JP2005063985A - 搬送装置及び搬送方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスク内空間のガスを短時間に効率良く安定して置換することができるガス置換装置、露光装置、及び及びデバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周囲に設けられ、少なくとも２つの通気部が形成された枠部材と、枠部材の他端部に設けられ、パターン形成領域を保護するための保護部材とを備えたマスク（Ｒ）を搬送する搬送装置（８２，８３）であって、マスク（Ｒ）を保持するマスク保持部材（１１１）と、マスク（Ｒ）とマスク保持部材（１１１）とを相対移動させて、マスク保持部材（１１１）にマスク（Ｒ）を保持した際に、少なくとも２つの通気部の一方に対向するガス供給口（１１２）とを備えるようにした。
【選択図】 図５

Description

【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ガス置換装置、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、薄膜磁気ヘッド、液晶表示素子等のデバイスを製造するフォトリソグラフィー工程では、フォトマスクあるいはレチクルに形成されたパターンの像をフォトレジスト等の感光剤を塗布した基板上に転写させる露光装置が一般的に使用されている。そして、半導体メモリの大容量化やＣＰＵプロセッサの高速化・高集積化の進展に伴い、基板上のショット領域に投影されるパターン形状の微細化の要請は年を追う毎に厳しくなり、露光装置に使用される露光用照明光（以下、「露光光」という）は、従来の主流であった水銀ランプに代わってＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）のような短波長の光が用いられるようになってきている。また、更なるパターン形状の微細化を目指してＦ_２レーザー（１５７ｎｍ）を用いた露光装置の開発が進められている。しかし、真空紫外線と呼ばれる約１９０ｎｍ以下の波長の光は、酸素分子、水分子、二酸化炭素分子等の物質（以下、吸光物質という）に吸収されやすいという性質を持つため、大気中を透過することができない。したがって、真空紫外線を露光光に用いる露光装置では、露光光が通過する空間内の吸光物質を低減して、露光光を基板上面まで十分な照度で到達させる必要がある。
【０００３】
ところで、マスクには、パターン面へのゴミの付着を防止する保護装置が取り付けられているのが一般的である。この保護装置は、例えば、ニトロセルロース等を主成分とする透光性の薄膜を枠部材を介してマスク基板に装着するものである。したがって、上述のような真空紫外線を露光光として用いる場合には、保護装置とマスク基板と枠部材との間に形成される空間内（以下、マスク内空間と称する）の吸光ガスも低減し、露光光のエネルギー吸収の少ないガス（低吸光性ガス）を供給する技術がある。しかしながら、この薄膜は変形及び破損しやすいため、マスク内空間内の吸光ガスを低減し、低吸光性ガスを供給するといったガス置換を安定して行うことは困難である。このため、例えば、特開２００１−２３０２０２号公報で示すように、マスクを収容した予備空間内のガス置換を行うことでマスク内空間内のガスを置換する技術が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３０２０２号公報（第１１頁、第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の技術では、薄膜の破損や枠部材の変形を防止できるが、マスク内空間内のガス置換に時間を要するという問題がある。すなわち、露光処理中は、頻繁にマスクの交換を行う必要があるので、露光装置の処理能力を低下させないためには、マスク内空間内のガス置換を短時間かつ繰り返し行う必要がある。その一方で、薄膜及び枠部材が歪むと、光学性能を著しく劣化させる可能性があるので、薄膜及び枠部材の変形を最小限に抑える必要がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、マスク保護装置とマスク基板との間に形成されるマスク内空間のガスを短時間に効率良く安定して置換することができるガス置換装置、露光装置、及び及びデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る搬送装置等では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、一端部がマスク基板（Ｐ）上のパターン形成領域（ＰＡ）の周囲に設けられ、少なくとも２つの通気部（ｈ）が形成された枠部材（Ｆ）と、枠部材（Ｆ）の他端部に設けられ、パターン形成領域（ＰＡ）を保護するための保護部材（Ｃ）とを備えたマスク（Ｒ）を搬送する搬送装置（８２，８３）であって、マスク（Ｒ）を保持するマスク保持部材（１１１）と、マスク（Ｒ）とマスク保持部材（１１１）とを相対移動させて、マスク保持部材（１１１）にマスク（Ｒ）を保持した際に、少なくとも２つの通気部（ｈ）の一方に対向するガス供給口（１１２）とを備えるようにした。この発明によれば、マスクが搬送される際に、マスクの通気部と搬送装置に設けたガス供給口とが対向するようになる。これにより、マスク内空間のガス置換を行うことが可能となる。
【０００８】
また、マスク保持部材（２１１）は、マスク（Ｒ）が戴置されるマスクステージ（２００）であり、ガス供給口（２１２）は、マスクステージ（２００）に設けられ、かつマスク（Ｒ）がマスクステージ（２００）に搬送された際に、少なくとも２つの通気部（ｈ）の一方に対向するものでは、マスクがマスクステージに戴置された際に、マスクの通気部とマスクステージのガス供給口とが対向するようになる。
また、ガス供給口（１１２，２１２）に接続され、ガス供給口（１１２，２１２）を介して、枠部材（Ｆ）と保護部材（Ｃ）とマスク基板（Ｐ）とにより囲まれた空間（Ｓ）に対して所定ガス（Ｇ）を供給するガス供給機構（９１）を備えるものでは、マスクの通気部を介して、マスク内空間内に所定ガスを供給することができる。
また、マスク保持部材（１１１，２１１）にマスク（Ｒ）を保持する際に、枠部材（Ｆ）とガス供給口（１１２，２１２）とを押し当てるものでは、マスクの通気部とガス供給口とが密着するので、所定ガスをもらさずにマスク内空間に供給することができる。
また、少なくとも２つの通気部（ｈ）の他方は、枠部材（Ｆ）と保護部材（Ｃ）とマスク基板（Ｐ）とにより囲まれた空間（Ｓ）内の気体を排気するものでは、マスク内空間のガスが外部に放出されるので、ガス置換を効率よく行うことができる。
また、保護部材（Ｃ）に励起酸素を吹き付ける酸素供給部（１３１）を備えるものでは、保護部材内に発生した透過率低下物質を排除して、透過率の低下を防止することができる。
また、保護部材（Ｃ）に吹き付けた酸素を吸引する酸素吸引部（１３２）を備えるものでは、光路上に酸素が拡散することによる露光光の照度低下を防止することができる。
また、酸素を励起させる光源（１３３）を備えるものでは、酸素供給部から供給される酸素に光を照射することにより、確実に酸素を励起させることができる。
【０００９】
第２の発明は、一端部がマスク基板（Ｐ）上のパターン形成領域（ＰＡ）の周囲に設けられ、少なくとも２つの通気部（ｈ）が形成された枠部材（Ｆ）と、枠部材（Ｆ）の他端部に設けられ、パターン形成領域（ＰＡ）を保護するための保護部材（Ｃ）とを備えたマスク（Ｒ）を搬送する搬送方法であって、マスク（Ｒ）とマスク（Ｒ）を保持するマスク保持部材（１１１）とを相対移動させて、マスク保持部材（１１１）によりマスク（Ｒ）を保持する工程と、マスク保持部材（１１１）のうち、少なくとも２つの通気部（ｈ）の一方に対向してガス供給口（１１２）から通気部（ｈ）の一方を介して、枠部材（Ｆ）と保護部材（Ｃ）とマスク基板（Ｐ）とにより囲まれた空間（Ｓ）に対して所定ガス（Ｇ）を供給する工程と、有するようにした。この発明によれば、マスクが搬送される際に、マスクの通気部と搬送装置に設けたガス供給口とが対向するので、マスク内空間のガス置換を行うことが可能となる。
【００１０】
また、マスク保持部材（２１１）は、マスク（Ｒ）が戴置されるマスクステージ（２００）であり、マスク（Ｒ）がマスクステージ（２００）に搬送された際に、マスクステージ（２００）に設けられた少なくとも２つの通気部（ｈ）の一方に対向するガス供給口（２１２）から、通気部（ｈ）の一方を介して、空間（Ｓ）に対して所定ガス（Ｇ）を供給するものでは、マスクがマスクステージに戴置された際に、マスクの通気部とマスクステージのガス供給口とが接続されるので、マスク内空間のガス置換を行うことが可能となる。
また、保護部材（Ｃ）に励起酸素原子を吹き付けるものでは、保護部材内に発生した透過率低下物質を排除して、透過率の低下を防止することができる。
【００１１】
第３の発明は、露光光（ＥＬ）のもとで、マスク（Ｒ）に形成されたパターン（ＰＡ）の像を基板（Ｗ）に転写する露光装置（ＳＴＰ）において、第１の発明に係るマスク搬送装置（８２，８３）を備え、露光光（ＥＬ）の光路（ＬＳ）中にマスク（Ｒ）を搬送するに先立って、マスク搬送装置（８２，８３）において、マスク基板（Ｐ）と保護部材（Ｃ）と枠部材（Ｆ）とから形成される空間（Ｓ）内の気体を所定ガス（Ｇ）に置換するようにした。この発明によれは、マスクの搬送中にマスク内空間のガス置換が行われるので、即座に十分な照度の露光光を基板に照射してパターンを転写することができる。
【００１２】
第４の発明は、露光光（ＥＬ）のもとで、マスク（Ｒ）に形成されたパターン（ＰＡ）の像を基板（Ｗ）に転写する露光方法において、露光光（ＥＬ）の光路（ＬＳ）中にマスク（Ｒ）を搬送する方法として、第２の発明に係るマスク搬送方法を用いるとともに、マスク基板（Ｐ）と保護部材（Ｃ）と枠部材（Ｆ）とから形成される空間（Ｓ）内の気体を所定ガス（Ｇ）に置換するようにした。この発明によれは、マスクの搬送中にマスク内空間のガス置換が行われるので、露光光が減衰することなく、即座に十分な照度の露光光を基板に照射してパターンを転写することができる。
【００１３】
第５の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフィ工程において第３の発明に係る露光装置（ＳＴＰ）、或いは第４の発明に係る露光方法を用いるようにした。この発明によれば、この発明によれば、微細なパターンを備えるデバイスを製造することができるので、半導体メモリの大容量化やＣＰＵプロセッサの高速化・高集積化を達成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る搬送装置及び搬送方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイスの製造方法の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、保護装置ＰＥを備えるレチクルＲを示す模式図であって、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
レチクル（マスク）Ｒは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、レチクル板（マスク基板）Ｐと保護装置ＰＥとから構成され、レチクル板Ｐ上のパターンＰＡを保護するために、例えば、レチクルと呼ばれる保護装置ＰＥがレチクル板Ｐ上に設けられる。この保護装置ＰＥは、フレーム（又はスタンド）と呼ばれる枠部材Ｆと薄膜（保護部材）Ｃとから構成され、略四角形の枠部材Ｆの一端部がレチクル板Ｐに接着されるとともに、他端部には薄膜Ｃが装着される。そして、図１（ｂ）に示すように、保護装置ＰＥとレチクル板Ｐとの間、すなわち、薄膜Ｃとレチクル板Ｐと枠部材Ｆとの間には、空間（以下、レチクル内空間Ｓと称する）が形成される。
薄膜Ｃとしては、通常、ニトロセルロース等を主成分とする厚さが１〜２μｍ程度の透光性のフィルム部材が用いられるが、波長１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの真空紫外線の露光光ＥＬを良好に透過させるためにレチクル板Ｐ及びレンズ類と同材質の蛍石、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム等の結晶材料や、石英ガラス又は、フッ素ドープ石英等で形成された厚さ３００〜８００μｍ程度の光学部材を用いてもよい。
枠部材Ｆには、後述するレチクル内空間Ｓ内のガス置換の際にガスが流通する通気孔（通気部）ｈが複数設けられる。通気孔ｈは、四角形状の枠部材Ｆのそれぞれの辺（直線部分）に２つずつ形成される。通気孔ｈの直径は、レチクル内空間Ｓのガス置換効率を考慮すると、１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲で形成されることが望ましい。特に、直径が１．６ｍｍであり、かつ各辺に２つずつ形成されることが望ましい。また、通気孔ｈは、枠部材Ｆのそれぞれの辺に２つずつ形成される構造に限らず、それぞれの辺に１つ形成したり、３つ以上形成したりしてもよい。また、通気孔ｈは、枠部材Ｆの辺のうち、互いに対向する２辺のそれぞれに少なくとも１つ以上の通気孔ｈを形成してもよい。さらには、互いに対向しない２辺に形成してもよい。これら通気孔ｈは、枠部材Ｆの内面と外面とを連通して、レチクル内空間Ｓと外部とのガスの流通を可能とする。
そして、通気孔ｈによって、例えば、航空機による輸送や天候の変化等によって大気圧が変化しレチクル内空間Ｓ内の気体が膨張、収縮した際に、通気孔ｈを介してレチクル内空間Ｓと外部との間で空気が流通してレチクル内空間Ｓ内の圧力と大気圧との圧力差が低減されることにより、レチクル内空間Ｓの膨張、収縮を抑えて薄膜Ｃの破損を防止する。
なお、通気孔ｈには、外部からレチクル内空間Ｓ内への塵埃の侵入を防止するエアフィルタや、酸性ガス、アルカリ性ガス、有機ガスといったガス状汚染化学物質の進入を防止するケミカルフィルタ等のフィルタＦＬを設けることが好ましい。
なお、露光時には、露光光ＥＬがレチクル板Ｐ側から照射されてレチクル内空間Ｓを透過するので、レチクル内空間Ｓ内から吸光ガスを排除して、レチクル内空間Ｓ内で真空紫外光が減衰されないようにする必要がある。
【００１５】
図２は、露光装置ＳＴＰの構成を示す概念図である。図２において、露光装置ＳＴＰは、真空紫外域の露光用照明光（露光光）ＥＬをレチクルＲに照明しつつ、レチクルＲとウエハ（基板）Ｗとを一次元方向に相対的に同期移動させて、レチクルＲに形成されたパターン（回路パターン等）ＰＡを投影光学系４０を介してウエハＷ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、いわゆるスキャニング・ステッパである。
この露光装置ＳＴＰは、真空紫外域の露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する露光照明系１０、レチクルＲを保持するレチクル室２０、レチクル室２０への大気流入を阻止するレチクル予備室３０、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に照射する投影光学系４０、ウエハＷを保持するウエハ室５０、ウエハ室５０への大気流入を阻止するウエハ予備室６０、露光装置ＳＴＰの動作を統括的に制御する主制御系７０、レチクルＲ及びウエハＷを露光装置ＳＴＰに搬送する搬送系８０、レチクル室２０等の各空間内のガスを置換するガス置換系９０（図４参照）から構成される。
露光装置ＳＴＰには、後述する光源１２から照射された露光光ＥＬが、露光照明系１０、レチクル室２０及び投影光学系４０を経てウエハ室５０内に収納されたウエハＷまで到達するように光路空間（光路）ＬＳが形成されるが、露光光ＥＬとして真空紫外域の波長の光を用いることから、この光路空間ＬＳから露光光ＥＬを吸収する吸光ガス（例えば、酸素、水蒸気、炭化水素系のガス）を低減させる必要がある。そのため、光路空間ＬＳを形成する露光照明系１０、レチクル室２０、投影光学系４０及びウエハ室５０は、それぞれ密閉された空間（室）内に配置され、その各空間内から吸光ガスが排除される。そして、外部からの大気の侵入を遮断することにより、その状態が維持される。また、レチクルＲ及びウエハＷの搬送の際に、光路空間ＬＳに大気が侵入しないようにレチクル予備室３０及びウエハ予備室６０が設けられ、これらの空間内からも吸光ガスが排除される。
なお、密閉された空間とは、各空間（室）が外部（大気）から完全に遮断された完全密閉構造であってもよいし、各空間内の圧力が大気圧よりも高めに設定され、各空間内から外部に気体が漏れる構造であってもよい。また、各空間内の気圧が大気圧と同気圧であり、各空間と外部との間で気体の流れがほとんどない構造も含まれる。
【００１６】
レチクル予備室３０は、レチクルＲの搬入及び搬出時に、レチクル室２０への吸光ガスの流入を阻止するために設けられた空間であり、保護装置ＰＥを備えるレチクルＲをレチクル室２０へ搬入するに先立ち、レチクル予備室３０内から吸光ガスを排除することにより、レチクル室２０すなわち光路空間ＬＳへの吸光ガスの侵入と、露光光ＥＬの減衰を防止するものである。
レチクル予備室３０は、レチクル室２０と密着して設けられ、隔壁３１によって覆われて光路空間ＬＳとは独立して異なる密閉空間を有している。レチクル室２０と密着する隔壁３１には、開口部３２が形成され、この開口部３２には主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉３３が設けられる。また、開口部３２と対向する隔壁３１には、開口部３４が形成されており、この開口部３４にも主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉３５が設けられる。したがって、開閉扉３５及び開閉扉３５を閉じることによって、レチクル予備室３０は密閉されて外部からの大気の侵入が遮断される。
【００１７】
レチクル室２０は、後述する照明系ハウジング１１、投影系ハウジング４１及び隔壁３１と隙間無く接合された隔壁２１によって覆われた密閉空間内に、レチクルＲを戴置するレチクルステージ装置２００を備える。
また、レチクル室２０は、レチクル予備室３０と密着しており、開口部３２を密閉する開閉扉３５が開くことによりレチクル予備室３０と連通し、開閉扉３５を閉じることによってレチクル室２０は密閉されて外部からのガスの流入が遮断される。また、隔壁２１の天井部には、照明系ハウジング１１の内部空間と、レチクルＲが配置されるレチクル室２０の内部空間とを分離する透過窓２５が配置されている。この透過窓２５は、露光照明系１０からレチクルＲに照明される露光光ＥＬの光路上に配置されるため、真空紫外線である露光光ＥＬに対して透過性の高い蛍石等の結晶材料によって形成される。
【００１８】
レチクルステージ装置２００について詳述する。図３は、レチクルステージ装置２００を示す斜視図である。
レチクルステージ装置（マスクステージ）２００は、コラム２０１（図２参照）に支持されたレチクル定盤２０２上を一対のＹリニアモータ２０５によってＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるレチクル粗動ステージ２０６と、このレチクル粗動ステージ２０６上を一対のＸボイスコイルモータ２０７Ｘと一対のＹボイスコイルモータ２０７ＹとによってＸ，Ｙ，θＺ方向に微小駆動されるレチクル微動ステージ２０８とを備える構成となっている。
各Ｙリニアモータ２０５は、レチクル定盤２０２上に非接触ベアリングである複数のエアベアリング（エアパッド）２０９によって浮上支持されＹ軸方向に延びる固定子２０５ａと、この固定子２０５ａに対応して設けられ、連結部材２３１を介してレチクル粗動ステージ２０６に固定された可動子２０５ｂとから構成されている。このため、運動量保存の法則により、レチクル粗動ステージ２０６の＋Ｙ方向の移動に応じて、固定子２０５ａは−Ｙ方向に移動する。この固定子２０５ａの移動によりレチクル粗動ステージ２０６の移動に伴う反力を相殺するとともに、重心位置の変化を防ぐことができる。
レチクル粗動ステージ２０６は、レチクル定盤２０２の中央部に形成された上部突出部２０２ｂの上面に固定されＹ軸方向に延びる一対のＹガイド２３２によってＹ軸方向に案内されるようになっている。また、レチクル粗動ステージ２０６は、各Ｙガイド２３２に対して不図示のエアベアリングによって非接触で支持されている。
レチクル微動ステージ２０８は、レチクルＲ上のパターンＰＡに対応した開口を有し、略コ字形のレチクルホルダ２１１を介してレチクルＲがパターンＰＡを下にして吸着保持されるようになっている。
また、レチクル微動ステージ２０８の−Ｙ方向の端部には、コーナキューブからなる一対のＹ移動鏡２３３ａ，２３３ｂが固定され、更に、レチクル微動ステージ２０８の＋Ｘ方向の端部には、Ｙ軸方向に延びる平面ミラーからなるＸ移動鏡２３４が固定されている。そして、これら移動鏡２３３ａ，２３３ｂ，２３４に対して、レチクル室２０の外部に設けた３つのレーザー干渉計２３５ａ〜２３５ｃ（不図示）が各移動鏡との距離を計測することにより、レチクル微動ステージ２０８のＸ，Ｙ，θＺ（Ｚ軸回りの回転）方向の位置が高精度に計測される。なお、レチクル微動ステージ２０８の位置計測情報（すなわち、レチクルＲの位置情報）は、主制御系７０に送信される。
【００１９】
図２に戻り、露光照明系１０は、光源１２から照射された露光光ＥＬがレチクルＲ上の所定の照明領域内にほぼ均一な照度分布で照射するために、オプティカルインテグレータを備える。そして、露光照明系１０では、光源１２から照射された露光光ＥＬが透過窓２５を介してレチクルＲ上の所定の照明領域内にほぼ均一な照度分布で照射する。そして、オプティカルインテグレータは、照明系ハウジング１１の内部に収納、密閉される。
露光光ＥＬには、波長約１２０ｎｍ〜約１９０ｎｍの真空紫外線又は深紫外線であり、例えば、発振波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー（ＡｒＦレーザー）、発振波長１５７ｎｍのフッ素レーザー（Ｆ_２レーザー）、発振波長１４６ｎｍのクリプトンダイマーレーザー（Ｋｒ_２レーザー）、発振波長１２６ｎｍのアルゴンダイマーレーザー（Ａｒ_２レーザー）等が用いられる。
【００２０】
投影光学系４０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投影レンズ系４２を投影系ハウジング４１（鏡筒）で密閉したものである。投影レンズ系４２は、レチクルＲを介して射出される照明光を所定の投影倍率β（βは、例えば１／４）で縮小して、レチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷ上の特定領域（ショット領域）に結像させる。なお、投影光学系４０の投影レンズ系４２の各要素は、それぞれ保持部材（不図示）を介して投影系ハウジング４１に支持され、該各保持部材は各要素の周縁部を保持するように例えば円環状に形成されている。
【００２１】
ウエハ予備室６０は、ウエハＷの搬入及び搬出時に、ウエハ室５０への吸光ガスの流入を阻止するために設けられた空間であり、ウエハ室５０と密着して設けられ、隔壁６１によって覆われて光路空間ＬＳとは独立して異なる密閉空間を有している。ウエハ室５０と密着する隔壁６１には、開口部６２が形成され、この開口部６２には主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉６３が設けられる。
また、開口部６２と対向する隔壁６１には、開口部６４が形成されており、この開口部６４にも主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉６５が設けられる。
したがって、開閉扉６５及び開閉扉６５を閉じることによって、ウエハ予備室６０は密閉されて外部からの大気の侵入が遮断される。
そして、ウエハ室５０へのウエハＷの搬入に先だって、ウエハ室５０に隣接するウエハ予備室６０にウエハＷを一時的に収容し、ガス置換系９０によってウエハ室５０及びウエハ予備室６０内の吸光ガスの濃度を低減させた後、ウエハ予備室６０からウエハＷをウエハ室５０に搬入することにより、ウエハ室５０への外気の混入を防いでいる。
【００２２】
ウエハ室５０は、投影系ハウジング４１及び隔壁６１と隙間無く接合された隔壁５１によって覆われた密閉空間内に、ウエハＷを真空吸着することによって保持するためのウエハホルダ５２、ウエハステージ５３を備える。ウエハ室５０は、ウエハ予備室６０と密着しており、開口部６２を密閉する開閉扉６３が開くことによりウエハ予備室６０と連通し、開閉扉６３を閉じることによってウエハ室５０は密閉されて外部からのガスの侵入が遮断される。ウエハホルダ５２は、ウエハステージ５３に支持されるとともに、ウエハＷを真空吸着によって保持する。ウエハステージ５３は、互いに直交する方向へ移動可能な一対のブロックをベース５４上に重ね合わせたものであって、不図示の駆動部によりＸＹ平面内で移動可能となっている。
そして、ウエハ室５０の外部に設けたレーザー干渉式測長器によってウエハステージ５３のＸ方向およびＹ方向の位置が逐次検出されて、主制御系７０に出力される。すなわち、ウエハ室５０の−Ｘ側の隔壁５１には光透過窓５５が設けられている。これと同様に、隔壁５１の＋Ｙ側（図２における紙面奥側）にも光透過窓５５が設けられている。これらの光透過窓は、隔壁５１に形成された開口部にこの開口部を閉塞する光透過部材（例えば、一般的な光学ガラス）を取り付けることによって構成されている。なお、光透過窓５５を構成する光透過部材の取り付け部分からのガス漏れが生じないように、金属シールやフッ素系樹脂等による封止（シーリング）が施される。
ウエハホルダ５２の−Ｘ側の端部には、平面鏡からなるＸ移動鏡５６ＸがＹ方向に延設されている。このＸ移動鏡５６Ｘにほぼ垂直にウエハ室５０の外部に配置されたＸ軸レーザー干渉計５７Ｘからの測長ビームが光透過窓５５を透過して投射され、その反射光がＸ軸レーザー干渉計５７Ｘに受光されることによりウエハＷのＸ位置が検出される。また、略同様の構成により不図示のＹ軸レーザー干渉計５７ＹによってウエハＷのＹ位置が検出される。このように、Ｘ，Ｙ軸の各レーザー干渉計５７がウエハ室５０の外部に配置されているので、各レーザー干渉計５７から微量の吸光ガスが発生しても、これが露光光ＥＬに対して悪影響を及ぼすことがない。なお、Ｘ，Ｙ軸の各レーザー干渉計５７からの吸光ガスの発生が抑制されている場合は、これら各部品をウエハ室５０内に配置してもよい。
そして、ウエハステージ５３のＸＹ面内の移動により、ウエハＷ上の任意のショット領域をレチクルＲのパターンＰＡの投影位置（露光位置）に位置決めして、レチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷに投影転写する。
【００２３】
搬送系８０は、レチクル搬送系８１とウエハ搬送系８５とから構成される。レチクル搬送系８１は、レチクル予備室３０の内部に配置されたロボットアーム（搬送装置）８２と、露光装置ＳＴＰの外部に配置されたロボットアーム（搬送装置）８３と、ロボットアーム８２，８３を制御する制御部８４（不図示）とから構成される。そして、ロボットアーム８３は、露光処理に使用するレチクルＲを露光装置ＳＴＰに付設されたレチクルライブラリ８９から開口部３４を介してレチクル予備室３０に搬入し、また、露光処理が完了したレチクルＲをレチクル予備室３０内からレチクルライブラリ８９に搬出する。ロボットアーム８２は、レチクル予備室３０内に搬送されたレチクルＲを開口部３２を介してレチクル室２０に搬送し、また、露光処理が完了したレチクルＲをレチクル室２０からレチクル予備室３０に搬出する。なお、レチクルライブラリ８９は複数の棚を有しており、各段の棚にはそれぞれ異なるパターンＰＡを有するレチクルＲが収納、保管される。
ウエハ搬送系８５は、ウエハ予備室６０の内部に配置されて開口部６２を介してウエハ室５０に対してウエハＷを搬送するロボットアーム８６と、露光装置ＳＴＰの外部に配置されて開口部６４を介してウエハ予備室６０に対してウエハＷを搬送するロボットアーム８７と、ロボットアーム８６，８７を制御する制御部８８（不図示）とから構成される。そして、ロボットアーム８７は、露光装置ＳＴＰの外部にある前工程から搬送されてきた露光処理前のウエハＷをウエハ予備室６０内に搬入し、また、露光処理が完了したウエハＷをウエハ予備室６０から露光装置ＳＴＰの外部にある次工程に向けて搬出する。
なお、制御部８４，８８は通信路を介して主制御系７０と接続されており、主制御系７０と各種情報をやり取りすることにより、露光装置ＳＴＰと連動してレチクル搬送系８１及びウエハ搬送系８５を制御する。
【００２４】
図４は、ガス置換系９０を示す概念図である。ガス置換系９０は、露光照明系１０、レチクル室２０、レチクル予備室３０、投影光学系４０、ウエハ室５０、ウエハ予備室６０の各空間内に存在するガスを露光光ＥＬに対する吸収性が酸素より少ない特性を有するガス、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン等、又はこれらの混合ガス（以下、これらを低吸光性ガス（所定ガス）Ｇという）に交換（置換）するものであり、各空間内に低吸光性ガスＧを供給するガス供給装置９１と、各空間内のガスを外部に排気するガス排気装置９６とから構成される。また、ガス置換系９０は、搬送系８０に設けられるレチクル用ガス置換部１１０及びレチクルステージ装置２００に設けられるレチクル用ガス置換部２１０にも接続され、レチクル用ガス置換部１１０，２１０に戴置されるレチクルＲのレチクル内空間Ｓにも低吸光性ガスＧを供給する。
ガス供給装置（ガス供給機構）９１は、低吸光性ガスＧを貯蔵するガスボンベ９２、ガスボンベ９２から低吸光性ガスＧを送り出す供給ポンプ９３、供給ポンプ９３と各空間内とを連結する供給管路９５（９５ａ〜９５ｈ）、供給管路９５の管路の途中に設けられた供給用制御弁９４（９４ａ〜９４ｈ）とから構成される。また、ガス排気装置９６は、ガスを吸引する排気ポンプ９７、排気ポンプ９７と各空間とを連結する排気管路９９（９９ａ〜９９ｆ）、排気管路９９の管路の途中に設けられた排気用制御弁９８（９８ａ〜９８ｆ）とから構成される。
そして、供給管路９５（９５ａ〜９５ｆ）を介して各空間内に低吸光性ガスＧを供給するとともに、各空間内のガスを排気管路９９を介して外部に排気することにより、各空間内に存在する吸光ガスの濃度を低減させる、ガス置換が行われる。また、レチクル用ガス置換部１１０，２１０には、供給管路９５ｇ，９５ｈを介して、戴置されたレチクルＲのレチクル内空間Ｓに低吸光性ガスＧを供給するが、レチクル内空間Ｓ内のガスは、通気孔ｈを介してレチクル室２０及びレチクル予備室３０、或いは外部に排気される。
なお、各空間内の気圧を大気圧より高く、具体的には、大気圧に対して１〜１０％程度高くする。これらガス供給装置９１及びガス排気装置９６のガス供給量及び排気量は、主制御系７０の指示に基づいて各ポンプ９３，９７が動作し、また各制御弁９４，９８が開閉することにより制御される。また、供給管路９５及び排気管路９９の管路の一部にはエアフィルタ及びケミカルフィルタが設けられ、各空間内への塵埃等の侵入が防止されている。
【００２５】
図５は、ロボットアーム８２，８３に設置されたレチクル用ガス置換部１１０を示す斜視図である。図６（ａ）はレチクル用ガス置換部１１０の断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
レチクル用ガス置換部１１０は、ロボットアーム８２，８３の先端に設けられる把持部１１１に形成される。把持部（マスク保持部材）１１１は、２本の腕部１１１ａ，１１１ｂと、この腕部１１１ａ，１１１ｂを支持する基底部１１１ｃとを有し、２本の腕部１１１ａ，１１１ｂが基底部１１１ｃによって略コ字形に形成された部材からなり、その先端部分（コ字形の開口部分。以下、開口部１１３という。）からパターンＰＡを下にしたレチクルＲを内部に案内し、吸着保持する。
把持部１１１の内側表面には、レチクル板Ｐの周縁部を支持するガイド部１１４が形成される。ガイド部１１４は、パターンＰＡを下にしたレチクルＲを把持部１１１の内部に案内するとともに、レチクル板Ｐの周縁部表面を吸着保持する吸着部１１６を有する。
また、把持部１１１の基底部１１１ｃには、ガス供給口１１２が開口する。ガス供給口１１２は、把持部１１１に収容、保持されたレチクルＲの通気孔ｈと対向する位置に設けられる。そして、ガス供給口１１２は、供給管路９５ｇと接続しており、収容されたレチクルＲのレチクル内空間Ｓに低吸光性ガスＧを供給するガス供給経路を形成する。
したがって、レチクルＲを把持部１１１の開口部１１３から挿入すると、レチクル板Ｐの周縁部が把持部１１１の内側のガイド部１１４と係合し、ガイド部１１４上を滑って内部に案内される。そして、把持部１１１がレチクルＲを支持すると、通気孔ｈとガス供給口１１２とが特別な位置合わせ作業をすることなく、対向する。なお、通気孔ｈとガス供給口１１２とを確実に対向させるために、ガイド部１１４の奥側には、テーパー部分１１５が設けられている。そして、通気孔ｈとガス供給口１１２とが対向すると、吸着部１１６はレチクルＲを吸着保持する。
更に、枠部材Ｆと基底部１１１ｃとは、微少な隙間を空けて非接触状態で対抗させてもよく、或いは枠部材Ｆと基底部１１１ｃとを接触させて通気孔ｈとガス供給口１１２とを接続してもよい。枠部材Ｆと基底部１１１ｃとを接触させる場合、その接触部分にシール部材１２１を設け、ガスの給気時に接触部分からのガスの漏出を防止することが望ましい。
また、把持部１１１の基底部１１１ｃには、緩衝部材１２２が設けられる。緩衝部材１２２は、レチクルＲと把持部１１１との衝突による衝撃を吸収して、枠部材Ｆの変形を防止するものである。本実施形態では、枠部材Ｆの角部を緩衝部材１２２に衝突させている。その理由は、枠部材Ｆの角部は挿入方向の力に対する剛性が高く、この部分に力を付加しても枠部材Ｆが変形しづらいからである。なお、緩衝部材１２２とシール部材１２１とを一体に構成することも可能である。また、枠部材Ｆではなく、レチクル板Ｐを緩衝部材１２２に衝突させるように配置してもよい。
【００２６】
図７は、レチクルステージ装置２００に設置されたレチクル用ガス置換部２１０を示す模式図一部断面図である。レチクル用ガス置換部２１０は、レチクルホルダ２１１に形成される。レチクルホルダ（マスク保持部材）２１１は、レチクル微動ステージ２０８上に配置され、レチクル板Ｐの周縁部と係合するように、略コ字状に形成された部材からなる。そして、レチクルホルダ２１１は、開口部２１３（コ字形の開口部分）側から搬入されたレチクルＲを支持し、吸着保持する。
また、レチクルホルダ２１１の内壁２１１ｃには、ガス供給口２１２が開口する。ガス供給口２１２は、レチクルホルダ２１１に収容されたレチクルＲの通気孔ｈと対向する位置に設けられる。そして、ガス供給口２１２は、供給管路９５ｈと接続しており、戴置されたレチクルＲのレチクル内空間Ｓに低吸光性ガスＧを供給するガス供給経路を形成する。
したがって、パターンＰＡを下にしたレチクルＲをレチクルホルダ２１１の開口部２１３側から搬入すると、レチクル板Ｐの周縁部がレチクルホルダ２１１の上面と係合し、レチクルホルダ２１１上面を滑って案内される。そして、レチクルホルダ２１１がレチクルＲを支持すると、通気孔ｈとガス供給口２１２とが特別な位置合わせ作業をすることなく、対向する。そして、通気孔ｈとガス供給口２１２とが対向すると、レチクルホルダ２１１はレチクルＲを吸着保持する。すなわち、レチクルホルダ２１１は、上述した把持部１１１と同様に機能する。
そして、把持部１１１と同様に、テーパー部２１５、シール部材２２１（不図示）、緩衝部材２２２（不図示）が設けられる。これらの部材は、同一のレチクルＲに同一に作用するものなので、同一形状、同一材質のものを用いることが可能である。
【００２７】
図８は、薄膜改質部１３０を示す概念図である。薄膜改質部１３０は、薄膜Ｃに励起酸素を吹き付けることにより、薄膜Ｃを改質させるものである。
薄膜改質部１３０は、酸素供給部１３１と酸素吸引部１３２と酸素を励起させるランプ（光源）１３３から構成される。酸素供給部１３１と酸素吸引部１３２とは、図８に示すように、一体に形成され、酸素供給部１３１から薄膜Ｃに向けて酸素を吹き付け、その酸素を酸素供給部１３１の周囲に配置した酸素吸引部１３２により吸引する。そして、酸素供給部１３１から薄膜Ｃに向けて吹き付けた酸素に対して、ランプ１３３から光を照射することにより、酸素は光を吸収し、活性な励起酸素（原子状酸素）に分解される。このようにして、薄膜Ｃに励起酸素を吹き付けて、薄膜Ｃを改質させることができる。
薄膜Ｃに励起酸素を吹き付けることにより、薄膜Ｃが改質される理由は、以下の通りである。露光光ＥＬとして、例えば、Ｆ_２レーザーを用いると、薄膜Ｃは、露光光ＥＬにより変質して、透過率が低下する。これは、Ｆ_２レーザーにより、薄膜Ｃ内に透過率低下物質（有機物）が発生しているものと考えられている。
透過率が低下すると、露光光ＥＬが十分な十分な照度でウエハＷまで到達させることができなくなるので、薄膜Ｃを交換する必要がある。
一方、透過率が低下した薄膜Ｃに励起酸素を与えると、透過率が回復することが知られている。これは、酸素を励起させる光が薄膜Ｃに発生した透過率低下物質の結合を切断するとともに、励起酸素の酸化作用により，有機物は酸化分解揮発されると考えられている。
そして、薄膜改質部１３０は、レチクル室２０内にレチクルステージ装置２００と離間した位置に設けられ、薄膜Ｃ内に透過率低下物質が発生したレチクルＲをレチクルステージ装置２００上から薄膜改質部１３０の直上に退避させて、薄膜Ｃの改質処理を行うことにより、薄膜Ｃの寿命を延ばすことが可能となる。
なお、酸素供給部１３１の周囲に酸素吸引部１３２を配置して、酸素供給部１３１から供給された酸素を吸引するのは、酸素供給部１３１から供給される酸素がレチクル室２０内に拡散し、露光光ＥＬを吸光してしまわないようにするためである。また、露光処理を行う前のレチクルＲに対して改質処理を行うために、薄膜改質部１３０をレチクル予備室３０内に配置してもよい。更に、酸素供給部１３１から供給される酸素を励起させる光として、露光光ＥＬを用いてもよい。この場合には、ランプ１３３を省略することが可能である。
【００２８】
図２に戻り、主制御系７０は、露光装置ＳＴＰを統括的に制御するものである。例えば、露光量（露光光の照射量）や後述するレチクルステージ装置２００及びウエハステージ５３の位置等を制御して、レチクルＲに形成されたパターンＰＡの像をウエハＷ上のショット領域に転写する露光動作を繰り返し行う。また、主制御系７０には、各種演算を行う演算部７１の他、各種情報を記録する記憶部７２が設けられる。
【００２９】
続いて、以上のような構成を備えた露光装置ＳＴＰを用いて、光路空間ＬＳ及びレチクルＲのレチクル内空間Ｓのガスを置換する方法と、ガス置換を行ったレチクルＲに露光光ＥＬを照射して露光を行う方法について説明する。
ここで、本実施形態におけるガス置換方法及び露光方法では、光路空間ＬＳ内の吸光ガスをガス置換系９０により低減する第１工程、ロボットアーム８２に設置されたレチクル用ガス置換部１１０によりレチクルＲのレチクル内空間Ｓを低吸光性ガスＧに置換する第２工程、レチクルＲをレチクル予備室３０に搬入する第３工程、ロボットアーム８３に設置されたレチクル用ガス置換部１１０によりレチクルＲのレチクル内空間Ｓを低吸光性ガスＧに置換する第４工程、レチクルＲをレチクル室２０に搬入する第５工程、レチクル用ガス置換部２１０によりレチクルＲのレチクル内空間Ｓを低吸光性ガスＧに置換する第６工程、ウエハＷをウエハ室５０に搬入する第７工程、ウエハＷにレチクルＲのパターンＰＡを露光する第８工程、薄膜改質部１３０により薄膜Ｃの改質を行う第９工程、レチクルＲ及びウエハＷを露光装置ＳＴＰ外に搬出する第１０工程、からなる。
【００３０】
まず、光路空間ＬＳ内に存在する吸光ガスをガス置換系９０により低減する第１工程では、主制御系７０の指示により、各空間に設けた供給用制御弁９４（９４ａ〜９４ｆ）及び排気用制御弁９８（９８ａ〜９８ｆ）を開放するとともに、供給ポンプ９３及び排気ポンプ９７を動作させて、ガスボンベに貯蔵された低吸光性ガスＧを供給管路９５から各空間に送る。また、各空間内に存在した吸光ガスを含むガスを排気管路９９から排気される。なお、開閉扉３３，３５，６３、６５は、全て閉じておく。このようにして、各空間内に存在する吸光ガスの濃度を低減させる。また、各空間内は、所定の圧力に設定される。各空間のガス置換は、露光処理を行う直前ではなく、できるだけ事前から継続して行うことが望ましい。なぜならば、各空間内に配置されたレンズ、隔壁、ステージ等の構成要素の表面に吸着していた大量の水（Ｈ_２Ｏ）分子が時間をかけて序々に分離して各空間内に放出され、露光光ＥＬを吸収して透過率低下や透過率変動を招くからである。そして、ガス置換を行った後は、この状態を維持するために、各空間に設けた供給用制御弁９４及び排気用制御弁９８を閉鎖したり、また、供給管路９５と排気管路９９とを連結して各空間内に充満した低吸光性ガスＧを循環させたりしてもよい。低吸光性ガスＧを循環させることにより、供給管路９５及び排気管路９９の管路の一部に設けたエアフィルタ及びケミカルフィルタにより、循環されるガス中に微少に含まれる煤塵や有機ガス（この有機ガスは各空間を構成する部材や各空間内に存在する配線等の表面から分離するガスを含む）を除去することができる。
【００３１】
次に、ロボットアーム８３に設置されたレチクル用ガス置換部１１０により、レチクルＲのレチクル内空間Ｓを低吸光性ガスＧに置換する第２工程について説明する。レチクルライブラリ８９には、複数のレチクルＲが、それぞれパターンＰＡを下にして収納されている。ロボットアーム８３は、レチクルライブラリ８９内に把持部１１１を挿入し、レチクルＲを把持して、搬出する。
この際、レチクルＲは、把持部１１１の開口部１１３から把持部１１１の内部に収容され、レチクル板Ｐの周縁部が把持部１１１の内側のガイド部１１４と係合し、ガイド部１１４上を滑って把持部１１１の内部に案内される。そして、把持部１１１にレチクルＲが収容されると、通気孔ｈとガス供給口１１２とが、特別な位置合わせ作業をすることなく、対向する。なお、テーパー部１１５により、通気孔ｈがガス供給口１１２に確実に案内される。そして、通気孔ｈとガス供給口１１２とが対向すると、ガイド部１１４は、レチクルＲを吸着保持する。
そして、ロボットアーム８３がレチクルＲをレチクル予備室３０に搬入するまでの間に、レチクル用ガス置換部１１０により、レチクル内空間Ｓを低吸光性ガスＧに置換する。レチクル内空間Ｓのガス置換は、供給用制御弁９４ｇを開放し、供給管路９５ｇを通して通気孔ｈからレチクル内空間Ｓ内に低吸光性ガスＧを供給する。そして、低吸光性ガスＧが供給されることに、レチクル内空間Ｓ内に存在していた吸光ガスが通気孔ｈを通して外部に押し出されて、排気されることにより行われる。
なお、枠部材Ｆを基底部１１１ｃに押し付けて接続部分の密着度を上げて、ガス漏洩を防止する。例えば、把持部１１１を傾斜させて、レチクルＲを把持部１１１の奥まで収容することにより、枠部材Ｆを基底部１１１ｃに押し付けることができる。そして、通気孔ｈの周囲とガス供給口１１２の周囲との接触部分にシール部材１２１が設けられているため、ガスの漏出が防止されて、短時間で効率よくガス置換が行われる。このとき、緩衝部材１２２により枠部材Ｆの変形が抑制される。
このようにして、薄膜Ｃの破損、枠部材Ｆの変形を防止しつつ、短時間で効率よくレチクル内空間Ｓのガス置換を行うことができる。
【００３２】
レチクルＲをレチクル予備室３０に搬入する第３工程では、まず、主制御系７０がレチクル搬送系８１の制御部８４に指令することにより、ロボットアーム８３が、レチクル内空間Ｓのガス置換が完了したレチクルＲを搬送する。なお、レチクル内空間Ｓのガス置換が未完了であっても、露光開始までにガス置換が完了するのであれば、搬送しても構わない。
そして、レチクルＲを把持したロボットアーム８３が開閉扉３５に近づくと、主制御系７０の指令によりレチクル予備室３０の開閉扉３５が開く。そして、ロボットアーム８３が開閉扉３５からレチクル予備室３０内にレチクルＲを搬入し、レチクル予備室３０内に収容する。そして、ロボットアーム８３がレチクル予備室３０から退避すると、開閉扉３５が閉じる。このようにして、レチクルＲがレチクル予備室３０内に搬入される。このとき、レチクル予備室３０内の気圧を大気圧に比べて高く設定して外気の侵入を防止しているが、レチクルＲを搬入することによりレチクル予備室３０内に大気が侵入してしまう。したがって、このままレチクルＲをレチクル室２０に搬入すると、レチクル室２０内に吸光ガスを含んだ大気が侵入し、露光光ＥＬを著しく吸収して、許容できない程度の透過率低下や透過率変動を招いてしまう。そのため、レチクル室２０へのレチクルＲの搬入に先だって、レチクル予備室３０のガス置換を再び行う。ガス置換の手順は上述した手順と同一である。そして、レチクル予備室３０内の吸光ガスの濃度を低減させた後にレチクルＲをレチクル室２０に搬入することにより、レチクル室２０への大気の侵入を防ぐことができる。
【００３３】
次に、ロボットアーム８２に設置されたレチクル用ガス置換部１１０により、レチクルＲのレチクル内空間Ｓを低吸光性ガスＧに置換する第４工程では、まず、ロボットアーム８２は、レチクル予備室３０内に収容されたレチクルＲを把持する。この際、レチクルＲは、第２工程と同様に、把持部１１１の開口部１１３から把持部１１１の内部に収容され、レチクル板Ｐの周縁部が把持部１１１の内側のガイド部１１４と係合し、ガイド部１１４上を滑って把持部１１１の内部に案内される。これにより、通気孔ｈとガス供給口１１２とが対向する。
そして、ロボットアーム８２がレチクルＲをレチクル室２０に搬入するまでの間に、レチクル用ガス置換部１１０により、レチクル内空間Ｓを低吸光性ガスＧに置換する。レチクル内空間Ｓのガス置換は、第２工程の場合と同様であるので、説明を省略する。なお、レチクル内空間Ｓ内の吸光ガスは、ガス供給口１１２に対向していない他の通気孔ｈからレチクル予備室３０内に押し出されるが、レチクル予備室３０内のガス置換の際に、排気管路９９ｃを通して外部に排気される。
なお、第２工程及び第４工程の両工程において、レチクル内空間Ｓのガス置換を行う場合に限らず、第２工程或いは第４工程のいずれか一方においてガス置換を行ってもよい。
【００３４】
そして、レチクルＲをレチクル室２０に搬入する第５工程では、主制御系７０の指示により開閉扉３３が開くとともに、主制御系７０から指令を受けた制御部８４によりロボットアーム８２が動作して、レチクルＲをレチクル室２０に搬入する。そして、ロボットアーム８２がレチクルＲを開閉扉３３を介してレチクル室２０内に搬送して、レチクルホルダ２１１上に戴置する。ロボットアーム８２がレチクル室２０から退避すると開閉扉３３が閉じる。
このように、レチクルＲがレチクル予備室３０を経由してレチクル室２０に搬送されたので、大気がレチクル室２０に直接流れ込むことがなく、即座に露光処理に移行できる。特に、レチクルＲは、既にレチクル内空間Ｓのガス置換を終えているので、即座に露光処理に移ることができる。
【００３５】
次に、レチクル用ガス置換部２１０によりレチクルＲのレチクル内空間Ｓを低吸光性ガスＧに置換する第６工程について説明する。まず、ロボットアーム８２により、レチクルＲがレチクルホルダ２１１上に戴置される。この際、レチクルＲは、レチクルホルダ２１１の開口部２１３からレチクルホルダ２１１の内部に収容され、レチクル板Ｐの周縁部がレチクルホルダ２１１と係合し、レチクルホルダ２１１上を滑って案内される。そして、レチクルホルダ２１１にレチクルＲが収容されると、通気孔ｈとガス供給口２１２とが、特別な位置合わせ作業をすることなく、対向する。そして、通気孔ｈとガス供給口１１２とが対向すると、レチクルホルダ２１１は、レチクルＲを吸着保持する。
そして、露光処理を行うに先立って、レチクル用ガス置換部２１０により、レチクル内空間Ｓを低吸光性ガスＧに置換する。レチクル内空間Ｓのガス置換は、供給用制御弁９４ｈを開放し、供給管路９５ｈを通して通気孔ｈからレチクル内空間Ｓ内に低吸光性ガスＧを供給する。そして、低吸光性ガスＧが供給されると、レチクル内空間Ｓ内に存在していた吸光ガスが通気孔ｈを通して、レチクル室２０に押し出される。押し出された吸光ガスは、レチクル室２０のガス置換の際に、排気管路９９ｂを通して外部に排気される。
なお、テーパー部２１５、シール部材２２１、緩衝部材２２２の作用は、テーパー部１１５、シール部材１２１、緩衝部材１２２の作用と同様である。
このように、レチクルステージ装置２００上においても、短時間で効率よくレチクル内空間Ｓのガス置換を行うことができる。
なお、本工程は、第２工程或いは第４工程において、既にレチクル内空間Ｓのガス置換が行われている場合には、これらの工程は省略可能であるが、露光処理の直前にレチクル内空間Ｓのガス置換を行うことにより、レチクルＲの搬送中にレチクル内空間Ｓに大気が混入する不具合を確実に防止することができる。
【００３６】
ウエハＷを搬入する第７工程では、主制御系７０の指令により開閉扉６５が開き、主制御系７０から指令を受けた制御部８８によりロボットアーム８７が動作して、前工程から搬送されてきたウエハＷをウエハ予備室６０に搬入する。そして、ロボットアーム８７がウエハ予備室６０から退避すると、開閉扉６５が閉じて、ウエハ予備室６０内のガス置換が開始される。その後、開閉扉６３が開き、ロボットアーム８６がウエハＷをウエハ予備室６０からウエハ室５０内の搬入し、ウエハホルダ５２上に戴置する。ロボットアーム８６がウエハ室５０ら退避すると、開閉扉６３が閉じる。このようにして、ウエハ室５０内への大気の流入が阻止される。そして、次工程においてウエハＷが露光されている間に、ウエハ予備室６０には次のウエハＷが搬送され、即座にウエハＷの入れ換えが行えるように準備される。なお、ウエハ予備室６０に一度に複数枚のウエハＷを搬入するようにして、開閉扉６５の開閉、及びウエハ予備室６０のガス置換の回数を減らすようにしてもよい。
【００３７】
ウエハＷにレチクルＲのパターンＰＡを露光する第８工程では、従来通りの露光作業が行われる。この際、光路空間ＬＳ内には、低吸光性ガスＧが充満し、吸光ガスが排除されているので、真空紫外線光が十分な強度でウエハＷまで到達する。したがって、真空紫外線光を用いたパターンの微細化が実現できる。
【００３８】
次に、薄膜改質部１３０により薄膜Ｃの改質を行う第９工程について説明する。上述したように、露光処理を行うと、薄膜Ｃ内に透過率低下物質が発生して、透過率が低下する。そのため、透過率が低下して、使用不可能となる前に、レチクルＲをレチクルステージ装置２００から退避して、薄膜改質部１３０の直上に移動ささせる。
そして、薄膜改質部１３０の酸素供給部１３１から薄膜Ｃに向けて酸素を吹き付けると同時に、その酸素に向けてランプ１３３から光を照射する。これにより、酸素は光を吸収し、活性な励起酸素（原子状酸素）に分解される。したがって、薄膜Ｃには、励起酸素が吹き付けられ、酸素を励起させる光により薄膜Ｃに発生した透過率低下物質の結合が切断されるとともに、励起酸素の酸化作用により，有機物は酸化分解揮発される。
このようにして、薄膜Ｃが改質されて、透過率が改善される。また、酸素供給部１３１から薄膜Ｃに向けて吹き付けられた酸素は、酸素吸引部１３２により吸引されて、外部に排気されることにより、酸素がレチクル室２０内に拡散し、露光光ＥＬを吸光することが防止できる。
そして、薄膜Ｃが改質されたレチクルＲは、再び、レチクルステージ装置２００上に戻されて、露光処理が再開される。
なお、第９工程は、必要に応じて行えばよく、省略することも可能である。
【００３９】
最後に、レチクルＲ及びウエハＷを露光装置ＳＴＰ外に搬出する第１０工程は、レチクルＲ及びウエハＷを搬入作業を後戻りするように行われる。すなわち、レチクルＲ及びウエハＷは、ロボットアーム８２，８６により各予備室３０，６０に搬出され、更にロボットアーム８３，８７により外部に搬出される。その際、開閉扉３３，３５，６３，６５が順次開閉して、レチクル室２０、ウエハ室５０内への大気の流入が阻止される。
なお、レチクルＲ及びウエハＷを露光装置ＳＴＰ外に搬出した直後に、光路空間ＬＳ内のガス置換を行うことが望ましい。また、レチクルＲを露光装置ＳＴＰ外に搬出する際には、レチクル内空間Ｓのガス置換を行う必要はない。
【００４０】
以上のようにして、光路空間ＬＳから吸光ガスが低減され、真空紫外線が十分な強度を保ったままウエハＷの露光面まで到達させることができる。また、繰り返し露光処理を行う場合には、以上の処理を繰り返して行えばよい。
なお、上述した実施の形態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及び省略可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。
【００４１】
例えば、ロボットアーム８２，８３は、シングルアームの場合に限らず、図９に示すように、ダブルアーム（旋回アーム）であってもよい。この場合には、各アームにレチクル用ガス置換部１１０を設置したり、レチクルＲの搬入に用いるアームにのみにレチクル用ガス置換部１１０を設置したりしてもよい。
また、本実施形態では、レチクル内空間Ｓのガス置換を行うレチクル用ガス置換部１１０，２１０を複数設置する場合について説明したが、少なくとも１箇所以上存在すればよい。すなわち、ロボットアーム８２のみに設置したり、レチクルステージ装置２００のみに設置したりしてもよい。
【００４２】
また、レチクルＲの枠部材Ｆの通気孔ｈを介して、レチクル内空間Ｓをガス置換する際に、枠部材Ｆの通気孔ｈに取り付けられているフィルタＦＬを取り外してもよい。
また、例えば、ガス供給口１１２，２１２と接続する通気孔ｈに比べて、他の通気孔ｈの径を大きしたり、数を増やしたりして、ガスの排出を効率よくしてもよい。
【００４３】
また、レチクルＲの通気孔ｈの周囲とガス供給口１１２，２１２の周囲とを密着又は近接するために、バネ等の弾性体による付勢装置も設けてもよい。
【００４４】
また、本実施形態では、枠部材Ｆと基底部１１１ｃとを密着させて、低吸光性ガスＧを供給し、かつ枠部材Ｆに形成された他の通気孔ｈからレチクル内空間Ｓに存在していた吸光ガスを排気する構成について説明したが、次のように構成することも可能である。予めレチクル予備室３０又はレチクル室２０を低吸光性ガスＧで満たし、その後に、枠部材Ｆの通気孔ｈに、ガス供給口１１２，２１２から低吸光性ガスＧを供給せずに、空気を吸引するようにする。これにより、レチクル内空間Ｓの吸光ガスが通気孔ｈを介して排気され、レチクル予備室３０又はレチクル室２０に満たされている低吸光性ガスＧが枠部材Ｆの他の通気孔ｈを介してレチクル内空間Ｓに導かれ、最終的には、レチクル内空間Ｓが低吸光性ガスＧにガス置換される。
【００４５】
また、上述したレチクルライブラリ８９の代わりに、レチクル（マスク）Ｒを収納する手段として、不活性ガスが充填されたマスク搬送ケース（例えば、密閉度を向上させて構成したＳＭＩＦポット）を用いてもよい。この場合、このマスク搬送ケース内に収納されているレチクルＲのレチクル内空間Ｓは通常は低吸光性ガスＧで置換されていると考えられるが、薄膜Ｃや枠部材Ｆからの脱ガス（アウトガス）によってレチクル内空間Ｓが汚染されている虞があるため、レチクル室２０に搬入する前に、ガス置換を実施するのが好ましい。
また、上記実施形態では、大気中にレチクルライブラリ８９を設け、レチクルライブラリ８９とレチクル予備室３０との間でレチクルＲを搬送するロボットアーム８３を備える構成としたが、これに限らず、レチクルライブラリ８９を低吸光性ガスＧで満たされた空間内に収容し、レチクルライブラリ８９とレチクル予備室３０との間に低吸光性ガスＧで所定圧に満たされたレチクル搬送路が設けてもよい。また、レチクルライブラリ８９をレチクル予備室３０内に配置してもよい。
【００４６】
また、露光照明系１０、レチクル室２０、投影光学系４０、及びウエハ室５０における各室内や、レチクル予備室３０、ウエハ予備室６０の各室内を満たす低吸光性ガスＧとして、全てを同一種類としてもよいし、異なる種類の混合ガスを用いてもよい。この低吸光性ガスＧとして窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等、及びこれらの混合ガスが用いられる。ただし、レチクル室２０、レチクル予備室３０及びレチクル内空間Ｓに供給される低吸光性ガスＧの種類は、同じ種類にすることが望ましい。これは、ガスの混合を避けるためである。
【００４７】
また、レチクル予備室３０を２つ設けて、レチクル室２０からレチクルＲを搬出する動作とレチクル室２０にレチクルＲを搬入する動作とを並行して行うようにしてもよい。これにより、レチクルＲのレチクル室２０への搬入の終了を待つことなく、レチクル予備室３０から外部にレチクルＲを搬出できるので、レチクルＲの交換時間を短縮することができる。
また、照明系ハウジング１１、隔壁２１、隔壁３１、投影系ハウジング４１、隔壁５１、隔壁６１、供給管路９５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）等の材質を用いて脱ガスの発生を抑制してもよい。
【００４８】
また、本実施形態では、レチクル室２０内にレチクルステージ装置２００を配置する構成について説明したが、レチクル室２０を設けずに、照明系ハウジング１１と投影系ハウジング４１との間の露光光ＥＬの光路部分を局所的にガス置換してもよい。
また、ウエハ室５０内にウエハホルダ５２及びウエハステージ５３を配置する構成について説明したが、ウエハ室５０を設けずに、投影系ハウジング４１とウエハホルダ５２に保持されたウエハＷとの間の露光光ＥＬの光路部分を局所的にガス置換してもよい。
【００４９】
光路空間ＬＳ内の吸光ガスの濃度を低減する方法として、上述した光路空間ＬＳ内のガスを低吸光性ガスＧで置換する他に、光路空間ＬＳを減圧（真空化）することによっても実現することも可能である。
【００５０】
また、本発明に係るウエハＷとしては、保護部材磁気ヘッド用のセラミックウエハのみならず、半導体デバイス用の半導体ウエハや、液晶表示デバイス用のガラスプレートであってもよい。
【００５１】
また、本発明が適用される露光装置として、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置を用いてもよい。
【００５２】
また、本発明が適用される露光装置として、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置を用いてもよい。
【００５３】
また、露光装置の用途としては半導体デバイス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、保護部材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。
【００５４】
また、投影光学系としては、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ればよい。
【００５５】
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。さらに、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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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、前述した実施形態の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。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下の効果を得ることができる。
第１の発明は、一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周囲に設けられ、少なくとも２つの通気部が形成された枠部材と、枠部材の他端部に設けられ、パターン形成領域を保護するための保護部材とを備えたマスクを搬送する搬送装置であって、マスクを保持するマスク保持部材と、マスクとマスク保持部材とを相対移動させて、マスク保持部材にマスクを保持した際に、少なくとも２つの通気部の一方に対向するガス供給口とを備えるようにした。これにより、マスクが搬送される際に、マスクの通気部と搬送装置に設けたガス供給口とが対向するようになる。これにより、マスク内空間のガス置換を行うことが可能となる。
【００６１】
第２の発明は、一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周囲に設けられ、少なくとも２つの通気部が形成された枠部材と、枠部材の他端部に設けられ、パターン形成領域を保護するための保護部材とを備えたマスクを搬送する搬送方法であって、マスクとマスクを保持するマスク保持部材とを相対移動させて、マスク保持部材によりマスクを保持する工程と、マスク保持部材のうち、少なくとも２つの通気部の一方に対向してガス供給口から通気部の一部を介して、枠部材と保護部材とマスク基板とにより囲まれた空間に対して所定ガスを供給する工程と、有するようにした。これにより、マスクが搬送される際に、マスクの通気部と搬送装置に設けたガス供給口とが対向するので、マスク内空間のガス置換を行うことが可能となる。
【００６２】
第３の発明は、露光光のもとで、マスクに形成されたパターンの像を基板に転写する露光装置において、第１の発明に係るマスク搬送装置を備え、露光光の光路中にマスクを搬送するに先立って、マスク搬送装置において、マスク基板と保護部材と枠部材とから形成される空間内の気体を所定ガスに置換するようにした。これにより、マスクの搬送中にマスク内空間のガス置換が行われるので、即座に十分な照度の露光光を基板に照射してパターンを転写することができる。
【００６３】
第４の発明は、露光光のもとで、マスクに形成されたパターンの像を基板に転写する露光方法において、露光光の光路中にマスクを搬送する方法として、第２の発明に係るマスク搬送方法を用いるとともに、マスク基板と保護部材と枠部材とから形成される空間内の気体を所定ガスに置換するようにした。これにより、マスクの搬送中にマスク内空間のガス置換が行われるので、露光光が減衰することなく、即座に十分な照度の露光光を基板に照射してパターンを転写することができる。
【００６４】
第５の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフィ工程において第３の発明に係る露光装置、或いは第４の発明に係る露光方法を用いるようにした。これにより、微細なパターンを備えるデバイスを製造することができるので、半導体メモリの大容量化やＣＰＵプロセッサの高速化・高集積化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】保護装置を備えるレチクルを示す模式図
【図２】露光装置ＳＴＰの構成を示す概念図
【図３】レチクルステージ装置を示す斜視図
【図４】ガス置換系を示す概念図
【図５】ロボットアームに設置されたレチクル用ガス置換部を示す斜視図
【図６】レチクル用ガス置換部の断面図、
【図７】レチクルステージ装置に設置されたレチクル用ガス置換部を示す模式図一部断面図
【図８】薄膜改質部を示す概念図
【図９】旋回アームに設置されたレチクル用ガス置換部を示す概念図
【符号の説明】
Ｐ レチクル板（マスク基板）
ＰＡ パターン（パターン形成領域）
Ｃ 薄膜（保護部材）
Ｆ 枠部材
ｈ 通気孔（通気部）
Ｒ レチクル（マスク）
Ｓ レチクル内空間（空間）
Ｇ 低吸光性ガス（所定ガス）
ＥＬ 露光光
ＬＳ 光路空間（光路）
Ｗ ウエハ（基板）
ＳＴＰ 露光装置
８２，８３ ロボットアーム（搬送装置）
９１ ガス供給装置（ガス供給機構）
１１１ 把持部（マスク保持部材）
１１２，２１２ ガス供給口
１３１ 酸素供給部
１３２ 酸素吸引部
１３３ ランプ（光源）
２００ レチクルステージ装置（マスクステージ）
２１１ レチクルホルダ（マスク保持部材）

Claims (14)

1. 一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周囲に設けられ、少なくとも２つの通気部が形成された枠部材と、前記枠部材の他端部に設けられ、前記パターン形成領域を保護するための保護部材とを備えたマスクを搬送する搬送装置であって、
   前記マスクを保持するマスク保持部材と、
   前記マスクと前記マスク保持部材とを相対移動させて、前記マスク保持部材に前記マスクを保持した際に、前記少なくとも２つの通気部の一方に対向するガス供給口とを備えることを特徴とするマスク搬送装置。
2. 前記マスク保持部材は、前記マスクが戴置されるマスクステージであり、
   前記ガス供給口は、前記マスクステージに設けられ、かつ前記マスクが前記マスクステージに搬送された際に、前記少なくとも２つの通気部の一方に対向することを特徴とする請求項１に記載のマスク搬送装置。
3. 前記ガス供給口に接続され、前記ガス供給口を介して、前記枠部材と前記保護部材と前記マスク基板とにより囲まれた空間に対して所定ガスを供給するガス供給機構を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマスク搬送装置。
4. 前記マスク保持部材に前記マスクを保持する際に、前記枠部材と前記ガス供給口とを押し当てることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のマスク搬送装置。
5. 前記少なくとも２つの通気部の他方は、前記枠部材と前記保護部材と前記マスク基板とにより囲まれた空間内の気体を排気することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のマスク搬送装置。
6. 前記保護部材に励起酸素を吹き付ける酸素供給部を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載のマスク搬送装置。
7. 前記保護部材に吹き付けた酸素を吸引する酸素吸引部を備えることを特徴とする請求項６に記載のマスク搬送装置。
8. 酸素を励起させる光源を備えることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のマスク搬送装置。
9. 一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周囲に設けられ、少なくとも２つの通気部が形成された枠部材と、前記枠部材の他端部に設けられ、前記パターン形成領域を保護するための保護部材とを備えたマスクを搬送する搬送方法であって、
   前記マスクと該マスクを保持するマスク保持部材とを相対移動させて、該マスク保持部材により該マスクを保持する工程と、
   前記マスク保持部材のうち、前記少なくとも２つの通気部の一方に対向してガス供給口から前記通気部の一方を介して、前記枠部材と前記保護部材と前記マスク基板とにより囲まれた空間に対して所定ガスを供給する工程と、有することを特徴とするマスク搬送方法。
10. 前記マスク保持部材は、前記マスクが戴置されるマスクステージであり、
    前記マスクが前記マスクステージに搬送された際に、前記マスクステージに設けられた、前記少なくとも２つの通気部の一方に対向するガス供給口から、前記通気部の一部を介して、前記空間に対して所定ガスを供給することを特徴とする請求項９に記載のマスク搬送方法。
11. 前記保護部材に励起酸素原子を吹き付けることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のマスク搬送方法。
12. 露光光のもとで、マスクに形成されたパターンの像を基板に転写する露光装置において、
    請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載のマスク搬送装置を備え、
    前記露光光の光路中に前記マスクを搬送するに先立って、該マスク搬送装置において、前記マスク基板と前記保護部材と前記枠部材とから形成される空間内の気体を所定ガスに置換することを特徴とする露光装置。
13. 露光光のもとで、マスクに形成されたパターンの像を基板に転写する露光方法において、
    前記露光光の光路中に前記マスクを搬送する方法として、請求項９から請求項１１のうちいずれか一項に記載のマスク搬送方法を用いるとともに、前記マスク基板と前記保護部材と前記枠部材とから形成される空間内の気体を所定ガスに置換することを特徴とする露光方法。
14. リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、該リソグラフィ工程において請求項１２に記載の露光装置、或いは請求項１３に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。

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