JP3832984B2 - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を露光する露光装置およびその露光装置を用いるデバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＳＩあるいは超ＬＳＩなどの極微細パターンから形成される半導体素子の製造工程において、縮小型投影露光装置が使用されている。半導体素子の実装密度の向上に伴いパターンのより一層の微細化が要求され、レジストプロセスの発展と同時に露光装置の微細化への対応がなされてきた。
【０００３】
露光装置の解像力を向上させる手段としては、露光波長をより短波長にかえていく方法と、投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくしていく方法とがある。一般に解像力は露光波長に比例し、ＮＡに反比例することが知られている。また、解像力を向上させる一方で、投影光学系の焦点深度を確保するための努力もなされている。一般に焦点深度は露光波長に比例し、ＮＡの２乗に反比例するため、解像力向上と焦点深度確保とは相反する課題である。こうした問題を解決する方法として、位相シフトレチクル法やＦＬＥＸ(Focus Latitude enhancement Exposure) 法などが提案されている。
【０００４】
露光波長については、３６５ｎｍのｉ線から最近では２４８ｎｍ付近の発振波長を有するＫｒＦエキシマレーザが主流になっており、さらには次世代露光光源として１９３ｎｍ付近の発振波長を有するＡｒＦエキシマレーザの開発が行われている。
【０００５】
また、半導体素子の製造コストの観点から、露光装置におけるより一層のスループット向上が図られてきている。例えば、露光光源の大出力化により、１ショット当たりの露光時間を短縮する方法、あるいは露光面積の拡大により、１ショット当たりの素子数を増やす方法などがあげられる。
【０００６】
さらに、近年においては半導体素子のチップサイズ拡大に対応するため、マスクパターンを順次焼き付けおよびステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式のいわゆるステッパから、マスクとウエハを同期させながら走査露光し、次のショットに順次移動させるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置へと移行しつつある。このステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は露光フィールドがスリット状であるため、投影光学系を大型化することなく露光面積を拡大できる特徴を持っている。
【０００７】
ところで、前述のごとく紫外線を露光光源として用いた場合、長期にわたる装置使用の結果、光路中に配置された光学素子の表面に硫酸アンモニウム（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 や二酸化ケイ素ＳｉＯ2 などが付着し、光学特性が著しく低下する現象が発生する。これは周囲の環境に含まれるアンモニアＮＨ3 、亜硫酸ＳＯ2 、およびＳｉ化合物などが紫外線を照射することで化学反応を起こし生成されるものである。従来よりこうした光学素子の劣化を防止するために、クリーンドライエアーや窒素等の不活性ガスで光路全体をパージすることが行われている。
【０００８】
さらに、遠紫外線とりわけ１９３ｎｍ付近の波長を有するＡｒＦエキシマレーザにおいては、上記波長付近の帯域には酸素（Ｏ2 ）の吸収帯が複数存在することが知られている。また、酸素が上記光を吸収することによりオゾン（Ｏ3 ）が生成され、このオゾンが光の吸収をより増加させ、透過率を著しく低下させることに加え、前述のようにオゾンに起因する各種生成物が光学素子表面に付着し、光学系の効率を低下させる。
【０００９】
従って、ＡｒＦエキシマレーザ等の遠紫外線を光源とする投影露光装置の露光光学系の光路においては、窒素等の不活性ガスによるパージ手段によって、光路中に存在する酸素濃度を低レベルにおさえる方法がとられている。
【００１０】
上述のような従来の投影露光装置における照明光学系の不活性ガスパージについて図８を用いて説明する。
図中２０１はエキシマレーザ、２０２は照明光学系の容器、２０３はレチクル、２０４，２０５，２０６はミラー、２０７はビーム整形光学系、２０８はオプティカルインテグレータ、２０９，２１０，２１１は集光レンズである。
【００１１】
エキシマレーザ２０１から射出されたレーザビームは、ビーム整形光学系２０７により所定のビーム形状に整形された後、オプティカルインテグレータ２０８に入射し、オプティカルインテグレータ２０８の射出面近傍に二次光源（不図示）を形成する。二次光源からの光束は集光レンズ２０９，２１０，２１１によりレチクル２０３を均一に照明するケーラー照明光学系となっている。
【００１２】
上記光学素子周辺および光路上を不活性ガス雰囲気にするために、不図示の不活性ガス供給手段より給気口２０２ａから容器２０２内に、例えば窒素ガス等が供給される。供給された不活性ガスは前述の照明光学系内を順次経由し、大気等の残存ガスがないように置換した後、排気口２０２ｂより排気手段（不図示）に排出される。
【００１３】
また、不活性ガスによる置換時間をなるべく少なくして装置スループットを向上させたり、置換後の不活性ガス消費量を必要最小限にしてランニングコストを押えたりする目的で、例えば特開平６−２１６０００号に示すように、供給ガス量を制御する方法が本出願人より提案されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが現在では、高解像力と高焦点深度を両立させる目的で、前述の二次光源の分布を各種変形させて照明する変形照明法（例えば、特開平６−２０４１１４号）が主流であり、照明条件を可変とするためには、照明光学系内の各種光学素子を種々切り換えて使用する必要がある。この場合、従来の不活性ガス置換方法では、切り換える光学素子の保持具（鏡筒）の内部空間を強制的に置換するのは究めて困難であった。特に、１９３ｎｍ付近の発振波長を有するＡｒＦエキシマレーザを用いた場合は、前述のごとく酸素が光路上に残存すると光吸収が起こり、光学効率が著しく低下する問題があった。もし、可動鏡筒内部も強制置換しようとすると、ガス流通経路が複雑になり、装置のコストアップと、置換完了までの時間がより延長されることによる装置スループット低下を招く問題があった。
【００１５】
本発明は上述の従来例における問題点に鑑みてなされたもので、光路の不活性ガス雰囲気への置換時間を短縮することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の露光装置は、基板を露光する露光装置において、
光源から前記基板に至る光路中に選択的に配置されるべき複数の光学素子を収納する容器と、
前記複数の光学素子を該複数の光学素子の鏡筒、該鏡筒に固定された回転板および該回転板を回転させるためのシャフトにより保持する、前記容器内に配置された保持手段と、
前記容器、前記保持手段および前記複数の光学素子によって囲まれた、前記光路を含む第１の空間に、前記容器外から不活性ガスを供給する第１の供給手段と、
前記鏡筒および前記複数の光学素子によって囲まれた第２の空間に前記シャフトおよび前記回転板を介して不活性ガスを供給する、前記第１の供給手段とは異なる第２の供給手段と、
前記第１の空間から前記容器外への排気を行う排気手段と
を備え、
前記鏡筒は、前記第１の空間と前記第２の空間との間の通気孔を備え、かつ前記第１の供給手段による不活性ガス供給流量は、前記第２の供給手段による不活性ガス供給流量より大きいことを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の露光装置は、前記第２の空間内の不活性ガス置換レベルをモニターするモニター手段と、前記モニター手段の出力に応じて前記第２の供給手段による不活性ガス供給流量を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、前記第１の供給手段による不活性ガス供給流量と前記第２の供給手段による不活性ガス供給流量とを制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、前記容器が、前記光源からの光をマスクまで導く照明光学系の少なくとも一部を収納したものであることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記露光装置を用いて基板を露光するステップを有することを特徴とする。
【００１９】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
（第１の実施例）
図１に、本発明の一実施例を示す。同図において、
１はＡｒＦエキシマレーザ、２はミラー、３はビーム整形光学系、４はインプットレンズ、５は結像レンズ、６はミラー、７はオプティカルインテグレータ、８はストッパー、９は集光レンズ、１０はブラインド、１１は集光レンズ、１２はミラー、１３は集光レンズである。
【００２０】
ＡｒＦエキシマレーザ１から射出されたレーザビームは、ミラー２を介してビーム整形光学系３に導かれ、所定のビーム形状に整形された後、インプットレンズ４、結像レンズ５、ミラー６を介して微小レンズが二次元的に配列されたオプティカルインテグレータ７に入射する。オプティカルインテグレータ７の射出面７ａ近傍には、二次光源像が形成される。尚、二次光源像が形成される面の近傍には、ストッパー８が配置され、インプットレンズ４の切り換えとともにストッパー８を切り換えることで、二次光源分布を所望の状態にすることが可能である。１４および１５はいずれもアクチュエーターであり、それぞれインプットレンズおよびストッパーの切り換え駆動を行うものである。
【００２１】
さらに、二次光源からの光は集光レンズ９により集光され、この集光点を含む光軸直交方向面の近傍には、マスク１６の照明範囲を規定するブラインド１０が配置されている。前記集光面からの光は、集光レンズ１１，１３およびミラー１２を介して、マスク１６を均一に照明するケーラー照明光学系を形成している。また、上記照明光学系全体は容器１７内に収納され、外部との通気が遮断されている。
【００２２】
次に、１８はマスクステージ、１９はミラー、２０は干渉計、２２は投影光学系、２３はウエハ、２４はウエハチャック、２５はウエハステージ、２６はミラー、２７は干渉計である。
【００２３】
前述の照明光学系は、図２に示すようにマスク１６のパターン２８の一部をスリット状の光束によりスリット状照明２９を行い、投影光学系２２によりウエハ２３上に上記パターン２８の一部を縮小投影している。
【００２４】
この時、マスク１６およびウエハ２３を投影光学系２２とスリット状照明２９に対し、投影光学系２２の縮小比率と同じ速度比率で図示されている矢印の様に互いに逆方向にスキャンさせながら、ＡｒＦエキシマレーザ１からのパルス光による多パルス露光を繰り返すことにより、マスク１６全面のパターン２８をウエハ２３上の１チップ領域または複数チップ領域に転写する。
【００２５】
図１に戻り、１８はマスク１６を保持しているマスクステージで、不図示の駆動系により矢印Ｃの方向にスキャン駆動する。１９はマスクステージ１８に固定されたミラー、２０はマスクステージ１８の速度を検出するレーザ干渉計、２４はウエハ２３を保持しているウエハチャック、２５はウエハチャック２４を保持しているウエハステージで、不図示の駆動系により矢印Ｄの方向にスキャン駆動する。２６はウエハステージ２５に固定されたミラー、２７はウエハステージ２５の速度を検出するレーザ干渉計である。
【００２６】
３１は不活性ガス供給手段で、本実施例においては照明光学系の容器１７と投影光学系２２の２箇所に供給を行っている。
照明光学系の容器１７への供給は、供給系３２によりＡｒＦエキシマレーザ１のレーザ射出端近傍より行われ、レーザ光路に沿って順次各光学素子を経由し、容器１７内の気体を排出するように流れ、最終的には集光レンズ１３近傍から排気系３３を介して排気手段３４に排気される。
【００２７】
また、投影光学系２２への不活性ガス供給は、供給系３５により投影光学系２２の一端から行われ、内部の光学素子（不図示）の間を順次経由して他端から排気系３６を介して排気手段３４に排気される。
【００２８】
３７はさらに別の不活性ガス供給手段で、本実施例においては供給系３８により、インプットレンズ４に個別に供給を行っている。
【００２９】
図３にインプットレンズ４およびその周辺の詳細を示す。同図において、４１ａ〜４１ｂは図１で述べたビーム整形光学系３内の光学素子の一部、４２はケース、４３ａ，４３ｂはスペーサ、４４は押え環、４５ａ〜４５ｂは配管、４６は容器、４７は導風板である。
【００３０】
さらに、４８ａ，４８ｂは図１で述べた結像レンズ５内の光学素子の一部、４９はケース、５０はスペーサ、５１ａ，５１ｂは配管である。
【００３１】
また、１４は図１で述べた通りアクチュエータで、５２はハウジング、５３はシャフト、５４はシール材、５５は軸受け、５６は回転板、５７ａ，５７ｂは第１のインプットレンズ要素、５８は鏡筒、５９ａ，５９ｂは押え環、６０は排気口、６１ａ，６１ｂは第２のインプットレンズ要素、６２は鏡筒、６３ａ，６３ｂは押え環、６４は排気口である。
【００３２】
次に、図３に沿って、各部の作用について説明する。
図１の説明で述べた通り、ビーム整形光学系を通過したビームは所定のビーム形状に整形されるが、その終端部の要素が図中の光学素子４１ａ，４１ｂである。光学素子４１ａ，４１ｂおよびビーム整形光学系を形成する他の光学素子（不図示）は、ケース４２に収納されており、本図においては、スペーサ４３ａ、光学素子４１ａ、スペーサ４３ｂ、光学素子４１ｂが順次組込まれ、これらがケース４２の終端の内周に螺合された押え環４４によって固定されている。ケース４２およびスペーサ４３ａ，４３ｂにはガス流通孔が備えられ、光源側から順次光路を通過してきた不活性ガスは、図中における矢印Ａのように光学素子４３ａ部に到達し、各流通孔および配管４５ａ，４５ｂを経由し、光学素子４１ａと４１ｂの空間を不活性ガス置換しながら容器４６内に導かれる。導風板４７は、導かれた不活性ガスが容器４６内全体をよどみなく置換するように配置されている。容器４６を経由した不活性ガスは、配管５１ａより光学素子４８ａと４８ｂの間の空間に導かれ、この空間を不活性ガス置換した後配管５１ｂより不図示の後続光学系へと流通する。尚、光学素子４８ａ，４８ｂおよび結像レンズを形成する他の光学素子（不図示）は、ケース４９に収納されており、本図においては、光学素子４８ａ、スペーサ５０、光学素子４８ｂが順次組込まれ、これらが不図示の固定手段でケース４９内に固定されている。ケース４２と容器４６、および容器４６とケース４９の接続部は、外気との通気性がないように密閉されているため、上述の不活性ガスが外部にリークすることはない。
【００３３】
次に、第１のインプットレンズ要素５７ａおよび５７ｂはそれぞれ鏡筒５８の両端より組込まれ、鏡筒５８両端の内周に螺合された押え環５９ａ，５９ｂにより固定されている。同様にして、第２のインプットレンズ要素６１ａおよび６１ｂは、それぞれ鏡筒６２の両端より組込まれ、鏡筒６２両端の内周に螺合された押え環６３ａ，６３ｂにより固定されている。上述の第１のインプットレンズと第２のインプットレンズは異なる光学素子より形成されているため、レーザ光路にいずれか一方を切り換え挿入することで、図１中の結像レンズ５を介することでオプティカルインテグレータ７に入射するビームの強度分布をコントロールすることが可能となっている。
【００３４】
次に、上記インプットレンズの切り換え機構について説明する。
鏡筒５８および鏡筒６２は、回転板５６に固定されている。回転板５６はアクチュエータ１４に対してシャフト５３で連結されている。さらに、シャフト５５は軸受け５５を介してハウジング５２に支持されるとともに、アクチュエータ１４は、不図示のホルダーに固定されている。第１のインプットレンズと第２のインプットレンズの位置決めは、アクチュエータに内蔵された角度センサー（不図示）により行われる。
【００３５】
ハウジング５２には、図１に示した不活性ガス供給手段３７より個別に供給されたガス導入口６５が備えられ、図中矢印Ｂのごとく導入された不活性ガスは、ハウジング５２の内周に設けられ、かつ導入口６５と連通した内周溝６６に導かれる。
【００３６】
シャフト５３には、上記内周溝６６と連通する通気孔６７があり、シャフト５３が回転しても、常に内周溝６６との連通は維持される。尚、シャフト５３とハウジング５２との間には、図示のごとくシール材５４があり、内周溝６６と通気孔６７の連通において不活性ガスがリークすることなく回転運動が可能になっている。
【００３７】
通気孔６７は、さらに回転板５６内に設けられた通気孔６８と連通し、鏡筒５８の通気孔６９および鏡筒６２の通気孔７０を経由してそれぞれの鏡筒に不活性ガスが導かれ第１のインプットレンズ要素５７ａと５７ｂの間を置換したガスは排気口６０より、また第２のインプットレンズ要素６１ａと６１ｂの間を置換したガスは排気口６４よりそれぞれ容器４６内に放出される。矢印Ａで示される、図１の不活性ガス供給手段３１から供給されるガス流量に対して、矢印Ｂで示される図１の不活性ガス供給手段３７から供給されるガス流量は相対的には究めて微量である。つまり、矢印Ａのガスは、図１に示す照明光学系全体の容器１７内を置換する必要があり、矢印Ｂは第１および第２のインプットレンズの鏡筒５８および６２の内部のみ置換するもので、容器１７の内容積に比べて鏡筒５８，６２の内容積は非常に少ない。従って、排気口６０，６４から排出されるガスの流れが矢印Ａからのガスの流れに多大な悪影響を及ぼし、置換効率の低下を招くようなことは実質的にはないものの、排出口６０および６４の形状としては、容器４６内全体のガス流通を不安定にしないように配慮することが望ましい。
【００３８】
次に、図１の不活性ガス供給手段３１および３７の詳細について、図４を用いて説明する。
図４は、不活性供給手段からガスを供給する各ユニットまでをブロック図にして示したものである。同図において、８１は、不活性ガスである窒素の供給源（不図示）に接続された給気ラインで、途中二分岐され、一方は不活性ガス供給手段３１へ、他方は不活性ガス供給手段３７に接続される。
【００３９】
まず、不活性ガス供給手段３１の内部構成について説明する。給気ライン８１はさらに８２と８３のラインに分岐される。ライン８２は第１電磁弁８４に接続され、さらに第１圧力計８５を経由後、絞り８６，８７に分岐して接続される。絞り８６，８７によるガス流量の設定については後述する。絞り８６は供給系３２に接続され、絞り８７は供給系３５に接続される。
【００４０】
また、ライン８３は第２電磁弁８８に接続され、さらに第２圧力計８９を経由後、絞り９０，９１に分岐して接続される。絞り９０は供給系３２に接続され、絞り９１は供給系３５に接続される。
【００４１】
次に不活性ガス供給手段３７の内部構成について説明する。
給気ライン８１からの分岐ラインは、第３電磁弁９２に接続され、さらに第３圧力計９３を経由して絞り９４に接続される。
【００４２】
図１で説明したように、供給系３２は照明光学系全体を含む容器１７に接続され、排気系３３を経由して排気手段３４に接続される。また、供給系３５は、投影光学系２２に接続され、排気系３６を経由して排気手段３４に接続される。絞り９４は照明光学系の容器１７内に配置されたインプットレンズ４に接続され、インプットレンズ４から排出されたガスは容器１７、排気系３３を経由して排気手段３４に排気される。
排気手段３４は、さらに不図示の排気設備に排気ライン９５を介して接続される。
【００４３】
次に、図４の構成にしたがって各構成要素の設定および動作について説明する。
窒素供給の開始は、不図示のコントローラの指令により、第１電磁弁８４および第３電磁弁９２が開かれることで行われる。その際、第２の電磁弁８８は閉じた状態となっている。圧力計８５および９３は、上述のコントローラ（不図示）に接続されており、第１電磁弁８４および第３電磁弁９２が開いて、所定のガス圧力に達したことを確認する。もしも給気系に異常が発生し、所定のガス圧力に達しない場合はコントローラに異常を知らせる信号を送り、装置の停止等の処置をとるシステムとなっている。
【００４４】
絞り８６，８７は、それぞれ容器１７、投影光学系２２内の大気等のガスを必要最小限の時間で窒素に置換するように、最適流量にそれぞれ設定されている。絞り９４については、前述の通り容器１７の置換が行われ、実質的にＡｒＦエキシマレーザ１の発振を開始しても良い状態になるまでの間に、インプットレンズ内の置換が終了されるように流量設定されている。
【００４５】
不図示のコントローラは、所定の時間経過した後に第１電磁弁８４と第３電磁弁９２を閉じる一方で、第２電磁弁８８を開く。圧力計８９は、第２電磁弁８８が開いて所定のガス圧力に達したことを確認する。もしも給気系に異常が発生し、所定のガス圧力に達しない場合はコントローラに異常を知らせる信号を送り、装置の停止等の処置をとるシステムとなっている。
【００４６】
既に容器１７および投影光学系２２内の窒素ガスによる置換は終了しているため、以後はこの置換状態を維持するレベルで窒素が供給されれば良い。従って、絞り８６の設定流量をＱ86、絞り８７の設定流量をＱ87、絞り９０の設定流量をＱ90、絞り９１の設定流量をＱ91とした場合、Ｑ90＜Ｑ86およびＱ91＜Ｑ87といった関係になる。
【００４７】
図５に、上述のフローに沿った窒素流量と窒素置換状態の推移の概念図を示す。図５の中で、（Ａ）は容器１７への窒素供給量を示し、横軸は時間で縦軸は窒素流量である。ｔ0 にて窒素供給を開始し、流量はＱ86で一定である。時間ｔ1 にて窒素流量をＱ90に切り換える。この過程における容器１７内の窒素置換状態を示す指標としての酸素濃度の推移を（Ｂ）に示す。横軸は時間、縦軸は容器１７内の酸素濃度である。窒素供給開始時点（ｔ0 ）での初期酸素濃度をｄ0 、露光を開始しても実質的に支障のない酸素濃度をｄ1 で示す。酸素濃度がｄ1 に到達する時間をｔ2 としたとき、ｔ2 ≦ｔ1 の関係になるように窒素流量切り換えのタイミングを設定している。
【００４８】
次に、（Ｃ）はインプットレンズ４への窒素供給量を示し、（Ｄ）はインプットレンズ内の酸素濃度の推移を示す。（Ｃ）において、ｔ0 にて窒素供給を開始し、流量はＱ94で一定で、時間ｔ3 にて窒素供給を停止する。（Ｄ）において、インプットレンズ４内の酸素濃度が、露光を開始しても実質的に支障のない酸素濃度ｄ1 に到達する時間はｔ4 で示され、ｔ4 ≦ｔ3 の関係になるように窒素流量切り換えのタイミングを設定している。また、（Ｃ）のごとくｔ3 以降窒素供給を停止しても、容器１７内であるためインプットレンズ４の周囲は窒素雰囲気であることから、窒素置換レベルが供給停止後に悪化することはない。
【００４９】
次に、（Ｅ）は投影光学系２２への窒素供給量を示し、（Ｆ）は投影光学系２２内の酸素濃度の推移を示す。（Ｅ）において、ｔ0 にて窒素供給を開始し、流量はＱ87で一定である。時間ｔ1 にて窒素流量をＱ91に切り換える。（Ｆ）において、投影光学系２２内の酸素濃度が、露光を開始しても実質的に支障のない酸素濃度ｄ2 に到達する時間はｔ5 で示され、ｔ5 ≦ｔ1 の関係になるように窒素流量切り換えのタイミングを設定している。
【００５０】
以上説明したように、所定の窒素置換レベルまでの到達時間が予めわかっていれば、図４の電磁弁８６，８７，９０，９１，９２切り換えタイミングを不図示のコントローラに任意に設定することが可能になるが、さらに窒素流量の切り換えタイミングを最適化して窒素消費量を少なくしたい場合は、容器１７、インプットレンズ４および投影光学系２２内に酸素濃度計等の置換レベルモニター手段を設け、モニター出力に応じてコントローラにより窒素流量切り換えを行ってもよい。
【００５１】
また、上記説明においては、インプットレンズ４への窒素供給を所定時間で停止する場合について述べたが、もしも窒素供給を停止せずに微量だけ窒素を供給したい場合は、図６に示す構成にしてもよい。図中、図４と共通の要素については同じ番号を付けるとともに、説明を省略する。
【００５２】
図６において、９６は第４電磁弁、９７は第４圧力計、９８は絞りである。この場合、絞り９４の窒素流量Ｑ94と絞り９８の窒素流量Ｑ98との関係はＱ98＜Ｑ94となっており、不図示コントローラにより第３電磁弁９２が閉じる際、第４電磁弁９６が開き、インプットレンズ４には窒素が所定量供給される。
【００５３】
（第２の実施例）
図７は、図１に示した実施例に加えて、さらに投影光学系２２内の特定レンズ空間に、個別窒素供給を付加した例を示すものである。図中、図１と共通の要素については同じ番号を付けるとともに、その説明を省略する。
【００５４】
投影光学系２２の構成は以下の通りである。
図７において、１０１ａ〜１０１ｇはレンズ、１０２ａ〜１０２ｅはレンズホルダー、１０３は群ホルダー、１０４は投影光学系容器、１０５はアクチュエータ、１０６は連結器である。
【００５５】
レンズ１０１ａはレンズホルダー１０２ａに保持されており、以下同様にレンズ１０１ｄ，１０１ｅ，１０１ｆ，１０１ｇは各々レンズホルダー１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ，１０２ｅに保持されている。また、レンズ１０１ｂと１０１ｃは群ホルダー１０３に保持され、アクチュエータ１０５により光軸方向に駆動することで投影光学系２２の収差補正を行う。尚、アクチュエータ１０５は連結器１０６を介して群ホルダー１０３に連結されている。
【００５６】
本実施例においては、不活性ガス供給手段３１より投影光学系容器１０４の上端付近より内部にガス供給され、レンズホルダー１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄに備えられた通気孔を介してレンズ間の空間を順次窒素置換を行い、最終的に排気手段３４に排気される。さらに不活性ガス供給手段３７より、群ホルダー１０３内に窒素が供給され、レンズ１０１ｂと１０１ｃの間の空間を窒素置換した後、群ホルダー１０３に備えられた通気孔より容器１０４内に排出される。その後、上述と同様、各レンズホルダーの通気孔を介してレンズ間の空間を順次経由し、最終的に排気手段３４に排気される。第１の実施例で述べたように、本実施例においても不活性ガス供給手段３１からの窒素流量に比べて、不活性ガス供給手段３７からの窒素流量は微量で済むため、群ホルダー１０３からの排出ガスが容器１０４内の窒素の流通を乱すことは、実質的にはない。
【００５７】
群ホルダー１０３への窒素供給については、第１の実施例と同様、所定時間で供給を停止してもよいし、あるいは、停止することなく流量を小さくした状態に切り換える方法でもよい。
【００５８】
以上、２つの実施例について説明したが、不活性ガス供給手段３７から個別に不活性ガスを供給する対象は、本実施例のように駆動を行う光学素子に限定するものではなく、例えば、光学素子あるいは周辺の構造物の配置上、不活性ガス置換が行われにくい所であっても構わない。
【００５９】
さらに、前述の実施例においては、不活性ガスとして窒素を述べたが、不活性ガスであれば他のものを使用しても、本発明の効果にかわりはない。
【００６０】
（デバイス生産方法の実施例）
次に上記説明した露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
図９は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６１】
図１０は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００６２】
本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光路の不活性ガス雰囲気への置換時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係る投影露光装置の概略構成図である。
【図２】 図１の装置における走査露光の概念を説明する図である。
【図３】 図１におけるインプットレンズ部分の詳細図である。
【図４】 図１の装置における不活性ガス供排気系統図である。
【図５】 図１の装置における窒素流量と窒素置換状態の推移の概念を示すグラフである。
【図６】 図４の供排気系統の変形例を示す図である。
【図７】 本発明の他の実施例に係る投影露光装置の概略構成図である。
【図８】 従来例の投影露光装置の概略の構成を示す説明図である。
【図９】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。
【図１０】 図９におけるウエハプロセスの詳細な流れを示す図である。
【符号の説明】
１：ＡｒＦエキシマレーザ、４：インプットレンズ、１７：容器、１６：マスク、２２：投影光学系、２４：ウエハ、３１：不活性ガス供給手段、３４：排気手段、３７：不活性ガス供給手段、１０１ａ〜１０１ｇ：レンズ、１０２ａ〜１０２ｅ：レンズホルダー、１０３：群ホルダー、１０４：容器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板を露光する露光装置およびその露光装置を用いるデバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＬＳＩあるいは超ＬＳＩなどの極微細パターンから形成される半導体素子の製造工程において、縮小型投影露光装置が使用されている。半導体素子の実装密度の向上に伴いパターンのより一層の微細化が要求され、レジストプロセスの発展と同時に露光装置の微細化への対応がなされてきた。
【０００３】
露光装置の解像力を向上させる手段としては、露光波長をより短波長にかえていく方法と、投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくしていく方法とがある。一般に解像力は露光波長に比例し、ＮＡに反比例することが知られている。また、解像力を向上させる一方で、投影光学系の焦点深度を確保するための努力もなされている。一般に焦点深度は露光波長に比例し、ＮＡの２乗に反比例するため、解像力向上と焦点深度確保とは相反する課題である。こうした問題を解決する方法として、位相シフトレチクル法やＦＬＥＸ(Focus Latitude enhancement Exposure) 法などが提案されている。
【０００４】
露光波長については、３６５ｎｍのｉ線から最近では２４８ｎｍ付近の発振波長を有するＫｒＦエキシマレーザが主流になっており、さらには次世代露光光源として１９３ｎｍ付近の発振波長を有するＡｒＦエキシマレーザの開発が行われている。
【０００５】
また、半導体素子の製造コストの観点から、露光装置におけるより一層のスループット向上が図られてきている。例えば、露光光源の大出力化により、１ショット当たりの露光時間を短縮する方法、あるいは露光面積の拡大により、１ショット当たりの素子数を増やす方法などがあげられる。
【０００６】
さらに、近年においては半導体素子のチップサイズ拡大に対応するため、マスクパターンを順次焼き付けおよびステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式のいわゆるステッパから、マスクとウエハを同期させながら走査露光し、次のショットに順次移動させるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置へと移行しつつある。このステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は露光フィールドがスリット状であるため、投影光学系を大型化することなく露光面積を拡大できる特徴を持っている。
【０００７】
ところで、前述のごとく紫外線を露光光源として用いた場合、長期にわたる装置使用の結果、光路中に配置された光学素子の表面に硫酸アンモニウム（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 や二酸化ケイ素ＳｉＯ2 などが付着し、光学特性が著しく低下する現象が発生する。これは周囲の環境に含まれるアンモニアＮＨ3 、亜硫酸ＳＯ2 、およびＳｉ化合物などが紫外線を照射することで化学反応を起こし生成されるものである。従来よりこうした光学素子の劣化を防止するために、クリーンドライエアーや窒素等の不活性ガスで光路全体をパージすることが行われている。
【０００８】
さらに、遠紫外線とりわけ１９３ｎｍ付近の波長を有するＡｒＦエキシマレーザにおいては、上記波長付近の帯域には酸素（Ｏ2 ）の吸収帯が複数存在することが知られている。また、酸素が上記光を吸収することによりオゾン（Ｏ3 ）が生成され、このオゾンが光の吸収をより増加させ、透過率を著しく低下させることに加え、前述のようにオゾンに起因する各種生成物が光学素子表面に付着し、光学系の効率を低下させる。
【０００９】
従って、ＡｒＦエキシマレーザ等の遠紫外線を光源とする投影露光装置の露光光学系の光路においては、窒素等の不活性ガスによるパージ手段によって、光路中に存在する酸素濃度を低レベルにおさえる方法がとられている。
【００１０】
上述のような従来の投影露光装置における照明光学系の不活性ガスパージについて図８を用いて説明する。
図中２０１はエキシマレーザ、２０２は照明光学系の容器、２０３はレチクル、２０４，２０５，２０６はミラー、２０７はビーム整形光学系、２０８はオプティカルインテグレータ、２０９，２１０，２１１は集光レンズである。
【００１１】
エキシマレーザ２０１から射出されたレーザビームは、ビーム整形光学系２０７により所定のビーム形状に整形された後、オプティカルインテグレータ２０８に入射し、オプティカルインテグレータ２０８の射出面近傍に二次光源（不図示）を形成する。二次光源からの光束は集光レンズ２０９，２１０，２１１によりレチクル２０３を均一に照明するケーラー照明光学系となっている。
【００１２】
上記光学素子周辺および光路上を不活性ガス雰囲気にするために、不図示の不活性ガス供給手段より給気口２０２ａから容器２０２内に、例えば窒素ガス等が供給される。供給された不活性ガスは前述の照明光学系内を順次経由し、大気等の残存ガスがないように置換した後、排気口２０２ｂより排気手段（不図示）に排出される。
【００１３】
また、不活性ガスによる置換時間をなるべく少なくして装置スループットを向上させたり、置換後の不活性ガス消費量を必要最小限にしてランニングコストを押えたりする目的で、例えば特開平６−２１６０００号に示すように、供給ガス量を制御する方法が本出願人より提案されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが現在では、高解像力と高焦点深度を両立させる目的で、前述の二次光源の分布を各種変形させて照明する変形照明法（例えば、特開平６−２０４１１４号）が主流であり、照明条件を可変とするためには、照明光学系内の各種光学素子を種々切り換えて使用する必要がある。この場合、従来の不活性ガス置換方法では、切り換える光学素子の保持具（鏡筒）の内部空間を強制的に置換するのは究めて困難であった。特に、１９３ｎｍ付近の発振波長を有するＡｒＦエキシマレーザを用いた場合は、前述のごとく酸素が光路上に残存すると光吸収が起こり、光学効率が著しく低下する問題があった。もし、可動鏡筒内部も強制置換しようとすると、ガス流通経路が複雑になり、装置のコストアップと、置換完了までの時間がより延長されることによる装置スループット低下を招く問題があった。
【００１５】
本発明は上述の従来例における問題点に鑑みてなされたもので、光路の不活性ガス雰囲気への置換時間を短縮することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の露光装置は、基板を露光する露光装置において、
光源から前記基板に至る光路中に選択的に配置されるべき複数の光学素子を収納する容器と、
前記複数の光学素子を該複数の光学素子の鏡筒、該鏡筒に固定された回転板および該回転板を回転させるためのシャフトにより保持する、前記容器内に配置された保持手段と、
前記容器、前記保持手段および前記複数の光学素子によって囲まれた、前記光路を含む第１の空間に、前記容器外から不活性ガスを供給する第１の供給手段と、
前記鏡筒および前記複数の光学素子によって囲まれた第２の空間に前記シャフトおよび前記回転板を介して不活性ガスを供給する、前記第１の供給手段とは異なる第２の供給手段と、
前記第１の空間から前記容器外への排気を行う排気手段と
を備え、
前記鏡筒は、前記第１の空間と前記第２の空間との間の通気孔を備え、かつ前記第１の供給手段による不活性ガス供給流量は、前記第２の供給手段による不活性ガス供給流量より大きいことを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の露光装置は、前記第２の空間内の不活性ガス置換レベルをモニターするモニター手段と、前記モニター手段の出力に応じて前記第２の供給手段による不活性ガス供給流量を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、前記第１の供給手段による不活性ガス供給流量と前記第２の供給手段による不活性ガス供給流量とを制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、前記容器が、前記光源からの光をマスクまで導く照明光学系の少なくとも一部を収納したものであることを特徴とする。
【００１８】
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記露光装置を用いて基板を露光するステップを有することを特徴とする。
【００１９】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
（第１の実施例）
図１に、本発明の一実施例を示す。同図において、
１はＡｒＦエキシマレーザ、２はミラー、３はビーム整形光学系、４はインプットレンズ、５は結像レンズ、６はミラー、７はオプティカルインテグレータ、８はストッパー、９は集光レンズ、１０はブラインド、１１は集光レンズ、１２はミラー、１３は集光レンズである。
【００２０】
ＡｒＦエキシマレーザ１から射出されたレーザビームは、ミラー２を介してビーム整形光学系３に導かれ、所定のビーム形状に整形された後、インプットレンズ４、結像レンズ５、ミラー６を介して微小レンズが二次元的に配列されたオプティカルインテグレータ７に入射する。オプティカルインテグレータ７の射出面７ａ近傍には、二次光源像が形成される。尚、二次光源像が形成される面の近傍には、ストッパー８が配置され、インプットレンズ４の切り換えとともにストッパー８を切り換えることで、二次光源分布を所望の状態にすることが可能である。１４および１５はいずれもアクチュエーターであり、それぞれインプットレンズおよびストッパーの切り換え駆動を行うものである。
【００２１】
さらに、二次光源からの光は集光レンズ９により集光され、この集光点を含む光軸直交方向面の近傍には、マスク１６の照明範囲を規定するブラインド１０が配置されている。前記集光面からの光は、集光レンズ１１，１３およびミラー１２を介して、マスク１６を均一に照明するケーラー照明光学系を形成している。また、上記照明光学系全体は容器１７内に収納され、外部との通気が遮断されている。
【００２２】
次に、１８はマスクステージ、１９はミラー、２０は干渉計、２２は投影光学系、２３はウエハ、２４はウエハチャック、２５はウエハステージ、２６はミラー、２７は干渉計である。
【００２３】
前述の照明光学系は、図２に示すようにマスク１６のパターン２８の一部をスリット状の光束によりスリット状照明２９を行い、投影光学系２２によりウエハ２３上に上記パターン２８の一部を縮小投影している。
【００２４】
この時、マスク１６およびウエハ２３を投影光学系２２とスリット状照明２９に対し、投影光学系２２の縮小比率と同じ速度比率で図示されている矢印の様に互いに逆方向にスキャンさせながら、ＡｒＦエキシマレーザ１からのパルス光による多パルス露光を繰り返すことにより、マスク１６全面のパターン２８をウエハ２３上の１チップ領域または複数チップ領域に転写する。
【００２５】
図１に戻り、１８はマスク１６を保持しているマスクステージで、不図示の駆動系により矢印Ｃの方向にスキャン駆動する。１９はマスクステージ１８に固定されたミラー、２０はマスクステージ１８の速度を検出するレーザ干渉計、２４はウエハ２３を保持しているウエハチャック、２５はウエハチャック２４を保持しているウエハステージで、不図示の駆動系により矢印Ｄの方向にスキャン駆動する。２６はウエハステージ２５に固定されたミラー、２７はウエハステージ２５の速度を検出するレーザ干渉計である。
【００２６】
３１は不活性ガス供給手段で、本実施例においては照明光学系の容器１７と投影光学系２２の２箇所に供給を行っている。
照明光学系の容器１７への供給は、供給系３２によりＡｒＦエキシマレーザ１のレーザ射出端近傍より行われ、レーザ光路に沿って順次各光学素子を経由し、容器１７内の気体を排出するように流れ、最終的には集光レンズ１３近傍から排気系３３を介して排気手段３４に排気される。
【００２７】
また、投影光学系２２への不活性ガス供給は、供給系３５により投影光学系２２の一端から行われ、内部の光学素子（不図示）の間を順次経由して他端から排気系３６を介して排気手段３４に排気される。
【００２８】
３７はさらに別の不活性ガス供給手段で、本実施例においては供給系３８により、インプットレンズ４に個別に供給を行っている。
【００２９】
図３にインプットレンズ４およびその周辺の詳細を示す。同図において、４１ａ〜４１ｂは図１で述べたビーム整形光学系３内の光学素子の一部、４２はケース、４３ａ，４３ｂはスペーサ、４４は押え環、４５ａ〜４５ｂは配管、４６は容器、４７は導風板である。
【００３０】
さらに、４８ａ，４８ｂは図１で述べた結像レンズ５内の光学素子の一部、４９はケース、５０はスペーサ、５１ａ，５１ｂは配管である。
【００３１】
また、１４は図１で述べた通りアクチュエータで、５２はハウジング、５３はシャフト、５４はシール材、５５は軸受け、５６は回転板、５７ａ，５７ｂは第１のインプットレンズ要素、５８は鏡筒、５９ａ，５９ｂは押え環、６０は排気口、６１ａ，６１ｂは第２のインプットレンズ要素、６２は鏡筒、６３ａ，６３ｂは押え環、６４は排気口である。
【００３２】
次に、図３に沿って、各部の作用について説明する。
図１の説明で述べた通り、ビーム整形光学系を通過したビームは所定のビーム形状に整形されるが、その終端部の要素が図中の光学素子４１ａ，４１ｂである。光学素子４１ａ，４１ｂおよびビーム整形光学系を形成する他の光学素子（不図示）は、ケース４２に収納されており、本図においては、スペーサ４３ａ、光学素子４１ａ、スペーサ４３ｂ、光学素子４１ｂが順次組込まれ、これらがケース４２の終端の内周に螺合された押え環４４によって固定されている。ケース４２およびスペーサ４３ａ，４３ｂにはガス流通孔が備えられ、光源側から順次光路を通過してきた不活性ガスは、図中における矢印Ａのように光学素子４３ａ部に到達し、各流通孔および配管４５ａ，４５ｂを経由し、光学素子４１ａと４１ｂの空間を不活性ガス置換しながら容器４６内に導かれる。導風板４７は、導かれた不活性ガスが容器４６内全体をよどみなく置換するように配置されている。容器４６を経由した不活性ガスは、配管５１ａより光学素子４８ａと４８ｂの間の空間に導かれ、この空間を不活性ガス置換した後配管５１ｂより不図示の後続光学系へと流通する。尚、光学素子４８ａ，４８ｂおよび結像レンズを形成する他の光学素子（不図示）は、ケース４９に収納されており、本図においては、光学素子４８ａ、スペーサ５０、光学素子４８ｂが順次組込まれ、これらが不図示の固定手段でケース４９内に固定されている。ケース４２と容器４６、および容器４６とケース４９の接続部は、外気との通気性がないように密閉されているため、上述の不活性ガスが外部にリークすることはない。
【００３３】
次に、第１のインプットレンズ要素５７ａおよび５７ｂはそれぞれ鏡筒５８の両端より組込まれ、鏡筒５８両端の内周に螺合された押え環５９ａ，５９ｂにより固定されている。同様にして、第２のインプットレンズ要素６１ａおよび６１ｂは、それぞれ鏡筒６２の両端より組込まれ、鏡筒６２両端の内周に螺合された押え環６３ａ，６３ｂにより固定されている。上述の第１のインプットレンズと第２のインプットレンズは異なる光学素子より形成されているため、レーザ光路にいずれか一方を切り換え挿入することで、図１中の結像レンズ５を介することでオプティカルインテグレータ７に入射するビームの強度分布をコントロールすることが可能となっている。
【００３４】
次に、上記インプットレンズの切り換え機構について説明する。
鏡筒５８および鏡筒６２は、回転板５６に固定されている。回転板５６はアクチュエータ１４に対してシャフト５３で連結されている。さらに、シャフト５５は軸受け５５を介してハウジング５２に支持されるとともに、アクチュエータ１４は、不図示のホルダーに固定されている。第１のインプットレンズと第２のインプットレンズの位置決めは、アクチュエータに内蔵された角度センサー（不図示）により行われる。
【００３５】
ハウジング５２には、図１に示した不活性ガス供給手段３７より個別に供給されたガス導入口６５が備えられ、図中矢印Ｂのごとく導入された不活性ガスは、ハウジング５２の内周に設けられ、かつ導入口６５と連通した内周溝６６に導かれる。
【００３６】
シャフト５３には、上記内周溝６６と連通する通気孔６７があり、シャフト５３が回転しても、常に内周溝６６との連通は維持される。尚、シャフト５３とハウジング５２との間には、図示のごとくシール材５４があり、内周溝６６と通気孔６７の連通において不活性ガスがリークすることなく回転運動が可能になっている。
【００３７】
通気孔６７は、さらに回転板５６内に設けられた通気孔６８と連通し、鏡筒５８の通気孔６９および鏡筒６２の通気孔７０を経由してそれぞれの鏡筒に不活性ガスが導かれ第１のインプットレンズ要素５７ａと５７ｂの間を置換したガスは排気口６０より、また第２のインプットレンズ要素６１ａと６１ｂの間を置換したガスは排気口６４よりそれぞれ容器４６内に放出される。矢印Ａで示される、図１の不活性ガス供給手段３１から供給されるガス流量に対して、矢印Ｂで示される図１の不活性ガス供給手段３７から供給されるガス流量は相対的には究めて微量である。つまり、矢印Ａのガスは、図１に示す照明光学系全体の容器１７内を置換する必要があり、矢印Ｂは第１および第２のインプットレンズの鏡筒５８および６２の内部のみ置換するもので、容器１７の内容積に比べて鏡筒５８，６２の内容積は非常に少ない。従って、排気口６０，６４から排出されるガスの流れが矢印Ａからのガスの流れに多大な悪影響を及ぼし、置換効率の低下を招くようなことは実質的にはないものの、排出口６０および６４の形状としては、容器４６内全体のガス流通を不安定にしないように配慮することが望ましい。
【００３８】
次に、図１の不活性ガス供給手段３１および３７の詳細について、図４を用いて説明する。
図４は、不活性供給手段からガスを供給する各ユニットまでをブロック図にして示したものである。同図において、８１は、不活性ガスである窒素の供給源（不図示）に接続された給気ラインで、途中二分岐され、一方は不活性ガス供給手段３１へ、他方は不活性ガス供給手段３７に接続される。
【００３９】
まず、不活性ガス供給手段３１の内部構成について説明する。給気ライン８１はさらに８２と８３のラインに分岐される。ライン８２は第１電磁弁８４に接続され、さらに第１圧力計８５を経由後、絞り８６，８７に分岐して接続される。絞り８６，８７によるガス流量の設定については後述する。絞り８６は供給系３２に接続され、絞り８７は供給系３５に接続される。
【００４０】
また、ライン８３は第２電磁弁８８に接続され、さらに第２圧力計８９を経由後、絞り９０，９１に分岐して接続される。絞り９０は供給系３２に接続され、絞り９１は供給系３５に接続される。
【００４１】
次に不活性ガス供給手段３７の内部構成について説明する。
給気ライン８１からの分岐ラインは、第３電磁弁９２に接続され、さらに第３圧力計９３を経由して絞り９４に接続される。
【００４２】
図１で説明したように、供給系３２は照明光学系全体を含む容器１７に接続され、排気系３３を経由して排気手段３４に接続される。また、供給系３５は、投影光学系２２に接続され、排気系３６を経由して排気手段３４に接続される。絞り９４は照明光学系の容器１７内に配置されたインプットレンズ４に接続され、インプットレンズ４から排出されたガスは容器１７、排気系３３を経由して排気手段３４に排気される。
排気手段３４は、さらに不図示の排気設備に排気ライン９５を介して接続される。
【００４３】
次に、図４の構成にしたがって各構成要素の設定および動作について説明する。
窒素供給の開始は、不図示のコントローラの指令により、第１電磁弁８４および第３電磁弁９２が開かれることで行われる。その際、第２の電磁弁８８は閉じた状態となっている。圧力計８５および９３は、上述のコントローラ（不図示）に接続されており、第１電磁弁８４および第３電磁弁９２が開いて、所定のガス圧力に達したことを確認する。もしも給気系に異常が発生し、所定のガス圧力に達しない場合はコントローラに異常を知らせる信号を送り、装置の停止等の処置をとるシステムとなっている。
【００４４】
絞り８６，８７は、それぞれ容器１７、投影光学系２２内の大気等のガスを必要最小限の時間で窒素に置換するように、最適流量にそれぞれ設定されている。絞り９４については、前述の通り容器１７の置換が行われ、実質的にＡｒＦエキシマレーザ１の発振を開始しても良い状態になるまでの間に、インプットレンズ内の置換が終了されるように流量設定されている。
【００４５】
不図示のコントローラは、所定の時間経過した後に第１電磁弁８４と第３電磁弁９２を閉じる一方で、第２電磁弁８８を開く。圧力計８９は、第２電磁弁８８が開いて所定のガス圧力に達したことを確認する。もしも給気系に異常が発生し、所定のガス圧力に達しない場合はコントローラに異常を知らせる信号を送り、装置の停止等の処置をとるシステムとなっている。
【００４６】
既に容器１７および投影光学系２２内の窒素ガスによる置換は終了しているため、以後はこの置換状態を維持するレベルで窒素が供給されれば良い。従って、絞り８６の設定流量をＱ86、絞り８７の設定流量をＱ87、絞り９０の設定流量をＱ90、絞り９１の設定流量をＱ91とした場合、Ｑ90＜Ｑ86およびＱ91＜Ｑ87といった関係になる。
【００４７】
図５に、上述のフローに沿った窒素流量と窒素置換状態の推移の概念図を示す。図５の中で、（Ａ）は容器１７への窒素供給量を示し、横軸は時間で縦軸は窒素流量である。ｔ0 にて窒素供給を開始し、流量はＱ86で一定である。時間ｔ1 にて窒素流量をＱ90に切り換える。この過程における容器１７内の窒素置換状態を示す指標としての酸素濃度の推移を（Ｂ）に示す。横軸は時間、縦軸は容器１７内の酸素濃度である。窒素供給開始時点（ｔ0 ）での初期酸素濃度をｄ0 、露光を開始しても実質的に支障のない酸素濃度をｄ1 で示す。酸素濃度がｄ1 に到達する時間をｔ2 としたとき、ｔ2 ≦ｔ1 の関係になるように窒素流量切り換えのタイミングを設定している。
【００４８】
次に、（Ｃ）はインプットレンズ４への窒素供給量を示し、（Ｄ）はインプットレンズ内の酸素濃度の推移を示す。（Ｃ）において、ｔ0 にて窒素供給を開始し、流量はＱ94で一定で、時間ｔ3 にて窒素供給を停止する。（Ｄ）において、インプットレンズ４内の酸素濃度が、露光を開始しても実質的に支障のない酸素濃度ｄ1 に到達する時間はｔ4 で示され、ｔ4 ≦ｔ3 の関係になるように窒素流量切り換えのタイミングを設定している。また、（Ｃ）のごとくｔ3 以降窒素供給を停止しても、容器１７内であるためインプットレンズ４の周囲は窒素雰囲気であることから、窒素置換レベルが供給停止後に悪化することはない。
【００４９】
次に、（Ｅ）は投影光学系２２への窒素供給量を示し、（Ｆ）は投影光学系２２内の酸素濃度の推移を示す。（Ｅ）において、ｔ0 にて窒素供給を開始し、流量はＱ87で一定である。時間ｔ1 にて窒素流量をＱ91に切り換える。（Ｆ）において、投影光学系２２内の酸素濃度が、露光を開始しても実質的に支障のない酸素濃度ｄ2 に到達する時間はｔ5 で示され、ｔ5 ≦ｔ1 の関係になるように窒素流量切り換えのタイミングを設定している。
【００５０】
以上説明したように、所定の窒素置換レベルまでの到達時間が予めわかっていれば、図４の電磁弁８６，８７，９０，９１，９２切り換えタイミングを不図示のコントローラに任意に設定することが可能になるが、さらに窒素流量の切り換えタイミングを最適化して窒素消費量を少なくしたい場合は、容器１７、インプットレンズ４および投影光学系２２内に酸素濃度計等の置換レベルモニター手段を設け、モニター出力に応じてコントローラにより窒素流量切り換えを行ってもよい。
【００５１】
また、上記説明においては、インプットレンズ４への窒素供給を所定時間で停止する場合について述べたが、もしも窒素供給を停止せずに微量だけ窒素を供給したい場合は、図６に示す構成にしてもよい。図中、図４と共通の要素については同じ番号を付けるとともに、説明を省略する。
【００５２】
図６において、９６は第４電磁弁、９７は第４圧力計、９８は絞りである。この場合、絞り９４の窒素流量Ｑ94と絞り９８の窒素流量Ｑ98との関係はＱ98＜Ｑ94となっており、不図示コントローラにより第３電磁弁９２が閉じる際、第４電磁弁９６が開き、インプットレンズ４には窒素が所定量供給される。
【００５３】
（第２の実施例）
図７は、図１に示した実施例に加えて、さらに投影光学系２２内の特定レンズ空間に、個別窒素供給を付加した例を示すものである。図中、図１と共通の要素については同じ番号を付けるとともに、その説明を省略する。
【００５４】
投影光学系２２の構成は以下の通りである。
図７において、１０１ａ〜１０１ｇはレンズ、１０２ａ〜１０２ｅはレンズホルダー、１０３は群ホルダー、１０４は投影光学系容器、１０５はアクチュエータ、１０６は連結器である。
【００５５】
レンズ１０１ａはレンズホルダー１０２ａに保持されており、以下同様にレンズ１０１ｄ，１０１ｅ，１０１ｆ，１０１ｇは各々レンズホルダー１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ，１０２ｅに保持されている。また、レンズ１０１ｂと１０１ｃは群ホルダー１０３に保持され、アクチュエータ１０５により光軸方向に駆動することで投影光学系２２の収差補正を行う。尚、アクチュエータ１０５は連結器１０６を介して群ホルダー１０３に連結されている。
【００５６】
本実施例においては、不活性ガス供給手段３１より投影光学系容器１０４の上端付近より内部にガス供給され、レンズホルダー１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄに備えられた通気孔を介してレンズ間の空間を順次窒素置換を行い、最終的に排気手段３４に排気される。さらに不活性ガス供給手段３７より、群ホルダー１０３内に窒素が供給され、レンズ１０１ｂと１０１ｃの間の空間を窒素置換した後、群ホルダー１０３に備えられた通気孔より容器１０４内に排出される。その後、上述と同様、各レンズホルダーの通気孔を介してレンズ間の空間を順次経由し、最終的に排気手段３４に排気される。第１の実施例で述べたように、本実施例においても不活性ガス供給手段３１からの窒素流量に比べて、不活性ガス供給手段３７からの窒素流量は微量で済むため、群ホルダー１０３からの排出ガスが容器１０４内の窒素の流通を乱すことは、実質的にはない。
【００５７】
群ホルダー１０３への窒素供給については、第１の実施例と同様、所定時間で供給を停止してもよいし、あるいは、停止することなく流量を小さくした状態に切り換える方法でもよい。
【００５８】
以上、２つの実施例について説明したが、不活性ガス供給手段３７から個別に不活性ガスを供給する対象は、本実施例のように駆動を行う光学素子に限定するものではなく、例えば、光学素子あるいは周辺の構造物の配置上、不活性ガス置換が行われにくい所であっても構わない。
【００５９】
さらに、前述の実施例においては、不活性ガスとして窒素を述べたが、不活性ガスであれば他のものを使用しても、本発明の効果にかわりはない。
【００６０】
（デバイス生産方法の実施例）
次に上記説明した露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
図９は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００６１】
図１０は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００６２】
本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造することができる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光路の不活性ガス雰囲気への置換時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係る投影露光装置の概略構成図である。
【図２】 図１の装置における走査露光の概念を説明する図である。
【図３】 図１におけるインプットレンズ部分の詳細図である。
【図４】 図１の装置における不活性ガス供排気系統図である。
【図５】 図１の装置における窒素流量と窒素置換状態の推移の概念を示すグラフである。
【図６】 図４の供排気系統の変形例を示す図である。
【図７】 本発明の他の実施例に係る投影露光装置の概略構成図である。
【図８】 従来例の投影露光装置の概略の構成を示す説明図である。
【図９】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。
【図１０】 図９におけるウエハプロセスの詳細な流れを示す図である。
【符号の説明】
１：ＡｒＦエキシマレーザ、４：インプットレンズ、１７：容器、１６：マスク、２２：投影光学系、２４：ウエハ、３１：不活性ガス供給手段、３４：排気手段、３７：不活性ガス供給手段、１０１ａ〜１０１ｇ：レンズ、１０２ａ〜１０２ｅ：レンズホルダー、１０３：群ホルダー、１０４：容器。
Claims (5)
- 基板を露光する露光装置において、
光源から前記基板に至る光路中に選択的に配置されるべき複数の光学素子を収納する容器と、
前記複数の光学素子を該複数の光学素子の鏡筒、該鏡筒に固定された回転板および該回転板を回転させるためのシャフトにより保持する、前記容器内に配置された保持手段と、
前記容器、前記保持手段および前記複数の光学素子によって囲まれた、前記光路を含む第１の空間に、前記容器外から不活性ガスを供給する第１の供給手段と、
前記鏡筒および前記複数の光学素子によって囲まれた第２の空間に前記シャフトおよび前記回転板を介して不活性ガスを供給する、前記第１の供給手段とは異なる第２の供給手段と、
前記第１の空間から前記容器外への排気を行う排気手段と
を備え、
前記鏡筒は、前記第１の空間と前記第２の空間との間の通気孔を備え、かつ前記第１の供給手段による不活性ガス供給流量は、前記第２の供給手段による不活性ガス供給流量より大きいことを特徴とする露光装置。 - 前記第２の空間内の不活性ガス置換レベルをモニターするモニター手段と、前記モニター手段の出力に応じて前記第２の供給手段による不活性ガス供給流量を制御する制御手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
- 前記第１の供給手段による不活性ガス供給流量と前記第２の供給手段による不活性ガス供給流量とを制御する制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
- 前記容器が、前記光源からの光をマスクまで導く照明光学系の少なくとも一部を収納したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の露光装置。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光するステップを有することを特徴とするデバイス製造方法。
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