JP2009094536A

JP2009094536A - 投影露光装置及び露光方法

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Publication number: JP2009094536A
Application number: JP2009009060A
Authority: JP
Inventors: Nobumichi Kawahara; 信途川原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2009-04-30

Abstract

【課題】予備露光などの露光以外の目的で実施される露光行為によって、ウエハステージ等のユニットが熱変形等の悪影響を受ける事無く、高精度に使用可能な投影露光装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明の投影露光装置は、光源からの光束を用いて原板上のパターンを照明するための照明光学系と、前記パターンの像を基板上に投影するための投影光学系と、前記基板を搭載して移動する基板ステージとを有する投影露光装置であって、前記投影光学系からの光束が前記基板ステージを透過するように前記基板ステージに設けられた窓を有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、投影露光装置に関し、更に具体的には、投影光学系を介して原板上のパターンを基板上に投影するための投影露光装置に好適なものである。

半導体デバイスの製造工程においては、所望の回路パターンが表面に形成されたフォトマスクあるいはレチクルと呼ばれる原板（以下、代表してマスクと呼ぶ）に対して照明光を照射し、感光材料が表面に塗布された、シリコンないしはガラス基板からなる感光基板（以下、代表してウエハと呼ぶ）にフォトリソグラフィ技術を用いて、前記マスクのパターンを等倍あるいは縮小投影して転写する投影露光技術が用いられている。

ここで、投影露光に用いられる露光照明光の波長をλ、投影光学系の開口数をＮＡとすると、解像度Ｒは、係数Ｋ１を介して、一般に次式で表現される。
（数１）
Ｒ＝ｋ１・λ／ＮＡ
したがって、解像度Ｒを上げて転写されるパターンの線幅をより細くすることによって、半導体デバイスの集積度を上げるために、開口数ＮＡの増大と、照明光の短波長化による解像度の向上が図られてきた。このとき、例えば、同じ開口数を有する投影光学系を想定した場合、上述の数式から明らかなように、照明光の波長を短くすれば、その照明光の波長に比例して解像度を向上させることができる。つまり、照明光として使用する光源をｇ線やｉ線の輝線を発する超高圧水銀灯から、２４８ｎｍの波長を有するＫｒＦエキシマレーザー、１９３ｎｍの波長を有するＡｒＦエキシマレーザー、さらにはＦ２レーザーやＥＵＶと呼ばれる極短紫外線へと変更を加えれば解像度を向上させることができる。したがって、半導体デバイスの集積度を上げるために転写されるパターンの線幅をより補足することを目的として、開口数ＮＡの増大と、照明光の短波長化による解像度の向上が図られてきた。このとき、例えば、同じ開口数を有する光学系を想定した場合は、前記の一般式から明らかなように、照明光の波長に比例して解像度が向上するため、照明光として使用される光源はｇ線やｉ線の輝線を発する超高圧水銀灯から、２４８ｎｍの波長を有するＫｒＦエキシマレーザー、１９３ｎｍの波長を有するＡｒＦエキシマレーザー、さらにはＦ２レーザーやＥＵＶと呼ばれる極短紫外線へと変更が加えられてきた。

ところで、以上に説明した投影露光装置において、例えばＡｒＦエキシマレーザーのような光を照明光として使用した場合には、照明光のスペクトル線は酸素の吸収スペクトル領域と重なるため、酸素の吸収による光利用効率の低下が発生すると共に、酸素から生成されたオゾンによって更に透過率の低下が促進されるため、ＡｒＦレーザーを狭帯化させて、酸素の吸収による失透現象を押さえた場合であっても、光路１ｍにつき約９８％程度の透過率を得るに過ぎない。又、オゾンの発生は光路中に存在する水分やハイドロカーボン、または有機物といった不純物との化学反応を誘発し、析出した不純物が光学素子の表面に付着し、透過率の低下を招く原因にもなっている。

これらの透過率の低下等の不具合を解消する手段として、例えば特開２０００−０９１２０７号公報の投影録装置では、光学系の内部を窒素やヘリウムのような不活性ガスで充填し、反応析出物の元となる不純物質が光路内に存在しないような構造を採っている。仮に、光学素子の表面に不純物の析出が発生した場合でも、所謂、光洗浄により光学素子の表面を清浄な状態に復元する手法が採られ、光学系の透過率が常に高い状態に保たれるような改善が施されている。

前記の光洗浄について、説明すると、ここで使用されているような露光光、例えば波長が１００ｎｍから２００ｎｍの範囲にある光を照射した場合、被照射面の表面に析出あるいは付着している不純物質は剥離されて浮遊状態となるため、前述のように透過率の低下した光学素子の表面にＡｒＦレーザーのような露光光を照射し、光学素子周辺に充填した不活性ガスなどのパージガスを換気する事によって、浮遊状態にある不純物質を光路中より除去するものである。

更に、ＫｒＦレーザーやＡｒＦレーザーのようなエキシマレーザーを光源として用いる光学装置においては、構成される光学素子の材料として石英あるいは螢石が一般的に用いられているが、特に石英材料を使用した光学素子において、前記エキシマレーザー光の連続的な照射と休止を繰り返した場合に、材料の透過率が照射時間及び休止時間によって変化する事が知られている。図７は石英を光学素子の材料として用いた光学系に対して、ＡｒＦレーザーの照射と休止を繰り返した場合の透過率を示したものであって、休止時間８２の直前の透過率８３に対して、照射を再開した直後の透過率８４が高くなっており、照射再開後に急速な失透（透過率の低下）が見られる。投影露光装置では透過率の低下をモニターしながら光源であるレーザーの出力などを調整して、照度が安定するように補正は可能であるが、前記の照射再開直後のような急激な変化を補正する事は困難であるため、休止時間後の露光動作開始前に数万パルス程度のレーザーの空打ち照射（以下、予備露光と呼ぶ）を行ない、透過率の急激な変化を押さえる事が有効な手法として用いられている。

以上のように、投影露光装置はその光学性能を保持するために光洗浄や予備露光など、投影露光のために行なうための露光以外にも照明光学系及び投影光学系内に光を照射する工程が必要とされている。
特開２０００−０９１２０７号公報特開平１０―３３５２３５号公報特開平０５−２１５３０８号公報特開２００１−０３５７７７号公報特開２００１−１１０７１０号公報

しかしながら上記のような光源装置の場合、下記に挙げるような欠点があった。

まず、光洗浄のための露光や予備露光の際に照射される照射光は、当然のことながら投影露光のための露光光と同一な光路を通過するため、ウエハ３０の表面位置で結像状態となるが、ウエハステージ３２上のウエハ３０に露光光を照射すれば、被露光部分が感光するため、ウエハ３０以外の場所に露光光を照射する必要がある。然るに、ウエハステージ３２上は図３に示すようにウエハステージ３２を図示しないレーザー干渉計を用いて位置計測するためのステージミラー３５及び３６や、ウエハ３０表面での露光光照度を計測するための照度センサ３３などが存在し、それらの部品表面の反射や凹凸状態によって、露光光が照射されると、周囲に散乱光が拡散することになる。ここで発生した散乱光は、ウエハ３０の感光原因となることはもとより、有害な紫外光である露光光を、露光装置の外部に放出させる原因にも成り得る。

次に熱変形の問題が挙げられる。例えば、図６はウエハステージ３２に設置された照度センサ３３に長時間露光光を照射した時の、ウエハステージ３２上の温度の分布について、平面図を用いて模式的に示したものであって、同図において露光光に暴露された照度センサ３３は露光エネルギによって加熱されて温度が上昇し、照度センサ３３の温度上昇に伴って、周辺に設置されたステージミラー３５やウエハステージ３２の表面温度が上昇するため、ウエハステージ３２の駆動・位置決め精度が低下すると言う悪影響を受けることとなる。図６では照度センサ３３に露光光を照射した場合に関して説明しているが、光洗浄のための露光や予備露光の場合であっても、ウエハステージ３２上の特定の照射位置に露光が行われることに違いはなく、蓄熱によって駆動・位置決め精度の低下が発生することは明らかである。

もちろん、従来の投影露光装置においても、光洗浄のための露光や予備露光などの照射光を遮断する手段が全く存在しない訳ではなく、例えば図１１は特開平１０−３３５２３５号公報で提案されている投影露光装置の構成を示したものであるが、ここで、照明装置によってマスク２１に照射された照明光は投影光学系２５を通してウエハ３０上に照射される構成となっており、投影光学系２５とウエハ３０との間に遮光用のシャッタ５１が挿入可能となっている。

上記の構成の場合は、これまで説明した光洗浄の場合や、光学系の予備露光の場合であっても、シャッタ５１でウエハ３０及びウエハステージ３２側へ照射される照明光を遮蔽する事が可能では有るため、ウエハステージ３２上に照射される照明光によってウエハステージ３２表面の温度が上昇する事は避ける事ができる。ところが、すでに説明したように、近年の投影露光装置では、解像度βは一般にβ＝ｋ１・λ／ＮＡで示され、解像度は照明光の波長に比例して解像度が向上し、投影光学系２５の開口数ＮＡに反比例して向上するので、照明光の短波長化と開口数ＮＡの増大が求められている。このように開口数ＮＡの値が大きくなると、投影光学系２５の射出側の最終レンズとウエハ３０との隙間は必然的に狭く待ってしまい、前記従来例のシャッタ５１を挿入する余裕を確保する事が困難になってしまう。又、シャッタ５１の形状を工夫して投影光学系２５とウエハ３０との間に配置した場合であっても、シャッタ５１は照明光の照射によって過熱され、更に、その輻射熱によってウエハステージ３２が熱せられる事は明らかであるため、熱の影響を取り去る事はできないのが現状である。

また、ウエハ３０の上部において物理的なシャッタ３１が駆動される場合、駆動に用いられるガイド部品やアクチュエータによる発熱や発塵といった二次的な有害要件の発生原因を付加する結果にも成り得るものである。

本出願に係る発明は、上述のような熱の影響を低減した投影露光装置及び投影露光方法の実現を目的としている。

上記目的を達成するため本出願に係る投影露光装置は、光源からの光束を用いて原板上のパターンを照明するための照明光学系と、前記パターンの像を基板上に投影するための投影光学系と、前記基板を搭載して移動する基板ステージとを有する投影露光装置であって、前記投影光学系からの光束が前記基板ステージを透過するように前記基板ステージに設けられた窓を有することを特徴とする。

また、本出願に係る投影露光方法は、光源からの光束を用いて原板上のパターンを照明し、投影光学系を用いて前記パターンの像を基板上に投影する工程を有する投影露光方法であって、前記基板を搭載して移動する基板ステージを前記投影光学系からの光束が透過するように前記基板ステージに設けられた窓に対し、前記投影光学系を介して光を照射する工程をさらに有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、熱の影響を軽減し、高精度な投影露光を実施することができる。

（第１の実施例）
以下、添付図面を参照して本発明の例示的一態様である露光装置について説明する。

図１０は本発明の構成を有する投影露光装置の例示的一態様を示す概略構成図であって、同図のおいて１は光源であるエキシマレーザー、２及び３はレーザーからシ出射した光を伝達・成形するための光路調整光学系及び照明形状調整光学系、２１は所定のパターンが形成され、原板として用いられるマスク、２５はマスク２５のパターン像をウエハ３０上に投影露光するための投影光学系、３２はウエハ３０を駆動し位置決めするためのウエハステージを示しており、本露光装置は、パターンの形成されたマスク２１を照明し、マスク２１に形成されたパターンの一部をウエハ３０上に投影露光する露光装置の例であって、マスク２１とウエハ３０とを同期して走査し、マスク２１上のパターンをウエハ３０上に逐次転写露光する走査型投影露光装置である。なお、本実施形態では、走査露光型の投影露光装置を例に説明するが、一括露光型の投影露光装置についても本発明が適用可能であることは言うまでもない。

近年の投影露光装置においては、ウエハサイズの大型化や、露光光学系のＮＡの増大、さらには露光装置に付加される機能の増大によって、露光装置自体のサイズが大型化すると共に、光源であるレーザーも高出力化や波長の狭帯化等、機能の追加によって大型化が進み、一般には露光装置本体と、レーザー１はそれぞれ独立した設置位置に配置され、場合によっては、設置される建屋内の異なる階下に配置される場合もある。図１０を参照するに、光源であるエキシマレーザーは前記のように、露光装置本体とは異なる階下に設置されており、レーザー１より射出された照明光は光路調整光学系２によって露光装置本体側へと導入されている。図１０に示される光路調整光学系２は簡易的に複数の折り曲げミラーによって構成されているが、さらに詳しく説明すると、レーザー１より射出される露光光は光路に垂直ね平面内で概ね矩形の断面形状を呈し、水平方向及び垂直方向にそれぞれことなく拡散角を有している。光路調整光学系では図示しない複数のシリンドリカルレンズによって、前記断面形状及び拡散角を所望の形態に成形すると共に、レーザー１の設置された床面と、露光装置本体の設置された床面との相対的な床振動や設置ズレに起因する光軸ズレを検出して、前記折り曲げミラー及びシリンドリカルレンズの位置や取り付け角度を調整することで、光軸ズレを補正する機能を有している。

光路調整光学系２によって露光装置本体に導入された照明光は照明形状調整光学系３によって、さらに光束形状を調整されて、オプティカルインテグレータ４の入射面で結像状態となっているが、照明光は照明形状調整光学系３内には、図示しない円錐プリズム、又は屋根型プリズム、又は角錘プリズムの凹凸形状を組み合わせて挿脱可能に配置した、図示しない光束調整手段が配置されており、照明光の形状を輪帯形状や分離した複数の光束に成形している。前記、光束調整手段はさらに別の形態として、シリンドリカルレンズ又はトーリックレンズの凹凸形状を組み合わせて挿脱可能に配置され、照明光束の光軸に概ね垂直な面内で前記光束の縦横比率を調整した光束形状に成形するものであっても良い。また、前記、光束調整手段内の各構成要素同士の間隔は調整可能な構造であって、成形される光束の形状は連続的に可変となっているが、光束調整手段全体では射出側でテレセントリックとなっていて、レンズ系によってオプティカルインテグレータ４の入射面に結像状態で導光される。

オプティカルインテグレータ４は、例えば、複数の微小レンズを二次元的に配列した構成となっており、その射出面近傍に２次光源を形成し、開口絞り５によって照明光束切り出して、照明光束の形状が所望の形状となるように更に厳密に成形する。

ここで、開口絞り５及びその周辺の光学系の構成について更に詳細に説明する。オプティカルインテグレータ４より射出された２次光源の光束は、後述する投影光学系２５によってマスク２１上のパターンをウエハ３０上に投影露光する。この時、解像度Ｒは、上述したように（数１）で示される。

通常、０．７乃至０．８が実用領域とされるＮＡに対し、Ｋ１は、位相シフト法を用いて０．３５程度の値とすることができるが、高い解像度を得るためにＮＡを大きく設計すると、ウエハ３０上での焦点深度が浅くなってしまい、ウエハ３０及び露光装置の位置精度が限界となるため、例えば、輪帯照明法や多重極照明法が用いられ、高い解像度と、深い焦点深度の両立を実現している。

輪帯照明法では、開口絞り５の位置に、輪帯状の開口（即ち、有効光源）を持つ絞り板を挿入し、マスク２１側へ照射される照明光の形状を調整しており、例えば、内輪側の開口数ＮＡ１が０．４５≦ＮＡ１、外輪側の開口数ＮＡ２がＮＡ２≦０．８５、ＮＡ１とＮＡ２との比率が１／２乃至３／４程度のものが一般的であって、前述した光束調整手段によって光束形状を調整し、開口絞り５の開口形状と、開口絞り５に照射される照明光の形状とを、前もって概ね等しい形状に成形することにより、照明光の利用効率を向上させることも可能である。照明光の光束形状を所望の形状に成形する技術に関しては、例えば、特開平０５−２１５３０８号公報や特開２００１−０３５７７７号公報に記載されているため各光学素子の詳細な配置方法の説明は省略する。

続いて、開口絞り５から出射した照明光は、ハーフミラー８によって光路が分岐される。

ハーフミラー８には、９５％以上の透過率を有する半透過膜がコーティングされており、照明光のほとんどは透過するが、一部は反射されて光量を検知するセンサ１１上に集光し、光源であるレーザー１の出力強度が測定されるようになっている。センサ１１については、例えば、二次元センサを用いて、照明形状調整光学系３によって成形された照明領域の形状を検知することも可能であるが、ここでは、照射領域全体の積算光量を検知する目的で使用しているため、二次元センサである必要はなく、センサの種類を切換えて使用する事で対応しても良い。ここで検出された光源であるレーザー１の出力は図示しない主制御系に送信され、レーザー１の出力ないしは発振パルス数を調整することによって、照明光の強度が目的の値で安定するように調整がなされている。

一方、ハーフミラー８を透過した照明光はレンズ７によって、可動ブラインド１５上に結像し、可動ブラインド１５によって形成された開口エリアを通過した光束が結像光学系８側へ進行する。可動ブラインド１５の詳細な構成に関しては、例えば、特開平１０−０９２７２７号公報などで説明がされているため、ここでは説明を省略するが、その位置は、光学的にはオプティカルインテグレータ４のフーリエ変換面となっており、マスク２１と光学的に共役な位置となっている。

結像光学系８は、可動ブラインド１５上の像を更にマスク２１上に結像させるための光学系であって、以上の構成により、可動ブラインド１５上の像はマスクステージ２２上に載置されたマスク２１上に、ある投影倍率Ｒ２をもって照明光が照射され、さらに、マスク２１を透過した照明光は投影光学系２５によって、ウエハ３０上に投影され、マスク２１上にクロム等によって形成されたパターンが、ウエハ３０上に結像転写される。

ここでまでの構成は、一括露光型の投影露光装置であっても走査露光型であっても、ほぼ同一である。走査型の投影露光装置（スキャナー）ではマスク２１及びウエハ３０が、それぞれ独立して、照明光の光軸と概直交する面内で移動可能なマスクステージ２２及びウエハステージ３２上に載置されており、照明光の元でマスク２１とウエハ３０を同期して走査することによって露光が行われるようになっている。ただし、本実施例は一括露光型の投影露光装置（所謂ステッパー）に適用しても構わない。

このため、マスクステージ２２は、図示しないリニアモータ等の駆動系によって走査方向（以下スキャン方向と呼ぶ）に駆動可能なように、静圧ガイドを介して図示しない構造体に連結されている。図示しないレーザー干渉計によって駆動位置を確認しながらステージ制御系の指令に基づいてステージ駆動が行われる。また、ウエハステージ３２も同様に静圧ガイドによって図示しない構造体に支持されており、やはり、図示しないリニアモータ等の駆動系によって、スキャン方向とスキャン方向に対して直交する方向（以下、スリット方向と呼ぶ）の二次元方向への駆動が可能となっている。当然のことながら、ウエハステージ３２の駆動もレーザー干渉計によって位置の認識が行われており、ステージ制御系の指令に基づいて駆動が行われている。これらのステージを同期駆動して走査露光が行われるが、走査露光に際してマスクステージ２２はステージ制御系の指令に基づいて、マスク２１をスキャン方向（またはスキャン方向とは逆方向）に走査するのと同期して、ウエハステージ３２はウエハ３０をスキャン方向とは逆方向（またはスキャン方向）に走査する。

以上のように露光によるパターンの転写を行なうための露光工程とは別に、前述した光洗浄あるいは予備露光のための露光工程が実施される。前述のように、ＫｒＦレーザーやＡｒＦレーザーのようなエキシマレーザーを光源として用いる光学装置においては、構成される光学素子の材料として石英あるいは螢石が一般的に用いられているが、特に石英材料を使用した光学素子において、前記エキシマレーザー光の連続的な照射と休止を繰り返した場合に、光学素子の透過率が照射時間及び休止時間によって変化する事が知られている。

図９はレーザー１の射出口直後に配置した、図示しない照度計で計測した出力強度と、ウエハステージ３２上に設置した照度センサ３３によって計測した出力強度との比率を露光装置の全系透過率として捕らえ、レーザー光の照射時間に対応する変化の状態を示したものであって、同図に示すようにレーザー光の照射開始直後では全系透過率は一旦減少し、その後に緩やかに全系透過率が増加してやがて飽和状態となっている。すなわち、レーザー光照射直後においては光学素子材料の透過率が急速に低下して、全系の透過率が低下し、続いて、光学系内の光学素子表面に付着した不純物や水分等がレーザー光の照射によって活性化して引き剥がされた（所謂光洗浄効果によってクリーニングされた）結果、全系透過率が上昇している。したがって、露光装置において、一般的には図７に示すように、露光条件変更やロット交換のための休止時間８２をはさんだ後、透過率が低下する。しかし、複数毎のウエハ露光が完了するたびに予備露光と称されるダミーパルスの照射を行って光学系内の光洗浄を行なうと共に、光学系の透過率を再計測して露光量の制御精度を保証する工程が設けると、露光装置の全系透過率を図８のように回復させることができる。

光洗浄の詳細についても、前述のように特開平１０−３３５２３５号公報において説明がなされており、また、予備露光のないように関しては、特開２００１−１１０７１０号公報などによって説明がなされているのでここで説明を省略するが、一般的に、光洗浄ないしは予備露光の工程（以下、代表して予備露光工程と呼ぶ）では、レーザー光が光学系を構成する光学素子の表面に可能な限り広い範囲で照射されることが望ましく、図１０に示した、本実施例の露光装置においても、光路調整光学系２から投影光学系２５に至るまでの光学系は最大ＮＡを有効径とする照明条件に変更されており、開口絞り５及び駆動ブラインド１５も最大開港状態に設定されている。レーザー１より射出された照明光は、各光学素子の最大有効領域に照射されて、投影光学系２５を通過した後にウエハステージ３２上に照射されるが、このとき本実施例による露光装置の場合、ウエハステージ３２上には図３に示すように照度センサ３３の近傍に遮光板６１が設置されていて、予備露光の工程が開始されると、ウエハステージ３２はステージ制御系９５の指令によって、投影光学系２５の露光領域に、前記、遮光板６１が位置するように駆動される。予備露光工程では、数百パルスから数千パルスのレーザー照射が行われるが、この照射光のほとんどは遮光板６１上に照射され、予備露光工程の最後の数パルスを照射する直前に、ウエハステージ３２を再度駆動して、照度センサ３３が照射領域に位置決めされる。この最終の数パルス分の露光光照射では、レーザー１の射出口あるいはハーフミラー８によって分岐された光路に配置されたセンサ１１によって検出されたレーザー光強度と、ウエハステージ３２上の照度センサ３３によって検出されたレーザー強度とを比較し、露光装置の全系透過率の劣化具合ないしは回復具合の判定を行っており、予備露光が適切に行われたかどうかの判定を行なうと共に、センサ１１の出力を元にウエハ面での露光量を算出する際に使用する、補正係数を修正している。

このように予備露光工程において、ウエハステージ３２の位置は露光領域に遮光板６１を位置決めする場面と照度センサ３３を位置決めする場面が交互に存在することから、本実施例では図３に示すようにウエハステージ３２上において、遮光板６１は照度センサ３３に近接した位置に配置されていて、ステージ位置の切換時間が短縮されるようになっている。

さて、予備露光工程でのレーザー照射によって、遮光板６１の表面は照射エネルギの暴露を受けるため、遮光板６１には大きな熱的負荷がかかり、遮光板が熱により変形してしまう可能性がある。そこで、本実施例の遮光板６１は、銅板を母在として用い、表面にはＴｉＡＬＮの薄膜をイオンプレーティングにより形成している。但し、遮光板６１は露光光の暴露による変質がない材質であれば、特に材質が問われることはなく、金属材料のほかに、ガラスやセラミックあるいは結晶材料を用いても良い。

さらに、遮光板６１の表面はショットピーニングないしはケミカルエッチングによって受光面がＲａ２００μｍ程度に粗され、露光光に対する表面反射は０．５％以下となっている。本実施例では、露光光源としてＫｒＦないしはＡｒＦエキシマレーザーを光源とする露光装置であって、投影光学系の最大ＮＡが０．９５の場合を想定して、受光面の粗し状態と表面処理の種類の選定した場合を記載したが、露光光源の種類と、投影光学系の最大ＮＡによって反射特性が異なるため、本実施例による選択条件に限定されるものではない。

以上の構成により遮光板６１に照射された露光光は周囲に反射拡散することなく、遮光板６１に吸収されて蓄熱される。前記のように遮光板６１は熱伝達性の高い銅を母在としているため、遮光板６１表面の熱は直ちに遮光板内に伝播し、さらには、遮光板裏面へと熱伝達が行われる。図５は遮光板６１の周辺部の構造をさらに詳しく説明したものであって、同図において、遮光板６１内の熱は熱伝達層６５を介して放熱板６６に伝達される。熱伝達層６５及び放熱板６６は遮光板６１と同様に、銅、銀、アルミニウム等、熱伝達性の高い物質又は、前記物質を含む化合物によって成り立っているが、こちらは輻射によってウエハステージ３２へ熱が伝播されることを防止するため、表面の粗し処理や、ＴｉＡＬＮ等の表面処理は施されていない。

遮光板６１及び放熱板６６の熱伝達層側の表面は特に粗す処理は施されていないとは言っても、一般に金属の構造部材を用いた場合の表面粗さは、Ｒａ１μｍ程度であって微小な凹凸が存在し、さらに加工歪や、熱変形によって表面形状の変化も考えられる事から、より効率的に熱の伝達を行なうためには熱伝達層６５には、前記のように銅、銀、アルミニウム等の金属材料やそれらを含有する化合物を使用するよりも、ゲル状物質のような柔軟性のある物質が望ましい。そこで本実施例における露光装置では、半導体装置の放熱用充填剤などに用いられる、ペースト状の熱伝導ゲル又はペースト状のシリコン化合物を熱伝達層６５に使用している。例えばペースト状の熱伝導ゲルでは熱伝導率が１〜１０Ｗ／ｍ・Ｋと高くゲル状物質であるため１ｍｍ以下の厚さに塗布が可能であるが、一般に数百ｐｐｍ〜数千ｐｐｍ程度のシロキサンを含んでおり、投影光学系２５の周辺で使用した場合、光学素子材料のクモリ物質として付着する可能性があることから、そのまま使用することはできず、アルミニウム薄膜ないしは高分子薄膜による外装を付加して、揮発成分が周辺雰囲気に拡散することを防止している。このように、前記熱伝達層６６及び放熱板は、複数の構成部材を重ね合わせた構成であって、物性によって熱の伝達を行なう構造によるものであっても良いが、もちろんペルチェ素子等を用いて強制的に熱の制御を行なう構造であっても良い。特に露光光源としてＦ２レーザーないしはＥＵＶ光源を用いるような極紫外領域の露光装置においては露光光の光路中の減衰を抑えるために、光路雰囲気を１０^−４Ｐａ以下程度の真空状態に保っていることが考えられ、当然のことながら、ウエハステージ３２やその上部に配置された遮光板６１及び熱伝達層６６も真空中に配置されることになるため、耐真空性を有する構造であることが要求される。この場合、前記、ペースト状の熱伝導ゲル物質は真空チャンバ内に拡散する恐れがあって、使用することが困難であり、またアルミニウム薄膜で外装した場合であっても、内部に混入した水分や気泡の膨張が考えられるため、真空中での使用には問題がある。したがって、真空環境下においてはペルチェ素子を遮光板６１に接着固定し、強制的な熱交換を行なうことが望ましい。

以上に記載した構成では、遮光板６１に与えられた熱負荷を放熱板６６側へ伝達することを目的としているが、単に熱を伝達しただけでは、ウエハステージ３２上に蓄積される熱量は減少しない。そこで、放熱板６６により熱を分散させると共に、ウエハステージ３２に熱が伝わらないようにするために、放熱板６６とウエハステージ３２との間に断熱層６８を設ける。この断熱層は、放熱板からウエハステージに熱が伝わるのを防止している。ここで、この断熱層は熱容量の大きなものであっても良く、遮光板６１に露光光が当たっている間は断熱層に熱を貯め、遮光板６１に露光光が当たっていない間に断熱層６８に貯まった熱を放熱することができるようにしても良い。

また、放熱板６６に伝達された熱を放熱するために、放熱板６６に貯まった熱を吸収するための冷却管６７を設けても良い。この冷却管には冷媒を流すように構成しており、冷却管に繋がっている図示しない配管によって冷媒を放熱板内の冷却管６６からウエハステージ３２の外部へ伝送することで、熱を外部に放出できるようにしている。勿論、放熱板６６を冷却する方法として、冷却管６６を用いる必要は無く、放熱板６６を冷却することができるのなら、他の手段でも構わない。また冷却管（冷却手段）が冷却する対象は必ずしも放熱板６６である必要は無く、遮光板６１を直接冷却するようにしても構わないし、別の部材を介して間接的に遮光板６１を冷却しても構わない。

また、前述の断熱層と前述の冷却管（もしくは代替の冷却手段）は、両方とも設けても良いし、いずれか一方のみを設けるようにしても構わない。

予備露光工程では、前記のように露光光の大部分を遮光板６１に照射し、ウエハステージ３２上に露光熱による熱が蓄積されることを防止しているが、遮光板６１への照射はもちろん予備露光工程や光洗浄工程に限定されるものではなく、例えば連続露光によって光学素子及び光学素子の保持部材が変形し、投影光学系２５の光学性能に変化が生じる現象を露光量に準じて補正する場合には、露光工程を試験的に繰り返して、実施の像性能変化を計測し、その計測結果に基づいて、投影光学系の像性能補正係数を算出している。このような試験露光であっても、ウエハステージ３２に対する熱負荷を最小限に抑える必要があり、遮光板６１上への露光が必要となる。但しこの場合、遮光板６１の表面反射と、実際の露光におけるウエハ３０の表面反射が異なると、投影光学系２５への熱負荷条件が実際と異なってしまい、正しい補正係数が求められない場合がある。このような試験露光を実施するために、例えば遮光板の表面にウエハ３０の表面と同様の反射特性を持たせた領域を設けることで、実際の露光時と同じ状況を再現したり、あるいは、表面反射状態の異なる複数の遮光板６１をウエハステージ３２上に配置したりすることは、本発明の趣旨に反するものではない。

もちろん、遮光板６１の表面は平面である必要はなく、凹面、凸面、あるいは複数の段差を有する階段構造を呈していても良い。

（第２の実施例）
図２及び図４は出願に掛かる投影露光装置のウエハステージ３２に関する他の実施形態を示したものであって、同図においてウエハステージ３２内には透過窓（貫通窓）７１が設けられ、光洗浄のための露光や予備露光のための露光光は、光束形状を変更するための成形光学系７２を通過した後に、前記透過窓７１を通過して光路変更ミラー７３によって光路を変更され、さらにデフューザ７４に照射されている。

前記デフューザ７４は、例えば図２に示すように、粗い凹凸表面形状を有する金属製の凹円錐部品であって、露光光の波長に対する反射率を１％以下に抑えるための表面処理が施されている。このため、光洗浄のための露光や予備露光のための露光光は、ウエハステージ３２やウエハ３０に照射されることなく透過し、さらに、デフューザ７４によって露光光が外部拡散されることなく吸収されるため、ウエハステージ３２の蓄熱による精度不良や、散乱光によるウエハ３０の感光と言った弊害を受けることもない。

もちろん、前記遮光板６１が照度センサ３３の近接位置に配置された場合と同様に、貫通窓７１も図４に示すごとく、照度センサ３３の近傍に配置されている。

また、この第２実施例においては、透過窓７１を設けたが、所謂窓（穴）のような形状ではなく、ステージの端部に切り欠きを設け、その切り欠きの内部を予備露光光が透過するような構成にしても構わない。予備露光光がウエハステージ３２を透過する（素通りする）ような構成であれば、この第２の実施例の透過窓７１と同様の機能を奏することが可能である。

また、成形光学系７２は、透過率が高い（透過率は低くとも９０％以上、より好ましくは９９％以上）材料で構成されており、成形光学系が予備露光光をほとんど吸収しないように構成している。

ここで、本願の実施態様は以下のような態様も含む。

（実施態様１）
光源手段からの光束で原板上のパターンを照明する照明光学系と、前記パターンからの光を基板上に投影する投影光学系と、前記基板を搭載して駆動する基板ステージとを有する投影露光装置であって、
前記基板ステージ上に断熱層及び／又は冷却手段を介して遮光板を配置したことを特徴とする投影露光装置。

（実施態様２）
前記遮光板は、前記光源手段からの光束に対する反射率が１％以下であることを特徴とする実施態様１記載の投影露光装置。

（実施態様３）
前記遮光板の熱を放出することが可能な放熱手段を備えることを特徴とする実施態様１又は２に記載の投影露光装置。

（実施態様４）
前記基板ステージと前記遮光板との間であって、前記基板ステージ側に前記断熱層、前記断熱層より前記遮光板側に前記冷却手段が配置されていることを特徴とする実施態様１又は２に記載の投影露光装置。

（実施態様５）
前記遮光板と前記冷却手段との間に、前記遮光板の熱を放出することが可能な放熱手段を備えることを特徴とする実施態様４に記載の投影露光装置。

（実施態様６）
前記投影露光装置が有する光学系の少なくとも一部を光洗浄するための前記光源手段とは別の第二の光源手段を有することを特徴とする実施態様１乃至５いずれかに記載の投影露光装置。

（実施態様７）
前記遮光板は、前記第二の光源手段より発せられる光に対する反射率が１％以下であることを特徴とする実施態様６に記載の投影露光装置。

（実施態様８）
光源手段からの光束で原板上のパターンを照明する照明光学系と、前記パターンからの光を基板上に投影する投影光学系と、前記基板を搭載して駆動する基板ステージとを有する投影露光装置であって、
前記基板ステージが、前記光源手段からの光束が透過可能な窓を有することを特徴とする投影露光装置。

（実施態様９）
前記透過可能な窓は、前記基板ステージ内に前記基板ステージを貫通するように、もしくは前記基板ステージの端部に切り欠くように形成されていることを特徴とする実施態様８記載の投影露光装置。

（実施態様１０）
前記光源手段からの光束が、前記透過可能な窓を通り抜けるように光束を成形する成形光学系を有することを特徴とする実施態様８又は９記載の投影露光装置。

（実施態様１１）
前記透過可能な窓を透過した光束を受光する受光板を備えることを特徴とする実施態様８乃至１０いずれかに記載の投影露光装置。

（実施態様１２）
前記受光板の熱を放熱することが可能な放熱手段を有することを特徴とする実施態様１１記載の投影露光装置。

（実施態様１３）
前記受光板を冷却する冷却手段を有することを特徴とする実施態様１１又は１２記載の投影露光装置。

（実施態様１４）
前記受光板は前記基板ステージと熱的に隔離されていることを特徴とする実施態様１１乃至１３いずれかに記載の投影露光装置。

（実施態様１５）
前記投影露光装置が有する光学系の少なくとも一部を光洗浄するための前記光源手段とは別の第二の光源手段を有することを特徴とする実施態様８乃至１４いずれかに記載の投影露光装置。

（実施態様１６）
前記透過可能な窓を透過した光束を受光する受光板を備え、前記第二の光源手段より発せられる光に対する前記受光板の反射率が１％以下であることを特徴とする実施態様１５に記載の投影露光装置。

（実施態様１７）
前記投影露光装置を用いて基板を露光する工程と、前記露光された基板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。

（実施態様１８）
光源手段からの光束で原板上のパターンを照明し、前記パターンからの光を投影光学系を用いて基板上に投影する投影露光方法であって、
前記基板上に前記パターンを投影する工程と、前記基板を搭載して駆動する基板ステージ上に配置された遮光板に対して露光光を照射する工程とを含むことを特徴とする投影露光方法。

（実施態様１９）
光源手段からの光束で原板上のパターンを照明し、前記パターンを投影光学系によって基板上に投影する投影露光方法であって、
前記基板上に前記パターンを投影する工程と、駆動ステージ内に配置された透過可能な窓に対して前記光源手段からの光束を導く工程とを含むことを特徴とする投影露光方法。

本発明による遮光板の配置を説明する図本発明によるウエハステージの形状例を説明する図ウエハステージ上の配置を説明する図ウエハステージの形状を説明する図遮光板の取り付け方法の例を示す図ウエハステージ上の温度分布の例を説明する図光学系全体の透過率変化を説明する図光学素子への付着物による透過率劣化を説明する図透過率劣化の詳細を説明する図本発明によるの投影露光装置の全体構成を説明する図従来例によるの投影露光装置の構成を説明する図

１エキシマレーザー
２光路調整光学系
３照明形状調整光学系
４オプティカルインテグレータ
５開口絞り
８結像光学系
１５駆動ブラインド
２１マスク
２２マスクステージ
２５投影レンズ
３０ウエハ
３２ウエハステージ
３３照度センサ
３５〜３６ステージミラー
６１遮光板
６４脚
６５熱伝達層
６６放熱板
６７冷却管
７１貫通窓
７４デフューザ
８２休止時間帯
８３〜８６透過率測定値

Claims

光源からの光束を用いて原板上のパターンを照明するための照明光学系と、前記パターンの像を基板上に投影するための投影光学系と、前記基板を搭載して移動する基板ステージとを有する投影露光装置であって、
前記投影光学系からの光束が前記基板ステージを透過するように前記基板ステージに設けられた窓を有することを特徴とする投影露光装置。
前記窓は、前記基板ステージに設けられた貫通穴、または前記基板ステージの端部に設けられた切り欠きであることを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
前記投影光学系からの光束が前記窓を通過するように該光束を成形するための成形光学系をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の投影露光装置。
前記窓を透過した光束を吸収するための受光板をさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影露光装置。
前記受光板の熱を放出するための放熱手段をさらに有することを特徴とする請求項４に記載の投影露光装置。
前記受光板を冷却するための冷却手段をさらに有することを特徴とする請求項４又は５に記載の投影露光装置。
前記投影露光装置が有する光学系の少なくとも一部を光洗浄するための前記光源とは別の第二の光源をさらに有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の投影露光装置。
前記窓を透過した光束を吸収するための受光板をさらに有し、該受光板は、前記第二の光源より発せられる光に対する反射率が１％以下であることを特徴とする請求項７に記載の投影露光装置。
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の投影露光装置を用いて基板を露光する工程を有することを特徴とするデバイス製造方法。
光源からの光束を用いて原板上のパターンを照明し、投影光学系を用いて前記パターンの像を基板上に投影する工程を有する投影露光方法であって、
前記基板を搭載して移動する基板ステージを前記投影光学系からの光束が透過するように前記基板ステージに設けられた窓に対し、前記投影光学系を介して光を照射する工程をさらに有することを特徴とする投影露光方法。