JP2005005395A - Gas feeding evacuation method and apparatus, mirror cylinder, exposure device, and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、密閉室内にガスを供給する一方、該密閉室内から該ガス及び密閉室内の不純物等を排気するガス給排気方法及びガス給排気装置、該ガス給排気装置を備え、光学素子を保持する鏡筒、該鏡筒を備え、マスクに形成されたパターンを基板に転写する露光装置及び露光方法に関する。
【0001】
【背景技術】
従来より、半導体デバイスや液晶表示デバイスを、リソグラフィ技術を用いて製造する際には、パターンが形成されたマスクに露光用照明光(露光光)を照射し、このマスクのパターンの像を、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハやガラステンプレート等の感光性基板上に投影露光する露光装置が使用されている。近年においては、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求に伴い、使用される露光光は短波長化される傾向にあり、これまでの水銀ランプに代わってKrF(クリプトンフッ素)エキシマレーザ(248nm)、ArF(アルゴンフッ素)エキシマレーザ(193nm)を用いた露光装置が実用化されつつある。また、更なるパターン形状の微細化を目指してF2(フッ素)レーザ(157nm)を用いた露光装置の開発も進められている。
【0002】
露光光の波長が180nm以下といった真空紫外線光の場合、露光光の通過する空間である光路空間内に酸素分子、水分子、二酸化炭素分子、有機物などと言った、かかる波長域の光に対し強い吸収特性を備える物質(以下「吸光物質」という)が存在していると、露光光は吸光物質によって吸収されてしまい十分な強度で基板上に到達できない。したがって、真空紫外線光を用いた露光装置では、十分な光量を有する露光光でマスクのパターン像を基板上に転写するために、露光光の通過する光路空間を密閉室として外部からの吸光物質の流入を遮断するとともに、露光処理を行うに際し光路空間内に存在する吸光物質を低減する作業が行われるようになっている。従来、光路空間内の吸光物質を低減する方法としては、露光光に対する吸収性の少ない特性を有する、ヘリウム、アルゴン、窒素などといった物質(以下「不活性ガス」という)を光路空間内に供給してこの光路空間を不活性ガスで満たすといった方法がある。
【0003】
ところで、上述したような露光装置において、露光光の通過する光路空間には鏡筒により保持されている光学素子(レンズ)が複数配置されており、光路空間はこの鏡筒によって密閉室とされている。そして、密閉室である鏡筒の上部には外部よりガス供給用の配管が接続され、この配管を介して鏡筒の上部に不活性ガスが供給され、不活性ガスが鏡筒の下部まで流れた後、鏡筒の下部に接続した排気用の配管を介して鏡筒の下部から不活性ガスや吸光物質を含む不純物等が鏡筒の外に排気されるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
鏡筒は、その外周面の所定高さ位置に形成したフランジを介して露光装置のボディフレーム上に搭載されており、フランジがボディフレームの上端面に固定される。鏡筒のフランジよりも上方部分はボディフレームの上端面から起立して突出するが、鏡筒のフランジよりも下方部分はボディフレームの上端面に形成した取り付け穴から挿入されて、ボディフレーム内に収容される。このため、鏡筒のフランジよりも上方部分は、ボディフレームによって囲まれておらず、その周囲は空間的な余裕が比較的あるのに対し、鏡筒のフランジよりも下方部分は取り付け穴やボディフレームによって囲まれていて、その周囲は空間的な余裕がない。また、鏡筒の最下端部はウエハステージに接近し、該ウエハステージの周囲にはウエハステージ関連の周辺機器が配置されていて、鏡筒の最下端部の周囲は特に空間的な余裕がない。
【0005】
したがって、鏡筒に対して外部から配管を接続する際、鏡筒のフランジよりも下の下方部分では配管を接続するのが困難であり、特に鏡筒の最下端部では配管を接続するのが非常に困難である。
【0006】
このように、露光装置のボディフレーム内では、空間的な余裕がなく、配管作業が煩雑となって作業時の負担が大きくなり、作業性が低下する。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ガスの排気通路を作業性良く容易に構築することができるガス給排気方法及びガス給排気装置を提供することを目的とする。
【0007】
また、ガスの排気通路が作業性良く構築されるとともに、鏡筒自体の組み立て作業や調整作業の能率を向上させることができる鏡筒を提供することを目的とする。
【0008】
さらに、投影光学系としてこの鏡筒を備えることにより精度良い露光処理を行うことができる露光装置、光路空間内の吸光物質を低減することによって精度のよい露光処理を行うことができる露光方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する、本発明の請求項1に記載のガス給排気方法は、密閉室(H)の一端部(例えば密閉室の上端部)からガスを供給する一方、該ガスが該密閉室の他端部(例えば密閉室の下端部)に流れた後、前記ガスを、前記密閉室の外に排気するガス給排気方法において、前記密閉室の他端部に流れた前記ガスを、前記密閉室の外周に設けたフランジ(FL)から又は該フランジ(FL)と前記密閉室(H)の一端部との間から前記密閉室の外に排気することを特徴とする。
【0010】
また、本発明の請求項5に記載の給排気装置は、密閉室の一端部(例えば密閉室の上端部)からガスを供給する一方、該ガスが該密閉室の他端部(例えば密閉室の下端部)に流れた後、前記ガスを、前記密閉室の外に排気するガス給排気装置において、前記密閉室の他端部に流れた前記ガスを、前記密閉室の外周に設けたフランジ(FL)から又は該フランジと前記密閉室(H)の一端部との間から前記密閉室の外に排気する排気機構(10,11,12,20,21,211,204)を備えてなることを特徴とする。
【0011】
すなわち、密閉室の他端部(下端部)に流れたガスは、該他端部から密閉室の外に排気されるのではなく、一旦フランジやフランジと密閉室の一端部(上端部)との間の位置まで戻され、この後フランジから又はフランジと密閉室の一端部との間の位置から密閉室の外に排気される。
【0012】
本発明の給排気方法、装置によれば、密閉室を構成する筒体のフランジの下方部分に配管を接続することなく(配管の困難な場所での配管作業を行うことなく)、ガスの給排気を行うことが出来る。また、密閉室に供給されたガスは密閉室の一端部(上端部)から他端部(下端部)に流れた後(密閉室全体を流れた後)、密閉室の壁部自身からの脱ガスや密閉室内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより密閉室内は次第に不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになる。
【0013】
上述のガス給排気方法、ガス給排気装置において、前記密閉室の壁内部に排気通路(10)を形成し、この排気通路を介して、前記密閉室の他端部に流れたガスを、前記フランジから又は該フランジと前記密閉室の一端部との間から前記密閉室の外に排気することが好ましい。
【0014】
これにより、密閉室の他端部(下端部)に流れたガスを一旦フランジやフランジと密閉室の一端部(上端部)との間の位置まで戻すための配管を、密閉室を構成する筒体に接続しなくても済み、煩雑な配管作業を行うことなくガスの給排気が行え、作業性が向上する。
【0015】
また、前記フランジの内部に前記排気通路と連通するフランジ内排気通路(20)を形成して、前記密閉室の他端部に流れた前記ガスを、排気通路(10)及びフランジ内排気通路(20)を介して前記密閉室の外に排気することが好ましい。
【0016】
これにより、ガス等を排気するための配管の長さを可及的に短くすることが可能となる。
また、前記フランジと前記密閉室の一端部(上端部)との間の位置に前記排気通路と連通する排気口(12)を形成して、前記密閉室の他端部に流れた前記ガスを、排気通路(10)及び排気口(12)を介して前記密閉室の外に排気することが好ましい。
【0017】
これにより、ガス等を排気するための配管がより容易となる。
また、本発明の請求項9に記載の鏡筒は、複数の光学素子(L1乃至L13等)を保持し、外周にフランジ(FL)が形成された鏡筒(PK)において、前記鏡筒(PK)の一端部と前記フランジ(FL)との間からガスを供給するガス給気装置(203,207,215)と、前記鏡筒(PK)の他端部に流れたガスを、前記フランジから又は該フランジと前記鏡筒の一端部との間から前記鏡筒の外に排気する排気機構(10,11,12,20,21,211,204)とを含むことを特徴とする。
【0018】
本発明の鏡筒によれば、鏡筒のフランジの下方部分に配管を接続することなく(配管の困難な場所での配管作業を行うことなく)、ガスの給排気を行うことが出来る。また、鏡筒に供給されたガスは鏡筒の一端部(上端部)から他端部(下端部)に流れた後(鏡筒全体を流れた後)、鏡筒内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより次第に鏡筒は不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになる。
【0019】
上述の鏡筒において、前記鏡筒の壁内部に該鏡筒の他端部から一端部に向けて延びる排気通路(10)を形成し、この排気通路を介して、前記鏡筒の他端部に流れたガスを、前記フランジから又は該フランジと前記鏡筒の一端部との間から前記鏡筒の外に排気することが好ましい。
【0020】
これにより、鏡筒の他端部(下端部)に流れたガスを一旦フランジやフランジと鏡筒の一端部(上端部)との間の位置まで戻すための配管を、鏡筒に接続しなくても済み、煩雑な配管作業を行うことなくガスの給排気が行え、作業性が向上する。
【0021】
また、本発明の請求項13に記載の露光装置は、マスク(220)に形成されたパターンを所定面上に転写する投影光学系(150)を備える露光装置において、前記投影光学系は複数の光学素子(L1乃至L13等)で構成され、該複数の光学素子は請求項9乃至12のいずれかに記載の鏡筒(PK)で保持されていることを特徴とする。
【0022】
本発明の露光装置によれば、投影光学系の複数の光学素子を保持する鏡筒として上述した本発明の鏡筒を備えることにより、鏡筒のフランジの下方部分に配管を接続することなく(配管の困難な場所での配管作業を行うことなく)、ガスの給排気を行うことが出来る。また、鏡筒に供給されたガスは鏡筒の一端部(上端部)から他端部(下端部)に流れた後(鏡筒全体を流れた後)、鏡筒内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより次第に鏡筒は不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになり、パターンの転写を精度良く行うことが出来る。
【0023】
また、本発明の請求項18に記載の露光方法は、露光光(EL)を用いてパターンを被露光基板(230)に転写露光する露光方法において、前記露光光の光路を含む空間を形成する密閉室(H)内にガスを供給する一方、該ガスが前記密閉室(H)の他端部に流れた後、前記ガスを前記密閉室(H)の外に排気するガス給排気を、請求項1乃至4のいずれかに記載のガス給排気方法によって行い、前記密閉室(H)内の前記ガスの濃度が所定値に達した後、露光処理を行うことを特徴とする。
【0024】
本発明の露光方法によれば、露光光の光路を含む空間を形成する密閉室のガスの給排気は、密閉室を構成する筒体のフランジの下方部分に配管を接続することなく(配管の困難な場所での配管作業を行うことなく)行うことが出来る。また、密閉室に供給されたガスは密閉室の一端部(上端部)から他端部(下端部)に流れた後(密閉室全体を流れた後)、密閉室内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより密閉室内は不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになり、比較的短時間で密閉室内のガスの濃度が所定値に達する。さらに、密閉室内のガスの濃度が所定値に達した後、露光処理を行うので、精度良く露光処理を行うことが出来る。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下本発明のガス給排気方法、ガス給排気装置、鏡筒、露光装置及び露光方法の実施形態について図1乃至図6を参照して説明する。
【0026】
図1は本発明のガス供給装置及び露光装置の一実施形態を示す全体構成図、図2は図1の露光装置に装備される投影光学系(鏡筒)の一実施態様を示す縦断面図、図3は図2の投影光学系(鏡筒)の変形例を示す縦断面図、図4(a)は図2又は図3の分割鏡筒504の壁部内に形成された排気通路を示す横断面図、図4(b)は図4(A)のA−A線に沿う断面図、図5は分割鏡筒503と分割鏡筒504とが接続された状態を示す縦断面図、図6は分割鏡筒の接続部の他の実施態様を示す部分縦断面図である。
【0027】
まず本実施形態の露光装置の全体構成及び動作について、図1を参照して説明する。
本実施形態においては、露光用ビームとしてF2レーザー光を用いるステップ・アンド・スキャン型投影露光装置を例示して本発明を説明する。
【0028】
露光装置100は、光源110、照明光学系120、レチクル操作部140、投影光学系(PL)150、ウエハ操作部160、アライメント系170、局所ガス供給部(パージ部)180、環境制御系200及び図示せぬ制御部等を有する。
【0029】
なお以下の説明においては、投影光学系150の光軸と直交して紙面と垂直な方向をX方向、投影光学系150の光軸と直交して紙面と平行な方向をY方向、また、X、Y方向と直交して投影光学系150の光軸と平行な方向をZ方向とする。
【0030】
光源110は、真空紫外域である波長157nmのパルスレーザー光を発生するF2レーザーである。光源110より出射された光ビームは、照明光学系120に入射される。
【0031】
照明光学系120は、光源110より射出された光ビームの整形及び照度の均一化等の処理を行い、生成した露光光を転写すべきパターンが形成されたレチクル(R)220に照射する。
【0032】
照明光学系120は、可動ミラーを有し光源110より射出された光ビームの位置合わせを行うビームマッチングユニット(BMU)121、光ビームの減光率を調整する可変減光器としての光アッテネータ122、光ビームを整形するビーム整形光学系123、露光光の光量分布を調整するオプティカル・インテグレータとしてのフライアイレンズ124、露光光の光量分布を円形、複数の偏心領域、輪状帯などで決定して照明条件を決定する開口絞り125、露光光量検出のために光ビームを分岐するビームスプリッタ126、ミラー127及び131、リレーレンズ128及び130、照明領域を規定するレチクルブラインド(視野絞り)129、コンデンサレンズ系132及びこれらを収容する照明系チャンバ133を有する。
【0033】
このような照明光学系120においては、光源110より射出された光ビームは、ビームマッチングユニット121において光軸が照明光学系120の光軸と一致するように調整され、光アッテネータ122に入射される。光アッテネータ122の減光率は、図示せぬ制御部からの制御信号に基づいて段階的又は連続的に調整されるようになっており、これにより露光光量の調整がなされる。なお、露光光量の調整は、光源110における光ビームの出力エネルギーの制御と合わせて行われる。
【0034】
光アッテネータ122を通過した光ビームは、ビーム整形光学系123において断面形状が整形され、フライアイレンズ124において光量分布が均一化された後、開口絞り125を介してビームスプリッタ126に入射される。
【0035】
ビームスプリッタ126は、透過率が高く反射率が低いビームスプリッタ126であって、これにより反射された光は、図示せぬインテグレータセンサに入射され光量が計測される。そして、計測された光量、及び、予め記憶されているビームスプリッタ126の透過率あるいは反射率に基づいて、図示せぬ制御部において露光光ELの光量が検出され、これに基づいてその光量の制御が行われる。
【0036】
ビームスプリッタ126を通過した露光光ELは、ミラー127によりほぼ水平方向に反射され、リレーレンズ128を介してレチクルブラインド129に達する。
【0037】
レチクルブラインド129は、レチクル220のパターン面と光学的にほぼ共役な面に配置された、レチクル220のパターン面の照明領域外(露光範囲外)を覆うことによりレチクル220の照明領域を規定する遮光板である。レチクルブラインド129は、固定ブラインド及び可動ブラインドを有し、露光光ELが照射されるレチクル220の照明領域を、投影光学系150の円形視野内で露光光ELの光軸を中心としてX方向に延びる矩形形状に規定する。またレチクルブラインド129は、走査露光中、レチクル220が移動される走査方向(本実施形態ではY方向)の照明領域の幅を所定の幅に制御する。
【0038】
レチクルブラインド129を通過した露光光ELは、リレーレンズ130、ミラー131及びコンデンサレンズ系132を介してレチクル操作部140に入射され、レチクル220のパターン面上の所定の領域を照明する。
【0039】
照明光学系120のこれらビームマッチングユニット121からコンデンサレンズ系132に至る各構成部は、F2レーザー光である露光光ELに対してエネルギー吸収の少ない不活性ガス(透過性ガス、例えばヘリウム、窒素等)、若しくはこれらヘリウム、窒素等の混合ガスを充満させた照明系チャンバ133内に収容されている。
【0040】
照明系チャンバ133は、バルブ209を介して不活性ガス回収装置204に接続され、またバルブ205を介して不活性ガス供給装置203に接続されている。従って、バルブ205及びバルブ209をそれぞれ開くことによって、照明系チャンバ133内の空気が排気される一方、照明系チャンバ133内に不活性ガスが供給されて、照明系チャンバ133内の空気が不活性ガスに置換される。
【0041】
レチクル操作部140は、投影光学系150と照明光学系120との間に設けられ、レチクル(マスク)220を保持し、照明光学系120より出射され投影光学系150に入射される露光光ELにレチクル220上のパターンの所望の領域が適切に照射されるように、その位置、姿勢を制御する。
【0042】
レチクル操作部140は、レチクルステージ141、図示せぬレーザー干渉計システム及びレチクル室142を有する。
レチクルステージ141は、所定のストロークでY方向に移動可能に、またXY平面内で回転方向及び並進方向に微動可能に、レチクル220を保持する。 レチクルステージ141は、図示しない少なくとも6つの測長軸を有するレーザー干渉計システムによって、X、Y方向の位置、X軸、Y軸及びZ軸回りの3つの回転量(ピッチング量、ローリング量、ヨーイング量)、及び、Z方向の位置(投影光学系150との間隔)が計測されている。レチクルステージ141は、これらの計測結果より図示せぬ制御部において生成される制御信号に基づいて、レチクル220を所望の位置、姿勢に調整し、また、走査露光時に、ウエハ230の移動に同期して、露光光ELの照明領域に対してレチクル220を走査方向(Y方向)に所定の速度で移動する。
【0043】
レチクルステージ141は、露光光ELに対してエネルギー吸収の少ない不活性ガスを充満させたレチクル室142に収容されている。
レチクル室142は、バルブ210を介して不活性ガス回収装置204に接続され、またバルブ206を介して不活性ガス供給装置203に接続されている。従って、バルブ206及びバルブ210をそれぞれ開くことによって、レチクル室142内の空気が排気される一方、レチクル室142内に不活性ガスが供給されて、レチクル室142内の空気が不活性ガスに置換される。
【0044】
投影光学系150(PL)は、レチクル220のパターンの縮小像を、露光光ELの照明領域と共役な露光領域(ウエハ230での露光光ELの照射領域)に形成する両側テレセントリックな縮小系である。すなわち、レチクル220のパターンの像は、投影光学系150により所定の縮小倍率α(αは例えば1/4、1/5等)で縮小され、ウエハ操作部160のウエハステージ上に載置されている予め表面にフォトレジストが塗布されたウエハ230上に投影される。
【0045】
なお、本実施形態において露光光ELはF2レーザー光であるため、透過率のよい光学硝材は、螢石(CaF2)、フッ素や水素をドープした石英ガラス、及び、フッ化マグネシウム(MgF2)等に限られる。従って、投影光学系150を屈折光学部材のみで構成して所望の色収差特性等の結像特性を得るのは難しく、投影光学系150は、屈折光学部材と反射鏡を組み合わせた反射屈折系により構成する。
【0046】
投影光学系150においては、レチクル220側の光学部材(光学素子)からウエハ230側の先端の光学部材までの全ての光学部材(投影光学系150内の露光光ELの全光路)は、F2レーザー光である露光光ELに対してエネルギー吸収の少ない不活性ガスを充満させた鏡筒PK内に収容されている。
【0047】
鏡筒PKは、その外周に形成したフランジFL(図2又は図3参照)を介して露光装置の図示しないボディフレームに搭載され、固定されている。鏡筒PKは、バルブ211を介して不活性ガス回収装置204に接続され、またバルブ207を介して不活性ガス供給装置203に接続されている。従って、バルブ207及びバルブ211をそれぞれ開くことによって、鏡筒PK内の空気が排気される一方、鏡筒PK内に不活性ガスが供給され、鏡筒PK内の空気が不活性ガスに置換される。
【0048】
不活性ガスの給排気装置Sの部分及び該給排気装置を装備した鏡筒PK及び投影光学系150の詳細については後で図2乃至図6を参照して説明する。
ウエハ操作部160は、露光対象のウエハ(感応基板)230を保持し、その位置を制御して、これを投影光学系150から出射される露光光ELによるレチクル220のパターンの像の照射対象として供する。また、走査露光時には、レチクル操作部140におけるレチクル220の移動と同期して、ウエハ230の位置を順次移動させる。
【0049】
ウエハ操作部160は、ウエハ230を保持するウエハステージ161、ウエハステージの位置及び姿勢を検出するレーザー干渉計システム162、ウエハステージを駆動するステージ駆動系163及びウエハローダ部164を有する。
【0050】
ウエハステージ161は、ベース盤上に支持されステージ駆動系によりベース盤上をXY2次元に自在に移動可能なステージ本体、3個のZ方向アクチュエータによってステージ本体上に支持されZ方向の位置及びXY平面における傾きを調整する調整用ステージ、及び、調整用ステージ上に支持されウエハ230を表面に形成された吸着孔からの真空吸引力の作用により吸着し保持するウエハホルダを有し、ウエハローダ部164によって搬送され載置されたウエハ230を、ウエハホルダ上に所望の姿勢で保持し、露光に供する。
【0051】
レーザー干渉計システム162は、少なくとも5つの測長軸を有し、調整用ステージに形成される反射面にレーザービームを照射して、ウエハステージのX、Y方向の位置情報、及び、X軸、Y軸及びZ軸回りの3つの回転量、すなわち、ピッチング量、ローリング量及びヨーイング量を計測する。
【0052】
ステージ駆動系163は、ベース盤上に支持されたウエハステージをX,Y2次元方向に自在に移動させる。
ウエハローダ部164は、露光装置100に投入されたウエハカセットより露光処理対象のウエハ230を取り出し、ウエハステージ161のウエハホルダ上に載置する。また、露光処理の終了したウエハ230をウエハステージより回収して、新たなウエハカセットの所定の位置に収容する。
【0053】
アライメント系170は、ウエハ操作部160に保持されたウエハ230の位置を検出し所望の位置にウエハ230の位置を位置決めするために、ウエハ230のアライメントマーク及びウエハ操作部160のウエハステージに設けられる基準マーク等を検出し、検出結果を図示せぬ制御部に出力する。
【0054】
アライメント系170は、例えばハロゲンランプから発生される広帯域の光でマークを照射し、当該マークを撮像素子(CCD)で検出して得られる画像信号を制御部に出力する。制御部においては、この画像信号を波形処理して、その位置情報を検出する。
【0055】
局所ガス給排気部(局所流体給排出部)180は、投影光学系150の先端の光学部材と、ウエハ操作部160に保持されたウエハ230との間の空間(特定空間)181に不活性ガスを所定の方向から流すことにより、特定空間181内の吸光物質を排除する。また、これにより、ウエハ230のレジストから発生するアウトガスが先端の光学部材に付着するのを抑制する。
【0056】
環境制御系200は、露光装置100本体の設置環境及び露光装置100内の露光光ELの経路等を所望の状態に整えるための構成部である。
環境制御系200は、チャンバ201、フィルタ202及び給排気装置S(不活性ガス供給装置203、不活性ガス回収装置204)を有する。
【0057】
チャンバ201は、露光装置100全体を収容する環境制御チャンバ(エンバイロンメンタル・チャンバ)である。チャンバ201内には空調装置が設けられており、露光装置100に対して温度や湿度が調整されたエアーが送風され、露光装置100の設置環境が所望の状態に維持されている。
【0058】
フィルタ202は、露光装置100が設置されているチャンバ201内を清浄化するために、化学吸着及び物理吸着によりケミカルコンタミ等の不純物を除去する不純物除去フィルタ及び塵埃を除去するパーティクル除去フィルタである。前述したように、露光装置100はチャンバ201内に設けられており、フィルタ202はチャンバ201内の空調装置の風上部に設置されている。その結果、チャンバ201内においては、露光装置100に対して清浄なエアーが供給されることとなり、露光装置100の周囲から露光装置100へのケミカルコンタミ等の不純物の侵入を防止することができる。
【0059】
給排気装置Sの不活性ガス供給装置203は、照明光学系120の照明系チャンバ133、レチクル操作部140のレチクル室142、投影光学系150の鏡筒152及び局所ガス給排出部180に、F2レーザー光である露光光ELに対してエネルギー吸収の少ない不活性ガスを供給する。
【0060】
具体的には、不活性ガス供給装置203は、露光装置100の全体が収納されているチャンバ201の外部に設置され、不活性ガスが高純度の状態で圧縮又は液化され貯蔵されたボンベである。そして、図示せぬ制御部の制御によりバルブ205乃至208が各々開閉されることにより、前述した各構成部へ不活性ガスを供給する。
【0061】
なお、本実施の形態の露光装置100においては、波長157nmの真空紫外光を露光光ELとして使用しており、この露光光ELの吸光物質としては、酸素(O2)、水(水蒸気:H2O)、一酸化炭素(CO)、炭酸ガス(二酸化炭素:CO2)、有機物及びハロゲン化物等があり、一方、エネルギー吸収がほとんどなく、これを透過する気体としては、窒素ガス(N2)、水素(H2)及び、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)、ラドン(Rn)、よりなる希ガスがある。また、投影光学系とウエハとの間に液体を供給する場合は、水やフッ素系不活性オイルがある。
【0062】
従って、不活性ガス供給装置203で供給する不活性ガスとしては、窒素ガス又は希ガスが好適である。本実施の形態においては、不活性ガス供給装置203は窒素ガスを供給するものとする。
【0063】
なお、窒素ガスは、波長が150nm程度までは透過性ガスとして使用することができるが、150nm以下の光に対しては吸光物質として作用する。一方、ヘリウムガスは、波長が100nm程度まで透過性ガスとして使用することができる。また、ヘリウムガスは熱伝導率が窒素ガスの約6倍であり、気圧変化に対する屈折率の変動量が窒素ガスの約1/8である。
【0064】
従って、より透過率を高くし光学系の特性を安定させたい場合や、露光光ELの波長が150nm以下のような場合には、コストは高くなるものの、不活性ガス(透過性ガス)としてヘリウムガスを使用することが望ましい。
【0065】
給排気装置Sの不活性ガス回収装置204は、不活性ガス供給装置203より不活性ガスが供給される各部、すなわち、前述した照明光学系120の照明系チャンバ133、レチクル操作部140のレチクル室142、投影光学系150の鏡筒152及び局所ガス給排出部180の排気を行う真空ポンプである。
【0066】
不活性ガス回収装置204は、照明光学系120の照明系チャンバ133、レチクル操作部140のレチクル室142及び投影光学系150の鏡筒152については、前述したように、不活性ガス供給装置203より不活性ガスが供給される前に各容器内の空気を吸引排気する。
【0067】
また、局所ガス給排出部180については、不活性ガス回収装置204が、露光処理中常にバルブ212,213を介して真空吸引力を作用させ続け、不活性ガス供給装置203より供給される不活性ガスを含む特定空間181内の気体を排気する。これにより不活性ガスが特定空間181内をある程度の速度で流れることとなり、ウエハ230より発生するアウトガスを特定空間181より排気することができる。
【0068】
図示せぬ制御部は、露光装置100において全体として所望の露光処理が行われるように、露光装置100の各構成部を制御する。
具体的には、ウエハローダ部による露光装置100に投入されたウエハのウエハステージへのローディング及び露光の終了したウエハのアンローディング、アライメント系170により検出された信号に基づくアライメントマークの位置検出のための信号処理、検出したウエハステージ及びウエハの位置に基づくステージ駆動系の制御、及び、走査露光時のレチクル220及びウエハ230の移動、及び、位置及び姿勢の制御等を行う。
【0069】
また、制御部は、照明光学系120のインテグレータセンサで検出したビームスプリッタ126での反射光の光量、及び、予め記憶しているビームスプリッタ126の透過率あるいは反射率に基づいて、投影光学系150に対する光の入射光量及びウエハ230上での光量を検出する。この検出結果に基づいて、光源110の発光の開始及び停止、発振周波数、及び、パルスエネルギーで定まる出力を制御し、また、光アッテネータ122における減光率を調整し、最終的にウエハ230に対する露光光ELの光量を制御する。
【0070】
次に、図2を参照して投影光学系150(PL)について詳細に説明する。
反射屈折光学系からなる投影光学系150は、レチクル220のパターンの第1中間像を形成するための屈折型の第1結像光学系G1と、凹面反射鏡CMと2つの負レンズL8,L9とから構成されて第1中間像とほぼ等倍の第2中間像(第1中間像とほぼ等倍像であってレチクルパターンの2次像)を形成するための第2結像光学系G2と、第2中間像からの光に基づいてウエハ(W)230上にレチクルパターンの最終像(レチクルパターンの縮小像)を形成するための屈折型の第3結像光学系G3とを備えている。
【0071】
第1結像光学系G1と第2結像光学系G2との間の光路中において第1中間像の形成位置の近傍には、第1結像光学系G1からの光を第2結像光学系G2に向かって偏向するための第1光路折り曲げ鏡1が配置されている。また、第2結像光学系G2と第3結像光学系G3との間の光路中において第2中間像の形成位置の近傍には、第2結像光学系G2からの光を第3光学結像系G3に向かって偏向するための第2光路折り曲げ鏡2が配置されている。第1中間像および第2中間像は、第1光路折り曲げ鏡1と第2結像光学系G2との間の光路中および第2結像光学系G2と第2光路折り曲げ鏡2との間の光路中にそれぞれ形成される。
【0072】
また、第1結像光学系G1は直線状に延びた光軸AX1を有し、第3結像光学系G3は直線状に延びた光軸AX3を有し、光軸AX1と光軸AX3とは共通の単一光軸である基準光軸AXと一致するように設定されている。なお、基準光軸AXは、重力方向(すなわち鉛直方向)に沿って位置決めされている。その結果、レチクル220及びウエハ230は、重力方向と直交する面、すなわち水平面に沿って互いに平行に配置されている。加えて、第1結像光学系G1を構成するすべてのレンズ及び第3結像光学系G3を構成するすべてのレンズも、基準光軸AX上において水平面に沿って配置されている。
【0073】
一方、第2結像光学系G2も直線状に延びた光軸AX2を有し、この光軸AX2は基準光軸AXと直交するように設定されている。さらに、第1光路折り曲げ鏡1および第2光路折り曲げ鏡2はともに平面状の反射面を有し、2つの反射面を有する1つの光学部材(1つの光路折り曲げ鏡FM)として一体的に構成されている。なお、この2つの反射面の交線(厳密にはその仮想延長面の交線)が第1結像光学系G1のAX1、第2結像光学系G2のAX2、および第3結像光学系G3のAX3と一点で交わるように設定されている。
【0074】
レチクル220のパターンの1次像(第1中間像)を形成するための第1結像光学系G1は、各レンズL2乃至L7から構成されている。また、投影光学系150のうち最もレチクル220側には、投影光学系150内のパージ空間の蓋の機能を有する平行平面板L1が設けられている。平行平面板L1およびレンズL2乃至L7は、分割鏡筒(サブバレル)301乃至307にそれぞれ収納されている。
【0075】
平行平面板1L及び各レンズL2乃至L7は、分割鏡筒301乃至307のそれぞれに、フレーム311乃至317を介して接続されている。なお、フレーム311乃至317には、投影光学系150の内部に流入される不活性ガス(ヘリウム、窒素等)を通過させるための開口が、その周方向に沿った複数の位置に設けられている。なお、平行平面板L1とフレーム311と分割鏡筒301との間は気密構造となっている。
【0076】
第1結像光学系G1には、レンズL2,L3,L4,L5,L6,L7を光軸方向(Z方向)へ移動させ、θx,θy方向へ傾斜させるためのアクチュエータが設けられている。このアクチュエータは、光軸から等距離であって周方向(θz方法)で異なる3箇所の位置にピッチ120°で設けられている。アクチュエータとしては、リニアモータ、ピエゾ素子、加圧流体または気体により駆動されるシリンダ機構などを用いることができる。3箇所のアクチュエータの駆動量を同量とすると、レンズのそれぞれを光軸方向へ移動させることができる。また、3箇所のアクチュエータの駆動量が各々異なるように設定することにより、レンズのそれぞれをθx,θy方向へ傾斜させることができる。また、レンズL3をXY平面内で移動させるためのアクチュエータが設けられている。
【0077】
投影光学系150(PL)は、第1光路折り曲げ鏡1及び第2光路折り曲げ鏡2が一体に形成された光路折り曲げ鏡FMを備えている。光路折り曲げ鏡FMは、例えば上面及び下面が直角二等辺三角形状である三角柱状の部材における2つの側面にアルミニウム等の金属を蒸着することにより形成されている。なお、金属膜の代わりに、誘電体多層膜を蒸着しても良い。また、第1光路折り曲げ鏡1及び第2光路折り曲げ鏡2を1つの部材上に形成する代わりに、2つの平面鏡を互いに直交するように保持しても良い。
【0078】
第2結像光学系G2は、レンズL8,L9と、凹面反射鏡CMとを備えている。この凹面反射鏡CMの材料としては、SiC或いはSiCとSiとのコンポジット材を用いることができる。このとき、脱ガス防止のために凹面反射鏡CM全体をSiCでコーティングすることが好ましい。また、凹面反射鏡CMの反射面は、アルミニウム等の金属を蒸着することにより形成される。なお、金属膜の代わりに、誘電体多層膜を蒸着しても良い。凹面反射鏡材料としては、低熱膨張材料を用いても良い。
【0079】
光路折り曲げ鏡FM及びレンズL8は分割鏡筒401に収納され、レンズL9は分割鏡筒402に収納され、凹面反射鏡CMは分割鏡筒403に収納されている。分割鏡筒401には、光路折り曲げ鏡FMを保持するための保持部材410が取り付けられている。この保持部材410と分割鏡筒401との間に、光路折り曲げ鏡FM(第1及び第2光路折り曲げ鏡)のθx,θy,θz方向の姿勢及びXYZ方向の位置を調整するための機構を設けても良い。また、第2結像光学系G2のレンズL8,L9は、支持部材411,412によってそれぞれ支持されており、凹面反射鏡CMは、支持部材413によって支持されている。
【0080】
第3結像光学系G3は、レンズL10乃至L13と可変開口絞りユニットASとを備えている。ここで、レンズL10は分割鏡筒501に収納され、レンズL11は分割鏡筒502に収納されている。この分割鏡筒502には、その外周所定高さ位置に露光装置のボディフレーム(図示せず)によって支持されるフランジFLが設けられている。
【0081】
可変開口絞りユニットASは分割鏡筒503に収納され、レンズ12,L13は分割鏡筒504,505にそれぞれ収納されている。レンズL10乃至L13は、セルによってそれぞれ保持されている。分割鏡筒501,502,504,505とセルはフレーム521,522,524,525によってそれぞれ接続されている。なお、フレーム521,522,524には、投影光学系150(PL)内部に流入される不活性ガス(ヘリウム、窒素等)を通過させるための開口が、その周方向に沿った複数の位置に設けられている。そして、レンズL13とセルとの間が気密構造となっている。また、第3結像光学系G3には、レンズL10乃至L12を光軸方向(Z方向)へ移動させ、θx,θy方向へ傾斜させるためのアクチュエータが設けられている。
【0082】
上記複数の分割鏡筒によって投影光学系150(PL)の各レンズ(光学素子)を保持する鏡筒PKが構成され、これら分割鏡筒のそれぞれを接続することによって、投影光学系150(PL)における露光光ELの光路空間である鏡筒PK内は密閉された密閉室Hとされている。
【0083】
次に、投影光学系150(PL)の鏡筒PK内である密閉室Hに不活性ガスを供給し、またこの密閉室Hから供給した不活性ガスを密閉室Hの壁部自身からの脱ガスや不純物等とともに排気する給排気装置Sについて詳細に説明する。
【0084】
給排気装置Sは、密閉室Hの上端部から供給された不活性ガスが密閉室Hの下端部まで流れた後、該不活性ガスを排気する、密閉室Hの壁内部に形成された複数の排気通路10と、この排気通路10と連通する、フランジFLの内部に形成された複数のフランジ内排気通路20とを備える。
【0085】
密閉室Hの上端部は、配管215及び配管バルブ207を介して不活性ガス供給装置203に接続されている。
排気通路10は、第3結像光学系G3のレンズL11乃至L13及び可変絞りユニットASを保持する鏡筒PK(分割鏡筒502,503,504,505)の壁内部に光軸AX3方向に延びて形成されている。
【0086】
排気通路10の下端は、分割鏡筒505の内周面に形成した排気開口部11を介して密閉室Hの下端部内と連通しており、密閉室Hの下端部まで流れた不活性ガスはこの排気開口部11から脱ガスや不純物とともに排気通路10内に流入する。排気通路10の上端部は、フランジFLが形成されている分割鏡筒502の高さ位置まで延び、該上端部でフランジ内排気通路20の内端部(フランジFLの分割鏡筒502側の端部)と連通しており、排気通路10内を上昇した不活性ガス等は排気通路10の上端部からフランジ内通路20に流入する。フランジ内通路20の外端部は、フランジFLの外周面において配管21に接続され、該外端部から配管21及び配管バルブ211を介して不活性ガス回収装置204に接続されている。フランジ内排気通路20に流入した不活性ガス等は、配管21、配管バルブ211を介して不活性ガス回収装置204に回収される。
【0087】
排気通路10は、図4(a)に示すように分割鏡筒504(502,503,505)の周方向に等間隔に6箇所形成されている。排気通路10は、例えばドリル加工によって設けられた貫通孔である。排気通路10をドリル加工などによって形成した貫通孔とすることにより、例えば不活性ガスの流入量に応じた排気量を得るため、孔の内径を任意に設定することが可能である。
【0088】
フランジFLには露光装置のボディフレームに固定するための締結部材(ボルト)用の軸方向に貫通した取付孔(図示せず)が複数箇所設けられており、フランジ内排気通路20は、この取付孔を避けるようにして、その周方向に等間隔に6箇所放射状に延びるように形成されている。
【0089】
分割鏡筒504の上端面は適度に研磨されており、図4(a)に示すように、分割鏡筒504の上端面には、分割鏡筒504の内周面に対して排気通路10の外側位置にシール部材30が配置されている。このシール部材30は、例えばOリングによって構成されている。このシール部材30の配置によれば、鏡筒PK内の不活性ガスが外部に漏れることがない。このOリングの代わりに、コーティングや貼り付けなどによって排気通路10の外側位置に設けられたフッ素系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(テフロン(登録商標))製のシートをシール部材30として使用することも可能である。
【0090】
分割鏡筒間のOリングなどのシール部材を設ける場合の変形例について説明する。
本実施形態では、図4(a)に示すように、分割鏡筒504の内周面に対して排気通路10の外側位置にOリングなどのシール部材30を配置した場合を示したが、分割鏡筒504の内周面に対して排気通路10の内側位置にOリングなどのシール部材30を設ける構成であってもよい。このシール部材30の配置では排気通路10のガスが装置外に漏れる可能性があるが、鏡筒PK内の不活性ガスが外部に漏れることがない。また、Oリングなどのシール部材30を各排気通路10の周りに配置してもよい。この場合、Oリングの形状は、排気通路10よりも一回り大きい外形を有するものを使用すればよい。
【0091】
また、分割鏡筒の接合部に溝を形成し、この溝を減圧排気することでリーク物質を排除することでもシール可能である。本減圧溝方式ではOリング等のシール部材30との併用も可能で、より好ましい。
【0092】
以上、分割鏡筒504について説明したが、第3結像光学系G3の他の分割鏡筒501,502,503,505についても同様の構成を有している。また、第1結像光学系G1の分割鏡筒301,302,303,304,305,306,307、第2結像光学系G2の分割鏡筒401等についてもシール部材30が配置されている。
【0093】
前述したように、投影光学系150(PL)の鏡筒PKは複数の分割鏡筒を接続することにより構成されている。図5は、分割鏡筒のうち、可変絞りユニットASを支持する分割鏡筒503とレンズ12を支持する分割鏡筒504とを接続した状態を示している。図5に示すように、分割鏡筒503の排気通路10と分割鏡筒504の排気通路10も互いに接続されている。
【0094】
分割鏡筒503と分割鏡筒504との間で且つ排気通路10の外側にはシール部材30が設けられている。したがって、鏡筒PKの外部から分割鏡筒503と分割鏡筒504との接続面を介して不純物ガス(酸素などの吸光物質)が侵入することがない。万が一侵入したとしても鏡筒PK内部に至る前に排気通路10内に流入してしまい、該排気通路10内を流れる不活性ガス等とともにフランジ内排気通路20に運ばれて排気されるので問題はない。
【0095】
分割鏡筒503と分割鏡筒504とを接続する際には、分割鏡筒504の上に分割鏡筒503を載せ、それぞれの分割鏡筒503,504の排気通路10がつなぎ合わさるように且つ各分割鏡筒503,504の中心軸(光軸)が互いに一致するようにして、分割鏡筒503を分割鏡筒504上で摺動させて位置合わせを行う。他の分割鏡筒と同様に、分割鏡筒503は、重量が重いので、分割鏡筒504上での摺動を可能にするように分割鏡筒503を若干持ち上げ、シール部材30のシール効果を維持しつつ動かして位置合わせを行う。位置合わせの終了後、分割鏡筒503と分割鏡筒504とをボルト等の固定部材(図示せず)によって固定する。なお、図5に示すように本実施形態では各分割鏡筒が直胴状になっているが、図6に示すように、分割鏡筒の端部にフランジ部31を設け、このフランジ部30を介して分割鏡筒どうしをボルトなどの固定部材により互いに接続するようにしてもよい。この場合、接続面が大きくなるので、シール部材30を設けやすくなるとともに、分割鏡筒を固定する際、ボルトやクランプ等の固定部材も設けやすくなる。
【0096】
以上、分割鏡筒503と分割鏡筒504とを接続する場合について説明したが、第3結像光学系G3の他の分割鏡筒501,502,503,505、第1結像光学系G1の分割鏡筒301,302,303,304,305,306,307、第2結像光学系G2の分割鏡筒401等の分割鏡筒どうしの接続についても同様にして行われる。
【0097】
次に、上述のように構成された給排気装置Sによって鏡筒PK内に形成された露光光ELの光路空間である密閉室H内に不活性ガスを供給、排気する方法及び密閉室Hに不活性ガスが供給された露光装置100を用いてレチクル220に形成されたパターン像をウエハ230に露光する方法について説明する。
【0098】
不活性ガス供給装置203から不活性ガスが配管215及び配管バルブ207を通って密閉室Hの上端部に供給される。供給された不活性ガスは各レンズを支持するフレームに形成された開口を介して密閉室H全体に行き渡る。不活性ガスは、密閉室Hの下端部に流れた後、密閉室Hの壁部自身からの脱ガスや露光光を吸収する酸素などの不純物とともに密閉室Hの下端部の排気開口部11から排気通路10内に流入する。次いで、不活性ガス、脱ガス、不純物等は、排気通路10内を上昇してフランジFLが形成される高さ位置とほぼ同じである排気通路10の上端部に至り、この上端部からフランジ内排気通路20に流れる。この後、不活性ガス、脱ガス、不純物等は、フランジ内排気通路20から配管バルブ211及び配管21を通って不活性ガス回収装置204に送られる。不活性ガス回収装置204では不活性ガスを回収し、再生する。
【0099】
以上、投影光学系150(PL)の鏡筒PK内に不活性ガスを供給する方法について説明したが、照明光学系120の照明系チャンバ133についてもバルブ205,209を開き、照明系チャンバ133内の空気を排気する一方、照明系チャンバ133内に不活性ガスを供給して、照明系チャンバ133内を不活性ガスで充満させる。また、レチクル室142についてもバルブ206,210を開き、レチクル室142内の空気を排気する一方、レチクル室142内に不活性ガスを供給して、レチクル室142内を不活性ガスで充満させる。さらに、投影光学系150の先端とウエハ操作部160に保持されたウエハ230との間の空間(特定空間)181についても、バルブ208,212,213を開き、局所ガス給排気部180によって不活性ガスを所定の方向から流すことにより、特定空間181内の吸光物質を排除する。
【0100】
なお、レチクル室142も特定空間181と同様に密閉しない構造にし、不活性ガスを所定の方向から流してレチクル室142内の吸光物質を排除するように局所的にパージするように構成してもよい。
【0101】
このようにして光源110からウエハ230に至るまでの光路全体にわたって露光光ELがほとんど吸収されることのない雰囲気が形成される。光路空間を形成する密閉室H内の不活性ガスの濃度が所定値に達したら、レチクルステージ141に支持されたレチクル220に照明光学系120より露光光ELを照明し、レチクル220に形成されたパターンの像を、投影光学系150を介してウエハ230に転写する。ここで、不活性ガスの濃度の所定値とは、真空紫外線光である露光光ELの光量を減衰させることなく所望の精度でパターン形成することができる程度の不活性ガス濃度値である。光路空間内の不活性ガスの濃度が所定値に達したか否かは、光路空間の一部に設けられた不活性ガス濃度計、あるいは吸光物質濃度計の計測値に基づいて判断される。
【0102】
本実施形態によれば、密閉室Hの上端部から不活性ガスを供給し、該不活性ガスが密閉室Hの下端部に流れた後、排気開口部11から排気通路10を通してフランジFLの高さ位置まで引き上げて、該フランジFL内に設けたフランジ内排気通路20を介して排気するようにしているので、鏡筒PKのフランジFLよりも下の部分(配管作業の困難な箇所)に排気用の配管を接続しなくても済む。また、フランジFL内部に排気通路20を形成しているので、フランジFLの有効活用を図ることができ、またこれにより排気用の配管の長さを可及的に短くすることが出来る。また、フランジFL自体は鏡筒PKの重量を支えるもので、充分に強度があり、フランジ内排気通路20を形成しても問題は生じない。さらに、密閉室H全体に不活性ガスを行き渡らせてから脱ガス、不純物等とともに排気することができ、密閉室H全体を比較的短時間のうちに不活性ガスで充満させることができる。
【0103】
また、密閉室H内の不活性ガスの濃度が所定値に達した後、露光処理を行うようにしたので、十分な光量を有する露光光ELで精度良く露光処理を行うことができる。
【0104】
図3は、図2の投影光学系(鏡筒)の変形例を示す縦断面図である。図3中、図2に示す部分と同一構成部分には同一符号が付してある。
本変形例では、排気通路10aの上端がフランジFLの高さ位置を越えるように排気通路10aを、鏡筒PK(分割鏡筒502,503,504,505)の壁部内に光軸に沿って形成し、該排気通路10aを、鏡筒PKの上端部とフランジFLとの間の位置(分割鏡筒502のフランジFLよりも高い位置)の外周面に形成した排気口12と連通させている。排気口12は、配管バルブ211及び配管21を介して不活性ガス回収装置204に接続されている。排気通路10aは鏡筒PKの周方向に沿って等間隔に6箇所形成され、排気口12は排気通路10aに合わせて鏡筒PKの周方向に沿って等間隔に6箇所形成されている。
【0105】
本変形例においても、不活性ガス供給装置203から不活性ガスが配管215及び配管バルブ207を通って密閉室Hの上端部に供給され、供給された不活性ガスは各レンズを支持するフレームに形成された開口を介して密閉室H全体に行き渡る。不活性ガスは、密閉室Hの下端部に流れた後、密閉室Hの壁部自身からの脱ガスや露光光を吸収する酸素などの不純物とともに密閉室Hの下端部の排気開口部11から排気通路10a内に流入し、該排気通路10a内を上昇して排気通路10aの上端部に至り、この上端部からフランジFLよりも高い位置にある排気口12から配管バルブ211及び配管21を通って不活性ガス回収装置204に送られる。不活性ガス回収装置204では不活性ガスを回収し、再生する。
【0106】
本変形例によれば、鏡筒PKのフランジFLよりも下の部分(配管作業の困難な箇所)に排気用の配管を接続しなくても済む。また、フランジFL内部にフランジ内排気通路20を形成する代わりに、排気通路10aをフランジFLが形成された高さ位置よりも高い位置まで延ばし、鏡筒PK(分割鏡筒502)の外周面に排気通路10aに連通する排気口12を設けているので、フランジFLの内部にフランジ内排気通路20を形成する場合に比して加工が簡単である。また、図2に示す場合にあっては、フランジFLの取付孔の位置を回避するようにフランジ内排気通路20を形成していて、フランジFLの取付孔の位置に拘束されるが、図3の変形例では排気口12の位置にこのような拘束がなく、設計の自由度がある。
【0107】
図2の本実施の形態及び図3の変形例では、排気通路10,10aをいずれも鏡筒PKの壁内部に形成した場合を示したが、例えば鏡筒PKの外周面又は内周面にパイプを沿わせて固定し、このパイプを排気通路10,10aとしてもよい。また、このパイプを光軸方向に延びるように直線状に形成する他に螺旋状に形成するようにしてもよい。
【0108】
密閉室Hから排気された不活性ガス、脱ガス、不純物等から不活性ガスを不活性ガス回収装置204によって回収し、再生するようした場合を説明したが、不活性ガスを回収、再生することなく、脱ガス等とともにそのまま外部に排気するようにしてもよい。
【0109】
本実施形態では、反射屈折系で構成される投影光学系について説明したが、投影光学系の構成は、この構成に限られるものではない。例えば、屈折光学部材(レンズ)で構成される屈折系の投影光学系、あるいは、反射光学部材(反射ミラー)で構成される反射系の投影光学系であってもよい。
【0110】
本実施形態の露光装置として、ステップ・アンド・スキャン型投影露光装置を例示したが、これに限定されるものではなく、例えばレチクル220とウエハ230とを静止した状態でレチクル220のパターンを照明し、ウエハ230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にも適用することが出来る。
【0111】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば角形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薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適用できる。
【0112】
本実施形態においては、露光用ビームとしてF2レーザー光を用いた場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えばKrFエキシマレーザ(248nm)、ArFエキシマレーザ(193nm)などを用いることもできる。
【0113】
【発明の効果】
本発明の請求項1に記載のガス給排気方法や請求項5に記載の給排気装置によれば、密閉室の他端部に流れたガスを、該他端部から密閉室の外に排気するのではなく、一旦フランジやフランジと密閉室の一端部との間の位置(フランジよりも上の部分)まで戻し、フランジから又はフランジと密閉室の一端部との間の位置から密閉室の外に排気するようにしているので、密閉室を構成する筒体のフランジと筒体の他端部との間(フランジよりも下の部分)に配管を接続することなく(配管の困難な場所での配管作業を行うことなく)、ガスの給排気を行うことが出来る。また、密閉室に供給されたガスは密閉室の一端部から他端部に流れた後(密閉室全体を流れた後)、密閉室の壁部自身からの脱ガスや密閉室内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより密閉室内は次第に不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになる。
【0114】
請求項2に記載のガス給排気方法や請求項6に記載の給排気装置によれば、密閉室の壁内部に排気通路を形成し、この排気通路を介して、密閉室の他端部に流れたガスを、フランジから又は該フランジと密閉室の一端部との間から密閉室の外に排気するようにしているので、密閉室の他端部に流れたガスを一旦フランジやフランジと密閉室の一端部との間の位置まで戻すための配管を、密閉室を構成する筒体に接続しなくても済み、煩雑な配管作業を行うことなくガスの給排気が行え、作業性が向上する。
【0115】
請求項3に記載のガス給排気方法や請求項7に記載の給排気装置によれば、フランジの内部に排気通路と連通するフランジ内排気通路を形成して、密閉室の他端部に流れたガスを、排気通路及びフランジ内排気通路を介して密閉室の外に排気するようにしているので、ガス等を排気するための配管の長さを可及的に短くすることが可能となる。
【0116】
請求項4に記載のガス給排気方法や請求項8に記載の給排気装置によれば、フランジと密閉室の一端部との間の位置(フランジよりも上の部分)に排気通路と連通する排気口を形成して、密閉室の他端部に流れたガスを、排気通路及び排気口を介して前記密閉室の外に排気するようにしているので、ガス等を排気するための配管がより容易となる。
【0117】
請求項9に記載の鏡筒よれば、鏡筒の一端部とフランジとの間からガスを供給するガス給気装置と、鏡筒の他端部に流れたガスを、フランジから又はフランジと鏡筒の一端部との間(フランジよりも上の部分)から鏡筒の外に排気する排気機構とを含むので、鏡筒のフランジと鏡筒の他端部との間(フランジよりも下の部分)に配管を接続することなく(配管の困難な場所での配管作業を行うことなく)、ガスの給排気を行うことが出来る。また、鏡筒に供給されたガスは鏡筒の一端部から他端部に流れた後(鏡筒全体を流れた後)、鏡筒内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより次第に鏡筒は不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになる。
【0118】
請求項10に記載の鏡筒によれば、鏡筒の壁内部に鏡筒の他端部から一端部に向けて延びる排気通路を形成し、この排気通路を介して、鏡筒の他端部に流れたガスを、フランジから又は該フランジと鏡筒の一端部との間から鏡筒の外に排気するようにしているので、鏡筒の他端部に流れたガスを一旦フランジやフランジと鏡筒の一端部との間の位置まで戻すための配管を、鏡筒に接続しなくても済み、煩雑な配管作業を行うことなく、ガスの給排気が行え、作業性が向上する。
【0119】
請求項13に記載の露光装置によれば、投影光学系は複数の光学素子で構成され、該複数の光学素子は請求項9乃至12のいずれかに記載の鏡筒で保持されているので、鏡筒のフランジと鏡筒の他端部との間(鏡筒のフランジよりも下の部分)に配管を接続することなく(配管の困難な場所での配管作業を行うことなく)、ガスの給排気を行うことが出来る。また、鏡筒に供給されたガスは鏡筒の一端部から他端部に流れた後(鏡筒全体を流れた後)、鏡筒内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより次第に鏡筒は不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになり、パターンの転写を精度良く行うことが出来る。
【0120】
請求項18に記載の露光方法によれば、露光光の光路を含む空間を形成する密閉室内にガスを供給する一方、ガスが密閉室の他端部に流れた後、ガスを密閉室の外に排気するガス給排気を、請求項1乃至4のいずれかに記載のガス給排気方法によって行い、密閉室内の前記ガスの濃度が所定値に達した後、露光処理を行うようにしているので、露光光の光路を含む空間を形成する密閉室のガスの給排気は、密閉室を構成する筒体のフランジと筒体の他端部との間(フランジよりも下の部分)に配管を接続することなく(配管の困難な場所での配管作業を行うことなく)行うことが出来る。また、密閉室に供給されたガスは密閉室の一端部から他端部(下端部)に流れた後(密閉室全体を流れた後)、密閉室内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより密閉室内は不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになり、比較的短時間で密閉室内のガスの濃度が所定値に達する。さらに、密閉室内のガスの濃度が所定値に達した後、露光処理を行うので、精度良く露光処理を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガス供給装置及び露光装置の実施形態を示す全体構成図である。
【図2】図1の露光装置に装備される投影光学系(鏡筒)の実施態様を示す縦断面図である。
【図3】図2の投影光学系(鏡筒)の変形例を示す縦断面図である。
【図4】図4(a)は図2又は図3の分割鏡筒504の壁部内に形成された排気通路を示す横断面図である。図4(b)は図4(a)のA−A線に沿う断面図である。
【図5】分割鏡筒503と分割鏡筒504とが接合された状態を示す縦断面図である。
【図6】分割鏡筒の接続部の他の実施態様を示す部分縦断面図である。
【符号の説明】
10 排気通路
11 排気用開口部
12 排気口
20 フランジ内排気通路
21 配管
150 投影光学系
203 不活性ガス供給装置
204 不活性ガス回収装置
207,211 配管バルブ
215 配管
PK 鏡筒
H 密閉室
S 給排気装置The present invention provides a gas supply / exhaust method, a gas supply / exhaust device, and a gas supply / exhaust device for supplying gas into a sealed chamber while exhausting the gas and impurities in the sealed chamber, and holding an optical element The present invention relates to a lens barrel, an exposure apparatus that includes the lens barrel, and that transfers a pattern formed on a mask to a substrate and an exposure method.
[0001]
[Background]
Conventionally, when manufacturing semiconductor devices and liquid crystal display devices using lithography technology, exposure illumination light (exposure light) is irradiated onto the mask on which the pattern is formed, and an image of this mask pattern is projected. 2. Description of the Related Art An exposure apparatus that performs projection exposure on a photosensitive substrate such as a semiconductor wafer or a glass template coated with a photosensitive agent such as a photoresist via an optical system is used. In recent years, along with the demand for miniaturization of the pattern shape projected on the shot area on the substrate, the exposure light used tends to be shortened in wavelength. Instead of the conventional mercury lamp, KrF (krypton fluorine) is used. ) Exposure apparatuses using excimer laser (248 nm) and ArF (argon fluorine) excimer laser (193 nm) are being put into practical use. In addition, with the aim of further miniaturization of pattern shapes, F 2 Development of an exposure apparatus using a (fluorine) laser (157 nm) is also in progress.
[0002]
In the case of vacuum ultraviolet light having a wavelength of exposure light of 180 nm or less, it is strong against light in such a wavelength range such as oxygen molecules, water molecules, carbon dioxide molecules, and organic substances in the optical path space where the exposure light passes. If a substance having absorption characteristics (hereinafter referred to as “light-absorbing substance”) exists, the exposure light is absorbed by the light-absorbing substance and cannot reach the substrate with sufficient intensity. Therefore, in an exposure apparatus using vacuum ultraviolet light, in order to transfer the pattern image of the mask onto the substrate with exposure light having a sufficient amount of light, an optical path space through which the exposure light passes is used as a sealed chamber for the absorption of light absorbing material from the outside. In addition to blocking the inflow, the work of reducing the light-absorbing substance existing in the optical path space is performed when performing the exposure process. Conventionally, as a method of reducing the light absorbing material in the optical path space, a material such as helium, argon, nitrogen, etc. (hereinafter referred to as “inert gas”) having a low absorption characteristic for exposure light is supplied into the optical path space. There is a method of filling the optical path space with an inert gas.
[0003]
By the way, in the exposure apparatus as described above, a plurality of optical elements (lenses) held by a lens barrel are arranged in an optical path space through which exposure light passes, and the optical path space is made a sealed chamber by the lens barrel. Yes. A gas supply pipe is connected to the upper part of the barrel, which is a sealed chamber, from the outside. The inert gas is supplied to the upper part of the barrel through this pipe, and the inert gas flows to the lower part of the barrel. Thereafter, impurities including inert gas and light-absorbing substances are exhausted from the lower part of the lens barrel through an exhaust pipe connected to the lower part of the lens barrel.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The lens barrel is mounted on the body frame of the exposure apparatus via a flange formed at a predetermined height position on the outer peripheral surface, and the flange is fixed to the upper end surface of the body frame. The part above the flange of the lens barrel rises and projects from the upper end surface of the body frame, but the part below the flange of the lens barrel is inserted through the mounting hole formed in the upper end surface of the body frame and is inserted into the body frame. Be contained. For this reason, the part above the flange of the lens barrel is not surrounded by the body frame, and there is a relatively large space around it, whereas the part below the flange of the lens barrel has a mounting hole or body. Surrounded by a frame, there is no space around it. Also, the lowermost end of the lens barrel approaches the wafer stage, and peripheral devices related to the wafer stage are arranged around the wafer stage, and there is no particular space around the lowermost end of the lens barrel. .
[0005]
Therefore, when connecting the pipe from the outside to the lens barrel, it is difficult to connect the pipe at the lower part below the flange of the lens barrel, and it is particularly difficult to connect the pipe at the lowermost end of the lens barrel. It is very difficult.
[0006]
As described above, there is no space in the body frame of the exposure apparatus, the piping work becomes complicated, the work load becomes large, and the workability is lowered.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a gas supply / exhaust method and a gas supply / exhaust device capable of easily constructing a gas exhaust passage with good workability.
[0007]
It is another object of the present invention to provide a lens barrel in which a gas exhaust passage is constructed with good workability and the efficiency of assembling and adjusting work of the lens barrel itself can be improved.
[0008]
Furthermore, an exposure apparatus capable of performing an accurate exposure process by providing this lens barrel as a projection optical system, and an exposure method capable of performing an accurate exposure process by reducing light-absorbing substances in the optical path space are provided. The purpose is to do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The gas supply / exhaust method according to claim 1 of the present invention, which achieves the above object, supplies gas from one end of the sealed chamber (H) (for example, the upper end of the sealed chamber), while the gas is in the sealed chamber. In the gas supply / exhaust method for exhausting the gas to the outside of the sealed chamber after flowing to the other end of the sealed chamber (for example, the lower end of the sealed chamber), the gas flowing to the other end of the sealed chamber is It is characterized by exhausting to the outside of the sealed chamber from a flange (FL) provided on the outer periphery of the sealed chamber or from between the flange (FL) and one end of the sealed chamber (H).
[0010]
In the air supply / exhaust device according to claim 5 of the present invention, the gas is supplied from one end of the sealed chamber (for example, the upper end of the sealed chamber), while the gas is supplied to the other end of the sealed chamber (for example, the sealed chamber). In the gas supply / exhaust device for exhausting the gas to the outside of the sealed chamber after flowing into the lower end of the sealed chamber, a flange provided on the outer periphery of the sealed chamber with the gas flowing to the other end of the sealed chamber (FL) or an exhaust mechanism (10, 11, 12, 20, 21, 211, 204) for exhausting the outside of the sealed chamber from between the flange and one end of the sealed chamber (H). It is characterized by that.
[0011]
That is, the gas that has flowed to the other end (lower end) of the sealed chamber is not exhausted from the other end to the outside of the sealed chamber, but once to the flange or flange and one end (upper end) of the sealed chamber. And then exhausted from the flange or from a position between the flange and one end of the sealed chamber to the outside of the sealed chamber.
[0012]
According to the air supply / exhaust method and apparatus of the present invention, the gas can be supplied without connecting the pipe to the lower part of the flange of the cylindrical body constituting the sealed chamber (without performing the piping work in a difficult place of the pipe). Exhaust can be performed. In addition, the gas supplied to the sealed chamber flows from one end (upper end) of the sealed chamber to the other end (lower end) (after flowing through the entire sealed chamber), and then escapes from the wall of the sealed chamber itself. Since the exhaust gas is exhausted together with the gas and the impurities present in the sealed chamber, the sealed chamber is gradually filled with a gas almost free of impurities by repeatedly supplying and exhausting the gas.
[0013]
In the gas supply / exhaust method and gas supply / exhaust device described above, an exhaust passage (10) is formed inside the wall of the sealed chamber, and the gas flowing to the other end of the sealed chamber via the exhaust passage is It is preferable to exhaust from the flange or between the flange and one end of the sealed chamber to the outside of the sealed chamber.
[0014]
As a result, the pipe that configures the sealed chamber with the pipe for temporarily returning the gas that has flowed to the other end (lower end) of the sealed chamber to a position between the flange and the flange and one end (upper end) of the sealed chamber. It is not necessary to connect to the body, gas can be supplied and exhausted without complicated piping work, and workability is improved.
[0015]
Further, an in-flange exhaust passage (20) that communicates with the exhaust passage is formed inside the flange, and the gas that has flowed to the other end of the sealed chamber is allowed to flow into the exhaust passage (10) and the in-flange exhaust passage ( It is preferable that the air is exhausted outside the sealed chamber via 20).
[0016]
Thereby, the length of the piping for exhausting gas or the like can be shortened as much as possible.
Further, an exhaust port (12) communicating with the exhaust passage is formed at a position between the flange and one end (upper end) of the sealed chamber, and the gas flowing to the other end of the sealed chamber is formed. It is preferable that the air is exhausted out of the sealed chamber through the exhaust passage (10) and the exhaust port (12).
[0017]
Thereby, piping for exhausting gas or the like becomes easier.
The lens barrel according to claim 9 of the present invention is a lens barrel (PK) that holds a plurality of optical elements (L1 to L13, etc.) and has a flange (FL) formed on the outer periphery. Gas supply device (203, 207, 215) for supplying gas from between one end of PK) and the flange (FL), and the gas flowing to the other end of the lens barrel (PK) Or an exhaust mechanism (10, 11, 12, 20, 21, 211, 204) for exhausting the outside of the lens barrel from between the flange and one end of the lens barrel.
[0018]
According to the lens barrel of the present invention, it is possible to supply and exhaust gas without connecting piping to the lower portion of the flange of the lens barrel (without performing piping work in places where piping is difficult). In addition, the gas supplied to the lens barrel flows from one end (upper end) of the lens barrel to the other end (lower end) (after flowing through the entire lens barrel), along with impurities present in the lens barrel. Since the gas is exhausted, the lens barrel is gradually filled with a gas having almost no impurities or the like by repeating the supply and exhaust of the gas.
[0019]
In the above-described lens barrel, an exhaust passage (10) extending from the other end portion of the lens barrel toward one end portion is formed inside the wall of the lens barrel, and the other end portion of the lens barrel is formed through the exhaust passage. It is preferable to exhaust the gas flowing to the outside of the lens barrel from the flange or between the flange and one end of the lens barrel.
[0020]
As a result, the gas that has flowed to the other end (lower end) of the lens barrel is temporarily connected to the flange or a pipe between the flange and one end (upper end) of the lens barrel without connecting to the lens barrel. In other words, gas can be supplied / exhausted without complicated piping work, and workability is improved.
[0021]
The exposure apparatus according to claim 13 of the present invention is an exposure apparatus comprising a projection optical system (150) for transferring a pattern formed on a mask (220) onto a predetermined surface, wherein the projection optical system includes a plurality of projection optical systems. The optical element (L1 thru | or L13 grade | etc.,) Is comprised, These optical elements are hold | maintained by the lens-barrel (PK) in any one of Claim 9 thru | or 12.
[0022]
According to the exposure apparatus of the present invention, by providing the above-described lens barrel of the present invention as a lens barrel that holds a plurality of optical elements of the projection optical system, a pipe is not connected to the lower portion of the flange of the lens barrel ( Gas can be supplied and exhausted without piping work in difficult locations). In addition, the gas supplied to the lens barrel flows from one end (upper end) of the lens barrel to the other end (lower end) (after flowing through the entire lens barrel), along with impurities present in the lens barrel. Since the gas is exhausted, the supply and exhaust of the gas is repeated, so that the lens barrel is gradually filled with a gas containing almost no impurities and the pattern can be transferred with high accuracy.
[0023]
An exposure method according to claim 18 of the present invention is an exposure method in which a pattern is exposed to exposure on a substrate (230) using exposure light (EL), and a space including the optical path of the exposure light is formed. While supplying gas into the sealed chamber (H), gas supply and exhaust for exhausting the gas out of the sealed chamber (H) after the gas flows to the other end of the sealed chamber (H), 5. The gas supply / exhaust method according to claim 1, wherein an exposure process is performed after the concentration of the gas in the sealed chamber (H) reaches a predetermined value.
[0024]
According to the exposure method of the present invention, the gas supply / exhaust of the sealed chamber forming the space including the optical path of the exposure light can be performed without connecting the piping to the lower portion of the flange of the cylindrical body constituting the sealed chamber (the piping (Without piping work in difficult places). In addition, the gas supplied to the sealed chamber flows from one end (upper end) of the sealed chamber to the other end (lower end) (after flowing through the entire sealed chamber) and then exhausted together with impurities existing in the sealed chamber. Therefore, by repeating the supply and exhaust of the gas, the sealed chamber is filled with a gas that hardly contains impurities, and the gas concentration in the sealed chamber reaches a predetermined value in a relatively short time. Furthermore, since the exposure process is performed after the gas concentration in the sealed chamber reaches a predetermined value, the exposure process can be performed with high accuracy.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a gas supply / exhaust method, a gas supply / exhaust device, a lens barrel, an exposure apparatus, and an exposure method according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0026]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a gas supply apparatus and an exposure apparatus of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a projection optical system (lens barrel) equipped in the exposure apparatus of FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a modification of the projection optical system (lens barrel) in FIG. 2, and FIG. 4 (a) shows an exhaust passage formed in the wall portion of the
[0027]
First, the overall configuration and operation of the exposure apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, F is used as the exposure beam. 2 The present invention will be described by exemplifying a step-and-scan type projection exposure apparatus using laser light.
[0028]
The
[0029]
In the following description, the direction orthogonal to the optical axis of the projection
[0030]
The
[0031]
The illumination
[0032]
The illumination
[0033]
In such an illumination
[0034]
The light beam that has passed through the
[0035]
The
[0036]
The exposure light EL that has passed through the
[0037]
[0038]
The exposure light EL that has passed through the
[0039]
Each component from the
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
The
The
[0043]
The
The
[0044]
The projection optical system 150 (PL) is a double-sided telecentric reduction system that forms a reduced image of the pattern of the
[0045]
In this embodiment, the exposure light EL is F. 2 Because it is a laser beam, an optical glass material with good transmittance is a meteorite (CaF 2 ), Quartz glass doped with fluorine or hydrogen, and magnesium fluoride (MgF) 2 ) Etc. Therefore, it is difficult to obtain the imaging characteristics such as desired chromatic aberration characteristics by configuring the projection
[0046]
In the projection
[0047]
The lens barrel PK is mounted and fixed to a body frame (not shown) of the exposure apparatus via a flange FL (see FIG. 2 or 3) formed on the outer periphery thereof. The lens barrel PK is connected to an inert
[0048]
Details of the inert gas supply / exhaust device S, the lens barrel PK equipped with the supply / exhaust device, and the projection
The
[0049]
The
[0050]
The
[0051]
The
[0052]
The
The
[0053]
The
[0054]
The
[0055]
The local gas supply / exhaust unit (local fluid supply / discharge unit) 180 is an inert gas in a space (specific space) 181 between the optical member at the tip of the projection
[0056]
The
The
[0057]
The
[0058]
The
[0059]
The inert
[0060]
Specifically, the inert
[0061]
In the
[0062]
Therefore, nitrogen gas or rare gas is suitable as the inert gas supplied by the inert
[0063]
Nitrogen gas can be used as a permeable gas up to a wavelength of about 150 nm, but acts as a light absorbing material for light of 150 nm or less. On the other hand, helium gas can be used as a permeable gas up to a wavelength of about 100 nm. Helium gas has a thermal conductivity of about 6 times that of nitrogen gas, and the amount of change in refractive index with respect to a change in atmospheric pressure is about 1/8 that of nitrogen gas.
[0064]
Therefore, when it is desired to further increase the transmittance and stabilize the characteristics of the optical system, or when the wavelength of the exposure light EL is 150 nm or less, helium is used as an inert gas (permeable gas), although the cost increases. It is desirable to use gas.
[0065]
The inert
[0066]
As described above, the inert
[0067]
Further, for the local gas supply / discharge unit 180, the inert
[0068]
A control unit (not shown) controls each component of the
Specifically, the wafer loader unit loads the wafer loaded into the
[0069]
The control unit also projects the projection
[0070]
Next, the projection optical system 150 (PL) will be described in detail with reference to FIG.
The projection
[0071]
In the optical path between the first imaging optical system G1 and the second imaging optical system G2, in the vicinity of the position where the first intermediate image is formed, the light from the first imaging optical system G1 is sent to the second imaging optical system. A first optical path bending mirror 1 for deflecting toward the system G2 is arranged. Further, in the optical path between the second imaging optical system G2 and the third imaging optical system G3, the light from the second imaging optical system G2 is transmitted to the third optical in the vicinity of the formation position of the second intermediate image. A second optical path bending mirror 2 for deflecting toward the imaging system G3 is disposed. The first intermediate image and the second intermediate image are in the optical path between the first optical path folding mirror 1 and the second imaging optical system G2 and between the second imaging optical system G2 and the second optical path folding mirror 2. Each is formed in the optical path.
[0072]
The first imaging optical system G1 has a linearly extending optical axis AX1, and the third imaging optical system G3 has a linearly extending optical axis AX3. The optical axis AX1, the optical axis AX3, and the like. Are set to coincide with the reference optical axis AX which is a common single optical axis. The reference optical axis AX is positioned along the gravity direction (that is, the vertical direction). As a result, the
[0073]
On the other hand, the second imaging optical system G2 also has a linearly extending optical axis AX2, and this optical axis AX2 is set to be orthogonal to the reference optical axis AX. Furthermore, the first optical path folding mirror 1 and the second optical path folding mirror 2 both have a planar reflecting surface, and are integrally configured as one optical member (one optical path folding mirror FM) having two reflecting surfaces. ing. The intersecting line of the two reflecting surfaces (strictly speaking, the intersecting line of the virtual extension surface) is AX1 of the first imaging optical system G1, AX2 of the second imaging optical system G2, and the third imaging optical system. It is set to intersect with AX3 of G3 at one point.
[0074]
The first imaging optical system G1 for forming a primary image (first intermediate image) of the pattern of the
[0075]
The plane parallel plate 1L and the lenses L2 to L7 are connected to the divided lens barrels 301 to 307 via
[0076]
The first imaging optical system G1 is provided with an actuator for moving the lenses L2, L3, L4, L5, L6, and L7 in the optical axis direction (Z direction) and tilting in the θx and θy directions. This actuator is provided at three positions that are equidistant from the optical axis and differ in the circumferential direction (θz method) at a pitch of 120 °. As the actuator, a linear motor, a piezo element, a cylinder mechanism driven by a pressurized fluid, or gas can be used. If the driving amounts of the three actuators are the same, each of the lenses can be moved in the optical axis direction. Further, by setting the driving amounts of the three actuators to be different from each other, each of the lenses can be inclined in the θx and θy directions. An actuator for moving the lens L3 in the XY plane is provided.
[0077]
The projection optical system 150 (PL) includes an optical path bending mirror FM in which the first optical path bending mirror 1 and the second optical path bending mirror 2 are integrally formed. The optical path bending mirror FM is formed, for example, by vapor-depositing a metal such as aluminum on two side surfaces of a triangular prism-shaped member whose upper surface and lower surface are right-angled isosceles triangles. A dielectric multilayer film may be deposited instead of the metal film. Further, instead of forming the first optical path bending mirror 1 and the second optical path bending mirror 2 on one member, the two plane mirrors may be held so as to be orthogonal to each other.
[0078]
The second imaging optical system G2 includes lenses L8 and L9 and a concave reflecting mirror CM. As the material of the concave reflecting mirror CM, SiC or a composite material of SiC and Si can be used. At this time, it is preferable to coat the entire concave reflecting mirror CM with SiC in order to prevent degassing. The reflecting surface of the concave reflecting mirror CM is formed by evaporating a metal such as aluminum. A dielectric multilayer film may be deposited instead of the metal film. A low thermal expansion material may be used as the concave reflecting mirror material.
[0079]
The optical path bending mirror FM and the lens L8 are housed in the
[0080]
The third imaging optical system G3 includes lenses L10 to L13 and a variable aperture stop unit AS. Here, the lens L <b> 10 is housed in the
[0081]
The variable aperture stop unit AS is housed in the divided
[0082]
The plurality of divided lens barrels constitute a lens barrel PK that holds each lens (optical element) of the projection optical system 150 (PL). By connecting each of these divided lens barrels, the projection optical system 150 (PL) The inside of the lens barrel PK, which is the optical path space of the exposure light EL, is a sealed chamber H.
[0083]
Next, an inert gas is supplied to the sealed chamber H in the barrel PK of the projection optical system 150 (PL), and the inert gas supplied from the sealed chamber H is removed from the wall of the sealed chamber H itself. The air supply / exhaust device S that exhausts gas and impurities together will be described in detail.
[0084]
A plurality of air supply / exhaust devices S are formed inside the wall of the sealed chamber H that exhausts the inert gas after the inert gas supplied from the upper end of the sealed chamber H flows to the lower end of the sealed chamber H. The
[0085]
The upper end of the sealed chamber H is connected to an inert
The
[0086]
The lower end of the
[0087]
As shown in FIG. 4A, six
[0088]
The flange FL is provided with a plurality of mounting holes (not shown) penetrating in the axial direction for fastening members (bolts) for fixing to the body frame of the exposure apparatus. In order to avoid the hole, it is formed to extend radially at six locations at equal intervals in the circumferential direction.
[0089]
The upper end surface of the divided
[0090]
A modified example in the case of providing a sealing member such as an O-ring between the divided lens barrels will be described.
In the present embodiment, as shown in FIG. 4A, the case where the
[0091]
Further, it is possible to seal by eliminating a leaking substance by forming a groove in the joint portion of the divided lens barrel and exhausting the groove under reduced pressure. This decompression groove method is more preferable because it can be used in combination with a
[0092]
The
[0093]
As described above, the lens barrel PK of the projection optical system 150 (PL) is configured by connecting a plurality of divided lens barrels. FIG. 5 shows a state in which the
[0094]
A
[0095]
When connecting the divided
[0096]
The case where the divided
[0097]
Next, a method for supplying and exhausting an inert gas into the sealed chamber H which is an optical path space of the exposure light EL formed in the lens barrel PK by the supply / exhaust device S configured as described above, and the sealed chamber H A method for exposing the
[0098]
An inert gas is supplied from the inert
[0099]
The method for supplying the inert gas into the lens barrel PK of the projection optical system 150 (PL) has been described above. However, the
[0100]
The
[0101]
In this way, an atmosphere in which the exposure light EL is hardly absorbed is formed over the entire optical path from the
[0102]
According to the present embodiment, an inert gas is supplied from the upper end of the sealed chamber H, and after the inert gas flows to the lower end of the sealed chamber H, the height of the flange FL is increased from the
[0103]
In addition, since the exposure process is performed after the concentration of the inert gas in the sealed chamber H reaches a predetermined value, the exposure process can be accurately performed with the exposure light EL having a sufficient amount of light.
[0104]
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a modification of the projection optical system (lens barrel) of FIG. In FIG. 3, the same components as those shown in FIG.
In this modification, the exhaust passage 10a is placed in the wall of the barrel PK (divided
[0105]
Also in this modification, the inert gas is supplied from the inert
[0106]
According to this modification, it is not necessary to connect the exhaust pipe to the portion below the flange FL of the lens barrel PK (a place where piping work is difficult). Further, instead of forming the in-
[0107]
In the present embodiment of FIG. 2 and the modification of FIG. 3, the
[0108]
The case where the inert gas recovered from the inert gas, degassed, impurities, etc. exhausted from the sealed chamber H is recovered and recovered by the inert
[0109]
In the present embodiment, the projection optical system configured by the catadioptric system has been described, but the configuration of the projection optical system is not limited to this configuration. For example, a refractive projection optical system constituted by a refractive optical member (lens) or a reflective projection optical system constituted by a reflective optical member (reflection mirror) may be used.
[0110]
Although the step-and-scan type projection exposure apparatus is exemplified as the exposure apparatus of the present embodiment, the present invention is not limited to this. For example, the pattern of the
[0111]
The use of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, but for example, an exposure apparatus for liquid crystal that exposes a liquid crystal display element pattern on a square glass plate and an exposure apparatus for manufacturing a thin film magnetic head. Widely applicable.
[0112]
In the present embodiment, F is used as the exposure beam. 2 Although the case where laser light is used is shown, the present invention is not limited to this. For example, a KrF excimer laser (248 nm), an ArF excimer laser (193 nm), or the like can be used.
[0113]
【The invention's effect】
According to the gas supply / exhaust method of claim 1 and the supply / exhaust device of claim 5, the gas flowing to the other end of the sealed chamber is exhausted from the other end to the outside of the sealed chamber. Rather than return to the flange or the position between the flange and one end of the sealed chamber (the part above the flange), and from the flange or from the position between the flange and one end of the sealed chamber, Since exhaust is exhausted outside, piping is not connected between the flange of the cylinder that forms the sealed chamber and the other end of the cylinder (the part below the flange) (where piping is difficult) Gas supply / exhaust can be performed without piping work). In addition, after the gas supplied to the sealed chamber flows from one end of the sealed chamber to the other end (after flowing through the entire sealed chamber), degassing from the wall of the sealed chamber itself or impurities present in the sealed chamber Therefore, by repeating the gas supply and exhaust, the sealed chamber is gradually filled with a gas that is almost free of impurities and the like.
[0114]
According to the gas supply / exhaust method according to claim 2 or the supply / exhaust device according to claim 6, an exhaust passage is formed inside the wall of the sealed chamber, and the other end of the sealed chamber is formed through this exhaust passage. Since the flowed gas is exhausted from the flange or between the flange and one end of the sealed chamber to the outside of the sealed chamber, the gas flowing to the other end of the sealed chamber is once sealed with the flange or the flange. It is not necessary to connect the pipe for returning to the position between one end of the chamber to the cylinder that forms the sealed chamber, and gas can be supplied and exhausted without complicated piping work, improving workability. To do.
[0115]
According to the gas supply / exhaust method according to claim 3 and the supply / exhaust device according to claim 7, an in-flange exhaust passage communicating with the exhaust passage is formed inside the flange and flows to the other end of the sealed chamber. Since the exhausted gas is exhausted to the outside of the sealed chamber through the exhaust passage and the exhaust passage in the flange, the length of the pipe for exhausting the gas or the like can be shortened as much as possible. .
[0116]
According to the gas supply / exhaust method of claim 4 and the supply / exhaust device of claim 8, the exhaust passage communicates with a position (a portion above the flange) between the flange and one end of the sealed chamber. An exhaust port is formed so that the gas flowing to the other end of the sealed chamber is exhausted to the outside of the sealed chamber through the exhaust passage and the exhaust port. It becomes easier.
[0117]
According to the lens barrel of the ninth aspect, the gas supply device that supplies gas from between one end of the lens barrel and the flange, and the gas that has flowed to the other end of the lens barrel from the flange or the flange and the mirror. Since it includes an exhaust mechanism that exhausts air from the space between one end of the tube (portion above the flange) to the outside of the tube, the space between the flange of the tube and the other end of the tube (below the flange) It is possible to supply and exhaust gas without connecting pipes to (part) (without performing piping work in places where piping is difficult). In addition, the gas supplied to the lens barrel flows from one end of the lens barrel to the other end (after flowing through the entire lens barrel) and is then exhausted together with impurities present in the lens barrel. By repeating the evacuation, the lens barrel is gradually filled with a gas that hardly contains impurities.
[0118]
According to the lens barrel of the tenth aspect, an exhaust passage extending from the other end portion of the lens barrel toward the one end portion is formed inside the wall of the lens barrel, and the other end portion of the lens barrel is formed through the exhaust passage. Since the gas that has flowed to the outside of the lens barrel is exhausted from the flange or between the flange and one end of the lens barrel, the gas that has flowed to the other end of the lens barrel is temporarily It is not necessary to connect the piping for returning to the position between the one end of the lens barrel to the lens barrel. Gas can be supplied and exhausted without performing complicated piping work, and workability is improved.
[0119]
According to the exposure apparatus of the thirteenth aspect, the projection optical system is composed of a plurality of optical elements, and the plurality of optical elements are held by the lens barrel according to any one of the ninth to twelfth aspects. Without connecting the pipe between the flange of the lens barrel and the other end of the lens barrel (the part below the flange of the lens barrel) (without performing piping work in difficult locations), Supply and exhaust can be performed. In addition, the gas supplied to the lens barrel flows from one end of the lens barrel to the other end (after flowing through the entire lens barrel) and is then exhausted together with impurities present in the lens barrel. By repeating the evacuation, the lens barrel is gradually filled with a gas that hardly contains impurities and the pattern can be transferred with high accuracy.
[0120]
According to the exposure method of claim 18, the gas is supplied into the sealed chamber forming the space including the optical path of the exposure light, and after the gas flows to the other end of the sealed chamber, the gas is supplied to the outside of the sealed chamber. The gas supply / exhaust method is performed by the gas supply / exhaust method according to any one of claims 1 to 4, and the exposure process is performed after the concentration of the gas in the sealed chamber reaches a predetermined value. The gas supply / exhaust of the sealed chamber forming the space including the optical path of the exposure light is performed by connecting a pipe between the flange of the cylinder constituting the sealed chamber and the other end of the cylinder (a portion below the flange). It can be performed without connection (without performing piping work in difficult piping locations). In addition, after the gas supplied to the sealed chamber flows from one end of the sealed chamber to the other end (lower end) (after flowing through the entire sealed chamber), it is exhausted together with impurities existing in the sealed chamber. By repeating the supply and exhaust of the gas, the sealed chamber is filled with a gas that hardly contains impurities, and the gas concentration in the sealed chamber reaches a predetermined value in a relatively short time. Furthermore, since the exposure process is performed after the gas concentration in the sealed chamber reaches a predetermined value, the exposure process can be performed with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a gas supply apparatus and an exposure apparatus of the present invention.
2 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a projection optical system (lens barrel) equipped in the exposure apparatus of FIG.
3 is a longitudinal sectional view showing a modification of the projection optical system (lens barrel) in FIG. 2;
4A is a cross-sectional view showing an exhaust passage formed in the wall portion of the
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a state in which a divided
FIG. 6 is a partial longitudinal sectional view showing another embodiment of the connecting portion of the split lens barrel.
[Explanation of symbols]
10 Exhaust passage
11 Exhaust opening
12 Exhaust port
20 Exhaust passage in flange
21 Piping
150 Projection optical system
203 Inert gas supply device
204 Inert gas recovery device
207, 211 Piping valve
215 piping
PK tube
H Sealed room
S air supply and exhaust system
Claims (21)
前記密閉室の他端部に流れた前記ガスを、前記密閉室の外周に設けたフランジから又は該フランジと前記密閉室の一端部との間から前記密閉室の外に排気することを特徴とするガス給排気方法。In the gas supply / exhaust method for supplying gas from one end of the sealed chamber, and after exhausting the gas to the other end of the sealed chamber, the gas is exhausted out of the sealed chamber.
The gas flowing to the other end of the sealed chamber is exhausted from a flange provided on the outer periphery of the sealed chamber or between the flange and one end of the sealed chamber to the outside of the sealed chamber. How to supply and exhaust gas.
前記密閉室の他端部に流れた前記ガスは、前記密閉室の壁内部に形成した排気通路を介して、前記フランジから又は該フランジと前記密閉室の一端部との間から前記密閉室の外に排気されることを特徴とするガス給排気方法。The gas supply / exhaust method according to claim 1,
The gas that has flowed to the other end of the hermetic chamber passes through an exhaust passage formed inside the wall of the hermetic chamber and from the flange or between the flange and one end of the hermetic chamber. A gas supply / exhaust method, characterized by being exhausted outside.
前記ガスを、前記排気通路と連通する、前記フランジの内部に形成したフランジ内排気通路を介して、前記密閉室の外に排気することを特徴とするガス給排気方法。The gas supply / exhaust method according to claim 2,
A gas supply / exhaust method according to claim 1, wherein the gas is exhausted out of the sealed chamber through an in-flange exhaust passage formed in the flange, which communicates with the exhaust passage.
前記ガスを、前記排気通路と連通する、前記フランジと前記密閉室の一端部との間の所定位置に形成した排気口を介して、前記密閉室の外に排気することを特徴とするガス給排気方法。The gas supply / exhaust method according to claim 2,
The gas supply is characterized in that the gas is exhausted outside the sealed chamber through an exhaust port formed at a predetermined position between the flange and one end of the sealed chamber, which communicates with the exhaust passage. Exhaust method.
前記密閉室の他端部に流れたガスを、前記密閉室の外周に設けたフランジから又は該フランジと前記密閉室の一端部との間から前記密閉室の外に排気する排気機構を備えてなることを特徴とするガス給排気装置。In the gas supply / exhaust device for exhausting the gas out of the sealed chamber after supplying the gas from one end of the sealed chamber while the gas flows to the other end of the sealed chamber,
An exhaust mechanism for exhausting the gas flowing to the other end of the sealed chamber from a flange provided on the outer periphery of the sealed chamber or from between the flange and one end of the sealed chamber to the outside of the sealed chamber; A gas supply / exhaust device.
前記排気機構は、前記密閉室の他端部から一端部に向けて延びる、前記密閉室の壁内部に形成された排気通路を含むことを特徴とするガス給排気装置。The gas supply / exhaust device according to claim 5,
The gas supply / exhaust device, wherein the exhaust mechanism includes an exhaust passage formed in a wall of the sealed chamber that extends from the other end of the sealed chamber toward one end.
前記排気機構は、前記フランジ内に形成されて、前記排気通路に連通するフランジ内排気通路を含むことを特徴とするガス給排気装置。The gas supply / exhaust device according to claim 6,
The gas supply / exhaust device, wherein the exhaust mechanism includes an in-flange exhaust passage formed in the flange and communicating with the exhaust passage.
前記排気機構は、前記フランジと前記密閉室の一端部との間の所定位置に形成されて、前記排気通路に連通する排気口を含むことを特徴とするガス給排気装置。The gas supply / exhaust device according to claim 6,
The gas supply / exhaust device, wherein the exhaust mechanism includes an exhaust port formed at a predetermined position between the flange and one end of the sealed chamber and communicating with the exhaust passage.
前記鏡筒の一端部と前記フランジとの間からガスを供給するガス給気装置と、
前記鏡筒の他端部に流れたガスを、前記フランジから又は該フランジと前記鏡筒の一端部との間から前記鏡筒の外に排気する排気機構とを含むことを特徴とする鏡筒。In a lens barrel that holds a plurality of optical elements and has a flange formed on the outer periphery,
A gas supply device for supplying gas from between one end of the lens barrel and the flange;
A lens barrel comprising: an exhaust mechanism that exhausts the gas flowing to the other end portion of the lens barrel from the flange or between the flange and one end portion of the lens barrel to the outside of the lens barrel. .
前記排気機構は、前記鏡筒の他端部から一端部に向けて延びる、前記鏡筒の壁内部に形成された排気通路を含むことを特徴とする鏡筒。The lens barrel according to claim 9, wherein
2. The lens barrel according to claim 1, wherein the exhaust mechanism includes an exhaust passage formed in a wall of the lens barrel extending from the other end of the lens barrel toward one end.
前記排気機構は、前記フランジ内に形成されて、前記排気通路に連通するフランジ内排気通路を含むことを特徴とする鏡筒。The lens barrel according to claim 10,
The lens barrel characterized in that the exhaust mechanism includes an in-flange exhaust passage formed in the flange and communicating with the exhaust passage.
前記排気機構は、前記フランジと前記鏡筒の一端部との間の所定位置に形成されて、前記排気通路に連通する排気口を含むことを特徴とする鏡筒。The lens barrel according to claim 10,
The lens barrel characterized in that the exhaust mechanism includes an exhaust port formed at a predetermined position between the flange and one end of the lens barrel and communicating with the exhaust passage.
前記投影光学系は複数の光学素子で構成され、該複数の光学素子は請求項9乃至12のいずれかに記載の鏡筒で保持されていることを特徴とする露光装置。In an exposure apparatus including a projection optical system that transfers a pattern formed on a mask onto a predetermined surface,
The exposure apparatus according to claim 9, wherein the projection optical system includes a plurality of optical elements, and the plurality of optical elements are held by the lens barrel according to any one of claims 9 to 12.
前記排気通路は前記投影光学系の光軸方向に延びていることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 13, wherein
The exposure apparatus characterized in that the exhaust passage extends in the optical axis direction of the projection optical system.
前記鏡筒内を通る光が、波長200nm以下の光であることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 12 or 13,
An exposure apparatus wherein light passing through the lens barrel is light having a wavelength of 200 nm or less.
前記ガスが、前記鏡筒内を通る光を殆ど吸収しないか又は該光の吸収率が低い気体であることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to any one of claims 13 to 15,
An exposure apparatus, wherein the gas is a gas that absorbs little light passing through the lens barrel or has a low absorption rate of the light.
前記ガスが、窒素ガス又は希ガスであることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to any one of claims 13 to 16,
An exposure apparatus wherein the gas is nitrogen gas or a rare gas.
前記露光光の光路を含む空間を形成する密閉室内にガスを供給する一方、該ガスが前記密閉室の他端部に流れた後、前記ガスを前記密閉室の外に排気するガス給排気を、請求項1乃至4のいずれかに記載のガス給排気方法によって行い、前記密閉室内の前記ガスの濃度が所定値に達した後、露光処理を行うことを特徴とする露光方法。In an exposure method of transferring and exposing a pattern to an exposed substrate using exposure light,
A gas supply / exhaust for supplying gas into a sealed chamber forming a space including the optical path of the exposure light, and exhausting the gas out of the sealed chamber after the gas has flowed to the other end of the sealed chamber. An exposure method comprising: performing the exposure process after the gas concentration in the sealed chamber reaches a predetermined value by the gas supply / exhaust method according to any one of claims 1 to 4.
前記露光光が、波長180nm以下の光であることを特徴とする露光方法。The exposure method according to claim 18, wherein
The exposure method, wherein the exposure light is light having a wavelength of 180 nm or less.
前記ガスが、前記露光光を吸収しないか又は露光光の吸収率が低いガスであることを特徴とする露光方法。The exposure method according to claim 18 or 19,
An exposure method, wherein the gas is a gas that does not absorb the exposure light or has a low absorptivity of the exposure light.
前記ガスが、窒素ガス又は希ガスであることを特徴とする露光方法。The exposure method according to any one of claims 18 to 20,
An exposure method, wherein the gas is nitrogen gas or a rare gas.
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