JP2001284214A - 露光装置、デバイス製造方法、半導体製造工場および露光装置の保守方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャンバー内に最初に存在していた気体の濃
度を速やかに低下させる。 【解決手段】 本発明の露光装置は、複数の光学素子を
内部に有し、所定のガス置換が可能なチャンバーと、該
光学素子に挟まれた空間にガスを供給するガス供給口
と、該空間内のガスを排出するガス排出口とを有し、該
ガス排出口は、光軸に対して重力方向下方に設けられて
いることを特徴とする。これにより、チャンバーに最初
に存在するガスと置換するガスに比重の差があっても、
効率よくチャンバー内のガスを置換することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に光源として真
空紫外光を用いる半導体露光装置において、真空紫外光
の光路の雰囲気ガスを大気から不活性ガスに置換する露
光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の高集積化、微細化の傾向に
伴い、ステッパー等の露光装置においては、高い解像力
が要求されている。解像力は露光光の波長に比例するた
め、露光波長は次第に短波長化され、可視域のｇ線（波
長４３６ｎｍ）から紫外域のｉ線（波長３６５ｎｍ）へ
と代わり、最近ではＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４
８ｎｍ）が使用され、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１
９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）、更には
Ａｒ２レーザ光（波長１２６ｎｍ）の使用が検討されて
いる。

【０００３】しかし、ＡｒＦエキシマレーザ光程度以下
の波長域では、空気中の酸素による吸収が起き、透過率
が低下してしまう。そこで、ＡｒＦエキシマレーザ光を
使用する露光装置では、露光光の光路の大部分の気体を
窒素で置換している。更に、１９０ｎｍ以下の波長域
（真空紫外）では窒素でも若干の吸収があるため、その
光を透過する別の気体（窒素以外の不活性ガス）で置き
換えるか、又は真空にする必要がある。しかし、真空に
するには、装置を大気圧に耐えられる頑丈な構造にする
必要があり、装置製造コストが高くなる。そこで、露光
光の光路を不活性で透過率の高い気体に置換する方式が
用いられる。そのような気体の中で、安全性、熱伝導率
の良さ、温度による屈折率変化の少なさなどを考慮する
と、露光光の光路周辺や光学素子周辺の雰囲気をヘリウ
ムに置換することが最も望ましいと考えられている。

【０００４】一般に、露光光の光路の大気を他の気体に
置換するときは、光路を密閉容器中に内蔵し、その密閉
容器の一端を気体の供給口、他端を排出口として、光路
全体に気体が充満するように流路を形成する。そして、
対流と分子拡散の作用により密閉容器内の気体を置換す
る。

【０００５】一例として、密閉容器内の大気を窒素に置
換する際のシミュレーション結果を示す。

【０００６】図１２にシミュレーションのモデルとなる
密閉容器を示す。時間０の時点では、密閉容器内には大
気が充満している。密閉容器には、図中の左上に供給口
が設けられている。置換するガスは、この供給口から密
閉容器に供給される。また、密閉容器には、図中の右下
に排出口が設けられている。供給口から置換ガスが供給
されると、排出口からは密閉容器内の気体が密閉容器外
に排出されることになる。なお、シミュレーションにお
いては、時間０から供給口に流速１ｍ／ｓで置換ガスが
供給される。

【０００７】図１３は、重力の影響を受けないものとし
た場合における、容器中の大気濃度の時間変化を表す図
である。図中のパターンが濃い場所ほど、大気濃度が高
いことを意味している。図１３（ａ）は、置換ガスとし
てヘリウムを用いた場合であって、図１３（ｂ）は、置
換ガスとして窒素を用いた場合を表している。

【０００８】図１３では、重力の影響を受けないものと
して計算しているため、ヘリウムであっても窒素であっ
ても、時間のズレはあるものの、容器内でのガスの対流
はほぼ同様である。

【０００９】さらに、図１４に、容器内の左下角、中央
左、中央右、右上、流出口における大気濃度の時間変化
のグラフを示す。図１４において、縦軸は濃度（対数目
盛）、横軸は時間（実数目盛）を示している。図１４
（ａ）は、置換ガスとしてヘリウムを用いた場合であっ
て、図１４（ｂ）は、置換ガスとして窒素を用いた場合
を表している。

【００１０】図１４では、重力の影響を受けないものと
して計算しているため、ヘリウムであっても窒素であっ
ても、濃度の時間変化は、ほぼ同様の傾向を示してい
る。

【００１１】なお、このグラフによれば、次のようなこ
とがうかがえる。まず、容器内に最初から存在していた
大気が押し出される。この段階での排出口付近の濃度変
化は少ない。次に、対流により希釈された大気が排出さ
れる。この段階では、もとの大気の濃度は指数関数的に
急速に減少する。その後、濃度の減少速度は次第に鈍く
なる。これは、気体が流れにくい淀みでのガス置換が、
主に分子拡散によって進められているためであると考え
られる。

【００１２】このように、従来は、ヘリウムの容器内の
挙動は、窒素とほぼ同様であると考えられていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したシミュレーシ
ョン結果は、特に重力の影響を考慮しないものであっ
た。しかし、ヘリウムは、分子量が小さく、空気（大
気）よりも比重が軽い。そのため、ヘリウムの容器内の
挙動を正確に把握するためには、重力の影響を考慮する
必要があった。

【００１４】また、気体が流れにくい淀みでのガス置換
を分子拡散によって進めるのみでは、容器内に最初に存
在していた気体の濃度を下げるのに非常に時間がかかっ
てしまう。

【００１５】特に、真空紫外光の波長域では、酸素に対
する連続した吸収帯が存在するため、光路の酸素濃度が
高いと光の吸収が極めて大きくなり、露光装置として使
用するには酸素濃度を１ｐｐｍ程度以下にする必要があ
る。しかし、従来のような方法で空気をヘリウムに置換
しようとすると、上述で説明したような通り、所望の酸
素濃度にガスを置換するまで時間がかかる。さらに、大
量のヘリウムを消費しなければならないことになり、ヘ
リウムは地殻や大気中での存在度が極めて低く高価であ
るため、経済的に不都合である。

【００１６】本発明は、上記従来例の問題点に鑑み、半
導体露光装置の露光光の光路周辺を密閉するような容器
内の大気を速やかに低下させることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の露光装置は、複数の光学素子を内部に有
し、所定のガス置換が可能なチャンバーと、該光学素子
に挟まれた空間にガスを供給するガス供給口と、該空間
内のガスを排出するガス排出口とを有し、該ガス排出口
は、光軸に対して重力方向下方に設けられていることを
特徴とする。

【００１８】また、前記光軸は、水平方向であることが
望ましい。また、前記ガス排出口は、通気孔であること
が望ましく、前記通気孔は、前記光学素子を支持する支
持台に設けられていることが好ましい。前記ガス供給口
は、光軸に対して重力方向上方に設けられていることが
望ましいが、光軸に対して重力方向下方に設けられてい
てもよい。また、前記ガス供給口は、通気孔であること
が好ましい。また、前記所定のガスは、大気よりも軽い
ガスであることが望ましく、前記所定のガスは、ヘリウ
ムガスであることが好ましい。また、前記光学素子は、
レチクルを照明するための照明光学系の一部であること
が望ましい。

【００１９】さらに、本発明の別の露光装置は、複数の
光学素子を内部に有し、所定のガス置換が可能なチャン
バーと、該光学素子に挟まれた空間にガスを供給するガ
ス供給口と、該空間内のガスを排出するガス排出口とを
有し、該ガス排出口は、該空間を仕切る２つの光学素子
のうち、重力方向下方にある光学素子の方に近い位置に
設けられていることを特徴とする。

【００２０】また、前記光学素子の光軸は、鉛直方向で
あることが望ましい。前記ガス排出口は、前記重力方向
下方にある光学素子近傍に設けられていることが望まし
い。また、前記ガス排出口と前記重力方向下方にある光
学素子との高さの差は、前記２つの光学素子の高さの差
の１割以下であることが望ましい。また、前記所定のガ
スは、大気よりも軽いガスであることが望ましく、前記
所定のガスは、ヘリウムガスであることが好ましい。ま
た、前記光学素子は、投影光学系の一部であることが望
ましい。

【００２１】さらに、本発明の別の露光装置は、複数の
光学素子を内部に有し、所定のガス置換が可能なチャン
バーと、該光学素子に挟まれた空間に所定のガスを供給
するガス供給口と、該空間内のガスを排出するガス排出
口とを有し、該ガス排出口は、該空間を仕切るレンズの
レンズ曲面最上位置よりも重力方向下方に設けられてい
ることを特徴とする。

【００２２】また、前記光学素子の光軸は、鉛直方向で
あることが望ましい。また、前記ガス排出口は、前記重
力方向下方にある光学素子近傍に設けられていることが
望ましい。また、前記ガス排出口と前記重力方向下方に
ある光学素子との高さの差は、前記２つの光学素子の高
さの差の１割以下であることが望ましい。また、前記所
定のガスは、大気よりも軽いガスであることが望まし
く、前記所定のガスは、ヘリウムガスであることが好ま
しい。また、前記光学素子は、投影光学系の一部である
ことが望ましい。

【００２３】さらに、本発明の別の露光装置は、所定の
空間を囲み、所定のガス置換が可能なチャンバーと、該
チャンバー内において、移動可能な可動体と、該チャン
バー内にガスを供給するガス供給口と、該空間内のガス
を排出するガス排出口とを有し、該チャンバー内のガス
を置換するときに、該可動体を重力方向下方に退避する
ことを特徴とする。

【００２４】また、前記可動体は、鉛直方向に移動可能
であることが望ましい。また、前記可動体は、遮光板で
あることが望ましい。前記遮光板は、水平方向の光を遮
光することが望ましい。また、前記所定のガスは、大気
よりも軽いガスであることをが望ましく、前記所定のガ
スは、ヘリウムガスであることが好ましい。また、前記
光学素子は、投影光学系の一部であることが望ましい。

【００２５】なお、上記に記載の露光装置を用いた半導
体デバイス製造方法も本発明の範疇である。上記に記載
の露光装置を含む半導体製造工場も本発明の範疇であ
る。また、上記に記載の露光装置の保守方法も本発明の
範疇である。

【００２６】

【発明の実施の形態】まず、重力の影響を考慮にいれた
シミュレーションを行った。

【００２７】図１５は、重力の影響を考慮した場合にお
ける、容器中の大気濃度の時間変化を表す図である。図
１５（ａ）は、置換ガスとしてヘリウムを用いた場合で
あって、図１５（ｂ）は、置換ガスとして窒素を用いた
場合を表している。

【００２８】窒素による置換の状態を表す図１５（ｂ）
は、前述の重力の影響を受けない場合とほぼ同様に、容
器内に窒素ガスが広がって排気口に向かう傾向を示し
た。これは、窒素は、大気のほとんどの成分であるた
め、空気とほぼ比重が同じだからであると考えられる。

【００２９】一方、ヘリウムによる置換の状態を表す図
１５（ａ）は、前述の重力の影響を受けない場合と比較
して、全く異なる傾向を示している。前述の重力の影響
を受けない場合のヘリウムの挙動は、容器内にヘリウム
ガスが広がって、容器の左側から大気を押し出すように
容器内を流れていた。しかし、重力を考慮した場合のヘ
リウムの挙動は、容器の上方を流れるのみであって、容
器の下方には流れにくい状態であることが分かる。

【００３０】図１６に、重力の影響を考慮した場合にお
ける、容器中の大気濃度の時間変化のグラフを示す。図
１６において、縦軸は濃度（対数目盛）、横軸は時間
（実数目盛）を示している。図１６（ａ）は、置換ガス
としてヘリウムを用いた場合であって、図１６（ｂ）
は、置換ガスとして窒素を用いた場合を表している。

【００３１】図１６（ｂ）によれば、置換ガスが窒素の
場合は、前述の場合とほぼ同様の傾向を示している。し
かし、図１６（ａ）によれば、置換ガスがヘリウムの場
合、大気濃度が減少しにくいことが分かる。すなわち、
容器内がヘリウム雰囲気に置換されにくい状態であるこ
とが分かる。

【００３２】さらに、図１７に、供給口を下方に設け、
排出口を上方に設けたときに、供給口からヘリウムを供
給した場合の容器内のヘリウムの対流の状況を示す。

【００３３】同図から、容器下方に設けられた供給口か
ら供給されたヘリウムが、容器上方に向かって流れ、上
方の壁に沿って流れた後、そのまま排出口に向かうこと
が分かる。

【００３４】図１８に、この場合の容器内の各所の濃度
変化のグラフ示す。このような供給口や排出口の配置で
は、特に図中容器右下周辺の置換が、進行しにくいこと
が分かる。

【００３５】そこで、本発明の実施形態では、上記のヘ
リウムガスの挙動を考慮し、排出口をできる限り下方に
設けている。以上のことを踏まえて、以下に本発明の実
施形態を詳述する。

【００３６】＜露光装置の実施例＞図１は、本発明の露
光装置の実施形態を示す全体構成図である。

【００３７】図中、露光装置の光源であるレーザー装置
１は、露光装置とは別に床または階下に設置されてい
る。レーザー装置１は、波長１６０ｎｍ以下の波長域の
真空紫外光を生成するエキシマレーザー装置である。本
実施例では、１５７ｎｍ付近の発振波長を有するＦ２エ
キシマレーザーを用いるが、他に１２６ｎｍ付近の発振
波長を有するAr2レーザー等の紫外線領域の波長を発す
る光源を用いても良い。

【００３８】レーザー装置１から射出したレーザービー
ムは、ミラー２、３を介して装置本体に導入される。チ
ャンバー４は、ミラー２、３を含む光路周辺を外気との
通気から遮断するため、密閉構造となっている。チャン
バー４からの光射出部には、ガラス５が配置されてい
る。このガラス５は、チャンバー４の内側から照射され
るレーザー装置１からのレーザービームを透過させ、レ
ーザービームを後述する筐体６に導入する。また、ガラ
ス５は、チャンバー４を、密閉状態を確保して保持され
ている。

【００３９】ガラス５は、フッ素化合物からなるガラス
材で、具体的には螢石（CaF２）、フッ化マグネシウム
（MgF2）、フッ化バリウム（BaF2）、ＳｒＦ２、フッ素
ドープ石英のいずれを使用してもよい。これらのガラス
材は、１５７nm以下の波長の光に対して高い透過率を示
すものである。

【００４０】なお、チャンバー４内の詳細については後
述する。

【００４１】ガラス５を透過した光は、筐体６に入射
し、筐体６内のミラー７を介してレチクル８を照明す
る。

【００４２】この筐体６内の詳細についても後述する。

【００４３】レチクル８は、レチクルステージ９に載置
したレチクル保持器１０に載置される。レチクルステー
ジ９は、不図示のレチクルステージ駆動系により、光軸
と直交面内方向であって走査方向であるY方向に駆動さ
れる。バーミラー１１は、レチクルステージ９に固定さ
れ、干渉計１２によりバーミラー位置を計測し、レチク
ルステージの位置を計測する。本図においては、干渉計
１２が、１つのみ記載され、走査方向である図中座標Y
方向に駆動される状態を示しているが、図中座標X方向
にも干渉計とバーミラーを配置し、レチクルステージの
XY二軸の位置の計測を行っても良い。

【００４４】レチクル８に描かれたパターン（不図示）
は、投影光学系１３により所定の倍率で縮小されて、感
光材を塗布したウエハ１４に露光転写される。この投影
光学系１３内の詳細についても後述する。

【００４５】ウエハ１４は、ウエハステージ１５に載置
したウエハーチャック１６に載置されている。ウエハス
テージ１５は、不図示のウエハステージ駆動系により、
光軸と直交面内方向であるＸＹ方向に駆動される。バー
ミラー１７は、ウエハステージに固定され、干渉計１８
によりバーミラー位置を計測し、ウエハステージの位置
を計測する。本図においては、干渉計１８が、１つのみ
記載され、走査方向である図中座標Y方向に駆動される
状態を示している。しかし、ウエハステージは、走査露
光後、ウエハをＸ方向にステップ移動させる必要がある
ので、図中座標X方向にも干渉計とバーミラーを配置
し、ウエハステージのXY二軸の位置の計測を行う。

【００４６】次に、装置構造体について述べる。

【００４７】主定盤２０は、複数配置された脚１９に載
置される。主定盤２０上には、ステージ定盤２１及び鏡
筒定盤２２が載置される。

【００４８】ステージ定盤２１には、ＸＹ平面に平行な
基準面が設けられている。前述のウエハステージ１５
は、この基準面沿ってＸＹ方向に移動する。本実施例で
は、ウエハステージ１５は、ステージ定盤２１に対し
て、気体軸受を用いたガイドによって非接触に支持され
ている。なお、ウエハステージを支持するガイドは、気
体軸受に限られず、ボールやローラを用いた転動型ガイ
ド、あるいは摺動型ガイドを用いてもよい。

【００４９】鏡筒定盤２２は、前述の投影光学系１３、
干渉計１８のほかに、空調ダクト２３および外筒２４を
載置している。干渉計１８は、投影光学系１３を支持す
る鏡筒定盤２２に支持されるため、投影光学系１３を基
準としてウエハステージ１５の位置を計測することがで
きる。空調ダクト２３は、後述の循環系からの気体を内
部のULPAフィルター２３'（Uitra Low Penetration Air
-filter）を介して、投影光学系１３の光軸と直交方向
に吹きつけるものである。空調ダクト２３は、干渉計１
８の干渉計光路１８'およびウエハ１４、さらに鏡筒定
盤２２に略囲われた空間を所定温度で安定させる。これ
により、干渉計光路１８'のゆらぎの低減と空間内の温
度変化による物体変形の低減を達成する。また、空調ダ
クト２３は、投影光学系１３の終端からウエハ１４まで
の露光光路における光吸収物質（例えば酸素）の濃度の
低減をはかっている。

【００５０】また、前述のレチクルステージ９は、外筒
２４に設けられた基準面に沿って走査方向であるＹ方向
（および場合によってはＸ方向にも）移動する。本実施
例では、レチクルステージ１５は、外筒２４に対して、
気体軸受を用いたガイドによって非接触に支持されてい
る。なお、レチクルステージを支持するガイドは、気体
軸受に限られず、ボールやローラを用いた転動型ガイ
ド、あるいは摺動型ガイドを用いてもよい。

【００５１】外筒２４は、投影光学系１３の鏡筒定盤２
２上面より上部を囲い、露光光束が通過するよう上部に
開口部２４'を備えている。さらに、外筒２４は、前述
のレチクルステージ９のほか、干渉計１２および空調ダ
クト２５および筐体６（図中筐体６と外筒接合部は破断
線にて省略）を載置している。干渉計１２は、投影光学
系１３と一体的に設けられた外筒２４に支持されるた
め、投影光学系１３を基準としてレチクルステージ９の
位置を計測することができる。空調ダクト２５は、後述
の循環系からの気体を内部のULPAフィルター２５'を介
して投影光学系１３の光軸と直交方向に吹きつけるもの
である。空調ダクト２５は、干渉計１２の干渉計光路１
２'およびレチクル８、さらにレチクル周辺空間を所定
温度で安定させる。これにより、干渉計光路１２'のゆ
らぎの低減とレチクル周辺空間内の温度変化による物体
変形の低減を達成する。また、空調ダクト２５は、レチ
クル８前後の光路における光吸収物質（例えば酸素）の
濃度の低減をはかっている。

【００５２】チャンバー２６は、本実施例においては、
装置本体を内部に収納し、外気との通気を遮断する密閉
構造となっている。、可動部材２７は、ステンレス製ベ
ローズなどからなり、脚１９付近とチャンバー２６を連
結し、チャンバー２６の密閉性を確保し、脚１９や主定
盤２０との相対変位を吸収できる構造となっている。

【００５３】また、可動部材２８は、ステンレス製ベロ
ーズなどからなり、チャンバー４とチャンバー２６を連
結し、チャンバー４とチャンバー２６の密閉性を確保
し、支持台３０に載置したチャンバー４とチャンバー２
６の相対変位を吸収できる構造となっている。

【００５４】さらに、可動部材２９は、ステンレス製ベ
ローズなどからなり、チャンバー４と筐体６を連結し、
チャンバー４と筐体６の密閉性を確保し、チャンバー４
と筐体６の相対変位を吸収できる構造となっている。

【００５５】なお、可動部材２７、２８、２９は、本実
施例においてはステンレス製ベローズを用いるが、密閉
性を確保し、相対変位を吸収できる構造であればこれに
限るものではなく、ニッケル合金やチタン製の金属ベロ
ーズでもよいし、樹脂製ベローズであってもよい。さら
にはベローズ以外に、磁性流体シールを用いてもよい。

【００５６】ロードロック室３１は、レチクル８を搬入
または搬出する際に用いるロードロック室であって、不
図示の駆動系による開閉自在のゲートバルブ３２、３３
を備えている。支持台３４は、レチクル８の支持台であ
る。レチクル搬送ロボット３５は、レチクル保持器１０
へのレチクルの供給および回収を行う。

【００５７】ロードロック室３６は、ウエハ１４を搬入
または搬出する際に用いるロードロック室であり、不図
示の駆動系による開閉自在のゲートバルブ３７、３８を
備えている。支持台３９は、ウエハ１４の支持台であ
る。ウエハ搬送ロボット４０は、ウエハチャック１６へ
のウエハの供給および回収を行う。

【００５８】次に、チャンバー４、２６及びロードロッ
ク室３１、３６内の環境制御、温度制御方法について説
明する。

【００５９】ガス供給源５１は、不活性ガスとしてヘリ
ウムガスを供給する。ヘリウムガスは、F2レーザーの光
に対して良好な透過率を示すものであって、大気よりも
軽い性質を有する。供給するヘリウムガスは、実質的に
酸素を含まないガスである。なお、ここで、「実質的に
酸素を含まない」とは、装置の性能に大きく影響を与え
る程度の酸素を含まないという意味であり、少なくとも
チャンバー４等に求められる酸素濃度より低い酸素濃度
を意味する。

【００６０】ガス供給源５１からのガスは、配管５２を
介して、チャンバー４に設けられたガス供給口５３に導
かれ、チャンバー４内を経由した後、チャンバー４に設
けられたガス排出口５４から排出され、配管５５を介し
て、排気機構５６に排気される。

【００６１】チャンバー４内のガス流路を図２を用いて
説明する。図１と同じ要素については同じ番号を付け、
説明は省略する。

【００６２】レーザー装置１から射出されたレーザービ
ームは、ミラー２によって反射され、ビーム成形光学系
２０１により所定のビーム形状に整形たれる。その後、
レーザービームは、集光レンズ２０４及び２０７によっ
て、所定の倍率でオプティカルインテグレータ２１０を
照射する。オプティカルインテグレータ２１０は、微小
レンズを二次元的に配列したものであって、集光レンズ
２１３を介して、レチクル８（図１）との共役面２１９
を重畳照明する。

【００６３】なお、ビーム整形光学系２０１は、通気孔
２０３を備えた支持台２０２に支持されている。集光レ
ンズ２０４は、通気孔２０６を備えた支持台２０５に支
持されている。集光レンズ２０７は、支持台２０９に支
持されている。オプティカルインテグレータ２１０は、
支持台２１１に支持されている。集光レンズ２１３は、
支持台２１４に支持されている。

【００６４】ガス供給口５３Ａからの気体は、チャンバ
ー４内を重力方向に流れ、通気孔２０６、２０３を順次
経由してガス排出口５４Ａから排出される。ここで、ガ
ス供給口５３Ａは、光軸に対して重力方向上方に設けら
れている。また、ガス排出口５４Ａのうちの少なくとも
一方は、光軸に対して重力方向下方に設けられている。
このようにガス排出口５４Ａを設けることにより、ガス
供給口５３Ａからのガスによりガス置換される空間内の
光軸付近に存在する酸素を効率よく置換することができ
る。

【００６５】ガス供給口５３Ｂ〜５３Ｄからの気体は、
光学素子に挟まれた空間内を重力方向に流れ、ガス排出
口５４Ｂ〜５４Ｄから排出される。ここで、ガス供給口
５３Ｂ〜５３Ｄは、光軸に対して重力方向上方に設けら
れている。また、ガス排出口５４Ｂ〜５４Ｄは、水平な
光軸に対して重力方向下方に設けられている。このよう
にガス排出口５４Ｂ〜５４Ｄを水平な光軸に対して重力
方向下方に設けることにより、光学素子に挟まれた各空
間内の光軸付近に存在する酸素を効率よく置換すること
ができる。

【００６６】なお、本実施形態では、ガス供給口５３
は、光軸に対して重力方向上方に設けられているが、こ
れに限られるものではない。ガス排出口５４が、少なく
とも光軸に対して重力方向下方に設けられていれば、各
空間内の光軸付近に存在する酸素を効率よく置換すると
いう本発明の効果を得ることができる。

【００６７】チャンバー４内のガス流路の概念を図２中
に矢印で示す。

【００６８】チャンバー４内の光学素子間の空間のガス
を排出する排出口５４Ａ〜５４Ｄは、光学素子間におけ
る光軸よりも重力方向下方に設けられている。そのた
め、大気よりも軽いヘリウムガスを光学素子間の空間内
に供給すると、該空間の重力方向上方からヘリウムガス
への置換が進む。そして、該空間に最初に存在していた
大気は、ヘリウムガスよりも重いため、下方に設けられ
たガス排出口から排出される。特に、本実施例では、排
出口が光軸よりも重力方向下方に設けられているので、
光軸近傍でのガス置換が効率よく行われる。

【００６９】なお、本実施例においては、ガラス５は、
平行平面板を用いているが、これに限られるものではな
く、レンズやプリズムなど他の透過素子であってもよ
い。さらに本実施例においては、オプティカルインテグ
レータとしてハエノ目を用いた場合について説明してい
るが、他にロッドインテグレータを用いたり、ハエノ目
を直列に複数個使用したり、あるいはハエノ目とロッド
インテグレータを組合わせて使用した光学系であっても
よい。

【００７０】なお、チャンバー４内の光学系は、後述の
筐体６内の光学系と合わせて、レチクルを照明する照明
光学系を形成している。

【００７１】本実施例においては、チャンバー４内で光
軸が鉛直方向の空間ではヘリウムガスを光軸に沿って流
し、チャンバー４内で光軸が水平方向の空間では各光学
素子間の空間に並列的にヘリウムガスを流すことによ
り、上記のヘリウムガスの特性を活かして、チャンバー
４内の雰囲気をヘリウムガスに置換を行うことができ
る。

【００７２】なお、光学素子に囲まれた空間にガス排出
口を複数個設ける場合は、少なくとも１つのガス排出口
が、光軸に対して重力方向下方に設けられていればよ
い。

【００７３】さらに図１に戻り、本実施形態の露光装置
の説明を続ける。

【００７４】図１において、ガス供給源５７は、ヘリウ
ムガスを供給する。ヘリウムガスは、Ｆ２レーザーの光
に対して良好な透過率を示すものである。

【００７５】ガス供給源５７からのガスは、配管５８を
介して、筐体６またはベローズ２９に設けられたガス供
給口５９Ａ〜５９Ｃに導かれる。

【００７６】ガス供給口５９Ａ〜５９Ｃからの気体は、
光学素子に挟まれた空間内を重力方向に流れ、ガス排出
口６０Ａ〜６０Ｃから排出される。ここで、ガス供給口
５９Ａ〜５９Ｃは、光軸に対して重力方向上方に設けら
れている。また、ガス排出口６０Ａ〜６０Ｃは、水平な
光軸に対して重力方向下方に設けられている。このよう
にガス排出口６０Ａ〜６０Ｃを光軸に対して重力方向下
方に設けることにより、光学素子に挟まれた各空間内の
光軸付近に存在する酸素を効率よく置換することができ
る。

【００７７】なお、本実施形態では、ガス供給口５９
は、光軸に対して重力方向上方に設けられているが、こ
れに限られるものではない。ガス排出口６０が、少なく
とも水平な光軸に対して重力方向下方に設けられていれ
ば、核空間内の光軸付近に存在する酸素を効率よく置換
するという本発明の効果を得ることができる。

【００７８】筐体６内のガス流路を図２を用いて説明す
る。図１と同じ要素については同じ番号を付け、説明は
省略する。

【００７９】筐体４内の光学素子間の空間のガスを排出
する排出口５９Ａ〜５９Ｃは、光学素子管における水平
な光軸よりも重力方向下方に設けられている。そのた
め、大気よりも軽いヘリウムガスを光学素子間の空間内
に供給すると、該空間の重力方向上方からヘリウムガス
への置換が進む。そして、該空間に最初に存在していた
大気は、ヘリウムガスよりも重いため、下方に設けられ
たガス排出口から排出される。特に、本実施例では、排
出口が水平な光軸よりも重力方向下方に設けられている
ので、光軸近傍でのガス置換が効率よく行われる。

【００８０】マスキングブレード３０１は、レチクル８
の照明範囲を規定する矩形状の開口を有する。また、矩
形状の開口寸法は、レチクルパターン及びレチクル８の
位置に応じて不図示の駆動手段により駆動されること
で、変更可能である。マスキングブレード３０１の上記
矩形開口を形成する遮光板３０１'は、レチクル８との
共役面２１９近傍に配置されている。集光レンズ３０
２、３０５は、マスキンブブレード３０１で形成される
矩形開口部の像を所定の倍率でレチクル８に投影する。
従って、上述のごとく、筐体６内の光学系は、チャンバ
ー４内の光学系と共に、レチクル８を照明する照明光学
系の一部を形成している。

【００８１】なお、遮光板３０１'は、不図示のガイド
に沿って移動する構造であり、本実施例では非接触軸受
である気体軸受を用いた場合について述べるが、これに
限られるものではなく、ボールやローラを用いた転動型
ガイド、あるいは摺動型ガイドを用いてもよい。

【００８２】集光レンズ３０２は、支持台３０４に支持
され、集光レンズ３０５は支持台３０６に支持されてい
る。

【００８３】筐体６内のガス流路の概念を図２中に矢印
で示す。筐体６内の光学素子間を重力方向に沿った流路
を備えることで、光学素子間の雰囲気を効率よくガス置
換することができる。

【００８４】また、本実施例においては、ガス排出口６
０から排出されるガスをチャンバー２６内に直接流して
いるが、これに限られるものではない。筐体６からウエ
ハ１４までの光路に配置される光学系、例えば投影光学
系１３などにガス排出口６０からのガスを導き、投影光
学系内を経由後、チャンバー２６内に排出してもよい。
または、ガス排出口６０から排出されるガスを直接回収
しても良い。

【００８５】なお、図２に示した光学系は集光レンズ系
を用いた結像光学系であるが、他に反射屈折型光学系あ
るいは反射型光学系を用いてもよい。

【００８６】さらに、マスキングブレード３０１の開口
形状は、本実施例においては矩形を使用した場合につい
て説明したが、他に所定の曲率を持った円弧状の開口で
あってもよい。

【００８７】なお、図２の実施例においては、光学素子
に挟まれた空間内の光軸に対して重力方向下方に排出口
を形成していた。しかし、光学素子に挟まれた空間内の
ガスの排出はこれに限られるものではない。例えば、光
学素子を保持する支持台に通気孔を設け、この通気孔を
光軸に対して重力方向下方に設けるようにしても良い。
該通気孔が、光学素子に挟まれた空間におけるガス排出
口の役割を果たすからである。

【００８８】図３に本実施形態の照明光学系の変形例を
示す。

【００８９】チャンバー４内の光学素子のうち、光軸が
水平なレンズ２１３、２１０、２０７を支持する支持台
２１４、２１１、２０９に通気孔２１５、２１２、２０
８が設けられている。ここで、各通気孔２１５、２１
２、２０８は、水平な光軸に対して重力方向下方に設け
られている。これは、通気孔２１５、２１２、２０８
が、各光学素子に挟まれた空間内のガスを排出するガス
排出口の役割を果たし、光軸に対して重力方向下方に通
気孔を設けることにより光軸近傍の酸素を効率よくヘリ
ウムに置換するためである。

【００９０】また、同様な理由から、筐体６内の光学素
子のうち、光軸が水平なレンズ３０２を支持する支持台
３０４に通気孔３０３が設けられている。

【００９１】なお、図３の筐体６内において、大気をヘ
リウムガスに置換するとき、遮光板３０１’は、退避し
た状態（開口を広げた状態）にあることが望ましい。こ
れは、特に重力方向下側にある遮光板が、光軸に近い状
態にあると、この遮光板近傍の大気が十分置換されず、
結果として、光軸近傍の酸素を十分置換することができ
なくなるからである。

【００９２】図３の実施例によっても、図２の実施例と
ほぼ同様の効果を得ることができる。

【００９３】図１において、ガス供給源５７からのガス
は、配管６１を介して、投影光学系１３に設けられたガ
ス供給口６２に導かれ、投影光学系１３内を重力方向に
沿って流れた後、投影光学系１３に設けられたガス排出
口６３からチャンバー２６内に排出される。

【００９４】投影光学系１３内のガス流路を図４を用い
て説明する。図１と同じ要素については同じ番号を付
け、説明は省略する。

【００９５】レチクル８に描かれたパターンは、レンズ
４０２、４０５、４０８、４１１、４１４、４１７、４
２０により、ウエハ１４に縮小投影される。４０１は、
上記レンズ群の鏡筒である。

【００９６】レンズ４０２は、支持台４０４に支持され
ている。レンズ４０５は、支持台４０７に支持されてい
る。レンズ４０８は、支持台４１０に支持されている。
レンズ４１１は、支持台４１３に支持されている。レン
ズ４１４は、支持台４１６に支持されている。レンズ４
１７は、支持台４１９に支持されている。レンズ４２０
及び上記支持台４０７、４０７、４１０、４１３、４１
６、４１９は、鏡筒４０１に支持されている。

【００９７】各レンズに挟まれた空間には、それぞれガ
ス供給口６２Ａ〜６２Ｆとガス排出口６３Ａ〜６３Ｆが
並列的に設けられている。ガス供給口６２Ａ〜６２Ｆ
は、各空間にヘリウムガスを供給する。ガス排出口６３
Ａ〜６３Ｆは、各空間内のガスを排出する。

【００９８】ここで、ガス排出口６３Ａ〜６３Ｆは、ガ
スを排出する空間に対してできる限り下方に設けられる
ことが望ましい。これは、大気をヘリウムに置換する際
に、比重の違いから大気が下方に溜まるためである。よ
って、ガス排出口は、少なくとも、各レンズ間の中心に
対して重力方向下方に設けることが望ましい。つまり、
ガス排出口は、置換すべき空間を挟むレンズのうち、重
力方向上方のレンズよりも重力方向下方のレンズに近い
位置に設けられることが望ましい。

【００９９】図５に、各レンズに仕切られた空間のガス
排出口の一形態を示す。

【０１００】図５におけるガス排出口は、レンズを支持
する支持台に設けられている。そして、ガス排出口６３
は、この支持台が支持するレンズ曲面のうち、もっとも
重力方向に高い位置よりも低い位置（重力方向下方）に
設けられている。そして、ガス排出口６３は、支持台上
面に開口部を持ち、Ｌ字型の配管によって鏡筒外部にガ
スを排出する。このような位置にガス排出口６３を設け
ることにより、レンズの近傍にある大気を効率よくヘリ
ウムに置換することができる。

【０１０１】なお、本実施例において、ガス排出口は図
５の位置に限られることは言うまでもない。特にレンズ
の形状により、図５のような位置にガス排出口を設ける
ことができない場合は、レンズ曲面近傍に排出口を設け
るようにすればよい。また、２枚のレンズ間距離の１割
以内の高さに排出口が設けられていれば、レンズに挟ま
れた空間内にある酸素を十分置換できる。

【０１０２】また、本実施利において、ガス排出口は、
支持台に設けられているが、これに限られるものではな
く、鏡筒にガス排出口を設けても良い。

【０１０３】また、本実施例においては、投影光学系１
３は、屈折型光学系を用いているが、他に反射屈折型光
学系あるいは反射型光学系を用いてもよい。この場合、
投影光学系に水平な光軸をもつ光学素子があれば、前述
したチャンバー４のガス供給方法と同様にしても良いこ
とは言うまでもない。

【０１０４】ガス排出口６０、６３からチャンバー２６
内に排出されたガスは、チャンバー２６の循環出口７０
から排出され、配管７１を介して、気体循環系７２の導
入口７３に導かれる。気体循環系７２内で所定の流量に
配分されたガスは、気体循環系７２の分配口７４a、７
４b、７４c、７４dからそれぞれ排出される。

【０１０５】分配口７４aから排出されたガスは、配管
７５aを介して、チャンバー２６内のほぼ全体のガスを
ダウンフローにさせるダウンフローダクト７６に導か
れ、ダウンフローダクト７６内のULPAフィルター７６'
を介してチャンバー２６内に吹き出される。

【０１０６】分配口７４ｂから排出されたガスは、配管
７５ｂを介して、部分ダクト２５に導かれ、前述のごと
くレチクル８及び干渉計光路１２'近傍の空間に吹きつ
けられる。

【０１０７】分配口７４cから排出されたガスは、配管
７５cを介して、外筒２４の気体導入口４１に導かれ、
投影光学系１３と外筒２４との間の空間を経由した後、
外筒２４の開口部２４'からチャンバー２６内に排出さ
れる。

【０１０８】分配口７４dから排出されたガスは、配管
７５dを介して、部分ダクト２３に導かれ、前述のごと
くウエハ１４及び干渉計光路１８'近傍の空間に吹きつ
けられる。

【０１０９】なお、不図示であるが、気体循環系７２内
部では、導入口からのガス中の不純物を取り除くための
ケミカルフィルタが備えられている。

【０１１０】また、気体循環系７２内部には、不図示の
温調装置が設けられている。温調装置は、露光装置内部
に設けられた温度計７７ａ〜７７ｄの検出結果に基づ
き、制御装置７８の指令により所定温度に制御する。

【０１１１】なお、前述のガス供給源５７からのガス
は、予めガス供給源５７内で所定温度に制御されてもよ
いし、配管５８、６１が上述のごとく温度制御された空
間を経由してガス供給口５９、６２に到達する間に所定
温度になるよう配管経路を決定してもよい。

【０１１２】図１において、高圧ガス供給装置７９は、
チャンバー２６内のガスの一部を配管８０にて回収し、
所定のガス圧力に上昇させた後、配管８１aを介してウ
エハーステージ１５の気体軸受（不図示）へ、配管８１
bを介してレチクルステージ９の気体軸受（不図示）
へ、そして配管８１cを介してマスキングブレード３０
１（図４）の気体軸受（不図示）へそれぞれ供給する。
チャンバー２６内のパージガスである不活性ガスを気体
軸受の作動流体として用いることで、チャンバー２６内
の環境は、所定の状態に維持することができる。

【０１１３】次に、図６を用いて高圧ガス供給装置７９
の内部概略構成を以下に述べる。

【０１１４】配管８０からのガスの圧力を圧力ゲージ７
０１で検出し、制御装置７８（図１）でコントロールバ
ルブ７０２を制御することで、所定流量に制御する。コ
ントロールバルブで所定の流量に制御されたガスは、回
収ポンプ７０３を通って、バッファータンク７０４によ
りガスが貯められ、そして圧縮機７０５にて所定圧力に
加圧され、配管８１a〜８１cに流される。また、圧力ゲ
ージ７０１とコントロールバルブ７０２の間でガス流路
は分岐され、排気ポンプ７０６にて排気される。この排
気量は、バッファータンク７０４に設けた圧力ゲージ７
０７の検出結果に応じて、排気の必要が生じた時に、マ
スフローコントローラ７０８によって制御される。な
お、マスフローコントローラ７０８は、圧力ゲージ７０
７の検出結果により、制御装置７８（図１）によって、
制御される。

【０１１５】上記構成によれば、チャンバー２６内の気
圧は、常に一定の圧力に制御することが可能である。こ
れにより、気圧変動の影響を受けやすい光学特性、例え
ば投影光学系１３（図１）の性能の維持を可能にする。

【０１１６】また、チャンバー２６内の気圧と外気圧と
の相対圧力差を所定の値に維持することも可能である。
この場合は、圧力ゲージ７０１を差圧計にして、配管８
０内（つまりチャンバー２６内）の圧力と外気との圧力
差を検出することで達成できる。

【０１１７】さらに、チャンバー２６内とチャンバー４
内の相対気圧差を所定の値に維持することも可能であ
る。この場合は、上述の差圧計で配管８０内（つまりチ
ャンバー２６内）とチャンバー４内の相対気圧差を検出
することで達成できる。

【０１１８】図１において、ガス供給源５７からのガス
は、配管８２を介して、ウエハ用のロードロック室３６
に供給され、内部を置換しながら配管８３を介して排気
機構８６に排気される。同様に、ガス供給源５７のガス
は配管８４を介してレチクル用のロードロック室３１に
供給され、内部を置換しながら配管８５を介して排気機
構８６に排気される。

【０１１９】なお、ガス供給のタイミングについては、
ゲートバルブ３２もしくは３７が開けられ、レチクルや
ウエハが支持台３４、３９に載置された後、ゲートバル
ブ３２，３７が閉じられ、その後、ガス供給源に備えら
れたバルブ（不図示）と排気機構８６内に備えられたバ
ルブ（不図示）とを制御装置７８の指令によって開放し
ておこなわれる。

【０１２０】ロードロック室３１、３６内が所定の状態
になったら制御装置７８の指令によりバルブを閉じてガ
ス供給を停止する。更に、ゲートバルブ３３及び３８を
開け、搬送手段３５及び４０によりレチクル８及びウエ
ハ１４が装置内に搬入される。

【０１２１】レチクル８もしくはウエハ１４を装置外に
搬出する場合は、ゲートバルブ３２，３３，３７，３８
が閉じられた状態でガス供給が開始され、各々のロード
ロック室内が所定の状態に達した所でガス供給を停止す
る。次にゲートバルブ３３、３８を開け、搬送手段３
５、４０にてレチクル８及びウエハ１４を装置から搬出
し、ロードロック室３１、３９内の支持台３４、３９に
載置する。載置後、ゲートバルブ３３，３８は閉じら
れ、今度はゲートバルブ３２、３７を開けてレチクル
８、ウエハ１４を不図示の手段で取出す。

【０１２２】上記説明においては、レチクル８とウエハ
１４の装置への搬入及び搬出を同時に述べたが、レチク
ル８とウエハ１４の搬入、搬出を個別に行ってもよいの
は言うまでもない。

【０１２３】またロードロック室３１、３６をガス置換
するのは、ゲートバルブ３３，３８を開けた時に、チャ
ンバー２６内の環境に影響を与えないようにするための
ものであって、これは周知の通りである。

【０１２４】さらに、レチクル８のパターン面へのゴミ
の付着防止の目的でペリクル（不図示）を使用する場
合、レチクル８とペリクルとペリクルを支持するための
ペリクルフレーム（不図示）とで囲まれた空間もパージ
ガス置換するのが望ましく、均圧孔付ペリクルフレーム
（ペリクルフレーム内外を連通させる通気孔付）を使用
するのが望ましい。

【０１２５】排気口８７は、チャンバー２６内のガスを
排気するための排気口である。

【０１２６】装置の運転を開始する際、チャンバー２６
内部及び気体循環系７２内は大気状態である。

【０１２７】従って、装置立上げ時は、ガス供給源５７
から投影光学系１３及び筐体６へのガス供給を開始する
とともに、排気口８７から配管８８を介して、排気機構
８６への排気も行う。この排気動作のＯＮ／ＯＦＦは、
排気手段８６内に備えたバルブ（不図示）を、制御装置
７８で制御することで行う。

【０１２８】チャンバー２６内及びこの循環系が所定の
置換状態に達したら、排気口８７からの排気を停止し、
露光動作可能状態になる。

【０１２９】排気口８７からの排気を停止するタイミン
グの判断は、排気開始から所定時間に達したかどうかで
制御装置７８が自動で判断して排気停止指令を送っても
よいし、チャンバー２６内もしくはその循環系内の所定
箇所にガス検出計（不図示）を配置し、その検出結果に
基づき制御装置７８が自動で判断して排気停止指令を送
ってもよい。

【０１３０】また、装置の運転を開始する際に、チャン
バー４及び２６の置換状態をより短時間で所定状態にし
たい場合、あるいはロードロック室３１及び３６内はレ
チクルやウエハ交換毎に大気開放と置換状態を繰り返す
ものであるため、より短時間で置換を終了しスループッ
トを向上させる場合は、真空ポンプを用いて排気手段５
６、８６から大気を強制排気して、チャンバー４，２６
内およびロードロック室３１，３６内を真空にした後に
上述した方法でガスパージを行っても良い。この場合
は、チャンバー４，２６およびロードロック室３１，３
６は、真空状態時における変形が装置性能に影響しない
よう十分な剛性が必要となる。

【０１３１】図１の実施例においては、可動部材２７、
２８、２９を用いているため、真空時にチャンバー４、
２６の変形が生じたとしても、隣接する構成要素の変形
が直接伝わるのを防止している。

【０１３２】なお、チャンバー内およびロードロック室
内を真空状態にした後にガス供給するこの一連の動作
は、必要であれば複数回繰り返してもよい。真空引きを
１回のみ行ってパージする場合に比べて複数回繰り返せ
ば、チャンバー内およびロードロック室内の到達真空度
が相対的に低真空（絶対圧が高い）で済み、真空ポンプ
や真空対応部品のコストが大幅に軽減できる。本発明の
置換方法では、最後の真空引きが終わってからヘリウム
を導入することとし、その前のパージには窒素を用いる
ことが望ましい。

【０１３３】さらに、図１の実施形態によれば、チャン
バー４内部をメンテナンス等で大気に開放する場合で
も、チャンバー２６側は、パージ状態を維持することが
可能で、その反対にチャンバー２６内部を大気開放する
場合でもチャンバー４側は、パージ状態を維持すること
が可能である。

【０１３４】＜半導体生産システムの実施例＞次に、半
導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パ
ネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の
生産システムの例を説明する。これは半導体製造工場に
設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナン
ス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、
製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行う
ものである。

【０１３５】図７は全体システムをある角度から切り出
して表現したものである。図中、１１０１は半導体デバ
イスの製造装置を提供するベンダー（装置供給メーカ
ー）の事業所である。製造装置の実例として、半導体製
造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例
えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エ
ッチング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜
装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検
査装置等）を想定している。事業所１１０１内には、製
造装置の保守データベースを提供するホスト管理システ
ム１１０８、複数の操作端末コンピュータ１１１０、こ
れらを結ぶんでイントラネットを構築するローカルエリ
アネットワーク（ＬＡＮ）１１０９を備える。ホスト管
理システム１１０８は、ＬＡＮ１１０９を事業所の外部
ネットワークであるインターネット１１０５に接続する
ためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限する
セキュリティ機能を備える。

【０１３６】一方、１１０２〜１１０４は、製造装置の
ユーザーとしての半導体製造メーカーの製造工場であ
る。製造工場１１０２〜１１０４は、互いに異なるメー
カーに属する工場であっても良いし、同一のメーカーに
属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場
等）であっても良い。各工場１１０２〜１１０４内に
は、夫々、複数の製造装置１１０６と、それらを結んで
イントラネットを構築するローカルエリアネットワーク
（ＬＡＮ）１１１１と、各製造装置１１０６の稼動状況
を監視する監視装置としてホスト管理システム１１０７
とが設けられている。各工場１１０２〜１１０４に設け
られたホスト管理システム１１０７は、各工場内のＬＡ
Ｎ１１１１を工場の外部ネットワークであるインターネ
ット１１０５に接続するためのゲートウェイを備える。
これにより各工場のＬＡＮ１１１１からインターネット
１１０５を介してベンダー１１０１側のホスト管理シス
テム１１０８にアクセスが可能となり、ホスト管理シス
テム１１０８のセキュリティ機能によって限られたユー
ザーだけがアクセスが許可となっている。具体的には、
インターネット１１０５を介して、各製造装置１１０６
の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが
発生した製造装置の症状）を工場側からベンダー側に通
知する他、その通知に対応する応答情報（例えば、トラ
ブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフト
ウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報
などの保守情報をベンダー側から受け取ることができ
る。各工場１１０２〜１１０４とベンダー１１０１との
間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ１１１１でのデ
ータ通信には、インターネットで一般的に使用されてい
る通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。な
お、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを
利用する変わりに、第三者からのアクセスができずにセ
キュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮなど）
を利用することもできる。また、ホスト管理システムは
ベンダーが提供するものに限らずユーザーがデータベー
スを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザーの複
数の工場から該データベースへのアクセスを許可するよ
うにしてもよい。

【０１３７】さて、図８は本実施形態の全体システムを
図７とは別の角度から切り出して表現した概念図であ
る。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユー
ザー工場と、該製造装置のベンダーの管理システムとを
外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介
して各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情
報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、
複数のベンダーの製造装置を備えた工場と、該複数の製
造装置のそれぞれのベンダーの管理システムとを工場外
の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報
をデータ通信するものである。図中、１２０１は製造装
置ユーザー（半導体デバイス製造メーカー）の製造工場
であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造
装置、ここでは例として露光装置１２０２、レジスト処
理装置１２０３、成膜処理装置１２０４が導入されてい
る。なお図８では製造工場２０１は１つだけ描いている
が、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されてい
る。工場内の各装置はＬＡＮ１２０６で接続されてイン
トラネットを構成し、ホスト管理システム１２０５で製
造ラインの稼動管理がされている。一方、露光装置メー
カー１２１０、レジスト処理装置メーカー１２２０、成
膜装置メーカー１２３０などベンダー（装置供給メーカ
ー）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守
を行なうためのホスト管理システム１２１１,１２２１,
１２３１を備え、これらは上述したように保守データベ
ースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユー
ザーの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システ
ム１２０５と、各装置のベンダーの管理システム１２１
１,１２２１,１２３１とは、外部ネットワーク１２００
であるインターネットもしくは専用線ネットワークによ
って接続されている。このシステムにおいて、製造ライ
ンの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きる
と、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが
起きた機器のベンダーからインターネット１２００を介
した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造
ラインの休止を最小限に抑えることができる。

【０１３８】半導体製造工場に設置された各製造装置は
それぞれ、ディスプレイと、ネットワークインターフェ
ースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス
用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実
行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メ
モリやハードディスク、あるいはネットワークファイル
サーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフ
トウェアは、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例
えば図９に一例を示す様な画面のユーザーインターフェ
ースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を
管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置
の機種（１４０１）、シリアルナンバー（１４０２）、
トラブルの件名（１４０３）、発生日（１４０４）、緊
急度（１４０５）、症状（４０６）、対処法（４０
７）、経過（４０８）等の情報を画面上の入力項目に入
力する。入力された情報はインターネットを介して保守
データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が
保守データベースから返信されディスプレイ上に提示さ
れる。またウェブブラウザが提供するユーザーインター
フェースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能（１
４１０〜１４１２）を実現し、オペレータは各項目の更
に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダーが提供するソ
フトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バー
ジョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータ
の参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したり
することができる。ここで、保守管理システムが提供す
る保守情報には、上記説明したチャンバー内の酸素濃度
に関する情報も含まれ、また前記ソフトウェアライブラ
リはガス供給装置の切り替えやチャンバー内の酸素濃度
の制御等を実現するための最新のソフトウェアも提供す
る。

【０１３９】次に上記説明した生産システムを利用した
半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１０は半
導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。
ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計
を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計した回路
パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ
３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ
を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と
呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグ
ラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステッ
プ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化
する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボン
ディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組
立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で
作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テ
スト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバ
イスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。前工程
と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工
場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がな
される。また前工程工場と後工程工場との間でも、イン
ターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理
や装置保守のための情報がデータ通信される。

【０１４０】図１１は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステッ
プ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上
に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製
造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守が
なされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もし
トラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べ
て半導体デバイスの生産性を向上させることができる。

【０１４１】

【発明の効果】本発明の請求項１、１１、１８または２
５に記載の露光装置によれば、チャンバーに最初に存在
するガスと置換するガスに比重の差があっても、効率よ
くチャンバー内のガスを置換することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の露光装置の全体構成図である。

【図２】本発明の照明光学系の構成図である。

【図３】本発明の別の照明光学系の構成図である。

【図４】本発明の投影光学系の構成図である。

【図５】本発明の投影光学系の排出口近傍の説明図であ
る。

【図６】図１の部分的な構成説明図である。

【図７】コンピュータネットワークの全体システムの概
略図である。

【図８】コンピュータネットワークの全体システムの概
略図である。

【図９】表示装置の表示画面を示す図である。

【図１０】半導体デバイス製造プロセスのフロー図であ
る。

【図１１】ウエハプロセスフロー図である。

【図１２】密閉容器内のシミュレーションモデルを示す
図である。

【図１３】重力を考慮しない場合の密閉容器内の大気濃
度のシミュレーション結果を示す図である。

【図１４】重力を考慮しない場合の密閉容器内各所の大
気濃度の時間変化を示す図である。

【図１５】重力を考慮した場合の密閉容器内の大気濃度
のシミュレーション結果を示す図である。

【図１６】重力を考慮した場合の密閉容器内各所の大気
濃度の時間変化を示す図である。

【図１７】重力を考慮した場合の別の密閉容器内の大気
濃度のシミュレーション結果を示す図である。

【図１８】重力を考慮した場合の別の密閉容器内各所の
大気濃度の時間変化を示す図である。

【符号の説明】

１ 光源 ４ チャンバー ６ 筐体 ５３、５９ 供給口 ５４、６０ 排出口 ６２ 供給口 ６３ 排出口 ３０１ マスキングブレード

フロントページの続き (72)発明者 春見 和之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 平林 融 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 5F046 AA22 AA28 BA04 CA03 CB25 DA04 DA27 DB03 DC08

Claims (38)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光学素子を内部に有し、所定のガ
   ス置換が可能なチャンバーと、 該光学素子に挟まれた空間にガスを供給するガス供給口
   と、 該空間内のガスを排出するガス排出口とを有し、 該ガス排出口は、光軸に対して重力方向下方に設けられ
   ていることを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 前記光軸は、水平方向であることを特徴
   とする請求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】 前記ガス排出口は、通気孔であることを
   特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記通気孔は、前記光学素子を支持する
   支持台に設けられていることを特徴とする請求項３に記
   載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記ガス供給口は、光軸に対して重力方
   向上方に設けられていることを特徴とする請求項１〜４
   いずれかに記載の露光装置。
6. 【請求項６】 前記ガス供給口は、光軸に対して重力方
   向下方に設けられていることを特徴とする請求項１〜４
   いずれかに記載の露光装置。
7. 【請求項７】 前記ガス供給口は、通気孔であることを
   特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の露光装置。
8. 【請求項８】 前記所定のガスは、大気よりも軽いガス
   であることを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載の
   露光装置。
9. 【請求項９】 前記所定のガスは、ヘリウムガスである
   ことを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の露光装
   置。
10. 【請求項１０】 前記光学素子は、レチクルを照明する
    ための照明光学系の一部であることを特徴とする請求項
    １〜９いずれかに記載の露光装置。
11. 【請求項１１】 複数の光学素子を内部に有し、所定の
    ガス置換が可能なチャンバーと、 該光学素子に挟まれた空間にガスを供給するガス供給口
    と、 該空間内のガスを排出するガス排出口とを有し、 該ガス排出口は、該空間を仕切る２つの光学素子のう
    ち、重力方向下方にある光学素子の方に近い位置に設け
    られていることを特徴とする露光装置。
12. 【請求項１２】 前記光学素子の光軸は、鉛直方向であ
    ることを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
13. 【請求項１３】 前記ガス排出口は、前記重力方向下方
    にある光学素子近傍に設けられていることを特徴とする
    請求項１１または１２に記載の露光装置。
14. 【請求項１４】 前記ガス排出口と前記重力方向下方に
    ある光学素子との高さの差は、前記２つの光学素子の高
    さの差の１割以下であることを特徴とする請求項１１〜
    １３いずれかに記載の露光装置。
15. 【請求項１５】 前記所定のガスは、大気よりも軽いガ
    スであることを特徴とする請求項１１〜１４いずれかに
    記載の露光装置。
16. 【請求項１６】 前記所定のガスは、ヘリウムガスであ
    ることを特徴とする請求項１１〜１５いずれかに記載の
    露光装置。
17. 【請求項１７】 前記光学素子は、投影光学系の一部で
    あることを特徴とする請求項１１〜１６いずれかに記載
    の露光装置。
18. 【請求項１８】 複数の光学素子を内部に有し、所定の
    ガス置換が可能なチャンバーと、 該光学素子に挟まれた空間に所定のガスを供給するガス
    供給口と、 該空間内のガスを排出するガス排出口とを有し、 該ガス排出口は、該空間を仕切るレンズのレンズ曲面最
    上位置よりも重力方向下方に設けられていることを特徴
    とする露光装置。
19. 【請求項１９】 前記光学素子の光軸は、鉛直方向であ
    ることを特徴とする請求項１８に記載の露光装置。
20. 【請求項２０】 前記ガス排出口は、前記重力方向下方
    にある光学素子近傍に設けられていることを特徴とする
    請求項１８または１９に記載の露光装置。
21. 【請求項２１】 前記ガス排出口と前記重力方向下方に
    ある光学素子との高さの差は、前記２つの光学素子の高
    さの差の１割以下であることを特徴とする請求項１８〜
    ２０いずれかに記載の露光装置。
22. 【請求項２２】 前記所定のガスは、大気よりも軽いガ
    スであることを特徴とする請求項１８〜２１いずれかに
    記載の露光装置。
23. 【請求項２３】 前記所定のガスは、ヘリウムガスであ
    ることを特徴とする請求項１８〜２２いずれかに記載の
    露光装置。
24. 【請求項２４】 前記光学素子は、投影光学系の一部で
    あることを特徴とする請求項１８〜２３いずれかに記載
    の露光装置。
25. 【請求項２５】 所定の空間を囲み、所定のガス置換が
    可能なチャンバーと、 該チャンバー内において、移動可能な可動体と、 該チャンバー内にガスを供給するガス供給口と、 該空間内のガスを排出するガス排出口とを有し、 該チャンバー内のガスを置換するときに、該可動体を重
    力方向下方に退避することを特徴とする露光装置。
26. 【請求項２６】 前記可動体は、鉛直方向に移動可能で
    あることを特徴とする請求項２５に記載の露光装置。
27. 【請求項２７】 前記可動体は、遮光板であることを特
    徴とする請求項２５または２６に記載の露光装置。
28. 【請求項２８】 前記遮光板は、水平方向の光を遮光す
    ることを特徴とする請求項２５〜２７いずれかに記載の
    露光装置。
29. 【請求項２９】 前記所定のガスは、大気よりも軽いガ
    スであることを特徴とする請求項２５〜２８いずれかに
    記載の露光装置。
30. 【請求項３０】 前記所定のガスは、ヘリウムガスであ
    ることを特徴とする請求項２５〜２９いずれかに記載の
    露光装置。
31. 【請求項３１】 前記光学素子は、投影光学系の一部で
    あることを特徴とする請求項２５〜３０いずれかに記載
    の露光装置。
32. 【請求項３２】 請求項１〜３１いずれかに記載の露光
    装置を含む各種プロセス用の製造装置群を半導体製造工
    場に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロ
    セスによって半導体デバイスを製造する工程とを有する
    ことを特徴とする半導体デバイス製造方法。
33. 【請求項３３】 前記製造装置群をローカルエリアネッ
    トワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネット
    ワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとの
    間で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報を
    データ通信する工程とをさらに有する請求項３２記載の
    方法。
34. 【請求項３４】 前記データ通信によって、前記露光装
    置のベンダーもしくはユーザーが提供するデータベース
    に前記外部ネットワークを介してアクセスして前記製造
    装置の保守情報を得る、もしくは前記半導体製造工場と
    は別の半導体製造工場との間で前記外部ネットワークを
    介してデータ通信して生産管理を行う請求項３３記載の
    方法。
35. 【請求項３５】 請求項１〜３１いずれかに記載の露光
    装置を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装置
    群を接続するローカルエリアネットワークと、該ローカ
    ルエリアネットワークから工場外の外部ネットワークに
    アクセス可能にするゲートウェイを有し、前記製造装置
    群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信すること
    を可能にした半導体製造工場。
36. 【請求項３６】 半導体製造工場に設置された請求項１
    〜３１いずれかに記載の露光装置の保守方法であって、
    前記露光装置のベンダーもしくはユーザーが、半導体製
    造工場の外部ネットワークに接続された保守データベー
    スを提供する工程と、前記半導体製造工場内から前記外
    部ネットワークを介して前記保守データベースへのアク
    セスを許可する工程と、前記保守データベースに蓄積さ
    れる保守情報を前記外部ネットワークを介して半導体製
    造工場側に送信する工程とを有することを特徴とする露
    光装置の保守方法。
37. 【請求項３７】 請求項１〜３１いずれかに記載の露光
    装置において、ディスプレイと、ネットワークインター
    フェースと、ネットワークアクセス用ソフトウェアを実
    行するコンピュータとをさらに有し、露光装置の保守情
    報をコンピュータネットワークを介してデータ通信する
    ことを可能にした露光装置。
38. 【請求項３８】 前記ネットワーク用ソフトウェアは、
    前記露光装置が設置された工場の外部ネットワークに接
    続され前記露光装置のベンダーもしくはユーザーが提供
    する保守データベースにアクセスするためのユーザーイ
    ンターフェースを前記ディスプレイ上に提供し、前記外
    部ネットワークを介して該データベースから情報を得る
    ことを可能にする請求項３７に記載の装置。