JP2005340513A

JP2005340513A - フィルタ装置及び露光装置

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Publication number: JP2005340513A
Application number: JP2004157681A
Authority: JP
Inventors: Makiko Kikuchi; 牧子菊池
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】不純物質を十分に除去した気体を供給できるようにする。
【解決手段】露光装置内に画成された気体供給室に供給される気体の供給路３９，４２，４５，４７，５９中に設けられた低湿気体（湿度１０００ｐｐｍ程度以下）に対して高い浄化性能を有する第１フィルタ５７と、供給路３９，４２，４５，４７，５９中に設けられた前記低湿気体よりも高湿度な高湿気体（湿度５％程度以上）に対して高い浄化性能を有する第２フィルタ５８と、第１フィルタ５７の前段及び第２フィルタ５８の前段のうちの少なくとも一方に設けられた後段のフィルタ５７，５８の浄化性能に応じて気体の湿度を調整する湿度調節装置７０，８０とを備えて構成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程でマスクパターンを基板上に転写するために使用される露光装置及び該露光装置に用いて好適なフィルタ装置に関する。

半導体デバイスを製造するためのリソグラフィ工程においては、光源からの照明光（露光ビーム）でパターンが形成されたマスク（レチクルを含む）を介して、感光剤が塗布された半導体ウエハ等の基板（感光基板）を露光することにより、該基板上にマスクのパターンの像を転写する露光装置が使用される。光源からの照明光は、複数の光学素子（レンズ、ミラー等）を含む光学系を介して基板まで導かれ、この光学系は、光源からマスクに至る光路を構成する照明光学系と、マスクから基板に至る光路を構成する投影光学系とを有する。また、光源からの照明光は、各種位置決めに使用されるアライメント光学系に導かれる。

このような光学系によって構成される照明光の光路中に不純物質（有機系の不純物質、無機系の不純物質）が存在すると、照明光のエネルギーの低下や光学素子の表面への付着による照度低下等を引き起こすことがあるため、光路の一部を含むように画成された室（例えば、光源が収容されるケース、照明光学系が収容されるサブチャンバ、投影光学系の鏡筒、露光装置をほぼ全体的に収容する温調チャンバ等を含む）に清浄なドライエアや高純度の窒素などのパージガスを供給して、それらの室内の不純物質を含む気体を外部に排出して該パージガスで置き換える、いわゆるパージが行われる。

このようなパージガスは、露光装置が設置される半導体製造工場が備えるコンプレッサーやボンベ等を有する供給装置から工場配管を介して供給される。ここで、供給装置から供給された直後のパージガスは、所定の仕様に従って不純物質が除去された清浄なものであるが、工場配管等を流通する間に外気が進入する等して、その清浄度が低下する場合がある。

このため、工場配管との接続部分あるいは配管の途中にラインフィルタを介装して、ガス状不純物質を除去することにより、該露光装置についての仕様に適合する清浄なパージガスを常に供給できるようにしている。

このようなラインフィルタとしては、フィルタメディアとして無機吸着剤を添着したセラミックハニカムを用い、低濃度塩基性ガス、ガス状有機物、酸性ガス等の双極子モーメントの高い無機物質、有機物質を物理吸着により除去するフィルタを用いたものが知られている。このフィルタは、対象ガスの湿度が１０００ｐｐｍ程度以下という極めて低い条件下で、化学物質の吸着能力を十分に発揮する。以下の説明では、このフィルタを便宜上、物理吸着フィルタという。

また、フィルタメディアとして活性炭に添着剤を添着したフィルタを用いたものも知られている。添着剤には、目的物質（被除去物質）と中和反応を生じるカウンターイオンが用いられる。このフィルタにおいては、活性炭はパージガス中の主として有機物質を吸着により除去し、添着剤は無機物質を化学反応（中和反応）によって除去するように作用する。このフィルタは、添着剤との中和反応で無機物質を化学吸着させるために、対象ガスの湿度は、５％程度以上と、上述した物理吸着フィルタよりも高い湿度条件下で、化学物質の吸着能力を十分に発揮する。なお、活性炭は物理吸着ではあるが、以下の説明では、添着剤による化学吸着に着目して、このフィルタを便宜上、化学吸着フィルタという。

上記の物理吸着フィルタや化学吸着フィルタは、不純物質の除去効果を高めるため、これらを組み合わせて用いる場合がある。

ところで、工場配管から供給されるガスは、ドライエアや高純度窒素ガスであり、その湿度は、１０００ｐｐｍ程度以下というように極めて低い気体である。

従って、上述した物理吸着フィルタと化学吸着フィルタとを組み合わせて用いた場合には、物理吸着フィルタは不純物質の除去性能を十分に発揮できるものの、化学吸着フィルタは、対象ガスの湿度が低すぎるために十分な不純物質の除去能力を発揮できない場合がある。このため、露光ビームの照度低下や照度ムラの発生を十分に防止することができず、高性能なデバイスを高いスループットで製造することができない場合があるという問題があった。

なお、供給ガスの湿度を、例えば、５％程度以上に高めて、上述した物理吸着フィルタと化学吸着フィルタとを組み合わせたものに供給した場合には、上記とは反対に、化学吸着フィルタは不純物質の除去性能を十分に発揮できるものの、物理吸着フィルタは、対象ガスの湿度が高すぎるために十分な不純物質の除去能力を発揮できず、解決にならない。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、供給される気体の湿度条件にかかわらず、高い浄化能力を発揮できるようにすることを目的とする。また、高性能なデバイスを高いスループットで製造できるようにすることを目的とする。

以下、この項に示す説明では、理解の容易化のため、本発明の各構成要件に実施形態の図に示す参照符号を付して説明するが、本発明の各構成要件は、これら参照符号によって限定されるものではない。

上述した目的を達成するための本発明に係るフィルタ装置は、露光装置内に画成された気体供給室（１４，２０Ａ，２０Ｂ，ＰＬ，３４）に供給される気体の供給路中（３９，３９Ａ〜３９Ｄ，４２，４５，４７）に設けられ、低湿気体に対して浄化性能を有する第１フィルタ（５７）と、前記供給路中に設けられた前記低湿気体よりも高湿度な高湿気体に対して浄化性能を有する第２フィルタ（５８）と、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタのうちの一方のフィルタを流通した前記気体の湿度を、他方のフィルタの浄化性能に応じて調整する湿度調節装置（７０，８０）とを備えて構成される。

また、上記目的を達成するための本発明に係る露光装置は、露光ビーム（ＩＬ）で基板（Ｗ）を露光する露光装置において、当該露光装置内に画成された気体供給室と、前記気体供給室（１４，２０Ａ，２０Ｂ，ＰＬ，３４）に供給される気体の供給路中（３９，３９Ａ〜３９Ｄ，４２，４５，４７）に設けられ、低湿気体に対して浄化性能を有する第１フィルタ（５７）と、前記供給路中に設けられた前記低湿気体よりも高湿度な高湿気体に対して浄化性能を有する第２フィルタ（５８）と、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタのうちの一方のフィルタを流通した前記気体の湿度を、他方のフィルタの浄化性能に応じて調整する湿度調節装置（７０，８０）とを備えて構成される。

本発明のフィルタ装置又は露光装置によれば、第１フィルタ及び第２フィルタのうちの一方のフィルタを流通した気体の湿度を、他方のフィルタの浄化性能に応じて調整する湿度調節装置を設けたので、それぞれのフィルタが高い浄化性能を発揮することができ、全体として、より清浄度の高い気体を供給することができるようになる。従って、露光ビームの照度低下や照度ムラの発生を十分に防止することができる。

本発明のフィルタ装置又は露光装置において、前記第１フィルタ（５７）を前記気体の流通方向に対して前記第２フィルタ（５８）よりも上流側に配置し、前記湿度調節装置として、前記第１フィルタと前記第２フィルタとの間に設けられる加湿装置（７０）を採用することができる。

また、前記第１フィルタ（５７）を前記気体の流通方向に対して前記第２フィルタ（５８）よりも下流側に配置し、前記湿度調節装置として、前記第２フィルタと前記第１フィルタとの間に設けられる除湿装置（８０）を採用することができる。

さらに、前記第１フィルタ（５７）は気体湿度が１０００ｐｐｍ程度以下の気体に対して浄化性能を有する物理吸着フィルタを有し、前記第２フィルタ（５８）は気体湿度が５％程度以上の気体に対して浄化性能を有する化学吸着フィルタを有することができる。

また、前記第１フィルタ（５７）又は前記第２フィルタ（５８）は、前記気体中に含まれる前記露光ビームを吸収する吸光物質を除去するフィルタを有することができる。

上記目的を達成するための本発明に係るデバイス製造方法は、上述した本発明に係る露光装置を用いて、マスク（Ｒ）のパターンの像を基板（Ｗ）に転写する工程を含んで構成される。本発明のデバイス製造方法によれば、露光ビームの照度低下や照度ムラの発生を十分に抑制した露光装置を用いて露光工程を実施するようにしたので、高品質なデバイスを高いスループットで製造することができるようになる。

本発明によれば、不純物質を十分に除去した気体を露光ビームの光路を含む空間に供給することができるので、露光ビームの照度が低下したり、照度分布が不均一になることを防止することができるという効果がある。また、スループットの低下や露光精度の低下を抑制することができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態に係る露光装置を図面を参照して説明する。この露光装置は、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型露光装置（ステッパー）である。

まず、図１を参照する。この露光装置は、半導体製造工場のある階の床Ｆ上のクリーンルーム内に設置されている。この実施形態の露光装置では、光源１１を露光本体部１２と同一の床Ｆ上に設置しているが、露光本体部１２のフットプリントを小さくするため、光源１１を該床Ｆの階下のいわゆる機械室（ユーティリティスペース）内に設置するようにしてもよい。

床Ｆ上のクリーンルーム内において、複数の防振台１３を介して箱状の光源用のケースである第１ケース１４が設置され、第１ケース１４内に照明光源１１（この実施形態では、波長１９３ｎｍのエキシマレーザ光を発振するＡｒＦエキシマレーザ光源）が収容されている。この第１ケース１４内には、さらに、露光本体部１２との間で光路を位置的にマッチングさせるための可動ミラー等を含むビームマッチングユニット（ＢＭＵ）１５、及び内部を照明光が通過する遮光性のパイプ１６が設置されている。

光源用の第１ケース１４に隣接して、箱状の気密性の良好な環境チャンバ１７が設置され、環境チャンバ１７内で床Ｆ上に床からの振動を減衰するための複数の防振台１８を介して定盤１９が設置され、定盤１９上に露光本体部１２が設置されている。また、ケース１４内から突き出ているパイプ１６から環境チャンバ１７の内部まで気密性の良好なサブチャンバ２０Ａ，２０Ｂが架設され、サブチャンバ２０Ａ，２０Ｂ内に照明光学系の大部分が収納されている。サブチャンバは、環境チャンバ１７の外側に位置するように配置される第１サブチャンバ２０Ａと、環境チャンバ１７の内側に位置するように配置される第２サブチャンバ２０Ｂとから構成されている。

第１ケース１４内の照明光源１１から射出された照明光としての波長１９３ｎｍの紫外パルス光ＩＬは、ＢＭＵ１５及びパイプ１６を経て第１サブチャンバ２０Ａ内に至る。第１サブチャンバ２０Ａ内において、紫外パルス光ＩＬは、光アッテネータとしての可変減光器２１、レンズ系２２，２３よりなるビーム整形光学系を経てフライアイレンズ２４に入射する。フライアイレンズ２４の射出面には照明条件を種々に変更するための照明系の開口絞り系２５が配置されている。なお、オプティカルインテグレータ（ホモジナイザー）としてのフライアイレンズ２４を用いる代わりに、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子等を採用することができる。

フライアイレンズ２４から射出されて開口絞り系２５中の所定の開口絞りを通過した紫外パルス光ＩＬは、反射ミラー２６、及びコンデンサレンズ系２７を経てレチクルブラインド機構２８内のスリット状の開口部を有する固定照明視野絞り（固定ブラインド）２９に入射する。更に、レチクルブラインド機構２８内には、固定ブラインド２９とは別に照明視野領域の走査方向の幅を可変とするための可動ブラインド３０が設けられている。

レチクルブラインド機構２８の固定ブラインド２９でスリット状に整形された紫外パルス光ＩＬは、第２サブチャンバ２０Ｂ内に至る。次いで、紫外パルス光ＩＬは、結像用レンズ系３１、反射ミラー３２、及び主コンデンサレンズ系３３を介して、レチクルＲの回路パターン領域上のスリット状の照明領域を一様な強度分布で照射する。

この実施形態では、第１サブチャンバ２０Ａの環境チャンバ１７の外側に配置された部分を覆うように、第２ケース（二重カバー）３４が設けられており、光源用のケース１４から環境チャンバ１７に至る照明光学系の前半部分は、第１サブチャンバ２０Ａ及び第２ケース３４による二重の隔壁によって保護されている。

紫外パルス光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域内の回路パターンの像が投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上のレジスト層のスリット状の露光領域に転写される。その露光領域は、ウエハＷ上の複数のショット領域のうちの１つのショット領域上に位置している。この実施形態の投影光学系ＰＬは、ジオプトリック系（屈折系）であるが、投影光学系ＰＬをカタジオプトリック系（反射屈折系）、又は反射系として、投影光学系ＰＬでの紫外パルス光ＩＬの透過率を高めるようにしてもよい。以下では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸をとり、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に平行にＸ軸、図１の紙面に垂直にＹ軸をとって説明する。

レチクルＲは、レチクルステージ３５上に吸着保持される。レチクルステージ３５は、レチクルベース３６上にエアベアリング（不図示）を介してＸ方向（走査方向）に移動可能に載置されており、リニアモータ（不図示）によって駆動されるようになっている。また、レチクルベース３５は、Ｙ方向、回転方向に微動できるようになっている。レチクルステージ３５（レチクルＲ）の２次元的な位置及び回転角は、レーザ干渉計を備えた不図示の駆動制御ユニットに制御されている。

一方、ウエハＷはウエハホルダ３７上に吸着保持され、ウエハホルダ３７はウエハステージ３８上に固定的にあるいは着脱可能に設置される。ウエハステージ３８は定盤１９上に、エアベアリングを介してＸ及びＹ方向に摺動自在に載置されており、不図示のリニアモータにより駆動されることにより、ウエハＷのＸ方向への等速走査、及びＸ方向、Ｙ方向へのステッピングを行うようになっている。また、ウエハステージ３８は、オートフォーカス方式でウエハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）、及び傾斜角を制御してウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面に合わせ込むことができるようになっている。ウエハステージ３８（ウエハＷ）の２次元的な位置及び回転角も、レーザ干渉計を備えた不図示の駆動制御ユニットに制御されている。

走査露光時には、レチクルステージ３５を介して紫外パルス光ＩＬの照明領域に対してレチクルＲが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度Ｖｒで走査されるのに同期して、ウエハステージ３８を介して露光領域に対してウエハＷが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度α・Ｖｒ（αはレチクルＲからウエハＷへの投影倍率）で走査される。

以下、この露光装置のパージ系について説明する。この露光装置は、窒素ガスによる窒素パージ系及びクリーンドライエアによるドライエアパージ系を備えている。

まず、窒素パージ系について説明する。図１において、光源用の第１ケース１４、第１サブチャンバ２０Ａ、第２サブチャンバ２０Ｂ及び投影光学系ＰＬの鏡筒には、それぞれパージガス（窒素ガス）供給用の配管３９の分岐管３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ，３９Ｄが接続されていると共に、パージガス排出用の配管４０の分岐管４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄが接続されている。

配管３９のパージガス供給側の端部は第１ラインフィルタユニット４１を介して、工場配管４２の一端に接続されており、工場配管４２の他端は、９９．９９９９％又は９９．９９９％の純度の窒素（Ｎ_２）ガスを封入したボンベ及びポンプないしファン等を備えた窒素供給装置４３に接続されている。ラインフィルタユニット４１は、ガス供給配管の途中に配置されるものを示す。配管４０のパージガス排出側の端部は窒素ガスを回収する回収装置４４に接続されている。なお、回収装置４４は必須ではなく、クリーンルーム外あるいは工場外の外部環境に排出するようにしてもよい。Ｖ１〜Ｖ１０はパージ制御装置（不図示）によりその開閉が自在に制御可能な電磁弁である。

電磁弁Ｖ１〜Ｖ１０を全て開放して、窒素供給装置４３から供給用の配管４２，３９（３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ，３９Ｄ）を介して窒素ガスを供給することにより、第１ケース１４、第１サブチャンバ２０Ａ、第２サブチャンバ２０Ｂ及び投影光学系ＰＬの鏡筒内の気体が排出用の配管４０（４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ）を介して排出されて、第１ケース１４、第１サブチャンバ２０Ａ、第２サブチャンバ２０Ｂ及び投影光学系ＰＬの鏡筒内が清浄な窒素ガスで置き換えられる。窒素ガスの供給は、一定量を常時流すフロー供給とすることができ、あるいは清浄な窒素を置換するのに十分な時間が経過した時点で、電磁弁Ｖ１〜Ｖ１０を閉塞して供給を停止し、これを一定期間毎にあるいは必要に応じて繰り返し実施するようにしてもよい。

なお、電磁弁Ｖ１〜Ｖ１０を選択的に作動させることにより、第１ケース１４、第１サブチャンバ２０Ａ、第２サブチャンバ２０Ｂ及び投影光学系ＰＬの鏡筒のうちの何れか一つ又は二以上にパージガスを選択的に供給するようにしてもよい。

また、第１ケース１４、第１サブチャンバ２０Ａ及び第２サブチャンバ２０Ｂ内を隔壁等により複数の室に分割して、該室の一つ又は二以上をそれぞれ窒素パージするようにしてもよい。さらに、投影光学系ＰＬの鏡筒内の、あるいは照明光学系を構成する光学素子を保持する鏡筒内のレンズ室の一つ又は二以上をそれぞれ窒素パージするようにしてもよい。加えて、レチクルステージ３５を含むようにレチクル室を画成し、ウエハステージ３８を含むようにウエハ室を画成し、レチクル室に隣接してレチクルＲが一時待機するレチクル予備室を画成し、又はウエハ室に隣接してウエハＷが一時待機するウエハ予備室を画成し、これらの一つ又は二以上を窒素パージするようにしてもよい。

次に、ドライエアパージ系について説明する。第２ケース３４にはパージガス（クリーンドライエア）供給用の配管４５の一端が接続されており、配管４５の他端は第２ラインフィルタユニット４６を介して、工場配管４７の一端に接続され、工場配管４７の他端は、コンプレッサー、浄化フィルタ等を備えたドライエア供給装置４８に接続されている。Ｖ１１はパージ制御装置（不図示）によりその開閉が自在に制御可能な電磁弁である。

電磁弁Ｖ１１を開放して、ドライエア供給装置４８から供給用の配管４７，４５を介して、クリーンドライエアを供給することにより、第２ケース３４内の気体がクリーンドライエアで置き換えられる。クリーンドライエアの供給は、一定量を常時流すフロー供給とすることができ、あるいはクリーンドライエアを置換するのに十分な時間が経過した時点で、Ｖ１１を閉塞して供給を停止し、これを一定期間毎にあるいは必要に応じて繰り返し実施するようにしてもよい。

この実施形態では、第２ケース３４のクリーンドライエアによるパージについては、排出系を特別に設けなかったが、上記の窒素ガスパージ系についての排出系（４０，４４等）と同様な排出系を設けてもよい。

なお、第２ケース３４内を隔壁等によりさらに複数の室に分割して、各室に対してそれぞれ独立的にクリーンドライエアを供給するようにしてもよい。また、第２ケース３４と同様な他のケースを第１サブチャンバ２０Ｂやその他の部分の一部又は全部を覆うように設けて、該他のケースに対してクリーンドライエアを供給するようにしてもよい。また、上述したレチクル室、ウエハ室、レチクル予備室、又はウエハ予備室を画成した場合に、これらの一つ又は二以上をクリーンドライエアでパージするようにしてもよい。

環境チャンバ１７の内部は、図２に示されているように、この露光装置に付属する空調ユニット４９によって空調されるようになっている。即ち、この空調装置４９は、クリーンルーム内のエアを取り込むファン５０、ケミカルフィルタやＨＥＰＡ（ＨｉｇｈＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＰａｒｔｉｃｌｅＡｉｒ）フィルタ等の浄化フィルタ５１、及び温度調節装置（不図示）等を備え、温度調節及び浄化したエアをダクト５２等を介して環境チャンバ１７に供給する。

より具体的には、図３に示されているように、環境チャンバ１７の内部は、隔壁によって４つの空間に分割されている。この４つの空間は、投影光学系ＰＬの上部のレチクルステージＲＳ（３５）等を含む第１空間ＳＰ１、該投影光学系ＰＬの下部のウエハステージＷＳ（３８）等を含む第２空間ＳＰ２、レチクルＲを搬送するためのレチクルローダ系ＲＬが配置される第３空間ＳＰ３、及びウエハＷを搬送するためのウエハローダ系ＷＬが配置される第４空間ＳＰ４である。

空調ユニット４９内の空気（外部のクリーンルームから吸入された空気及び内部循環される空気）は、上部ダクト５２Ａ等を介して各第１空間ＳＰ１〜第４空間ＳＰ４に供給され、各第１空間ＳＰ１〜第４空間ＳＰ４からの空気は下部ダクト５２Ｂ等を介して空調ユニット４９に戻されることにより循環される。空気の流路上には複数のケミカルフィルタ５１Ａ及びＨＥＰＡフィルタ５１Ｂが適宜に配置されており、各空間ＳＰ１〜ＳＰ４に温度調節された清浄な空気が循環供給されるようになっている。

図２において、パージ用の窒素ガス（Ｎ_２）とクリーンドライエア（ＣＤＡ）は、ラインフィルタユニット４１，４６を介して対応するケース等１４，２０Ａ，２０Ｂ，ＰＬ，３４に供給される。なお、５３は露光装置の主制御装置と空調ユニット４９の制御装置を接続する制御信号線、５４は空調ユニット４９に対する電源供給線である。

次に、本発明で最も特徴的なラインフィルタユニット４１，４６について説明する。このラインフィルタユニット４１，４６は、図４に示されているように、第１フィルタ５７、加湿装置７０、第２フィルタ５８、及び除湿装置８０をこの順に接続管５９によって接続したものを、筐体６０内に収容して構成されている。第１フィルタ５７の入力側に工場配管４２，４７が接続され、除湿装置８０の出力側に配管３９，４５が接続される。なお、第１ラインフィルタユニット４１と第２ラインフィルタユニット４６とは、図１に示したように、互いに独立して構成してもよいが、図２に示したように、同一の筐体内に収容して構成してもよい。

パージガス（窒素ガス又はクリーンドライエア）の供給方向の上流側（供給装置４３，４８側）に配置された第１フィルタ５７は、パージガス中の主として無機物質を物理吸着によって除去するフィルタである。ここで、物理吸着とは、被吸着物質と吸着物質間で双極子モーメントが相互作用することによる引力によって吸着する作用をいい、濾過等の除去方法を含まない。この第１フィルタ５７としては、ハニカム状に形成されたセラミック素材に無機材料を添着し焼成して構成されるフィルタ（セラミックハニカムフィルタ）を採用することができ、具体的には、例えば、高砂熱学工業株式会社のＴＩＯＳ−ＤＡ（商品名）を採用することができる。

この第１フィルタ５７によって除去すべきパージガス中の無機物質としては、アンモニア（ＮＨ_３）、二酸化硫黄（ＳＯ_２）、一酸化窒素（ＮＯ）、二酸化窒素（ＮＯ_２）、一酸化二窒素（Ｎ_２０）、Ｈ_２Ｏ（水）、シリコン（Ｓｉ）系物質等があげられる。なお、この第１フィルタ５７として前記セラミックハニカムフィルタを用いた場合には、パージガス中の有機物質として、ＤＥＰ（フタル酸エステル）、ＮＭＰ（ｎメチル・ピロリドン）、ｎオクタノール、エタノール、トルエン、オキシレン等をも除去することが可能である。

この第１フィルタ５７は、物理吸着を利用するものであり、パージガス中に水分を含んでいる場合には、水の双極子モーメントは比較的に大きいため、水よりも双極子モーメントの小さい物質の除去能力が低下するおそれがあるが、ここでは、供給されるパージガスは高純度の窒素ガス又はクリーンドライエアであるから、該ガス中の水分量は極めて小さく、従って十分な除去性能を発揮することができる。

第２フィルタ５８は、パージガス中の有機系の物質を除去するための活性炭に無機系の物質を除去するための添着剤を添着して構成されるフィルタである。添着剤としては、除去目的とする無機系の物質（酸又はアルカリ）を中和反応によりに除去するカウンターイオン、例えばアンモニア（ＮＨ_３）に対するものとして、オルトリン酸やスルフォン酸等を用いることができる。但し、このような中和反応を十分に引き起こすためにはある程度の水分（５％程度以上）が必要であり、パージガスは高純度の窒素ガス又はクリーンドライエアであるから、それほど高い除去能力を期待することはできない。

このため、本実施形態では、第２フィルタ５８の前段（第１フィルタ５７と第２フィルタ５８の間）の配管５９に加湿装置７０を介装している。この加湿装置７０は、第１フィルタ５７を通過したパージガス中の湿度を５％程度以上（この実施形態では５％）に加湿する装置であり、例えば、図８に示すような装置を用いることができる。

図８において、第１フィルタ５７からのパージガスは、流量制御用の電磁弁Ｖ１２を介して加湿器７１に導かれる。加湿器７１は、その器内に水分７２を保有しており、この水分７２を不図示のヒータにより加熱・蒸発させ、送られてきたパージガスを加湿して第２フィルタ５８に供給する。電磁弁７２と加湿器７１のヒータは、後述する湿度制御装置（図１０参照）の指令に基づいて、その流量および水分７２の温度が制御され、これらを適宜に制御することにより、第２フィルタ５８の除去能力が最大となるように、第２フィルタ５８に供給するパージガスの湿度を調節する。これにより、第２フィルタ５８による不純物質の除去能力を最大限に引き出すことができる。なお、加湿装置７０の構成は、図８に示したものに限られず、超音波振動子を用いたものやヒートポンプ等を用いて湿度調整する装置を用いてもよい。

図４に戻り、第２フィルタ５８で不純物質が除去されたパージガスは、加湿装置７０により加湿されているため、このまま露光装置へ供給することはできない。そこで、第２フィルタ５８の後段に、除湿装置（乾燥装置）８０を配置している。この除湿装置８０は、第２フィルタ５８を通過したパージガス中の湿度を１０００ｐｐｍ程度以下（この実施形態では１０００ｐｐｍ）に除湿する装置であり、例えば、図９に示すような装置を用いることができる。

図９において、第２フィルタ５８からのパージガスは、電磁弁Ｖ１３を介して除湿器８１に導かれる。除湿器８１は、その器内に吸湿性粒子８２を保有しており、送られてきたパージガスを除湿して配管３９，４５に供給する。電磁弁Ｖ１３は、後述する湿度制御装置（図１０参照）の指令に基づいて、その流量が制御され、吸湿性粒子８２の吸湿能力との関係で流量を制御することにより、露光装置に供給するのに適した湿度となるように、該露光装置に供給するパージガスの湿度を調節する。これにより、露光装置には、不純物質が十分に除去されるとともに、適正な湿度に調節されたパージガスが供給される。なお、除湿装置７０の構成は、図９に示したものに限られず、ガス分離膜を用いたものやヒートポンプ等を用いて湿度調整する装置を用いてもよい。ガス分離膜としては、例えば宇部興産株式会社製のＵＢＥメンブレンドライヤー（商品名）を用いることができる。

なお、上述した加湿装置７０及び／又は除湿装置８０による湿度調節によって、パージガスの温度が変化する場合には、露光装置に供給するパージガスの温度を適正にするため、この除湿装置８０の下流側に温度調節装置（不図示）を設けることが好ましい。

また、図４を参照した上記説明では、工場配管４２，４７から供給されるガスは、クリーンガス、即ち湿度が極めて低い（１０００ｐｐｍ程度以下）ものであることを前提として、フィルタユニットを構成しているが、工場配管４２，４７から供給されるガスの湿度が高い（１０００ｐｐｍ程度以上）場合には、図５に示すように、第１フィルタ５７の前段に図４に示した除湿装置８０と同様の除湿装置８０を追加的に設けて、第１フィルタ５７の不純物除去性能が十分となる湿度（１０００ｐｐｍ程度以下）に除湿することにより、対応することができる。

次に、ラインフィルタユニット４１，４６の他の構成について、図６を参照して説明する。図４に示したものと同一の構成部分については、同一の番号を付し、その説明は省略する。

図４に示した構成では、第１フィルタ５７を第２フィルタ５８の上流側に配置していたが、これとは逆に、図６に示した構成では、第２フィルタ５８を第１フィルタ５７の上流側に配置している。

このラインフィルタユニット４１，４６は、図６に示されているように、加湿装置７０、第２フィルタ５８、除湿装置８０、及び第１フィルタ５７をこの順に接続管５９によって接続したものを、筐体６０内に収容して構成されている。加湿装置７０の入力側に工場配管４２，４７が接続され、第１フィルタ５７の出力側に配管３９，４５が接続される。

第２フィルタ５８は、上述したように、その除去能力を十分に発揮させるためにはある程度の水分（５％程度以上）が必要であり、工場配管４２，４７から供給されるガスは、ここでは高純度の窒素ガス又はクリーンドライエアであるから、それほど高い除去能力は期待することはできない。そこで、第２フィルタ５８の前段に加湿装置７０を配置し、供給されたパージガス中の湿度を５％程度以上（この実施形態では５％）に加湿して、第２フィルタ５８に供給している。

また、第１フィルタは、上述したように、その除去能力を十分に発揮させるためには極低湿度（１０００ｐｐｍ程度以下）である必要であり、第２フィルタ５８から供給されるガスは、加湿装置７０により５％程度以上に加湿されたガスであるから、それほど高い除去能力は期待することはできない。そこで、第１フィルタ５７の前段（第２フィルタ５８と第１フィルタ５７との接続管５９に間）に、除湿装置８０を配置し、供給されたパージガス中の湿度を１０００ｐｐｍ程度以下に除湿して、第１フィルタ５７に供給している。

なお、上述した加湿装置７０及び／又は除湿装置８０による湿度調節によって、パージガスの温度が変化する場合には、露光装置に供給するパージガスの温度を適正にするため、この第１フィルタ５７の下流側に温度調節装置（不図示）を設けることが好ましいのは、図４の場合と同様である。

また、図６を参照した上記説明では、工場配管４２，４７から供給されるガスは、クリーンガス、即ち湿度が低い（１０００ｐｐｍ程度以下）ものであることを前提として、フィルタユニットを構成しているが、工場配管４２，４７から供給されるガスの湿度が高い（５％程度以上）である場合には、図７に示すように、第２フィルタ５８の前段に配置していた加湿装置７０を省略することができ、これにより構成を簡略化することができる。

図４〜図７に示した各構成において、加湿装置７０、除湿装置８０として、ガス中の湿度を自在に調整できるものを採用した場合には、図１０に示すように、湿度制御系を構成することができる。即ち、第１フィルタ５７の前段にガス中の水分量を計測する第１露点計６１を、第２フィルタ５８の前段に同じく第２露点計６２を配置し、このらの検出値を露光装置の主制御装置６５に管理される湿度制御装置６３に供給し、湿度制御装置６３がこれらの検出値に基づいて、第１フィルタ５７、第２フィルタ５８がその除去能力を最大限に発揮できるような湿度となるように、加湿装置７０、除湿装置８０、必要に応じて電磁弁Ｖ１２，Ｖ１３を制御する。なお、記憶装置６４には、加湿装置７０、除湿装置８０がその除去能力を最大限に発揮できる湿度又は湿度範囲がデータとして記憶されており、湿度制御装置６３は、このデータを適宜に参照する。

本実施形態に係る露光装置に関する環境仕様は以下の通りである。なお、以下の説明において、Ｔ．Ｏ．Ｃはトータル・オルガミック・コンテンツ（有機成分総量）の意味である。

（１）本実施形態に係る露光装置が収容される工場内に設置されたクリーンルーム内の空気に含まれる不純物質の量については、
Ｔ．Ｏ．Ｃ：＜１００μｇ／ｍ^３、
Ｓｉ系物質：＜０．１μｇ／ｍ^３、
ＮＨ_３：＜１０μｇ／ｍ^３、
ＳＯｘ：＜１μｇ／ｍ^３、
ＮＯｘ：＜１μｇ／ｍ^３、
アミン類：＜０．１μｇ／ｍ^３である。

（２）第２ケース３４内の空気に含まれる不純物質の量については、
Ｔ．Ｏ．Ｃ：＜５μｇ／ｍ^３、
Ｓｉ系物質：＜０．１μｇ／ｍ^３、
ＮＨ_３：＜０．２μｇ／ｍ^３、
ＳＯｘ：＜０．２μｇ／ｍ^３、
ＮＯｘ：＜０．２μｇ／ｍ^３、
アミン類：＜０．１μｇ／ｍ^３、
露点：＜−３０℃ である。

（３）第１ケース１４、第１サブチャンバ２０Ａ、第２サブチャンバ２０Ｂ、及び投影光学系ＰＬの鏡筒内の窒素ガスに含まれる不純物質の量については、
Ｔ．Ｏ．Ｃ：＜１μｇ／ｍ^３、
Ｓｉ系物質：＜０．１μｇ／ｍ^３、
ＮＨ_３：＜０．２μｇ／ｍ^３、
ＳＯｘ：＜０．２μｇ／ｍ^３、
ＮＯｘ：＜０．２μｇ／ｍ^３、
アミン類：＜０．１μｇ／ｍ^３、
露点：＜−７０℃ である。

上述したように、本実施形態によれば、照明光ＩＬの光路の殆どは、第１フィルタ５７及び第２フィルタ５８並びに加湿装置７０及び／又は除湿装置８０を有する第１ラインフィルタユニット４１により浄化された極めて純度の高い窒素ガスで満たされているので、照明光ＩＬの透過率が極めて高い。特に、窒素供給装置４３から露光装置までの距離が長く、工場配管４２内を流通されている間に外気（工場内の不純物質を多く含む空気）が進入する可能性が高いような場合であっても、第１ラインフィルタユニット４１によって浄化されるので、上記（４）のような環境仕様を長期間、継続的に実現することが可能である。

また、照明光ＩＬの光路の第１サブチャンバ２０Ａが設けられている部分を含む部分は第２ケース３４によって二重化されており、この第２ケース３４内は、第１フィルタ５７及び第２フィルタ５８並びに加湿装置７０及び／又は除湿装置８０を有する第２ラインフィルタユニット４６により浄化されたクリーンドライエア（ＣＤＡ）で満たされているので、第１サブチャンバ２０Ａ内に外気が進入するようなことがあっても、照明光ＩＬの透過特性にそれほど悪影響を与えることがない。特に、ドライエア供給装置４８から露光装置までの距離が長く、工場配管４７内を流通されている間に外気（工場内の不純物質を多く含む空気）が進入する可能性が高いような場合であっても、第２ラインフィルタユニット４６によって浄化されるので、上記（３）のような環境仕様を長期間、継続的に実現することが可能である。

なお、上述した実施形態では、第１ケース１４、第１サブチャンバ２０Ａ、第２サブチャンバ２０Ｂ及び投影光学系ＰＬ内を高純度窒素ガスでパージするようにしているが、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどのガス、又はこれらの二以上の混合ガスを用いるようにしてもよい。また、第２ケース３４内はクリーンドライエアでパージするようにしたが、第１ケース１４等と同様に窒素ガス等でパージするようにしてもよい。さらに、環境チャンバ１７内も、第２ケース３４と同様にあるいは第１ケース１４等と同様にクリーンドライエア又は窒素ガス等でパージするようにしてもよい。これらの場合においても、パージガスの供給装置から工場配管を介して送られたパージガスは、第１フィルタ５７及び第２フィルタ５８並びに加湿装置７０及び／又は除湿装置８０を有するラインフィルタユニットを用いて露光装置に供給される直前の位置で浄化されることになる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上記の実施形態においては、光源としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を射出するものを採用した露光装置について説明しているが、これに限定されることはなく、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）等を採用することができる。

露光用照明光として、ＤＦＢ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（又はエルビウムとイットリビウムの両方）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。

例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。特に発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ_２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。

また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ_２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。なお、単一波長発振レーザとしてはイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いる。

また、上述の説明では、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型露光装置（スキャニング・ステッパー）についての説明としたが、レチクルとウエハとを静止させた状態でレチクルパターンの全面に露光光を照射して、そのレチクルパターンが転写されるべきウエハ上の１つの区画領域（ショット領域）を静止露光するステップ・アップ・リピート方式の縮小投影型露光装置（ステッパー）にも本発明を適用することができる。さらに、ステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影型露光装置やミラープロジェクション・アライナー等にも適用することができる。

さらに、半導体素子や液晶表示素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、プラズマディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置、及びレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。即ち本発明は、露光装置の露光方式や用途等に関係なく適用可能である。

前述した本発明の実施形態に係る露光装置（図１）は、光源１１、各種の光学素子ないし光学装置を含んで構成される照明光学系２１〜３３、レチクルステージ３５を含むレチクル移動系、ウエハステージ３８を含むウエハ移動系、投影光学系ＰＬ等の図１に示された各要素等を、第１ケース１４、第２ケース３４、第１サブチャンバ２０Ａ、第２サブチャンバ２０Ｂ、環境チャンバ１７内に適宜に収容し、これらのケース等に配管３９，４０及びフィルタユニット４１，４６等を介して供給装置４３，４８に接続された工場配管４２，４７に接続して所定の環境仕様を実現した上で、電気的、機械的、又は光学的に連結して組み上げた後、総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造される。尚、露光装置の製造は、温度及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。

本発明の実施形態に係る露光装置を用いてデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）を生産するには、まず、設計ステップにおいて、デバイスの機能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、マスク製作ステップにおいて、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ウエハ製造ステップにおいて、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。

次に、ウエハプロセスステップにおいて、上記ステップで用意したマスクとウエハを使用して、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、組立ステップにおいて、ウエハプロセスステップにおいて処理されたウエハを用いてチップ化する。この組立ステップには、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）等の工程が含まれる。最後に、検査ステップにおいて、組立ステップで作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成を示す図である。本発明の実施形態に係る露光装置の空調系及びパージ系の概略を示す図である。本発明の実施形態に係る露光装置の環境チャンバ内の空調を説明するための図である。本発明の実施形態に係る露光装置に採用したラインフィルタユニットの構成を示す図である。図４の一部を変更したラインフィルタユニットの構成を示す図である。本発明の実施形態に係る露光装置に採用したラインフィルタユニットの他の構成を示す図である。図６の一部を変更したラインフィルタユニットの構成を示す図である。本発明の実施形態に係る露光装置に採用したラインフィルタユニット内に設けられる加湿装置の一例を示す図である。本発明の実施形態に係る露光装置に採用したラインフィルタユニット内に設けられる除湿装置の一例を示す図である。本発明の実施形態に係る露光装置の湿度制御系の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１１…照明光源
１２…露光本体部
１４…第１ケース
１７…環境チャンバ
２０Ａ…第１サブチャンバ
２０Ｂ…第２サブチャンバ
２１〜３３…照明光学系
３４…第２ケース
３９，３９Ａ〜３９Ｄ，４０，４０Ａ〜４０Ｄ，４５…配管
４１…第１ラインフィルタユニット
４２，４７…工場配管
４３…窒素供給装置
４６…第２ラインフィルタユニット
４８…ドライエア供給装置
４９…空調ユニット
５７…第１フィルタ
５８…第２フィルタ
５９…接続管
６１…第１露点計
６２…第２露点計
６３…湿度制御装置
７０…加湿装置
８０…除湿装置
Ｖ１〜Ｖ１３…電磁弁
ＩＬ…照明光
ＰＬ…投影光学系
Ｒ…レチクル
Ｗ…ウエハ

Claims

露光装置内に画成された気体供給室に供給される気体の供給路中に設けられ、低湿気体に対して浄化性能を有する第１フィルタと、
前記供給路中に設けられた前記低湿気体よりも高湿度な高湿気体に対して浄化性能を有する第２フィルタと、
前記第１フィルタ及び前記第２フィルタのうちの一方のフィルタを流通した前記気体の湿度を、他方のフィルタの浄化性能に応じて調整する湿度調節装置と
を備えることを特徴とするフィルタ装置。
前記第１フィルタは前記気体の流通方向に対して前記第２フィルタよりも上流側に配置され、
前記湿度調節装置は、前記第１フィルタと前記第２フィルタとの間に設けられる加湿装置であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
前記第１フィルタは前記気体の流通方向に対して前記第２フィルタよりも下流側に配置され、
前記湿度調節装置は、前記第２フィルタと前記第１フィルタとの間に設けられる除湿装置であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
露光ビームで基板を露光する露光装置において、
当該露光装置内に画成された気体供給室と、
前記気体供給室に供給される気体の供給路中に設けられ、低湿気体に対して浄化性能を有する第１フィルタと、
前記供給路中に設けられた前記低湿気体よりも高湿度な高湿気体に対して浄化性能を有する第２フィルタと、
前記第１フィルタ及び前記第２フィルタのうちの一方のフィルタを流通した前記気体の湿度を、他方のフィルタの浄化性能に応じて調整する湿度調節装置と
を備えることを特徴とする露光装置。
前記第１フィルタは前記気体の流通方向に対して前記第２フィルタよりも上流側に配置され、
前記湿度調節装置は、前記第１フィルタと前記第２フィルタとの間に設けられる加湿装置であることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
前記第１フィルタは前記気体の流通方向に対して前記第２フィルタよりも下流側に配置され、
前記湿度調節装置は、前記第２フィルタと前記第１フィルタとの間に設けられる除湿装置であることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
前記第１フィルタは気体湿度が１０００ｐｐｍ程度以下の気体に対して浄化性能を有する物理吸着フィルタを有し、
前記第２フィルタは気体湿度が５％程度以上の気体に対して浄化性能を有する化学吸着フィルタを有することを特徴とする請求項４〜６の何れか一項に記載の露光装置。
前記第１フィルタ又は前記第２フィルタは、前記気体中に含まれる前記露光ビームを吸収する吸光物質を除去するフィルタを有することを特徴とする請求項４〜７の何れか一項に記載の露光装置。
請求項４〜８の何れか一項に記載の露光装置を用いて、マスクのパターンの像を基板に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。