JP2005191496A - 濃度測定機構、露光装置、デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 露光装置内の微量な酸素濃度を測定する装置において、大気などの高濃度の酸素から保護する構造を設け、高濃度の酸素にさらされた際の酸素ショックを防ぎ、常に高精度測定が行なえる濃度測定器を構成する。
【解決手段】 露光装置内で酸素濃度計を隔離する手段を有し、露光装置を大気開放した際、酸素濃度計を隔離して、その隔離された空間に不活性ガスを供給することによって、酸素濃度計を高濃度ショックから守る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、露光装置等の光学機器において、光源からレチクル等を介して被露光体に至る光路中の少なくとも一部において、不活性ガス等でパージを行っている部分を有する光学機器及び露光装置、又はその不活性ガス中に含まれるある気体濃度を測定する濃度測定器に関するものである。

近年、半導体集積回路はますます集積度を高め、現在ナノオーダーの微細加工を要求されるようになっている。そのため露光装置は、微細加工の手段として露光光源であるレーザーの短波長化を行ない、安定した露光性能を維持するために高いクリーン度を保つように設計され、クリーンルーム等のきれいな環境で使用されている。だが、露光光源レーザーの短波長化に伴い、露光光が露光装置内部の不純物を酸素（Ｏ２）と光化学反応させるようになり、その生成物が光学素子（レンズやミラー等）に付着してレンズやミラーを曇らせ、照度劣化を引き起こすことが問題視された。

そのため、これまでのＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザを光源にもつ露光装置では、前記不純物がレンズやミラー等に付着することによる照度劣化や、光路上雰囲気に含まれる酸素等の光吸収作用による透過率の減少を防ぐために、レーザー光路上に配置された光学素子を、不活性ガスでパージした空間に納める手段が取られている。そして、その内部空間の酸素濃度を監視することによって、内部空間のパージの度合いを見極め、露光環境を満たしているかを判断していた。

例えば、図８は露光装置の一部を抜粋し簡略化した図である。１０１は露光装置光学系の一部の構造体で、内部にレンズ群１０２を有し、シールガラス１０３を介してレーザー光源１０５からの露光光１０６を、構造体外部まで導いている。この内側を１０７ａ、１０７ｂのような配管の片方から不活性ガスを供給、もう片方から排気が行なわれ、常にクリーンな不活性ガスによってパージしている。１０８は回転部材であり、１０６（露光光）を調光するフィルター１０９が取り付けられ、この１０８（回転部材）を駆動させるためモーターが１１０である。１１１はモーターホルダーであり、これによって１１０（モーター）を露光装置に固定している。このような構成のユニットは、前記光化学反応による付着物が１０レンズ群２や１０９（調光フィルター）を曇らせた場合、１０２、１０９を新しい物へ交換するためや、露光光の出力を調整するために調光フィルターを様々な種類の物へと変更を行なうため、しばしば大気開放を行なう。そのため、酸素濃度が高くなる機会が頻繁にある。

また、露光装置では光学素子の付着した汚れを取り除くために、露光光路上の空間に酸素を注入することでオゾンを発生させ、そのオゾンの力で付着物を取り除く光洗浄を行なっている。このようなメンテナンスの後も、１０１内部の酸素濃度が高くなってしまう。

そのため、酸素濃度を測定するために酸素濃度計が１１２、もしくは図９の１１３のように取り付けてあり、１０１内部の酸素濃度を測定することで、１内部の雰囲気が十分に不活性ガスに置換されて露光性能に影響が無いことを確認し、大気解放後からの露光開始の判断をしていた。

例えば、特許文献１には、酸素濃度計を露光装置内部に備えつけ、酸素濃度を監視することで安定した露光性能を維持する露光装置に関する開示がある。

これまでの露光装置で用いられてきた短波長レーザーの中で、酸素によって光が吸収されてしまう性質を持つＡｒＦレーザーでも、酸素濃度５０〜１００ｐｐｍ程度で十分の透過率が得られる。このレンジの酸素濃度を測定する濃度計の場合、測定精度は±１０〜５０ｐｐｍ程度で十分であった。つまり、これまでの露光装置においては、微小な酸素濃度の測定が必要なかったため、微量の酸素濃度の測定については考慮されていなかった。従って、酸素濃度計が大量の酸素を含む大気に触れてしまったとしても、酸素濃度計の元々の測定誤差が大きいために、濃度測定器が測定可能上限を超える高濃度な雰囲気に暴露されることで測定値の精度異常が生じる現象（以下これを、高濃度ショックという）による誤差の影響も小さく、この高濃度ショックを考慮する必要が無かった。
特開平１１−０８７２３０号公報

しかしながら、次世代の露光装置で用いられるＦ２レーザーは、酸素による光の吸収率がＡｒＦレーザーの１００倍以上に大きくなる。さらに酸素ばかりでなく、水分によってもその光が吸収されてしまう。このため、Ｆ２レーザーでＡｒＦレーザーと同等の照度を得るためには、酸素濃度、水分濃度を共に１０ｐｐｍ未満程度にすることが必要であり、露光装置のレーザー光路の酸素濃度、水分濃度を管理し、極めて低い濃度に維持する必要がある。そのためには、微量の濃度を高精度（例えば０．１ｐｐｍ単位まで）に測定する必要があるが、微量な濃度を測定できる高性能の濃度測定器ほど、高濃度の気体にさらされた場合の高濃度ショックが大きく、正確な測定が行なえるまでに長時間の回復時間が掛かってしまう。

例えば図７は、不活性ガスでパージしたチャンバー内部の酸素濃度を測定した実験値（破線）と、チャンバー内部での酸素濃度の計算値（一点鎖線）とを比較したグラフである。不活性ガスでパージしたチャンバーを数分開放して再びパージを行ない、その雰囲気の酸素濃度を測定した。従来方式では、チャンバー開放中に測定器を放置した状態で再パージ後の測定を行なったものである。この図７から、メンテナンスやフィルター交換のために露光装置を大気開放してしまうと、大気にさらされた酸素濃度計が高濃度酸素ショックにより、再び正確な測定値を示すまで長時間かかってしまう。場合によっては、故障してしまうことも考えられる。

また、例えば、図７のＡ点の酸素濃度が露光開始条件だとする。この場合、従来の測定方法では濃度計が高濃度ショックから回復していないため、実際の濃度よりも高い値を示してしまう。このため、未だ酸素濃度が十分下がりきっていないと誤認識してしまい、露光を開始することができない。これにより、露光装置のダウンタイムを必要以上に長くとってしまい、装置停止状態が長時間続くことになってしまう。

よって、本出願に係る発明の目的は、例えば酸素（水分でも他の物質でも構わない）等の濃度を高精度に測定可能な濃度測定器を高濃度ショックから守り、常に精度の高い濃度測定を行えるようにした、濃度測定器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の一側面としての濃度測定機構は、密閉空間内の所定気体の濃度を測定する濃度測定機構であって、前記密閉空間内の所定気体の濃度を測定する第１濃度測定器の少なくとも一部を、前記密閉空間に対し隔離された隔離空間内に隔離する隔離手段を有しており、前記隔離手段は、前記濃度測定器の少なくとも一部を、前記密閉空間に対して開放することが可能であることを特徴としている。

また、本発明の別の側面としての濃度測定機構は、密閉空間内の所定気体の濃度を測定する濃度測定機構であって、前記密閉空間内の前記所定気体の濃度を測定する第１測定部を有する第１濃度測定器と、前記測定部を格納し、前記密閉空間に対して開放と隔離とを切り替え可能な隔離空間とを有することを特徴としている。

ここで、前記隔離空間に前記所定気体とは異なるを供給する気体供給手段を有していたり、前記隔離空間内の気体を前記所定気体とは異なる気体で置換する置換手段を有していたりしても構わない。

また、前記隔離空間を前記密閉空間に対して隔離したとき、該隔離空間の圧力が、前記密閉空間の圧力よりも高いことが好ましい。

また、前記所定気体の濃度を測定する第２濃度測定器を有しており、該第２濃度測定器の測定可能範囲と前記第１濃度測定器の測定可能範囲とが互いに異なることが望ましい。また、前記第２濃度測定器の測定可能範囲の上限値が、前記第１濃度測定器の測定可能範囲の上限値より高いことが望ましい。また、前記第２濃度測定器の測定可能範囲と前記第１濃度測定器の測定可能範囲とが全く重ならないことが望ましい。

また、前記所定気体の濃度を測定する第２濃度測定器を有しており、前記第２濃度測定器の前記所定気体を測定する第２測定部が、前記密閉空間内で且つ前記隔離空間外に配置されていることが望ましい。

また、本発明の別の側面としての濃度測定機構は、密閉空間内の所定気体の濃度を測定する濃度測定機構であって、前記密閉空間内の前記所定気体の濃度を測定する第１測定部を有する第１濃度測定器と、前記測定部を格納する隔離空間を、前記密閉空間に対して開放と隔離とに切り替え可能な隔離手段と、前記隔離空間に前記所定気体とは異なるを供給する気体供給手段とを有していることを特徴としている。

ここで、前記所定気体の濃度を測定する第２濃度測定器を有しており、該第２濃度測定器の測定可能範囲の下限値が前記第１濃度測定器の測定可能範囲の上限値よりも高いことが望ましい。

ここで、前記所定気体が酸素である、または前記所定気体が水分であることが望ましい。勿論他の物質であっても構わないが、短波長の紫外線、特に１００〜２００ｎｍの光を吸収する物質であることが望ましい。

前記隔離手段は、前記密閉空間と前記隔離空間との間に設けられたバルブであることが望ましい。

本発明の一側面としての露光装置は、光源からの光でレチクルのパターンを照明し、前記レチクルのパターンを被露光体上に形成する露光装置であって、上述の濃度測定機構を有することを特徴としている。

また、本発明の別の側面としての露光装置は、光源からの光でレチクルのパターンを照明する照明光学系と、前記レチクルのパターンを被露光体に投影する投影光学系と、上述の濃度測定機構とを有する露光装置であって、前記密閉空間が可動な光学素子を含む空間であることを特徴としている。

また、本発明の一側面としてのデバイスの製造方法は、上述の露光装置を用いて前記被露光体を露光する工程と、前記露光された被露光体を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。

上記のように構成すれば、測定対象の装置の初回立ち上げ時や、メンテナンス後の立ち上げ時に、早い段階で濃度の測定を行うことができる。

以下、図面を用いて各実施例を説明する。

図１は、内部が不活性ガスによってパージされている露光装置の光学系内部にある酸素濃度計（第１酸素濃度計）を、前記露光装置の光学系内部から隔離出来る構造を設け、前記光学系内部を大気開放した際、酸素濃度計を前記光学系内部から隔離し、大気から保護する本発明を適用した実施例である。

１は露光装置光学系の一部の構造体であり、内部にレンズ群２と回転部材３を有し、構造体内部は４ａ、４ｂの配管によって不活性ガスでパージされている。そして、レーザー光源５からの露光光６は、シールガラス７とレンズ群２と、回転部材３に取り付けられた第１調光フィルター８ａを介すことで、目的に応じた照明光を作り出し、構造体外部へ導かれる。

回転部材３は、モーターホルダー９に取り付けられたモーター１０によって駆動し、必要に応じて第１調光フィルター８ａと第２調光フィルター８ｂを切り替える。これらで構成された１内部の酸素濃度を測定するための酸素濃度計が１１であり、これによって構造体１内部のパージ状況を監視している。１２はメンテナンス用のドアであり、レンズ群２に曇りが生じ交換が必要になった時や、調光フィルター８を目的に応じて変更する時に、このドア１２を開放しメンテナンスを行なう。

メンテナンスのためにドア１２が開放されると、構造体１内部が大気雰囲気にさらされるため、１内部の酸素濃度は約２０万ｐｐｍ（大気雰囲気で酸素濃度２０％と仮定した場合）となる。本実施例で用いる高精密濃度測定器の場合は、測定レンジがおよそ０．０１〜１００ｐｐｍであり、このまま放置しておくと酸素濃度計が高濃度ショックを受けてしまう。（本実施例は、測定対象の気体、ガスの濃度が大気雰囲気内に含まれる測定対象の濃度の１００分の１以下、もしくは１０００分の１以下しか含まないような場合の、濃度測定手段、濃度測定機構である。）そのため、構造体１の内部空間が大気開放されている間、エアオペレートバルブ１３によって隔離空間を形成し、その隔離空間内に酸素濃度計１１（特に酸素濃度計の測定部、検出部）を収納することによって、この酸素濃度計１１を大気開放されている空間に対して隔離する。そしてメンテナンスが終了し、再びドア１２が閉じられ不活性ガスによるパージが開始されると、このエアオペレートバルブ１３が開放され、構造体１内部の酸素濃度の測定を開始することができる。このため、酸素濃度計１１を大気にさらすことなくメンテナンスを行なうことができるため、高濃度ショックを防止することができる。また、エアオペレートバルブ１３は任意に開閉することができるので、構造体１内部の濃度が所定の濃度に達してから開放し、濃度測定を開始することで更に安全で正確な測定を行なうことができる。例えば、再パージ開始直後で、１内部の酸素濃度が測定限界値である１０００ｐｐｍ以上の間はエアオペレートバルブ１３を開放せずに、所定の濃度に達した後、例えば測定レンジ（測定可能範囲）である５００〜１０００ｐｐｍになった後に開放し、測定を開始することで、確実に高濃度ショックを防止することができる。

ここで、構造体１の内部の濃度を測定できる別の酸素濃度計（第２酸素濃度計）によって、構造体１の内部の濃度を測定できるようにしておくと良い。この別の酸素濃度計は勿論前述の隔離空間の外側に配置されており、測定レンジは５００〜１０００ｐｐｍより高い値とする。好ましくは、隔離空間内に配置されている酸素濃度計の測定レンジの上限値より高い濃度を、つまり酸素濃度計の測定レンジの上限値から大気中の酸素濃度までを含む酸素濃度範囲を測定レンジとする酸素濃度計であることが好ましいが、その中の酸素濃度範囲の少なくとも一部を測定レンジとする酸素濃度計であれば構わない。また、第２酸素濃度計の下限値が第１酸素濃度計の上限値よりも高い、及び／又は第１酸素濃度計の測定レンジの上限値が第２酸素濃度計の測定レンジの上限値より高い、及び／又は第１酸素濃度計の測定レンジと第２酸素濃度計の測定レンジとが全く重ならない状態であることが望ましい。尚、測定部、検出部とは、濃度計と言っても、勿論濃度計に接触しているすべての空間の濃度を測定する訳ではなく、ある特定の部位に接触している領域の酸素（気体）濃度を測定している訳であり、その特定の部位のことを濃度計の測定部（検出部）と称している。

ここで、高濃度域の濃度変化は線形的な変化であり、容易に予測することが可能なため、メンテナンス等の作業（つまりパージ空間の大気開放）が終了した後のパージ開始後、所定時間経過した段階でバルブを自動開放し、酸素濃度の測定を開始してもよい。

更に望ましい形としては、図１に示すように、エアオペレートバルブ１３によって酸素濃度計を隔離した空間（以後、濃度計隔離空間と記す）に、配管２２ａ、２２ｂを取り付ける。これによって、構造体１内部空間と別々に、濃度計隔離空間の不活性ガスによるパージができるようになっている。これよって、構造体１を大気開放した際にも、濃度計隔離空間は常に不活性ガスの供給、排気が行なわれているので、より確実に酸素濃度計１１を保護することが可能となる。

また、濃度計隔離空間に配管２２ａ，２２ｂから不活性ガスを供給し、濃度計隔離空間の圧力を構造体１の内部圧よりも高くしておくことで、仮に構造体１が大気開放を行なっている際にエアオペレートバルブ１３がリークを起こしても、大気からの影響を低減することが可能となる。

この第１の実施例を適用することにより、メンテナンス等で構造体を大気開放する場合、大気のような高濃度の酸素から測定器を保護することができるため、高濃度酸素ショックを防ぐことができる。そのため、メンテナンス終了直後から正確な酸素濃度測定が可能となる。

具体的には、図７を用いて説明する。図７は、不活性ガスでパージしたチャンバー内部の酸素濃度を測定した実験値（破線）と、チャンバー内部での酸素濃度の計算値（一点鎖線）と、保護方式（実施例１の方式）での酸素濃度（実線）とを比較したグラフである。不活性ガスでパージしたチャンバーを数分開放して再びパージを行ない、その雰囲気の酸素濃度を測定した。従来方式では、チャンバー開放中に測定器を放置した状態で再パージ後の測定を行なったものである。この図７から明らかなように、実施例１において、酸素濃度計は明らかに高濃度ショックから守られており、常に精度の高い濃度測定を行える状態であることが分かる。つまり、保護方式（実線）はチャンバー開放中に測定器を個別パージによって保護し、再パージ後の測定を行なったものである。従来方式は理論値と大きな差があるのに対して、保護パージを行なった場合、計算値とほぼ一致する。完全に一致しないのは、理論値を求めた計算式は、チャンバーからのアウトガス量等を考慮していないためである。この結果からも分かるように、たった数分でも大気の影響を受けると測定値が大きく狂ってしまうことが分かる。

図２は、図９の従来例２の濃度測定器を使用した場合に、前記光学系内部を大気開放した際、酸素濃度計を前記光学系内部から隔離し、大気から保護する本発明を適用した実施例である。第１の実施例の構造と同様に、３０は露光装置光学系の一部の構造体であり、構造体３０内部は３１ａ、３１ｂ、配管によって不活性ガスでパージされている。そして、３１ｂから排気されるガスを測定する酸素濃度計が３２である。この酸素濃度計３２の吸気側、排気側の両方に密閉用バルブ３３、３４を設け、３０内部が大気開放された際に、このバルブを閉じることで濃度計保護のための隔離空間を作り出すことができる。また、構造体３０を再び不活性ガスによりパージした時、内部の酸素濃度が所定の濃度になるまでバルブ３３に設けられた排気管３５より排気を行ない、高濃度ショックが起こらない濃度まで酸素濃度計３２を保護することも可能である。第１の実施例でも述べたが、高濃度域の濃度変化は容易に予測することが可能なため、パージ開始後、所定の時間でバルブを自動で切り替え、濃度の測定を開始してもよい。

更に望ましい形としては、図２のように、構造体３０に不活性ガスの供給、排気を行なうための配管３１ａ、３１ｂに連絡配管４０を設け、構造体３０へ不活性ガスの供給を行なわない場合には、バルブ４１、３３を閉じ、４０に設けられたバルブ４２を開けることで、酸素濃度計に不活性ガスを供給することが可能である。この第２の実施例を適用することにより、従来例２のような測定器の場合にも、大気から保護することが可能となる。

第２の実施例の変形例として、図３のような構成でも良い。この図３は、第２の実施例の機能を酸素濃度計に組み込んだ実施例である。

酸素濃度計５０には、流路切り替え機能と、遮断機能を兼ね備えたバルブ５１，５２，５３が構成され、それぞれに配管を取り付けることが可能である。３０内部の濃度測定を行なう場合にはバルブ５１，５２を開くことで、ガスを測定する。３０を大気開放する場合は、バルブ５１，５２，５３を閉じ５０内部を密閉するか、バルブ５２，５３を開き、５０に不活性ガスを供給することで、５０内部の測定部が大気に触れることを防止できる。また、構造体内部を再び不活性ガスによってパージを開始し濃度を測定する場合にも、バルブ５１に設けられた不図示の排気弁により排気を行ない、所定の濃度に達してから測定を開始することが可能である。

この変形例のように、測定器に保護機能を取り入れることによって、測定対象側に特別に密閉機構を設けなくても、高濃度酸素ショックを防ぐことができ、高精度な濃度測定が可能となる。

この第２の実施例適用することにより、従来例２のような測定器の場合にも第１の実施例と同様に濃度測定器を大気から保護することが可能となり、メンテナンス等で構造体を大気開放する場合、大気のような高濃度の酸素から測定器を保護することができるため、高濃度酸素ショックを防ぐことができる。

図４は、第１、第２の実施例を同時に適用した図である。

例えば、レンズ群２や調光フィルター８を交換するためにドア１２を開けたとする。この時、エアオペレートバルブ１３が閉じ、粗測定用酸素濃度計５６を隔離する。これと同時に、酸素濃度計５０に設けられた５１（バルブ）を閉じて大気を遮断し、さらにバルブ５３によって不活性ガスの流路を切り替え、酸素濃度計５０へ不活性ガスを供給し、大気からの保護を開始する。

メンテナンスが終了し１２が閉じられたら、５３を切り替え、構造体５７内部にも不活性ガスを供給する。そしてエアオペレートバルブ１３を開放し、粗測定用酸素濃度計５６によって５７内部の濃度を測定し、その濃度が５０の測定レンジになったところで、５３による不活性ガスの供給を停止、５１を開放し、５０による精密測定を開始する。

パージしたチャンバー内部の濃度変化は、高濃度域時の濃度変化の予測は容易であるが、濃度が微少になればなるほどその予測は難しくなる。そのため、例えば１００ｐｐｍ以下での使用が望ましいような精密酸素濃度計を用いる場合には、時間予測ではなく高濃度域の測定レンジを持つ酸素濃度計で粗測定を行ない、精密酸素濃度計が高濃度ショックを受けない濃度かどうかの確認を行なった方が確実に高濃度ショックを回避できるようになる。そこで、第３の実施例の構成を用いることで、この問題にも完全に対応できるようになる。

この第３の実施例適用することにより、高濃度ショックを受ける濃度を回避することが確実に行なえるようになり、高濃度ショックを完全に防ぐことがでる。このため、大気開放が必要なメンテナンスの終了直後からでも精密な濃度測定が可能となる。

図５は、本発明を適用した濃度測定器の配管系統図である。５９は測定対象を取り付けるための取り付け口であり、測定ガスは３方向弁６０を経由して、調節バルブ６７、６８によって最適な流量に調節され、酸素濃度計６１ａ、水分濃度計６１ｂへ導かれる。ここでは、酸素濃度計と水分濃度計についてしか述べないが、測定したいガス成分の濃度計を並列して接続しても良い。

バルブ６２，６３は測定対象が大気開放を行なっている場合には、６１ａ、６１ｂに影響を及ぼさないために、閉じることができる。測定対象が大気開放から再びパージを開始した直後であったり、測定ガスの酸素濃度が高いことが予想される場合は、バルブ６３を開放し、粗測定用の酸素濃度計６１ｃによって濃度が監視でき、測定対象のガスが所定の濃度になるまで排気することが可能である。６４は不活性ガス供給装置であり、供給ガスはバルブ６５と圧力調節器である６６によって調節され、６０（３方向弁）を切り替えることによって６１ａ、６１ｂへ供給することができる。この構成によって濃度測定器は大気にさらされること無く常に酸素濃度や水分濃度を低濃度な状態を保っている。

この第４の実施例適用することにより、常に高精度な測定が行なえる濃度測定器を構成することができる。

図６は、露光装置の光学系を簡略化した図である。レーザー光源７０から照射された光は、ミラー７１によって、照明系ユニットである７２に入る。７２内部には、レンズ７３等が内部に配置された照明系鏡筒７４、７５、７６が配置されており、露光光はこの鏡筒やミラー７７、７８によって、レチクル７９へ導かれる。その後、投影系ユニット８０によって、レチクル７９のパターンをウェハー面８１に照射する。

このような前記露光装置の７４、７５、７６又は投影系ユニット８０に、第１乃至４の実施例の濃度測定器８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄを用いることで、露光装置内部の雰囲気の正確な濃度測定を可能とする。

さらに、この図８のように、各チャンバーごとに濃度計が設置することによって、例えば７４をメンテナンスで開放した場合には、８２ａのみを保護する。そして、この８２へ供給する保護用のパージガスは、他のユニットをパージした後の排気ガスを利用することで、パージに用いる不活性ガスの節約も可能となる。

この第５の実施例適用することにより、実施例１乃至４の装置を、図６のような光学系に用いることによって、露光雰囲気の正確な酸素濃度が測定することができるため、装置の稼働率を向上させることができる。

次に、図１０及び図１１を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例６を説明する。

図１０は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。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。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェ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）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。

図１１は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。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うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上説明したように、本実施例によれば、露光装置に使用されている酸素濃度計などの高精度濃度測定器を、メンテナンス等で測定対象物を大気開放した際に大気から濃度測定器を保護し、高濃度ショックを防止することができ、再び高精度な測定を即座に開始することができる。

特に、酸素、水分によってその光が吸収されてしまうＦ２レーザーのような短波長のレーザーを用いた露光装置において、メンテナンス直後から微量の酸素濃度を正確に測定するが可能となり、濃度測定器が回復するまでの無駄な待ち時間を省くことができる。

この効果から、露光装置の初回立ち上げ時や、メンテナンス後の立ち上げ時間を短縮させることができる。したがって、本発明によれば、露光装置の稼働率の向上、信頼性の向上を実現することができる。

また、前記密閉空間を大気開放した際にも、測定器保護のための前記隔離空間へ不活性ガスが供給できるため、隔離構造からのリークや、アウトガスによる隔離空間内部の酸素濃度、水分濃度の上昇を防ぐことが可能となる。これにより、高濃度ショック防止を確実に行えることができる。また、上記の構成において、仮に隔離後の密閉度が不十分でリークが生じた場合にも、測定器側へ大気が入り込むことを低減できる。上記の気体交換手段と併用することで、測定器をより安全に保護することが可能となる。

また、密閉空間の濃度を、粗測定することが可能となり、精密測定用による測定を行なう前に、精密濃度計に悪影響が無い濃度かどうかの判断が可能となる。これにより、高濃度ショックの影響を大きく受ける精密測定用の酸素濃度計による測定を、安全に行なうことができる。

また、濃度計自体に保護機構が備えつけられているために、測定対象側に特別な構造が必要とされなくなる。このため、測定対象の構造に左右されずに精密測定を行なうことが可能となる。

また、メンテナンス等により露光装置を大気開放した際に、メンテナンス直後から微量の酸素濃度を正確に測定するが可能となり、濃度測定器が高濃度ショックから回復するまでの無駄な待ち時間を省くことができ、高信頼性、高稼働率の露光装置を実現することができる。

本発明の第１の実施例に係る、不活性ガス空間内部にある酸素濃度計を、前記空間内部を大気開放した際、酸素濃度計を前記光学系内部から隔離し、前記隔離空間を不活性ガスでパージする構成を説明する図 本発明の第２の実施例に係る、不活性ガス空間の酸素濃度を測定する酸素濃度計を、前記空間を大気開放した際、酸素濃度計を不活性ガスによってパージする構成を説明する図 本発明の第２の実施例の変形例に係る、第２の実施例の構成を、酸素濃度計に組み込んだ構成を説明する図 本発明の第３の実施例に係る、第１の実施例と第２の実施例の構成を、酸素濃度計に組み込んだ構成を説明する図 本発明の第４の実施例に係る、本発明を適用した濃度測定器の配管系統図 本発明の第３の実施例に係る、第１の実施例と第２の実施例の構成を、同時に適用した構成を説明する図 酸素濃度測定の実験値、計算値の比較図 従来例１を説明する図 従来例２を説明する図 実施例６のデバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図１０に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。

符号の説明

１ 構造体
２ レンズ群
３ 回転部材
４ａ 不活性ガス排気用配管
４ｂ 不活性ガス供給用配管
５ レーザー光源
６ 露光光
７ シールガラス
８ａ 調光フィルター
８ｂ 調光フィルター
９ モーターホルダー
１０ モーター
１１ 酸素濃度計
１２ ドア
１３ エアオペレートバルブ
２２ａ 濃度計用不活性ガス排気用配管
２２ｂ 濃度計用不活性ガス供給用配管
３０ 構造体
３１ａ 不活性ガス供給用配管
３１ｂ 不活性ガス排気用配管
３２ 酸素濃度計
３３，３４ バルブ
３５ 排気管
４０ 不活性ガス連絡用配管
４１，４２ バルブ
５０ 酸素濃度計
５１〜５３ バルブ
５５ａ 不活性ガス供給用配管
５５ｂ 不活性ガス排気用配管
５６ 粗測定用酸素濃度計
５７ 構造体
５９ 測定対象取り付け口
６０ ３方向弁
６１ａ 精密酸素濃度計
６１ｂ 水分濃度計
６１ｃ 粗測定用酸素濃度計
６２〜６３ バルブ
６４ 不活性ガス供給装置
６５ バルブ
６６ 圧力調節器
６７，６８ 流量調節バルブ
６９ バルブ
７０ レーザー光源
７１ 反射ミラー
７２ 照明系ユニット
７３ レンズ
７４〜７６ 鏡筒
７７，７８ 反射ミラー
７９ レチクル
８０ 投影系ユニット
８１ ウェハー
８２ 酸素濃度計
１０１ 構造体
１０２ レンズ群
１０３ シールガラス
１０５ レーザー光源
１０６ 露光光
１０７ａ 不活性ガス供給用配管
１０７ｂ 不活性ガス排気用配管
１０８ 回転部材
１０９ａ 調光フィルター
１０９ｂ 調光フィルター
１１０ モーター
１１１ モーターホルダー
１１２ 酸素濃度計
１１３ 酸素濃度計
１１４ ドア

Claims (17)

1. 密閉空間内の所定気体の濃度を測定する濃度測定機構であって、
   前記密閉空間内の所定気体の濃度を測定する第１濃度測定器の少なくとも一部を、前記密閉空間に対し隔離された隔離空間内に隔離する隔離手段を有しており、
   前記隔離手段は、前記濃度測定器の少なくとも一部を、前記密閉空間に対して開放することが可能であることを特徴とする濃度測定機構。
2. 密閉空間内の所定気体の濃度を測定する濃度測定機構であって、
   前記密閉空間内の前記所定気体の濃度を測定する第１測定部を有する第１濃度測定器と、
   前記測定部を格納し、前記密閉空間に対して開放と隔離とを切り替え可能な隔離空間とを有することを特徴とする濃度測定機構。
3. 前記隔離空間に前記所定気体とは異なるを供給する気体供給手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載の濃度測定機構。
4. 前記隔離空間内の気体を前記所定気体とは異なる気体で置換する置換手段を有することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の濃度測定機構。
5. 前記隔離空間を前記密閉空間に対して隔離したとき、該隔離空間の圧力が、前記密閉空間の圧力よりも高いことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の濃度測定機構。
6. 前記所定気体の濃度を測定する第２濃度測定器を有しており、該第２濃度測定器の測定可能範囲と前記第１濃度測定器の測定可能範囲とが互いに異なることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の濃度測定機構。
7. 前記第２濃度測定器の測定可能範囲の上限値が、前記第１濃度測定器の測定可能範囲の上限値より高いことを特徴とする請求項６に記載の濃度測定機構。
8. 前記第２濃度測定器の測定可能範囲と前記第１濃度測定器の測定可能範囲とが全く重ならないことを特徴とする請求項６又は７に記載の濃度測定機構。
9. 前記所定気体の濃度を測定する第２濃度測定器を有しており、前記第２濃度測定器の前記所定気体を測定する第２測定部が、前記密閉空間内で且つ前記隔離空間外に配置されていることを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の濃度測定機構。
10. 密閉空間内の所定気体の濃度を測定する濃度測定機構であって、
    前記密閉空間内の前記所定気体の濃度を測定する第１測定部を有する第１濃度測定器と、
    前記測定部を格納する隔離空間を、前記密閉空間に対して開放と隔離とに切り替え可能な隔離手段と、
    前記隔離空間に前記所定気体とは異なるを供給する気体供給手段とを有していることを特徴とする濃度測定機構。
11. 前記所定気体の濃度を測定する第２濃度測定器を有しており、該第２濃度測定器の測定可能範囲の下限値が前記第１濃度測定器の測定可能範囲の上限値よりも高いことを特徴とする請求項１０記載の濃度測定機構。
12. 前記所定気体が酸素であることを特徴とする請求項１乃至１１いずれか１項記載の濃度測定機構。
13. 前記所定気体が水分であることを特徴とする請求項１乃至１１いずれか１項記載の濃度測定機構。
14. 前記隔離手段は、前記密閉空間と前記隔離空間との間に設けられたバルブであることを特徴とする請求項１乃至１３いずれかに記載の濃度測定器。
15. 光源からの光でレチクルのパターンを照明し、前記レチクルのパターンを被露光体上に形成する露光装置であって、請求項１乃至１４いずれか１項に記載の濃度測定機構を有することを特徴とする露光装置。
16. 光源からの光でレチクルのパターンを照明する照明光学系と、前記レチクルのパターンを被露光体に投影する投影光学系と、請求項１乃至１４いずれか１項に記載の濃度測定機構とを有する露光装置であって、前記密閉空間が可動な光学素子を含む空間であることを特徴とする露光装置。
17. 請求項１５又は１６に記載の露光装置を用いて前記被露光体を露光する工程と、前記露光された被露光体を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。

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