CN100530539C - 曝光装置的控制方法、使用该方法的曝光方法及装置、以及元件制造方法 - Google Patents

曝光装置的控制方法、使用该方法的曝光方法及装置、以及元件制造方法 Download PDF

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CN100530539C CNB2005800225235A CN200580022523A CN100530539C CN 100530539 C CN100530539 C CN 100530539C CN B2005800225235 A CNB2005800225235 A CN B2005800225235A CN 200580022523 A CN200580022523 A CN 200580022523A CN 100530539 C CN100530539 C CN 100530539C
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Abstract

本发明的目的在于提供一种能长期间良好地维持光学元件的特性的曝光装置的控制方法、使用该方法的曝光方法及装置以及元件的制造方法。藉由质量分析装置(87)来监测氧化性气体及被膜形成气体等恶化要因气体的分压，在控制装置(90)的控制下，将来自气体供应装置(86)的恶化抑制气体适当导入真空容器(84)中，因此能长期间良好地维持构成投影光学系统(70)等的光学元件的光学特性。又，藉由照度传感器(88)来监测构成投影光学系统(70)等的光学元件的反射率降低，在控制装置(90)的控制下，将来自气体供应装置(86)的恶化抑制气体适当导入真空容器(84)中。据此，能长期间良好地维持构成投影光学系统(70)等的光学元件的光学特性。

Description

曝光装置的控制方法、使用该方法的曝光方法及装置、以及元件制造方法
技术领域
本发明是有关将掩膜的图案像形成在基板上的曝光装置的控制方法、使用该方法的曝光方法及装置、以及使用利用紫外线及极端紫外线进行曝光的曝光装置的元件制造方法。
背景技术
近年来，伴随半导体集成电路的微细化，为提高光的折射限度所达成的光学系统的分辨率，而开发有使用紫外线的曝光技术。此外，也持续开发有取代紫外线而使用比该紫外线波长短(例如11～14nm)的极端紫外线的曝光技术(参照日本专利特开2003-14893号公报)。
发明内容
于上述曝光装置中，在紫外线及极端紫外线下使用照明及投影用光学系统时，即使将该光学系统所处的环境作成惰性气体环境气氛或真空，也无法自构成光学系统的光学元件周围将氧、水分、有机物等完全排除。另一方面，紫外线及极端紫外线具有较大的能量。此时，由于氧及水分与光学元件表面的物质是由紫外线及极端紫外线所照射，故会引起氧化反应。又，由于有机物与光学元件表面的物质是由紫外线及极端紫外线所照射，故会引起光化学气相沉积(光CVD)，于光学元件表面产生碳膜。由于这些现象，光学元件的透过特性及反射特性会恶化，光学系统的寿命缩短，此为问题所在。
因此，本发明的目的在于提供一种能长期间良好地维持光学元件的特性的曝光装置的控制方法。
又，本发明的目的在于提供一种使用能长期间良好地维持光学元件的特性的上述控制方法的曝光方法及曝光装置、以及使用该曝光装置的元件制造方法。
为解决上述课题，本发明的曝光装置的控制方法具备：监测步骤，用以监测反映曝光装置的光学系统的恶化要因及征兆中至少一方的观察要素；以及导入步骤，是依据该观察要素的监测结果，将包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体导入收容所述光学系统的容器中。
上述控制方法中，由于依据观察要素的监测结果，将包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体导入前述容器中，因此能将因氧等恶化要因气体的存在导致的光学元件表面的氧化、碳膜成长等影响，藉由恶化抑制气体适当抵销。因此，能长期间良好地维持光学元件或曝光装置用的光学系统的特性。
将上述曝光装置的控制方法具体化的第1形态具备：监测步骤，用以监测在收容曝光装置的光学系统的容器中包含氧、水及有机物中至少一种的恶化要因气体的分压；以及导入步骤，是依据恶化要因气体的监测结果，将恶化抑制气体导入容器中，以使包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体的分压，相对于容器中的恶化要因气体的分压成为既定范围的比率。
上述控制方法中，由于依据恶化要因气体的监测结果，将恶化抑制气体导入容器中，以使恶化抑制气体的分压，相对于容器中的恶化要因气体的分压成为既定范围的比率，因此藉由恶化抑制气体能将恶化要因气体所导致的光学元件表面的氧化及碳膜成长的效果适当抵销。此时，藉由将恶化要因气体与恶化抑制气体的分压比设为既定范围，能限制恶化抑制气体的作用变得过剩时反而对光学元件造成损伤的可能性。因此，能长期间良好地维持光学元件或曝光装置用的光学系统的特性。
本发明的具体形态中，于上述控制方法中，恶化要因气体是包含氧及水中至少一种的氧化恶化性气体，恶化抑制气体是包含还原性气体及氟化气体中至少一种的氧化阻止气体。此时，例如在能量较高的光线存在的情形，能防止光学元件因氧化反应而自表面受到侵蚀，或者能防止在光学元件表面形成成为特性恶化原因的氧化膜，能长期间良好地维持光学元件的透过特性及反射特性。
本发明另一形态中，作为恶化抑制气体的氧化阻止气体的既定范围的比率是1×10-7至1×104。此时，为边确保排气用真空泵的安全确实的动作边抑制还原性气体或氟化气体环境气氛导致的弊害，而设定所述氧化阻止气体的上限比率为1×104，且考虑氧化阻止气体的效果确保与监测用传感器的感度下限，而设定氧化阻止气体的下限比率为1×10-7。
本发明又另一形态中，恶化要因气体是包含有机物的被膜形成气体，恶化抑制气体是包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的被膜除去气体。此时，例如在能量较高的光线存在的情形，能防止因有机物的光CVD而在光学元件表面产生碳膜而产生吸光，能长期间良好地维持光学元件的透过特性及反射特性。
本发明又另一形态中，作为恶化抑制气体的被膜除去气体的既定范围的比率是1×10-2至1×108。此时，为边确保排气用真空泵的安全确实的动作边抑制还原性气体、氧化性气体、及氟化气体环境气氛导致的弊害，而设定所述被膜除去气体的上限比率为1×108，且考虑被膜除去气体的效果确保与监测用传感器的感度下限，而设定氧化阻止气体的下限比率为1×10-2。
将本发明曝光装置的控制方法具体化的第2形态具备：监测步骤，用以监测构成曝光装置的光学系统的至少一种的光学元件的分光特性；以及导入步骤，是依据至少一种的光学元件的分光特性的监测结果，将包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体，导入收容至少一种的光学元件的容器中。此处，光学元件的“分光特性”，是在曝光用光的波长域中的光学元件的透过率及反射率等光学特性。
上述控制方法中，由于依据至少一个光学元件的分光特性的监测结果，来导入包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体，因此藉由恶化抑制气体能将因氧等恶化要因气体的存在所导致的光学元件表面的氧化等效果适当抵销。因此，能长期间良好地维持光学元件或曝光装置用光学系统的特性。
本发明的具体形态中，于上述控制方法中，收容于容器中的光学系统，是使用于紫外线及极端紫外线中至少一种的波长域。此时，虽成为在光学元件表面容易产生氧化及碳膜的曝光环境，但如上述由于在适当时点将恶化抑制气体导入，因此不拘束于所处曝光环境，能长期间良好地维持曝光装置用光学系统的特性。
本发明的第1曝光方法，是用以将掩膜的图案像形成在基板上，其具备：监测步骤，用以监测在收容曝光用光学系统的容器中的包含氧、水、及有机物中至少一种的恶化要因气体的分压；以及导入步骤，是依据恶化要因气体的监测结果，将恶化抑制气体导入容器中，以使包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体的分压，相对于容器中的恶化要因气体的分压成为既定范围的比率。此外，将恶化抑制气体导入容器中的时点，可为例如曝光处理的停止期间及中断中、或是曝光处理中。
上述曝光方法中，由于依据恶化要因气体的监测结果，将恶化抑制气体导入容器中，以使恶化抑制气体的分压，相对于恶化要因气体的分压成为既定范围的比率，因此能藉由恶化抑制气体将恶化要因气体所导致的光学元件表面的氧化及碳膜成长的效果适当抵销。因此，能长期间良好地维持光学元件或曝光装置用光学系统的特性。
本发明的第2曝光方法，是用以将掩膜的图案像形成于基板上，其具备：监测步骤，用以监测构成曝光用光学系统的至少一个光学元件的分光特性；以及导入步骤，是依据至少一个光学元件的分光特性的监测结果，将包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体，导入收容至少一个光学元件的容器中。
上述曝光方法中，由于依据至少一个光学元件的分光特性的监测结果，导入包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体，因此藉由恶化抑制气体能将氧等恶化要因气体的存在所导致的光学元件表面的氧化等效果适当抵销。因此，能长期间良好地维持光学元件或曝光装置用光学系统的特性。
本发明的第1曝光装置具备：光源，是产生位在紫外线及极端紫外线中至少一种的波长域的光源光；将来自光源的光源光引导至转印用掩膜的照明光学系统；将掩膜的图案像形成在基板上的投影光学系统；传感器，用以监测恶化要因气体的分压，该恶化要因气体是在收容掩膜、照明光学系统、及投影光学系统中至少一部分的光学元件的容器中，包含氧、水及有机物中至少一种；气体导入装置，是将包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体导入容器中；以及控制装置，是依据恶化要因气体的监测结果来控制气体导入装置的动作，藉此，使恶化抑制气体的分压相对于容器中的恶化要因气体的分压成为既定范围的比率。
上述曝光装置中，由于控制装置依据恶化要因气体的监测结果来控制气体导入装置的动作，藉此，使恶化抑制气体的分压相对于容器中的恶化要因气体的分压成为既定范围的比率，因此能藉由恶化抑制气体，将恶化要因气体导致的光学元件表面的氧化及碳成长的效果适当抑制、抵销。因此，能长期间良好地维持光学元件的特性或曝光装置的性能。
本发明的具体形态中，上述第1曝光装置中，恶化要因气体是包含氧及水中至少一种的氧化恶化性气体，恶化抑制气体是包含还原性气体及氟化气体中至少一种的氧化阻止气体。
本发明另一形态中，恶化要因气体是包含有机物的被膜形成气体，恶化抑制气体是包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的被膜除去气体。
本发明的第2曝光装置具备：光源，是产生位在紫外线及极端紫外线中至少一种的波长域的光源光；将来自光源的光源光引导至转印用掩膜的照明光学系统；将掩膜的图案像形成在基板上的投影光学系统；传感器，用以监测构成掩膜、照明光学系统、及投影光学系统且收容于容器中的至少一部分光学元件中，至少一个光学元件的分光特性；气体导入装置，是将包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体导入容器中；以及控制装置，是依据至少一个光学元件的分光特性的监测结果来控制气体导入装置的动作。
上述曝光装置中，由于控制装置依据至少一个光学元件的分光特性的监测结果来控制气体导入装置的动作，因此能藉由恶化抑制气体，将氧等恶化要因气体的存在所导致的光学元件表面的氧化等效果适当抵销。因此，能长期间良好地维持光学元件或曝光装置用光学系统的特性。
又，依据本发明的元件制造方法，藉由使用上述曝光装置，能制造高性能的元件。
附图说明
图1是用以说明本发明一实施形态的投影曝光装置的方块图。
图2是显示半导体元件的一制造工艺的流程图。
具体实施方式
图1是用以说明本发明一实施形态的曝光装置的构造的图。此曝光装置10中，光学系统具备：用以产生极端紫外线(波长11～14nm)的光源装置50；藉由极端紫外线的照明光来照明掩膜MA的照明光学系统60；以及将掩膜MA的图案像转印至基板(晶片WA)的投影光学系统70，机械机构具备：用以支持掩膜MA的掩膜载台81、及用以支持晶片WA的晶片载台82。又，曝光装置10具备：用以收容上述光源装置50的一部分及光学系统60、70的真空容器84；将真空容器84中的气体排气的排气装置85；用以将恶化抑制气体导入至真空容器84中的气体导入装置(气体供应装置86)；用以监测真空容器84中的既定气体的分压的质量分析装置87；以及用以检测构成投影光学系统70等的既定光学元件的反射率降低的照度传感器88。再者，曝光装置10具备控制装置90，其统括性控制曝光装置10各部的动作，具体而言，即光源装置50、掩膜载台81、晶片载台82、排气装置85、气体供应装置86、及质量分析装置87等的动作。
光源装置50具备：用以产生等离子体激发用激光的激光光源51、及将目标材料的氙气等气体供应至框体SC中的管52。又，该光源装置50附设有聚光透镜54及准直镜55。藉由使来自激光光源51的激光光聚光于自管52前端射出的氙气，该部分的目标材料等离子体化以产生极端紫外线。聚光透镜54是将在管52前端S产生的极端紫外线聚光。经过聚光透镜54的极端紫外线，是边收敛边射出至框体SC外，并射入准直镜55。此外，能使用来自放电等离子体光源、SOR(同步辐射：synchrocyclotron oscillation resonance)光源的放射光等，取代来自上述激光等离子体型光源装置50的光源光。
照明光学系统60是由反射型光学积分器61、62、聚光透镜反射镜63、及弯折反射镜64等构成。藉由光学积分器61、62将来自光源装置50的光源光作为照明光边均匀化边藉由聚光透镜反射镜63聚光，通过弯折反射镜64使其射入至掩膜MA上的既定区域(例如带状区域)。藉此，能以适当波长的极端紫外线对掩膜MA上的既定区域进行均匀照明。
此外，在极端紫外线的波长域未存在具有充分透过率的物质，且掩膜MA是使用反射型掩膜而非透过型掩膜。
投影光学系统70是由多数个反射镜71、72、73、74构成的缩小投影系统。形成于掩膜MA上的图案像(电路图案)，是藉由投影光学系统70成像在涂敷有光刻胶的晶片WA上以转印至该光刻胶。此时，电路图案一次投影的区域是直线状或圆弧状切缝区域，藉由例如使掩膜MA与晶片WA同步移动的扫描曝光，能将形成在掩膜MA上的矩形电路图案完全转印至晶片WA上的矩形区域。
掩膜载台81是在控制装置90的控制下，边支持掩膜MA边精密地监测掩膜MA的位置及速度等，并且能使其移动至期望的位置。又，晶片载台82是在控制装置90的控制下，边支持晶片WA边精密地监测晶片WA的位置及速度等，并且能使其移动至期望的位置。
上述光源装置50中配置在极端紫外线的光路上的部分、照明光学系统60、及投影光学系统70，是配置在真空容器84中，以防止曝光用光衰减。亦即，极端紫外线虽会由大气吸收而衰减，但将装置整体藉由真空容器84自外部隔离，且将极端紫外线的光路维持在既定真空度(例如，1.3×10-3pa以下)，藉此防止极端紫外线的衰减，即转印像的亮度降低及对比降低。
于真空容器84中，配置于极端紫外线的光路上的光学元件54、55、61、62、63、64、71、72、73、74及掩膜MA，是在基材、例如石英玻璃制基材上形成有反射膜。反射膜是藉由将相对于真空折射率不同的两种以上物质所构成的薄膜层，例如交互积层在基板上而形成的数层至数百层的多层膜。构成该多层膜的两种以上的薄膜层，能使用例如Mo层及Si层。
排气装置85具有连接于真空容器84的真空泵，且根据控制装置90的控制将真空容器84内部维持在必要的真空度。另一方面，气体供应装置86具有：还原性气体的气体源86a、氧化性气体的气体源86b、氟化气体的气体源86c、以及用以调节这些气体的流量的气体流量控制器86e。气体供应装置86是根据控制装置90的控制，通过导入管将还原性气体、氧化性气体、或氟化气体等恶化抑制气体在适当时点仅供应必要量至真空容器84中。藉此，能将在真空容器84中的还原性气体、氧化性气体、或氟化气体的分压调节为目标量，进而能抑制光学元件54、55、61、62、63、64、71、72、73、74等的表面的氧化及碳膜成长。此外，气体流量控制器86e能取代成将流量计、压力调整器等组合于附加有马达等驱动装置的微漏阀。
质量分析装置87是由例如四重极质量分析计等构成，并具有用以自质量频谱检测真空容器84中的分子及原子的存在量的分压传感器的功能。该质量分析装置87能检测出恶化要因气体、例如氧及水的氧化恶化性气体的分压，上述氧化恶化性气体的分压的计算测量结果是即时或在适当的时点输出至控制装置90。又，质量分析装置87能检测出恶化要因气体、例如有机物的被膜形成气体的分压，上述被膜形成气体的分压的计算测量结果也即时或在适当的时点输出至控制装置90。当检测有机物的被膜形成气体时，由于毫无遗漏检测出全部有机物在现实上无法达成，因此也考虑质量分析装置87的能力，以在质量数45以上未满200的范围的质量数的总和代替的方法较简便。此外，上述四重极质量分析计能取代为二重极质量分析计等。
此处，氧、水等氧化恶化性气体作为光学元件54、55、61、62、63、64、71、72、73、74等的环境气氛气体而存在时，若极端紫外线射入上述光学元件54、55、61、62、63、64、71、72、73、74，则该光学元件表面的多层膜会因氧化反应而逐渐侵蚀，或在多层膜表面形成氧化膜，而经时有光学元件的反射率降低的虞虑。因此，根据质量分析装置87的检测结果来监测氧化恶化性气体的分压，当氧化恶化性气体的分压超过既定上限时，调节设于气体供应装置86的气体流量控制器86e而将来自气体源86a、86c的恶化抑制气体(氧化阻止气体)仅导入适当量至真空容器84。自一侧气体源86a供应的恶化抑制气体是还原性气体，较佳的使用例如氢、乙醇等。自另一侧气体源86c供应的恶化抑制气体是氟化气体，较佳的是使用例如氟化氢、氟化氮、氟化碳等。将恶化抑制气体导入真空容器84的量，是根据氧化恶化性气体的分压与恶化抑制气体的还原力，成为能将氧化恶化性气体的效果抵销的程度的量。例如，当能将氧化恶化性气体的分压回到容许的最大限以下时，由于考虑为氧化恶化性气体导致的光学元件的侵蚀及氧化被膜形成会停止，因此在氧化恶化性气体回到上述最大限以下的适当的通常值为止之前持续导入恶化抑制气体。也考虑有另外的方法。当恶化抑制气体自导入后分压明显降低时，藉由恶化抑制气体可消耗氧化恶化性气体。亦即，恶化抑制气体的分压降低停止为止之前也能持续导入恶化抑制气体。恶化抑制气体的导入开始时点，可为氧化恶化性气体的分压增加至既定值以上后的适当的时点，但此时，也能形成光源装置50动作而对构成照明光学系统60及投影光学系统70的各光学元件照射有极端紫外线的状态。此时，极端紫外线发挥用以促进恶化抑制气体及氧化恶化性气体间的氧化还原反应及氟化反应等的功能。
还原性气体的具体的例子中，当进行导入成为氢、乙醇等恶化抑制气体的分压相对于氧、水等氧化恶化性气体的分压成为比率1×10-7至1×104的范围时，可观察到氧化恶化性气体的消耗，而能避免光学元件54、55、61、62、63、64、71、72、73、74的反射率降低。以下的反应式是用以说明恶化抑制气体的乙醇导致的氧化恶化性气体(氧、水分)的消耗。
[氧、水分的还原]
3O2+C2H5OH→2CO2+3H2O
3H2O+C2H5OH→2CO2+6H2
又，氟化气体的具体的例子中，当进行导入成为氟化氢、氟化氮、氟化碳等恶化抑制气体的分压相对于氧、水等氧化恶化性气体的分压成为比率1×10-7至1×104的范围时，可观察到表面氧化膜的成长抑制，而能避免光学元件54、55、61、62、63、64、71、72、73、74的反射率降低。以下的反应式是用以说明恶化抑制气体的氟化氢、氟化氮、及氟化碳所导致的氧化膜的分解。
[氧化膜的氟化]
SiO2+4HF→SiF4+2H2O
3SiO2+4NF3→3SiF4+2N2O3
SiO2+CF4→SiF4+CO2
另一方面，有机物的被膜形成气体作为光学元件54、55、61、62、63、64、71、72、73、74等的环境气氛气体而存在时，若极端紫外线射入上述光学元件，则有机物会因光CVD现象而分解，在该光学元件表面形成碳膜，而经时有反射率降低的虞虑。因此，根据质量分析装置87的检测结果来监测被膜形成气体的分压，当被膜形成气体的分压超过既定上限时，调节设于气体供应装置86的气体流量控制器86e而将来自气体源86a、86b、86c的恶化抑制气体(被膜除去气体)仅导入适当量至真空容器84。自气体源86a供应的恶化抑制气体是还原性气体，较佳的是使用例如氢、乙醇等。又，自气体源86b供应的恶化抑制气体是氧化性气体，较佳的是使用例如臭氧、氧、一氧化氮、二氧化硫等。再者，自气体源86c供应的恶化抑制气体是氟化气体，较佳的是使用例如氟化氢、氟化氮、氮化碳等。将恶化抑制气体导入真空容器84的量，是根据被膜形成气体的分压与恶化抑制气体的还原力及氧化力等，成为能将被膜形成气体的效果抵销的程度的量。例如，当能将被膜形成气体的分压回到容许的最大限以下时，由于考虑为在光学元件表面上的碳膜形成会停止，因此在被膜形成气体回到上述最大限以下的适当的通常值为止之前持续导入恶化抑制气体。也考虑有另外的方法。当恶化抑制气体自导入后分压明显降低时，藉由恶化抑制气体能消耗被膜形成气体使碳膜减少。亦即，恶化抑制气体的分压降低停止之前也能持续导入恶化抑制气体。恶化抑制气体的导入开始时点，可为被膜形成气体的分压增加至既定值以上后的适当的时点，但此时，也能形成光源装置50动作而对构成照明光学系统60及投影光学系统70的各光学元件照射有极端紫外线的状态。此时，极端紫外线发挥用以促进恶化抑制气体与有机物及碳膜之间的氧化还原反应的功能。
具体的例子中，当进行导入成为还原性气体及氧化性气体等恶化抑制气体的分压相对于有机物的被膜形成气体的分压成为比率1×10-2至1×108的范围时，可观察到被膜形成气体的消耗等，而能避免光学元件54、55、61、62、63、64、71、72、73、74的反射率降低。以下的反应式是用以说明恶化抑制气体所导致的被膜形成气体的消耗及碳膜的除去。
[碳氢化合物的氧化；由氧、臭氧、一氧化氮、二氧化硫所导致]
2CnH2n+2+(3n+1)O2→2nCO2+(2n+2)H2O
3CnH2n+2+(3n+1)O3→3nCO2+(3n+3)H2O
CnH2n+2+2nNO→nCO2+(n+1)H2+nN2
CnH2n+2+nSO2→nCO2+nH2S+H2
[碳氢化合物的还原；由氢所导致]
CnH2n+2+(n-1)H2→nCH4
[碳氢化合物的氟化；由氟化氢、氟化氮所导致]
CnH2n+2+4nHF→nCF4+(3n+1)H2
3CnH2n+2+4nNF3→3nCF4+2nN2+(3n+3)H2
[碳膜的氧化；由氧、臭氧、一氧化氮所导致]
C+O2→CO2
3C+2O3→3CO2
C+2NO→CO2+N2
[碳膜的氟化；由氟化氢、氟化氮所导致]
C+4HF→CF4+2H2
3C+4NF3→3CF4+2N2
照度传感器88是以可进退自如的方式配置在投影光学系统70的光路上的光电子增倍管等光电转换元件，藉由将通过投影光学系统70内的曝光用光(具体而言是来自反射镜74的反射光)的极端紫外线转换为电气讯号，而能计算测量曝光用光的强度。照度传感器88是受控制装置90控制而动作，在适当的时点将曝光用光的检测结果输出至控制装置90。此外，照度传感器88不限于直接检测来自反射镜74等的反射光的照度传感器，也能为检测来自构成投影光学系统70等的反射镜74等光学元件的散射光的照度传感器。此时，不需要照度传感器88的在光路上的进退机构，检测强度的增加是显示光学元件的像光的反射率的降低、即光学特性的恶化。
此处，上述被膜形成气体及氧化性气体作为光学元件54、55、61、62、63、64、71、72、73、74等环境气氛气体而存在时，在极端紫外线存在的情形，在光学元件的表面形成碳膜及氧化膜，而经时有反射率降低的虞虑。因此，根据照度传感器88的检测结果来监测曝光用光的照度，当照度达到既定下限时，调节设于气体供应装置86的气体流量控制器86e而将来自气体源86a、86b、86c的恶化抑制气体仅导入适当量至真空容器84。将恶化抑制气体导入真空容器84的量，是能将光学元件表面的碳膜藉由氧化还原除去，或能将光学元件表面的氧化膜藉由氟化除去的程度的量。恶化抑制气体的导入时点，可为曝光用光的照度减少至既定值以下后的适当的时点，但此时，也能形成光源装置50动作而对构成照明光学系统60及投影光学系统70的各光学元件照射有极端紫外线的状态。此时，极端紫外线发挥用以促进恶化抑制气体与碳膜之间的氧化还原反应的功能。当照度传感器88的计算测量结果、曝光用光的照度回复至既定值以上时，控制装置90使排气装置85动作而将真空容器84中的恶化抑制气体排出至外部，停止氧化还原反应及氟化反应的进行。
具体的例子中，当进行导入成为还原性气体、氧化性气体、及氟化气体的恶化抑制气体的分压相对于有机物的被膜形成气体的分压成为比率1×10-2至1×108的范围时，能使光学元件54、55、61、62、63、64、71、72、73、74的反射率回复。
以下，说明图1所示的曝光装置的整体的动作。该曝光装置中，藉由来自照明光学系统60的照明光来照明掩膜MA，将掩膜MA的图案像藉由投影光学系统70投影在晶片WA上。藉此，将掩膜MA的图案像转印至晶片WA。此时，藉由质量分析装置87来监测氧化性气体及被膜形成气体等恶化要因气体的分压，在控制装置90的控制下将来自气体供应装置86的恶化抑制气体适当导入真空容器84中，因此能长期间良好地维持构成投影光学系统70等光学元件的光学特性。又，藉由照度传感器88来监测构成投影光学系统70等光学元件的反射率降低，在控制装置90的控制下将来自气体供应装置86的恶化抑制气体适当导入真空容器84中。藉此，也能长期间良好地维持构成投影光学系统70等光学元件的光学特性。
以上是说明曝光装置10及使用该曝光装置的曝光方法，藉由使用上述曝光装置10，能提供一种以较高集成度制造半导体元件等的微元件的元件制造方法。具体而言，如图2所示，微元件是经过以下步骤加以制造：进行微元件的功能及性能设计等的步骤(S101)；根据该设计步骤制造掩膜MA的步骤(S102)；准备元件基材的基板、即晶片WA的步骤(S103)；藉由前述实施形态的曝光装置10将掩膜MA的图案曝光至晶片WA的曝光处理步骤(S104)；反复一连串的曝光及蚀刻等而完成元件的元件组装步骤(S105)；以及组装后的元件检查步骤(S106)等。此外，元件组装步骤(S105)一般包含有芯片切割步骤、接合步骤、及封装步骤等。
虽就以上实施形态来说明本发明，但本发明并不限定于上述实施形态。例如，上述实施形态中，说明作为曝光用光而使用极端紫外线的曝光装置，但于作为曝光用光而使用紫外线的曝光装置中，也能装入上述气体供应装置86、质量分析装置87、及照度传感器88等。此时，以控制装置90来控制气体供应装置86、质量分析装置87、及照度传感器88等的动作，藉此，能有效地防止构成曝光装置的反射型或透过型光学元件的光学特性恶化(包含氧化及碳附着所导致的反射率降低及透过率降低等)。
又，上述实施形态中，将氧化恶化性气体的监测结果、被膜形成气体的监测结果、及曝光用光的照度的监测结果加以分别判断，藉此，将对应的恶化抑制气体导入真空容器84中，但也能将氧化恶化性气体的监测结果、被膜形成气体的监测结果、及曝光用光的照度的监测结果加以综合，来决定将还原性气体及氧化性气体中的其中一种导入真空容器84中，并持续将这些气体导入真空容器84中至效果出现为止。
又，可于光学元件54、55、61、62、63、64、71、72、73、74及掩膜MA形成由单层金属膜等构成的反射膜等来取代多层膜。
又，上述实施形态中，说明作为曝光用光而使用极端紫外线的曝光装置，但于作为曝光用光而使用极端紫外线以外的紫外线的投影曝光装置中，也能装入图1等所示的光学元件54、55、61、62、63、64、71、72、73、74及掩膜MA，藉由与上述相同的环境气氛控制，能抑制碳附着等所导致的光学元件的反射特性的恶化。

Claims (17)

1.一种曝光装置的控制方法，其特征在于，具备：
监测步骤，用以监测反映曝光装置的光学系统的恶化要因及征兆中至少一方的观察要素；以及
调整步骤，是依据该观察要素的监测结果，将包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体导入收容所述光学系统的容器中，且调整该恶化抑制气体的量，以使该恶化抑制气体的分压相对于包含成为所述光学系统的恶化要因的氧、水、及有机物中至少一种的恶化要因气体的分压成为既定范围的比率。
2.如权利要求1所述的曝光装置的控制方法，其中，所述观察要素是在所述容器中的包含氧、水、及有机物中至少一种的恶化要因气体的分压。
3.如权利要求2所述的曝光装置的控制方法，其中，所述恶化要因气体是包含氧及水中至少一种的氧化恶化性气体，所述恶化抑制气体是包含还原性气体及氟化气体中至少一种的氧化阻止气体。
4.如权利要求3所述的曝光装置的控制方法，其中，作为恶化抑制气体的氧化阻止气体的既定范围的比率是1×10-7至1×104。
5.如权利要求2所述的曝光装置的控制方法，其中，所述恶化要因气体是包含有机物的被膜形成气体，所述恶化抑制气体是包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的被膜除去气体。
6.如权利要求5所述的曝光装置的控制方法，其中，作为恶化抑制气体的被膜除去气体的既定范围的比率是1×10-2至1×108。
7.如权利要求1所述的曝光装置的控制方法，其中，所述观察要素是构成曝光装置的光学系统的至少一个光学元件的分光特性。
8.如权利要求1至7中任一项所述的曝光装置的控制方法，其中，收容于容器中的光学系统，是使用于紫外线及极端紫外线中至少一种的波长域。
9.一种曝光方法，是用以将掩膜的图案像形成在基板上，其特征在于，具备：
监测步骤，用以监测反映曝光用光学系统的恶化要因及征兆中至少一方的观察要素；以及
调整步骤，是依据该观察要素的监测结果，将包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体导入收容所述光学系统的容器中，且调整该恶化抑制气体的量，以使该恶化抑制气体的分压相对于包含成为所述光学系统的恶化要因的氧、水、及有机物中至少一种的恶化要因气体的分压成为既定范围的比率。
10.如权利要求9所述的曝光方法，其中，所述观察要素是在收容所述光学系统的所述容器中的包含氧、水、及有机物中至少一种的恶化要因气体的分压。
11.如权利要求9所述的曝光方法，其中，所述观察要素是构成光学系统的至少一个光学元件的分光特性。
12.一种曝光装置，其特征在于，具备：
光源，用以产生位于紫外线及极端紫外线中至少一种的波长域的光源光；
将来自该光源的光源光引导至转印用掩膜的照明光学系统；
将该掩膜的图案像形成于基板上的投影光学系统；
收容该投影光学系统的容器；
传感器，用以监测反映包含该投影光学系统的光学系统的恶化要因及征兆中至少一方的观察要素；
气体导入装置，是依据监测结果将包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体导入该容器中；以及
控制装置，依据监测结果来控制该气体导入装置的动作，调整导入所述容器中的恶化抑制气体的量，以使该恶化抑制气体的分压相对于包含成为所述光学系统的恶化要因的氧、水、及有机物中至少一种的恶化要因气体的分压成为既定范围的比率。
13.一种曝光装置，其特征在于，具备：
光源，用以产生位于紫外线及极端紫外线中至少一种的波长域的光源光；
将来自该光源的光源光引导至转印用掩膜的照明光学系统；
将该掩膜的图案像形成于基板上的投影光学系统；
传感器，用以监测恶化要因气体的分压，该恶化要因气体是在收容所述掩膜、照明光学系统、及投影光学系统中至少一部分的光学元件的容器中，包含氧、水、及有机物中至少一种；
气体导入装置，是将包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体导入所述容器中；以及
控制装置，是依据恶化要因气体的监测结果来控制气体导入装置的动作，藉此，控制该气体导入装置，调整导入所述容器中的恶化抑制气体的量，以使恶化抑制气体的分压相对于容器中的恶化要因气体的分压成为既定范围的比率。
14.如权利要求13所述的曝光装置，其中，所述恶化要因气体是包含氧及水中至少一种的氧化恶化性气体，所述恶化抑制气体是包含还原性气体及氟化气体中至少一种的氧化阻止气体。
15.如权利要求13所述的曝光装置，其中，所述恶化要因气体是包含有机物的被膜形成气体，所述恶化抑制气体是包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的被膜除去气体。
16.一种曝光装置，其特征在于，具备：
光源，用以产生位于紫外线及极端紫外线中至少一种的波长域的光源光；
将来自该光源的光源光引导至转印用掩膜的照明光学系统；
将该掩膜的图案像形成于基板上的投影光学系统；
传感器，用以监测构成所述掩膜、照明光学系统、及投影光学系统且收容于容器中的至少一部分光学元件中的至少一个光学元件的分光特性；
气体导入装置，是将包含还原性气体、氧化性气体、及氟化气体中至少一种的恶化抑制气体导入所述容器中；以及
控制装置，是依据所述至少一个光学元件的分光特性的监测结果来控制所述气体导入装置，调整导入所述容器中的恶化抑制气体的量，以使该恶化抑制气体的分压相对于包含成为所述光学系统的恶化要因的氧、水、及有机物中至少一种的恶化要因气体的分压成为既定范围的比率。
17.一种元件制造方法，其特征在于：使用权利要求12至16中任一项所述的曝光装置。
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