JP2001250765A

JP2001250765A - 露光装置及び光源装置

Info

Publication number: JP2001250765A
Application number: JP2000062519A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Mori; 雅彦森
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2001-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】メンテナンス作業を効率良く行える露光装置
及び光源装置を提供することを目的とする。【解決手段】露光装置１は、光源２１を冷却するため
の冷媒を供給する冷媒供給装置７０と、光源ハウジング
１０内のガスを排気する排気系８０と、光源２１の駆動
停止後に冷媒供給装置７０及び排気系８０の少なくとも
一方に対して動作するように指示する制御部９とを備え
ている。このとき、制御部９は、光源２１の駆動停止後
における冷媒供給装置７０または排気系８０の動作につ
いて、光源２１の駆動時に対して単位時間あたりの冷媒
供給量または単位時間あたりの排気量が多くなるように
指示するようになっており、光源２１のメンテナンス時
において、光源２１は素早く取り扱い可能温度まで冷却
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素子
製造における露光工程で用いられる露光装置及び光源装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子や薄膜磁気ヘッド
あるいは液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製
造する場合に種々の露光装置が使用されているが、パタ
ーンが形成されたフォトマスクあるいはレチクル（以
下、「マスク」という）に露光光を照明し、このパター
ンの像を投影光学系を介して基板上に転写する露光装置
が一般的に使用されている。この露光光は、光源ハウジ
ング内に設置された光源からの光束を照明光学系によっ
て均一な照度分布に変換したものである。光源は駆動に
よって発熱するので、例えば光源の電極部分に冷媒を供
給するとともに光源ハウジング内のガスを外部に排出す
ることによって温度安定化が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な光源のメンテナンス作業（例えば、交換作業）は手動
によって行われるので、このような作業を行う際には、
光源を取り扱い可能な温度まで冷却する必要がある。従
来では、光源の冷却は、光源の駆動停止後自然放熱によ
って行われていた。すなわち、光源への冷媒の供給及び
ハウジング内のガスの排出は、光源の駆動停止とともに
停止されていた。しかしながら、このような方法では、
光源の駆動停止からメンテナンスが作業可能になるまで
に要する時間が長くなってしまい、作業効率が低かっ
た。

【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、メンテナンス作業が効率良く行える露光装置
及び光源装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め本発明は、実施の形態に示す図１〜図５に対応付けし
た以下の構成を採用している。本発明の露光装置は、光
源（２１）を有する照明系（２、１０）から射出される
露光光（ＥＬ）によりマスク（Ｍ）のパターンの像を基
板（Ｗ）上に転写する露光装置において、光源（２１）
を冷却するための冷媒を供給する冷媒供給系（７０）
と、照明系（２、１０）内の気体を排気する排気系（８
０）と、光源（２１）の駆動停止後も冷媒供給系（７
０）及び排気系（８０）の少なくとも一方が動作するよ
う制御する制御系（９）とを備えることを特徴とする。

【０００６】本発明によれば、光源（２１）の駆動停止
後においても、冷媒供給系（７０）あるいは排気系（８
０）の動作を行うようにしたことにより、駆動停止後の
光源（２１）は短時間で効率良く冷却される。したがっ
て、メンテナンス作業を迅速に行うことができる。

【０００７】制御系（９）は、光源（２１）の駆動停止
後における冷媒供給系（７０）または排気系（８０）の
動作について、光源（２１）の駆動時に対して単位時間
あたりの冷媒供給量または単位時間あたりの排気量が多
くなるように指示するので、光源（２１）は素早く冷却
される。

【０００８】制御系（９）は、光源（２１）の駆動停止
後から所定時間（ｔ）動作するように指示することと
し、この所定時間（ｔ）は、光源（２１）の駆動停止後
から冷媒供給系（７０）または排気系（８０）が所定の
動作状態を行った場合に、装置（１０）内の冷却対象
（２１）が取り扱い可能温度まで下がるものと予め算出
された時間であるので、冷媒供給系または排気系は過剰
な動作を防止される。

【０００９】また、制御系（９）は、光源（２１）の駆
動停止後における装置（１０）内の冷却対象（２１）の
温度を検出し、この温度が所定値より下がったときに動
作の停止を指示することもできる。

【００１０】本発明の光源装置は、所定波長帯域の光を
発する光源装置において、光源装置（１００、１２０）
内の光学部材（１５０）を冷却する冷却手段（１４０）
と、光源装置（１００、１２０）による発光の停止後に
冷却手段（１４０）を動作させる制御手段（１０９）と
を備えることを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、光源装置（１００、１２
０）による発光の停止後に冷却動作を行うことにより、
発光停止後の光学部材（１５０）は短時間で効率良く冷
却される。したがって、光学部材（１５０）の交換等の
メンテナンス作業は迅速に行われる。

【００１２】制御手段（１０９）は、光源装置（１０
０、１２０）の発光時も冷却手段（１０９）を動作させ
るとともに、光源装置（１００、１２０）の発光が停止
後は、冷却手段（１４０）の冷媒供給量を発光時よりも
多くするので、発光停止後の光学部材（１５０）は短時
間のうちに素早く冷却される。したがって、光源装置
（１００、１２０）の発光停止から光学部材（１５０）
のメンテナンス作業までの時間を短縮することができ
る。

【００１３】制御手段（１０９）は、光源装置（１０
０、１２０）の発光停止から所定時間動作するように冷
却手段（１４０）を制御するので、光学部材（１５０）
は所望の温度まで確実に冷却される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態に係
る露光装置及び光源装置を図面を参照しながら説明す
る。このうち、図１は本発明の露光装置の概略構成図で
あり、図２は、冷媒供給系７０及び排気系８０を説明す
るための構成図である。

【００１５】これらの図において、露光装置１は、水銀
ランプ等の光源２１からの光束をマスクホルダ５に保持
されるマスクＭに照明する照明光学系２と、この照明光
学系２内に配され露光用照明光（露光光）ＥＬを通過さ
せる開口Ｓの面積を調整してこの露光光ＥＬによるマス
クＭの照明範囲を規定するブラインド部４と、露光光Ｅ
Ｌで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｗ上に投
影する投影光学系３と、基板Ｗを保持する基板ホルダ６
と、この基板ホルダ６を支持する基板ステージ７と、露
光装置１の動作全体を統括制御する制御部（制御系）９
とを備えている。

【００１６】照明光学系２は、光源２１から射出された
光束を集光する楕円鏡２２と、この光源２１からの光束
のうち露光に必要な波長のみを通過させる波長フィルタ
２３と、この波長フィルタ２３を通過した光束をほぼ均
一な照度分布の光束に調整して露光光ＥＬに変換しブラ
インド部４に導くフライアイインテグレータ２４と、ブ
ラインド部４によって照明範囲を規定され、反射ミラー
（ハーフミラー）２５によって導かれた露光光ＥＬをマ
スクＭに均一な照度で照明するメインコンデンサレンズ
２６とを備えている。また、光源２１及び楕円鏡２２
は、密閉空間である光源ハウジング１０内部に配置され
ている。

【００１７】ブラインド部４は、例えば、平面Ｌ字状に
屈曲し露光光ＥＬの光軸ＡＸと直交する面内で組み合わ
せられることによって矩形状の開口Ｓを形成する一対の
ブレード４１Ａ、４１Ｂと、これらブレード４１Ａ、４
１Ｂを制御部９の指示に基づいて光軸ＡＸと直交する面
内で変位させる遮光部変位装置４２Ａ、４２Ｂとを備え
ている。このとき、開口Ｓの大きさはブレード４１Ａ、
４１Ｂの変位に伴って変化し、開口Ｓはフライアイイン
テグレータ２４から入射される露光光ＥＬのうち、通過
させた露光光ＥＬのみを反射ミラー２５を介してメイン
コンデンサレンズ２６に送る。開口Ｓにより規定された
露光光ＥＬは、メインコンデンサレンズ２６を介してマ
スクホルダ５に保持されるマスクＭの特定領域（パター
ン領域）ＰＡをほぼ均一な照度で照明する。これら各光
学部材及びブラインド部４は、密閉空間である照明系ハ
ウジング２９の内部に所定位置関係で配置されており、
ブラインド部４はマスクＭのパターン面と共役な面に配
置されている。

【００１８】ハーフミラー２５に供給される露光光ＥＬ
の一部は、光電変換素子からなる光量モニター８に導か
れる。光量モニター８は、このハーフミラー２５によっ
て導かれる露光光ＥＬの一部分を光電変換し、この光電
変換信号を制御部９に供給するものである。制御部９は
ブラインド部４の開口に伴って、光量モニター８の出力
に基づいて所定の演算により基板Ｗ上の積算露光量を連
続的に算出し、所定の積算露光量（目標積算露光量）に
達した時点でブラインド部４を閉鎖するいわゆるオープ
ン露光量制御を行うようになっている。すなわち、制御
部９はこの光量モニター８からの情報に基づいてブライ
ンド部４を駆動・停止させるようになっており、これに
よって、基板Ｗに対する露光量（露光光の照射量）が制
御される。そして、光源２１は、複数の基板Ｗに対する
露光処理において、常に駆動（発光）される。

【００１９】なお、制御部９では、光量モニター８の出
力に基づき光源２１で発光されるパルスエネルギーをパ
ルス発光毎に計測し、そのエネルギー変動を光源２１に
フィードバックすることで、光源２１の時間当たりの発
光量の変動を低減するようないわゆるパルス毎露光量制
御を行ってもよい。

【００２０】マスクホルダ５はその上面の４つのコーナ
ー部分に真空吸着部１２を備えており、この真空吸着部
１２を介してマスクＭがマスクホルダ５上に保持されて
いる。このマスクホルダ５は、マスクＭ上のパターンが
形成された領域であるパターン領域ＰＡに対応した開口
（図示略）を備え、不図示の駆動機構によりＸ方向、Ｙ
方向、θ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微動可能となっ
ており、これによって、パターン領域ＰＡの中心（マス
クセンター）が投影光学系３の光軸ＡＸを通るようにマ
スクＭの位置決めが可能な構成となっている。マスクホ
ルダ５は、密閉空間であるマスク室５０内部に配置され
ている。マスク室５０の側壁部にはマスクＭを搬入・搬
出するための開口部が設けられており、この開口部には
開閉扉５０ａが設けられている。開閉扉５０ａを閉じる
ことによって、マスク室５０は密閉されるようになって
いる。

【００２１】投影光学系３は、開口Ｓによって規定され
たマスクＭの露光光ＥＬによる照明範囲に存在するパタ
ーンの像を基板Ｗに結像させ、基板Ｗの特定領域（ショ
ット領域）にパターンの像を露光するものである。この
投影光学系３は、蛍石、フッ化リチウム等のフッ化物結
晶からなるレンズや反射鏡などの複数の光学部材からな
っている。本実施形態では、この投影光学系３として、
投影倍率が例えば１／４あるいは１／５の縮小光学系が
用いられる。このため、マスクＭに形成されたパターン
は投影光学系３により基板Ｗ上のショット領域に縮小投
影され、基板Ｗ上にはマスクＭに形成されたパターンの
縮小像が転写形成される。この投影光学系３を構成する
各光学部材は投影系ハウジング３０内部に配置されてい
る。

【００２２】基板ステージ７上には、基板Ｗを保持する
ための基板ホルダ６が設置されている。基板ステージ７
は、ベース７１と、このベース７１上を図１におけるＸ
方向に往復移動可能なＸステージ７２と、このＸステー
ジ７２上をＸ方向と直交するＹ方向に往復移動可能なＹ
ステージ７３と、このＹステージ７３上に設けられた基
板テーブル７４とを備えている。すなわち、この基板ス
テージ７に固定された基板ホルダ６はＸ−Ｙ平面に沿っ
た水平方向に（投影光学系３の光軸ＡＸに対して垂直な
方向に）移動可能に支持されている。このとき、投影光
学系３の光軸ＡＸはＸ−Ｙ平面に直交するＺ方向と一致
している。すなわち、Ｘ−Ｙ平面は、投影光学系３の光
軸ＡＸと直交関係にある。さらに、基板テーブル７４は
Ｙステージ７３上にＸＹ方向に位置決めされて且つＺ軸
方向の移動及び傾斜が許容された状態で取り付けられて
いる。基板ホルダ６は、バキューム源（図示せず）に接
続された吸着溝を備えており、基板Ｗを真空吸着によっ
て保持可能な構成となっている。基板ホルダ６及び基板
ステージ７は、密閉空間である基板室６０内部に配置さ
れている。基板室６０の側壁部には基板Ｗを搬入・搬出
するための開口部が設けられており、この開口部には開
閉扉６０ａが設けられている。開閉扉６０ａを閉じるこ
とによって、基板室６０は密閉されるようになってい
る。

【００２３】基板ステージ７のＸＹ方向の位置はレーザ
干渉計システムによって調整されるようになっている。
これを詳述すると、基板ステージ７（基板テーブル７
４）の−Ｘ側の端部には、平面鏡からなるＸ移動鏡７５
ＸがＹ方向に延設されている。このＸ移動鏡７５Ｘにほ
ぼ垂直にＸ軸レーザー干渉計７６Ｘからの測長ビーム
が、基板室６０の隔壁の−Ｘ側の側壁に設けられた光透
過窓６３から投射され、その反射光がＸ軸レーザー干渉
計７６Ｘ内部のディテクタによって受光され、Ｘ軸レー
ザー干渉計７６Ｘ内部の参照鏡の位置を基準としてＸ移
動鏡７５Ｘの位置、すなわち基板ＷのＸ位置が検出され
るようになっている。同様に、図示は省略されている
が、基板ステージ７の＋Ｙ側の端部には平面鏡からなる
Ｙ移動鏡がＹ方向に延設されているとともに、基板室６
０の隔壁の＋Ｙ側（図１中における紙面奥側）の側壁に
は光透過窓が設けられている。そして、このＹ移動鏡を
介してＹ軸レーザー干渉計によって上記と同様にしてＹ
移動鏡の位置、すなわち基板ＷのＹ位置が検出される。
Ｘ軸及びＹ軸それぞれのレーザー干渉計の検出値（計測
値）、すなわち基板ＷのＸＹ方向の位置情報は制御部９
に送られる。

【００２４】一方、投影光学系３の投影領域内に配置さ
れた基板ＷのＺ方向の位置は斜入射方式の焦点検出系の
１つである多点フォーカス位置検出系（図示せず）によ
って検出される。この検出値、すなわち基板ＷのＺ方向
の位置情報は制御部９に送られる。

【００２５】制御部９は、レーザー干渉システム及び多
点フォーカス位置検出系により得られた基板ＷのＸＹ方
向及びＺ方向の位置情報をモニターしつつ、駆動系とし
ての基板ステージ駆動装置７８を介してＸステージ７
２、Ｙステージ７３及び基板テーブル７４を駆動し、マ
スクＭのパターン面と基板Ｗ表面とが投影光学系３に関
して共役となるように、且つ投影光学系３の結像面と基
板Ｗとが一致するように、基板ＷのＸＹ方向、Ｚ方向及
び傾斜方向の位置決め動作を行う。このようにして位置
決めがなされた状態で照明光学系２から射出された露光
光ＥＬによりマスクＭのパターン領域ＰＡがほぼ均一な
照度で照明されると、マスクＭのパターンの像が投影光
学系３を介して表面にフォトレジストを塗布された基板
Ｗ上に結像される。

【００２６】また、光源ハウジング１０、照明系ハウジ
ング２９、マスク室５０、投影系ハウジング３０、基板
室６０は、それぞれ互いに隙間なく接合されている。そ
して、これら各室は給気菅路及び排気菅路を介してガス
置換装置（排気系）８０に接続されている。ガス置換装
置８０はガス供給用ポンプ及びガス排気用ファンを備え
ている。例えば、光源ハウジング１０内部のガスを置換
する場合には、図２に示すように、光源ハウジング１０
の一端に設けられた給気菅路１１から特定ガス（不活性
ガス）が供給され、給気菅路１１から最も遠い他端に設
けられた排気菅路１２から光源ハウジング１０内のガス
が排気される。すなわち、ガス置換装置８０は特定ガス
をガス供給用ポンプにより給気管路１１を介して光源ハ
ウジング１０内に供給するとともに、光源ハウジング１
０内部のガスをガス排気用ファンにより排気管路１２を
介して外部に排気する。

【００２７】このとき、給気菅路１１及び排気菅路１２
にはそれぞれ給気弁１１ａ及び排気弁１２ａが設けられ
ており、これら各弁を調整することによってガスの給気
量及び排気量が調整される。あるいは、ガスの給気量及
び排気量の調整は、ガス供給用ポンプ及びガス排気用フ
ァンの駆動量を制御することによっても可能である。ま
た、照明系ハウジング２９には給気菅路１３及び給気弁
１３ａと排気菅路１４及び排気弁１４ａとが設けられ、
マスク室５０には給気菅路１５及び給気弁１５ａと排気
菅路１６及び排気弁１６ａとが設けられ、投影系ハウジ
ング３０には給気菅路１７及び給気弁１７ａと排気菅路
１８及び排気弁１８ａとが設けられ、基板室６０には給
気菅路１９及び給気弁１９ａと排気菅路２０及び排気弁
２０ａとが設けられており、各管路はガス置換装置８０
に接続されるとともに、これら各管路を介して各室内の
ガスが置換されるようになっている。そして、これら各
弁の調整は、制御部９の指示に基づいて行われる。

【００２８】光源２１には、冷媒供給装置（冷媒供給
系）７０から冷媒が供給される。この冷媒供給装置７０
は、菅路７２を介して光源２１に冷媒を供給する冷媒供
給部７１と、菅路７２に設けられた弁７３とを備えてい
る。菅路７２は途中から２つに分岐しており、それぞれ
の出口部７２ａ、７２ｂは光源２１の両電極２１ａ、２
１ｂ近傍に配置されている。すなわち、冷媒供給部７１
からの冷媒は光源２１の両電極２１ａ、２１ｂ部分に供
給される。冷媒供給部７１はファンを備えており、ファ
ンの駆動量を調整することによって単位時間当たりの冷
媒供給量が調整可能になっている。ファンの駆動量、す
なわち、単位時間当たりの冷媒供給量は制御部９の指示
により制御される。

【００２９】冷媒供給部７１は光源ハウジング１０の外
部に設置されている。また、光源ハウジング７０の壁部
の一部には、菅路７２を挿通させるための穴が設けられ
ており、菅路７２をこの穴に通すことにより各出口部７
２ａ、７２ｂが光源ハウジング１０内部に位置される。
このとき、菅路７２と穴とはシールされており、光源ハ
ウジング１０の密閉性は維持されている。そして、冷媒
供給装置７０から光源２１に供給される冷媒は、光源ハ
ウジング１０内部のガスとともに排気菅路１２から排気
される。すなわち、光源ハウジング１０内部の熱せられ
たガスは外部に排気される。弁７３は電磁弁から構成さ
れており、制御部９の指示によって開閉される。

【００３０】次に、上述のような構成を持つ露光装置１
の動作について、図３を参照しながら説明する。

【００３１】＜段階１＞露光処理に際し、メインスイッ
チをＯＮにして、露光装置１全体を動作可能な状態にす
る。制御部９は、不図示のマスクローダ及び基板ローダ
により、マスクＭをマスク室５０内部のマスクホルダ５
に供給するとともに、露光処理されるべき基板Ｗを基板
室６０内部の基板ホルダ６に供給する。マスクホルダ５
に保持されたマスクＭは、パターン領域ＰＡの中心（マ
スクセンター）が投影光学系３の光軸ＡＸを通るように
位置決めされる。一方、基板ホルダ６に保持された基板
Ｗは、レーザー干渉システム及び多点フォーカス位置検
出系により得られた基板ＷのＸＹ方向及びＺ方向の位置
情報に基づき位置決めされる。

【００３２】＜段階２＞制御部９は、マスクＭ及び基板
Ｗの位置決めの終了後、光源２１を駆動する。このと
き、冷媒供給装置７０は停止状態となっている。すなわ
ち、弁７３は閉鎖状態であるとともに冷媒供給部７１は
停止状態にある。冷媒供給装置７０が停止状態にあるこ
とによって、光源２１は自らの発光によりその温度を上
昇する。制御部９は、光源２１の温度が所定温度に上昇
するまでに要する時間ｔｓの間（つまり、段階２〜段階
３）、冷媒供給装置７０を停止状態とする。なお、この
場合の所定温度とは、光源２１の安定した駆動（発光）
が可能な温度であり、光源２１の特性により予め分かっ
ているものである。時間ｔｓの間、ブラインド部４の開
口Ｓは閉鎖状態に設定され、光源２１の温度が所定温度
に達するまでは（すなわち、駆動が安定するまでは）、
マスクＭは露光光ＥＬに照明されないようになってい
る。

【００３３】＜段階３＞光源２１の温度が上昇し、その
駆動が安定したら、冷媒供給装置７０が駆動される。す
なわち、弁７３が開放されるとともに冷媒供給部７１の
ファンが駆動される。冷媒供給装置７０の駆動によっ
て、光源２１の電極には冷媒が供給される。このとき、
冷媒供給部７１の出力、すなわち単位時間当たりの冷媒
供給量は所定量に設定されている。これと同時に、排気
系（ガス置換装置）８０のガス排気用ファンが駆動され
る。排気系８０の駆動により光源ハウジング１０内部の
ガスは外部に排気される。光源２１は冷媒の供給及び光
源ハウジング１０内のガスの排気によって過剰な加熱を
防止され所定温度を維持する。光源２１の発光は、温度
を安定化されることによって安定する。

【００３４】光源２１が駆動されることにより、光源２
１からの光束は照明光学系２によって均一な照度を有す
る露光光ＥＬに変換され、マスクＭはこの露光光ＥＬに
照明される。露光光ＥＬにより照明されたマスクＭのパ
ターンの像は、投影光学系３を介して基板Ｗに転写され
る。なお、本実施形態の露光装置１においては、制御部
９により基板Ｗ上の各ショット領域を露光位置に順次位
置決めするように基板ステージ７を移動するショット間
ステッピング動作と、その位置決め状態で露光光ＥＬを
マスクＭに照明してマスクＭに形成されたパターンの像
を基板Ｗ上のショット領域に転写する露光動作とが繰り
返し行われるようになっている。そして、このような動
作を順次繰り返して、複数の基板Ｗに対する露光処理を
連続して行う。このとき、光源２１は常に駆動状態（発
光状態）にある。さらに、光源２１が駆動状態の間、冷
媒供給装置７０及び排気系８０は駆動状態にある（段階
３〜段階４）。

【００３５】なお、露光処理状態でない場合も光源２１
を発光させておくのは、光源２１にかかる負荷を低減さ
せるためである。また、基板Ｗの交換時など、露光光Ｅ
Ｌを基板ホルダ６に投影したくない場合は、ブラインド
部４を調整して開口Ｓを閉鎖状態にすることにより、露
光光ＥＬの基板ホルダ６上への投影を止めることができ
る。

【００３６】＜段階４＞光源２１の光軸調整や交換等の
メンテナンス作業を行う場合、制御部９は光源２１の駆
動を停止する。このとき、冷媒供給装置７０及び排気系
８０の駆動は継続される。すなわち、弁７３は開放状態
を維持されるとともに冷媒供給部７１のファンは駆動状
態を維持され、排気系８０の排気用ファンは駆動状態を
維持される。このとき、制御部９は、光源２１の駆動停
止とともに冷媒供給部７１の出力を上昇させる。すなわ
ち、制御部９は、光源２１の駆動停止後における冷媒供
給装置７０の動作について、光源２１の駆動時に対して
単位時間あたりの冷媒供給量が多くなるように指示す
る。

【００３７】このとき、光源２１の駆動停止とともに、
排気系８０の出力を上昇させてもよい。すなわち、制御
部９は、光源２１の駆動停止後における排気系８０の動
作について、光源２１の駆動時に対して単位時間あたり
の排気量が多くなるように指示することができる。

【００３８】制御部９は、冷媒供給装置７０及び排気系
８０を、光源２１の駆動停止後から所定時間ｔ（段階４
〜段階５）だけ動作するように指示する。この所定時間
ｔは、光源２１の駆動停止後から冷媒供給装置７０ある
いは排気系８０が所定の動作状態を行った場合に、光源
ハウジング１０内の光源２１が取り扱い可能温度まで下
がるものと予め算出された時間である。すなわち、単位
時間当たりの冷媒供給量または排気量を所定量に設定し
ておき、この状態において、実験により光源２１の駆動
停止から手動によるメンテナンスが可能な温度に下がる
までの時間を予め求めておく。この実験によって求めた
値に基づいて所定時間ｔが設定される。

【００３９】あるいは、所定時間ｔを設定せずに、光源
ハウジング１０内部や光源２１の電極に温度検出装置を
設けておき、所定温度以下になった時点で、冷媒供給装
置７０及び排気系８０の駆動を停止させてもよい。すな
わち、制御部９は、光源２１の駆動停止後における光源
ハウジング１０内の光源２１の温度を検出し、この温度
が所定値より下がったときに動作の停止を指示する。な
お、この場合の所定値とは、光源２１を手動により取り
扱うことが可能な温度である。

【００４０】＜段階５＞こうして、所定時間ｔだけ冷媒
の供給及びハウジング内のガスの排気動作を行い、光源
２１が手動によって取扱可能な温度になったら交換等の
メンテナンス作業を行う。なお、この場合、安全性向上
のために断熱材取り外し工具や断熱材製の手袋などを用
いて作業を行うことが好ましい。

【００４１】このように、光源２１の駆動停止後も、冷
媒供給装置７０あるいは排気系８０の動作を行うように
したことにより、駆動停止後の光源２１は効率良く冷却
される。したがって、光源２１の駆動停止後から光源２
１が取り扱い可能な温度になるまでの時間の短縮化が可
能となるので、メンテナンス作業を迅速に行うことがで
きる。つまり、従来においては、光源２１は駆動停止
後、自然放熱によって冷却されていたので、光源２１を
メンテナンス作業可能状態にするまでには長時間放置す
る必要があった。しかしながら、本実施形態のように、
光源２１の駆動停止後においても冷媒を供給するととも
にハウジング内のガスを排気することによって、メンテ
ナンス作業可能状態となるまでの時間の大幅な短縮化が
可能となる。

【００４２】このとき、制御部９は、光源２１の駆動停
止後における冷媒供給装置７０または排気系８０の動作
について、光源２１の駆動時に対して単位時間あたりの
冷媒供給量または単位時間あたりの排気量が多くなるよ
うに指示するので、光源２１の冷却は素早く行える。

【００４３】また、制御部９は、冷媒供給装置７０及び
排気系８０に対して、光源２１の駆動停止後から光源２
１が取り扱い可能温度まで下がるものと予め求められた
所定時間ｔだけ動作するように指示したり、光源２１の
駆動停止後における光源ハウジング１０内の光源２１の
温度を検出し、この温度が所定値より下がったときに動
作の停止を指示することができるので、冷媒供給装置７
０または排気系８０は過剰な動作を防止される。すなわ
ち、光源２１の駆動停止からメンテナンス作業開始まで
の時間を必要最小限に抑えることができるので、作業性
は向上する。

【００４４】次に、本発明の第２実施形態に係る光源装
置を図４を参照しながら説明する。図４に示す光源装置
１００は所定波長帯域の光を発する光源であって、ハウ
ジング１３５内部に収容される狭帯域化素子（光学部
材）１５０と、この狭帯域化素子（光学部材）１５０に
冷媒を供給する冷媒供給装置（冷却手段）１４０とを備
えている。

【００４５】この光源装置１００は狭帯域発振エキシマ
レーザー光源であって、フロントミラー１０１と、レー
ザーを起振するレーザーチャンバー１１０と、レーザー
を狭帯域化する狭帯域化装置１２０とを備えている。レ
ーザーチャンバー１１０は、図示しない電極とウインド
１１１とチャンバー１１２とを備えている。狭帯域化装
置１２０は、プリズムビームエキスパンダ１２５とグレ
ーティング１３０とハウジング１３５と、冷媒供給装置
１４０とを備えている。光学部材１５０はプリズムビー
ムエキスパンダ１２５とグレーティング１３０とによっ
て構成されており、これら光学部材１５０はハウジング
１３５で囲われている。プリズムビームエキスパンダ１
２５は第１プリズム１２７及び第２プリズム１２９によ
って構成されている。プリズムビームエキスパンダ１２
５の近傍には冷媒供給装置１４０と接続された菅路１４
１の出口部が配置されており、冷媒供給装置１４０から
の冷媒はこの菅路１４１を介して光学部材１５０のうち
プリズムビームエキスパンダ１２５に当たる。

【００４６】冷媒供給装置１４０は、菅路１４１に接続
されファンを備える冷媒供給部１４２と、管路１４１の
途中に設けられた弁１４３とを備えている。そして、こ
の冷媒供給装置１４０は制御部（制御手段）１０９によ
ってその動作を制御される。すなわち、制御部１０９
は、冷媒供給部１４２の出力及び弁１４３の開閉を制御
する。冷媒供給部１４２の出力を制御することにより、
単位時間当たりの冷媒供給量が調整される。

【００４７】この光源装置１００の狭帯域化方式はプリ
ズムビームエキスパンダ１２５とグレーティング１３０
とを組み合わせた方式であり、光学部材１５０を収容す
るハウジング１３５は、管１３７によってレーザーチャ
ンバー１１０と接続されている。

【００４８】ハウジング１３５と管１３７とレーザーチ
ャンバー１１０とは連続する密閉空間を形成しており、
この密閉空間にはガス置換装置１６０から給気管路１６
１を介して不活性ガスが供給され、ハウジング１３５内
部のガスは排気菅路１６２を介してガス置換装置１６０
に排気される。このとき、給気管路１６１及び排気管路
１６２はハウジング１３５に接続されている。また、各
管路には制御部１０９の指示に基づいて開閉される弁が
設けられており、この弁の開閉によってガスの給気量及
び排気量が調整される。

【００４９】このような構成を持つ光源装置１００の動
作について説明する。レーザーチャンバー１１０内及び
狭帯域化装置１２０がレーザーに反応しない気体の不活
性ガスで満たされると、次に、レーザーチャンバー１０
内で放電励起され、狭帯域化装置１２０でレーザーが狭
帯域化された後にフロントミラー１０１より出力され
る。このとき、レーザーの出力に伴い、プリズムビーム
エキスパンダ１２５が加熱される。したがって、プリズ
ムビームエキスパンダ１２５をはじめとする光学部材１
５０を所定温度に保つために、冷媒供給装置１４０か
ら、光学部材１５０のプリズムビームエキスパンダ１２
５に向かって冷媒が供給される。このときの冷媒供給量
は所定値に設定されている。

【００５０】レーザーの出力に伴って狭帯域化装置１２
０の光学部材１５０は劣化する。この劣化した光学部材
１５０のメンテナンスを行う場合において、まず、制御
部１０９は、レーザーの発光を停止する。このとき、冷
媒供給装置１４０からの冷媒の供給は維持される。すな
わち、制御部１０９は、光源装置１００の発光時におい
て冷媒供給装置１４０を動作させるとともに、光源装置
１００の発光停止後においても冷媒供給装置１４０を動
作させる。このとき、制御部１０９は、冷媒供給装置１
４０による冷媒供給量を上昇させる。すなわち、制御部
１０９は、光源装置１００の発光が停止後は、冷媒供給
装置１４０の冷媒供給量を発光時よりも多くする。

【００５１】制御部１０９は、光源装置１００の発光停
止から所定時間動作するように冷媒供給装置１４０を制
御する。この所定時間は、光源装置１００の発光停止後
から冷媒供給装置１４０が所定の動作状態を行った場合
に、狭帯域化装置１２０の光学部材１５０が取り扱い可
能温度まで下がるものと予め算出された時間である。す
なわち、所定の冷媒供給量において光源装置１００の駆
動停止から光学部材１５０が手動により取り扱い可能な
温度になるまでの時間を予め実験によって求めておく。
所定時間はこの実験によって求めた値に基づいて設定さ
れる。あるいは、所定時間を設定せずに、狭帯域化装置
１２０の光学部材１５０に温度検出装置を設けておき、
所定温度以下になった時点で、冷媒供給装置１４０の駆
動を停止させてもよい。以上のようにして、光学部材１
５０が取り扱い可能な温度になった時点でメンテナンス
作業が行われる。

【００５２】このように、光源装置１００の発光停止後
に冷却動作を行うことによって、光学部材１５０は効率
良く冷却される。したがって、光学部材１５０の交換等
のメンテナンス作業は迅速に効率良く行われる。このと
き、制御部９は冷媒供給装置１４０による冷媒供給量を
光源装置１００の発光時よりも多くするので、駆動停止
後の光学部材１５０は素早く冷却される。したがって、
光源装置１００の発光停止から光学部材１５０のメンテ
ナンス作業可能状態までに要する時間を短縮することが
できる。

【００５３】本発明に係る基板Ｗとしては、半導体デバ
イス用の半導体ウェーハのみならず、薄膜磁気ヘッド用
のセラミックウェーハや、液晶表示デバイス用のガラス
プレートであってもよい。

【００５４】露光装置としては、マスクＭと基板Ｗとを
静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、基板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
式の露光装置（ステッパー）に限らず、マスクＭと基板
Ｗとを同期移動してマスクＭのパターンを基板Ｗに露光
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）にも適用することができ
る。

【００５５】露光装置の種類としては、上記半導体ウェ
ーハ製造用の露光装置のみならず、薄膜磁気ヘッド製造
用の露光装置や、液晶表示デバイス製造用の露光装置、
撮像素子（ＣＣＤ）あるいはマスクＭ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。

【００５６】照明光学系２の光源２１として、水銀ラン
プから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０
４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマ
レーザ（２４８ｎｍ）や、Ｘ線や電子線などの荷電粒子
線などを用いることができる。例えば、電子線を用いる
場合には、電子銃として熱電子放射型のランタンヘキサ
ボライト（ＬａＢ6 ）、タンタル（Ｔａ）を用いること
ができる。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザなどの高
周波などを用いてもよい。

【００５７】投影光学系３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。

【００５８】また、投影光学系３としては、エキシマレ
ーザー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（マスクＭも反射型タイプのものを用いる）、また
電子銃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。

【００５９】なお、位置検出用のビームの光路部分を、
両端に光透過窓が設けられた容器で覆い、この容器の内
部のガスの温度、圧力等を制御するようにしてもよい。
あるいは、この容器内部を真空にしてもよい。これによ
り、その外部の光路上の空気揺らぎに起因する測長誤差
を低減することができる。かかる詳細は、例えば特開平
１０−１０５２４１号公報等に開示されている。

【００６０】基板ステージやマスクステージにリニアモ
ータを用いる場合には、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、基板ステー
ジ、マスクステージは、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。

【００６１】ステージの駆動装置として平面モ−タを用
いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニット
のいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電
機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に
設ければよい。

【００６２】なお、レーザー干渉計用の参照鏡（固定
鏡）を投影光学系に固定し、これを基準としてＸ移動
鏡、Ｙ移動鏡の位置を計測することも比較的多く行われ
るが、かかる場合には、参照ビームと測長ビームとを分
離する偏光ビームスプリッタ（プリズム）より先の光学
素子を基板室内部に収納し、レーザー光源、ディテクタ
等を基板室外に配置するようにしてもよい。

【００６３】基板ステージの移動により発生する反力
は、特開平８−１６６４７５号公報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。

【００６４】マスクステージの移動により発生する反力
は、特開平８−３３０２２４号公報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。

【００６５】以上のように、本願実施形態の露光装置
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。

【００６６】半導体デバイスは、図５に示すように、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を製作するステップ２０
２、シリコン材料から基板（ウェーハ）を製造するステ
ップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりマスク
のパターンを基板に露光する基板処理ステップ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。

【００６７】

【発明の効果】本発明の露光装置及び光源装置は以下の
ような効果を有するものである。（１）本発明の露光装置によれば、光源の駆動停止後に
おいても、冷媒供給系あるいは排気系の動作を行うよう
にしたことにより、駆動停止後の光源は短時間で効率良
く冷却される。このとき、制御系は、光源の駆動停止後
における冷媒供給系または排気系の動作について、光源
の駆動時に対して単位時間あたりの冷媒供給量または単
位時間あたりの排気量が多くなるように指示するので、
光源は素早く冷却される。したがって、光源の駆動停止
からメンテナンス作業可能状態までに要する時間が短縮
されるので、作業性は向上する。（２）本発明の光源装置によれば、光源装置による発光
の停止後に冷却動作を行うことにより、発光停止後の光
学部材は短時間で効率良く冷却される。このとき、制御
手段は、光源装置の発光時も冷却手段を動作させるとと
もに、光源装置の発光が停止後は、冷却手段の冷媒供給
量を発光時よりも多くするので、発光停止後の光学部材
は短時間のうちに素早く冷却される。したがって、光源
装置の発光停止から光学部材のメンテナンス作業可能状
態までに要する時間が短縮されるので、作業性は向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光装置の一実施形態を示す構成図で
ある。

【図２】本発明の光源装置の第１実施形態を示す構成図
である。

【図３】光源装置の動作を説明するための図である。

【図４】本発明の光源装置の第２実施形態を示す構成図
である。

【図５】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。

【符号の説明】

１露光装置２照明光学系３投影光学系４ブラインド部５マスクホルダ６基板ホルダ７基板ステージ９制御部（制御系）１０光源ハウジング２１光源７０冷媒供給装置（冷媒供給系）８０ガス置換装置（排気系）１００光源装置１０９制御部（制御手段）１２０狭帯域化装置１２５プリズムビームエキスパンダ１４０冷媒供給装置（冷却手段）１５０光学部材ＥＬ露光光ＭマスクＷ基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源を有する照明系から射出される露光
光によりマスクのパターンの像を基板上に転写する露光
装置において、前記光源を冷却するための冷媒を供給する冷媒供給系
と、前記照明系内の気体を排気する排気系と、前記光源の駆動停止後も前記冷媒供給系及び前記排気系
の少なくとも一方が動作するよう制御する制御系とを備
えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】請求項１に記載の露光装置において、前記制御系は、前記光源の駆動停止後における前記冷媒
供給系または前記排気系の動作について、前記光源の駆
動時に対して単位時間あたりの冷媒供給量または単位時
間あたりの排気量が多くなるように指示することを特徴
とする露光装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の露光装置におい
て、前記制御系は、前記光源の駆動停止後から所定時間動作
するように指示することを特徴とする露光装置。
【請求項４】請求項３に記載の露光装置において、前記所定時間は、前記光源の駆動停止後から前記冷媒供
給系または前記排気系が所定の動作状態を行った場合
に、装置内の冷却対象が取り扱い可能温度まで下がるも
のと予め算出された時間であることを特徴とする露光装
置。
【請求項５】請求項１又は２に記載の露光装置におい
て、前記制御系は、前記光源の駆動停止後における装置内の
冷却対象の温度を検出し、この温度が所定値より下がっ
たときに前記動作の停止を指示することを特徴とする露
光装置。
【請求項６】所定波長帯域の光を発する光源装置にお
いて、光源装置内の光学部材を冷却する冷却手段と、前記光源装置による発光の停止後に前記冷却手段を動作
させる制御手段とを備えることを特徴とする光源装置。
【請求項７】請求項６に記載の光源装置において、前記制御手段は、前記光源装置の発光時も前記冷却手段
を動作させるとともに、前記光源装置の発光が停止後
は、冷却手段の冷媒供給量を前記発光時よりも多くする
ことを特徴とする光源装置。
【請求項８】請求項６又は７に記載の光源装置におい
て、前記制御手段は、前記光源装置の発光停止から所定時間
動作するように前記冷却手段を制御することを特徴とす
る光源装置。