成される。ガス供給装置９１は、低吸光性ガスＧを貯蔵するガスボンベ９２、ガスボンベ９２から低吸光性ガスＧを送り出す供給ポンプ９３、供給ポンプ９３と各室内とを連結する供給管路９５（９５ａ〜９５ｇ）、供給管路９５の管路の途中に設けられた供給用制御弁９４（９４ａ〜９４ｇ）とから構成される。また、ガス排気装置９６は、ガスを吸引する排気ポンプ９７、排気ポンプ９７と各室とを連結する排気管路９９（９９ａ〜９９ｇ）、排気管路９９の管路の途中に設けられた排気用制御弁９８（９８ａ〜９８ｇ）とから構成される。そして、供給管路９５ａ〜９５ｆを介して各室内に低吸光性ガスＧを供給するとともに、各室内のガスを排気管路９９ａ〜９９ｆを介して外部に排気することにより、各室内に存在する吸光ガスの濃度を低減させる、ガス置換が行われる。なお、各室内の気圧を大気圧より高く、具体的には、大気圧に対して１〜１０％程度高くする。これらガス供給装置９１及びガス排気装置９６のガス供給量及び排気量は、主制御系（ガス供給制御部）７０の指示に基づいて各ポンプ９３、９７が動作し、また各制御弁９４，９８が開閉することにより制御される。なお、供給管路９５及び排気管路９９の管路の一部にはエアフィルタ及びケミカルフィルタが設けられ、各室内への塵埃等の侵入が防止されている。
【００２０】
図４は、レチクル用ガス置換部１００を示す模式図であって、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図５は、レチクル用ガス置換部１００にレチクルＲを戴置した場合の模式図であって、図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
レチクル用ガス置換部１００は、ガス置換系９０の一部であって、レチクル予備室３０内に配置されて、レチクル予備室３０に収容されたレチクルＲのレチクル内空間Ｓ内に存在する吸光ガスを低吸光性ガスＧにガス置換を行うものである（図３参照）。レチクル用ガス置換部１００は、レチクル内空間Ｓに低吸光性ガスＧを供給するガス供給部１０１と、レチクル内空間Ｓ内のガスを外部に排気するガス排気部１０２と、レチクルＲを戴置するアタッチメント（支持台）１１０とから構成される。ガス供給部１０１は、ガス供給装置９１の一部であって、アタッチメント１１０と供給ポンプ９３とを連結する供給管路９５ｇと、供給管路９５ｇの途中に設けられた供給用制御弁９４ｇとを備える。ガス排気部１０２は、ガス排気装置９６の一部であって、アタッチメント１１０と排気ポンプ９７とを連結する排気管路９９ｇと、排気管路９９ｇの途中に設けられた排気用制御弁９８ｇとを備える。アタッチメント１１０は、レチクルＲと略同一寸法の板状の部材であって、マスク保護装置ＰＥ側と密着してレチクルＲを載置するように形成される。そして、アタッチメント１１０には、レチクルＲを戴置した時に、貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ８）と接続する供給口１１１、排気口１１２が配置される。供給口１１１は、貫通孔ｈ１〜ｈ４と接続するとともに供給管路９５ｇと連結して、ガス流路を形成する。また、排気口１１２は、貫通孔ｈ５、ｈ６と接続するとともに、排気管路９９ｇと連結してガス流路を形成する。したがって、アタッチメント１１０にレチクルＲを戴置すると、ガス供給部１０１と連結した供給口１１１を介して、貫通孔ｈ１〜ｈ４からレチクル内空間Ｓ内に低吸光性ガスＧを供給可能となり、また、ガス排気部１０２に連結された排気口１１２を介して、貫通孔ｈ５、ｈ６からレチクル内空間Ｓ内のガスを外部に排気可能となる。供給口１１１及び排気口１１２の数、比率、及び配置は、後述するガス置換の効率（作業時間）等を考慮して変更することができる。そして、供給口１１１及び排気口１１２と接続しない貫通孔ｈ７、ｈ８は、貫通孔ｇと同様にレチクル内空間Ｓ内の圧力調整用として機能する。なお、更にガス置換の効率を高めるために、貫通孔ｈ７、ｈ８及び貫通孔ｇに接続する供給口１１１或いは排気口１１２を設け、貫通孔ｈ７、ｈ８及び貫通孔ｇを介してレチクル内空間Ｓ内に低吸光性ガスＧを供給したり、レチクル内空間Ｓ内のガスを外部に排気したりしてもよい。
また、貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）と供給口１１１及び排気口１１２との接触部分にはシール部材１１３が設けられ、ガスの給排気時に接触部分からのガスの漏出を防止して、ガス置換の効率を高めている。また、供給口１１１及び排気口１１２を貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）に押し付けて密着させるために、レチクルＲの自重が利用される。すなわち、アタッチメント１１０にレチクルＲを戴置することにより、レチクルＲの自重で供給口１１１及び排気口１１２と貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）とが密着するので、過度な押し付け力による枠部材Ｆの変形が防止される。これにより、供給口１１１及び排気口１１２と貫通孔ｈとが密着して、接触部分からのガスの漏洩が更に防止されて、ガス置換の効率が高められる。なお、レチクルＲの自重を利用する場合に限らず、バネ等の付勢装置を設けることも可能である。
また、アタッチメント１１０には、レチクルＲを載置した時に供給口１１１及び排気口１１２と貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）とが正確に位置合わせされて接続できるように、枠部材Ｆの外周（或いはその一部）と嵌合する形状を有するガイド部１１４が設けられる。なお、ガイド部１１４は、枠部材Ｆの外周（或いは一部の外周）に限らず、レチクル板Ｐの外周（或いはその一部）と嵌合するような形状としてもよい。
また、アタッチメント１１０の底部には、サポート部１１５が設けられてもよい。このサポート部１１５は、アタッチメント１１０に戴置されたレチクルＲの薄膜Ｃから僅かに離隔した位置に設けられ、レチクル内空間Ｓ内のガス置換の際に膨張（レチクル内空間Ｓが膨張）した薄膜Ｃと接触することにより、薄膜Ｃの変位（膨張）を規制して、薄膜Ｃの破損を防止するものである。したがって、薄膜Ｃとサポート部１１５との距離は、薄膜Ｃが破損しない程度の変形量を基準に決められる。なお、この変位量は、予め実験によって求められる。また、サポート部１１５にはガラス等の透光性部材が用いられるとともに、サポート部１１５の下方に変位計測装置１１６が設置される。この変位計測装置１１６は、薄膜Ｃの変位をレーザー光を用いて計測するものであって、変位計測装置１１６から投光されたレーザー光がサポート部１１５を透過して、薄膜Ｃで反射し、その反射光を受光することにより、薄膜Ｃの変位が計測される。変位計測装置１１６は薄膜Ｃの中央領域（すなわち、枠部材Ｆに取り付けられた周辺領域から離れた領域であって、周辺領域に対して、変位量が大きい領域）を計測対象としている。そして、変位計測装置１１６からの出力信号は主制御系７０に出力され、薄膜Ｃの変位量が一定範囲内となるようにガス供給装置９１（ガス供給部１０１）によるガス供給量、及びガス排気装置９６（ガス排気部１０２）によるガス排気量が制御される。
【００２１】
図２及び図３に戻り、主制御系（ガス供給制御部）７０は、露光装置ＳＴＰを統括的に制御するものである。例えば、露光量（露光光の照射量）や後述するレチクルステージ２３及びウエハステージ５３の位置等を制御して、レチクルＲに形成されたパターンＰＡの像をウエハＷ上のショット領域に転写する露光動作を繰り返し行う。主制御系７０には、各種演算を行う演算部７１の他、各種情報を記録する記憶部７２が設けられ、記憶部７２に薄膜Ｃが破損しない変位量等の情報が記憶される。そして、主制御系７０は、変位計測装置１１６から得た計測結果と、記憶部７２に記憶されている変位量とを比較し、薄膜Ｃの変位が所定範囲になるように、供給用制御弁９４ｇ、排気用制御弁９８ｇを開閉し、また供給ポンプ９３及び排気ポンプ９７の作動・停止させる。これにより、薄膜Ｃが膨張（レチクル内空間Ｓが膨張）した場合のみならず、収縮（レチクル内空間Ｓが収縮）した場合でも破損を防止できる。また、主制御系７０には、警告部７３が設けられ、例えば、供給用制御弁９４ｇの不具合等により薄膜Ｃの変位が所定範囲の収まらない場合には、警告部７３が作動して、露光装置ＳＴＰに設けた不図示のブザーや表示部を動作させて露光装置ＳＴＰの管理者に注意を促したり、或いは供給ポンプ９３及び排気ポンプ９７を緊急停止させるとともに供給用制御弁９４ｇ及び排気用制御弁９８ｇを遮断したりする。
【００２２】
図２において、レチクル予備室３０は、レチクルＲの搬入及び搬出時に、レチクル室２０への吸光ガスの流入を阻止するために設けられた空間であり、さらに、マスク保護装置ＰＥを備えるレチクルＲをレチクル室２０へ搬入するに先立ち、このレチクル予備室３０内においてレチクル内空間Ｓ内の吸光ガスを排除することにより、レチクル室２０すなわち光路空間ＬＳへの吸光ガスの侵入、或いはレチクル内空間Ｓ内における露光光ＥＬの減衰を防止するものである。レチクル予備室３０は、レチクル室２０と密着して設けられ、隔壁３１によって覆われて光路空間ＬＳとは独立して異なる密閉空間を有している。レチクル室２０と密着する隔壁３１には、開口部３２が形成され、この開口部３２には主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉３３が設けられる。また、開口部３２と対向する隔壁３１には、開口部３４が形成されており、この開口部３４にも主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉３５が設けられる。したがって、開閉扉３５及び開閉扉３５を閉じることによって、レチクル予備室３０は密閉されて外部からの大気の侵入が遮断される。
【００２３】
レチクル室２０は、後述する照明系ハウジング１１、投影系ハウジング４１及び隔壁３１と隙間無く接合された隔壁２１によって覆われた密閉空間内に、レチクルＲを保持するレチクルホルダ２２、レチクルステージ２３、コラム２４を備える。レチクルホルダ２２は、レチクルステージ２３に支持されるとともに、レチクルＲ上のパターンＰＡに対応した開口を有し、レチクルＲのパターンＰＡを下にして真空吸着によって保持する。レチクル室２０は、レチクル予備室３０と密着しており、開口部３２を密閉する開閉扉３５が開くことによりレチクル予備室３０と連通し、開閉扉３５が閉じることによってレチクル室２０は密閉されて外部からのガスの流入が遮断される。また、隔壁２１の天井部には、照明系ハウジング１１の内部空間と、レチクルＲが配置されるレチクル室２０の内部空間とを分離する透過窓２５が配置されている。この透過窓２５は、露光照明系１０からレチクルＲに照明される露光光ＥＬの光路上に配置されるため、真空紫外線である露光光ＥＬに対して透過性の高い蛍石等の結晶材料によって形成される。そして、レチクルステージ２３は、コラム２４に支持されており、不図示の駆動部によりＸ方向に一次元走査移動し、さらにＹ方向、及び回転方向（Ｚ軸回りのθ方向）に微動する。駆動部としては、例えばリニアコイルモータが用いられる。これにより、レチクルＲのパターン領域ＰＡの中心が投影光学系４０の光軸を通るようにレチクルＲの位置決めが可能な構成となっている。なお、図２において、投影光学系４０の光軸に平行な方向をＺ方向とし、光軸に垂直な平面内でレチクルＲと照明領域との相対走査の方向（紙面に平行な方向）をＸ方向、これに直交する方向（紙面に直交する方向）をＹ方向とする。そして、レチクル室２０の外部に設けたレーザー干渉式測長器（不図示）によってレチクルステージ２３のＹ方向の位置が逐次検出されて、主制御系７０に出力される。
【００２４】
露光照明系１０は、光源１２から照射された露光光ＥＬがレチクルＲ上の所定の照明領域内にほぼ均一な照度分布で照射するために、オプティカルインテグレータを備える。そして、露光照明系１０では、光源１２から照射された露光光ＥＬが透過窓２５を介してレチクルＲ上の所定の照明領域内にほぼ均一な照度分布で照射する。そして、オプティカルインテグレータは、照明系ハウジング１１の内部に収納、密閉される。露光光ＥＬには、波長約１２０ｎｍ〜約１９０ｎｍの真空紫外線であり、例えば、発振波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー（ＡｒＦレーザー）、発振波長１５７ｎｍのフッ素レーザー（Ｆ２レーザー）、発振波長１４６ｎｍのクリプトンダイマーレーザー（Ｋｒ２レーザー）、発振波長１２６ｎｍのアルゴンダイマーレーザー（Ａｒ２レーザー）等が用いられる。
【００２５】
投影光学系４０は、蛍石、フッ化リチウム等のフッ化物結晶からなるレンズや反射鏡などの複数の投影レンズ系４２を投影系ハウジング４１（鏡筒）で密閉したものである。投影レンズ系４２は、レチクルＲを介して射出される照明光を所定の投影倍率β（βは例えば１／４）で縮小して、レチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷ上の特定領域（ショット領域）に結像させる。なお、投影光学系４０の投影レンズ系４２の各要素は、それぞれ保持部材（不図示）を介して投影系ハウジング４１に支持され、該各保持部材は各要素の周縁部を保持するように例えば円環状に形成されている。
【００２６】
ウエハ予備室６０は、ウエハＷの搬入及び搬出時に、ウエハ室５０への吸光ガスの流入を阻止するために設けられた空間であり、ウエハ室５０と密着して設けられ、隔壁６１によって覆われて光路空間ＬＳとは独立して異なる密閉空間を有している。ウエハ室５０と密着する隔壁６１には、開口部６２が形成され、この開口部６２には主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉６３が設けられる。また、開口部６２と対向する隔壁６１には、開口部６４が形成されており、この開口部６４にも主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉６５が設けられる。したがって、開閉扉６５及び開閉扉６５を閉じることによって、ウエハ予備室６０は密閉されて外部からの大気の侵入が遮断される。そして、ウエハ室５０へのウエハＷの搬入に先だって、ウエハ室５０に隣接するウエハ予備室６０にウエハＷを一時的に収容し、ガス置換系９０によってウエハ室５０及びウエハ予備室６０内の吸光ガスの濃度を低減させた後、ウエハ予備室６０からウエハＷをウエハ室５０に搬入することにより、ウエハ室５０への外気の混入を防いでいる。
【００２７】
ウエハ室５０は、投影系ハウジング４１及び隔壁６１と隙間無く接合された隔壁５１によって覆われた密閉空間内に、ウエハＷを真空吸着することによって保持するためのウエハホルダ５２、ウエハステージ５３を備える。ウエハ室５０は、ウエハ予備室６０と密着しており、開口部６２を密閉する開閉扉６３が開くことによりウエハ予備室６０と連通し、開閉扉６３を閉じることによってウエハ室５０は密閉されて外部からのガスの侵入が遮断される。ウエハホルダ５２は、ウエハステージ５３に支持されるとともに、ウエハＷを真空吸着によって保持する。ウエハステージ５３は、互いに直交する方向へ移動可能な一対のブロックをベース５４上に重ね合わせたものであって、不図示の駆動部によりＸＹ平面内で移動可能となっている。そして、ウエハ室５０の外部に設けたレーザー干渉式測長器（以下、レーザー干渉計５７という。）によってウエハステージ５３のＸ方向およびＹ方向の位置が逐次検出されて、主制御系７０に出力される。すなわち、ウエハ室５０の隔壁５１の−Ｘ側の側壁には光透過窓５５Ｘが設けられている。これと同様に、隔壁５１の＋Ｙ側（図２における紙面奥側）の側壁にも光透過窓５５Ｙ（不図示）が設けられている。これらの光透過窓は、隔壁５１に形成された開口部にこの開口部を閉塞する光透過部材（例えば、一般的な光学ガラス）を取り付けることによって構成されている。なお、光透過窓５５を構成する光透過部材の取り付け部分からのガス漏れが生じないように、金属シールやフッ素系樹脂等による封止（シーリング）が施される。ウエハホルダ５２の−Ｘ側の端部には、平面鏡からなるＸ移動鏡５６ＸがＹ方向に延設されている。このＸ移動鏡５６Ｘにほぼ垂直にウエハ室５０の外部に配置されたＸ軸レーザー干渉計５７Ｘからの測長ビームが光透過窓５５Ｘを透過して投射され、その反射光がＸ軸レーザー干渉計５７Ｘに受光されることによりウエハＷのＸ位置が検出される。また、略同様の構成により不図示のＹ軸レーザー干渉計５７ＹによってウエハＷのＹ位置が検出される。このように、Ｘ、Ｙ軸の各レーザー干渉計５７がウエハ室５０の外部に配置されているので、各レーザー干渉計５７から微量の吸光ガスが発生しても、これが露光光ＥＬに対して悪影響を及ぼすことがない。なお、Ｘ、Ｙ軸の各レーザー干渉計５７からの吸光ガスの発生が抑制されている場合は、これら各部品をウエハ室５０内に配置してもよい。そして、ウエハステージ５３のＸＹ面内の移動により、ウエハＷ上の任意のショット領域をレチクルＲのパターンＰＡの投影位置（露光位置）に位置決めして、レチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷに投影転写する。
【００２８】
搬送系８０は、レチクル搬送系８１とウエハ搬送系８５とから構成される。レチクル搬送系８１は、レチクル予備室３０の内部に配置されて開口部３２を介してレチクル室２０に対してレチクルＲを搬送するロボットアーム８２と、露光装置ＳＴＰの外部に配置されて開口部３４を介してレチクル予備室３０に対してレチクルＲを搬送するロボットアーム８３と、ロボットアーム８２、８３を制御する制御部８４（不図示）とから構成される。そして、ロボットアーム８３は、露光処理に使用するレチクルＲを露光装置ＳＴＰに付設されたレチクルライブラリ８９からレチクル予備室３０内に搬入し、また、露光処理が完了したレチクルＲをレチクル予備室３０内からレチクルライブラリ８９に搬出する。なお、レチクルライブラリ８９は複数の棚Ｔを有しており、各段の棚Ｔにはそれぞれ異なるパターンＰＡを有する複数のレチクルＲが収納、保管される。ウエハ搬送系８５は、ウエハ予備室６０の内部に配置されて開口部６２を介してウエハ室５０に対してウエハＷを搬送するロボットアーム８６と、露光装置ＳＴＰの外部に配置されて開口部６４を介してウエハ予備室６０に対してウエハＷを搬送するロボットアーム８７と、ロボットアーム８６、８７を制御する制御部８８（不図示）とから構成される。そして、ロボットアーム８７は、露光装置ＳＴＰの外部にある前工程から搬送されてきた露光処理前のウエハＷをウエハ予備室６０内に搬入し、また、露光処理が完了したウエハＷをウエハ予備室６０から露光装置ＳＴＰの外部にある次工程に向けて搬出する。また、制御部８４、８８は通信路を介して主制御系７０と接続されており、主制御系７０と各種情報をやり取りすることにより、露光装置ＳＴＰと連動してレチクル搬送系８１及びウエハ搬送系８５を制御する。
【００２９】
続いて、以上のような構成をもつガス置換系９０を備えた露光装置ＳＴＰを用いて、光路空間ＬＳ及びレチクルＲのレチクル内空間Ｓのガスを置換する方法と、ガス置換を行ったレチクルＲに露光光ＥＬを照射して露光を行う方法について説明する。ここで、本実施形態におけるガス置換方法及び露光方法は、光路空間ＬＳ内の吸光ガスをガス置換系９０により低減する工程と、レチクルＲをレチクル予備室３０に搬入する工程と、レチクルＲのレチクル内空間Ｓ内を低吸光性ガスＧに置換する工程と、レチクルＲをレチクル室２０に搬入する工程と、ウエハＷをウエハ室５０に搬入する工程と、ウエハＷにレチクルＲのパターンＰＡを露光する工程と、レチクルＲ及びウエハＷを露光装置ＳＴＰ外に搬出する工程とからなる。
【００３０】
まず、光路空間ＬＳ内に存在する吸光ガスをガス置換系９０により低減する工程では、主制御系７０の指示により、各室に設けた供給用制御弁９４及び排気用制御弁９８を開放するとともに、供給ポンプ９３及び排気ポンプ９７を動作させて、ガスボンベ９２に貯蔵された低吸光性ガスＧを供給管路９５から各室に送る。また、各室内に存在した吸光ガスを含むガスを排気管路９９から排気される。なお、開閉扉３３、３５、６３、６５は、全て閉じておく。このようにして、各室内に存在する吸光ガスの濃度を低減させる。また、各室内は、所定の圧力に設定される。各室のガス置換は、露光処理を行う直前ではなく、できるだけ事前から継続して行うことが望ましい。なぜならば、各室内に配置されたレンズ、隔壁、ステージ等の構成要素の表面に吸着していた大量の水（Ｈ２Ｏ）分子が時間をかけて序々に分離して各室内に放出され、露光光ＥＬを吸収して透過率低下や透過率変動を招くからである。そして、ガス置換を行った後は、この状態を維持するために、各室に設けた供給用制御弁９４及び排気用制御弁９８を閉鎖したり、また、供給管路９５と排気管路９９とを連結して各室内に充満した低吸光性ガスＧを循環させたりしてもよい。低吸光性ガスＧを循環させることにより、供給管路９５及び排気管路９９の管路の一部に設けたエアフィルタ及びケミカルフィルタにより、循環されるガス中に微少に含まれる煤塵や有機ガス（この有機ガスは各室を構成する部材や各室内に存在する配線等の表面から分離するガスを含む）を除去することができる。
【００３１】
次に、レチクルＲをレチクル予備室３０に搬入する工程では、まず、主制御系７０がレチクル搬送系８１の制御部８４に指令することにより、ロボットアーム８３がレチクルライブラリ８９に収納されている複数のレチクルＲのなかから所望のレチクルＲを取り出す。そして、ロボットアーム８３が開閉扉３５に近づくと、主制御系７０の指令によりレチクル予備室３０の開閉扉３５が開く。そして、ロボットアーム８３が開閉扉３５からレチクル予備室３０内にレチクルＲを搬入し、レチクル予備室３０内に設置されたレチクル用ガス置換部１００にレチクルを戴置する。そして、ロボットアーム８３がレチクル予備室３０から退避すると、開閉扉３５が閉じる。このようにして、レチクルＲがレチクル予備室３０内に搬入される。このとき、レチクル予備室３０内の気圧を大気圧に比べて高く設定して外気の侵入を防止しているが、レチクルＲを搬入することによりレチクル予備室３０内に大気が侵入してしまう。また、レチクルＲのレチクル内空間Ｓ内にも大気が含まれている。したがって、このままレチクルＲをレチクル室２０に搬入すると、レチクル室２０内に吸光ガスを含んだ大気が侵入し、露光光ＥＬを著しく吸収して、許容できない程度の透過率低下や透過率変動を招いてしまう。そのため、レチクル室２０へのレチクルＲの搬入に先だって、レチクル予備室３０のガス置換を再び行う。ガス置換の手順は上述した手順と同一である。そして、レチクル予備室３０内の吸光ガスの濃度を低減させた後にレチクルＲをレチクル室２０に搬入することにより、レチクル室２０への大気の侵入を防ぐことができる。
【００３２】
次に、レチクルＲのレチクル内空間Ｓ内を低吸光性ガスＧに置換する工程について説明する。
まず、前工程において、レチクルＲがロボットアーム８３によりレチクル用ガス置換部１００の上方に搬送されて、アタッチメント１１０上に戴置される。その際、枠部材Ｆがガイド部１１４と接触することにより、貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）と供給口１１１及び排気口１１２とが位置合わして密着するようにレチクルＲが案内される。したがって、貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）と供給口１１１及び排気口１１２とを位置合わせする特別な作業を行うことなく、自動的に貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）と供給口１１１及び排気口１１２とが接続される。このようにして、貫通孔ｈ１〜ｈ４が供給口１１１と接続し、貫通孔ｈ５、ｈ６が排気口１１２と接続している。そして、前工程のレチクル予備室３０のガス置換と並行して、レチクル内空間Ｓのガス置換が行われる。レチクル内空間Ｓのガス置換は、供給用制御弁９４ｇ、排気用制御弁９８ｇを開放し、供給口１１１を介して貫通孔ｈ１〜ｈ４からレチクル内空間Ｓ内に供給管路９５ｇを通して低吸光性ガスＧを供給するとともに、レチクル内空間Ｓ内のガスが貫通孔ｈ５、ｈ６から排気口１１２を介して排気管路９９ｇに流れて外部に排気されることにより行われる。このとき、レチクル予備室３０及びレチクル内空間Ｓのガス置換の際に行われる排気及び供給動作によって、レチクル予備室３０及びレチクル内空間Ｓには圧力変化が生じてしまう。また、レチクル予備室３０とレチクル内空間Ｓとの圧力差も生じる。この圧力変化や圧力差によって、薄膜Ｃが変位する。圧力変化が小さい場合には、貫通孔ｈ７、ｈ８及び貫通孔ｇを介してガスが流通することにより、薄膜Ｃの変位は緩和される。しかし，短時間でレチクル内空間Ｓのガス置換を行おうとすると、圧力変化、圧力差が大きくなってしまう。そこで、薄膜Ｃの変位をレーザー光を用いた変位計測装置１１６を用いて計測し、変位が所定範囲内に収まるように、主制御系７０が供給用制御弁９４ｃ、９４ｇ、排気用制御弁９８ｃ、９８ｇ、供給ポンプ９３、排気ポンプ９７制御する。すなわち、変位計測装置１１６からの計測結果に基づいて主制御系７０がガス供給装置９１によるガス供給量、及びガス排気装置９６によるガス排気量を制御して、薄膜Ｃの変位が所定の範囲内に収まるようにしている。また、ガスの供給量及び排気量は、薄膜Ｃの変化量が所定範囲内となるように、予め算出された単位時間当たりの供給量、排気量を基準にして行われる。予め実験等により単位時間当たりの供給量、排気量と膜部の変化量の関係を求められ、薄膜Ｃの変化量が所定範囲内となるように、ガスの単位時間当たりの供給量、排気量が調整される。また、ガス供給装置９１等の不具合により薄膜Ｃが膨張（レチクル内空間Ｓが膨張）しても、薄膜Ｃがサポート部１１５と接触することにより、それ以上の膨張（変位）が阻止される。更に、変位が所定範囲以上となると、警告部７３が作動して作業者に注意を促し、また、ガス供給装置９１及びガス排気装置９６を停止して、薄膜Ｃの変形が進行しないようにしている。特に、薄膜Ｃが収縮（レチクル内空間Ｓが収縮）した場合にはサポート部１１５では薄膜Ｃの変形を規制できないので有効である。このようにして、非常時にも薄膜Ｃが破損しないようになっている。
更に、貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）と供給口１１１及び排気口１１２との接触部分にはシール部材１１３が設けられているため、低吸光性ガスＧの漏出が防止されて、短時間で効率よくガス置換が行われる。また、レチクルＲの自重により、貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）を供給口１１１及び排気口１１２に押し付けて接触部分の密着度を上げて、ガス漏洩が防止される。このとき、貫通孔ｈが枠部材Ｆの端面に開口していることから、枠部材Ｆにはレチクル板Ｐに垂直な方向の力が付勢されている。しかし、枠部材Ｆにおける剛性が高い方向に対して力が付加されているので、枠部材Ｆの側面方向に力を加えた場合に比べて、枠部材Ｆの変形が抑えられる。更に、貫通孔ｈが剛性の高い四隅部分に設けられることにより、枠部材Ｆの変形が更に抑えられる。このようにして、薄膜Ｃの破損や枠部材Ｆの変形を防止しつつ、短時間で効率よくレチクル内空間Ｓのガス置換を行うことができる。
なお、ガス置換時に、レチクル内空間Ｓの圧力上昇に伴う薄膜Ｃの膨張や破損を抑制するために、薄膜Ｃに対向して接触する変形規制部材としての高剛性板を設置してもよい。
【００３３】
レチクルＲをレチクル室２０に搬入する工程では、主制御系７０の指示により開閉扉３３が開くとともに、主制御系７０から指令を受けた制御部８４によりロボットアーム８２が動作して、レチクルＲをレチクル用ガス置換部１００からレチクル室２０内に搬送して、レチクルホルダ２２上に戴置する。そして、ロボットアーム８２がレチクル室２０から退避すると開閉扉３３が閉じる。このように、レチクルＲがレチクル予備室３０を経由してレチクル室２０に搬送されたので、大気がレチクル室２０に直接流れ込むことがなく、また、レチクル内空間Ｓのガス置換も行われているので、即座に露光処理に移行することができる。
【００３４】
ウエハＷを搬入する工程では、主制御系７０の指令により開閉扉６５が開き、主制御系７０から指令を受けた制御部８８によりロボットアーム８７が動作して、前工程から搬送されてきたウエハＷをウエハ予備室６０に搬入する。そして、ロボットアーム８７がウエハ予備室６０から退避すると、開閉扉６５が閉じて、ウエハ予備室６０内のガス置換が開始される。その後、開閉扉６３が開き、ロボットアーム８６がウエハＷをウエハ予備室６０からウエハ室５０内の搬入し、ウエハホルダ５２上に戴置する。ロボットアーム８６がウエハ室５０から退避すると、開閉扉６３が閉じる。このようにして、ウエハ室５０内への大気の流入が阻止される。そして、ウエハ室５０に搬入されたウエハＷが露光されている間に、ウエハ予備室６０には次のウエハＷが搬送され、即座にウエハＷの入れ換えが行えるように準備される。なお、ウエハ予備室６０に一度に複数枚のウエハＷを搬入するようにして、開閉扉６５の開閉、及びウエハ予備室６０のガス置換の回数を減らすようにしてもよい。
【００３５】
ウエハＷにレチクルＲのパターンＰＡを露光する工程では、従来通りの露光作業が行われる。この際、光路空間ＬＳ内には、低吸光性ガスＧが充満し、吸光ガスが排除されているので、真空紫外線光が十分な強度でウエハＷまで到達する。したがって、真空紫外線光を用いたパターンの微細化が実現できる。
【００３６】
レチクルＲ及びウエハＷを露光装置ＳＴＰ外に搬出する工程は、上述したレチクルＲ及びウエハＷを搬入する作業を後戻りするように行われる。すなわち、レチクルＲ及びウエハＷは、ロボットアーム８２，８６により各予備室３０、６０に搬出され、更にロボットアーム８３、８７により予備室３０、６０の外に搬出される。その際、開閉扉３３、３５、６３、６５が順次開閉して、レチクル室２０、ウエハ室５０内への大気の流入が阻止される。なお、言うまでもなく、レチクルＲの搬出の際には、レチクル内空間Ｓのガス置換作業を行う必要はない。なお、光路空間ＬＳ内のガス置換は必要に応じて適宜行うことが望ましい。
以上のようにして、光路空間ＬＳから吸光ガスが低減され、真空紫外線が十分な強度を保ったままウエハＷの露光面まで到達させることができる。また、複数のウエハＷを露光する場合には、以上の処理を繰り返して行えばよい。
【００３７】
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。
【００３８】
本実施形態では、枠部材Ｆにおける剛性が高い方向に向けて貫通孔ｈを設けることで、枠部材Ｆの剛性低下を抑え、変形を難しくすることができる。ただし、枠部材Ｆの厚みを厚くして、厚み方向（横方向）に貫通孔ｈを設けることも可能であるが、回路パターンの占有面積が小さくなる可能性がある。
また、薄膜Ｃ及び枠部材Ｆの両方に開口を設ける構成について説明したが、枠部材Ｆに対する薄膜Ｃの大きさを、枠部材Ｆの四隅部分で小さくして、薄膜Ｃに貫通孔ｈの開口を設けずに、枠部材Ｆにのみ貫通孔ｈの開口を設けてもよい。また、薄膜Ｃにのみ開口を設ける構成であってもよい。
【００３９】
また、本実施形態では、レチクルホルダ２２及びレチクルステージ２３をレチクル室２０内に配置する構成について説明したが、レチクル室２０を設けずに、照明系ハウジング１１と投影系ハウジング４１との間の露光光ＥＬの光路部分を局所的にガス置換してもよい。
また、ウエハホルダ５２及びウエハステージ５３をウエハ室５０内に配置する構成について説明したが、ウエハ室５０を設けずに、投影系ハウジング４１とウエハホルダ５２に保持されたウエハＷとの間の露光光ＥＬの光路部分を局所的にガス置換してもよい。
【００４０】
また、本実施形態では、枠部材Ｆに形成された貫通孔ｈと供給口１１１とを密着させて、供給口１１１から低吸光性ガスＧを供給し、かつ枠部材Ｆに形成された他の貫通孔ｈからレチクル内空間Ｓに存在していた吸光ガスを排気する構成について説明したが、次のように構成することも可能である。すなわち、レチクル予備室３０内のガスを低吸光性ガスＧで満たし、その後に、枠部材Ｆの全ての貫通孔ｈに、供給口１１１の代わりに排気口１１２を密着させる。そして、枠部材Ｆの貫通孔ｈを介してレチクル内空間Ｓの吸光ガスを排気することに伴い、レチクル予備室３０内に満たされている低吸光性ガスＧがレチクルＲの厚み方向に形成された貫通孔ｇを介してレチクル内空間Ｓに導かれ、最終的には、レチクル内空間Ｓに存在していた吸光ガスがレチクル予備室３０内に満たされている低吸光性ガスＧにガス置換される。
【００４１】
また、より効率的にガス置換を実施することを目的として、ガス供給装置９１及びガス排気装置９６によるガス置換に伴うガスの流量を薄膜Ｃに影響を与えない範囲で、所定の時間ごとに変化させたり、その流れの方向を変化させたりすることにより、レチクル内空間Ｓ内における局所的な気体の滞留を防止してもよい。
また、レチクルＲの枠部材Ｆの貫通孔ｈを介して、レチクル内空間Ｓをガス置換する際に、枠部材Ｆの貫通孔ｈに取り付けられているフィルタＦＬを取り外してもよい。すなわち、例えば、枠部材Ｆの貫通孔ｈに対して、フィルタＦＬを着脱自在に取り付けるとともに、枠部材Ｆに対してフィルタＦＬを取り付け又は取り外しを行うロボットアームをレチクル予備室３０内に配置する。そして、レチクル予備室３０にレチクルＲが搬送された際に、そのロボットアームを駆動して、枠部材ＦからフィルタＦＬを取り外せばよい。
また、例えば、供給口１１１と接続する貫通孔（ｈ１〜ｈ４）に比べて排気口１１２と接続する貫通孔（ｈ５、ｈ６）の径を大きして、ガスの排出を効率よくする等してもよい。
なお、薄膜Ｃの変位によって制御する対象はガス供給装置９１及びガス排気装置９６のいずれか一方だけでもよい。また、変位計測装置１１６としてレーザー変位計を用いているため、レチクル内空間Ｓの圧力変化を薄膜Ｃの外側から容易に検出できるという利点があるが、レチクル内空間Ｓの圧力変化を検出する検出装置としては、この変位センサに限るものではなく、例えばレチクル内空間Ｓの圧力を直接検出する圧力センサなど、他の検出装置を用いてもよい。
【００４２】
また、ガス排気部１０２を設けないことも可能である。この場合には、貫通孔ｈ５〜ｈ８及び貫通孔ｇを介してレチクル内空間Ｓ内のガスがレチクル予備室３０に排気させ、レチクル予備室３０内のガスとともに、排気管路９９ｃから排気させればよい。同様に、ガス供給部１０１を設けないことも可能である。この場合には、レチクル予備室３０に充満した低吸光性ガスＧを貫通孔ｈ１〜ｈ４からレチクル内空間Ｓ内に導入し、貫通孔ｈ５、ｈ６を介してガス排気部１０２からレチクル内空間Ｓ内のガスを排気させればよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、レチクル室２０に隣接して設けられたレチクル予備室３０において、レチクルＲのレチクル内空間Ｓのガス置換を実施しているが、これに限るものではなく、例えば、レチクル室２０で行ってもよい。
【００４４】
また、上述したレチクルライブラリ８９の代わりに、レチクル（マスク）Ｒを収納する手段として、不活性ガスが充填されたマスク搬送ケース（ＳＭＩＦポット）を用いてもよい。この場合、このケース内に収納されているレチクルＲのレチクル内空間Ｓは通常は低吸光性ガスＧで置換されていると考えられるが、薄膜Ｃや枠部材Ｆからの脱ガス（アウトガス）によってレチクル内空間Ｓが汚染されている虞があるため、レチクル室２０に搬入する前に、ガス置換を実施するのが好ましい。
また、上記実施形態では、大気中にレチクルライブラリ８９を設け、レチクルライブラリ８９とレチクル予備室３０との間でレチクルＲを搬送するロボットアーム８３を備える構成としたが、これに限らず、レチクルライブラリ８９を低吸光性ガスＧで満たされた空間内に収容し、レチクルライブラリ８９とレチクル予備室３０との間に低吸光性ガスＧで所定圧に満たされたレチクル搬送路が設けてもよい。また、レチクルライブラリ８９をレチクル予備室３０内に配置してもよい。
【００４５】
また、露光照明系１０、レチクル室２０、投影光学系４０、及びウエハ室５０における各室内や、レチクル予備室３０、ウエハ予備室６０の各室内を満たす低吸光性ガスＧとして、全てを同一種類としてもよいし、異なる種類のガスを用いてもよい。ただし、低吸光性ガスＧとして窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の単一ガスを用いる場合には、少なくともレチクル室２０、レチクル予備室３０及びレチクル内空間Ｓに供給するガスは同一のガスを用いることが望ましい。これは、ガスの混合を避けるためである。
【００４６】
また、レチクル予備室３０を２つ設け、一方をレチクルＲの搬入専用、他方をレチクルＲの搬出専用として、レチクル室２０からレチクルＲを搬出する動作とレチクル室２０にレチクルＲを搬入する動作とを並行して行うようにしてもよい。この場合、搬出専用のレチクル予備室３０は、搬出に先立ってガス置換を完了しておく必要があるが、レチクルＲのレチクル室２０への搬入の終了を待つことなく、レチクル予備室３０から外部にレチクルＲを搬出できるので、レチクルＲの交換時間を短縮することができる。
また、照明系ハウジング１１、隔壁２１、隔壁３１、投影系ハウジング４１、隔壁５１、隔壁６１、供給管路９５は、研磨などの処理によって表面粗さが低減されたステンレス（ＳＵＳ）等の材質を用いて脱ガスの発生を抑制してもよい。
【００４７】
また、光路空間ＬＳ内の吸光ガスの濃度を低減する方法として、上述した光路空間ＬＳ内のガスを低吸光性ガスＧで置換する他に、光路空間ＬＳを減圧（真空化）することによっても実現することも可能である。
【００４８】
また、本発明に係るウエハＷとしては、保護部材磁気ヘッド用のセラミックウエハのみならず、半導体デバイス用の半導体ウエハや、液晶表示デバイス用のガラスプレートであってもよい。
【００４９】
また、本発明が適用される露光装置として、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置を用いてもよい。
【００５０】
また、本発明が適用される露光装置として、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置を用いてもよい。
【００５１】
また、露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や、保護部材磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【００５２】
また、投影光学系としては、エキシマレーザーなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用いればよい。
【００５３】
また、ウエハステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【００５４】
また、ウエハステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００５５】
また、レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００５６】
また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００５７】
また、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行う工程、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作する工程、シリコン材料からウエハを製造する工程、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理工程、デバイス組み立て工程（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査工程等を経て製造される。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば以下の効果を得ることができる。
第１の発明は、枠部材における剛性が高い方向に向けて第１貫通孔を設けることにより、マスク内空間内のガスを所定ガスに置換する際に、枠部材の剛性の低下を抑え、変形しづらくすることができる。したがって、枠部材の変形に起因する保護部材の変形や破損を防止することができる。
【００５９】
第２の発明は、マスクにおいて、マスク基板上に第１の発明に係るマスク保護装置のうちいずれかのマスク保護装置を備えるようにした。これにより、マスク内空間内のガス置換に伴う枠部材の変形が抑えられるので、保護装置を変形や破損させることなく効率的にガス置換を行うことが可能となる。
【００６０】
第３の発明は、ガス置換装置において、第２の発明に係るマスクを支持する支持台と、支持台に設けられ、支持台でマスクを支持した際に、第１貫通孔を介して、マスク基板と枠部材と保護部材とで形成される空間内に所定ガスを供給するガス供給系を備えるようにした。これにより、支持台にガス供給系が設けられているので、支持台でマスクを支持するだけで、第１貫通孔とガス供給系とを接続させることができ、マスク内空間のガス置換を行うことができる。また、枠部材が変形しづらいマスクを用いているので、第１貫通孔と支持台とを接触させた際に保護部材を変形、破損させることなく、マスク内空間内のガスを置換することができる。
【００６１】
第４の発明は、露光装置において、第２の発明に係るマスクに形成されたパターンを基板に転写するようにした。これにより、マスク内空間内から効率的に吸光ガスを排除できるので、露光光の減衰が抑えられて、マスクに形成されたパターンを確実に基板に転写することができる。
【００６２】
第５の発明は、第２の発明に係るマスクの空間内を所定ガスに置換する方法であって、第１貫通孔を介して空間内に所定ガスを供給するようにした。これにより、枠部材の変形に伴う保護部材の変形や破損を防止して、マスク内空間内を所定ガスに置換することができる。
【００６３】
第６の発明は、第２の発明に係るマスクのパターンを転写する露光方法において、パターンの転写に先だって、マスクの空間内のガスを置換するのに、第５の発明に係るガス置換方法が用いられるようにした。これにより、効率的にマスク内空間内から吸光ガスを排除して所定ガスに置換できるので、露光光を減衰させずに基板に照射させて、マクスのパターンを基板に露光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】保護装置を備えるレチクルを示す模式図である。
【図２】露光装置の構成を示す概念図である。
【図３】露光装置におけるガス置換系を示す概念図である。
【図４】レチクル用ガス置換部を示す模式図である。
【図５】レチクル用ガス置換部にレチクルを戴置した場合を示す模式図である。
【符号の説明】
Ｒ レチクル（マスク）
ＰＥ マスク保護装置
Ｃ 薄膜（保護部材）
Ｆ 枠部材
Ｐ レチクル板（マスク基板）
ＰＡ パターン（パターン形成領域）
Ｓ 空間
ｈ（ｈ１〜ｈ８） 貫通孔（第１貫通孔）
ｇ（ｇ１、ｇ２） 貫通孔（第２貫通孔）
ＦＬ フィルタ
Ｗ ウエハ（基板）
Ｇ 低吸光性ガス（所定ガス）
ＳＴＰ 露光装置
８０ 搬送系
９０ ガス置換系（ガス置換装置）
９１ ガス供給装置（ガス供給系）
９６ ガス排気装置（気体排気系）
１１０ アタッチメント（支持台）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to, for example, a mask protection device, a mask, a gas replacement device, an exposure device, a gas replacement method, and an exposure method used in an exposure process in semiconductor device manufacturing.
[0002]
[Prior art]
In a photolithography process for manufacturing devices such as semiconductor elements, thin-film magnetic heads, liquid crystal display elements, etc., an exposure apparatus that transfers an image of a pattern formed on a photomask or reticle onto a substrate coated with a photosensitive agent such as a photoresist. Commonly used. With the increase in the capacity of semiconductor memories and the advancement of high-speed and high-integration CPU processors, the demand for miniaturization of the pattern shape projected on the shot area on the substrate becomes more severe each year, and the exposure apparatus Exposure illumination light (hereinafter, referred to as "exposure light") used in the above-mentioned method is a short-wavelength light such as a KrF excimer laser (248 nm) or an ArF excimer laser (193 nm) instead of the conventional mainstream mercury lamp. Is being used. Also, with the aim of further miniaturizing the pattern shape, F 2 Exposure apparatuses using a laser (157 nm) are being developed. However, light having a wavelength of about 190 nm or less, called vacuum ultraviolet light, is easily absorbed by gases such as oxygen molecules, water molecules, and carbon dioxide molecules (hereinafter, referred to as light-absorbing gases). Can not. Therefore, in an exposure apparatus that uses vacuum ultraviolet light as exposure light, it is necessary to reduce the absorption gas in the space through which the exposure light passes so that the exposure light reaches the upper surface of the substrate with sufficient illuminance.
[0003]
Incidentally, a protection device for preventing dust from adhering to the pattern surface is generally attached to the mask. In this protection device, for example, a light-transmitting thin film mainly composed of nitrocellulose or the like is mounted on a mask substrate via a frame member. Therefore, when the above-described vacuum ultraviolet light is used as the exposure light, the absorption gas in the space formed between the thin film, the mask substrate, and the frame member (hereinafter, referred to as a space in the mask) is also reduced, and the exposure light is reduced. There is a technique for supplying a gas with low light energy absorption (low-absorbing gas). However, since this thin film is easily deformed and broken, it is difficult to stably perform gas replacement such as reducing the amount of light-absorbing gas in the space inside the mask and supplying a low-absorbing gas. For this reason, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-230202, a technique has been proposed in which gas in a space inside a mask is replaced by performing gas replacement in a spare room containing a mask.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-230202 A (Page 11, FIG. 3)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described technique, although the breakage of the thin film and the deformation of the frame member can be prevented, there is a problem that it takes time to replace the gas in the space in the mask. In addition, a technology has been proposed in which a gas supply nozzle is pressed against a ventilation hole provided on a side surface of a frame member to perform gas replacement in a space in a mask through the nozzle. Although gas replacement in the space inside the mask can be performed, there is a problem that the frame member is deformed.
That is, during the exposure process, the mask needs to be frequently replaced. Therefore, in order to prevent the processing capability of the exposure apparatus from being lowered, it is necessary to repeat the gas replacement in the space in the mask in a short time. On the other hand, when the thin film and the frame member are distorted, the optical performance may be significantly deteriorated. Therefore, it is necessary to minimize the deformation of the thin film and the frame member.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and is a gas capable of efficiently and stably replacing gas in a mask internal space formed between a mask protection device and a mask substrate in a short time. It is an object to provide a replacement device, a mask, a gas replacement device, an exposure device, a gas replacement method, and an exposure method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the mask protection device, mask, gas replacement device, exposure device, gas replacement method, and exposure method according to the present invention, the following means are employed to solve the above problems.
According to the first invention, a frame member (F) having one end provided around a pattern formation area (PA) on a mask substrate (P) and a pattern formation area provided at the other end of the frame member (F) In a mask protection device (PE) provided with a protection member (C) for protecting (PA), the frame member (F) is formed on the frame member (F), and the frame member (F) extends from the other end face of the frame member (F). ) Is provided with a first through-hole (h) communicating with the inner surface of (1). According to the present invention, when the mask protection device is attached to the mask substrate, the gas in the space inside the mask formed between the mask substrate, the frame member, and the protection member is supplied to the end face of the frame member. Since the gas is replaced with the predetermined gas through one through hole, the frame member is less likely to be deformed as compared with the case where the through hole is provided on the side surface of the frame member. That is, by providing the first through-holes in the direction in which the rigidity of the frame member is high, a decrease in the rigidity of the frame member can be suppressed, and the frame member can be hardly deformed. Therefore, it is possible to prevent the protection member from being deformed or damaged due to the deformation of the frame body.
[0008]
Further, the frame member (F) is formed in a rectangular shape, and the first through-hole (h) is formed so as to communicate the end face of the other end in the four corners of the rectangular shape and the inner surface of the frame member (F). In the case where the frame member is formed in a rectangular shape, the four corner portions have higher rigidity than the straight portion, so that deformation and breakage of the protection member can be prevented. Further, the linear portion is used as a reference for various measurements, and by suppressing deformation of the frame member, it is possible to perform these measurements with high accuracy. Further, in the case where the filter (FL) is provided in the first through hole (h), the intrusion of organic substances such as dust and light-absorbing gas into the space inside the mask of the mask is prevented by a dustproof filter or a chemical filter, and the mask substrate is removed. The upper pattern formation region can be protected. Further, in the case where a plurality of first through holes (h) are provided in the frame member (F), the gas replacement in the space in the mask is performed using the plurality of first through holes, whereby the gas replacement can be made more efficient. Further, at least one of the plurality of first through holes is used as an exhaust hole, or is used as a vent hole for adjusting the atmospheric pressure in the space in the mask, so that the efficiency of gas replacement or pressure fluctuation is improved. The deformation and breakage of the protection member due to the above can be prevented. When the frame member (F) further includes a second through hole (g) communicating from the outer surface to the inner surface of the frame member (F), the second through hole is used as an exhaust hole, By using it as a vent for adjusting the atmospheric pressure, gas replacement can be made more efficient, and deformation or breakage of the protective member due to pressure fluctuation can be prevented.
[0009]
According to a second aspect, in the mask (R), any one of the mask protection devices (PE) of the first aspect is provided on the mask substrate (P). That is, a mask protection layer having a frame member having one end provided around the pattern formation region on the mask substrate and a protection member provided at the other end of the frame member to protect the pattern formation region is provided. The mask was provided. According to the present invention, since the deformation of the frame member due to the gas replacement in the space inside the mask of the mask is suppressed, the gas replacement can be efficiently performed without deforming or damaging the protection member.
[0010]
According to a third invention, in the gas replacement device (90), a frame member (F) having one end provided around a pattern formation region (PA) on the mask substrate (R); A support (110) provided at the other end of the member (F) and supporting a mask (R) including a protection member (C) for protecting the pattern formation area (PA); and a support (110). When the mask (R) is supported by the support (110), the mask substrate (P), the frame member (F), and the protective member ( C) and a gas supply system (91) for supplying a predetermined gas (G) into the space (S). According to the present invention, since the gas supply system is provided on the support, the opening can be indirectly or directly connected to the gas supply system only by supporting the mask with the support. Gas replacement in the space can be performed.
[0011]
In the case where the opening is the first through hole (h) formed in the end surface of the other end of the protection member (C) or the frame member (F), the opening is directed toward the direction in which the rigidity of the frame member is high. Since gas replacement of the space in the mask is performed via the first through-hole, deformation of the protection member when the first through-hole is brought into contact with the support table can be suppressed, or breakage of the protection member can be prevented. In the case where the gas supply system (91) supplies the predetermined gas (G) to the space (S) via the plurality of first through holes (h), a plurality of gas supply paths are formed. It is possible to replace the gas in the space in the mask in a short time. A gas exhaust system (96) for exhausting gas in the space (S) to the outside of the space (S) through a second through hole (g) communicating from the outer surface to the inner surface of the frame member (F). Then, the predetermined gas is supplied through the first through-hole and the gas in the space in the mask is replaced with the predetermined gas through the second through-hole. Can be replaced. Further, the gas in the space (S) is exhausted to the outside of the space (S) through another first through hole (h) different from the first through hole (h) to which the predetermined gas (G) is supplied. In the gas exhaust system (96), the first through hole can be used not only for supplying the predetermined gas but also for exhausting the gas in the space in the mask. The gas replacement can be made more efficient by properly using the holes.
[0012]
According to a fourth aspect, in the exposure apparatus (STP), the pattern (PA) formed on the mask (R) according to the second aspect is transferred to the substrate (W). According to the present invention, since the light-absorbing gas can be efficiently removed from the inside of the mask, the attenuation of the exposure light is suppressed, and the pattern formed on the mask can be reliably transferred to the substrate.
[0013]
In order to replace the gas in the space (S) with the predetermined gas (G), the gas replacement device (90) according to the third invention, which includes any one of the gas replacement devices (90), has a high efficiency. Since the gas replacement in the space within the mask of the mask can be performed in a short time, the attenuation of the exposure light due to the absorbed gas can be suppressed without lowering the processing capability of the exposure apparatus. Further, the apparatus has a transfer system (80) for transferring the mask (R), and the gas replacement device (90) is provided in the transfer path of the mask (R). Since the replacement can be performed, the mask in which the space inside the mask has been replaced with the predetermined gas is immediately carried into the exposure apparatus, so that the exposure processing using vacuum ultraviolet light can be performed without reducing the processing capability of the exposure apparatus. It can be carried out.
[0014]
The fifth invention is a method for replacing the inside of the space (S) of the mask (R) with a predetermined gas (G) according to the second invention, wherein the space (S) is provided through a first through hole (h). A predetermined gas (G) was supplied to the inside. According to the present invention, it is possible to prevent the deformation and breakage of the protection member due to the deformation of the frame member, and to replace the inside of the mask space with the predetermined gas.
[0015]
According to a sixth aspect, in the exposure method for transferring the pattern (PA) of the mask (R) according to the second aspect, the gas in the space (GS) of the mask (R) is removed before the transfer of the pattern (PA). The gas replacement method according to the fifth invention is used for replacement. According to the present invention, since a light absorbing gas can be efficiently removed from the space inside the mask and replaced with a predetermined gas, the substrate can be exposed to the mask pattern by irradiating the substrate with the exposure light without attenuating it. it can.
[0016]
In the case where the gas replacement is performed in parallel with the processing prior to the transfer of the pattern (PA), the gas replacement in the space in the mask is performed before the transfer of the pattern. Immediately after the mask is replaced into the exposure apparatus, exposure processing using vacuum ultraviolet light can be performed without reducing the processing capability of the exposure apparatus.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a mask protection device, a mask, a gas replacement device, a gas replacement method, an exposure method, and an exposure device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a reticle (mask) R provided with a mask protection device PE. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. is there. The reticle R is composed of a reticle plate (mask substrate) P and a mask protection device PE as shown in FIGS. 1A and 1B, and in order to protect the pattern PA on the reticle plate P, For example, a mask protection device PE called a pellicle is provided on the reticle plate P. The mask protection device PE includes a frame member F called a frame (or a stand) and a thin film (protection member) C. One end of the substantially square frame member F is adhered to the reticle plate P, and the other end. A thin film C is mounted on the portion. As the thin film C, a light-transmissive film member mainly composed of nitrocellulose or the like and having a thickness of about 1 to 2 μm is normally used, and the exposure light EL of vacuum ultraviolet rays having a wavelength of 120 nm to 190 nm is transmitted well. For this purpose, a crystal material such as fluorite, magnesium fluoride, lithium fluoride or the like, which is the same material as the reticle plate P and the lenses, or an optical material having a thickness of about 300 to 800 μm formed of quartz glass (or fluorine-doped quartz) or the like. A member may be used. As shown in FIG. 1B, a space between the mask protection device PE and the reticle plate P, that is, a space formed between the thin film C, the reticle plate P, and the frame member F (hereinafter, referred to as a space). , Reticle space S). The frame member F is provided with a through hole (first through hole) h that functions as a supply hole or an exhaust hole through which gas flows during gas replacement in the reticle interior space S described later. The through holes h (h1 to h8) penetrate through the end surface of the end of the frame member F where the thin film C is mounted and the inner surface of the frame member F to communicate the reticle inner space S with the outside. That is, openings (openings) are respectively formed on the end surface of the end portion of the frame member F and the inner surface of the frame member F. The number and the diameter of the through holes h are determined in consideration of the efficiency (working time) of gas replacement described later. Further, the through holes h are provided at four corner portions (corner portions) of the frame member F. This is because the linear portion of the rectangular frame member F is often used for various measurements as a reference for positioning the reticle R and the like, so that consideration is given not to affect these measurements. In addition, as described later, the rigidity of this portion is used. Further, the frame member F is provided with through-holes (second through-holes) g (g1, g2) in order to prevent the thin film C from being damaged due to a change in atmospheric pressure. The through-hole g is opened in a linear portion on the outer peripheral surface (outer surface) of the frame member F, and is formed on each side of the frame member F, that is, a side surface (linear portion) between the four corners. The reticle inner space S communicates with the outside through the outer surface and the inner surface. By this through-hole g, for example, when the atmospheric pressure changes due to transportation by an aircraft or a change in weather, etc., and the gas in the reticle internal space S expands and contracts, the reticle internal space S communicates with the outside via the through-hole g. Air is circulated between them, and the pressure difference between the pressure in the reticle space S and the atmospheric pressure is reduced, thereby suppressing the expansion and contraction of the reticle space S and preventing the thin film C from being damaged. The through-hole h and the through-hole g also prevent an intrusion of dust from the outside into the reticle interior space S and an ingress of gaseous polluting chemicals such as acid gas, alkaline gas and organic gas. A filter FL such as a chemical filter is provided to prevent contamination of the pattern PA by these materials.
Then, as shown in FIG. 1B, at the time of exposure, the exposure light EL is emitted from the reticle plate P side and passes through the reticle space S, so that the light absorbing gas is excluded from the reticle space S and the reticle is removed. It is necessary to prevent the vacuum ultraviolet light from being attenuated in the inner space S.
The rigidity of the frame member F can be further increased by making the thickness of the four corner portions of the frame member F thicker than the thickness of the linear portion of the frame member F. Since the four corners of the frame member F have a thick structure, the diameter of the through-hole h can be increased, so that a large amount of gas can be flowed. Can be performed in a short time.
[0018]
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a configuration of the exposure apparatus STP. In FIG. 2, the exposure apparatus STP relatively synchronizes the movement of the reticle R with the wafer (substrate) W in the one-dimensional direction while illuminating the reticle R with exposure illumination light (exposure light) EL in a vacuum ultraviolet region. This is a step-and-scan type scanning exposure apparatus that transfers a pattern (circuit pattern or the like) PA formed on the reticle R onto the wafer W via the projection optical system 40, that is, a so-called scanning stepper. The exposure apparatus STP includes an exposure illumination system 10 for illuminating a reticle R with exposure light EL in a vacuum ultraviolet region, a reticle chamber 20 for holding the reticle R, a reticle preparatory chamber 30 for preventing air from flowing into the reticle chamber 20, and a reticle R. A projection optical system 40 for irradiating the wafer W with exposure light EL emitted from the wafer W, a wafer chamber 50 for holding the wafer W, a wafer preliminary chamber 60 for preventing air from flowing into the wafer chamber 50, and the operation of the exposure apparatus STP. Control system 70 for controlling the operation, a transfer system 80 for transferring the reticle R and the wafer W to the exposure apparatus STP, and a gas replacement system (gas replacement device) 90 (see FIG. 3) for replacing gas in each chamber such as the reticle chamber 20. ). In the exposure apparatus STP, the exposure light EL emitted from the light source 12 described later reaches the wafer W stored in the wafer chamber 50 via the exposure illumination system 10, the reticle chamber 20, and the projection optical system 40. Although the optical path space LS is formed, since light having a wavelength in the vacuum ultraviolet region is used as the exposure light EL, an absorbing gas (for example, oxygen, water vapor, or a hydrocarbon-based gas) that absorbs the exposure light EL from the optical path space LS. ) Needs to be reduced. Therefore, the exposure illumination system 10, the reticle chamber 20, the projection optical system 40, and the wafer chamber 50 that form the optical path space LS are respectively disposed in sealed spaces (chambers), and light-absorbing gas is excluded from each of the rooms. . Then, the state is maintained by blocking the intrusion of the atmosphere from the outside. Further, when transferring the reticle R and the wafer W, a reticle preparatory chamber 30 and a wafer preparatory chamber 60 are provided so that the air does not enter the optical path space LS, and the light absorbing gas is also removed from these spaces.
Note that the closed space may be a completely closed structure in which each room is completely shut off from the outside (atmosphere), or the pressure in each room is set higher than the atmospheric pressure. The structure may be such that gas leaks into the air. Further, a structure is also included in which the pressure in each room is the same as the atmospheric pressure, and there is almost no gas flow between each room and the outside.
[0019]
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a gas replacement system (gas replacement device) 90 in the exposure apparatus STP. The gas replacement system 90 evacuates the gas present in each of the exposure illumination system 10, the reticle chamber 20, the optical path space LS formed by the projection optical system 40 and the wafer chamber 50, and the reticle preliminary chamber 30, and the wafer preliminary chamber 60. Nitrogen, helium, argon, neon, krypton, etc., or a mixed gas thereof (hereinafter referred to as a low-absorbing gas (predetermined gas) G) having a property of absorbing less ultraviolet light than oxygen. A gas supply device (gas supply system) 91 for exchanging (replacement) and supplying the low-absorbing gas G into each chamber, a gas exhaust device (gas exhaust system) 96 for exhausting gas in each room to the outside, Consists of The gas supply device 91 includes a gas cylinder 92 that stores the low absorbance gas G, a supply pump 93 that sends out the low absorbance gas G from the gas cylinder 92, and a supply pipe 95 (95a to 95g) that connects the supply pump 93 and each room. And a supply control valve 94 (94a to 94g) provided in the middle of the supply line 95. The gas exhaust device 96 includes an exhaust pump 97 that sucks gas, an exhaust pipe 99 (99a to 99g) that connects the exhaust pump 97 and each chamber, and an exhaust provided in the middle of the exhaust pipe 99. And a control valve 98 (98a to 98g). The low-absorbing gas G is supplied into each chamber through the supply pipes 95a to 95f, and the gas in each chamber is exhausted to the outside through the exhaust pipes 99a to 99f, so that the gas is present in each chamber. Gas replacement is performed to reduce the concentration of the light absorbing gas. The pressure in each room is higher than the atmospheric pressure, specifically, about 1 to 10% higher than the atmospheric pressure. The pumps 93 and 97 operate based on instructions from the main control system (gas supply control unit) 70, and the control valves 94 and 98 control the gas supply amount and exhaust amount of the gas supply device 91 and the gas exhaust device 96. Is controlled by opening and closing. In addition, an air filter and a chemical filter are provided in a part of the supply pipe 95 and the exhaust pipe 99 to prevent dust and the like from entering into each room.
[0020]
4A and 4B are schematic views showing the reticle gas replacement unit 100. FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 4A. 5A and 5B are schematic diagrams when a reticle R is placed on the reticle gas replacement unit 100. FIG. 5A is a cross-sectional view, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line D-D in FIG. FIG.
The reticle gas replacement section 100 is a part of the gas replacement system 90, is disposed in the reticle preparatory chamber 30, and has a light absorbing gas existing in the reticle space S of the reticle R housed in the reticle preparatory chamber 30. Is replaced with a low-absorbency gas G (see FIG. 3). The reticle gas replacement unit 100 includes a gas supply unit 101 that supplies the low-absorbing gas G to the reticle interior space S, a gas exhaust unit 102 that exhausts the gas in the reticle interior space S, and a reticle R. (Support table) 110 to be attached. The gas supply unit 101 is a part of the gas supply device 91, and includes a supply pipe 95g connecting the attachment 110 and the supply pump 93, and a supply control valve 94g provided in the middle of the supply pipe 95g. Prepare. The gas exhaust unit 102 is a part of the gas exhaust device 96, and includes an exhaust pipe 99g connecting the attachment 110 and the exhaust pump 97, and an exhaust control valve 98g provided in the exhaust pipe 99g. Prepare. The attachment 110 is a plate-like member having substantially the same dimensions as the reticle R, and is formed so that the reticle R is placed in close contact with the mask protection device PE side. When the reticle R is placed on the attachment 110, a supply port 111 and an exhaust port 112 connected to the through holes h (h1 to h8) are arranged. The supply port 111 is connected to the through holes h1 to h4 and connected to the supply pipe 95g to form a gas flow path. The exhaust port 112 is connected to the through holes h5 and h6, and is connected to the exhaust pipe 99g to form a gas flow path. Therefore, when the reticle R is placed on the attachment 110, the low-absorbent gas G can be supplied from the through holes h1 to h4 into the reticle internal space S through the supply port 111 connected to the gas supply unit 101, The gas in the reticle interior space S can be exhausted to the outside from the through holes h5 and h6 via the exhaust port 112 connected to the gas exhaust unit 102. The number, ratio, and arrangement of the supply port 111 and the exhaust port 112 can be changed in consideration of gas replacement efficiency (working time) described later. The through holes h7 and h8 that are not connected to the supply port 111 and the exhaust port 112 function as pressure adjustments in the reticle internal space S, like the through holes g. In order to further improve the efficiency of gas replacement, a supply port 111 or an exhaust port 112 connected to the through holes h7, h8 and the through hole g is provided, and the reticle space S is provided through the through holes h7, h8 and the through hole g. The low-absorbing gas G may be supplied to the inside, or the gas in the reticle interior space S may be exhausted to the outside.
Further, a seal member 113 is provided at a contact portion between the through hole h (h1 to h6) and the supply port 111 and the exhaust port 112 to prevent gas from leaking from the contact portion at the time of gas supply and exhaust, and to perform gas replacement. To increase the efficiency. In addition, the weight of the reticle R is used to press the supply port 111 and the exhaust port 112 against the through holes h (h1 to h6) to make them closely adhere to each other. That is, when the reticle R is placed on the attachment 110, the supply port 111 and the exhaust port 112 and the through holes h (h1 to h6) are brought into close contact with each other by the weight of the reticle R. Deformation is prevented. Thereby, the supply port 111 and the exhaust port 112 are in close contact with the through hole h, and the leakage of gas from the contact portion is further prevented, and the efficiency of gas replacement is increased. Note that the present invention is not limited to the case where the own weight of the reticle R is used, and it is also possible to provide an urging device such as a spring.
The outer periphery (or the outer periphery of the frame member F) of the attachment 110 so that the supply port 111 and the exhaust port 112 and the through holes h (h1 to h6) can be accurately aligned and connected when the reticle R is mounted. (A part thereof) is provided. Note that the guide portion 114 is not limited to the outer periphery (or a part of the outer periphery) of the frame member F, and may be shaped to fit with the outer periphery (or a part thereof) of the reticle plate P.
Further, a support portion 115 may be provided at the bottom of the attachment 110. The support portion 115 is provided at a position slightly separated from the thin film C of the reticle R placed on the attachment 110, and is expanded when the gas in the reticle space S is replaced (the reticle space S expands). By contacting with C, the displacement (expansion) of the thin film C is regulated, and the thin film C is prevented from being damaged. Therefore, the distance between the thin film C and the support portion 115 is determined based on the amount of deformation that does not damage the thin film C. Note that this displacement is obtained in advance by an experiment. In addition, a translucent member such as glass is used for the support unit 115, and a displacement measuring device 116 is installed below the support unit 115. The displacement measuring device 116 measures the displacement of the thin film C using laser light, and the laser light emitted from the displacement measuring device 116 passes through the support unit 115 and is reflected by the thin film C, By receiving the reflected light, the displacement of the thin film C is measured. The displacement measuring device 116 measures a central region of the thin film C (that is, a region that is distant from the peripheral region attached to the frame member F and has a large displacement with respect to the peripheral region). The output signal from the displacement measuring device 116 is output to the main control system 70, and the gas supply amount and the gas exhaustion by the gas supply device 91 (gas supply unit 101) so that the displacement amount of the thin film C falls within a certain range. The gas exhaust amount by the device 96 (gas exhaust unit 102) is controlled.
[0021]
Returning to FIG. 2 and FIG. 3, the main control system (gas supply control unit) 70 controls the exposure apparatus STP comprehensively. For example, exposure that transfers an image of the pattern PA formed on the reticle R to a shot area on the wafer W by controlling an exposure amount (irradiation amount of exposure light) and positions of a reticle stage 23 and a wafer stage 53 described later. Repeat the operation. The main control system 70 is provided with a storage unit 72 for recording various information, in addition to a calculation unit 71 for performing various calculations. The storage unit 72 stores information such as a displacement amount that does not damage the thin film C. Then, the main control system 70 compares the measurement result obtained from the displacement measuring device 116 with the displacement amount stored in the storage unit 72, and controls the supply control valve so that the displacement of the thin film C falls within a predetermined range. 94g and the exhaust control valve 98g are opened and closed, and the supply pump 93 and the exhaust pump 97 are operated and stopped. This prevents breakage not only when the thin film C expands (the reticle space S expands) but also contracts (the reticle space S contracts). Further, the main control system 70 is provided with a warning unit 73. For example, when the displacement of the thin film C does not fall within a predetermined range due to a failure of the supply control valve 94g, the warning unit 73 is activated and the exposure is performed. A buzzer or a display unit (not shown) provided in the apparatus STP is operated to call attention to a manager of the exposure apparatus STP, or the supply pump 93 and the exhaust pump 97 are urgently stopped, and the supply control valve 94g and the exhaust control are stopped. For example, the valve 98g is shut off.
[0022]
In FIG. 2, the reticle preparatory chamber 30 is a space provided to prevent the flow of the light-absorbing gas into the reticle chamber 20 when the reticle R is loaded and unloaded, and further includes a reticle R having a mask protection device PE. Prior to loading into the reticle chamber 20, the light absorbing gas in the reticle internal space S is eliminated in the reticle spare chamber 30, so that the light absorbing gas enters the reticle chamber 20, that is, the optical path space LS, or the reticle internal space S At the time of exposure light EL. The reticle preparatory chamber 30 is provided in close contact with the reticle chamber 20, and has a closed space which is covered by the partition wall 31 and is independent of the optical path space LS. An opening 32 is formed in the partition wall 31 that is in close contact with the reticle chamber 20, and an opening / closing door 33 that opens and closes according to an instruction from the main control system 70 is provided in the opening 32. An opening 34 is formed in the partition wall 31 facing the opening 32, and an opening / closing door 35 that opens and closes according to an instruction from the main control system 70 is also provided in the opening 34. Therefore, by closing the opening / closing door 35 and the opening / closing door 35, the reticle preparatory chamber 30 is closed, and the invasion of the atmosphere from the outside is shut off.
[0023]
The reticle chamber 20 includes a reticle holder 22 for holding a reticle R, a reticle stage 23, and a column in a closed space covered by a partition 21 bonded to the illumination system housing 11, the projection system housing 41, and the partition 31, which will be described later, without any gap. 24. The reticle holder 22 is supported by the reticle stage 23, has an opening corresponding to the pattern PA on the reticle R, and holds the reticle R by vacuum suction with the pattern PA down. The reticle chamber 20 is in close contact with the reticle preparatory chamber 30, and communicates with the reticle preparatory chamber 30 by opening an opening / closing door 35 that closes the opening 32, and the reticle chamber 20 is closed by closing the opening / closing door 35. The flow of gas from the outside is shut off. In addition, a transmission window 25 that separates the internal space of the illumination system housing 11 from the internal space of the reticle chamber 20 in which the reticle R is disposed is disposed on the ceiling of the partition 21. Since the transmission window 25 is disposed on the optical path of the exposure light EL illuminated from the exposure illumination system 10 onto the reticle R, the transmission window 25 is made of a crystalline material such as fluorite having high transparency to the exposure light EL that is a vacuum ultraviolet ray. It is formed. The reticle stage 23 is supported by the column 24, is one-dimensionally scanned and moved in the X direction by a driving unit (not shown), and is finely moved in the Y direction and the rotation direction (the θ direction around the Z axis). As the drive unit, for example, a linear coil motor is used. Accordingly, the reticle R can be positioned so that the center of the pattern area PA of the reticle R passes through the optical axis of the projection optical system 40. In FIG. 2, a direction parallel to the optical axis of the projection optical system 40 is defined as a Z direction, and a direction of relative scanning between the reticle R and the illumination area (a direction parallel to the paper surface) in a plane perpendicular to the optical axis is X. The direction perpendicular to the direction (the direction perpendicular to the paper surface) is defined as the Y direction. Then, the position of the reticle stage 23 in the Y direction is sequentially detected by a laser interferometer (not shown) provided outside the reticle chamber 20, and output to the main control system 70.
[0024]
The exposure illumination system 10 includes an optical integrator so that the exposure light EL emitted from the light source 12 irradiates a predetermined illumination area on the reticle R with a substantially uniform illuminance distribution. In the exposure illumination system 10, the exposure light EL emitted from the light source 12 irradiates a predetermined illumination area on the reticle R through the transmission window 25 with a substantially uniform illuminance distribution. Then, the optical integrator is housed and sealed inside the illumination system housing 11. The exposure light EL is vacuum ultraviolet light having a wavelength of about 120 nm to about 190 nm, for example, an ArF excimer laser (ArF laser) having an oscillation wavelength of 193 nm, and a fluorine laser (F) having an oscillation wavelength of 157 nm. 2 Laser), a krypton dimer laser with an oscillation wavelength of 146 nm (Kr 2 Laser), an argon dimer laser (Ar) having an oscillation wavelength of 126 nm 2 Laser) or the like is used.
[0025]
The projection optical system 40 is a system in which a plurality of projection lens systems 42 such as a lens or a reflector made of a fluoride crystal such as fluorite or lithium fluoride are sealed with a projection system housing 41 (lens barrel). The projection lens system 42 reduces the illumination light emitted via the reticle R at a predetermined projection magnification β (β is, for example, １ ／), and reduces the image of the pattern PA of the reticle R to a specific area ( (Shot area). Note that each element of the projection lens system 42 of the projection optical system 40 is supported by the projection system housing 41 via a holding member (not shown), and each holding member holds, for example, a peripheral portion of each element so as to hold the peripheral edge of each element. It is formed in an annular shape.
[0026]
The wafer preparatory chamber 60 is a space provided to prevent the absorption of the light-absorbing gas into the wafer chamber 50 when the wafer W is loaded and unloaded, and is provided in close contact with the wafer chamber 50 and is covered by the partition 61. Thus, it has a different closed space independently of the optical path space LS. An opening 62 is formed in the partition 61 that is in close contact with the wafer chamber 50, and an opening / closing door 63 that opens and closes according to an instruction from the main control system 70 is provided in the opening 62. An opening 64 is formed in the partition 61 facing the opening 62, and an opening / closing door 65 that opens and closes in accordance with an instruction from the main control system 70 is also provided in the opening 64. Therefore, by closing the opening / closing door 65 and the opening / closing door 65, the wafer preliminary chamber 60 is sealed, and the invasion of air from the outside is shut off. Prior to the transfer of the wafer W into the wafer chamber 50, the wafer W is temporarily accommodated in the wafer preliminary chamber 60 adjacent to the wafer chamber 50, and the gas replacement system 90 is used to absorb light in the wafer chamber 50 and the wafer preliminary chamber 60. After reducing the gas concentration, the wafer W is carried into the wafer chamber 50 from the wafer preliminary chamber 60, thereby preventing outside air from being mixed into the wafer chamber 50.
[0027]
The wafer chamber 50 includes a wafer holder 52 and a wafer stage 53 for holding the wafer W by vacuum suction in a sealed space covered by a partition 51 bonded to the projection system housing 41 and the partition 61 without any gap. The wafer chamber 50 is in close contact with the wafer preliminary chamber 60, and communicates with the wafer preliminary chamber 60 by opening an opening / closing door 63 that seals the opening 62, and by closing the opening / closing door 63, the wafer chamber 50 is sealed. Invasion of gas from the outside is blocked. Wafer holder 52 is supported by wafer stage 53, and holds wafer W by vacuum suction. The wafer stage 53 is obtained by superposing a pair of blocks movable in directions orthogonal to each other on a base 54, and is movable in an XY plane by a driving unit (not shown). Then, the positions of the wafer stage 53 in the X and Y directions are sequentially detected by a laser interferometer (hereinafter, referred to as a laser interferometer 57) provided outside the wafer chamber 50 and output to the main control system 70. Is done. That is, the light transmission window 55 </ b> X is provided on the −X side wall of the partition wall 51 of the wafer chamber 50. Similarly, a light transmission window 55 </ b> Y (not shown) is provided on the side wall on the + Y side (the back side of the paper surface in FIG. 2) of the partition wall 51. These light transmission windows are configured by attaching a light transmission member (for example, general optical glass) that closes the opening to the opening formed in the partition wall 51. In order to prevent gas leakage from a portion where the light transmitting member constituting the light transmitting window 55 is attached, sealing with a metal seal or a fluorine resin is performed. An X movable mirror 56X, which is a plane mirror, extends in the Y direction at the -X side end of the wafer holder 52. A length measuring beam from an X-axis laser interferometer 57X, which is disposed almost perpendicularly to the X movable mirror 56X outside the wafer chamber 50, is transmitted through the light transmission window 55X and projected, and the reflected light is reflected by the X-axis laser interferometer. The X position of the wafer W is detected by receiving light at 57X. In addition, the Y position of the wafer W is detected by a Y-axis laser interferometer 57Y (not shown) with a substantially similar configuration. As described above, since the laser interferometers 57 for the X and Y axes are arranged outside the wafer chamber 50, even if a small amount of light-absorbing gas is generated from each laser interferometer 57, this light is generated with respect to the exposure light EL. No adverse effects. When the generation of the light-absorbing gas from each of the X and Y-axis laser interferometers 57 is suppressed, these components may be arranged in the wafer chamber 50. Then, by moving the wafer stage 53 in the XY plane, an arbitrary shot area on the wafer W is positioned at the projection position (exposure position) of the pattern PA of the reticle R, and the image of the pattern PA of the reticle R is placed on the wafer W. Projection transfer.
[0028]
The transfer system 80 includes a reticle transfer system 81 and a wafer transfer system 85. The reticle transport system 81 is disposed inside the reticle preparatory chamber 30 and transports the reticle R to the reticle chamber 20 through the opening 32, and the reticle transport system 81 is disposed outside the exposure apparatus STP to open the reticle R. The robot arm 83 transports the reticle R to the reticle preliminary chamber 30 via the reticle chamber 30, and a control unit 84 (not shown) that controls the robot arms 82 and 83. Then, the robot arm 83 carries the reticle R used for the exposure processing from the reticle library 89 attached to the exposure apparatus STP into the reticle preliminary chamber 30, and transfers the reticle R after the exposure processing to the reticle preliminary chamber 30. From the reticle library 89. Note that the reticle library 89 has a plurality of shelves T, and a plurality of reticles R having different patterns PA are stored and stored in the shelves T at each stage. The wafer transfer system 85 includes a robot arm 86 disposed inside the wafer preliminary chamber 60 for transferring the wafer W to the wafer chamber 50 through the opening 62, and an opening 64 disposed outside the exposure apparatus STP. And a control unit 88 (not shown) for controlling the robot arms 86, 87. Then, the robot arm 87 loads the wafer W before the exposure processing, which has been transferred from the previous process outside the exposure apparatus STP, into the wafer preparatory chamber 60, and transfers the wafer W after the exposure processing to the wafer preparatory chamber. From 60, it is carried out to the next process outside the exposure apparatus STP. Further, the control units 84 and 88 are connected to the main control system 70 via a communication path, and exchange various kinds of information with the main control system 70 so that the reticle transfer system 81 and the wafer transfer system interlock with the exposure apparatus STP. The system 85 is controlled.
[0029]
Subsequently, a method for replacing the gas in the optical path space LS and the space S in the reticle R of the reticle R using the exposure apparatus STP provided with the gas replacement system 90 having the above configuration, and the reticle R that has been subjected to the gas replacement. A method for performing exposure by irradiating the substrate with exposure light EL will be described. Here, the gas replacement method and the exposure method in the present embodiment include a step of reducing the absorption gas in the optical path space LS by the gas replacement system 90, a step of loading the reticle R into the reticle spare chamber 30, and a step of reticle R Replacing the inside space S with the low-absorbing gas G, loading the reticle R into the reticle chamber 20, loading the wafer W into the wafer chamber 50, and exposing the wafer W to the pattern PA of the reticle R. And carrying out the reticle R and the wafer W out of the exposure apparatus STP.
[0030]
First, in the step of reducing the absorption gas present in the optical path space LS by the gas replacement system 90, the supply control valve 94 and the exhaust control valve 98 provided in each chamber are opened according to the instruction of the main control system 70. By operating the supply pump 93 and the exhaust pump 97, the low absorbency gas G stored in the gas cylinder 92 is sent from the supply pipe 95 to each chamber. Further, the gas containing the light absorbing gas existing in each room is exhausted from the exhaust pipe 99. The doors 33, 35, 63, 65 are all closed. Thus, the concentration of the light-absorbing gas present in each room is reduced. Each chamber is set to a predetermined pressure. It is desirable that the gas replacement in each chamber is performed not only immediately before the exposure processing but also as continuously as possible in advance. This is because a large amount of water (H) adsorbed on the surfaces of components such as lenses, partition walls, and stages arranged in each room. 2 O) The molecules are gradually separated over time and released into each chamber, and absorb the exposure light EL to cause a decrease in transmittance and a change in transmittance. After the gas replacement, in order to maintain this state, the supply control valve 94 and the exhaust control valve 98 provided in each chamber are closed, or the supply line 95 and the exhaust line 99 are closed. May be connected to circulate the low-absorbing gas G filled in each room. By circulating the low-absorbent gas G, dust and organic gas contained in the circulated gas minutely by an air filter and a chemical filter provided in a part of the supply pipe 95 and the exhaust pipe 99. (This organic gas includes a gas that separates from the surface of a member constituting each chamber or a wiring or the like existing in each chamber).
[0031]
Next, in the step of loading the reticle R into the reticle preparatory chamber 30, first, the main control system 70 instructs the control unit 84 of the reticle transport system 81 to move the robot arm 83 into the reticle library 89. A desired reticle R is taken out of the reticle R. Then, when the robot arm 83 approaches the opening / closing door 35, the opening / closing door 35 of the reticle spare chamber 30 opens according to a command from the main control system 70. Then, the robot arm 83 carries the reticle R into the reticle preliminary chamber 30 from the opening / closing door 35, and places the reticle in the reticle gas replacement unit 100 installed in the reticle preliminary chamber 30. Then, when the robot arm 83 retreats from the reticle preliminary chamber 30, the opening / closing door 35 closes. Thus, reticle R is carried into reticle preliminary chamber 30. At this time, the atmospheric pressure in the reticle preliminary chamber 30 is set higher than the atmospheric pressure to prevent the invasion of the outside air. However, when the reticle R is carried in, the atmospheric air enters the reticle preliminary chamber 30. Further, the atmosphere is also contained in the space S inside the reticle of the reticle R. Therefore, when the reticle R is carried into the reticle chamber 20 as it is, the atmosphere containing the light absorbing gas enters the reticle chamber 20, and the exposure light EL is significantly absorbed, resulting in an unacceptable decrease in transmittance and a change in transmittance. I will. Therefore, prior to the loading of the reticle R into the reticle chamber 20, the gas replacement in the reticle spare chamber 30 is performed again. The gas replacement procedure is the same as the procedure described above. Then, the reticle R is carried into the reticle chamber 20 after the concentration of the light-absorbing gas in the reticle preparatory chamber 30 is reduced, so that the intrusion of the atmosphere into the reticle chamber 20 can be prevented.
[0032]
Next, a process of replacing the inside of the reticle space S of the reticle R with the low-absorbing gas G will be described.
First, in the previous step, the reticle R is transported by the robot arm 83 above the reticle gas replacement unit 100 and placed on the attachment 110. At this time, the reticle R is guided such that the frame member F comes into contact with the guide portion 114 so that the through holes h (h1 to h6) are aligned with and close to the supply port 111 and the exhaust port 112. Therefore, the through hole h (h1 to h6), the supply port 111, and the exhaust port 112 are automatically set without performing a special operation of aligning the through hole h (h1 to h6) with the supply port 111 and the exhaust port 112. And are connected. Thus, the through holes h1 to h4 are connected to the supply port 111, and the through holes h5 and h6 are connected to the exhaust port 112. Then, the gas replacement of the reticle internal space S is performed in parallel with the gas replacement of the reticle preliminary chamber 30 in the previous process. To replace the gas in the reticle space S, the supply control valve 94g and the exhaust control valve 98g are opened, and the low light absorption is performed through the supply pipes 95g from the through holes h1 to h4 into the reticle space S through the supply ports 111. The gas G is supplied, and the gas in the reticle internal space S flows from the through holes h5 and h6 to the exhaust pipe 99g via the exhaust port 112 and is exhausted to the outside. At this time, a pressure change occurs in the reticle preparatory chamber 30 and the reticle internal space S due to the exhaust and supply operations performed during the gas replacement of the reticle preparatory chamber 30 and the reticle internal space S. Further, a pressure difference between the reticle preliminary chamber 30 and the reticle internal space S also occurs. The thin film C is displaced by the pressure change or the pressure difference. When the pressure change is small, the gas flows through the through holes h7, h8 and the through hole g, so that the displacement of the thin film C is reduced. However, if gas replacement of the reticle internal space S is performed in a short time, a pressure change and a pressure difference become large. Therefore, the displacement of the thin film C is measured using a displacement measuring device 116 using laser light, and the main control system 70 controls the supply control valves 94c and 94g and the exhaust control valve 98c so that the displacement falls within a predetermined range. , 98 g, the supply pump 93 and the exhaust pump 97 are controlled. That is, based on the measurement result from the displacement measuring device 116, the main control system 70 controls the gas supply amount by the gas supply device 91 and the gas exhaust amount by the gas exhaust device 96 so that the displacement of the thin film C falls within a predetermined range. To fit in. Further, the supply amount and the exhaust amount of the gas are determined based on the supply amount and the exhaust amount per unit time calculated in advance so that the change amount of the thin film C is within a predetermined range. The relationship between the amount of supply and exhaust per unit time and the amount of change in the film portion is determined in advance by experiments and the like, and the amount of gas supply and exhaust per unit time so that the amount of change in the thin film C falls within a predetermined range. Is adjusted. Further, even if the thin film C expands (expands the reticle space S) due to a failure of the gas supply device 91 or the like, the thin film C contacts the support portion 115, and further expansion (displacement) is prevented. Further, when the displacement exceeds a predetermined range, the warning unit 73 is activated to alert the operator, and the gas supply device 91 and the gas exhaust device 96 are stopped to prevent the deformation of the thin film C from proceeding. I have. In particular, when the thin film C shrinks (the space S in the reticle shrinks), the support portion 115 is effective because the deformation of the thin film C cannot be restricted. In this way, the thin film C is not damaged even in an emergency.
Furthermore, since the seal member 113 is provided at the contact portion between the through hole h (h1 to h6) and the supply port 111 and the exhaust port 112, the leakage of the low-absorbing gas G is prevented, and the efficiency is reduced in a short time. Gas replacement is often performed. Further, the through-holes h (h1 to h6) are pressed against the supply port 111 and the exhaust port 112 by the weight of the reticle R to increase the degree of adhesion of the contact portion, thereby preventing gas leakage. At this time, since the through hole h is opened at the end face of the frame member F, a force in a direction perpendicular to the reticle plate P is urged on the frame member F. However, since the force is applied in the direction in which the rigidity of the frame member F is high, the deformation of the frame member F is suppressed as compared with the case where the force is applied in the side direction of the frame member F. Further, since the through holes h are provided at the four corner portions having high rigidity, the deformation of the frame member F is further suppressed. In this manner, gas replacement of the reticle internal space S can be performed efficiently in a short time while preventing the damage of the thin film C and the deformation of the frame member F.
In order to suppress the expansion and breakage of the thin film C due to a rise in the pressure in the reticle space S during gas replacement, a high-rigidity plate as a deformation restricting member that is opposed to and contacts the thin film C may be provided.
[0033]
In the step of loading the reticle R into the reticle chamber 20, the opening and closing door 33 is opened according to an instruction from the main control system 70, and the robot arm 82 is operated by the control unit 84 having received a command from the main control system 70, and the reticle R is moved. The wafer is transferred from the reticle gas replacement unit 100 into the reticle chamber 20 and placed on the reticle holder 22. Then, when the robot arm 82 retreats from the reticle chamber 20, the opening / closing door 33 closes. As described above, since the reticle R is transferred to the reticle chamber 20 via the reticle preparatory chamber 30, the air does not directly flow into the reticle chamber 20, and the gas in the reticle space S is also replaced. Therefore, it is possible to immediately shift to the exposure processing.
[0034]
In the process of loading the wafer W, the opening / closing door 65 is opened according to a command from the main control system 70, and the robot arm 87 is operated by the control unit 88 that has received the command from the main control system 70, so that the wafer transferred from the previous process. W is carried into the wafer preliminary chamber 60. Then, when the robot arm 87 retreats from the wafer preliminary chamber 60, the opening / closing door 65 closes, and gas replacement in the wafer preliminary chamber 60 is started. Thereafter, the opening / closing door 63 is opened, and the robot arm 86 carries the wafer W into the wafer chamber 50 from the wafer preliminary chamber 60 and places it on the wafer holder 52. When the robot arm 86 retreats from the wafer chamber 50, the door 63 closes. Thus, the inflow of the atmosphere into the wafer chamber 50 is prevented. Then, while the wafer W carried into the wafer chamber 50 is being exposed, the next wafer W is transferred to the wafer preliminary chamber 60 and is prepared so that the wafer W can be replaced immediately. Note that a plurality of wafers W may be loaded into the wafer preliminary chamber 60 at one time, so that the number of times of opening and closing the opening / closing door 65 and replacing the gas in the wafer preliminary chamber 60 may be reduced.
[0035]
In the step of exposing the pattern PA of the reticle R to the wafer W, the conventional exposure operation is performed. At this time, the light path space LS is filled with the low light absorbing gas G and the light absorbing gas is excluded, so that the vacuum ultraviolet light reaches the wafer W with sufficient intensity. Therefore, pattern miniaturization using vacuum ultraviolet light can be realized.
[0036]
The step of unloading the reticle R and the wafer W out of the exposure apparatus STP is performed so as to reverse the above-described operation of loading the reticle R and the wafer W. That is, the reticle R and the wafer W are carried out to the preparatory chambers 30 and 60 by the robot arms 82 and 86, and are further carried out of the preparatory chambers 30 and 60 by the robot arms 83 and 87. At this time, the opening / closing doors 33, 35, 63, 65 are sequentially opened and closed, and the inflow of the atmosphere into the reticle chamber 20 and the wafer chamber 50 is prevented. Needless to say, when the reticle R is carried out, it is not necessary to perform the gas replacement work in the reticle internal space S. In addition, it is desirable that the gas replacement in the optical path space LS is appropriately performed as needed.
As described above, the absorption gas is reduced from the optical path space LS, and the vacuum ultraviolet rays can reach the exposure surface of the wafer W while maintaining sufficient intensity. When exposing a plurality of wafers W, the above processing may be repeated.
[0037]
The operation procedure described in the above-described embodiment, or the various shapes and combinations of the constituent members are merely examples, and various changes can be made based on process conditions, design requirements, and the like without departing from the gist of the present invention. is there. The present invention includes, for example, the following changes.
[0038]
In the present embodiment, by providing the through-hole h in the direction in which the rigidity of the frame member F is high, it is possible to suppress a decrease in the rigidity of the frame member F and to make the deformation difficult. However, although it is possible to increase the thickness of the frame member F and provide the through holes h in the thickness direction (lateral direction), the area occupied by the circuit pattern may be reduced.
Further, the configuration in which the opening is provided in both the thin film C and the frame member F has been described. However, the size of the thin film C with respect to the frame member F is reduced at the four corners of the frame member F so that the opening of the through hole h is formed in the thin film C. , The opening of the through hole h may be provided only in the frame member F. Further, a configuration in which an opening is provided only in the thin film C may be employed.
[0039]
In the present embodiment, the configuration in which the reticle holder 22 and the reticle stage 23 are arranged in the reticle chamber 20 has been described. However, the reticle chamber 20 is not provided, and the exposure between the illumination system housing 11 and the projection system housing 41 is performed. The optical path portion of the light EL may be locally gas-replaced.
Further, the configuration in which the wafer holder 52 and the wafer stage 53 are disposed in the wafer chamber 50 has been described. However, the exposure light EL between the projection system housing 41 and the wafer W held by the wafer holder 52 is not provided. May be locally gas-replaced.
[0040]
Further, in the present embodiment, the through hole h formed in the frame member F and the supply port 111 are brought into close contact with each other, the low-absorbing gas G is supplied from the supply port 111, and the other formed on the frame member F The configuration in which the light absorbing gas existing in the reticle internal space S is exhausted from the through hole h has been described, but the following configuration is also possible. That is, the gas in the reticle preliminary chamber 30 is filled with the low-absorbing gas G, and then the exhaust port 112 is brought into close contact with all the through holes h of the frame member F instead of the supply port 111. Then, as the light absorbing gas in the reticle internal space S is exhausted through the through hole h of the frame member F, the low light absorbing gas G filled in the reticle preliminary chamber 30 is formed in the thickness direction of the reticle R. The light-absorbing gas that has been introduced into the reticle internal space S through the through-hole g is finally replaced with the low-absorbent gas G filled in the reticle pre-chamber 30. Is done.
[0041]
In addition, for the purpose of performing gas replacement more efficiently, the gas flow rate accompanying the gas replacement by the gas supply device 91 and the gas exhaust device 96 is changed at predetermined intervals within a range that does not affect the thin film C. By causing the flow or changing the direction of the flow, local stagnation of gas in the reticle space S may be prevented.
Further, the filter FL attached to the through hole h of the frame member F may be removed when the gas inside the reticle space S is replaced via the through hole h of the frame member F of the reticle R. That is, for example, the filter FL is detachably attached to the through hole h of the frame member F, and a robot arm for attaching or detaching the filter FL to / from the frame member F is disposed in the reticle spare chamber 30. Then, when the reticle R is transported to the reticle preparatory chamber 30, the robot arm may be driven to remove the filter FL from the frame member F.
Further, for example, the diameter of the through holes (h5, h6) connected to the exhaust port 112 is made larger than the diameter of the through holes (h1 to h4) connected to the supply port 111, so that the gas is efficiently discharged. Is also good.
The object to be controlled by the displacement of the thin film C may be only one of the gas supply device 91 and the gas exhaust device 96. In addition, since a laser displacement meter is used as the displacement measuring device 116, there is an advantage that a pressure change in the reticle space S can be easily detected from outside the thin film C. The device is not limited to this displacement sensor, and another detection device such as a pressure sensor that directly detects the pressure in the reticle internal space S may be used.
[0042]
Further, the gas exhaust unit 102 may not be provided. In this case, the gas in the reticle space S is exhausted to the reticle preliminary chamber 30 through the through holes h5 to h8 and the through hole g, and is exhausted from the exhaust pipe 99c together with the gas in the reticle preliminary chamber 30. Just fine. Similarly, the gas supply unit 101 may not be provided. In this case, the low-absorbency gas G filled in the reticle preliminary chamber 30 is introduced into the reticle space S through the through holes h1 to h4, and the reticle space S from the gas exhaust unit 102 through the through holes h5 and h6. The gas inside may be exhausted.
[0043]
Further, in the above embodiment, the gas replacement of the space S inside the reticle R of the reticle R is performed in the reticle preparatory chamber 30 provided adjacent to the reticle chamber 20, but the present invention is not limited to this. It may be performed in the room 20.
[0044]
Further, instead of the reticle library 89 described above, a mask transport case (SMIF pot) filled with an inert gas may be used as means for storing the reticle (mask) R. In this case, it is considered that the reticle space S of the reticle R housed in the case is usually replaced by the low-absorbing gas G. However, due to degassing (outgassing) from the thin film C or the frame member F, Since there is a possibility that the reticle space S may be contaminated, it is preferable to perform gas replacement before carrying the reticle into the reticle chamber 20.
In the above-described embodiment, the reticle library 89 is provided in the atmosphere, and the robot arm 83 that transports the reticle R between the reticle library 89 and the reticle spare chamber 30 is provided. However, the present invention is not limited to this. The reticle 89 may be accommodated in a space filled with the low light-absorbing gas G, and a reticle transport path filled with the low light-absorbing gas G at a predetermined pressure may be provided between the reticle library 89 and the reticle spare chamber 30. Further, reticle library 89 may be arranged in reticle preparatory room 30.
[0045]
Further, as the low absorption gas G that fills each of the exposure illumination system 10, the reticle chamber 20, the projection optical system 40, and the wafer chamber 50, and the reticle preparatory chamber 30 and the wafer preparatory chamber 60, all are of the same type. Or different types of gases may be used. However, when a single gas such as nitrogen, helium, neon, or argon is used as the low-absorbing gas G, the same gas is used as the gas supplied to at least the reticle chamber 20, the reticle spare chamber 30, and the reticle internal space S. It is desirable. This is to avoid gas mixing.
[0046]
Further, two reticle preparatory chambers 30 are provided, one of which is dedicated to loading the reticle R and the other is dedicated to unloading of the reticle R, and an operation of unloading the reticle R from the reticle chamber 20 and an operation of loading the reticle R into the reticle chamber 20. May be performed in parallel. In this case, the reticle spare chamber 30 dedicated to unloading needs to complete the gas replacement prior to unloading. Since the reticle R can be unloaded, the time required to replace the reticle R can be reduced.
The illumination system housing 11, the partition 21, the partition 31, the projection system housing 41, the partition 51, the partition 61, and the supply conduit 95 are made of a material such as stainless steel (SUS) whose surface roughness is reduced by a process such as polishing. It may be used to suppress the occurrence of degassing.
[0047]
As a method for reducing the concentration of the light absorbing gas in the optical path space LS, in addition to replacing the gas in the optical path space LS with the low-absorbing gas G described above, the pressure in the optical path space LS may be reduced (evacuated). It is also possible to realize.
[0048]
Further, the wafer W according to the present invention is not limited to a ceramic wafer for a protective member magnetic head, but may be a semiconductor wafer for a semiconductor device or a glass plate for a liquid crystal display device.
[0049]
Further, as the exposure apparatus to which the present invention is applied, a step-and-repeat type exposure apparatus that exposes the pattern of the mask while the mask and the substrate are stationary and sequentially moves the substrate stepwise may be used.
[0050]
Further, as an exposure apparatus to which the present invention is applied, a proximity exposure apparatus that exposes a mask pattern by bringing a mask and a substrate into close contact without using a projection optical system may be used.
[0051]
In addition, the application of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices. For example, an exposure apparatus for a liquid crystal that exposes a liquid crystal display element pattern to a square glass plate and a magnetic head for a protective member are manufactured. It can be widely applied to an exposure apparatus for performing the above.
[0052]
When far ultraviolet rays such as an excimer laser are used as the projection optical system, a material that transmits far ultraviolet rays such as quartz or fluorite may be used as a glass material.
[0053]
When a linear motor is used for the wafer stage or the reticle stage, either an air levitation type using an air bearing or a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force may be used. Further, the stage may be of a type that moves along a guide, or may be a guideless type in which a guide is not provided. Further, when a planar motor is used as the stage driving device, one of the magnet unit (permanent magnet) and the armature unit is connected to the stage, and the other of the magnet unit and the armature unit is connected to the stage moving surface ( Base).
[0054]
Further, the reaction force generated by the movement of the wafer stage may be mechanically released to the floor (ground) by using a frame member as described in JP-A-8-166475. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.
[0055]
Further, the reaction force generated by the movement of the reticle stage may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-330224. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.
[0056]
Further, the exposure apparatus to which the present invention is applied assembles various subsystems including the respective components recited in the claims of the present application so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. It is manufactured by. Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, and various electric systems to ensure these various accuracy Are adjusted to achieve electrical accuracy. The process of assembling the exposure apparatus from the various subsystems includes mechanical connection, wiring connection of an electric circuit, and piping connection of a pneumatic circuit among the various subsystems. It goes without saying that there is an assembling process for each subsystem before the assembling process from these various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed, and various precisions of the entire exposure apparatus are secured. It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.
[0057]
In addition, a semiconductor device has a process of designing the function and performance of the device, a process of manufacturing a mask (reticle) based on this design step, a process of manufacturing a wafer from a silicon material, and It is manufactured through a wafer processing step of exposing a pattern to a wafer, a device assembling step (including a dicing step, a bonding step, and a packaging step), an inspection step, and the like.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
In the first invention, by providing the first through hole in a direction in which the rigidity of the frame member is high, when the gas in the space in the mask is replaced with a predetermined gas, a decrease in rigidity of the frame member is suppressed, and the deformation is suppressed. It can be difficult. Therefore, it is possible to prevent the protection member from being deformed or damaged due to the deformation of the frame member.
[0059]
According to a second aspect, in the mask, any one of the mask protection devices according to the first aspect is provided on the mask substrate. Thereby, the deformation of the frame member due to the gas replacement in the space in the mask is suppressed, so that the gas replacement can be performed efficiently without deforming or damaging the protection device.
[0060]
A third aspect of the present invention is a gas replacement device, wherein a support base for supporting the mask according to the second invention is provided on the support base, and the mask is supported via the first through hole when the mask is supported by the support base. A gas supply system for supplying a predetermined gas into a space formed by the substrate, the frame member, and the protection member is provided. Thus, since the gas supply system is provided on the support, the first through-hole and the gas supply system can be connected only by supporting the mask with the support, and the gas in the space in the mask is replaced. be able to. Further, since the frame member uses a mask that is not easily deformed, it is possible to replace the gas in the space in the mask without deforming or damaging the protection member when the first through-hole is brought into contact with the support. it can.
[0061]
According to a fourth invention, in an exposure apparatus, a pattern formed on a mask according to the second invention is transferred to a substrate. Thereby, since the absorbed gas can be efficiently removed from the inside of the mask, the attenuation of the exposure light is suppressed, and the pattern formed on the mask can be reliably transferred to the substrate.
[0062]
The fifth invention is a method of replacing the inside of the space of the mask according to the second invention with a predetermined gas, wherein the predetermined gas is supplied into the space through the first through hole. Thus, the protection member can be prevented from being deformed or damaged due to the deformation of the frame member, and the inside of the mask can be replaced with the predetermined gas.
[0063]
According to a sixth invention, in the exposure method for transferring a pattern of a mask according to the second invention, the gas replacement method according to the fifth invention is arranged such that the gas in the space of the mask is replaced prior to the transfer of the pattern. To be used. Accordingly, since the light absorbing gas can be efficiently removed from the space inside the mask and replaced with the predetermined gas, the substrate can be exposed to the mask pattern by exposing the substrate to the exposure light without attenuating the exposure light.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a reticle provided with a protection device.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a configuration of an exposure apparatus.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a gas replacement system in the exposure apparatus.
FIG. 4 is a schematic view showing a reticle gas replacement section.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a case where a reticle is placed on a reticle gas replacement section.
[Explanation of symbols]
R reticle (mask)
PE mask protection device
C Thin film (protective member)
F frame member
P reticle plate (mask substrate)
PA pattern (pattern formation area)
S space
h (h1 to h8) Through hole (first through hole)
g (g1, g2) Through hole (second through hole)
FL filter
W wafer (substrate)
G Low absorption gas (predetermined gas)
STP exposure equipment
80 transport system
90 Gas replacement system (gas replacement device)
91 Gas supply device (gas supply system)
96 Gas exhaust system (gas exhaust system)
110 Attachment (support base)

Claims (17)

一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周辺に設けられる枠部材と、前記枠部材の他端部に設けられ、前記パターン形成領域を保護するための保護部材とを備えたマスク保護装置において、
前記枠部材に形成され、前記枠部材の他端部の端面から前記枠部材の内面に連通する第１貫通孔を備えることを特徴とするマスク保護装置。A frame member having one end provided around the pattern formation region on the mask substrate, and a mask protection device provided with a protection member provided at the other end of the frame member to protect the pattern formation region;
A mask protection device, comprising: a first through-hole formed in the frame member and communicating with an end surface of the other end of the frame member to an inner surface of the frame member. 前記枠部材は、矩形状に形成され、
前記第１貫通孔は、前記矩形状の四隅部分における前記他端部の端面と、前記枠部材の内面とを連通するように形成されることを特長とする請求項１に記載のマスク保護装置。The frame member is formed in a rectangular shape,
2. The mask protection device according to claim 1, wherein the first through hole is formed so as to communicate an end surface of the other end portion of the four corners of the rectangular shape with an inner surface of the frame member. 3. . 前記第１貫通孔にフィルタが設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマスク保護装置。3. The mask protection device according to claim 1, wherein a filter is provided in the first through hole. 4. 前記第１貫通孔は、前記枠部材に複数設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のマスク保護装置。4. The mask protection device according to claim 1, wherein a plurality of the first through holes are provided in the frame member. 5. 前記枠部材は、前記枠部材の外面から前記内面に連通する第２貫通孔をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のマスク保護装置。The mask protection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the frame member further includes a second through hole communicating from an outer surface of the frame member to the inner surface. 前記マスク基板上に、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のマスク保護装置を備えることを特徴とするマスク。A mask comprising: the mask protection device according to claim 1 on the mask substrate. マスク基板と、一端部が前記マスク基板上のパターン形成領域の周囲に設けられる枠部材と、前記枠部材の他端部に設けられ、前記パターン形成領域を保護するための保護部材とを備えるマスクを支持する支持台と、
前記支持台に設けられ、前記支持台で前記マスクを支持した際に、前記保護部材側に形成された開口を介して、前記マスク基板と前記枠部材と前記保護部材とで形成される空間内に所定ガスを供給するガス供給系を備えることを特徴とするガス置換装置。A mask comprising: a mask substrate; a frame member having one end provided around a pattern formation region on the mask substrate; and a protection member provided at the other end of the frame member for protecting the pattern formation region. And a support base for supporting
The space provided between the mask substrate, the frame member, and the protection member is provided through the opening formed on the side of the protection member when the mask is supported by the support stage. A gas supply system for supplying a predetermined gas to the gas replacement device. 前記開口は、前記保護部材又は前記枠部材の他端部の端面に形成された第１貫通孔であることを特徴とする請求項７に記載のガス置換装置。The gas replacement device according to claim 7, wherein the opening is a first through hole formed in an end surface of the other end of the protection member or the frame member. 前記ガス供給系は、複数の前記第１貫通孔を介して、前記空間に前記所定ガスを供給することを特徴とする請求項８に記載のガス置換装置。The gas replacement device according to claim 8, wherein the gas supply system supplies the predetermined gas to the space via a plurality of the first through holes. 前記枠部材の外面から内面に連通する第２貫通孔を介して、前記空間内の気体を前記空間外に排気する気体排気系を備えることを特徴とする請求項７から請求項９のうちいずれか一項に記載のガス置換装置。10. A gas exhaust system for exhausting gas in the space to the outside of the space through a second through-hole communicating from the outer surface to the inner surface of the frame member. The gas replacement device according to claim 1. 前記所定ガスが供給されている前記第１貫通孔とは異なる他の第１貫通孔を介して、前記空間内の気体を前記空間外に排気する気体排気系を備えることを特徴とする請求項８から請求項１０のうちいずれか一項に記載のガス置換装置。A gas exhaust system for exhausting gas in the space to the outside of the space through another first through hole different from the first through hole to which the predetermined gas is supplied, wherein the gas exhaust system is provided. The gas replacement device according to any one of claims 8 to 10. 請求項６に記載のマスクに形成されたパターンを基板に転写することを特徴とする露光装置。An exposure apparatus for transferring a pattern formed on the mask according to claim 6 to a substrate. 前記空間内の気体を所定ガスに置換するために、請求項７から請求項１１のうちいずれか一項に記載のガス置換装置を備えることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。13. The exposure apparatus according to claim 12, comprising a gas replacement device according to any one of claims 7 to 11 for replacing a gas in the space with a predetermined gas. 前記マスクを搬送する搬送系を有し、
前記ガス置換装置は、前記マスクの搬送経路中に設けられることを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。Having a transport system for transporting the mask,
14. The exposure apparatus according to claim 13, wherein the gas replacement device is provided in a transport path of the mask. 請求項６に記載のマスクの空間内を所定ガスに置換する方法であって、
第１貫通孔を介して前記空間内に所定ガスを供給することを特徴とするガス置換方法。It is a method of replacing the inside of the space of the mask according to claim 6 with a predetermined gas,
A gas replacement method, wherein a predetermined gas is supplied into the space through a first through hole. 請求項６に記載のマスクのパターンを転写する露光方法において、
前記パターンの転写に先だって、前記マスクの空間内のガスを置換するのに、請求項１５に記載のガス置換方法が用いられることを特徴とする露光方法。An exposure method for transferring a pattern of a mask according to claim 6,
16. An exposure method, wherein the gas replacement method according to claim 15 is used to replace gas in the space of the mask before transferring the pattern. 前記ガスの置換は、前記パターンの転写より前の処理と並行して行われることを特徴とする請求項１６に記載の露光方法。17. The exposure method according to claim 16, wherein the replacement of the gas is performed in parallel with a process before the transfer of the pattern.
JP2003046024A 2003-02-24 2003-02-24 Mask protecting device, mask, gas replacing apparatus, exposure apparatus, method for replacing gas, and exposure method Withdrawn JP2004258113A (en)

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