JP2005086138A - 露光装置、露光方法及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 ウエハステージを含む露光光路内に充満した脱ガスを、除去することを目的とする。また、ウエハステージを含む露光光路内に活性ガスの侵入を防止することを目的とする。
【解決手段】 試料に所定のパターンを露光するＦ_２レーザー発振器２０、照明光学系４、レチクル用チャンバー６内のレチクル、投影レンズ３、ウエハステージ用チャンバー１２内のウエハステージ１８を有する露光部と、上記露光部による露光後、大気圧より小さい圧力になるまで上記露光部の露光光路を排気する真空ポンプ１３とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体製造装置に係り、特に半導体装置を製造するための露光装置、並びに露光方法に関する発明である。具体的な適用としては、レジストからの脱ガスを除去することによって、照度均一性が向上し、パターンサイズのばらつきを低減することのできる露光装置、およびその露光方法に関するものである。

近年の半導体プロセスにおけるパターンの微細化に伴い、露光波長の短波長化が進んでいる。現在、露光に用いられている光源は、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーが主力であり、これに引き続き真空紫外領域の光線である波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーが光源に使用される。さらに、波長１５７ｎｍのＦ_２レーザーの光線を、露光光源に用いる研究も行われている。

Ｆ_２レーザーの光線は、酸素分子や水分子の他、一酸化炭素、二酸化炭素、有機物質などに吸収され、大気中では十分な透過率が取れない。そのため、露光光路を窒素、あるいはヘリウムなどの不活性ガスによるパージを施している。このパージが不十分な場合、露光光が十分にウエハ面上に照射されず、照度均一性が劣化し、パターンサイズのばらつきなどが引き起こされる。したがって、Ｆ_２レーザー発振装置から、露光光を照射するウエハ面上までの露光光路において、数箇所にわたり酸素濃度を測定し、この測定結果がある閾値以下でなければ、つまり、十分に露光光がウエハ面上に照射される状態とならなければ、露光を実施しないようなシステムとなっている。また、レチクル交換の際に、酸素濃度が上昇しないような構造にする必要がある。また、これはウエハステージでも同様である。

また、従来技術として、以下の内容が文献に記載されている。酸素が上記光を吸収することによりオゾン（Ｏ３）が生成され、このオゾンが光の吸収をより増加させ、透過率を著しく低下させることに加え、オゾンに起因する各種生成物が光学素子表面に付着し、光学系の効率を低下させる。従って、ＡｒＦエキシマレーザー、フッ素（Ｆ_２）レーザー等の遠紫外線を光源とする投影露光装置の露光光学系の光路においては、窒素等の不活性ガスによるパージ手段によって、光路中に存在する酸素濃度を数ｐｐｍオーダー以下の低レベルにおさえる方法がとられている。このように、遠紫外線とりわけ１９３ｎｍ付近の波長を有するＡｒＦエキシマレーザーや、１５７ｎｍ付近の波長を有するフッ素（Ｆ_２）レーザー光を利用した露光装置においては、ＡｒＦエキシマレーザー光や、フッ素（Ｆ_２）レーザー光が非常に酸素分子や有機物質に吸収されやすいため、光路内を数ｐｐｍオーダー以下でパージする必要がある。また水分に対しても同様のことが言え、やはり、ｐｐｍオーダー以下での除去が必要である。このため露光装置内、とりわけ紫外光の光路となる部分に対しては不活性ガスでパージすることが行われている。また、露光装置内部と外部を連絡する部分には、ロードロック機構が設けられ、外部からレチクルやウエハを搬入する場合には、一旦外気と遮断し、ロードロック機構内において不純物を不活性ガスでパージした後、露光装置内部に搬入していた。（特許文献１参照）
特開２００２−１５８１５３号公報（段落番号０００７〜００１０） 特開２００１−１１８７８３号公報 特開平１１−１１１５８８号公報 特開平６−２１６０２５号公報

以上のように、Ｆ_２レーザーの光を露光光源に用いた場合、不活性ガスによるパージを実施し、酸素濃度の管理が必要となる。しかし、酸素濃度の管理だけでは不十分であり、露光の際、レジストから発生する脱ガスの制御も必要となる。

上記特許文献１の技術では、露光装置内部に連絡する前室部分をロードロック機構と称し、前室部分において不純物を不活性ガスでパージした後、露光装置内部に搬入しているが、これでは、露光の際、レジストから発生する脱ガスの制御ができない。また、不純物を不活性ガスでパージして希釈しただけでは、不純物、特に、酸素の露光装置内部への侵入を排除しきれない場合も考えられる。

図１２は、Ｆ_２レーザー光の照射によるＦ_２リソグラフィ用レジストの脱ガスの種類と量とを表で示した図である。

上記図１２に示すように、Ｆ_２リソグラフィ用レジストは露光によって、様々な有機物質のガスを発生させることが分かっている。この他にも、一酸化炭素や二酸化炭素、水分子も発生しているものと思われる。またこの表により、露光によって発生する脱ガスは微量であることがわかる。しかし、露光処理枚数が増加すると、ウエハステージを含む露光光路内の脱ガス濃度が増加し、露光に影響を及ぼす。したがって照度均一性が劣化し、パターンサイズのばらつきが大きくなり、製品の歩留まりが減少するという問題が生じる。さらに、投影レンズ、あるいは投影レンズのカバーにレジストからの脱ガスによるコンタミが付着し、照度均一性が劣化するという問題も生じる。

本発明は、ウエハステージを含む露光光路内に充満した脱ガスを、除去することを目的とする。

また、本発明は、ウエハステージを含む露光光路内に活性ガスの侵入を防止することを目的とする。

この発明に係る露光装置は、試料に所定のパターンを露光する露光部と、
上記露光部による露光後、大気圧より小さい圧力になるまで上記露光部の露光光路を排気する露光光路排気部と
を備えたことを特徴とする。

上記露光部は、上記露光光路排気部により大気圧より小さい圧力になるまで排気された上記露光部の露光光路に不活性ガスを供給する露光部用供給部を有することを特徴とする。

上記露光部は、不活性ガスを供給する露光部用供給部を有し、
上記露光光路排気部は、上記露光部用供給部により不活性ガスが供給された上記露光部の露光光路を排気することを特徴とする。

上記露光光路排気部は、上記露光部用供給部により供給された不活性ガスと共に上記露光部の露光光路に存在する活性ガスを排気することを特徴とする。

上記露光部により露光されることにより上記試料から所定のガスが上記露光部の露光光路に排出され、
上記露光光路排気部は、さらに、上記試料から排出された所定のガスを排気することを特徴とする。

上記露光装置は、さらに、
上記露光部へ上記試料が搬入される前に上記試料を配置する配置部と、
上記配置部と上記露光部とを遮断する遮断部と、
上記遮断部により上記配置部と上記露光部とが遮断された状態で上記配置部に不活性ガスを供給する配置部用供給部と、
上記遮断部により上記配置部と上記露光部とが遮断された状態で上記供給部により不活性ガスが供給される上記配置部を排気する配置部用排気部と
を備えたことを特徴とする。

この発明に係る露光方法は、上記露光部の露光光路に上記露光部用供給部により不活性ガスを大気圧以上まで供給する供給工程と、
上記供給工程による不活性ガス供給後、試料に所定のパターンを露光する露光工程と、
上記露光工程による露光後、大気圧より小さい圧力になるまで上記露光部の露光光路を排気する排気工程と
を備えたことを特徴とする露光方法。

本発明によれば、ウエハステージを含む露光部の露光光路に充満したレジストからのアウトガス（脱ガス）を、効果的に排気できる。また、ウエハステージを含む露光光路内に活性ガスの侵入を防止することができる。この結果、露光光の照度均一性を向上し、パターンサイズのばらつきを低減し、製品の歩留まりが向上する。また、投影レンズ、あるいは投影レンズのカバーにレジストからの脱ガスによるコンタミの付着を防止し、照度均一性が劣化することを防止することができる。

この発明の実施の形態においては、露光装置内部と外部とを連絡する部分に配置された露光装置内部と外部とを遮断するロードロックと、ロードロックを挟んで搬送機構が行き来する前室と露光装置内部の一部とを合わせた構成をロードロックシステムとして示している。この発明の実施の形態では、以下に示すようにウエハステージ用ロードロックシステムとレチクル用ロードロックシステムとを示している。

また、以下に説明するように、この発明の実施の形態に係る露光装置のウエハステージが設置されたロードロックシステムは、排気用の真空ポンプと精製された高純度の供給システムとを備えたことを特徴とするものである。

また、上記ロードロックシステムは、真空排気ポンプにより気体の排気が可能で、かつ、精製された高純度の気体の供給が可能であることを特徴とするものである。

また、上記ロードロックシステムは、窒素やヘリウムなどの不活性気体によって気密されたことを特徴とする。

また、上記ロードロックシステムは、１Ｐａ以下までで気体を排気できることを特徴とする。

また、上記ロードロックシステムは、大気圧程度まで、精製された高純度の気体を供給できることを特徴とする。

また、上記露光装置は、通常の大気に吸収される波長２００ｎｍ以下の光を露光光に用いる露光装置において、露光光が十分にウエハに到達するように、投影レンズからウエハステージまでの経路が気密された、ロードロックシステムを配置したことを特徴とする。

また、この発明の実施の形態に係る露光方法は、露光、かつ、ウエハ搬出後、ロードロック内の気体を排気し、再びロードロック内に精製された高純度の気体を供給した後、ウエハをウエハステージへ搬入し、露光を開始することを特徴とする。

実施の形態１．
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図中、同一または相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省略することがある。

図１は、実施の形態１による露光装置を説明するための概略図である。

図１に示すように、露光装置は、ウエハステージ用ロードロックシステム１とレチクル用ロードロックシステム２と、投影レンズ３と、照明光学系４と、露光光源としてのＦ_２レーザー発振器２０とを備えている。

ウエハステージ用ロードロックシステム１は、ロードロック１１（遮断部の一例である）、ウエハステージ用チャンバー１２、真空ポンプ１３（露光光路排気部の一例である）、窒素ガス供給ライン１４（露光部用供給部の一例である）、搬送前室１５（配置部の一例である）、窒素ガス供給ライン１６（配置部用供給部の一例である）、窒素ガス排気ライン１７（配置部用排気部の一例である）を有している。真空ポンプ１３は、例えば、ドライポンプ、ターボ分子ポンプ等が挙げられる。

レチクル用ロードロックシステム２は、ロードロック８（遮断部の一例である）、レチクル用チャンバー６、レチクル用搬送前室７（配置部の一例である）を有している。

また、露光部は、投影レンズ３と、照明光学系４、レチクル用ロードロックシステム２の一部であるレチクル用チャンバー６と、Ｆ_２レーザー発振器２０と、ウエハステージ用ロードロックシステム１の一部であるウエハステージ用チャンバー１２と窒素ガス供給ライン１４とを有している。また、露光部内において、Ｆ_２レーザー発振器２０から照射された露光光が通過する領域或いは空間を露光光路とする。例えば、ここでは、Ｆ_２レーザー発振器２０から照射された露光光が、照明光学系４、レチクル用チャンバー６内のレチクル、投影レンズ３と通ってウエハステージ用チャンバー１２内のウエハまで通過する。

図２は、図１におけるウエハステージ用チャンバーの内部構造の概略図である。

図２に示すように、ウエハステージ用チャンバー１２の内部は、ウエハステージ１８および、ウエハ搬送用アーム１９が設置されており、真空ポンプ１３に接続する真空排気口１１３からウエハステージ用チャンバー１２のガスを排気できるようになっており、また、窒素ガス供給口１１４からウエハステージ用チャンバー１２内に窒素ガスを供給できる仕組みになっている。

次に、上記露光装置の動作について説明する。

図３は、実施の形態１におけるフローチャートを示す図である。

Ｓ（ステップ）３０１において、配置部は、上記露光部へ試料の一例であるウエハ５が搬入される前に上記試料を配置する。言いかえれば、レジストを塗布したウエハ５をまずウエハ搬送前室１５内に搬送する。

Ｓ３０２において、ウエハ５を搬送後、ウエハ搬送前室１５内は、窒素ガス供給ライン１６により不活性ガスの一例である窒素が供給され、窒素が供給されながら窒素ガス排気ライン１７より窒素が排気される。この動作により、ウエハ搬送前室１５内を窒素で置換し、窒素をキャリアガスとしてウエハ搬送により混入した酸素分子や水分子などを窒素ガス排気ライン１７から排気し、酸素分子や水分子などを除去することができる。この間、遮断部の一例であるロードロック１１は、上記配置部の一例であるウエハ搬送前室１５と上記露光部とを遮断している。以上のように、配置部用供給部は、上記遮断部により上記配置部と上記露光部とが遮断された状態で上記配置部に不活性ガスを供給する。そして、配置部用排気部は、上記遮断部により上記配置部と上記露光部とが遮断された状態で上記供給部により不活性ガスが供給される上記配置部を排気する（この時、ウエハ搬送側も遮断され、これを含めてロードロックされている。）。

Ｓ３０３において、ウエハ搬送前室１５内の酸素分子、水分子が十分に除去された後、ロードロック１１を開放する。

Ｓ３０４において、ウエハステージ用チャンバー１２に設置されたウエハステージ１８に、ウエハ搬送用アーム１９を介してウエハ５を搬送する、この際、ウエハ搬送前室１５にて十分に酸素分子や水分子が除去されているため、ウエハステージ用チャンバー１２内に酸素や水分子が侵入することはない。

Ｓ３０５において、ロードロック１１を閉じ、ウエハステージ用チャンバー１２とウエハ搬送前室１５との間の空間を遮断する。

Ｓ３０６において、露光部は、試料の一例であるウエハ５に所定のパターンを露光する。言いかえれば、Ｆ_２レーザー発振器から発振された光は、照明光学系４、レクチルステージ用ロードロックシステム内に設置されたレチクルを通過し、さらに投影レンズ３を通過してウエハ５に塗布されたレジストを感光させ、ウエハ５を露光する。ここで、露光部により露光されることにより上記試料であるウエハ５から所定のガスの一例としてレジストからの脱ガスが上記露光部の露光光路に排出される。特に、ウエハステージ用チャンバー１２内に排出される。

Ｓ３０７において、ロードロック１１を開放する。

Ｓ３０８において、ロードロック１１を開放後、ウエハ搬送用アーム１９を介して、ウエハ搬送前室１５へウエハ５を搬送する。

Ｓ３０９において、ロードロック１１を閉じ、ウエハステージ用チャンバー１２とウエハ搬送前室１５との間の空間を遮断する。

Ｓ３１０において、ロードロック１１による遮断後、露光光路排気部は、上記露光部による露光後、大気圧より小さい圧力になるまで上記露光部の露光光路を排気する。言いかえれば、ウエハステージ用チャンバー１２内の窒素を、真空ポンプ１３によって排気する。排気後の圧力は、１Ｐａ以下とするのが望ましい。また、真空ポンプ１３は、ウエハステージ用チャンバー１２内と空間として繋がった照明光学系４、レチクル用チャンバー６、投影レンズ３の内部空間を真空排気するようにしてもよい。さらに言いかえれば、露光光路排気部は、上記露光部用供給部により前回のフローで既に不活性ガスが供給された上記露光部の露光光路を排気する。そして、露光光路排気部は、上記露光部用供給部により供給された不活性ガスと共に上記露光部の露光光路に存在する活性ガスを排気する。ただし、これだけの空間を排気すると非常に時間を要する。また投影レンズの収差などにしても影響が出てくるので、投影レンズとウエハステージは、フッ化カルシウムなどにより遮断される。露光光路排気部は、さらに、上記試料であるウエハ５から排出された所定のガスを排気する。

Ｓ３１１において、露光部用供給部は、上記露光光路排気部により大気圧より小さい圧力になるまで排気された上記露光部の露光光路に不活性ガスを供給する。言いかえれば、露光供給ライン１４から、ウエハステージ用チャンバー１２内に窒素を導入する。また、露光供給ライン１４は、ウエハステージ用チャンバー１２内と空間として繋がった照明光学系４、レチクル用チャンバー６、投影レンズ３の内部空間に窒素を導入する。

Ｓ３１２において、ウエハ搬送前室１５に配置されたウエハ５を外部に取り出す。

この後、同様の動作を経て次の露光処理を行う。以上のように、本実施の形態における露光方法により露光された半導体装置が製造される。

なお、ここではウエハステージ用チャンバー、およびウエハ搬送前室のパージガスを窒素としたが、Ｈｅ、Ａｒなど、不活性ガスであれば良い。

また、以上の説明では、１枚のウエハについて露光処理を行うたびに、ウエハステージ用チャンバー１２内の窒素の置換を行う例をあげたが、歩留まりとスループットによっては、この動作の頻度を少なくしても良い。

また、本実施の形態では、露光光源にＦ_２レーザーを用いたが、ＫｒＦエキシマレーザーや、ＡｒＦエキシマレーザーなどの光源を用いた場合でも構わない。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２におけるフローチャートを示す図である。

図４において、図３と異なるステップは、Ｓ３０２の代わりのＳ４０１、Ｓ４０２である。その他のステップは、図３と同様である。また、実施の形態２における装置構成は、図１、図２と同様である。ただし、窒素ガス排気ライン１７は、真空ポンプと接続する構成とする。窒素ガス排気ライン１７は、真空ポンプ１３と別の真空ポンプを用いても真空ポンプ１３を真空排気口１１３と共用で用いても構わない。

Ｓ４０１において、窒素ガス排気ライン１７は、ウエハ搬送前室１５内を真空排気する。例えば、１Ｐａ以下まで排気する。

Ｓ４０２において、大気圧以下となったウエハ搬送前室１５内を大気圧付近に戻すため、窒素ガス供給ライン１６は、不活性ガスの一例である窒素を供給する。

以上のように、実施の形態２によれば、まず、ウエハ搬送前室１５内を真空排気することで、ウエハ搬送前室１５内の活性ガスを含む不純物を排気し、除去することができる。

実施の形態３．
図５は、実施の形態３におけるフローチャートを示す図である。

図５において、図４と異なるステップは、Ｓ４０２の代わりのＳ５０１である。その他のステップは、図４と同様である。また、実施の形態３における装置構成は、実施の形態２と同様である。

Ｓ５０１において、Ｓ４０１で大気圧以下となったウエハ搬送前室１５内を大気圧付近に戻すため、窒素ガス供給ライン１６は、不活性ガスの一例である窒素を供給する。さらに、ウエハ搬送前室１５内の活性ガスを含む不純物を希釈し、排気するために窒素ガス供給ライン１６は、不活性ガスの一例である窒素を供給し続け、窒素を供給しながら窒素ガス排気ライン１７は、ウエハ搬送前室１５内を大気圧付近の圧力で排気する。

以上のように、実施の形態３によれば、実施の形態２では、十分、不純物を排気しきれず、除去しきれない場合に、さらに窒素パージを行なうことで、不純物の排気、除去を促進することができる。

実施の形態４．
図６は、実施の形態４におけるフローチャートを示す図である。

図６において、図３と異なるステップは、Ｓ３０９〜Ｓ３１２の代わりのＳ６０１〜Ｓ６０４である。その他のステップは、図３と同様である。また、実施の形態４における装置構成は、図１、図２と同様である。

Ｓ６０１において、Ｓ３０８におけるウエハ搬送前室１５へウエハ５を搬送後、真空ポンプ１３は、大気圧より小さい圧力になるまでウエハ搬送前室１５内及び上記露光部の露光光路を排気する。言いかえれば、ウエハ搬送前室１５内及びウエハステージ用チャンバー１２内の窒素を、真空ポンプ１３によって１Ｐａ以下まで排気する。また、真空ポンプ１３は、ウエハステージ用チャンバー１２内と空間として繋がった照明光学系４、レチクル用チャンバー６、投影レンズ３の内部空間を真空排気するようにしてもよい。ただし、これだけの空間を排気すると非常に時間を要する。また投影レンズの収差などにしても影響が出てくるので、投影レンズとウエハステージは、フッ化カルシウムなどにより遮断される。露光光路排気部の一例である真空ポンプ１３は、上記露光部用供給部により供給された不活性ガスと共に上記ウエハステージ用チャンバー内に存在する活性ガスとウエハ搬送前室１５内に拡散した活性ガスとを排気する。露光光路排気部は、さらに、上記試料であるウエハ５から排出された所定のガスとウエハ搬送前室１５内に拡散した所定のガスとを排気する。

Ｓ６０２において、露光部用供給部は、上記露光光路排気部により大気圧より小さい圧力になるまで排気された上記ウエハステージ用チャンバー内とウエハ搬送前室１５とに大気圧、或いは大気圧付近の圧力となるように不活性ガスを供給する。言いかえれば、露光供給ライン１４から、ウエハステージ用チャンバー１２内に窒素を導入する。また、露光供給ライン１４は、ウエハステージ用チャンバー１２内と空間として繋がった照明光学系４、レチクル用チャンバー６、投影レンズ３の内部空間、及びウエハ搬送前室１５に窒素を導入するようにしてもよい。

Ｓ６０３において、ロードロック１１を閉じ、ウエハステージ用チャンバー１２とウエハ搬送前室１５との間の空間を遮断する。

Ｓ６０４において、ウエハ搬送前室１５に配置されたウエハ５を外部に取り出す。

以上のように、実施の形態４によれば、ウエハステージ用チャンバー内からウエハ搬送前室１５に拡散した活性ガスやレジストからの脱ガスをウエハステージ用チャンバー内と共に排気することができる。ウエハステージ用チャンバー内と共に排気することで、次回、ウエハ搬送前室１５を窒素パージする際に、ウエハステージ用チャンバー内からウエハ搬送前室１５に拡散した活性ガスやレジストからの脱ガスを除去する必要を無くすことができる。

実施の形態５．
図７は、実施の形態５による露光装置を説明するための概略図である。

図７では、図１の構成に、さらに、レチクル用ロードロックシステム２が、窒素ガス供給ライン９（配置部用供給部の一例である）、窒素ガス排気ライン１０（配置部用排気部の一例である）、真空ポンプ２３（露光光路排気部、レチクル用排気部の一例である）、窒素ガス供給ライン２４（露光部用供給部、レチクル用供給部の一例である）を有している。その他の構成は、図１、図２と同様である。真空ポンプ２３は、真空ポンプ１３の吸気側配管をレチクル用チャンバー６に接続することで代用してもよい。同様に、窒素ガス供給ライン２４は、窒素ガス供給ライン１４から分岐してもよい。

次に、上記露光装置の動作について説明する。

図８は、実施の形態５におけるフローチャートを示す図である。

Ｓ（ステップ）８０１において、配置部は、上記露光部へレチクルが搬入される前に上記レチクルを配置する。言いかえれば、レチクルをまずレチクル用搬送前室７内に搬送する。

Ｓ８０２において、レチクルを搬送後、レチクル用搬送前室７内は、窒素供給ライン９により不活性ガスの一例である窒素が供給され、窒素が供給されながら窒素ガス排気ライン１０より窒素が排気される。この動作により、レチクル用搬送前室７内を窒素で置換し、窒素をキャリアガスとしてレチクル搬送により混入した酸素分子や水分子などを窒素ガス排気ライン１０から排気し、酸素分子や水分子などを除去することができる。この間、遮断部の一例であるロードロック８は、上記配置部の一例であるレチクル用搬送前室７と上記露光部とを遮断している。以上のように、配置部用供給部は、上記遮断部により上記配置部と上記露光部とが遮断された状態で上記配置部に不活性ガスを供給する。そして、配置部用排気部は、上記遮断部により上記配置部と上記露光部とが遮断された状態で上記供給部により不活性ガスが供給される上記配置部を排気する（この時、レチクル搬送側も遮断されている。これを含めてロードロックシステムとなる）。

Ｓ８０３において、レチクル用搬送前室７内の酸素分子、水分子が十分に除去された後、ロードロック８を開放する。

Ｓ８０４において、レチクル用チャンバー６に設置された図示していないレチクルステージに、レチクル搬送用アームを介してレチクルを搬送する、この際、レチクル用搬送前室７にて十分に酸素分子や水分子が除去されているため、レチクル用チャンバー６内に酸素や水分子が侵入することはない。

Ｓ８０５において、ロードロック８を閉じ、レチクル用チャンバー６とレチクル用搬送前室７との間の空間を遮断する。

Ｓ８０６において、露光部は、試料の一例であるウエハ５に所定のパターンを露光する。言いかえれば、Ｆ_２レーザー発振器から発振された光は、照明光学系４、レチクルステージ用ロードロックシステム２内に設置されたレチクルを通過し、さらに投影レンズ３を通過してウエハ５に塗布されたレジストを感光させ、ウエハ５を露光する。ここで、露光部により露光されることによりレチクルに設置されたペリクル、あるいはペリクルを設置するための接着剤から所定の脱ガスが上記露光部のレチクル用チャンバー内に排出される。なお、ウエハステージと同様、レチクルステージもフッ化カルシウムなどのウインドウで、照明光学系、および投影レンズと基本的に遮断される。

Ｓ８０７において、ロードロック８を開放する。

Ｓ８０８において、ロードロック８を開放後、レチクル搬送用アームを介して、レチクル用搬送前室７へレチクルを搬送する。

Ｓ８０９において、ロードロック８を閉じ、レチクル用チャンバー６とレチクル搬送前室７との間の空間を遮断する。

Ｓ８１０において、ロードロック８による遮断後、露光光路排気部は、上記露光部による露光後、大気圧より小さい圧力になるまで上記露光部の露光光路を排気する。言いかえれば、レクチル用チャンバー６内の窒素を、真空ポンプ２３によって１Ｐａ以下まで排気する。また、レチクル用チャンバー６内と照明光学系４、ウエハステージ用チャンバー１２、投影レンズ３とが空間として繋がっている場合に、真空ポンプ２３或いは真空ポンプ１３は、照明光学系４、ウエハステージ用チャンバー１２、投影レンズ３の内部空間を真空排気するようにしてもよい。さらに言いかえれば、露光光路排気部は、上記露光部用供給部により前回のフローで既に不活性ガスが供給された上記露光部の露光光路（ここでは、特にレクチル用チャンバー６内）を排気する。そして、露光光路排気部は、上記露光部用供給部により供給された不活性ガスと共に上記露光部の露光光路に存在する活性ガスを排気する。露光光路排気部は、さらに、上記ペリクルまたは接着剤から排出されたアウトガス（所定のガスの一例である）を排気する。

Ｓ８１１において、露光部用供給部は、上記露光光路排気部により大気圧より小さい圧力になるまで排気された上記露光部の露光光路の一部であるレチクル用チャンバー６に不活性ガスを供給する。言いかえれば、露光供給ライン２４から、レチクル用チャンバー６内に窒素を導入する。また、露光供給ライン２４は、レチクル用チャンバー６内と照明光学系４、ウエハステージ用チャンバー１２、投影レンズ３とが空間として繋がっている場合に、照明光学系４、ウエハステージ用チャンバー１２、投影レンズ３の内部空間に窒素を導入するようにしてもよい。

Ｓ８１２において、レチクル用搬送前室７に配置されたレチクルを外部に取り出す。

この後、同様の動作を経て次の露光処理を行う。以上のように、本実施の形態における露光方法により露光された半導体装置が製造される。

なお、ここではレチクルステージ用チャンバー、およびレチクル搬送前室のパージガスを窒素としたが、Ｈｅ、Ａｒなど、不活性ガスであれば良い。

また、以上の説明では、レチクルの搬入、搬出についてのフローを記載したが、ウエハについて露光処理を行う工程も上記ステップの途中、或いは前後に設けている。

また、本実施の形態では、露光光源にＦ_２レーザーを用いたが、ＫｒＦエキシマレーザーや、ＡｒＦエキシマレーザーなどの光源を用いた場合でも構わない。

実施の形態６．
実施の形態６における各構成は、図１及び図２と同様である。実施の形態６では、実施の形態１よりもスループットを向上させることが可能な露光装置の動作について説明する。
図９は、実施の形態６におけるフローチャートを示す図である。
Ｓ３０１〜Ｓ３０５までは、図３と同様である。
Ｓ３５６において、露光部は、試料の一例であるウエハ５に所定のパターンを露光する。そして、同時或いは露光中に、Ｓ３０１、Ｓ３０２の動作をおこなう。言いかえれば、次のウエハを用意しておく。Ｆ_２エキシマレーザー発振器から発振された光は、照明光学系４、レクチルステージ用ロードロックシステム内に設置されたレチクルを通過し、さらに投影レンズ３を通過してウエハ５に塗布されたレジストを感光させ、ウエハ５を露光する点は、実施の形態１と同様である。また、、露光部により露光されることにより上記試料であるウエハ５から所定のガスの一例としてレジストからの脱ガスが上記露光部の露光光路に排出される点、特に、ウエハステージ用チャンバー１２内に排出される点も同様である。
Ｓ３０７において、ロードロック１１を開放する。
Ｓ３０８において、ロードロック１１を開放後、ウエハ搬送用アーム１９を介して、ウエハ搬送前室１５へ露光後のウエハ５を搬送し、未露光のウエハをウエハステージに搬送する。言いかえれば、露光後のウエハと未露光のウエハとを交換する。
Ｓ３０９において、ロードロック１１を閉じ、ウエハステージ用チャンバー１２とウエハ搬送前室１５との間の空間を遮断する。
Ｓ３６０において、ロードロック１１による遮断後、露光光路排気部は、大気圧より小さい圧力になるまで上記露光部の露光光路の一部であるウエハステージ用チャンバー１２内を排気する。言いかえれば、ウエハステージ用チャンバー１２内の窒素を、真空ポンプ１３によって１Ｐａ以下まで排気する。さらに言いかえれば、露光光路排気部は、上記露光部用供給部により前回のフローで既に不活性ガスが供給された上記露光部の露光光路を排気する。そして、露光光路排気部は、上記露光部用供給部により供給された不活性ガスと共に上記露光部の露光光路に存在する活性ガスを排気する。また、ここでは、未露光ウエハなので真空排気により減圧してもレジストからアウトガスがでない。
Ｓ３１１において、露光部用供給部は、上記露光光路排気部により大気圧より小さい圧力になるまで排気された上記露光部の露光光路に不活性ガスを供給する。言いかえれば、露光供給ライン１４から、ウエハステージ用チャンバー１２内に窒素を導入する。
Ｓ３６２において、ウエハ搬送前室１５に配置されたウエハ５を外部に取り出し、さらに、次のウエハを前室に搬送する。
以上のように、次のウエハを事前に準備していくことで、スループットを向上させることができる。
図７では、図１の構成に、さらに、レチクル用ロードロックシステム２が、窒素ガス供給ライン９（配置部用供給部の一例である）、窒素ガス排気ライン１０（配置部用排気部の一例である）、真空ポンプ２３（露光光路排気部、レチクル用排気部の一例である）、窒素ガス供給ライン２４（露光部用供給部、レチクル用供給部の一例である）を有している。その他の構成は、図１、図２と同様である。真空ポンプ２３は、真空ポンプ１３の吸気側配管をレチクル用チャンバー６に接続することで代用してもよい。同様に、窒素ガス供給ライン２４は、窒素ガス供給ライン１４から分岐してもよい。

上述したように、Ｆ_２レーザーの光を露光光源に用いた場合、不活性ガスによるパージを実施し、酸素濃度の管理が必要となる。しかし、ウエハステージ部にロードロックシステムを用いた場合、酸素濃度の管理だけでは不十分であり、露光の際、レジストから発生する脱ガスの制御も必要となる。レジストからの脱ガスは有機物質が主成分であるが、これらの脱ガスにより、Ｆ_２レーザーの光が吸収することが分かっている。そこで、以上のように、ウエハステージが設置されたロードロックシステム部分に、真空ポンプと高純度のパージガス供給ラインを設置し、露光後のウエハ交換の際、レジストから発生した脱ガスを、パージガスである窒素ごと排出することで、露光の際、レジストから発生し、ウエハステージが設置されたロードロック内に充満した脱ガスを、除去することができる。

実施の形態１による露光装置を説明するための概略図である。 図１におけるウエハステージ用チャンバーも内部構造の概略図である。 実施の形態１におけるフローチャートを示す図である。 実施の形態２におけるフローチャートを示す図である。 実施の形態３におけるフローチャートを示す図である。 実施の形態４におけるフローチャートを示す図である。 実施の形態５による露光装置を説明するための概略図である。 実施の形態５におけるフローチャートを示す図である。 実施の形態６におけるフローチャートを示す図である。 Ｆ_２レーザー光の照射によるＦ_２リソグラフィ用レジストの脱ガスの種類と量とを表で示した図である。

符号の説明

１ ウエハステージ用ロードロックシステム、２ レチクル用ロードロックシステム、３ 投影レンズ、４ 照明光学系、５ ウエハ、６ レチクル用チャンバー、７ レチクル用搬送前室、８ ロードロック、９ 窒素ガス供給ライン、１０ 窒素ガス排気ライン、１１ ロードロック、１２ ウエハステージ用チャンバー、１３ 真空ポンプ、１４ 窒素ガス供給ライン、１５ ウエハ搬送前室、１６ 窒素ガス供給ライン、１７ 窒素ガス排気ライン、１８ ウエハステージ、１９ ウエハ搬送用アーム、２０ Ｆ_２レーザー発振器、１１３ 真空排気口、１１４ 窒素ガス供給口。

Claims (7)

1. 試料に所定のパターンを露光する露光部と、
   上記露光部による露光後、大気圧より小さい圧力になるまで上記露光部の露光光路を排気する露光光路排気部と
   を備えたことを特徴とする露光装置。
2. 上記露光部は、上記露光光路排気部により大気圧より小さい圧力になるまで排気された上記露光部の露光光路に不活性ガスを供給する露光部用供給部を有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 上記露光部は、不活性ガスを供給する露光部用供給部を有し、
   上記露光光路排気部は、上記露光部用供給部により不活性ガスが供給された上記露光部の露光光路を排気することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
4. 上記露光光路排気部は、上記露光部用供給部により供給された不活性ガスと共に上記露光部の露光光路に存在する活性ガスを排気することを特徴とする請求項３記載の露光装置。
5. 上記露光部により露光されることにより上記試料から所定のガスが上記露光部の露光光路に排出され、
   上記露光光路排気部は、さらに、上記試料から排出された所定のガスを排気することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
6. 上記露光装置は、さらに、
   上記露光部へ上記試料が搬入される前に上記試料を配置する配置部と、
   上記配置部と上記露光部とを遮断する遮断部と、
   上記遮断部により上記配置部と上記露光部とが遮断された状態で上記配置部に不活性ガスを供給する配置部用供給部と、
   上記遮断部により上記配置部と上記露光部とが遮断された状態で上記供給部により不活性ガスが供給される上記配置部を排気する配置部用排気部と
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
7. 露光部の露光光路に上記露光部用供給部により不活性ガスを大気圧以上まで供給する供給工程と、
   上記供給工程による不活性ガス供給後、試料に所定のパターンを露光する露光工程と、
   上記露光工程による露光後、大気圧より小さい圧力になるまで上記露光部の露光光路を排気する排気工程と
   を備えたことを特徴とする露光方法。

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