JP2001110698A - 光学装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
光学装置及びデバイス製造方法Info
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K1/00—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating
- G21K1/06—Arrangements for handling particles or ionising radiation, e.g. focusing or moderating using diffraction, refraction or reflection, e.g. monochromators
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- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21K—TECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
- G21K2201/00—Arrangements for handling radiation or particles
- G21K2201/06—Arrangements for handling radiation or particles using diffractive, refractive or reflecting elements
- G21K2201/067—Construction details
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】光学装置内の不純物の濃度を規定し、その不純
物濃度を管理することで、少量で必要最低限の純度の不
活性ガスによって光学素子表面への不純物の付着による
汚染を減少させることが可能な光学装置及びデバイス製
造方法を提供する。 【解決手段】光学素子の周囲の空間を含む雰囲気の不純
物の濃度を検出する検出器を有することを特徴とする光
学装置と、前記光学装置によりデバイスパターンで前記
ウエハを露光する段階と、該露光したウエハを現像する
段階とを有することを特徴とするデバイス製造方法を構
成する。
物濃度を管理することで、少量で必要最低限の純度の不
活性ガスによって光学素子表面への不純物の付着による
汚染を減少させることが可能な光学装置及びデバイス製
造方法を提供する。 【解決手段】光学素子の周囲の空間を含む雰囲気の不純
物の濃度を検出する検出器を有することを特徴とする光
学装置と、前記光学装置によりデバイスパターンで前記
ウエハを露光する段階と、該露光したウエハを現像する
段階とを有することを特徴とするデバイス製造方法を構
成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置及びデバ
イス製造方法に関し、特に、紫外域の波長の光を光源と
し、装置内を低屈折率のガスで満たされた光学装置にお
ける該装置内の光学素子の汚染を防止する露光装置、分
光器等に好適な光学装置及びデバイス製造方法に関する
ものである。
イス製造方法に関し、特に、紫外域の波長の光を光源と
し、装置内を低屈折率のガスで満たされた光学装置にお
ける該装置内の光学素子の汚染を防止する露光装置、分
光器等に好適な光学装置及びデバイス製造方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光学装置の光源は、次第に短波長
化が要求され、普通紫外から真空紫外、Ｘ線、ＥＵＶも
用いられている。一般に光は短波長になるにつれ、その
光学エネルギーが次第に大きくなる。例えば、エキシマ
レーザの光子エネルギーは、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）で１
１４．１ｋｃａｌ／ｍｏｌ、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）で１
４７．２ｋｃａｌ／ｍｏｌ、Ｆ2（１５７ｎｍ）で１８
０．１ｋｃａｌ／ｍｏｌである。これに対して、分子の
結合解離エネルギーは、例えばＣ−Ｃ結合で８４ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌである。つまり、このような波長域の光学エ
ネルギーは、様々な物質の結合解離エネルギーに相当す
る。したがって、物質に照射されると、光吸収や光化学
反応が起こりやすい。このような性質から、この領域の
光は、物質の加工にも利用される。また、吸収、反射等
の光学特性が、各物質によって異なることから、物質の
構造解析にも利用することができる。こうして、この波
長域の光は、リソグラフィー、ＣＶＤ、エッチング、更
に、計測機器等にも用いられている。
化が要求され、普通紫外から真空紫外、Ｘ線、ＥＵＶも
用いられている。一般に光は短波長になるにつれ、その
光学エネルギーが次第に大きくなる。例えば、エキシマ
レーザの光子エネルギーは、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）で１
１４．１ｋｃａｌ／ｍｏｌ、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）で１
４７．２ｋｃａｌ／ｍｏｌ、Ｆ2（１５７ｎｍ）で１８
０．１ｋｃａｌ／ｍｏｌである。これに対して、分子の
結合解離エネルギーは、例えばＣ−Ｃ結合で８４ｋｃａ
ｌ／ｍｏｌである。つまり、このような波長域の光学エ
ネルギーは、様々な物質の結合解離エネルギーに相当す
る。したがって、物質に照射されると、光吸収や光化学
反応が起こりやすい。このような性質から、この領域の
光は、物質の加工にも利用される。また、吸収、反射等
の光学特性が、各物質によって異なることから、物質の
構造解析にも利用することができる。こうして、この波
長域の光は、リソグラフィー、ＣＶＤ、エッチング、更
に、計測機器等にも用いられている。
【０００３】しかしながら、このような波長域では、特
に２２０ｎｍ以下の波長域においては、酸素が光を吸収
する。これは、光の短波長化に伴なって、その光子エネ
ルギーは次第に大きくなり、酸素による光吸収が生じる
ためである。そこで、このような波長域の光を用いる光
学装置では、酸素の吸収を排除するために、光学系の経
路を真空、あるいは不活性ガスとしている。この光の吸
収は、酸素のみならず、様々な物質においても生じる。
また、光化学反応による物質の分解や生成も引き起こる
場合もある。したがって、レンズ、ミラー、マスク、レ
チクル等の光学素子へ付着した物質が光吸収をおこした
り、光学反応で生じた物質が光学素子に堆積し光学特性
を劣化させる場合もある。この問題に対しては、供給す
るガスを高純度のものとしたり、不純物として無機物の
硫酸イオンやアンモニアを対象として、これらを除去す
るためのフィルタを取り付ける等での対応がなされてき
た。
に２２０ｎｍ以下の波長域においては、酸素が光を吸収
する。これは、光の短波長化に伴なって、その光子エネ
ルギーは次第に大きくなり、酸素による光吸収が生じる
ためである。そこで、このような波長域の光を用いる光
学装置では、酸素の吸収を排除するために、光学系の経
路を真空、あるいは不活性ガスとしている。この光の吸
収は、酸素のみならず、様々な物質においても生じる。
また、光化学反応による物質の分解や生成も引き起こる
場合もある。したがって、レンズ、ミラー、マスク、レ
チクル等の光学素子へ付着した物質が光吸収をおこした
り、光学反応で生じた物質が光学素子に堆積し光学特性
を劣化させる場合もある。この問題に対しては、供給す
るガスを高純度のものとしたり、不純物として無機物の
硫酸イオンやアンモニアを対象として、これらを除去す
るためのフィルタを取り付ける等での対応がなされてき
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
光学装置における光学素子表面の汚染は、その光学特性
の劣化を引き起こす。汚染物質の代表的なものとして、
硫酸アンモニウムがある。これは、硫酸イオンとアンモ
ニウムイオンから形成され、その発生源として、元々装
置雰囲気中の気体に含まれていたもの、あるいは部材の
表面から発生したものであると考えられる。また、窒素
ガス雰囲気内に水蒸気を含んでいる場合、紫外光を照射
することで、アンモニアが生成するという報告もなされ
ている。また、有機珪素化合物を原因とする酸化珪素の
光学素子への付着汚染も報告されている。このような光
学素子への表面付着による光学特性の劣化は、光源が短
波長になるにつれ、より大きな問題となる。それは、第
一に、可視域から普通紫外領域では光学素子上に付着し
ていても光学特性に影響を与えなかった物質が、より短
波長になった光では吸収をもち、光学特性に悪影響を及
ぼすからである。また、光源の光子エネルギーが増加す
ることで、光路上に存在する物質が関与した光化学反応
が活性化される。したがって、光源の波長をより短波長
で用いるためには、硫酸イオンやアンモニア、有機珪素
化合物のみならず、これまで問題とされていなかった多
くの有機物も、光学特性劣化の一因と考えて、対応する
必要がある。
光学装置における光学素子表面の汚染は、その光学特性
の劣化を引き起こす。汚染物質の代表的なものとして、
硫酸アンモニウムがある。これは、硫酸イオンとアンモ
ニウムイオンから形成され、その発生源として、元々装
置雰囲気中の気体に含まれていたもの、あるいは部材の
表面から発生したものであると考えられる。また、窒素
ガス雰囲気内に水蒸気を含んでいる場合、紫外光を照射
することで、アンモニアが生成するという報告もなされ
ている。また、有機珪素化合物を原因とする酸化珪素の
光学素子への付着汚染も報告されている。このような光
学素子への表面付着による光学特性の劣化は、光源が短
波長になるにつれ、より大きな問題となる。それは、第
一に、可視域から普通紫外領域では光学素子上に付着し
ていても光学特性に影響を与えなかった物質が、より短
波長になった光では吸収をもち、光学特性に悪影響を及
ぼすからである。また、光源の光子エネルギーが増加す
ることで、光路上に存在する物質が関与した光化学反応
が活性化される。したがって、光源の波長をより短波長
で用いるためには、硫酸イオンやアンモニア、有機珪素
化合物のみならず、これまで問題とされていなかった多
くの有機物も、光学特性劣化の一因と考えて、対応する
必要がある。
【０００５】こうした光学素子の汚染に対しては、光学
装置内に不純物がゼロであるのが望ましい。しかしなが
ら、実際には、供給源のガス中の不純物のみならず、給
気ユニットや光学装置内の部材等からの脱ガスといった
ことも存在するのが実状である。実際に光学素子への付
着汚染の問題となるのは、光学装置内の各光学素子近傍
における付着汚染物質となりうる不純物個々の濃度であ
る。したがって、供給源のガスの純度のみではなく、給
気ライン、光学装置内等の使用部材から脱離する物質も
不純物となる点も考慮し、汚染のおこらない使用環境を
定める必要がある。こうした原因での不純物の発生は一
定でなく、部材の劣化や不良等が万一発生すると、装置
内の不純物濃度が高くなり、光学素子への汚染をおこ
す。このような装置内の不純物としては様々なものが存
在しうるが、その中でも光学素子表面に付着堆積し、光
学特性に劣化を及ぼす物質に対しては、その濃度を規定
し、装置内での濃度を監視、制御する必要がある。雰囲
気中の不純物濃度と光学素子表面に付着堆積する濃度
は、物質ごとに一定の割合で平衡状態にある。したがっ
て、光学素子表面への付着の抑制は、光学装置雰囲気内
の不純物濃度を減少させ、その濃度を監視・制御するこ
とが必要である。
装置内に不純物がゼロであるのが望ましい。しかしなが
ら、実際には、供給源のガス中の不純物のみならず、給
気ユニットや光学装置内の部材等からの脱ガスといった
ことも存在するのが実状である。実際に光学素子への付
着汚染の問題となるのは、光学装置内の各光学素子近傍
における付着汚染物質となりうる不純物個々の濃度であ
る。したがって、供給源のガスの純度のみではなく、給
気ライン、光学装置内等の使用部材から脱離する物質も
不純物となる点も考慮し、汚染のおこらない使用環境を
定める必要がある。こうした原因での不純物の発生は一
定でなく、部材の劣化や不良等が万一発生すると、装置
内の不純物濃度が高くなり、光学素子への汚染をおこ
す。このような装置内の不純物としては様々なものが存
在しうるが、その中でも光学素子表面に付着堆積し、光
学特性に劣化を及ぼす物質に対しては、その濃度を規定
し、装置内での濃度を監視、制御する必要がある。雰囲
気中の不純物濃度と光学素子表面に付着堆積する濃度
は、物質ごとに一定の割合で平衡状態にある。したがっ
て、光学素子表面への付着の抑制は、光学装置雰囲気内
の不純物濃度を減少させ、その濃度を監視・制御するこ
とが必要である。
【０００６】そこで、本発明は、上記した課題を解決
し、光学装置内の不純物の濃度を規定し、その不純物濃
度を管理することで、少量で必要最低限の純度の不活性
ガスによって光学素子表面への不純物の付着による汚染
を減少させることが可能な光学装置及びデバイス製造方
法を提供することを目的とするものである。
し、光学装置内の不純物の濃度を規定し、その不純物濃
度を管理することで、少量で必要最低限の純度の不活性
ガスによって光学素子表面への不純物の付着による汚染
を減少させることが可能な光学装置及びデバイス製造方
法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するため、つぎの（１）〜（１９）のように構成した
光学装置及びデバイス製造方法を提供するものである。 （１）光学素子の周囲の空間を含む雰囲気の不純物の濃
度を検出する検出器を有することを特徴とする光学装
置。 （２）光学素子の周囲の空間を含む雰囲気の不純物の濃
度を検出する検出器と、該検出器の出力に基づいて前記
不純物濃度の情報を供給する手段とを有することを特徴
とする光学装置。 （３）光学素子の周囲の空間を含む雰囲気の不純物の濃
度を検出する検出器と、該検出器の出力に基づいて前記
不純物濃度の異常を知らせる手段とを有することを特徴
とする光学装置。 （４）光学素子の周囲の空間を含む雰囲気の不純物の濃
度を検出する検出器と、該検出器の出力に応じて装置を
制御する制御器とを有することを特徴とする光学装置。 （５）前記雰囲気を、前記光学素子を伝播する光を殆ど
吸収しない気体でパージした状態にする手段を有するこ
とを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の
光学装置。 （６）前記気体は、乾燥した空気、または窒素、ヘリウ
ムなどの不活性ガスであることを特徴とする上記（５）
に記載の光学装置。 （７）前記光の波長が遠紫外線、特に２００ｎｍ以下で
あることを特徴とする上記（６）に記載の光学装置。 （８）前記不活性ガスがヘリウムであることを特徴とす
る上記（７）に記載の光学装置。 （９）前記光の波長が遠紫外線、特に約２４８ｎｍであ
ることを特徴とする上記（６）に記載の光学装置。 （１０）前記光を発する光源としてエキシマレーザを有
することを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれかに
記載の光学装置。 （１１）マスクやレチクルを保持する手段と前記マスク
やレチクルのパターンを前記光で照明する照明光学系と
前記パターンで露光すべきウエハを保持する手段とを有
する露光装置であることを特徴とする上記（１）〜（１
０）のいずれかに記載の光学装置。 （１２）前記パターンを前記光で前記ウエハ上に投影す
る、光学素子が屈折素子のみ、反射素子のみ又は屈折素
子と反射素子を備える投影光学系を有することを特徴と
する上記（１１）に記載の光学装置。 （１３）前記検出器は有機物の濃度を検出するセンサを
有することを特徴とする上記（１）〜（１２）のいずれ
かに記載の光学装置。 （１４）前記有機物の濃度が、前記光学装置内のガス中
の有機物の総量が１μｇ／ｍ3以下となるように制御さ
れることを特徴とする上記（１３）に記載の光学装置。 （１５）前記有機物の濃度が、カルボン酸類、アルデヒ
ド類、エステル類、フェノール類、フタレート類、フタ
ル酸類、アミン類、アミド類においては、その濃度が各
０．０１μｇ／ｍ3以下となるように制御されることを
特徴とする上記（１３）または上記（１４）に記載の光
学装置。 （１６）上記（１２）〜（１５）のいずれかに記載の光
学装置によりデバイスパターンで前記ウエハを露光する
段階と、該露光したウエハを現像する段階とを有するこ
とを特徴とするデバイス製造方法。 （１７）前記検出器は有機物の濃度を検出するセンサを
有することを特徴とする上記（１６）に記載のデバイス
製造方法。 （１８）前記有機物の濃度が、前記光学装置内のガス中
の有機物の総量が１μｇ／ｍ3以下となるように制御さ
れることを特徴とする上記（１７）に記載のデバイス製
造方法。 （１９）前記有機物の濃度が、カルボン酸類、アルデヒ
ド類、エステル類、フェノール類、フタレート類、フタ
ル酸類、アミン類、アミド類においては、その濃度が各
０．０１μｇ／ｍ3以下となるように制御されることを
特徴とする上記（１７）または上記（１８）に記載のデ
バイス製造方法。
成するため、つぎの（１）〜（１９）のように構成した
光学装置及びデバイス製造方法を提供するものである。 （１）光学素子の周囲の空間を含む雰囲気の不純物の濃
度を検出する検出器を有することを特徴とする光学装
置。 （２）光学素子の周囲の空間を含む雰囲気の不純物の濃
度を検出する検出器と、該検出器の出力に基づいて前記
不純物濃度の情報を供給する手段とを有することを特徴
とする光学装置。 （３）光学素子の周囲の空間を含む雰囲気の不純物の濃
度を検出する検出器と、該検出器の出力に基づいて前記
不純物濃度の異常を知らせる手段とを有することを特徴
とする光学装置。 （４）光学素子の周囲の空間を含む雰囲気の不純物の濃
度を検出する検出器と、該検出器の出力に応じて装置を
制御する制御器とを有することを特徴とする光学装置。 （５）前記雰囲気を、前記光学素子を伝播する光を殆ど
吸収しない気体でパージした状態にする手段を有するこ
とを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の
光学装置。 （６）前記気体は、乾燥した空気、または窒素、ヘリウ
ムなどの不活性ガスであることを特徴とする上記（５）
に記載の光学装置。 （７）前記光の波長が遠紫外線、特に２００ｎｍ以下で
あることを特徴とする上記（６）に記載の光学装置。 （８）前記不活性ガスがヘリウムであることを特徴とす
る上記（７）に記載の光学装置。 （９）前記光の波長が遠紫外線、特に約２４８ｎｍであ
ることを特徴とする上記（６）に記載の光学装置。 （１０）前記光を発する光源としてエキシマレーザを有
することを特徴とする上記（１）〜（９）のいずれかに
記載の光学装置。 （１１）マスクやレチクルを保持する手段と前記マスク
やレチクルのパターンを前記光で照明する照明光学系と
前記パターンで露光すべきウエハを保持する手段とを有
する露光装置であることを特徴とする上記（１）〜（１
０）のいずれかに記載の光学装置。 （１２）前記パターンを前記光で前記ウエハ上に投影す
る、光学素子が屈折素子のみ、反射素子のみ又は屈折素
子と反射素子を備える投影光学系を有することを特徴と
する上記（１１）に記載の光学装置。 （１３）前記検出器は有機物の濃度を検出するセンサを
有することを特徴とする上記（１）〜（１２）のいずれ
かに記載の光学装置。 （１４）前記有機物の濃度が、前記光学装置内のガス中
の有機物の総量が１μｇ／ｍ3以下となるように制御さ
れることを特徴とする上記（１３）に記載の光学装置。 （１５）前記有機物の濃度が、カルボン酸類、アルデヒ
ド類、エステル類、フェノール類、フタレート類、フタ
ル酸類、アミン類、アミド類においては、その濃度が各
０．０１μｇ／ｍ3以下となるように制御されることを
特徴とする上記（１３）または上記（１４）に記載の光
学装置。 （１６）上記（１２）〜（１５）のいずれかに記載の光
学装置によりデバイスパターンで前記ウエハを露光する
段階と、該露光したウエハを現像する段階とを有するこ
とを特徴とするデバイス製造方法。 （１７）前記検出器は有機物の濃度を検出するセンサを
有することを特徴とする上記（１６）に記載のデバイス
製造方法。 （１８）前記有機物の濃度が、前記光学装置内のガス中
の有機物の総量が１μｇ／ｍ3以下となるように制御さ
れることを特徴とする上記（１７）に記載のデバイス製
造方法。 （１９）前記有機物の濃度が、カルボン酸類、アルデヒ
ド類、エステル類、フェノール類、フタレート類、フタ
ル酸類、アミン類、アミド類においては、その濃度が各
０．０１μｇ／ｍ3以下となるように制御されることを
特徴とする上記（１７）または上記（１８）に記載のデ
バイス製造方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は、上記した構成によっ
て、環境中に存在する光学素子汚染の原因となる物質を
極力減少させることが可能となり、汚染による光学特性
の劣化を抑制することができる。装置のガス排出口でガ
ス中の不純物濃度を測定することにより装置内の使用部
材からの脱離物質の影響も考慮し、装置内のガス中不純
物の濃度を監視する。装置内を流通させるガス導入口で
不純物濃度を測定し、ガス俳出口とガス導入口の不純物
濃度を比較することで、装置内から発生する不純物の濃
度を知ることができる。装置内の局地的な温度、ガスの
流速等が、部材からの不純物の脱離に影響を与えるの
で、装置内の局所的な不純物濃度を監視することも必要
である。例えば、高温度の環境では、部材等から物質が
脱離しやすく、不純物濃度が高くなる。また、ガスの流
れがよどみやすい箇所においても、不純物濃度が高くな
る傾向がある。したがつて、特に装置内のこういった箇
所では、不純物濃度を監視することが必要である。非分
散赤外吸収法、水素炎イオン化検出法等を用いたセンサ
を取りつけることによって、ガス中の不純物濃度を連続
的に監視しながら、装置を稼動させることができる。ま
た、装置内各所でのガス中の不純物濃度が、大きく変動
しないことがわかっている場合には、ＧＣ／ＭＳ等によ
って定期的に濃度の測定をおこなうことで、安定した装
置の稼動が可能である。監視している不純物濃度が所定
値よりも高くなった場合には、それに対応するために、
センサからコントローラーを通じて種々の制御をおこな
う。制御方法としては、装置を停止して、ガス流量を調
整したり、あるいは光化学反応やオゾンを用いた洗浄を
おこなうことで、不純物濃度を低減させる。
て、環境中に存在する光学素子汚染の原因となる物質を
極力減少させることが可能となり、汚染による光学特性
の劣化を抑制することができる。装置のガス排出口でガ
ス中の不純物濃度を測定することにより装置内の使用部
材からの脱離物質の影響も考慮し、装置内のガス中不純
物の濃度を監視する。装置内を流通させるガス導入口で
不純物濃度を測定し、ガス俳出口とガス導入口の不純物
濃度を比較することで、装置内から発生する不純物の濃
度を知ることができる。装置内の局地的な温度、ガスの
流速等が、部材からの不純物の脱離に影響を与えるの
で、装置内の局所的な不純物濃度を監視することも必要
である。例えば、高温度の環境では、部材等から物質が
脱離しやすく、不純物濃度が高くなる。また、ガスの流
れがよどみやすい箇所においても、不純物濃度が高くな
る傾向がある。したがつて、特に装置内のこういった箇
所では、不純物濃度を監視することが必要である。非分
散赤外吸収法、水素炎イオン化検出法等を用いたセンサ
を取りつけることによって、ガス中の不純物濃度を連続
的に監視しながら、装置を稼動させることができる。ま
た、装置内各所でのガス中の不純物濃度が、大きく変動
しないことがわかっている場合には、ＧＣ／ＭＳ等によ
って定期的に濃度の測定をおこなうことで、安定した装
置の稼動が可能である。監視している不純物濃度が所定
値よりも高くなった場合には、それに対応するために、
センサからコントローラーを通じて種々の制御をおこな
う。制御方法としては、装置を停止して、ガス流量を調
整したり、あるいは光化学反応やオゾンを用いた洗浄を
おこなうことで、不純物濃度を低減させる。
【０００９】つぎに、本発明の実施の形態の一つについ
て、石英を保管し、その透過率の変化について測定した
例について、説明する。保管環境中の有機物の濃度につ
いては、ＧＣ／ＭＳ加熱脱着法で測定した。図１にＧＣ
／ＭＳ加熱脱着法で測定した雰囲気中の有機物濃度（ト
ルエン換算）と１９３ｎｍにおける透過率劣化の関係を
示す。有機物が高濃度の場合、石英表面に付着汚染が起
こり、透過率が劣化する。しかし、有機物濃度を減少さ
せた環境での保管では、透過率劣化が抑制されている。
また、個々の物質により、それぞれの蒸気圧と極性に依
存して、表面への吸着しやすさが異なる。環境雰囲気中
に石英を保管し、保管環境中の有機物と石英に表面に吸
着した有機物をＧＣ／ＭＳ加熱脱着法で測定したとこ
ろ、検出された有機物に異なる傾向があった。環境雰囲
気中には炭化水素類が多く存在するが、その一方で、石
英表面には炭化水素類よりもカルボン酸類やフタレート
類の方が多く付着していた。
て、石英を保管し、その透過率の変化について測定した
例について、説明する。保管環境中の有機物の濃度につ
いては、ＧＣ／ＭＳ加熱脱着法で測定した。図１にＧＣ
／ＭＳ加熱脱着法で測定した雰囲気中の有機物濃度（ト
ルエン換算）と１９３ｎｍにおける透過率劣化の関係を
示す。有機物が高濃度の場合、石英表面に付着汚染が起
こり、透過率が劣化する。しかし、有機物濃度を減少さ
せた環境での保管では、透過率劣化が抑制されている。
また、個々の物質により、それぞれの蒸気圧と極性に依
存して、表面への吸着しやすさが異なる。環境雰囲気中
に石英を保管し、保管環境中の有機物と石英に表面に吸
着した有機物をＧＣ／ＭＳ加熱脱着法で測定したとこ
ろ、検出された有機物に異なる傾向があった。環境雰囲
気中には炭化水素類が多く存在するが、その一方で、石
英表面には炭化水素類よりもカルボン酸類やフタレート
類の方が多く付着していた。
【００１０】このように、カルボン酸類、アルデヒド
類、エステル類、フェノール類、フタレート類、フタル
酸類、アミン類、アミド類等は、カルボキシル基、アル
デヒド基、エステル基、フェニル基、アミノ基等の極性
の高い官能基をもち、光学素子表面への付着がし易い。
環境雰囲気中のこれらの物質を低濃度にしたところ、光
学特性の劣化が抑制された。そこで、装置内の光学素子
の光学特性劣化を防止するためには、装置内の有機物濃
度を以下のようにすることが必要であることが判明し
た。すなわち、有機物総量は、１μｇ／ｍ3以下、カル
ボン酸類、アルデヒド類、エステル類、フェノール類、
フタレート類、フタル酸類、アミン類、アミド類は、
０．０１μｇ／ｍ3以下とすることが必要である。これ
により、光学素子への付着汚染による光学特性の劣化を
抑制することが可能となる。
類、エステル類、フェノール類、フタレート類、フタル
酸類、アミン類、アミド類等は、カルボキシル基、アル
デヒド基、エステル基、フェニル基、アミノ基等の極性
の高い官能基をもち、光学素子表面への付着がし易い。
環境雰囲気中のこれらの物質を低濃度にしたところ、光
学特性の劣化が抑制された。そこで、装置内の光学素子
の光学特性劣化を防止するためには、装置内の有機物濃
度を以下のようにすることが必要であることが判明し
た。すなわち、有機物総量は、１μｇ／ｍ3以下、カル
ボン酸類、アルデヒド類、エステル類、フェノール類、
フタレート類、フタル酸類、アミン類、アミド類は、
０．０１μｇ／ｍ3以下とすることが必要である。これ
により、光学素子への付着汚染による光学特性の劣化を
抑制することが可能となる。
【００１１】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
露光装置について、光学素子を含んだすべてのガスパー
ジ空間について、不純物の濃度を監視する。図２に概略
を示した。パージには、クリーンドライエア、Ｎ 2ガス
あるいはＨｅガスを用いる。ガスの給気ユニット及び露
光装置内に使用する部材については、脱ガスが極力少な
いものを用い、また必要に応じてフィルタ類を取り付け
た。有機物濃度は、センサ７を取りつけて監視する。セ
ンサ７は、非分散赤外吸収法、水素炎イオン化検出法等
によるもので、連続測定をおこなうことが可能である。
ガス流入口３及びガス排出口５にセンサ７を取りつけ、
その濃度差により装置内で発生する不純物濃度を検知す
ることができる。
露光装置について、光学素子を含んだすべてのガスパー
ジ空間について、不純物の濃度を監視する。図２に概略
を示した。パージには、クリーンドライエア、Ｎ 2ガス
あるいはＨｅガスを用いる。ガスの給気ユニット及び露
光装置内に使用する部材については、脱ガスが極力少な
いものを用い、また必要に応じてフィルタ類を取り付け
た。有機物濃度は、センサ７を取りつけて監視する。セ
ンサ７は、非分散赤外吸収法、水素炎イオン化検出法等
によるもので、連続測定をおこなうことが可能である。
ガス流入口３及びガス排出口５にセンサ７を取りつけ、
その濃度差により装置内で発生する不純物濃度を検知す
ることができる。
【００１２】このように、装置内数箇所にセンサを取り
つけ、装置内を流通するガスの流れを考慮して、それら
の不純物濃度を比較することで、不純物濃度が高くなっ
た場合には、その原因の箇所を特定することが可能とな
る。不純物濃度の測定としては、定期的にＧＣ／ＭＳ測
定をおこなう方法もある。図３に不純物濃度の制御方法
を含めた概略図を示す。センサ１３で測定された不純物
濃度は、コントローラー１１へ出力され、規定値をこえ
た場合は、コントロラー１１から制御信号が各部に送ら
れる。光源８の稼動を停止させることで、レンズ、ミラ
ー、レチクル、マスク等の光学素子表面に、ガス中の不
純物を原因物質とした光化学反応による生成物質が堆積
することを防止する。センサ（ガス導入側）１３ａの濃
度が高くなった場合には、給気するガスあるいは給気ユ
ニットに問題があり、その交換をおこなう。
つけ、装置内を流通するガスの流れを考慮して、それら
の不純物濃度を比較することで、不純物濃度が高くなっ
た場合には、その原因の箇所を特定することが可能とな
る。不純物濃度の測定としては、定期的にＧＣ／ＭＳ測
定をおこなう方法もある。図３に不純物濃度の制御方法
を含めた概略図を示す。センサ１３で測定された不純物
濃度は、コントローラー１１へ出力され、規定値をこえ
た場合は、コントロラー１１から制御信号が各部に送ら
れる。光源８の稼動を停止させることで、レンズ、ミラ
ー、レチクル、マスク等の光学素子表面に、ガス中の不
純物を原因物質とした光化学反応による生成物質が堆積
することを防止する。センサ（ガス導入側）１３ａの濃
度が高くなった場合には、給気するガスあるいは給気ユ
ニットに問題があり、その交換をおこなう。
【００１３】センサ（ガス導入側）１３ａに対して、セ
ンサ（ガス排出側）１３ｂの不純物濃度が高い場合に
は、装置の光学系部１２に不純物濃度増加原因がある
が、一時的に不純物が発生したのであれば、ガスを通じ
続けることで不純物も排出されていく。そこで、センサ
１３ｂで出力された不純物濃度が規定値以下となったこ
とがコントローラー１４で確認された後、光源１１の稼
動を再開する。このような効果は、ガス流量調整器１５
によって、装置内を流通させるガス流量を増加させるこ
とで、効果的に不純物濃度を低下させ、早急に装置の稼
動を再会させることが可能となる。
ンサ（ガス排出側）１３ｂの不純物濃度が高い場合に
は、装置の光学系部１２に不純物濃度増加原因がある
が、一時的に不純物が発生したのであれば、ガスを通じ
続けることで不純物も排出されていく。そこで、センサ
１３ｂで出力された不純物濃度が規定値以下となったこ
とがコントローラー１４で確認された後、光源１１の稼
動を再開する。このような効果は、ガス流量調整器１５
によって、装置内を流通させるガス流量を増加させるこ
とで、効果的に不純物濃度を低下させ、早急に装置の稼
動を再会させることが可能となる。
【００１４】また、光学素子を含んだ光学系部１２にオ
ゾン発生器１６からオゾンを供給して洗浄をおこなう。
酸素を装置内に注入し、光を照射することで、オゾンや
活性酸素を生成し、洗浄をおこなってもよい。また、洗
浄方法とレて、光を装置内全体に照射したり、光触媒を
用いたりすることで、光化学反応を用いてもよい。この
ような洗浄は、装置内の光学系部の各所ごとにセンサを
取りつければ、規定値以上の濃度となった場所にのみで
コントローラー１４を通じて洗浄処理を行なえばよい。
このようなガス流量の調整や洗浄を所定時間行なうこと
で不純物濃度は低下し、センサ１３で出力された不純物
濃度が規定値以下であることがコントローラー１４で確
認した後、光源１１の稼動を再開する。
ゾン発生器１６からオゾンを供給して洗浄をおこなう。
酸素を装置内に注入し、光を照射することで、オゾンや
活性酸素を生成し、洗浄をおこなってもよい。また、洗
浄方法とレて、光を装置内全体に照射したり、光触媒を
用いたりすることで、光化学反応を用いてもよい。この
ような洗浄は、装置内の光学系部の各所ごとにセンサを
取りつければ、規定値以上の濃度となった場所にのみで
コントローラー１４を通じて洗浄処理を行なえばよい。
このようなガス流量の調整や洗浄を所定時間行なうこと
で不純物濃度は低下し、センサ１３で出力された不純物
濃度が規定値以下であることがコントローラー１４で確
認した後、光源１１の稼動を再開する。
【００１５】図４に分光器に適用した際の概略を示し
た。装置内各部ごとにガスを流通させ、センサ２８を取
りつけ、不純物濃度を監視する。センサ２８からガス中
不純物濃度が出力される。規定濃度をこえた際には、コ
ントローラー２９から光源の停止、ガス流量の調節、オ
ゾン等による洗浄等の制御がなされる。このようにし
て、装置内の光学素子及び測定試料の汚染が防止され
る。 ［実施例１］Ｎ2ガスを給気した従来の環境（有機物総
量数十μｇ／ｍ3）に、φ３０ｍｍ、厚さ３．０ｍｍの
石英平行平板を保管したところ、一ヶ月間の保管で、例
えば１９３ｎｍにおける透過率は、約０．３％減少し
た。また、保管後の石英表面の付着物を、ＧＣ／ＭＳ加
熱脱着法で解析したところ、ＤＢＰ等のフタレート類、
ＢＨＴ等のフェノール類、パルミチン酸等のカルボン酸
類をはじめ、アミン類やエーテル類が検出された。そこ
で、Ｎ2ガスラインを含めた環境中から、ＤＢＰ、ＤＯ
Ｐといったフタレート類が可塑材として用いているプラ
スチックやＢＨＴを酸化防止剤として用いるプラスチッ
ク等を取り除き、カルボン酸類、アルデヒド類、エステ
ル類、フェノール類、フタレート類、フタル酸類、アミ
ン類、アミド類の濃度を０．０１μｇ／ｍ3以下、有機
物総量を１μｇ／ｍ3以下とした。この保管環境で一ヶ
月間保管した石英に、透過率変化はみられなかった。ま
た、ＧＣ／ＭＳ加熱脱離法での解析において、表面付着
物は検出されなかった。このように、石英上への有機物
付着汚染が、抑制された。
た。装置内各部ごとにガスを流通させ、センサ２８を取
りつけ、不純物濃度を監視する。センサ２８からガス中
不純物濃度が出力される。規定濃度をこえた際には、コ
ントローラー２９から光源の停止、ガス流量の調節、オ
ゾン等による洗浄等の制御がなされる。このようにし
て、装置内の光学素子及び測定試料の汚染が防止され
る。 ［実施例１］Ｎ2ガスを給気した従来の環境（有機物総
量数十μｇ／ｍ3）に、φ３０ｍｍ、厚さ３．０ｍｍの
石英平行平板を保管したところ、一ヶ月間の保管で、例
えば１９３ｎｍにおける透過率は、約０．３％減少し
た。また、保管後の石英表面の付着物を、ＧＣ／ＭＳ加
熱脱着法で解析したところ、ＤＢＰ等のフタレート類、
ＢＨＴ等のフェノール類、パルミチン酸等のカルボン酸
類をはじめ、アミン類やエーテル類が検出された。そこ
で、Ｎ2ガスラインを含めた環境中から、ＤＢＰ、ＤＯ
Ｐといったフタレート類が可塑材として用いているプラ
スチックやＢＨＴを酸化防止剤として用いるプラスチッ
ク等を取り除き、カルボン酸類、アルデヒド類、エステ
ル類、フェノール類、フタレート類、フタル酸類、アミ
ン類、アミド類の濃度を０．０１μｇ／ｍ3以下、有機
物総量を１μｇ／ｍ3以下とした。この保管環境で一ヶ
月間保管した石英に、透過率変化はみられなかった。ま
た、ＧＣ／ＭＳ加熱脱離法での解析において、表面付着
物は検出されなかった。このように、石英上への有機物
付着汚染が、抑制された。
【００１６】［実施例２］石英と同様に、螢石について
も検討したところ、従来の保管では、一ヶ月間に１９３
ｎｍでの透過率は約０．３％減少した。表面付着物とし
ては、フタレート類、カルボン酸類の他に、アルデヒド
類も検出された。これに対して、保管環境中の有機物を
本発明に示した条件に制御することで、透過率劣化はみ
られなくなる。また、表面付着物も検出されず、螢石に
ついても十分な効果が得られた。
も検討したところ、従来の保管では、一ヶ月間に１９３
ｎｍでの透過率は約０．３％減少した。表面付着物とし
ては、フタレート類、カルボン酸類の他に、アルデヒド
類も検出された。これに対して、保管環境中の有機物を
本発明に示した条件に制御することで、透過率劣化はみ
られなくなる。また、表面付着物も検出されず、螢石に
ついても十分な効果が得られた。
【００１７】［実施例３］また、反射防止コートをした
試料についても、同様に検討したところ、従来の方法で
は、透過率劣化が観察され、表面付着物が検出された。
本発明条件においては、透過率が一定のままで、付着物
も検出されなかった。有機物量が規定値以下であれば、
装置内に通気するＮ2ガスを循環して用いても、光学素
子の光学特性を維持するのに、十分な効果があった。
試料についても、同様に検討したところ、従来の方法で
は、透過率劣化が観察され、表面付着物が検出された。
本発明条件においては、透過率が一定のままで、付着物
も検出されなかった。有機物量が規定値以下であれば、
装置内に通気するＮ2ガスを循環して用いても、光学素
子の光学特性を維持するのに、十分な効果があった。
【００１８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は光学装
置内のガス中の不純物の濃度を所定値以下に制御する構
成によって、光学装置内の不純物の濃度、とりわけ有機
物濃度を規定し、その濃度管理をすることで、該光学装
置内光学素子への付着汚染を防止し、汚染による光学特
性の劣化を抑制することができる。また、本発明によれ
ば、不純物濃度が規定値以下の間は、使用するガスを循
環させることで、大量のガスを消費することのない光学
素子の汚染防止方法を実現することができる。また、本
発明は、光学系による光量の低下、むら等に厳しい仕様
が課せられる露光装置、分光器に適用すれば、特段の効
果を発揮することができる。
置内のガス中の不純物の濃度を所定値以下に制御する構
成によって、光学装置内の不純物の濃度、とりわけ有機
物濃度を規定し、その濃度管理をすることで、該光学装
置内光学素子への付着汚染を防止し、汚染による光学特
性の劣化を抑制することができる。また、本発明によれ
ば、不純物濃度が規定値以下の間は、使用するガスを循
環させることで、大量のガスを消費することのない光学
素子の汚染防止方法を実現することができる。また、本
発明は、光学系による光量の低下、むら等に厳しい仕様
が課せられる露光装置、分光器に適用すれば、特段の効
果を発揮することができる。
【図１】ＧＣ／ＭＳで測定した有機物総量と一ヶ月間で
の石英の１９３ｎｍにおける透過率劣化の関係を示した
図である。
の石英の１９３ｎｍにおける透過率劣化の関係を示した
図である。
【図２】本発明を露光装置に適用した際の光学素子を含
む概略図である。
む概略図である。
【図３】本発明を露光装置に適用した際の制御部を含む
概略図である。
概略図である。
【図４】本発明を分光器に適用した際の概略図である。
１：光学素子（レンズ） ２：レンズ支持部 ３：ガス導入口 ４：給気ユニット ５：ガス排気口 ６：排気ユニット ７ａ：センサ（ガス導入側） ７ｂ：センサ（ガス排気側） １１：光源 １２：光学系部 １３ａ：センサ（ガス導入側） １３ｂ：センサ（ガス排気側） １４：コントローラー １５：ガス流量調整器 １６：オゾン発生器 ２１：光源 ２２：レンズ ２３：グレーティング ２４：チョッパー ２５：ミラー ２６：試料 ２７：ディテクター ２８ａ：センサ（ガス導入側） ２８ｂ：センサ（ガス排気側） ２９：コントローラー ３０：ガス流量調整器 ３１：オゾン発生器
Claims (19)
- 【請求項１】光学素子の周囲の空間を含む雰囲気の不純
物の濃度を検出する検出器を有することを特徴とする光
学装置。 - 【請求項２】光学素子の周囲の空間を含む雰囲気の不純
物の濃度を検出する検出器と、該検出器の出力に基づい
て前記不純物濃度の情報を供給する手段とを有すること
を特徴とする光学装置。 - 【請求項３】光学素子の周囲の空間を含む雰囲気の不純
物の濃度を検出する検出器と、該検出器の出力に基づい
て前記不純物濃度の異常を知らせる手段とを有すること
を特徴とする光学装置。 - 【請求項４】光学素子の周囲の空間を含む雰囲気の不純
物の濃度を検出する検出器と、該検出器の出力に応じて
装置を制御する制御器とを有することを特徴とする光学
装置。 - 【請求項５】前記雰囲気を、前記光学素子を伝播する光
を殆ど吸収しない気体でパージした状態にする手段を有
することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記
載の光学装置。 - 【請求項６】前記気体は、乾燥した空気、または窒素、
ヘリウムなどの不活性ガスであることを特徴とする請求
項５に記載の光学装置。 - 【請求項７】前記光の波長が遠紫外線、特に２００ｎｍ
以下であることを特徴とする請求項６に記載の光学装
置。 - 【請求項８】前記不活性ガスがヘリウムであることを特
徴とする請求項７に記載の光学装置。 - 【請求項９】前記光の波長が遠紫外線、特に約２４８ｎ
ｍであることを特徴とする請求項６に記載の光学装置。 - 【請求項１０】前記光を発する光源としてエキシマレー
ザを有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１
項に記載の光学装置。 - 【請求項１１】マスクやレチクルを保持する手段と前記
マスクやレチクルのパターンを前記光で照明する照明光
学系と前記パターンで露光すべきウエハを保持する手段
とを有する露光装置であることを特徴とする請求項１〜
１０のいずれか１項に記載の光学装置。 - 【請求項１２】前記パターンを前記光で前記ウエハ上に
投影する、光学素子が屈折素子のみ、反射素子のみ又は
屈折素子と反射素子を備える投影光学系を有することを
特徴とする請求項１１に記載の光学装置。 - 【請求項１３】前記検出器は有機物の濃度を検出するセ
ンサを有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれ
か１項に記載の光学装置。 - 【請求項１４】前記有機物の濃度が、前記光学装置内の
ガス中の有機物の総量が１μｇ／ｍ3以下となるように
制御されることを特徴とする請求項１３に記載の光学装
置。 - 【請求項１５】前記有機物の濃度が、カルボン酸類、ア
ルデヒド類、エステル類、フェノール類、フタレート
類、フタル酸類、アミン類、アミド類においては、その
濃度が各０．０１μｇ／ｍ3以下となるように制御され
ることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載
の光学装置。 - 【請求項１６】請求項１２〜１５のいずれか１項に記載
の光学装置によりデバイスパターンで前記ウエハを露光
する段階と、該露光したウエハを現像する段階とを有す
ることを特徴とするデバイス製造方法。 - 【請求項１７】前記検出器は有機物の濃度を検出するセ
ンサを有することを特徴とする請求項１６に記載のデバ
イス製造方法。 - 【請求項１８】前記有機物の濃度が、前記光学装置内の
ガス中の有機物の総量が１μｇ／ｍ3以下となるように
制御されることを特徴とする請求項１７に記載のデバイ
ス製造方法。 - 【請求項１９】前記有機物の濃度が、カルボン酸類、ア
ルデヒド類、エステル類、フェノール類、フタレート
類、フタル酸類、アミン類、アミド類においては、その
濃度が各０．０１μｇ／ｍ3以下となるように制御され
ることを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載
のデバイス製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28356999A JP3413131B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | 光学装置及びデバイス製造方法 |
| US09/678,255 US6740893B1 (en) | 1999-10-04 | 2000-10-03 | Optical instrument, and device manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28356999A JP3413131B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | 光学装置及びデバイス製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001110698A true JP2001110698A (ja) | 2001-04-20 |
| JP3413131B2 JP3413131B2 (ja) | 2003-06-03 |
Family
ID=17667234
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28356999A Expired - Fee Related JP3413131B2 (ja) | 1999-10-04 | 1999-10-04 | 光学装置及びデバイス製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6740893B1 (ja) |
| JP (1) | JP3413131B2 (ja) |
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