JP2003257826A

JP2003257826A - 光学装置及び露光装置

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Publication number: JP2003257826A
Application number: JP2002055084A
Authority: JP
Inventors: Takashi Aoki; 貴史青木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】光路上の空間内における吸光物質を長期にわ
たり安定的に低減することができる光学装置を提供す
る。【解決手段】光学装置は、加熱装置３４０によって、
光路内の雰囲気に少なくとも一部の表面が晒される部材
６９を加熱し、この部材６９から水分を除去する。加熱
装置３４０によって加熱される部材６９と光学部材３０
０との間には断熱部材３４３が配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギービーム
の光路上に配置される光学部材を備える光学装置に係
り、特に、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣ
Ｄ等）、薄膜磁気ヘッド等の電子デバイスを製造するた
めの露光装置に用いられる光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子（集積回路等）や液晶表示パ
ネル等のデバイス（電子デバイス）をフォトリソグラフ
ィ工程において製造する際に、光源からの露光用照明光
（露光ビーム）によってマスク又はレチクル（以下、レ
チクルと総称する）を照明し、レチクルのパターン（回
路パターン）を投影光学系を介して基板（感光剤が塗布
されたウエハ、ガラスプレートなど）に転写する露光装
置が用いられている。電子デバイスの回路は、上記投影
露光装置で上記基板上に回路パターンを露光することに
より転写され、後処理によって形成される。こうして形
成される回路配線を例えば２０層程度にわたって繰り返
し成層したものが集積回路である。

【０００３】近年、集積回路の高密度集積化、すなわち
回路パターンの微細化が進められており、これに伴い、
露光装置における露光ビームが短波長化される傾向にあ
る。すなわち、露光ビームとして、これまで主流だった
水銀ランプの輝線にかわって、ＫｒＦエキシマレーザ
（波長：２４８ｎｍ）が用いられるようになり、さらに
短波長のＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）の実用化
も最終段階に入りつつある。また、さらなる高密度集積
化をめざして、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）やＡｒ₂レーザ
（１２６ｎｍ）の研究も進められている。

【０００４】波長１２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の光（エ
ネルギービーム）は真空紫外域に属し、これらの光（以
下、真空紫外光と称する）は、空気を透過しない。これ
は、空気中に含まれる酸素、水、炭酸ガス、有機物、ハ
ロゲン化物等（以下、「吸光物質」と呼ぶ）の分子によ
って光のエネルギーが吸収されるからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そのため、真空紫外光
を用いた露光装置を構成する光学装置においては、露光
ビームを十分な照度でかつ十分な照度均一性で基板に到
達させるために、露光ビームの光路上の空間から酸素な
どの吸光物質を含む気体をできるだけ排除する必要があ
る。吸光物質を排除する方法としては、光路上の空間を
真空紫外光のエネルギー吸収の少ないガス（低吸収性ガ
ス）で満たす方法が知られている。

【０００６】しかしながら、上記低吸収性ガスによって
光路上の空間を満たしても、その空間内の雰囲気に晒さ
れる部材の表面には水などの吸光物質が吸着しており、
この吸光物質が時間の経過とともに部材表面から徐々に
脱離することで、光路上の空間における吸光物質の低減
状態が崩れるおそれがある。

【０００７】本発明は、上述する事情に鑑みてなされた
ものであり、光路上の空間内における吸光物質を長期に
わたり安定的に低減することができる光学装置を提供す
ることを目的とする。また、本発明の他の目的は、精度
よく露光処理を行うことができる露光装置を提供するこ
とにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光学装置（Ｐ
Ｌ）は、エネルギービーム（ＩＬ）の光路上に配置され
る光学部材（３００〜３０３）を備える光学装置（Ｐ
Ｌ）において、前記光路内の雰囲気に少なくとも一部の
表面が晒される部材（６９）を加熱し、該部材（６９）
から水分を除去する加熱装置（３４０）と、前記加熱装
置（３４０）によって加熱される部材（６９）と前記光
学部材（３００〜３０３）との間に配置される断熱部材
（３４３）とを備えることを特徴とする。この光学装置
では、加熱装置によって、光路内の雰囲気に少なくとも
一部の表面が晒される部材を加熱することにより、その
部材の表面から吸光物質が脱離する。一度その部材表面
から吸光物質を脱離させ、その脱離した吸光物質を光路
上の空間内から排除しておくことで、その後における部
材表面からの吸光物質の脱離が防止される。また、この
光学装置では、加熱される部材と光学部材との間に断熱
部材が配置されることから、加熱された部材から光学部
材への熱の伝達が抑制され、上記加熱に伴う光学特性の
低下が防止される。これにより、光路上の空間内におけ
る吸光物質を長期にわたり安定的に低減することが可能
となる。

【０００９】上記光学装置（ＰＬ）において、前記加熱
装置（３４０）によって加熱される部材としては、例え
ば、前記光学部材（３００〜３０３）が配置される空間
（２５０〜２５４）を形成する筐体（６９）であっても
よく、あるいは前記光学部材（３００〜３０３）を保持
する保持部材（３４４）であってもよい。これらの部材
は光路内の雰囲気に表面の一部が晒されているので、上
記加熱によってその表面から一度吸光物質を脱離させて
おくことで、その後における部材表面からの吸光物質の
脱離が防止される。

【００１０】本発明の露光装置（１０）は、パターンが
形成されたマスク（Ｒ）をエネルギービーム（ＩＬ）に
より照明する照明光学系（２１）と、前記マスク（Ｒ）
のパターンを基板（Ｗ）上に転写する投影光学系（Ｐ
Ｌ）との少なくとも一方が、上記記載の光学装置を備え
ることを特徴とする。この露光装置では、光学装置の光
路上の空間内における吸光物質が長期にわたり安定して
低減することから、エネルギービームを十分な照度で安
定して基板に到達させ、精度よく露光処理を行うことが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、本発明に係る光学装置を投影光学
系として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１０の全体構成を示している。ま
た、図１ではＸＹＺ直交座標系を採用している。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る。実際には、図中のＸ
ＹＺ直交座標系は、ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定
され、Ｚ軸が鉛直方向に設定される。

【００１２】本実施形態に係る露光装置は、露光光源と
してＦ₂レーザ光源を使用している。また、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。

【００１３】図１において、露光装置１０は、レーザ光
源２０、このレーザ光源２０からのエネルギービームと
しての露光ビームＩＬによりレチクルＲを照明する照明
光学系２１、レチクルＲから射出される露光ビームＩＬ
をウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、及び装置全体
を統括的に制御する不図示の主制御装置等を備えてい
る。さらに、露光装置１０は全体として大きいチャンバ
（不図示）の内部に収納されている。

【００１４】レーザ光源２０は、例えば発振波長１５７
ｎｍのパルス紫外光を出力するＦ₂レーザを有する。ま
た、レーザ光源２０には、図示しない光源制御装置が併
設されており、この光源制御装置は、主制御装置からの
指示に応じて、射出されるパルス紫外光の発振中心波長
及びスペクトル半値幅の制御、パルス発振のトリガ制
御、レーザチャンバ内のガスの制御等を行う。

【００１５】レーザ光源２０からのパルスレーザ光（照
明光）は、偏向ミラー３０にて偏向されて、光アッテネ
ータとしての可変減光器３１に入射する。可変減光器３
１は、ウエハ上のフォトレジストに対する露光量を制御
するために、減光率が段階的又は連続的に調整可能であ
る。可変減光器３１から射出される照明光は、光路偏向
ミラー３２にて偏向された後に、第１フライアイレンズ
３３、ズームレンズ３４、振動ミラー３５等を順に介し
て第２フライアイレンズ３６に達する。第２フライアイ
レンズ３６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３７が配置されている。本実施形態では、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３４による第２フライアイレンズ３６への光束の
大きさを可変としている。

【００１６】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４０を介して照明視野絞り
（レチクルブラインド）４１を照明する。なお、照明視
野絞り４１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。

【００１７】照明視野絞り４１からの光は、偏向ミラー
４２，４５、レンズ群４３，４４，４６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４１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５０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５１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。なお、上述したレーザ光源２０〜照明視野絞り結像
光学系等により照明光学系２１が構成される。

【００１８】本実施形態で使用するＦ₂レーザ光（波
長：１５７ｎｍ）のように、真空紫外域の光を露光ビー
ムとする場合には、透過率の良好な光学硝材（光学素
子）としては、蛍石（ＣａＦ₂の結晶）、フッ素や水素
等をドープした石英ガラス、及びフッ化マグネシウム
（ＭｇＦ₂）等に限られる。この場合、投影光学系ＰＬ
において、屈折光学部材のみで構成して所望の結像特性
（色収差特性等）を得るのは困難であることから、屈折
光学部材と反射鏡とを組み合わせた反射屈折系を採用し
てもよい。

【００１９】また、真空紫外域の光を露光ビームとする
場合、その光路から酸素、水（水蒸気）、炭化水素系の
物質（一酸化炭素、二酸化炭素など）、有機物、及びハ
ロゲン化物等の、係る波長帯域の光に対し強い吸収特性
を有する物質（以下、適宜「吸光物質」と呼ぶ）を排除
する必要がある。そのため、本実施形態では、照明光路
（レーザ光源２０〜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、それらの光路を真空紫外域の光に対して吸収
の少ない特性を有する低吸収性ガスとしての窒素、ヘリ
ウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン、ラド
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」あるいは「パージガス」と呼ぶ）で満
たしている。

【００２０】具体的には、レーザ光源２０から可変減光
器３１までの光路がケーシング６０により外部雰囲気よ
り遮断され、可変減光器３１から照明視野絞り４１まで
の光路がケーシング６１により外部雰囲気より遮断さ
れ、照明視野絞り結像光学系がケーシング６２により外
部雰囲気から遮断され、それらの光路内に上記低吸収性
ガスが充填されている。なお、ケーシング６１とケーシ
ング６２はケーシング６３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６９がケーシングと
なっており、その内部光路に上記低吸収性ガスが充填さ
れている。

【００２１】また、ケーシング６４は、照明視野絞り結
像光学系を納めたケーシング６２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が収納されて
いる。このケーシング６４には、レチクルＲを搬入・搬
出するための扉７０が設けられており、この扉７０の外
側には、レチクルＲを搬入・搬出時にケーシング６４内
の雰囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換室６５が
設けられている。このガス置換室６５にも扉７１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６６との間のレチクルの受け渡しは扉７１を介
して行われる。

【００２２】また、ケーシング６７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８０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８１、オフ・アクシ
ス方式のアライメントセンサ８２、ウエハステージＷＳ
を載置している定盤８３等が収納されている。このケー
シング６７には、ウエハＷを搬入・搬出するための扉７
２が設けられており、この扉７２の外側にはケーシング
６７内部の雰囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換
室６８が設けられている。このガス置換室６８には扉７
３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７３を介して行われ
る。

【００２３】各光路上の空間に充填される低吸収性ガス
（パージガス）としては、窒素やヘリウムを用いること
が好ましい。窒素は波長が１５０ｎｍ程度以下の光に対
しては吸光物質として作用し、ヘリウムは波長１００ｎ
ｍ程度以下の光に対して低吸収性ガスとして使用するこ
とができる。ヘリウムは熱伝導率が窒素の約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。なお、投影光学系ＰＬの鏡筒
について低吸収性ガスとしてヘリウムを用い、他の光路
（例えばレーザ光源２０〜レチクルＲまでの照明光路な
ど）については低吸収性ガスとして窒素を用いてもよ
い。

【００２４】ここで、ケーシング６１，６２，６４，６
７のそれぞれには、給気弁１００，１０１，１０２，１
０３が設けられており、これらの給気弁１００〜１０３
は後述するガス供給システムにおける給気管路に接続さ
れている。また、ケーシング６１，６２，６４，６７の
それぞれには、排気弁１１０，１１１，１１２，１１３
が設けられており、これらの排気弁１１０〜１１３は、
それぞれガス供給システムにおける排気管路に接続され
ている。

【００２５】同様に、ガス置換室６５，６８にも給気弁
１０４，１０５及ぶ排気弁１１４，１１５が設けられ、
投影光学系ＰＬの鏡筒６９にも給気弁１０６及び排気弁
１１６が設けられ、これらはガス供給システムにおける
給気管路あるいは排気管路に接続されている。

【００２６】また、ガス置換室６５，６８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７１を開
いてレチクルストッカ６６からレチクルをガス置換室６
５内に搬入し、扉７１を閉めてガス置換室６５内を低吸
収性ガスで満たし、その後、扉７０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７３を開いてウエハをガス置換室６８内
に搬入し、この扉７３を閉めてガス置換室６８内を低吸
収性ガスで満たす。その後、扉７２を開いてウエハをウ
エハホルダ８０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。また、ガス置換
室６５，６８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、給気弁から低吸収性ガスを供給して
も良い。

【００２７】また、ケーシング６４，６７においては、
ガス置換室６５，６８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６５，６８のガス
中にはかなりの量の酸素などの吸光物質が混入している
可能性が高い。そのため、ガス置換室６５，６８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。また、ケーシング及びガス置換室においては、外部
雰囲気の圧力よりも高い圧力の低吸収性ガスを充填して
おくことが好ましい。

【００２８】図２は、上述した露光ビームの光路上の各
空間に、パージガスとして上述した低吸収性ガスを供給
するガス供給システム２００の構成の一例を示してい
る。ガス供給システム２００は、所定の低吸収性ガスを
収容するガスボンベなどのガス供給源２０１、光路上の
各空間に低吸収性ガスを供給するガス供給装置２０２、
光路上の各空間から低吸収性ガスを含む気体を排出する
排気装置２０３、低吸収性ガスの温度を制御するための
温調装置２０４、光路上の各空間内の吸光物質の濃度を
計測する濃度計２０５ａ〜２０５ｅ、及び上記装置を統
括的に制御する制御装置２０６等を有している。

【００２９】図２では、低吸収性ガスの供給先として、
前述した露光ビームの光路上の空間のうち、投影光学系
ＰＬにおける鏡筒６９内部の複数の空間２５０〜２５４
（以後、パージ空間と称する）を代表的に示している。
これらの複数のパージ空間２５０〜２５４は、光学部材
（レンズ素子）３００〜３０３を挟んで互いに隣り合っ
て配置されている。なお、本例では、結像特性の安定性
等の観点より、光路上の空間に供給するパージガスとし
て、ヘリウムガスを使用するものとする。ただし、ヘリ
ウムガスは高価であることから、露光ビームの波長がＦ
₂レーザのように１５０ｎｍ以上である場合には、運転
コストを低減させるためにパージガスとして窒素ガスを
使用してもよい。

【００３０】ガス供給装置２０２は、ガス供給源２０１
から送られるヘリウムガスを例えば加圧することによ
り、そのヘリウムガスを給気管路２１０を介して各パー
ジ空間２５０〜２５４に供給する。本例では、各パージ
空間２５０〜２５４ごとに流量調整可能な給気弁１０６
ａ〜１０６ｅが設けられており、これに対応して給気管
路２１０も分岐構造となっている。ガス供給装置２０２
から送られるヘリウムガスは、各給気弁１０６ａ〜１０
６ｅを介して各パージ空間２５０〜２５４に供給される
とともに、各パージ空間２５０〜２５４ごとにその流量
が個々に制御される。

【００３１】また、ガス供給装置２０２と給気弁１０６
ａ〜１０６ｅとの間の給気管路２１０上には、ヘリウム
ガスに含まれる不純物を除去するためのフィルタ２１１
が配置されている。なお、この給気管路２１０上に、通
路内の圧力を計測するための圧力計や、ヘリウムガスに
含まれる吸光物質の濃度を計測するための濃度計などの
計器類をさらに設けてもよい。また、ガス供給源２０１
から排出されるガスが十分に圧力を有している場合はガ
ス供給装置２０２を省くことも可能である。

【００３２】給気管路２１０に用いられる配管として
は、洗浄されたステンレスなどの金属、あるいは洗浄さ
れた四フッ化エチレン、テトラフルオロエチレン−テレ
フルオロ（アルキルビニルエーテル）、またはテトラフ
ルオロエチレン−ヘキサフルオロプロペン共重合体等の
各種ポリマー等、ケミカルクリーンな素材のものが用い
られ、配管継手としては、例えば禁油処理されたステン
レスなどの金属製、あるいは各種ポリマー製のものが用
いられる。

【００３３】フィルタ２１１は、例えば吸着、吸収、あ
るいは濾過といった作用により上述した吸光物質を除去
可能なものが用いられる。具体的には、酸素等の吸収性
ガスを除去するケミカルフィルタ、あるいはＨＥＰＡフ
ィルタやＵＬＰＡフィルタ等の主に塵（パーティクル）
を除去するためのフィルタなどが用いられる。また、例
えば、アンモニア、アミン系の化合物、イオン系、シロ
キサン、シラザン、シラノール等のシリコン系の有機物
や、可塑剤（フタルサンエステル等）、難燃剤（燐酸、
塩素系物質）などの不純物を除去するためのフィルター
として、活性炭フィルタやゼオライトフィルターを用い
ることができる。

【００３４】なお、給気管路１２５上に複数のフィルタ
２１１を並べて配置してもよい。例えば、特性の異なる
複数のフィルタを直列に配置し、より高純度仕様のもの
を下流側に配置することにより、フィルタの効率的な使
用が可能となる。また、フィルタを並列に配置すること
により、フィルタによる流れの抵抗を抑えることが可能
となる。あるいは、並列に配置されたフィルタに対して
選択的にガスを通すことにより、フィルタ交換の作業性
を向上させることが可能となる。

【００３５】排気装置２０３は、例えば真空圧を発生さ
せ、排気管路２１２を介して各パージ空間２５０〜２５
４内の気体を排出する。各パージ空間２５０〜２５４か
ら排出した気体は、例えば装置外部の空間に排出され
る。なお、各パージ空間２５０〜２５４から排出した気
体を、精製してパージガスとして再利用してもよい。ガ
スの再利用により、パージガス（本例ではヘリウムガ
ス）の消費量を低減することができる。

【００３６】温調装置２０４は、パージ空間２５０〜２
５４に供給するヘリウムガスの温度を所定の値に制御す
る。ガスの温度は、例えば、室温（２０〜２５℃）程度
に制御される。ガスの温度を一定に制御することによ
り、パージ空間２５０〜２５４において、光学部材の熱
変形を抑制することができる。なお、ガスの温度は上述
したものに限定されない。また、本例のようにパージガ
スとしてヘリウムを用いる場合、ヘリウムの温度変化を
抑制するために、温調装置は各ケーシングの近傍に配置
されることが好ましい。

【００３７】濃度計２０５ａ〜２０５ｅは、本例では、
各パージ空間２５０〜２５４のそれぞれに対して設置さ
れている。濃度計としては、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
の濃度計又はそれらセンサを組み合わせた複合センサと
いったものが採用される。なお、濃度計として、質量分
析計の類の装置や、電流を流してその電流値を計測する
ことによりガスに含まれる吸光物質の濃度を間接的に計
測するセンサを用いてもよい。

【００３８】上記ガス供給システム２００では、上記フ
ィルタ２１１を介して、高純度のヘリウムガスを各パー
ジ空間２５０〜２５４に供給する。これにより、その空
間２５０〜２５４内がヘリウムガスで満たされる。この
とき、ガス供給システム２００では、濃度計２０５ａ〜
２０５ｅの計測結果に基づいて、各パージ空間２５０〜
２５４内の吸光物質の濃度が所定の許容濃度（例えば体
積比で１０ｐｐｍ）以下になるように、給気弁１０６ａ
〜１０６ｅを介して、各空間２５０〜２５４に対するガ
スの供給量を制御する。これにより、各パージ空間２５
０〜２５４内の吸光物質が低減される。

【００３９】ここで、本例のガス供給システム２００
は、露光ビームＩＬの光路内の雰囲気に少なくとも一部
の表面が晒される部材を加熱する加熱装置３４０を備え
ている。図３は、加熱装置３４０の構成の一例を模式的
に示している。また、図３では、上述した投影光学系Ｐ
Ｌにおけるパージ空間２５０、２５１の付近を拡大して
示している。

【００４０】加熱装置３４０は、本例では、投影光学系
ＰＬの鏡筒６９を加熱するものであり、鏡筒６９内に埋
設されたヒータ３４１、鏡筒６９の温度を計測する温度
センサ３４２、及びヒータ３４１を制御する前記制御装
置２０６等を備えている。

【００４１】ヒータ３４１としては、ワイヤヒータ、リ
ボンヒータなどの公知の様々なヒータを適用することが
できる。ヒータ３４１の配設場所は、鏡筒６９を構成す
る部材内部に限らず、鏡筒６９の外周面に配設してもよ
い。また、ヒータの代わりに、鏡筒を構成する部材に熱
媒通路を設け、その通路内に熱媒を供給する構成として
もよい。温度センサとしては、例えば熱電対センサが用
いられ、その計測結果は制御装置２０６に送られる。制
御装置２０６は、温度センサ３４２の計測結果に基づい
て、鏡筒６９が所望の温度になるように、ヒータ３４１
に対する供給電圧などを制御する。

【００４２】また、ヒータ３４１によって加熱される鏡
筒６９と、鏡筒６９内に配される光学部材（レンズ素子
３００、３０１）との間には、鏡筒６９からの熱の伝達
を防ぐ断熱部材３４３が配設されている。断熱部材３４
３の材質としては、発泡ウレタン、セラミック、フッ素
ゴム、ベークライトなどの熱伝導性の低いものが用いら
れる。また、本例では、断熱部材３４３は、レンズ素子
を保持する保持部材３４４とレンズ素子との間に配設さ
れているが、保持部材３４４と鏡筒６９との間に配設し
てもよい。

【００４３】鏡筒６９の加熱温度は、鏡筒６９の表面
（特に内周面）から吸光物質である水分が脱離する温度
が好ましく、例えば１２０〜１５０℃に設定される。な
お、加熱温度は上記温度に限定されず任意に設定可能で
ある。

【００４４】本例のガス供給システム２００では、加熱
装置３４０によって、鏡筒６９を加熱することにより、
鏡筒６９の内表面から水などの吸光物質を脱離させる。
鏡筒６９の内表面から水などの吸光物質を脱離させ、そ
の脱離した吸光物質をパージ空間内から排除しておくこ
とで、その後における鏡筒６９の内表面からの吸光物質
の脱離が防止される。そのため、パージ空間における吸
光物質の低減状態を長期にわたり安定的に維持すること
ができる。

【００４５】また、加熱される鏡筒６９と光学素子との
間には断熱部材３４３が配置されているので、加熱され
た鏡筒６９から光学素子への熱の伝達が防止される。そ
のため、上記加熱に伴う光学素子の熱変形が防止され、
光学特性の低下が防止される。

【００４６】鏡筒６９を加熱するタイミングは、露光装
置の立ち上げ時だけでもよく、装置立ち上げの後、露光
処理時に継続してもよい。さらに、装置立ち上げ時と、
露光処理時とで加熱温度に差を設けてもよい。例えば、
装置立ち上げ時に鏡筒６９を加熱してその表面の吸光物
質を脱離させ、その後、鏡筒６９の表面温度を低下させ
ることで、鏡筒６９の表面に吸光物質がわずかに残留し
ている場合にも、その吸光物質の脱離を抑制することが
可能となる。

【００４７】また、図３において、鏡筒６９を加熱する
と、レンズ素子を保持する保持部材３４４も加熱され
る。そのため、上記加熱により、この保持部材３４４の
表面からも水などの吸光物質が脱離する。なお、鏡筒６
９を加熱するヒータ３４１とは別に、保持部材３４４を
個別に加熱するヒータを設け、保持部材３４４から確実
に吸光物質を脱離させてもよい。また、パージ空間に表
面が晒される上記鏡筒や保持部材などのうち、吸光物質
が吸着しやすい部材を選択的に加熱してもよい。

【００４８】上記ガス供給システム２００を備えること
により、先の図１に示した本例の露光装置１０では、露
光ビームＩＬの光路上の空間内における吸光物質が長期
にわたり安定して低減される。そのため、露光ビームＩ
Ｌが十分な照度で安定してウエハＷに到達し、精度よく
露光処理を行うことができる。

【００４９】以上、添付図面を参照しながら本発明に係
る好適な実施形態例について説明したが、本発明は係る
例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれ
ば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内に
おいて、各種の変更例または修正例に想到し得ることは
明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的
範囲に属するものと了解される。

【００５０】例えば、上記実施例では、光学装置として
投影光学系を適用した例について代表的に説明したが、
本発明の光学装置は投影光学系に限定されるものではな
く、照明光学系など、他の光学装置にも適用可能であ
る。

【００５１】また、ヘリウムガスをパージ空間内に供給
するにあたって、パージ空間に例えば空気等の吸収性ガ
スが多く含まれる場合には、ヘリウムガスを供給する前
に、排気装置によって一旦その空間内の気体を排出する
とよい。これにより、より短時間で上記パージ空間内を
低吸収性ガスであるヘリウムガスに置換することができ
る。

【００５２】また、パージ空間は、気密性を有するもの
としているが、必ずしも気密性を有しなくてもよい。例
えば、空間内の気圧を外部気圧よりも高く保つようにす
ることで、空間内の気体を所望の状態に保持するように
してもよい。なお、複数のパージ空間の間に挟まれる部
材としては、上述したレンズ素子のほか、ミラーなどの
平行平板も含まれる。特に、真空紫外光のような短波長
光では、反射光学系を採用する場合があり、こうしたケ
ースにも本発明は好ましく用いられる。

【００５３】また、光路上から吸光物質を排除するに
は、予め構造材料表面からの脱ガス量を低減する処置を
施しておくことが好ましい。例えば、（１）構造材料の
表面積を小さくする、（２）構造材料表面を機械研磨、
電解研磨、バル研磨、化学研磨、又はＧＢＢ（Glass Be
ads Blasting）といった方法によって研磨し、構造材料
の表面粗さを低減しておく、（３）超音波洗浄、クリー
ンドライエア等の流体の吹き付け、真空加熱脱ガス（ベ
ーキング）などの手法によって、構造材料表面を洗浄す
る、（４）炭化水素やハロゲン化物を含む電線被膜物質
やシール部材（Ｏリング等）、接着剤等を光路空間に可
能な限り設置しない、等の方法がある。

【００５４】また、真空圧を発生させる排気装置として
は、真空ポンプ、クライオポンプなどが用いられる。ク
ライオポンプは、真空ポンプの一種であり、活性炭や合
成フッ化石などのソベントを窒素等の冷媒で冷やす形式
のもので、真空中に極低温（１０〜１５Ｋ）に冷却され
た面（クライオパネル）を置き、この面で気体（Ｈ₂、
Ｈｅ、Ｎｅ以外の気体、例えばＮ₂、Ａｒ等）を吸着し
て、高真空を作り出す。

【００５５】また、照明系チャンバからウエハ操作部の
カバーを構成する筐体（筒状体等も可）や、透過性ガス
を供給する配管は、不純物ガス（脱ガス）の少ない材
料、例えばステンレス鋼、四フッ化エチレン、テトラフ
ルオロエチレン−テルフルオロ（アルキルビニルエーテ
ル）、又はテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプ
ロペン共重合体等の各種ポリマーで形成することが望ま
しい。

【００５６】また、各筐体内の駆動機構（レチクルブラ
インドやステージ等）などに電力を供給するケーブルな
ども、同様に上述した不純物ガス（脱ガス）の少ない材
料で被服することが望ましい。

【００５７】また、ウエハ上に塗布された感光材（フォ
トレジスト）からの脱ガスは吸光物質を含み、これは感
光材の種類や温度等によって量、種類ともに異なる。そ
のため、感光材からの脱ガスの量、種類を予め調査して
おき、感光材によって低吸収性ガスの供給量を調整する
とよい。これにより、ワーキング・ディスタンス部から
確実に吸光物質を排除する一方で、一般に高価な低吸収
性ガスの消費量を必要最小限に抑えることが可能とな
る。

【００５８】また、本発明は走査露光型の投影露光装置
のみならず、一括露光型（ステッパー型）の投影露光装
置等にも適用できることは明らかである。これらに備え
られる投影光学系は、反射屈折系のみならず、屈折系や
反射系であってもよい。さらに、投影光学系の倍率は縮
小倍率のみならず、等倍や拡大であってもよい。

【００５９】また、本発明はエネルギビームとして、Ａ
ｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を使用する場
合や、Ｋｒ₂レーザ光（波長１４６ｎｍ）、Ａｒ₂レーザ
光（波長１２６ｎｍ）、ＹＡＧレーザ等の高調波、又は
半導体レーザの高調波等の波長が２００ｎｍ〜１００ｎ
ｍ程度の真空紫外光にも適用できる。

【００６０】また、エキシマレーザやＦ₂レーザ等の代
わりに、ＤＦＢ（Distributed feedback：分布帰環型）
半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外
域、又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム
（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）と
の両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非
線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用
いてもよい。

【００６１】また、露光装置の用途としては半導体製造
用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガ
ラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用
の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装
置にも広く適当できる。

【００６２】また、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。

【００６３】また、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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】そして、上記のように露光が行われたウエ
ハが、現像工程、パターン形成工程、ボンディング工
程、パッケージング等を経ることによって、半導体素子
等の電子デバイスが製造される。

【００６８】

【発明の効果】本発明の光学装置によれば、光路内の雰
囲気に少なくとも一部の表面が晒される部材を加熱し、
その部材表面から吸光物質を脱離させることにより、光
路上の空間内における吸光物質を長期にわたり安定的に
低減することができる。

【００６９】また、本発明の露光装置によれば、光路上
の空間内における吸光物質が長期にわたり安定して低減
することから、エネルギービームを十分な照度で安定し
て基板に到達させ、精度よく露光処理を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光学装置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の全体
構成を示す図である。

【図２】露光ビームの光路上の各空間にパージガスを
供給するガス供給システムの構成の一例を示す図であ
る。

【図３】加熱装置の構成の一例を模式的に示す図であ
る。

【符号の説明】

ＩＬ露光光（エネルギービーム）Ｒレチクル（マスク）Ｗウエハ（基板）ＰＬ投影光学系（光学装置）２１照明光学系（光学装置）６９鏡筒（部材）２００ガス供給システム２０４温度制御装置２５０〜２５４パージ空間３００〜３０３レンズ素子（光学部材）３４０加熱装置３４３断熱部材３４４保持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｆ 7/20 ５２１Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エネルギービームの光路上に配置される
光学部材を備える光学装置において、前記光路内の雰囲気に少なくとも一部の表面が晒される
部材を加熱し、該部材から水分を除去する加熱装置と、前記加熱装置によって加熱される部材と前記光学部材と
の間に配置される断熱部材とを備えることを特徴とする
光学装置。
【請求項２】前記加熱装置によって加熱される部材
は、前記光学部材が配置される空間を形成する筐体であ
ることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】前記加熱装置によって加熱される部材
は、前記光学部材を保持する保持部材であることを特徴
とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項４】パターンが形成されたマスクをエネルギ
ービームにより照明する照明光学系と、前記マスクのパ
ターンを基板上に転写する投影光学系との少なくとも一
方が、請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記
載の光学装置を備えることを特徴とする露光装置。