JP2001210582A

JP2001210582A - 投影露光装置とその光洗浄方法、およびマイクロデバイス並びにマイクロデバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2001210582A
Application number: JP2000020703A
Authority: JP
Inventors: Takanobu Okamoto; 隆展岡本; Yasuaki Tanaka; 康明田中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-01-28
Filing date: 2000-01-28
Publication date: 2001-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】投影光学系の寿命を短くすることなく光洗浄
を実施して露光不良を防止する。【解決手段】光源２からのエネルギービームによりマ
スクＲのパターンＰＡを照明し、投影光学系ＰＬを介し
てパターンＰＡの像を基板Ｗに転写する投影露光装置１
において、光源２と投影光学系ＰＬとの間に配置される
光学素子５〜７，９，１１〜１５を所定波長の光で洗浄
する洗浄装置２と、光学素子５〜７，９，１１〜１５を
前記所定波長の光で洗浄する際に、投影光学系ＰＬに入
射する前記所定波長の光のエネルギーを調整するエネル
ギー調整部１６とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ＬＳＩ等
の半導体素子、ＣＣＤ等の撮像素子、液晶表示素子、あ
るいは薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイス（以下、総
称して半導体デバイスと呼ぶ）とその製造方法、および
マイクロデバイス製造に係る光リソグラフィー工程にお
いて、マスク上のパターンをウエハ等の基板に投影露光
するための投影露光装置とその光洗浄方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の高集積化に伴い、その半導
体素子を製造するために重要な光リソグラフィー工程に
て使用される投影露光装置も長足な進歩を遂げてきてい
る。投影露光装置に搭載されている投影光学系の解像力
は、Ｒａｙｌｅｉｇｈの式で良く知られているように、
Ｒ＝ｋ×λ／ＮＡの関係で表される。ここで、Ｒは投影
光学系の解像力、λは露光用の光の波長、ＮＡは投影光
学系の開口数、ｋはレジストの解像力の他にプロセスに
よって決定される定数である。

【０００３】半導体素子の高集積化に対応して投影光学
系での必要な解像力を実現するために、上式から分かる
ように、露光用の光源の短波長化や投影光学系の開口数
を大きくする、いわゆる、高ＮＡ化への努力が続けられ
ている。近年では、１９３ｎｍの出力波長を持つ弗化ア
ルゴンエキシマレーザ（ＡｒＦエキシマレーザ）が注目
されてきている。この弗化アルゴンエキシマレーザを露
光用光源とする露光装置が実現できれば、０．１８μｍ
〜０．１３μｍまで及ぶ微細加工が可能となることが期
待されている。

【０００４】この弗化アルゴンエキシマレーザの出力波
長（１９３ｎｍ）の波長域では、投影露光装置中の光学
系（照明光学系、投影光学系）を構成する光学素子の表
面に、水分や有機物が付着し、または光化学反応により
光学系の透過率が低下（変動）するという問題がある。
これは、複数の光学素子に挟まれた空間内の気体、また
は光学系を支える鏡筒の内壁等から発生する水分や有機
物が光学素子の表面に付着することに起因する。

【０００５】図７は、光学系の透過率の時間変化特性を
示すもので、レーザ光源からパルスレーザ光を連続して
出射させながら、レーザ光源とマスクとの間の露光光の
照度とウエハ上の露光光の照度を所定期間間隔で計測
し、その両照度の比である光学系透過率を計測時刻ごと
に算出して表したものである。図７から判るように、レ
ーザ光の照射開始直後に大きく透過率が低下するが、そ
の後は徐々に上昇してある程度時間が経過するとほぼ飽
和状態となる。レーザ照射開始直後の低下は硝材の内部
特性の変動によるものであり、その後で徐々に回復する
現象は光学系表面に付着した水分や有機物等の不純物が
レーザの照射により光学系表面から取除かれる、いわゆ
る光洗浄が起こるためである。

【０００６】光洗浄を行う際、例えば投影光学系とウエ
ハとの間にレーザ光を遮光可能なシャッタを設け、露光
時にはレーザ光の光路からシャッタを退避させ、光洗浄
時にはシャッタを光路に挿入する構成が考えられる。こ
の構成では、レーザ光源とシャッタとの間に配置される
照明光学系及び投影光学系を同時に光洗浄することがで
きる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の投影露光装置とその光洗浄方法、および
マイクロデバイス並びにマイクロデバイスの製造方法に
は、以下のような問題が存在する。照明光学系内には、
可変開口絞りなどの被駆動部材や、この被駆動部材を駆
動するためのモータなどが配置されており、被駆動部材
が駆動する際に発生する不純物や、モータ自身からのア
ウトガス（オイルミスト）などが光学素子表面に付着す
る可能性がある。また、照明光学系内は、メンテナンス
のために、光学素子表面が大気にさらされる回数が多
い。

【０００８】一方、投影光学系は、照明光学系と比較し
て、被駆動部材の数が少なく、また、メンテナンスによ
り光学素子表面が大気にさらされる回数も少ない。従っ
て、照明光学系内の光学素子表面の汚染状態と、投影光
学系内の光学素子表面の汚染状態が必ずしも同じ状態で
はなく、照明光学系内の光学素子表面が投影光学系内の
光学素子表面よりも汚染されている可能性が高い。

【０００９】このような状態で、各光学系内の光学素子
に露光用レーザを照射した場合、照明光学系内の光学素
子に対しては光洗浄が効果的に作用するが、投影光学系
内の光学素子に対しては光洗浄による効果より、レーザ
光の照射による光学素子の劣化（寿命が短くなる）の弊
害の方が大きくなる可能性がある。

【００１０】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、投影光学系の寿命を短くすることなく光洗
浄を実施できる投影露光装置とその光洗浄方法、および
この投影露光装置を用いて製造されるマイクロデバイス
並びにその製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、実施の形態を示す図１ないし図５に対応
付けした以下の構成を採用している。本発明の投影露光
装置は、光源（２）からのエネルギービームによりマス
ク（Ｒ）のパターン（ＰＡ）を照明し、投影光学系（Ｐ
Ｌ）を介してパターン（ＰＡ）の像を基板（Ｗ）に転写
する投影露光装置（１）において、光源（２）と投影光
学系（ＰＬ）との間に配置される光学素子（５〜７，
９，１１〜１５）を所定波長の光で洗浄する洗浄装置
（２）と、光学素子（５〜７，９，１１〜１５）を前記
所定波長の光で洗浄する際に、投影光学系（ＰＬ）に入
射する前記所定波長の光のエネルギーを調整するエネル
ギー調整部（１６、３４、３５）とを具備することを特
徴とするものである。

【００１２】また、本発明の投影露光装置とその光洗浄
方法は、光源（２）からのエネルギービームによりマス
ク（Ｒ）のパターン（ＰＡ）を照明し、投影光学系（Ｐ
Ｌ）を介してパターン（ＰＡ）の像を基板（Ｗ）に転写
する投影露光装置（１）の光洗浄方法において、光源
（２）と投影光学系（ＰＬ）との間に配置される光学素
子（５〜７，９，１１〜１５）を所定波長の光で洗浄す
る際に、投影光学系（ＰＬ）に入射する所定波長の光の
エネルギーを調整するステップを含むことを特徴とする
ものである。

【００１３】従って、本発明の投影露光装置およびその
光洗浄方法では、露光前に所定波長の光により光学素子
（５〜７，９，１１〜１５）を光洗浄することで、光学
素子（５〜７，９，１１〜１５）に付着する不純物を取
り除いて露光不良を未然に防ぐことができる。光洗浄を
実施する際には、投影光学系（ＰＬ）に入射する所定波
長の光のエネルギーを調整し、エネルギーの入射を所定
量許容することで、投影光学系（ＰＬ）内の光学素子に
対しても光洗浄を実施したり、エネルギーの入射を遮断
することで寿命の不要な消費を防ぎ、投影光学系（Ｐ
Ｌ）内の光学素子の高寿命化を図ることができる。

【００１４】そして、本発明に係るマイクロデバイス
は、マスク（Ｒ）のパターン（ＰＡ）を基板（Ｗ）に投
影露光して製造されるマイクロデバイスであって、請求
項１から５のいずれかに記載の投影露光装置（１）によ
り前記投影露光が行われることを特徴とするものであ
る。また、本発明に係るマイクロデバイスの製造方法
は、マスク（Ｒ）のパターン（ＰＡ）を基板（Ｗ）に転
写する露光工程を経て製造されるマイクロデバイスの製
造方法であって、露光工程前に、請求項７から９のいず
れかに記載された投影露光装置（１）の光洗浄方法を行
うことを特徴とするものである。

【００１５】従って、本発明のマイクロデバイスおよび
その製造方法では、露光処理により基板（Ｗ）上にパタ
ーン（ＰＡ）を転写する際に、高寿命化が図られ、且つ
露光不良を防止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の投影露光装置とそ
の光洗浄方法、およびマイクロデバイス並びにマイクロ
デバイスの製造方法の第１の実施の形態を、図１および
図２を参照して説明する。ここでは、基板を半導体デバ
イス製造用のウエハとし、投影露光装置をレチクルとウ
エハとを同期移動してレチクルのパターンをウエハに走
査露光する走査型の投影露光装置とし、また露光光を用
いて光洗浄を行う場合の例を用いて説明する。

【００１７】図１は、本発明による投影露光装置１の概
略的構成を示している。この図に示すように、投影露光
装置１においては、光源ユニット（洗浄装置）２から例
えば１９３ｎｍの出力波長を持つＡｒＦエキシマレーザ
光（エネルギービーム）が露光装置本体側の照明光学系
ＩＵへ向けて出射される。なお、露光装置本体は、チャ
ンバー３内に収容されており、温度、湿度が一定に保た
れるように制御されている。光源ユニット２には、酸素
の吸収帯を避けて狭帯化されたほぼ平行光束としてのパ
ルス光を発振する光源、狭帯化されたレーザ光の光路を
照明光学系ＩＵとの間で位置的にマッチングさせるビー
ムマッチングユニット（ＢＭＵ）、レーザ光を所定断面
形状に整形するビーム整形光学系等が配設されている。

【００１８】照明光学系ＩＵに入射したレーザ光は、反
射ミラー５で反射して、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６に導かれる。フライアイレン
ズ６は、多数のレンズ素子が束ねられて構成されてお
り、このレンズ素子の射出面側には、それを構成するレ
ンズ素子の数に対応した多数の光源像（２次光源）が形
成される。

【００１９】なお、本例ではフライアイレンズ６を１つ
設けているが、このフライアイレンズ６と光源ユニット
２あるいは反射ミラー５との間に、第２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を設けてもよ
く、さらにはフライアイレンズの代わりに内面反射型の
ロッド状の光学部材をオプティカルインテグレータとし
て用いてもよい。また後述するが、フライアイレンズ６
により形成される多数の２次光源が形成される位置にお
いて、所定の形状あるいは所定の大きさの複数の開口絞
りが形成されているタレット板７が配設されている。こ
のタレット板７はモータ８で回転駆動され、１つの開口
絞りが選択されて照明光学系ＩＵの光路中に挿入され
る。なお、タレット板７とモータ８で照明系用可変開口
絞り装置が構成される。

【００２０】フライアイレンズ６によって形成される多
数の２次光源からの光束は、可変開口絞りを通過してビ
ームスプリッタ９で２つの光路に分岐され、反射光はイ
ンテグレータセンサ１０に導かれて照明光の照度が検出
される。検出された照度に応じた信号Ｓ１は制御回路
（制御器）４０に入力される。一方、通過光はリレーレ
ンズ１１、駆動機構１２ａに駆動されてレチクルＲに対
する照明領域を規定する視野絞り１２、リレーレンズ１
３を通って反射ミラー１４で反射された後、複数のレン
ズ等の屈折性光学素子で構成されるコンデンサ光学系１
５にて集光される。

【００２１】この実施の形態の投影露光装置では、以上
説明した光学素子５，６，７，９，１１，１２，１３，
１４，１５が照明光学系ＩＵを構成し、モータ８、セン
サ１０とともにチャンバー３を構成する照明系ハウジン
グ４内に収容される。この照明系ハウジング４には、そ
れぞれが大気から隔離された空間を形成するように区画
され、且つ開閉自在な扉部（不図示）を有する複数の収
容室（区画部）４ａ〜４ｄが設けられている。収容室４
ａには光学素子５〜７およびモータ８が収容され、収容
室４ｂには光学素子９、１１およびセンサ１０が収容さ
れる。また、収容室４ｃには光学素子１２および駆動機
構１２ａが収容され、収容室４ｄには光学素子１３〜１
５が収容される。また、各収容室間には、光透過窓が設
置されている。

【００２２】各収容室４ａ〜４ｄには、露光光を透過す
る窒素ガスのような不活性ガスが充填され、あるいは流
通される。すなわち、照明光学系ＩＵを窒素ガスなどの
不活性ガス雰囲気中に配設する。そのため、照明系ハウ
ジング４の収容室４ａ〜４ｄにそれぞれ不活性ガスを供
給する不活性ガス供給装置（不図示）と、収容室４ａ〜
４ｄから室内の不活性ガスを排出する不活性ガス排出装
置（不図示）とが設けられる。なお、不活性ガスとして
は窒素に限ることなく、ヘリウム、アルゴン等の気体を
用いることも可能である。

【００２３】照明光学系ＩＵから光透過窓２３を介して
出射したレーザ光は、レチクル（マスク）Ｒ上に形成さ
れた回路パターン（パターン）ＰＡを重畳的に均一照明
する。そして投影光学系ＰＬによってウエハ（基板）Ｗ
上にレチクルＲ上の回路パターンＰＡの像が形成され、
ウエハＷ上に塗布されたレジストが感光して、ウエハＷ
上に回路パターンＰＡの像が転写される。

【００２４】レチクルＲはレチクルホルダ１７によりレ
チクルステージ１８に投影光学系ＰＬの物体面に位置し
て保持固定される。レチクルステージ１８は、図１の紙
面と直交する面内に沿って２次元的に移動するようにベ
ース２２に設けられている。レチクルホルダ１７にはミ
ラー２１が設置され、レーザ干渉計２０からのレーザ光
がミラー２１で反射されてレーザ干渉計２０に入射し、
レーザ干渉計２０によりレチクルステージ１８の位置が
高精度に計測される。この位置情報は制御回路４０に入
力され、この位置情報に基づいて制御回路４０はレチク
ルステージ駆動用モータ１９を駆動してレチクルＲの位
置を制御している。

【００２５】これらレチクルＲ、レチクルホルダ１７、
レチクルステージ１８、ベース２２、レーザ干渉計２
０、レチクルステージ駆動用モータ１９は、チャンバー
３を構成するレチクルステージ系ハウジング２４内に収
容されている。そして、レチクルステージ系ハウジング
２４も開閉自在な扉部（不図示）を有し、内部空間に不
活性ガスが流通されている。

【００２６】また、レチクルステージ系ハウジング２４
内には、光透過窓２３とレチクルＲとの間に位置して光
量調整板（エネルギー調整部）１６が設けられている。
光量調整板１６は、透過率が０〜１００％の間で段階的
に異なる複数のフィルタが環状に配置された円板形状を
呈しており、駆動機構２５の駆動によって回転すること
で、所定透過率のフィルタが選択され、レーザ光の光路
上に順次移動する構造になっている。そして、光量調整
板１６およびレチクルＲを透過したレーザ光は、光透過
窓３２を介してチャンバー３を構成するウエハステージ
系ハウジング３３内に入射する。なお、駆動機構２５
は、制御回路４０によってその駆動を制御されている。

【００２７】ウエハステージ系ハウジング３３は、主に
投影光学系ＰＬとウエハステージ２７とを収容するもの
であり、その内部空間には不活性ガスが流通されてい
る。本実施の形態の投影光学系ＰＬは、全て屈折性のレ
ンズ等の光学素子で構成されており、投影光学系ＰＬの
瞳（入射瞳）の位置には開口絞りＥｐが配置されてい
る。この開口絞りＥｐは投影光学系の開口数を変更でき
るように、その大きさを変更できる機構になっていても
よく、この場合、投影光学系ＰＬ内の開口絞りＥｐと照
明光学系ＩＵ内の可変開口絞り７ａ〜７ｈ（図２参照）
とは、光学的に共役な位置に配置される。また、投影光
学系ＰＬは、収差（倍率誤差等）を補正するために、少
なくとも１つのレンズエレメント（例えばレチクルＲに
最も近いレンズエレメント）を移動させる駆動機構とを
備える。なお、投影光学系ＰＬとウエハステージ２７と
を、それぞれ独立したハウジング内に収容してもよい。

【００２８】なお、投影光学系ＰＬを構成する複数の光
学素子間に形成される複数の空間にも窒素ガスなどの不
活性ガスを供給し、空間内の不活性ガスを複数の空間か
ら排出する。そのため、不活性ガス供給装置４１と不活
性ガス排出装置４２が設けられ、ガス供給装置４１はパ
イプ４３を介して投影光学系ＰＬの内部へ乾燥した窒素
などの不活性ガスを供給し、また排出装置４２は投影光
学系ＰＬの内部の気体をパイプ４４を介して外部へ排出
する。

【００２９】なお、投影露光装置１はクリーンルーム内
に配置されるが、光源ユニット２の光源はクリーンルー
ムの床下に配置されることが多く、装置本体と光源の間
に、レーザ光を伝送する光学系が配置される。そこで、
前述の供給装置４１と排出装置４２とをそのクリーンル
ームの床下に配置し、クリーンルーム内での露光装置一
台あたりの配置面積を小さくするようにしてもよい。こ
の場合、光源と共に供給装置４１および排出装置４２の
メンテナンスをクリーンルーム内で行なう必要がなくな
り、その清浄度を高く保つことができる。また、照明光
学系ＩＵに設けられる不活性ガスの供給装置と排出装置
とを同様に床下に配置することが好ましい。さらに、露
光装置本体が収納されるチャンバー内の温度を制御する
温調機や空調機なども合わせて床下に配置しておくこと
が好ましい。

【００３０】ウエハＷは、ウエハホルダ２６によりウエ
ハステージ２７に投影光学系ＰＬの像面に位置される。
ウエハステージ２７は、図１の紙面と直交する面内に沿
って２次元的に移動するように設けられている。ウエハ
ステージ２７にはミラー３１が設置され、レーザ干渉計
３０からのレーザ光がミラー３１で反射されてレーザ干
渉計３０に入射し、レーザ干渉計３０によりウエハステ
ージ２７の位置が計測される。この位置情報は制御回路
４０に入力され、この位置情報に基づいて制御回路４０
はウエハステージ駆動用モータ２９を駆動してウエハＷ
の位置を制御している。ウエハステージ２７上には照度
センサ２８が設けられ、ウエハＷに照射される露光光
（レーザ光）の照度（エネルギー）が検出される。この
照度センサ２８の検出信号は制御回路４０に出力され
る。

【００３１】また、この実施の形態では、投影光学系Ｐ
Ｌの出射面とウエハステージ２６の上面との間の露光用
光路を開閉する遮光板５０が設けられる。遮光板５０は
移動装置５１で移動するように構成され、ウエハステー
ジ２７の上面に沿って水平方向に移動する。移動装置５
１はシリンダを用いたもの、ねじロッドとモータを用い
たものなど、種々の方式を採用できる。投影光学系ＰＬ
とウエハステージ２７との間の間隙は小さいので、遮光
板５０を移動するときにウエハＷに接触しないよう、遮
光板５０を水平にガイドするレールなどが必要である。

【００３２】次に、投影露光装置における照明光学系Ｉ
Ｕの開口数を変更する可変開口絞り装置について簡単に
説明する。一般的に、光リソグラフィー工程における投
影露光装置の照明コヒーレンシー（σ値）は、０．３〜
０．８の範囲に設定されるように構成されている。本例
では、図１に示すタレット板７には、図２に示す複数の
開口絞り７ａ〜７ｈが設けられ、後述するように、用途
に応じていずれかの開口絞りが選択される。図２に示す
ように、石英等の透明基板からなるタレット板７には、
８つの開口絞り７ａ〜７ｈが形成されている。円形開口
を持つ５つの開口絞り７ａ，７ｅ〜７ｈは、σ値を積極
的に変化させるためのものであり、そのうちの３つの開
口絞り７ｅ，７ｆ，７ｇは、実際の露光動作時において
用いられる絞りであり、残りの２つの開口絞り７ａ，７
ｈは、光洗浄動作時において用いられる開口絞りであ
る。また、変形開口を持つ３つの開口絞り７ｂ〜７ｄは
露光動作時において用いることによって投影光学系２３
の解像力を向上させるためのものである。開口絞り７
ｃ，７ｄは、互いに輪帯比の異なる輪帯開口を持つ絞り
であり、残りの１つの開口絞り７ｂは、４つの偏心した
２次光源を形成するために４つの偏心した開口を持つ絞
りである。

【００３３】ここで、開口絞り７ａ、７ｈの円形開口
は、他の円形開口よりも大きく設定されているため、照
明光学系ＩＵの開口数は、開口絞り７ｂ〜７ｇが照明光
路内に設定されたときよりも大きくなる。従って、開口
絞り７ａ、７ｈが照明光路内に設定されると、照明光学
系ＩＵのコンデンサ光学系１５を構成する光学素子の有
効径、さらにはこれらの光学素子の有効径を越える部分
にまで十分に照明光束を導くことができ、これらの光学
素子の表面に付着した水分や有機物等を光洗浄効果によ
り消失させることができる。なお、８つの開口絞り７ａ
〜７ｈを持つターレット板７は、図１に示すモータ８を
介して回転され、８つの開口絞りのうちの１つの開口絞
り、すなわち所望の開口形状を有する絞りが２次光源位
置に設定される。このモータ８の駆動は制御回路４０に
よって制御されている。

【００３４】次に、本実施の形態における動作について
説明する。まず、図１に示すように、乾燥した窒素等の
不活性ガスをガス供給装置４１からパイプ４３を介して
投影光学系ＰＬの内部に供給し、完全に充填された後、
排出装置４２により投影光学系ＰＬの内部の気体をパイ
プ４４を介して外部へ排出する。照明光学系ＩＵの露光
光の光路全体も、投影光学系ＰＬのように密閉構造と
し、同様に乾燥した窒素等の不活性ガスを供給充填する
とともに、排出装置で内部の気体を排出する。

【００３５】なお、露光中もガス供給装置４１と排出装
置４２を常時作動させ、レンズ室などの光学素子間の雰
囲気を常に乾燥清浄された状態に保持するのが好ましい
が、露光動作に先立ってレンズ室などの光学素子間に形
成される空間の気体を清浄化した後は、供給装置４１と
排出装置４２を停止させてもよい。照明光学系ＩＵも同
様である。

【００３６】次いで、不図示のレチクルローディング機
構により、転写の目的となるパターンの描画されたレチ
クルＲをレチクルステージ１８の上に搬送して載置す
る。このとき、そのレチクルＲが所定の位置に設置され
るように、不図示のレチクルアライメント系によりその
レチクルＲの位置を計測し、その結果にしたがって、不
図示のレチクル位置制御回路によってレチクルＲの位置
を所定の位置に設定する。

【００３７】レチクルＲのパターンが転写されるウエハ
Ｗの表面には感光材料であるレジストがあらかじめ塗布
されており、その状態で不図示のウエハローディング機
構によりウエハＷが搬送されてウエハステージ２７上に
設置される。ウエハＷはウエハステージ２７上でアライ
メントされて保持固定される。ウエハステージ２７上に
設置されたウエハＷは第１層目のレチクルのパターンの
転写では、そのウエハＷ上にパターンは存在せず、ウエ
ハステージ２７上の所定の位置に、例えばウエハＷはそ
の外径（オリフラまたはノッチなど）を基準として定め
られる位置に設置される。その後、ウエハＷ上にパター
ンがステップアンドスキャン方式で転写される。この転
写は、レチクルＲ上のパターンの一部を視野絞り１２に
よって選択的に照明し、レチクルステージ１８によって
レチクルＲを移動させ、それに同期しながらウエハＷを
ウエハステージ２７によって動かすいわゆる走査型の転
写である。あるいは、レチクルＲとウエハＷとを静止さ
せた状態で転写したいレチクルＲ上のパターンを１度に
全て照明して転写するステップアンドリピート方式でも
よい。

【００３８】ウエハＷに対する第２層目以降のパターン
の転写の場合には、少なくともウエハＷ上にはパターン
が存在するから、そのあらかじめ転写されたパターンに
隣接して形成されたアライメントマークを不図示のウエ
ハアライメント系により計測することによりウエハＷの
位置を計測し、その結果にしたがって、ウエハＷ上に先
に転写されたパターンに対して、これから転写するパタ
ーンが正確に重ね合わされるように、レチクルステージ
１８やウエハステージ２７の位置を制御する。

【００３９】ここで、前述のように、光源ユニット２か
ら発せられるＡｒＦエキシマレーザ光のように著しく波
長が短いときには、照明光学系ＩＵから投影光学系ＰＬ
までの各光学素子の表面に付着した空気中に浮遊する水
分や有機物により、屈折素子については透過率の低下を
招き、反射素子については反射率の低下を招く。これら
の汚染は、ウエハＷの露光を行うために、レーザ光が通
過しているときには、その光束によって自己洗浄される
が、露光を行っていないときには、時間の経過と共に再
び汚染されて行く。そこで本実施の形態では、投影露光
装置１設置時のイニシャル動作やロット処理前、さらに
はメンテナンス等による長期停止後に、ウエハＷの露光
に先立って、光源ユニット２からのレーザ光を各光学素
子に通過させて、光学素子表面の汚染を洗浄している。

【００４０】［照明光学系ＩＵ全体を光洗浄する場合］
まず、モータ８を介してターレット板７を回転させ、開
口絞り７ｈ（または７ａ）を照明光路に位置させるとと
もに、駆動機構２５を介して光量調整板１６を回転さ
せ、透過率０％のフィルタをレーザ光の光路に位置させ
る。このとき、投影光学系ＰＬ及びウエハＷにはレーザ
光が到達しないため、遮光板５０はレーザ光の光路から
退避させておく。そして、光源ユニット２から洗浄光と
してのレーザパルス光が出射されると、照明光学系ＩＵ
はレーザ光が照射され自己洗浄されるが、光量調整板１
６に遮光されて投影光学系ＰＬは照射されない。この場
合のレーザ光の光量は、照明光学系ＩＵにおける光洗浄
効果が現れる程度でよく、光源ユニット２から出射され
るレーザパルス光の出射間隔や出射強度を調整して、レ
ーザ光源の耐久性の低下を防止するのが好ましい。つま
り、光学系を光洗浄するためには、通常の露光に要求さ
れる光量よりも少ない光量でよい。

【００４１】具体的には、ウエハＷ上でのパルス光の強
度（照度）を０．１ｍＪ／cm2としたときに、２０パル
ス程度発振させると、照明光学系内の光学素子の劣化
（透過率の低下）が十分抑制されることが分っている。
この光洗浄時におけるパルス光の発振間隔、ウエハＷ上
での強度は、光源に出力するトリガパルスによってその
発振間隔（周波数）が調整され、光源に対する印加電圧
（充電電圧）を変化させることで、パルス光の発振強度
が調整される。通常、照明光学系ＩＵ内には、互いに透
過率が異なる複数のＮＤフィルターを有するターレット
板が配置されており、例えばウエハ上のレジストの感度
が大きく変化するときにそのターレット板を回転させて
その感度に対応する１つのＮＤフィルターを選択、配置
することで１パルス当りの光強度を調整する。そこで、
光洗浄にあたってパルス光の強度を大きく変化させると
きはそのターレット板を回転させるようにしてもよく、
さらには前述した光源の発振強度の調整と併用するよう
にしてもよい。

【００４２】［照明光学系ＩＵの一部を光洗浄する場
合］例えば、収容室４ａの扉部を開けてモータ８に対し
てメンテナンス作業を行った場合、扉部を開けることで
内部空間の不活性ガス雰囲気が破れることで、反射ミラ
ー５やフライアイレンズ６等の表面に不純物が付着して
いる虞がある。一方、他の収容室４ｂ〜４ｄでは、扉部
で内部空間が密閉され、且つ不活性ガスの流通を継続さ
せることで、光学素子に対して不純物が付着している虞
が少ない。そのため、この場合、視野絞り１２をエネル
ギー調整部として用いて光洗浄を実施する。

【００４３】すなわち、駆動機構１２ａを介して視野絞
り１２を駆動して、レチクルＲを照明するレーザ光を遮
光することで、収容室４ｄに入射するレーザ光を遮断す
ることができる。従って、収容室４ａ、４ｂに収容され
た光学素子に対しては光洗浄を実施して、収容室４ｄ内
の光学素子１３〜１５および投影光学系ＰＬへのレーザ
光の照射を阻止することが可能になる。なお、この場
合、光量調整板１６では、露光工程に備えて透過率１０
０％のフィルタをレーザ光の光路に位置させておくこと
が好ましい。

【００４４】［照明光学系ＩＵおよび投影光学系ＰＬの
双方を光洗浄する場合］投影光学系ＰＬ内にも、駆動部
分が存在（照明光学系ＩＵよりも数が少ない）するた
め、照明光学系ＩＵに比較して少量ながらも内部の光学
素子の表面に不純物が付着する。そこで、照明光学系Ｉ
Ｕに対する光洗浄時に、投影光学系ＰＬに対しても光洗
浄を実行する必要が生じる。この場合、レーザ光の照度
を計測して投影光学系ＰＬに入射するレーザ光の光量を
調整する方法と、レーザ光の照度を計測することなく投
影光学系ＰＬに入射するレーザ光の光量を調整する方法
とがある。

【００４５】〈照度計測を行わない場合〉まず、光量調
整板１６においては、予め設定されている透過率（例え
ば５０％の透過率）を有するフィルタをレーザ光の光路
上に移動させる。同時に、投影光学系ＰＬを透過したレ
ーザ光がウエハＷを照射しないように、遮光板５０をレ
ーザ光の光路に挿入する。そして、光源ユニット２から
洗浄光としてのレーザパルス光が出射されると、投影光
学系ＰＬには光量調整板１６で減光されたレーザ光が入
射し、照明光学系ＩＵとともに自己洗浄される。この場
合、投影光学系ＰＬに入射するレーザ光が減光されるこ
とで、投影光学系ＰＬ内の光学素子は照明光学系ＩＵに
対して約５０％のエネルギーで光洗浄が行われるため、
不必要なエネルギー投与による光学素子の寿命の費消を
抑制できる。

【００４６】〈照度計測を行う場合〉インテグレータセ
ンサ１０で検出される照明光学系ＩＵにおけるレーザ光
の照度と、照度センサ２８で検出される投影光学系ＰＬ
を透過したレーザ光の照度との関係に基づいて、各光学
系ＩＵ、ＰＬにおいて光洗浄に必要な光量を予め求めて
制御回路４０に記憶させておく。そして、光洗浄を実行
するのに先だって、制御回路４０は、両センサ１０、２
８の検出結果に基づいて光源ユニット２から出射するレ
ーザ光の発振強度を制御するとともに、光洗浄に最も適
した光量でレーザ光が投影光学系ＰＬに入射する透過率
のフィルタを選択し、駆動機構２５を介して光量調整板
１６を回転させて、選択したフィルタをレーザ光の光路
上に移動させる。

【００４７】そして、光源ユニット２から洗浄光として
のレーザパルス光が出射されると、投影光学系ＰＬには
光量調整板１６で最適光量に減光されたレーザ光が入射
し、照明光学系ＩＵとともに自己洗浄される。この場合
も、投影光学系ＰＬに入射するレーザ光が減光されるこ
とで、投影光学系ＰＬ内の光学素子は不必要なエネルギ
ー投与による光学素子の寿命の費消を抑制できる。な
お、この場合も遮光板５０をレーザ光の光路に挿入して
おく。

【００４８】以上のように照明光学系ＩＵ、投影光学系
ＰＬに対して光洗浄を行った後に、光量調整板１６では
透過率１００％のフィルタをセットし、遮光板５０をレ
ーザ光の光路から退避させた後に、光源ユニット２から
露光光としてのレーザ光を出射することで視野絞り１２
で規定された照明領域に位置するレチクルＲのパターン
ＰＡが照明され、照明されたパターンＰＡの像が投影光
学系ＰＬを介してウエハＷ上に投影露光（転写）され
る。

【００４９】本実施の形態の投影露光装置およびその光
洗浄方法では、光量調整板１６により投影光学系ＰＬに
入射するレーザ光の光量を遮光または減光して調整して
いるので、投影光学系ＰＬ内の光学素子の寿命を短くす
ることなく、照明光学系ＩＵ内の光学素子に対して光洗
浄を実施することができる。特に、投影光学系ＰＬに入
射するレーザ光を減光した場合には、投影光学系ＰＬ内
の光学素子に対しても適切な光洗浄を実施することが可
能になり、両光学系ＩＵ、ＰＬにおいて透過率が低下し
て露光不良が発生する事態を未然に防ぐことができる。
しかも、本実施の形態では、センサ１０、２８が検出し
たレーザ光の照度に基づいて、光量調整板１６における
透過率を調整するので、投影光学系ＰＬに入射するレー
ザ光の光量を光洗浄に必要な最低限に抑えることがで
き、光洗浄に伴う光学素子の寿命費消も最低限に抑制す
ることができる。

【００５０】また、本実施の形態の投影露光装置および
その光洗浄方法では、光量調整板１６のみならず、視野
絞り１２を駆動することで投影光学系ＰＬに入射するレ
ーザ光の光量を調整しているので、照明光学系ＩＵ全体
を光洗浄するのではなく、メンテナンス作業を実施した
収容室やその近傍に限って光洗浄を実施でき、照明光学
系ＩＵの光学素子に対しても不要なレーザ照射を排除し
て、光洗浄に伴う光学素子の寿命費消を最低限に抑制す
ることができる。

【００５１】なお、以上説明した移動式の遮光板５０に
代えて、液晶を使用して光路を開閉するようにしてもよ
い。あるいは投影光学系２３内に設けられている開口絞
りＥｐを全閉して光路を閉成する方式を採用してもよ
い。この場合、開口絞りＥｐよりも下流（ウエハ側）の
光学系は非露光時に自己洗浄できないが、投影光学系２
３の光学系の大部分は露光光入射面から開口絞りＥｐま
でに配置されているので、投影光学系２３の透過率変動
にそれほど影響はない。

【００５２】図３は、本発明の投影露光装置とその光洗
浄方法、およびマイクロデバイス並びにマイクロデバイ
スの製造方法の第２の実施の形態を示す図である。この
図において、図１および図２に示す第１の実施の形態の
構成要素と同一の要素については同一符号を付し、その
説明を省略する。第２の実施の形態と上記の第１の実施
の形態とが異なる点は、照明光学系ＩＵ内にも光量調整
板を設けたことである。

【００５３】図３に示すように、照明光学系ＩＵの収容
室４ａ内には、ターレット板７よりもビームスプリッタ
９側に位置して光量調整板（エネルギー調整部）３４が
設けられ、収容室４ｃ内には、視野絞り１２よりもリレ
ーレンズ１３側に位置して光量調整板（エネルギー調整
部）３５が設けられている。各光量調整板３４、３５
は、レチクルステージ系ハウジング２４内の光量調整板
１６と同様に、透過率が０〜１００％の間で段階的に異
なる複数のフィルタをそれぞれ有している（なお、各光
量調整板３４、３５を駆動するための駆動機構は図示を
省略している）。他の構成は、上記第１の実施の形態と
同様の構成である。

【００５４】上記第１の実施の形態では、照明光学系Ｉ
Ｕの一部を光洗浄する際に、視野絞り１２をエネルギー
調整部として用いたが、視野絞り１２には駆動機構１２
ａが備えられ、また視野絞り１２がレーザ光の透過部を
有する場合、メンテナンス作業等により収容室４ｃの扉
部を開けることで視野絞り１２自体に不純物が付着する
虞があるため、視野絞り１２に対しても光洗浄を実施す
る必要が生じる。そこで、この場合、本実施の形態で
は、光量調整板３５において透過率０％のフィルタをレ
ーザ光の光路上に移動させることで、視野絞り１２に対
して光洗浄を実施できる。このとき、レーザ光は、光量
調整板３５に遮光されて収容室４ｄおよび投影光学系Ｐ
Ｌに入射しないため、収容室４ｄ内の光学素子１３〜１
５および投影光学系ＰＬ内の光学素子に対して不要なレ
ーザ照射を排除して、光洗浄に伴う光学素子の寿命費消
を最低限に抑制することができる。

【００５５】同様に、駆動部分であるモータ８を収容す
る収容室４ａにおいてもメンテナンス作業等で扉部を開
けることにより、光学素子５〜７に対する不純物の付着
が懸念される。そのため、光量調整板３４において透過
率０％のフィルタをレーザ光の光路上に移動させること
で、収容室４ａ内の光学素子５〜７に対してのみ光洗浄
を実施することができ、収容室４ｂ〜４ｄ内の光学素子
９、１１〜１５および投影光学系ＰＬ内の光学素子に対
する不要なレーザ照射を排除して、光洗浄に伴う光学素
子の寿命費消を最低限に抑制することができる。

【００５６】なお、上記実施の形態では、駆動機構を有
する光学素子と同じ収容室４ａ、４ｃ内に光量調整板お
よびその駆動機構を配置することで、駆動部分を有しな
い光学素子に不純物が付着しにくい構成をとったが、不
活性ガスを流通させることで駆動機構から発生する不純
物の多くを排出できることを考慮して、光量調整板およ
びその駆動機構を他の収容室に配置したり、収容室４ａ
〜４ｄの全てに配置する構成をとることも可能である。

【００５７】また、上記第１、第２の実施の形態におい
ては、光量調整板１６、３４、３５が回転して所定のフ
ィルタを光路上に移動させることで、レーザ光の透過率
を段階的に調整する構成としたが、これに限定されるも
のではなく、例えば図４に示すように、ガラス板上にＣ
ｒ等ですだれ状にパターニングされ透過率が一方向に沿
って線形に漸次変化するフィルタで構成してもよい。こ
の場合、駆動機構２５により光量調整板を光軸に垂直な
方向に移動させることで、任意の透過率、すなわち任意
の露光量を得ることができる。

【００５８】続いて、本発明の投影露光装置とその光洗
浄方法、およびマイクロデバイス並びにマイクロデバイ
スの製造方法の第３の実施の形態について説明する。第
３の実施の形態と上記の第１の実施の形態とが異なる点
は、図示しないものの光洗浄用のレチクルを用いること
である。

【００５９】すなわち、本実施の形態では、投影光学系
ＰＬの物体面に配置される光洗浄用レチクルには、照明
領域全面に亙って遮光パターンが形成されている。この
場合、図１に示した光量調整板１６や遮光板５０は不要
になる。そして、光洗浄を実施するには、まず、レチク
ルローディング機構により光洗浄用レチクルをレチクル
ステージ１８の上に搬送して載置する。そして、光源ユ
ニット２からレーザ光を出射することで、照明光学系Ｉ
Ｕ内の光学素子は光洗浄が実施されるが、投影光学系Ｐ
Ｌ内の光学素子はレーザ光が光洗浄用レチクルで遮光さ
れるため、光洗浄に伴う光学素子の寿命費消を抑制する
ことができる。

【００６０】本実施の形態の投影露光装置およびその光
洗浄方法では、上記第１の実施の形態と同様の効果が得
られることに加えて、レチクルローディング機構を用い
てレチクル交換を実施できるため、駆動機構等を別途設
ける必要がなくなり、不純物の発生を低減させることが
できるとともに、装置の小型および低価格化を実現する
ことができる。

【００６１】また、本実施の形態では、遮光パターンの
光源（照明光学系）側の面を鏡面とし、照射されたレー
ザ光を反射面させてもよい。この場合、レチクルに入射
した光洗浄用のレーザ光を反射面で反射させて照明光学
系ＩＵに再入射させることにより、より一層自己洗浄効
果を向上することができる。したがって、レーザ光量を
低くしたり、パルス時間間隔を長くすることができるの
で、レーザ光源の耐久性の向上に寄与できる。

【００６２】なお、上記第３の実施の形態では、レチク
ルに遮光パターンを形成する構成としたが、これに限定
されるものではなく、例えば０〜１００％の間で透過率
の異なるパターンがそれぞれ形成された複数のレチクル
を用意し、光洗浄時に必要な透過率に応じてレチクルを
レチクルステージ１８上に搬送したり、一枚のレチクル
上に０〜１００％の間で透過率の異なる複数のパターン
を形成し、光洗浄時に必要な透過率に応じて、この透過
率を有するパターンがレーザ光の照明領域に位置するよ
うにレチクルステージ１８を駆動する構成としてもよ
い。これにより、投影光学系ＰＬ内の光学素子について
も光洗浄を実施することができる。この場合は、ウエハ
Ｗ上にレーザ光が照射されないように、遮光板５０を設
ける必要がある。

【００６３】なお、上記実施の形態において、露光用の
ＡｒＦエキシマレーザ光で光洗浄を行う構成としたが、
これに限られるものではなく、ＡｒＦエキシマレーザ光
とは波長の異なる光洗浄用光源を洗浄装置として別途設
けてもよい。この場合の光洗浄用光源としては、例え
ば、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ
（２４８ｎｍ）等の遠紫外線領域にあるレーザ光が適用
可能である。また、光源ユニット２の光源にもこれらの
レーザ光や、さらに波長の短い軟Ｘ線などのＥＵＶＬを
使用できる。波長の異なるレーザ光を用いる場合、光源
を別個に設置して用途に応じて光源を切り換えたり、光
源内のガスのみを用途に応じて交換してもよい（例え
ば、Ｆ₂ガスとＡｒＦガスとを交換）。

【００６４】また、上記実施の形態では、投影露光装置
１設置時のイニシァル動作やロット処理前、さらにはメ
ンテナンス等による長期停止後に光洗浄を実施するもの
として説明したが、ロット処理中であっても、インテグ
レータセンサ１０または照度センサ２８の検出結果をモ
ニターしておき、その検出結果が照度低下に伴い、予め
設定されたしきい値を越えたときに、照明光学系ＩＵま
たは投影光学系ＰＬに対して光洗浄を実施する手順とし
てもよい。これにより、レーザ光のエネルギー低下をロ
ット処理中に監視することができ、ロット処理中の光量
低下に起因する露光不良を防止できるとともに、不純物
の付着状況に応じてタイムリーな光洗浄を実施すること
ができる。

【００６５】さらに、ロット処理中であっても、レチク
ル交換やウエハ交換、さらにはショット間の非露光時間
を利用して光洗浄を実施してもよい。例えば、図５のタ
イムチャートに示すように、ｍ枚のウエハＷに対する露
光処理を行う場合に、時刻ｔ０において、（ｎ−１）枚
目のウエハＷのアンローディングとｎ枚目のウエハＷの
ローディングに要する時間はＴＬであり、その後、ウエ
ハＷをウエハステージ２７上でアライメントし、つい
で、第１番目のショット領域が走査開始位置に来るよう
にウエハＷが投影光学系ＰＬの光軸上と対峙するように
ウエハステージ２７を移動させる際の所要時間はＴＡで
ある。これらの時間ＴＬとＴＡは非露光時間であるの
で、光量調整板１６の所定フィルタおよび遮光板５０を
露光光路に挿入した上でレーザ光を照明光学系ＩＵに照
射し、非露光時に光学系を自己洗浄することができる。

【００６６】また、時刻ｔ１から従来と同様にショット
露光とステージ移動を繰り返しながらｎ枚目のウエハＷ
上にレチクルＲのパターンが投影露光されるが、ショッ
ト露光時間ＴＳ１〜ＴＳｍの間であるステージ移動時間
ＴＤ１〜ＴＤ（ｍ−１）も光量調整板１６の所定フィル
タおよび遮光板５０を光路に挿入してレーザ光を投影光
学系ＰＬまで照射すれば、その間にも光学系の自己洗浄
を行なうことができる。しかしながら、光量調整板１６
の所定フィルタおよび遮光板５０の光路への挿入時間と
光路からの退避時間を考慮しなくてはならず、この時間
がショット領域を選択する（位置決めする）ためのステ
ージ移動時間ＴＤよりも長い場合には、スループットが
低下する。そのため、光学系の透過率変動による影響が
大きく、スループットが低下しても透過率変動を抑制す
る要求が大きい場合にのみ、ショット間の非露光時間中
にも自己洗浄を行なうようにするのが現実的である。な
お、上記実施の形態で示したように、ロット処理中に光
洗浄を行う場合、光量調整板１６のみならず、照明光学
系ＩＵ内の光量調整板３４、３５や光洗浄用レチクルを
用いてもよいことはいうまでもない。

【００６７】なお、本実施の形態の基板としては、半導
体デバイス用の半導体ウエハＷのみならず、液晶ディス
プレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用の
セラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマス
クまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）
等が適用される。

【００６８】投影露光装置１としては、レチクルＲとウ
エハＷとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露
光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装
置（スキャニング・ステッパー；USP5,473,410）の他
に、レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクル
Ｒのパターンを露光し、ウエハＷを順次ステップ移動さ
せるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置
（ステッパー）にも適用することができる。

【００６９】投影露光装置１の種類としては、ウエハＷ
に半導体デバイスパターンを露光する半導体デバイス製
造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用の露光
装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいは
レチクルなどを製造するための露光装置などにも広く適
用できる。

【００７０】投影光学系ＰＬの倍率は、縮小系のみなら
ず等倍系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光
学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用
いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過
する材料を用い、Ｆ₂レーザやＸ線を用いる場合は反射
屈折系または屈折系の光学系にし（レチクルＲも反射型
タイプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には
光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学
系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真
空状態にすることはいうまでもない。

【００７１】ウエハステージ２７やレチクルステージ１
８にリニアモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参
照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上
型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁
気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ１
８、２７は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、
ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。

【００７２】各ステージ１８、２７の駆動機構として
は、二次元に磁石を配置した磁石ユニット（永久磁石）
と、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向
させ電磁力により各ステージ１８、２７を駆動する平面
モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機
子ユニットとのいずれか一方をステージ１８、２７に接
続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステー
ジ１８、２７の移動面側（ベース）に設ければよい。

【００７３】ウエハステージ２７の移動により発生する
反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８
−１６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されてい
るように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に
逃がしてもよい。本発明はこのような構造を備えた露光
装置においても適用可能である。レチクルステージ１８
の移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わら
ないように、特開平８−３３０２２４号公報（US S/N 0
8/416,558）に記載されているように、フレーム部材を
用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は
このような構造を備えた露光装置においても適用可能で
ある。

【００７４】以上のように、本願実施形態の投影露光装
置１は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を
含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精
度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造さ
れる。これら各種精度を確保するために、この組み立て
の前後には、各種光学系については光学的精度を達成す
るための調整、各種機械系については機械的精度を達成
するための調整、各種電気系については電気的精度を達
成するための調整が行われる。各種サブシステムから露
光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、
機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続
等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への
組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工
程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露
光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行わ
れ、露光装置全体としての各種精度が確保される。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。

【００７５】半導体デバイス等のマイクロデバイスは、
図６に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計
を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマ
スク（レチクル）を製作するステップ２０２、シリコン
材料からウエハを製造するステップ２０３、前述した実
施形態の投影露光装置１により光洗浄を実施した後にレ
チクルのパターンをウエハに露光する露光処理ステップ
２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、
ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検
査ステップ２０６等を経て製造される。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る投
影露光装置は、洗浄装置が光源と投影光学系との間に配
置される光学素子を所定波長の光で洗浄し、エネルギー
調整部が投影光学系に入射する所定波長の光のエネルギ
ーを調整する構成となっている。これにより、この投影
露光装置では、投影光学系内の光学素子の寿命を短くす
ることなく、光源と投影光学系との間に配置される光学
素子に対して光洗浄を実施できる。特に、投影光学系に
入射するレーザ光を減光した場合には、投影光学系内の
光学素子に対しても適切な光洗浄を実施することが可能
になり、両光学素子おいて透過率が低下して露光不良が
発生する事態を未然に防ぐことができるという効果が得
られる。

【００７７】請求項２に係る投影露光装置は、エネルギ
ー調整部が投影光学系の物体面に配置され、所定の透過
率を有するパターンが形成されたマスクである構成とな
っている。これにより、この投影露光装置では、ローデ
ィング機構を用いてマスク交換を実施できるため、駆動
機構等を別途設ける必要がなくなり、不純物の発生を低
減させることができるとともに、装置の小型および低価
格化を実現できるという効果が得られる。

【００７８】請求項３に係る投影露光装置は、エネルギ
ー調整部がエネルギービームの光路に対して移動するこ
とで光のエネルギーを調整する調整部材である構成とな
っている。これにより、この投影露光装置では、光洗浄
にエネルギー調整部がエネルギービームの光路に対して
移動することで、投影光学系内の光学素子の寿命を短く
することなく、光源と投影光学系との間に配置される光
学素子に対して光洗浄を実施できるという効果が得られ
る。

【００７９】請求項４に係る投影露光装置は、光学素子
がマスクのパターンをエネルギービームで照明する照明
光学系を構成する複数の光学素子の一部であり、且つ大
気から隔離された複数の空間を形成する区画部の少なく
とも一つに設けられる構成となっている。これにより、
この投影露光装置では、メンテナンス作業等を行った区
画部毎に光洗浄が可能になり、他の光学素子に対する不
要なエネルギー照射を排除して、光洗浄に伴う光学素子
の寿命費消を最低限に抑制できるという効果が得られ
る。

【００８０】請求項５に係る投影露光装置は、制御器が
光学素子を透過した所定波長の光のエネルギーと、投影
光学系を透過した所定波長の光のエネルギーとに基づい
て、投影光学系に入射する所定波長の光のエネルギーを
調整するためにエネルギー調整部を制御する構成となっ
ている。これにより、この投影露光装置では、エネルギ
ービームのエネルギー低下をロット処理中に監視するこ
とができ、ロット処理中の光量低下に起因する露光不良
を防止できるとともに、不純物の付着状況に応じてタイ
ムリーな光洗浄を実施できるという効果が得られる。

【００８１】請求項６に係るマイクロデバイスは、請求
項１から５のいずれかに記載の投影露光装置により投影
露光が行われる構成となっている。これにより、このマ
イクロデバイスでは、光学素子の寿命を短くすることな
く、透過率の低下に伴う露光不良を未然に防ぎ、所定の
特性を伴って製造できるという効果が得られる。

【００８２】請求項７に係る投影露光装置の光洗浄方法
は、光源と投影光学系との間に配置される光学素子を所
定波長の光で洗浄する際に、投影光学系に入射する光の
エネルギーを調整するステップを含む手順となってい
る。これにより、この投影露光装置の光洗浄方法では、
投影光学系内の光学素子の寿命を短くすることなく、光
源と投影光学系との間に配置される光学素子に対して光
洗浄を実施できる。特に、投影光学系に入射するレーザ
光を減光した場合には、投影光学系内の光学素子に対し
ても適切な光洗浄を実施することが可能になり、両光学
素子おいて透過率が低下して露光不良が発生する事態を
未然に防ぐことができるという効果が得られる。

【００８３】請求項８に係る投影露光装置の光洗浄方法
は、光学素子がマスクのパターンをエネルギービームで
照明する照明光学系を構成する複数の光学素子の一部で
あり、且つ大気から隔離された空間を形成する区画部で
光のエネルギーを調整する構成となっている。これによ
り、この投影露光装置の光洗浄方法では、メンテナンス
作業等を行った区画部毎に光洗浄が可能になり、他の光
学素子に対する不要なエネルギー照射を排除して、光洗
浄に伴う光学素子の寿命費消を最低限に抑制できるとい
う効果が得られる。

【００８４】請求項９に係る投影露光装置の光洗浄方法
は、光学素子を透過した所定波長の光のエネルギーを計
測するステップと、投影光学系を透過した所定波長の光
のエネルギーを計測するステップとを含む手順となって
いる。これにより、この投影露光装置の光洗浄方法で
は、エネルギービームのエネルギー低下をロット処理中
に監視することができ、ロット処理中の光量低下に起因
する露光不良を防止できるとともに、不純物の付着状況
に応じてタイムリーな光洗浄を実施できるという効果が
得られる。

【００８５】請求項１０に係るマイクロデバイスの製造
方法は、露光工程前に請求項７から９のいずれかに記載
された投影露光装置の光洗浄方法を行う手順となってい
る。これにより、このマイクロデバイスの製造方法で
は、光学素子の寿命を短くすることなく、透過率の低下
に伴う露光不良を未然に防ぎ、所定の特性を伴って製造
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図であっ
て、投影露光装置の概略構成図である。

【図２】同投影露光装置を構成するターレット板の
平面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す図であっ
て、照明光学系内にも光量調整板が配置された投影露光
装置の概略構成図である。

【図４】光量調整板の別の形態を示す平面図であ
る。

【図５】露光工程の一例を示すタイムチャート図で
ある。

【図６】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフ
ローチャート図である。

【図７】露光開始からの経過時間と透過率との関係
を示す時間変化特性図である。

【符号の説明】ＩＵ照明光学系ＰＡ回路パターン（パターン）ＰＬ投影光学系Ｒレチクル（マスク）Ｗウエハ（基板）１投影露光装置２光源ユニット（光源、洗浄装置）４ａ〜４ｄ収容室（区画部）５〜７，９，１１〜１５光学素子１２視野絞り（エネルギー調整部）１６、３４、３５光量調整板（エネルギー調整部）４０制御回路（制御器）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からのエネルギービームによりマ
スクのパターンを照明し、投影光学系を介して前記パタ
ーンの像を基板に転写する投影露光装置において、前記光源と前記投影光学系との間に配置される光学素子
を所定波長の光で洗浄する洗浄装置と、前記光学素子を前記所定波長の光で洗浄する際に、前記
投影光学系に入射する前記所定波長の光のエネルギーを
調整するエネルギー調整部とを具備することを特徴とす
る投影露光装置。
【請求項２】請求項１記載の投影露光装置におい
て、前記エネルギー調整部は、前記投影光学系の物体面に配
置され、所定の透過率を有するパターンが形成されたマ
スクであることを特徴とする投影露光装置。
【請求項３】請求項１記載の投影露光装置におい
て、前記エネルギー調整部は、前記光源と前記投影光学系と
の間における前記エネルギービームの光路に対して移動
することで前記所定波長の光のエネルギーを調整する移
動部材であることを特徴とする投影露光装置。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の投
影露光装置において、前記光源と前記投影光学系との間に、大気から隔離され
た複数の空間を形成する区画部を有し、前記光学素子は、前記区画部内に配置され、前記マスク
のパターンを前記エネルギービームで照明する照明光学
系を構成する複数の光学素子の一部であり、前記エネル
ギー調整部は、前記区画部の少なくとも一つに設けられ
ることを特徴とする投影露光装置。
【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の投
影露光装置において、前記光学素子を透過した前記所定波長の光のエネルギー
と、前記投影光学系を透過した前記所定波長の光のエネ
ルギーとに基づいて、前記投影光学系に入射する前記所
定波長の光のエネルギーを調整するために前記エネルギ
ー調整部を制御する制御器を有することを特徴とする投
影露光装置。
【請求項６】マスクのパターンを基板に投影露光し
て製造されるマイクロデバイスであって、請求項１から５のいずれかに記載の投影露光装置により
前記投影露光が行われることを特徴とするマイクロデバ
イス。
【請求項７】光源からのエネルギービームによりマ
スクのパターンを照明し、投影光学系を介して前記パタ
ーンの像を基板に転写する投影露光装置の光洗浄方法に
おいて、前記光源と前記投影光学系との間に配置される光学素子
を所定波長の光で洗浄する際に、前記投影光学系に入射
する前記所定波長の光のエネルギーを調整するステップ
を含むことを特徴とする投影露光装置の光洗浄方法。
【請求項８】請求項７記載の投影露光装置の光洗浄
方法において、前記光学素子は、前記マスクのパターンを前記エネルギ
ービームで照明する照明光学系を構成する複数の光学素
子の一部であり、前記光学素子を、前記光源と前記投影光学系との間に設
けられ、大気から隔離された空間を形成する区画部内に
配置し、前記区画部において前記所定波長の光のエネルギーを調
整することを特徴とする投影露光装置の光洗浄方法。
【請求項９】請求項７または８記載の投影露光装置
の光洗浄方法において、前記光学素子を透過した前記所定波長の光のエネルギー
を計測するステップと、前記投影光学系を透過した前記
所定波長の光のエネルギーを計測するステップとを含む
ことを特徴とする投影露光装置の光洗浄方法。
【請求項１０】マスクのパターンを基板に転写する
露光工程を経て製造されるマイクロバイスの製造方法で
あって、前記露光工程前に、請求項７から９のいずれかに記載さ
れた投影露光装置の光洗浄方法を行うことを特徴とする
マイクロデバイスの製造方法。