JP2002329906A

JP2002329906A - 光源装置、露光装置、並びにデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2002329906A
Application number: JP2001133052A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Hagiwara; 茂萩原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-11-15

Abstract

(57)【要約】【課題】光路を囲む空間内に一時的に不純物質が混入
する場合にも、短時間でその不純物質を排除でき、しか
も不純物質の残留の恐れの少ない光源装置を提供する。【解決手段】光の光路を囲む空間のうち、不純物質が
混入する空間を隔離する隔離装置９０〜９３を備える。
これにより、不純物質の拡散が抑制され、汚染される空
間の範囲が限定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体集積
回路、ＣＣＤ等の撮像素子、液晶ディスプレイ、または
薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィ技
術を用いて製造する際に用いられる露光装置及び方法、
並びに該露光装置に好適な光源装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路等のマイクロデバ
イスの回路パターンの微細化に伴い、ステッパ等の露光
装置で使用される露光用の照明光（露光光）の波長は年
々短波長化してきている。すなわち、露光光としては、
従来主に使用されてきた水銀ランプのｉ線（波長：３６
５ｎｍ）に代わって、パルス紫外光である発振波長２４
８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光が主流となってきてお
り、さらに、それよりも短波長のＡｒＦエキシマレーザ
光（波長：１９３ｎｍ）も実用化されつつある。また、
さらなる露光光の短波長化を目的として、波長約１２０
ｎｍ〜約１８０ｎｍの真空紫外域に属する光を発するレ
ーザ、例えば発振波長１５７ｎｍのフッ素ダイマーレー
ザ（Ｆ₂レーザ）のようなハロゲン分子レーザ等の使用
も試みられている。

【０００３】一般に、紫外域または真空紫外域の光は空
気を透過しない。これは、空気中に含まれる酸素、水蒸
気、炭化水素系のガス等の、係る波長帯域の光に対し強
い吸収特性を有するガス（以下、適宜「吸収性ガス」と
呼ぶ）によって、光のエネルギーが吸収されるからであ
る。そのため、紫外域または真空紫外域の光を露光光と
する場合には、その光路から吸収性ガスを排除する必要
がある。

【０００４】従来より、紫外域または真空紫外域の光を
発する光源装置では、その光路から吸収性ガスを排除す
るために、光路を囲む空間を外部雰囲気から遮断し、そ
の光路空間を紫外域または真空紫外域の光に対する吸収
の少ない特性を有するガス（低吸収性ガス）で充填して
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、光源装置で
は、消耗部品の交換や光の特性を計測する場合など、外
部雰囲気から遮断されている空間を一時的に外部に開放
する場合がある。この場合、開放された箇所から吸収性
ガスなどの不純物質が混入し、光路空間が汚染される恐
れがある。

【０００６】こうした汚染の恐れが生じた場合、従来の
光源装置では、光路空間を再び紫外域または真空紫外域
の光に対する吸収の少ない特性を有するガス（低吸収性
ガス）で充填している。しかしながら、光路空間を開放
した際に混入した不純物質がその空間内で拡散するため
に、不純物質の残留の恐れがあるとともに、低吸収性ガ
スの充填に多くの時間を費やしている。

【０００７】本発明は、上述する事情に鑑みてなされた
ものであり、光路を囲む空間内に一時的に不純物質が混
入する場合にも、短時間でその不純物質を排除でき、し
かも不純物質の残留の恐れの少ない光源装置を提供する
ことを目的とする。また、本発明の他の目的は、露光精
度を向上させることができる露光方法及びその装置、並
びに、形成されるパターンの精度を向上させることがで
きるデバイスの製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、所定波長の光を発する光源装置（１０）
であって、前記光の光路を囲む空間のうち、不純物質が
混入する空間を隔離する隔離装置（９０〜９３）を備え
ることを特徴とする。この光源装置（１０）では、光路
を囲む空間のうち、不純物質が混入する空間を隔離する
ことにより、不純物質の拡散が抑制される。そのため、
光路を囲む空間内に一時的に不純物質が混入する場合に
も、汚染される空間の範囲が限定され、短時間でその不
純物質の排除が可能となるとともに、不純物質の残留が
抑制される。

【０００９】この場合において、前記隔離装置（９０〜
９３）は、前記不純物質が混入する空間が最小になるよ
うに前記隔離を行うとよい。これにより、より短時間で
の不純物質の排除が可能となる。

【００１０】また、所定の媒質を励起して前記光を発振
する発振ユニット（１１）と、該発振ユニット（１１）
から発振された前記光の特性を計測する計測ユニット
（３０）とを備え、前記隔離装置（９０〜９３）は、前
記発振ユニット（１１）内のハーフミラー（１３）が配
される空間と、前記計測ユニット（３０）内の計測に用
いられる空間とのうちの少なくとも一方の空間を隔離す
るとよい。

【００１１】また、本発明は、所定波長の光を発する光
源装置（１０）であって、前記光の光路を囲む空間に所
定のガスを供給する第１ガス供給装置（１０６）と、所
定の駆動機器に駆動用のガスを供給する第２ガス供給装
置（１２５）とを備え、前記第１ガス供給装置（１０
６）と前記第２ガス供給装置（１２５）とは、互いにガ
スの流通がない独立した関係にあることを特徴とする。
この光源装置（１０）では、光の光路を囲む空間に所定
のガスを供給する第１ガス供給装置（１０６）と、駆動
機器に駆動用のガスを供給する第２ガス供給装置（１２
５）とが、互いにガスの流通がない独立した関係にある
ことから、駆動用のガスに含まれる不純物質が配管内を
逆流し、それが光路を囲む空間に混入するといったこと
が起こりにくい。そのため、駆動用のガスによる光路を
囲む空間の汚染が防止される。

【００１２】この場合において、前記第１ガス供給装置
（１０６）と前記第２ガス供給装置（１２５）とは、ガ
スの逆流を防止する逆流防止機構を有するとよい。この
場合、光路を囲む空間内に一時的に混入した不純物質
や、駆動用のガスに含まれる不純物質が、配管内を逆流
し、それが光路を囲む空間に混入するといったことがよ
り起こりにくい。そのため、光路を囲む空間内の汚染が
防止される。

【００１３】また、本発明は、マスク（Ｒ）に設けられ
たパターンの像をワーク（Ｗ）上に転写する露光装置
（２００）であって、上述した光源装置（１０）からの
光を前記マスクに導く照明光学系（ＩＵ）と、前記マス
ク（Ｒ）上のパターンの像を前記ワーク（Ｗ）上に投影
する投影光学系（ＰＬ）とを備えることを特徴とする。
この露光装置（２００）では、上述した光源装置（１
０）を用いることにより、光路を囲む空間内に不純物質
が混入する場合にも、短時間でその汚染物質が排除さ
れ、しかも不純物質の残留の恐れが少ないことから、ス
リープットや露光精度の向上を図ることが可能となる。

【００１４】また、本発明は、リソグラフィ工程を含む
デバイスの製造方法であって、前記リソグラフィ工程で
は上述した露光装置（１００）を用いてデバイスを製造
することを特徴とする。このデバイス製造方法によれ
ば、スループットや露光精度の向上により、製造能力
や、形成されるパターンの精度の向上を図ることが可能
となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１は、本発明に係る光源装置
の一実施形態の全体構成を模式的に示している。本実施
形態の光源装置１０は、波長１９３ｎｍのパルス紫外光
（ＡｒＦエキシマレーザ光）を発するレーザ装置であ
り、放電電極１２やハーフミラー１３等を含むレーザ発
振ユニット１１、プリズム２１及び反射型回折格子２２
を含み光の波長を狭帯化する波長狭帯ユニット２０、パ
ルス紫外光の波長、プロファイル、及びエネルギーのう
ちの少なくとも一つを計測する計測ユニット３０、及び
装置全体を統括的に制御する制御ユニット４０等を有し
ている。

【００１６】レーザ発振ユニット１１は、動作媒質とし
ての所定のガス（Ｆ₂／Ａｒ／Ｎｅ、以後「実ガス」と
称する。）が封入されるチャンバ１４を有し、このチャ
ンバ１４内には、上記放電電極１２や、ガス循環用のブ
ロアファン１５等が収容されている。また、チャンバ１
４上には、放電電極１２の能力に応じた電気容量を有す
るコンデンサ１６が載置されている。レーザ発振ユニッ
ト１１で発生した光は波長狭帯ユニット２０のプリズム
２１及び反射型回折格子２２を往復通過することによ
り、特定の波長の光（パルス紫外光）だけが選択されて
発振し、スペクトルの狭帯化が図られる。

【００１７】計測ユニット３０には、パルス紫外光の一
部を分岐させる光分割部材３１が配置され、光分割部材
３１の反射方向には、光分割部材３１を反射したパルス
紫外光の波長を監視する波長モニター３２が設けられて
いる。この波長モニター３２はエタロン等の光学素子を
含み、このエタロン等の光学素子を用いてパルス紫外光
の波長が計測される。なお、計測ユニット３０は、上記
波長モニター３２及び他のモニターを用いることによ
り、上記パルス紫外光の波長の他に、パルス紫外光のプ
ロファイル、及びパルス紫外光のエネルギーを計測可能
となっている。

【００１８】制御ユニット４０には、波長モニター３２
にて計測されたパルス紫外光の出力波長（発振中心波
長）に基づいて、波長狭帯ユニット２０の調整量として
プリズム２１や反射型回折格子２２の傾き（角度）を算
出する調整量算出部４１と、この調整量算出部４１から
の情報に基づいて、波長狭帯ユニット２０中のプリズム
２１や反射型回折格子２２を駆動部２３を介して適切な
傾き（角度）に設定する駆動制御部４２がそれぞれ設け
られている。設定すべき波長等の入力情報は、コンソー
ル等の入力部４３を介して調整量算出部４１に入力され
る。調整量算出部４１は、波長モニター３２からの計測
情報と入力部４３からの入力情報とに基づいて波長調整
手段（プリズム２１や反射型回折格子２２）に関する波
長調整量を算出する。なお、制御ユニット４０は、上述
したパルス紫外光の発振中心波長のほかに、スペクトル
半値幅の制御、パルス発振のトリガ制御、チャンバ１４
内のガスの制御等も行う。

【００１９】上述したユニット１１，２０，３０，４０
のうち、レーザ発振ユニット１１、波長狭帯ユニット２
０、及び計測ユニット３０は、一つの筐体５０内に収容
されており、パルス紫外光はこの筐体５０に設けられた
開口５１を介して外部に射出される。また、筐体５０に
は、開口５１の開閉を行うシャッター部５２が設けられ
ている。シャッター部５２は、可動ブレード５３と、こ
の可動ブレード５３を駆動するシリンダ等のアクチュエ
ータ５４とを有しており、制御ユニット４０からの制御
情報に基づいて、可動ブレード５３の開閉を行うように
なっている。さらに、筐体５０には排気口５５が設けら
れており、この排気口５５は不図示の排気装置に接続さ
れている。

【００２０】さて、紫外域または真空紫外域の光を扱う
場合、その光路から酸素、水蒸気、炭化水素系のガス等
の、係る波長帯域の光に対し強い吸収特性を有するガス
（以下、適宜「吸収性ガス」と呼ぶ）を排除する必要が
ある。したがって、本実施形態では、上記各ユニット１
１，２０，３０におけるパルス紫外光の光路を囲む空間
を外部雰囲気から遮断し、それらの光路を紫外域または
真空紫外域の光に対する吸収の少ない特性を有する特定
ガスとしての窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリ
プトンなどのガス、またはそれらの混合ガス（以下、適
宜「低吸収性ガス」と呼ぶ）で充填する。

【００２１】ここで、窒素ガスは波長が１５０ｎｍ程度
以下の光に対しては吸収性ガスとして作用し、ヘリウム
ガスは波長１００ｎｍ程度まで低吸収性ガスとして使用
できる。また、ヘリウムガスは熱伝導率が窒素ガスの約
６倍であり、気圧変化に対する屈折率の変動量が窒素ガ
スの約１／８であるため、特に高透過率と光学系の結像
特性の安定性や冷却性とで優れている。しかしながら、
本実施形態では、ヘリウムガスは高価であることから、
運転コストを低減させるために、充填用の低吸収性ガス
として窒素ガスを使用する。

【００２２】図２は、本実施形態の光源装置１０におい
て使用される充填ガス（Ｎ₂）、実ガス（Ｆ₂／Ａｒ／
Ｎｅ）、及び駆動ガス（Ｎ₂）の流れを示す系統図であ
る。図２において、レーザ発振ユニット１１、波長狭帯
ユニット２０、及び計測ユニット３０におけるパルス紫
外光の光路を囲む空間は、上記チャンバ１４またはケー
シングにより外部空間から遮断されている。また、本実
施形態では、パルス紫外光の光路を囲む空間は複数の空
間に分割可能な構成となっている。

【００２３】具体的には、波長狭帯ユニット２０内の空
間がケーシング８０により外部空間から遮断され、波長
狭帯ユニット２０とレーザ発振ユニット１１のチャンバ
１４との間の空間がケーシング８１により外部空間から
遮断されている。また、チャンバ１４と計測ユニット３
０との間の空間のうち、チャンバ１４の窓に隣接する空
間がケーシング８２により外部空間から遮断され、ハー
フミラー１３を囲う空間がケーシング８３により外部空
間から遮断されている。さらに、計測ユニット３０内の
空間がケーシング８４により外部空間から遮断され、計
測ユニット３０と筐体５０の開口５１との間の空間がケ
ーシング８５により外部空間から遮断されている。

【００２４】各ケーシング８０〜８５のそれぞれには、
光を通過させるための開口が設けられ、ケーシング８０
とケーシング８１との間の開口、ケーシング８２とケー
シング８３との間の開口、ケーシング８３とケーシング
８４との間の開口、及びケーシング８４とケーシング８
５との間の開口にはそれぞれ、隔離装置としての開閉シ
ャッター９０，９１，９２，９３が設けられている。開
閉シャッター９０〜９３は、それぞれ可動ブレードとこ
の可動ブレードを駆動するモータ等のアクチュエータと
を有し、それぞれ不図示の主制御系によって制御され
る。

【００２５】また、ケーシング８０〜８５のそれぞれに
は、電磁弁等からなる給気弁１００，１０１，１０２，
１０３，１０４，１０５が設けられており、これらの給
気弁１００〜１０５は充填ガス用のガス供給装置１０６
に接続された給気管路に接続されている。また、ケーシ
ング８０〜８５のそれぞれには、電磁弁等からなる排気
弁１１０，１１１，１１２，１１３，１１４，１１５が
設けられており、これらの排気弁１１０〜１１５は、そ
れぞれ排気管路を介して真空ポンプ等を備える不図示の
ガス排出装置に接続されている。なお、給気弁１００〜
１０５が設けられた給気管路と、排気弁１１０〜１１５
が設けられた排気管路とには、ＨＥＰＡフィルタあるい
はＵＬＰＡフィルタ等の塵（パーティクル）を除去する
ためのフィルタと、酸素等の吸収性ガスを除去するケミ
カルフィルタとが設けられている。また、給気管路に、
ガス供給装置１０６から供給される充填ガス（Ｎ₂）を
所定の目標温度に制御するために温度調整装置を設けて
もよい。

【００２６】低吸収性ガスとしての充填ガスは、ガス供
給装置１０６内のボンベに高純度の状態で圧縮又は液化
されて貯蔵されている。そして、必要に応じてそのボン
ベから取り出された充填ガスが給気管、及び給気弁１０
０〜１０５を介して各ケーシング８０〜８５の内部に供
給される。なお、充填ガスは、外部雰囲気の圧力よりも
高い圧力でケーシング内に充填しておくことが好まし
い。

【００２７】また、レーザ発振ユニット１１のチャンバ
１４には、エア弁等のガス駆動の給気弁１２０、及び排
気弁１２１が設けられており、給気弁１２０は実ガス用
のガス供給装置１２２に接続された給気管路に接続さ
れ、排気弁１２１は真空ポンプやブロア等を備える不図
示のガス排出装置に接続されている。なお、給気弁１２
０が設けられた給気管路と、排気弁１２１が設けられた
排気管路とには、ＨＥＰＡフィルタあるいはＵＬＰＡフ
ィルタ等の塵（パーティクル）を除去するためのフィル
タと、酸素等の吸収性ガスを除去するケミカルフィルタ
とが設けられている。また、給気管路には、流量調整装
置（マスフローコントローラ）や、ガス供給装置１０６
から供給される実ガス（Ｆ₂／Ａｒ／Ｎｅ）を所定の目
標温度に制御するために温度調整装置が設けられてい
る。

【００２８】チャンバ１４内に封入される実ガス（Ｆ₂
／Ａｒ／Ｎｅ）は、ガス供給装置１２２内のボンベに貯
蔵されている。そして、必要に応じてそのボンベから取
り出された実ガスが給気管、及び給気弁１２０を介して
チャンバ１４の内部に供給される。

【００２９】また、ガス駆動の機器であるシャッター部
５２のアクチュエータ５４や、実ガス用の給気弁１２０
及び排気弁１２１のそれぞれのガス供給ポートは、駆動
制御用の不図示の電磁弁等を有する駆動ガス用のガス供
給装置１２５に接続された給気管路に接続されている。
なお、この駆動ガス用の給気管路には、酸素等の吸収性
ガスを除去するケミカルフィルタが設けられている。

【００３０】ガス駆動の機器に供給される駆動ガス（Ｎ
₂）は、前述した充填ガス用のガス供給装置１０６とは
異なる独立した系統からなるガス供給装置１２５内のボ
ンベに貯蔵されている。すなわち、充填ガス用のガス供
給装置１０６と駆動ガス用のガス供給装置１２５とは、
互いにガスの流通がない独立した関係にある。そして、
必要に応じてそのボンベから取り出された駆動ガスが不
図示の電磁弁、及び給気管を介して各駆動機器５４，１
２０，１２１に供給される。

【００３１】さて、光源装置１０では、ハーフミラー１
３や可動ブレード５３などの消耗部品を交換する際や、
波長モニター３２などを含むモニターモジュールを取付
／取外の際、パルス紫外光の光路を囲む空間が一時的に
外部雰囲気に開放される場合がある。その場合、本実施
形態の光源装置１０では、開放される空間が最小となる
ように開閉シャッター９０〜９３を制御する。

【００３２】すなわち、例えば、ケーシング８３内に配
置されたハーフミラー１３を交換する場合、開閉シャッ
ター９１と９２とを制御して、ケーシング８３の両側の
開口を閉じる。すなわち、パルス紫外光の光路を囲む空
間のうち、これから外部雰囲気に開放される空間を予め
開閉シャッター９１，９２によって隔離する。この隔離
の後、ケーシング８３の内部空間を外部雰囲気に開放
し、ハーフミラー１３を交換する。ハーフミラー１３の
交換が終了すると、ケーシング８３の内部空間を再び外
部雰囲気から遮断する。その後、ガス供給装置１０６に
よって低吸収性ガスをケーシング８３内に供給するとと
もに、不図示のガス排出装置によってケーシング８３内
のガスを排出する。そして、ケーシング８３への低吸収
性ガスの充填が完了すると、開閉シャッター９１と９２
とを制御して、ケーシング８３の両側の開口を開き、上
記隔離を解除する。

【００３３】また、例えば、ケーシング８４内に配置さ
れた波長モニター３２を交換する場合には、開閉シャッ
ター９２，９３を制御して、ケーシング８４の開口を閉
じ、ケーシング８４の内部空間を他の光路空間から隔離
する。また、例えば、ケーシング８５内に配置された可
動ブレード５３を交換する場合には、開閉シャッター９
３を制御して、ケーシング８５の開口を閉じ、ケーシン
グ８５の内部空間を他の光路空間から隔離する。

【００３４】このように、本実施形態の光源装置１０で
は、パルス紫外光の光路を囲む空間が一時的に開放され
る場合、その開放される空間が最小となるように開閉シ
ャッター９０〜９３の少なくとも一つを制御する。これ
により、光路空間のうち、吸収性ガスなどの不純物質が
混入する空間が隔離され、光路空間内での不純物質の拡
散が抑制される。そのため、不純物質に汚染される空間
の範囲が限定され、再び低吸収性ガスを充填する場合
に、短時間で不純物質の排除が可能となるとともに、不
純物質の残留が抑制される。なお、光路空間に不純物質
が混入するケースは、空間が外部空間に対して開放され
る場合だけでなく、例えば計測センサなど、不純物質が
付着した物体が光路空間内に挿入されることによっても
生じる。

【００３５】また、本実施形態の光源装置１０では、低
吸収性ガスを光路空間内に充填するための充填ガス用の
ガス供給装置１０６と、機器を駆動するための駆動ガス
用のガス供給装置１２５とが、互いにガスの流通がない
独立した関係にあるので、光路空間の汚染がより確実に
防止される。すなわち、これらが独立した関係ではな
く、配管途中から分岐しただけの関係であると、駆動機
器から吸収性ガスなどの不純物質が配管を逆流したりあ
るいは拡散放出したりして、その不純物質がガス供給装
置１０６の配管内に流入し、それが光路空間に混入する
といったことが生じる恐れがある。しかしながら、本実
施形態では、上述した独立関係によって、これが生じな
いので、駆動ガスによる光路空間の汚染が防止される。

【００３６】なお、本実施形態のようにレーザ光を扱う
光源装置１０では、安全上の理由から電気機器の使用が
制限され、そのためにガス駆動の機器を用いる場合が多
い。また、本実施形態では、駆動ガスと充填ガスとに同
じ窒素ガスを用いているが、駆動ガスとしてドライエア
を用いてもよい。この場合、充填ガスと駆動ガスとを異
なるガスとすることで配管上の合流が生じにくい。

【００３７】また、ガス供給装置１０６とガス供給装置
１２５とは、ガスの逆流を防止する逆流防止機構を有す
るとよい。すなわち、ガス供給装置１０６あるいはガス
供給装置１２５からの給気管路において、例えばケーシ
ングあるいは駆動機器への出口付近に逆止弁等を設けて
おき、個々の給気管路でのガスの逆流を防止する。これ
により、光路を囲む空間内に一時的に混入した不純物質
や、駆動用のガスに含まれる不純物質が、配管内を逆流
し、それが光路を囲む空間に混入するといったことを防
止できる。

【００３８】また、光路空間に汚染物の混入の恐れがあ
る場合に制御する開閉シャッターの数やその位置は任意
であって上述したものには限定されない。例えば、光路
空間のうち、いずれかの箇所に不純物が混入する恐れが
ある場合に、すべての開閉シャッターを制御して、ケー
シングの開口をすべて閉めてもよい。また、光路空間
に、不純物質の濃度を計測する濃度センサを配置してお
き、その濃度センサによる計測結果に基づいて、開閉シ
ャッターを制御してもよい。濃度センサとしては、例え
ば、酸素濃度計、水蒸気の濃度計としての露点計、及び
二酸化炭素のセンサ等を組み合わせた複合センサ、質量
分析計の類の装置等を用いることができる。

【００３９】次に、本発明の光源装置は、例えば図３に
示すような半導体デバイス製造用の縮小投影型露光装置
に好適に使用することができる。図３は、上述した実施
形態に係る光源装置１０を備える一実施形態に係る半導
体デバイス製造用の縮小投影型露光装置２００の全体構
成を示している。また、図３において、ＸＹＺ直交座標
系が採用され、ＸＹＺ直交座標系は、基板（感光性基
板）としてのウエハＷを保持するウエハステージＷＳに
対して平行となるようにＸ軸及びＹ軸が設定され、Ｚ軸
がウエハステージＷＳに対して直交する方向に設定され
ている。

【００４０】本実施形態に係る露光装置２００は、マス
ク（投影原版）としてのレチクルＲ上の所定形状の照明
領域に対して相対的に所定の方向へレチクルＲ及びウエ
ハＷを同期して走査することにより、ウエハＷ上の１つ
のショット領域に、レチクルＲのパターン像を逐次的に
転写するステップ・アンド・スキャン方式を採用してい
る。このようなステップ・アンド・スキャン型の露光装
置では、投影光学系の露光フィールドよりも広い基板
（ウエハＷ）上の領域にレチクルＲのパターンを露光で
きる。

【００４１】光源装置１０からのパルス紫外光（照明
光）は、偏向ミラー２１０にて偏向されて、光路遅延光
学系２１１へ向かい、光源装置１０からの照明光の時間
的可干渉距離（コヒーレンス長）以上の光路長差が付け
られた時間的に複数の光束に分割される。なお、このよ
うな光路遅延光学系は例えば特開平１−１９８７５９号
公報や特開平１１−１７４３６５号公報に開示されてい
る。

【００４２】光路遅延光学系２１１から射出される照明
光は、光路偏向ミラー２１２にて偏向された後に、第１
フライアイレンズ２１３、ズームレンズ２１４、振動ミ
ラー２１５を順に介して第２フライアイレンズ２１６に
達する。第２フライアイレンズ２１６の射出側には、有
効光源のサイズ・形状を所望に設定するための照明光学
系開口絞り用の切り替えレボルバ２１７が配置されてい
る。本例では、照明光学系開口絞りでの光量損失を低減
させるために、ズームレンズ２１４による第２フライア
イレンズ２１６への光束の大きさを可変としている。

【００４３】照明光学系開口絞りの開口から射出した光
束は、コンデンサレンズ群２１８を介して照明視野絞り
（レチクルブラインド）２１９を照明する。なお、照明
視野絞り２１９については、特開平４−１９６５１３号
公報及びこれに対応する米国特許第５，４７３，４１０
号公報に開示されている。

【００４４】照明視野絞り２１９からの光は、偏向ミラ
ー２２０，２２３、レンズ群２２１，２２２，２２４か
らなる照明視野絞り結像光学系（レチクルブラインド結
像系）を介してレチクルＲ上に導かれ、レチクルＲ上に
は、照明視野絞り２１９の開口部の像である照明領域が
形成される。レチクルＲ上の照明領域からの光は、投影
光学系ＰＬを介してウエハＷ上へ導かれ、ウエハＷ上に
は、レチクルＲの照明領域内のパターンの縮小像が形成
される。レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳは
ＸＹ平面内で二次元的に移動可能であり、その位置座標
は干渉計２３０によって計測されかつ位置制御される。
また、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳもＸＹ平
面内で二次元的に移動可能であり、その位置座標は干渉
計２３１によって計測されかつ位置制御される。これら
により、レチクルＲ及びウエハＷを高精度に同期走査す
ることが可能になる。

【００４５】さて、前述した光源装置１０と同様に、本
実施形態の露光装置２００の本体部においても、照明光
路（光源装置１０〜レチクルＲへ至る光路）及び投影光
路（レチクルＲ〜ウエハＷへ至る光路）を外部雰囲気か
ら遮断し、それらの光路を紫外域または真空紫外域の光
に対する吸収の少ない低吸収性ガスで充填している。

【００４６】具体的には、光源装置１０から光路遅延光
学系２１１までの光路をケーシング２５０により外部雰
囲気より遮断し、光路遅延光学系２１１から照明視野絞
り２１９までの光路をケーシング２５１により外部雰囲
気より遮断し、照明視野絞り結像光学系をケーシング２
５２により外部雰囲気から遮断し、それらの光路内に上
記低吸収性ガスを充填している。ケーシング２５１とケ
ーシング２５２はケーシング２５５により接続されてい
る。また、投影光学系ＰＬ自体もその鏡筒がケーシング
となっており、その内部光路に上記特定ガスを充填して
いる。

【００４７】ケーシング２５３は、照明視野絞り結像光
学系を納めたケーシング２５２と投影光学系ＰＬとの間
の空間を外部雰囲気から遮断しており、その内部にレチ
クルＲを保持するレチクルステージＲＳを収納してい
る。このケーシング２５３には、レチクルＲを搬入・搬
出するための扉３００が設けられており、この扉３００
の外側には、レチクルＲを搬入・搬出時にケーシング２
５３内の雰囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換室
３０１が設けられている。このガス置換室３０１にも扉
３０２が設けられており、複数種のレチクルを保管して
いるレチクルストッカ３０３との間のレチクルの受け渡
しは扉３０２を介して行う。

【００４８】ケーシング２５４は、投影光学系ＰＬとウ
エハＷとの間の空間を外部雰囲気から遮断しており、そ
の内部に、ウエハホルダ２３０を介してウエハＷを保持
するウエハステージＷＳ、ウエハＷの表面のＺ方向の位
置（フォーカス位置）や傾斜角を検出するための斜入射
形式のオートフォーカスセンサ２３１、オフ・アクシス
方式のアライメントセンサ２３２、ウエハステージＷＳ
を載置している定盤２３３を収納している。このケーシ
ング２５４には、ウエハＷを搬入・搬出するための扉３
０５が設けられており、この扉３０５の外側にはケーシ
ング２５４内部の雰囲気が汚染されるのを防ぐためのガ
ス置換室３０６が設けられている。このガス置換室３０
６には扉３０７が設けられており、装置内部へのウエハ
Ｗの搬入、装置外部へのウエハＷの搬出はこの扉３０７
を介して行う。

【００４９】ケーシング２５０〜２５４のそれぞれに
は、給気弁３５０〜３５４が設けられており、これらの
給気弁３５０〜３５４は不図示のガス供給装置に接続さ
れた給気管路に接続されている。また、ケーシング２５
０〜２５４のそれぞれには、排気弁３６０〜３６４が設
けられており、これらの排気弁３６０〜３６４は、それ
ぞれ不図示の排気管路を介して上記ガス供給装置に接続
されている。

【００５０】同様に、ガス置換室３０１，３０６にも給
気弁３５５，３５６と排気弁３６５，３６６とが設けら
れており、給気弁３５５，３５６は給気管路を介して、
排気弁３６５，３６６は排気管路を介してそれぞれ上記
ガス供給装置に接続されている。さらに、投影光学系Ｐ
Ｌの鏡筒にも給気弁３５７及び排気弁３６７が設けられ
ており、給気弁３５７は不図示の給気管路を介して、排
気弁３６７は不図示の排気管路を介して上記ガス供給装
置に接続されている。

【００５１】また、ガス置換室３０１，３０６において
は、レチクル交換又はウエハ交時等の際にガス置換を行
う必要がある。例えば、レチクル交換の際には、扉３０
２を開いてレチクルストッカ３０３からレチクルをガス
置換室３０１内に搬入し、扉３０２を閉めてガス置換室
３０１内を特定ガスで満たし、その後、扉３０２を開い
て、レチクルをレチクルステージＲＳ上に載置する。ま
た、ウエハ交換の際には、扉３０７を開いてウエハをガ
ス置換室３０６内に搬入し、この扉３０７を閉めてガス
置換室３０６内を特定ガスで満たす。その後、扉３０５
を開いてウエハをウエハホルダ２３０上に載置する。な
お、レチクル搬出、ウエハ搬出の場合はこの逆の手順で
ある。なお、ガス置換室３０１，３０６へのガス置換の
際には、ガス置換室内の雰囲気を減圧した後に、給気弁
から特定ガスを供給しても良い。

【００５２】また、ケーシング２５３，２５４において
は、ガス置換室３０１，３０６によるガス置換を行った
気体が混入する可能性があり、このガス置換室３０１，
３０６のガス中にはかなりの量の酸素などの吸収ガスが
混入している可能性が高いため、ガス置換室３０１，３
０６のガス置換と同じタイミングでガス置換を行うこと
が望ましい。

【００５３】このように、本実施形態の露光装置２００
では、光源装置１０の光路空間を含む、すべての光路空
間に低吸収性ガスが充填されるので、照明光のエネルギ
ー損失が少なく、十分な照度を有してレチクルＲが照明
され、精度よくウエハＷ上にそのパターンの像が転写さ
れる。しかも、その光路空間に不純物質が混入する恐れ
のある場合は、その空間が最小となるように開閉シャッ
ターや扉によってその空間を隔離するので、不純物質の
拡散が少なく、汚染の拡大が抑制される。

【００５４】なお、光路空間に充填する低吸収ガスは、
すべての光路空間で同じものにしてもよいし、複数種類
の低吸収性ガスを光路空間ごとに変えてもよい。

【００５５】上述した実施例において示した動作手順、
あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であ
って、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセ
ス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発
明は、以下のような変更をも含むものとする。

【００５６】例えば、図２に示した光源装置におけるケ
ーシングの配置や、開閉シャッターの配置は一例であっ
て、任意に設定可能である。前述したように、ケーシン
グや開閉シャッターは、作業の大きな邪魔にならない範
囲で、不純物の混入の恐れがある空間がなるべく最小に
なるように隔離できるように設定するのが好ましい。ま
た、不純物が混入する恐れのある空間を隔離する方法
は、開閉シャッターを用いる方法に限らず、他の手段を
用いてもよい。例えば、ガスの差圧やガスカーテンだけ
を利用するようにしてもよい。

【００５７】また、各ケーシングの隔壁、照明系のハウ
ジング、投影光学系のハウジング（鏡筒）、ガス置換室
の隔壁、給気配管等は、研磨などの処理によって、表面
粗さが低減されたステンレス（ＳＵＳ）等の材質を用い
ることにより、脱ガスの発生を抑制することが可能とな
る。

【００５８】また、本発明が適用される露光装置は、露
光用照明ビームに対してマスク（レチクル）と基板（ウ
エハ）とをそれぞれ相対移動する走査露光方式（例え
ば、ステップ・アンド・スキャン方式など）に限られる
ものではなく、マスクと基板とをほぼ静止させた状態で
マスクのパターンを基板上に転写する静止露光方式、例
えばステップ・アンド・リピート方式などでもよい。さ
らに、基板上で周辺部が重なる複数のショット領域にそ
れぞれパターンを転写するステップ・アンド・スティッ
チ方式の露光装置などに対しても本発明を適用すること
ができる。また、投影光学系は縮小系、等倍系、及び拡
大系のいずれでもよいし、屈折系、反射屈折系、及び反
射系のいずれでもよい。さらに、投影光学系を用いな
い、例えばプロキシミティ方式の露光装置などに対して
も本発明を適用できる。

【００５９】また、本発明が適用される光源装置及び露
光装置は、照明光としてｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレ
ーザ光、ＡｒＦエキシマレーザ光、Ｆ₂、レーザ光、及
びＡｒ₂、レーザ光などの紫外光だけでなく、例えばＥ
ＵＶ光、Ｘ線、あるいは電子線やイオンビームなどの荷
電粒子線などを用いてもよい。さらに、光源装置は水銀
ランプやエキシマレーザだけでなく、ＹＡＧレーザ又は
半導体レーザなどの高調波発生装置、ＳＯＲ、レーザプ
ラズマ光源、電子銃などでもよい。

【００６０】また、本発明が適用される露光装置は、半
導体デバイス製造用に限られるものではなく、液晶表示
素子、ディスプレイ装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子
（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップな
どのマイクロデバイス（電子デバイス）製造用、露光装
置で用いられるフォトマスクやレチクルの製造用などで
もよい。

【００６１】また、本発明は露光装置だけでなく、光源
装置を備え、デバイス製造工程で使用される他の製造装
置（検査装置などを含む）に対しても適用することがで
きる。

【００６２】また、上述したウエハステージやレチクル
ステージにリニアモータを用いる場合は、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いい。
また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでも
いいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
さらに、ステージの駆動系として平面モ−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（定盤、ベース）に
設ければよい。

【００６３】また、ウエハ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】また、レチクル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】また、本発明が適用される露光装置は、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】また、半導体デバイスは、デバイスの機能
・性能設計を行う工程、この設計ステップに基づいたマ
スク（レチクル）を製作する工程、シリコン材料からウ
エハを製造する工程、前述した露光装置によりレチクル
のパターンをウエハに露光するウエハ処理工程、デバイ
ス組み立て工程（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）、検査工程等を経て製造され
る。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光源装置
によれば、光路を囲む空間のうち、不純物質が混入する
空間を隔離することにより、不純物質の拡散が抑制さ
れ、汚染される空間の範囲が限定される。したがって、
短時間でその不純物質の排除ができ、不純物質の残留の
恐れが少ない。また、本発明の露光装置では、スリープ
ットや露光精度の向上を図ることが可能となる。また、
本発明のデバイス製造方法によれば、露光精度の向上に
より、形成されるパターンの精度が向上したデバイスを
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光源装置の一実施形態の全体構
成を模式的に示す図である。

【図２】光源装置において使用される充填ガス
（Ｎ₂）、実ガス（Ｆ₂／Ａｒ／Ｎｅ）、及び駆動ガス
（Ｎ₂）の流れを示す系統図である。

【図３】図１の光源装置を備える一実施形態に露光装
置の全体構成を示す図である。

【符号の説明】

ＲマスクＷワークＩＵ照明光学系ＰＬ投影光学系１０光源装置１１発振ユニット１３ハーフミラー３０計測ユニット９０，９１，９２，９３開閉シャッター（隔離装置）１０６第１ガス供給装置１２５第２ガス供給装置２００露光装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定波長の光を発する光源装置であっ
て、前記光の光路を囲む空間のうち、不純物質が混入する空
間を隔離する隔離装置を備えることを特徴とする光源装
置。
【請求項２】前記隔離装置は、前記不純物質が混入す
る空間が最小になるように前記隔離を行うことを特徴と
する請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】所定の媒質を励起して前記光を発振する
発振ユニットと、該発振ユニットから発振された前記光
の特性を計測する計測ユニットとを備え、前記隔離装置は、前記発振ユニット内のハーフミラーが
配される空間と、前記計測ユニット内の計測に用いられ
る空間とのうちの少なくとも一方の空間を隔離すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装
置。
【請求項４】所定波長の光を発する光源装置であっ
て、前記光の光路を囲む空間に所定のガスを供給する第１ガ
ス供給装置と、所定の駆動機器に駆動用のガスを供給する第２ガス供給
装置とを備え、前記第１ガス供給装置と前記第２ガス供給装置とは、互
いにガスの流通がない独立した関係にあることを特徴と
する光源装置。
【請求項５】前記第１ガス供給装置と前記第２ガス供
給装置とは、ガスの逆流を防止する逆流防止機構を有す
ることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】マスクに設けられたパターンの像をワー
ク上に転写する露光装置であって、請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の光
源装置からの光を前記マスクに導く照明光学系と、前記マスク上のパターンの像を前記ワーク上に投影する
投影光学系とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項７】リソグラフィ工程を含むデバイス製造方
法であって、前記リソグラフィ工程では請求項６に記載の露光装置を
用いることを特徴とするデバイス製造方法。