JP2010087364A - 露光装置、光源装置、漏出検出方法及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】流体流路内から漏出した冷却用流体を好適に検出できる露光装置、光源装置、漏出検出方法及びデバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】露光装置１１は、内部が真空雰囲気に設定される第１チャンバ１２と、光源装置１３から出力される露光光ＥＬが照明されるレチクルＲを保持するレチクルステージ１５と、レチクルＲで反射した露光光ＥＬが照射されるウエハＷを保持するウエハステージ１７とを備えている。また、露光装置１１は、冷却用水を用いて、各ステージ１５，１７の静電チャック２７，３１を冷却する冷却装置３５を備え、該冷却装置３５は、冷却用水に検出用水を混入させ、該混入水を用いて静電チャック２７，３１を冷却させる。さらに、露光装置１１には、検出用水を構成する原子を検出可能な検出装置４５が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱エネルギーを蓄熱する部材を冷却する機能を有する露光装置、光を出力する光源を冷却する機能を有する光源装置、冷却溶媒などの冷却用流体の漏出を検出するための漏出検出方法及び露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。

一般に、ＥＵＶ（Extreme Ultraviolet ）光やＥＢ（Electron Beam ）などを露光光として用いる露光装置は、内部が真空雰囲気に設定されるチャンバ内に配置されている。こうした露光装置は、光源から出力された露光光をレチクルに導くための照明光学系と、レチクルに形成された所定のパターンの像を所定倍率に縮小させた状態でウエハに投影するための投影光学系とを備えている。また、ＥＵＶ光を露光光として用いる露光装置に備えられる各光学系は、複数の反射ミラーからそれぞれ構成されている。

ところで、一例としてＥＵＶ光が露光光として用いられる場合、反射ミラーは、露光光が非常に短波長であるため、その反射面に入射する露光光の全てを反射することはできない。すなわち、反射ミラー内には、入射する露光光の一部（即ち、３０％程度の露光光）が吸収され、該吸収に基づき発生した熱エネルギーが蓄熱される。こうして蓄熱された熱エネルギーが多くなると、反射ミラーが熱変形し、該反射ミラーの光学特性が変わってしまうおそれがある。そこで、近年では、反射ミラーを冷却するための冷却装置を備える露光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、上記冷却装置は、反射ミラーの反射面の反対側に配置され、且つ反射ミラーを輻射冷却するための輻射部材と、該輻射部材を冷却する冷却部とを備えている。この冷却部内には、冷却用流体としての冷却溶媒を流通させる流体流路としての冷媒流路が形成されており、該冷媒流路は、チャンバ外に配置された冷媒供給装置に冷媒用配管などを介して連結されている。そのため、反射ミラーは、冷却部によって常に冷却される輻射部材の輻射冷却に基づき冷却されていた。
特開２００４−３３６０２６号公報

ところが、冷却溶媒を用いた反射ミラーの冷却方法では、例えば、冷却部と冷媒用配管とを連結する連結部位などから露光装置内に冷却溶媒が漏出する可能性がある。このように漏出した冷却溶媒（以下、「漏出冷媒」という。）が露光光の光路に進入すると、漏出冷媒が露光光によって光化学反応を起こし、反射ミラーの反射面を酸化させたり、反射ミラーの反射面上に炭素膜を形成したりするおそれがある。そのため、冷却溶媒の漏出に気付かずに露光装置を利用し続けた場合、反射ミラーの寿命が短くなり、結果として、露光装置のメンテナンスを行う間隔が短くなる問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、流体流路内から漏出した冷却用流体を好適に検出できる露光装置、光源装置、漏出検出方法及びデバイスの製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、実施形態に示す図１〜図５に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の第１の手段である露光装置は、内部が所定雰囲気に設定される装置本体（１２）と、該装置本体（１２）内に配置され、且つ光源（２０）から出力される光（ＥＬ）で第１面（２７ａ）を照明可能な照明光学系（１４）と、前記装置本体（１２）内に配置され、且つ所定のパターンの像を前記第１面（２７ａ）とは異なる第２面（３１ａ）上に投影可能な投影光学系（１６）と、冷却用流体及び該冷却用流体とは異なる検出用流体が流通する流体流路（４０，４２）を有し、且つ熱エネルギーを蓄熱する蓄熱部（２６，２７，３０，３１）を冷却する冷却部（２８Ａ，３１）と、前記装置本体（１２）内に存在する前記検出用流体を検出可能な検出装置（４５）とを備えたことを要旨とする。

本発明の第２の手段である光源装置は、内部が所定雰囲気に設定される装置本体（１８）と、該装置本体（１８）内に配置され、且つ所定のパターンを基板（Ｗ）上に形成するための光（ＥＬ）を露光装置（１１）内に出力する光源部（１９）と、冷却用流体及び該冷却用流体とは異なる検出用流体が流通する流体流路（３８）を有し、且つ前記光源部（１９）を冷却する冷却部（３６）と、前記装置本体（１８）内に存在する前記検出用流体を検出可能な検出装置（４５）とを備えたことを要旨とする。

本発明の第３の手段である露光装置は、上述の第２の手段の光源装置から出力された光を用い、所定のパターンの像を基板（Ｗ）上に投影することを要旨とする。
本発明の第４の手段である漏出検出方法は、基板（Ｗ）上に所定のパターンの像を投影するための露光装置（１１）内には、露光時に発生する熱エネルギーを蓄熱する蓄熱部（２６，２７，３０，３１）を冷却するための冷却部（２８Ａ，３１）が設けられており、該冷却部（２８Ａ，３１）の流体流路（４０，４２）内には、冷却用流体及び該冷却用流体とは異なる検出用流体を供給し、該検出用流体が前記露光装置（１１）内で検出される場合に、前記冷却用流体が前記流体流路（４０，４２）外に漏出したと判定することを要旨とする。

本発明の第５の手段である漏出検出方法は、基板（Ｗ）上に所定のパターンの像を投影するための露光装置（１１）内に光（ＥＬ）を出力する光源部（１９）を有する光源装置（１３）には、前記光源部（１９）を冷却するための冷却部（３６）が設けられており、該冷却部（３６）の流体流路（３８）内には、冷却用流体及び該冷却用流体とは異なる検出用流体を供給し、該検出用流体が前記光源装置（１３）内で検出される場合に、前記冷却用流体が前記流体流路（３８）外に漏出したと判定することを要旨とする。

本発明の第６の手段であるデバイスの製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程は、上述の第１の手段の露光装置、又は上述の第３の手段の露光装置を用いることを要旨とする。

なお、本発明をわかりやすく説明するために実施形態を示す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。

本発明によれば、流体流路内から漏出した冷却用流体を好適に検出できる。

（第１の実施形態）
以下に、本発明を具体化した第１の実施形態について図１〜図３に基づき説明する。
図１に示すように、本実施形態の露光装置１１は、波長が１００ｎｍ程度以下の軟Ｘ線領域である極端紫外光、即ちＥＵＶ（Extreme Ultraviolet ）光を露光光ＥＬとして用いるＥＵＶ露光装置であって、内部が大気よりも低圧の真空雰囲気に設定される装置本体としての第１チャンバ１２（図１では二点鎖線で示す。）を備えている。この第１チャンバ１２内には、所定のパターンが形成された反射型のレチクルＲと、表面にレジストなどの感光性材料が塗布されたウエハＷとが設置される。なお、第１チャンバ１２には、その内部に外部からレチクルＲを収容させるための図示しないレチクル収容部、及び、その内部に外部からウエハＷを収容させるための図示しないウエハ収容部が設けられている。

また、第１チャンバ１２の−Ｙ方向側（図１では左側）には、波長が「５〜２０ｎｍ（例えば１３．５ｎｍ）」となるＥＵＶ光を露光光ＥＬとして第１チャンバ１２内に射出可能な光源装置１３が設けられている。そして、光源装置１３から射出された露光光ＥＬは、第１チャンバ１２内に配置される照明光学系１４を介してレチクルステージ１５にて保持されるレチクルＲを照明し、該レチクルＲで反射した露光光ＥＬは、第１チャンバ１２内に配置される投影光学系１６を介してウエハステージ１７に保持されるウエハＷを照射するようになっている。

光源装置１３は、図２に示すように、第１チャンバ１２に隣接するように配置される第２チャンバ１８を備え、該第２チャンバ１８内は、第１チャンバ１２の内部と同様に、内部が真空雰囲気に設定されている。こうした第１チャンバ１２内には、露光光ＥＬを出力する光源部１９が設けられている。この光源部１９は、プラズマＰＬを発生させるプラズマ発生部２０と、プラズマＰＬから放射される露光光ＥＬを集光させるための筒状の集光ミラー２１とを備えている。プラズマ発生部２０は、ＥＵＶ光発生物質（ターゲット）として高密度のキセノンガス（Ｘｅ）を高速で噴出するノズル２２と、例えば半導体レーザ励起を利用したＹＡＧレーザやエキシマレーザなどの高出力レーザ２３とを備えている。そして、高出力レーザ２３から射出されたレーザ光ＬＲがノズル２２から高速で噴出される高密度のキセノンガスを照射することによりプラズマＰＬが発生し、該プラズマＰＬからは、ＥＵＶ光が露光光ＥＬとして放射される。こうした露光光ＥＬは、集光ミラー２１の入射側（−Ｙ方向側であって、図２では左側）の開口から集光ミラー２１内に入射する。

集光ミラー２１は、Ｙ軸方向における各部位の断面形状が円環状をなすように形成されており、集光ミラー２１の内周面には、露光光ＥＬを反射可能な反射層が形成されている。そして、集光ミラー２１で反射した露光光ＥＬは、集光ミラー２１の射出側の開口（＋Ｙ方向側であって、図２では右側）から第２チャンバ１８内の照明光学系１４に向けて射出される。なお、集光ミラー２１の反射層は、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を交互に積層した多層膜から構成されている。

照明光学系１４は、図１に示すように、第１チャンバ１２の内部と同様に、内部が真空雰囲気に設定される筐体２５（図１では一点鎖線で示す。）を備えている。この筐体２５内には、光源装置１３から筐体２５内に入射された露光光ＥＬを反射可能な複数枚の図示しない反射ミラーが設けられており、各反射ミラーによって順に反射された露光光ＥＬは、後述する鏡筒２９内に設置された折り返し用の反射ミラー２６に入射し、該反射ミラー２６で反射した露光光ＥＬがレチクルステージ１５に保持されるレチクルＲに導かれる。なお、照明光学系１４を構成する各反射ミラー（折り返し用の反射ミラー２６も含む。）の反射面には、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を交互に積層した多層膜である反射層がそれぞれ形成されている。しかし、こうした反射層を形成しても各反射ミラーは、入射する露光光ＥＬの一部を吸収し、該吸収に基づき発生する熱エネルギーを蓄熱してしまう。そのため、照明光学系１４には、各反射ミラーを冷却するための図示しない冷却機構が設けられている。

レチクルステージ１５は、投影光学系１６の物体面側に配置されており、レチクルＲを静電吸着する吸着面２７ａを有する静電チャック２７と、レチクルＲをＹ軸方向（図１における左右方向）に所定ストロークで移動させるレチクルステージ駆動部２８と、静電チャック２７を支持する支持ステージ２８Ａとを備えている。このレチクルステージ駆動部２８は、レチクルＲをＸ軸方向（図１において紙面と直交する方向）及びθｚ方向（Ｚ軸周りの回転方向）にも移動可能に構成されている。そして、レチクルＲにおいて上記パターンが形成されたパターン面Ｒａで反射された露光光ＥＬは、投影光学系１６に導かれる。なお、レチクルＲのパターン面Ｒａに露光光ＥＬが照明される場合、該パターン面Ｒａの一部には、Ｘ軸方向に延びる照明領域が形成される。

投影光学系１６は、第１チャンバ１２の内部と同様に、内部が真空雰囲気に設定される鏡筒２９を備えている。この鏡筒２９内には、複数枚（一例としては６枚であって、図１では１枚のみ図示）の反射型のミラー３０が収容されている。そして、物体面側であるレチクルＲ側から導かれた露光光ＥＬは、各ミラー３０に順に反射され、ウエハステージ１７に保持されるウエハＷに導かれる。なお、各ミラー３０の反射面には、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）を交互に積層した多層膜である反射層がそれぞれ形成されている。しかし、上述したように、こうした反射層を形成しても各ミラー３０は、入射する露光光ＥＬの一部を吸収し、該吸収に基づき発生する熱エネルギーを蓄熱してしまう。そのため、投影光学系１６には、各ミラー３０を冷却するための図示しない冷却機構が設けられている。

ウエハステージ１７は、ウエハＷを静電吸着する吸着面３１ａを有する静電チャック３１と、ウエハＷをＹ軸方向に所定ストロークで移動させるウエハステージ駆動部３２とを備えている。このウエハステージ駆動部３２は、ウエハＷをＸ軸方向及びＺ軸方向にも移動可能に構成されている。また、ウエハステージ１７には、静電チャック３１を保持する不図示のウエハホルダと、該ウエハホルダのＺ軸方向における位置及びＸ軸周り、Ｙ軸周りの傾斜角を調整する図示しないＺレベリング機構とが組み込まれている。

なお、本実施形態の露光装置１１にてウエハＷにパターンの像を投影する場合、レチクルＲは、レチクルステージ駆動部２８の駆動によって、Ｙ軸方向に所定ストローク毎に移動する。すると、レチクルＲにおける照明領域は、該レチクルＲのパターン面Ｒａの−Ｙ方向側から＋Ｙ方向側（図１では左側から右側）に沿って移動する。すなわち、レチクルＲのパターンが−Ｙ方向側から＋Ｙ方向側に順にスキャンされる。また、ウエハＷは、ウエハステージ駆動部３２の駆動によって、レチクルＲのＹ軸方向に沿った移動に同期して移動する。その結果、ウエハＷの一つのショット領域には、レチクルＲ及びウエハＷの同期移動に伴って、レチクルＲ上のパターンを所定倍率に縮小したパターンが形成される。

次に、光源装置１３、レチクルステージ１５及びウエハステージ１７を冷却するための冷却装置３５について図１及び図２に基づき説明する。
図１及び図２に示すように、冷却装置３５は、冷却用水を用いて、光源装置１３の高出力レーザ２３、レチクルステージ１５の静電チャック２７及びウエハステージ１７の静電チャック３１を個別に冷却する構成である。具体的には、冷却装置３５には、高出力レーザ２３に直接接触して該高出力レーザ２３を冷却する第１冷却部３６と、該第１冷却部３６内に冷却用水を供給し且つ第１冷却部３６側から冷却用水を回収するための第１冷却水供給管路３７とが設けられている。また、第１冷却部３６内には、冷却装置３５から第１冷却水供給管路３７を介して供給される冷却用水が流動する第１流体流路３８が形成されている。

また、冷却装置３５には、レチクルステージ１５の支持ステージ２８Ａ内に冷却用水を供給し且つレチクルステージ１５側から冷却用水を回収するための第２冷却水供給管路３９が設けられている。また、支持ステージ２８Ａ内には、冷却装置３５から第２冷却水供給管路３９を介して供給される冷却用水が流動する第２流体流路４０が形成されている。そして、第２流体流路４０内を流動する冷却用水は、支持ステージ２８Ａ及び静電チャック２７を介してレチクルＲから熱エネルギーを吸熱する。すなわち、支持ステージ２８Ａが、第２冷却部として機能する。

また、冷却装置３５には、ウエハステージ１７の静電チャック３１内に冷却用水を供給し且つウエハステージ１７側から冷却用水を回収するための第３冷却水供給管路４１が設けられている。また、静電チャック３１内には、冷却装置３５から第３冷却水供給管路４１を介して供給される冷却用水が流動する第３流体流路４２が形成されている。そして、第３流体流路４２内を流動する冷却用水は、静電チャック３１の吸着面３１ａを介してウエハＷから熱エネルギーを吸熱する。すなわち、静電チャック３１のうち吸着面３１ａ近傍の部分が蓄熱部として機能し、第３流体流路４２近傍の部分が第３冷却部として機能する。

本実施形態の冷却装置３５は、冷却水供給管路３７，３９，４１を介して光源装置１３、レチクルステージ１５及びウエハステージ１７側に冷却用水を供給する際に、冷却用水とは異なる検出用水（本実施形態では、重水）を冷却用水に所定割合（例えば１％程度）だけ混入させ、該混合水を供給するようになっている。なお、重水とは、原子核の中性子数の異なる核種を有する同位体原子を備えた構成の水（「重水」ともいう。）のことである。

すなわち、冷却装置３５は、水素原子、重水素原子（普通の水素より中性子を１個多く持つ原子）及び酸素原子が各１個で構成される検出用水（重水）を冷却用水に混入させた第１混合水を貯留する図示しない第１貯留タンクを備え、該第１貯留タンクからは、第１混入水が第１冷却水供給管路３７内に供給される。また、冷却装置３５は、２つの水素原子及び１つの第１の重酸素原子（普通の酸素より中性子を１個多く持つ原子）で構成される検出用水（重水）を冷却用水に混入させた第２混合水を貯留する図示しない第２貯留タンクを備え、該第２貯留タンクからは、第２混合水が第２冷却水供給管路３９内に供給される。さらに、冷却装置３５は、２つの水素原子及び１つの第２の重酸素原子（普通の酸素より中性子を２個多く持つ原子）で構成される検出用水（重水）を冷却用水に混入させた第３混合水を貯留する図示しない第３貯留タンクを備え、該第３貯留タンクからは、第３混合水が第３冷却水供給管路４１内に供給される。なお、これら各種検出用水は、冷却用水と略同等の冷却作用をそれぞれ有している。

重水素原子、第１の重酸素原子及び第２の重酸素原子は、通常、各チャンバ１２，１８内に存在しない原子である。すなわち、上記重水素原子及び各重酸素原子のうち何れか一つの原子を含んだ構成の各検出用水は、該検出用水が第１チャンバ１２内及び第２チャンバ１８内に漏出しない限り、第１チャンバ１２内及び第２チャンバ１８内に存在しない。そのため、もし仮に第１チャンバ１２内及び第２チャンバ１８内で重水素原子、第１の重酸素原子及び第２の重酸素原子の存在が検出されたとすると、各冷却水供給管路３７，３９，４１内から冷却用水がチャンバ１２，１８内に漏出した可能性が非常に高い。そこで、本実施形態の露光装置１１には、重水素原子、第１の重酸素原子及び第２の重酸素原子を検出するための検出装置４５が設けられている。

次に、検出装置４５について説明する。
検出装置４５は、チャンバ１２，１８内のガス分子をイオン化し、電場・磁場を用いて特定の質量電荷比（Ｍ／ｅ）を持つイオンを検出することで分圧を検出する装置（例えば、質量分析計やガスクロマトグラフィ）である。こうした検出装置４５には、図２に示すように、第２チャンバ１８内の高出力レーザ２３近傍に存在するガスに熱電子を放射して該ガス又は該ガスを構成する原子をイオン化させる図示しない第１フィラメント部と、イオン化された分子イオン又は原子イオンを増幅させる第１イオン増幅部４６とが設けられている。そして、第１イオン増幅部４６によって増幅された信号に基づき、検出装置４５は、特定の原子（この場合、重水素原子）の原子量を計測するようになっている。

また、検出装置４５には、図１に示すように、第１チャンバ１２内のレチクルＲ近傍に存在するガスに熱電子を放射して該ガス又は該ガスを構成する原子をイオン化させる図示しない第２フィラメント部と、イオン化された分子イオン又は原子イオンを増幅させる第２イオン増幅部４７とが設けられている。そして、第２イオン増幅部４７によって増幅された信号に基づき、検出装置４５は、特定の原子（この場合、第１の重酸素原子）の原子量を計測するようになっている。さらに、検出装置４５には、第１チャンバ１２内のウエハＷ近傍に存在するガスに熱電子を放射して該ガス又は該ガスを構成する原子をイオン化させる図示しない第３フィラメント部と、イオン化された分子イオン又は原子イオンを増幅させる第３イオン増幅部４８とが設けられている。そして、第３イオン増幅部４８によって増幅された信号に基づき、検出装置４５は、特定の原子（この場合、第２の重酸素原子）の原子量を計測するようになっている。

次に、本実施形態の露光装置１１の露光時の作用について、図３に基づき説明する。なお、露光の途中に第３冷却水供給管路４１から冷却用水が漏出するものとする。
さて、露光が開始されると、レチクルＲ及びウエハＷをＹ軸方向に沿って同期移動させるべく各駆動部２８，３２がそれぞれ駆動する。この際、レチクルＲやウエハＷには、露光光ＥＬが照射されるため、該露光光ＥＬの照射に基づき発生する熱エネルギーが蓄熱される。しかし、こうした熱エネルギーは、静電チャック２７，３１の吸着面２７ａ，３１ａを介してレチクルステージ１５側やウエハステージ１７側に伝達される。そして、レチクルステージ１５側やウエハステージ１７側に供給される上記第２混合水及び第３混合水は、熱エネルギーを吸熱した後、冷却水供給管路３９，４１を介してレチクルステージ１５外やウエハステージ１７外に流出される。その結果、レチクルＲやウエハＷの温度上昇が良好に抑制される。

また、光源装置１３側では、第１冷却部３６の第１流体流路３８内には、上記第１混合水が供給される。その結果、レーザ光ＬＲを射出する高出力レーザ２３の温度上昇は、第１冷却部３６によって良好に抑制される。

こうした露光装置１１の露光時において、レチクルステージ１５やウエハステージ１７は、Ｙ軸方向に沿って同期移動する。そのため、図３に示すように、冷却水供給管路３９，４１とステージ１５，１７との連結部位には移動に伴う負荷が発生し、最悪の場合には、該連結部位から混合水が外部に漏出する可能性がある。すると、第１チャンバ１２内に漏出した混合水は、気化した状態でレチクルＲやウエハＷ近傍で漂うことになる。この状態で露光が継続されると、レチクルＲやウエハＷ近傍の気体（水素や酸素など）が露光光ＥＬを吸収したり、気体が光化学反応を起こしてレチクルＲ上やウエハＷ上に酸化膜などを形成したりする可能性がある。

ところが、本実施形態では、プラズマＰＬが発生する領域近傍、レチクルＲ近傍及びウエハＷの近傍において、検出装置４５を用いて特定の原子の検出が行われている。例えば、検出装置４５によって第２の重酸素原子の存在が検出されると、ウエハＷを冷却するための第３混合水が第１チャンバ１２内に漏出していると判断され、該判断結果が報知される。すると、露光装置１１による露光処理を一時中断させる。その後、作業者による上記連結部位の補修によって、ウエハステージ１７側に供給される第３混合水の第１チャンバ１２内への漏出が解消された場合には、露光装置１１による露光処理が再開される。

また、第１チャンバ１２内において第１の重酸素原子が検出された場合、レチクルＲを冷却するための第２混合水が第１チャンバ１２内に漏出していると判断され、露光装置１１による露光処理が一時中断される。その後、レチクルステージ１５側に供給される第２混合水の第１チャンバ１２内への漏出が解消された場合には、露光装置１１による露光処理が再開される。

さらに、第２チャンバ１８内において重水素原子が検出された場合、高出力レーザ２３を冷却するための第１混合水が第２チャンバ１８内に漏出していると判断され、露光装置１１による露光処理が一時中断される。その後、第１冷却部３６側に供給される第１混合水の第２チャンバ１８内への漏出が解消された場合には、露光装置１１による露光処理が再開される。

したがって、本実施形態では、以下に示す効果を得ることができる。
（１）各流体流路３８，４０，４２内には、熱エネルギーが多く蓄熱される高出力レーザ２３、静電チャック２７，３１の吸着面２７ａ，３１ａに蓄熱される熱エネルギーを吸熱するための冷却用水だけではなく、検出用水が流動している。そのため、流体流路３８，４０，４２からチャンバ１２，１８内に冷却用水が漏出する場合には、検出用水も流体流路３８，４０，４２からチャンバ１２，１８内に漏出することになる。この際、検出装置４５によって検出用水を構成する同位体原子（重水素原子、各重酸素原子）が検出された場合には、流体流路３８，４０，４２から冷却用水（即ち、混合水）が漏出したと判断できる。したがって、流体流路３８，４０，４２内から冷却用水が漏出した場合には、該漏出した冷却用水を好適に検出できる。

（２）流体流路３８，４０，４２内に冷却用水に混入した状態で供給される検出用水は、冷却用水と略同等の冷却作用を有している。そのため、冷却用水に検出用水を所定割合で混入させた混入水を流体流路３８，４０，４２内に供給しても、高出力レーザ２３、静電チャック２７，３１の吸着面２７ａ，３１ａを好適に冷却させることができる。

（３）通常、水素原子や酸素原子の同位体原子である重水素原子や各重酸素原子は、チャンバ１２，１８内に存在しない。こうした同位体原子を含んだ構成の検出用水を冷却用水と共に流体流路３８，４０，４２内に供給している。そのため、チャンバ１２，１８内で重水素原子や各重酸素原子を検出した場合には、流体流路３８，４０，４２内からチャンバ１２，１８内に冷却用水が漏出したと判断できる。

（４）レチクルＲ近傍に第２イオン増幅部４７を設けることにより、レチクルＲ近傍で冷却用水が第１チャンバ１２内に漏出したか否かを速やかに検出できる。そのため、レチクルＲに酸化膜が生成されることに起因したレチクルＲの劣化を抑制できる。

（５）ウエハＷ近傍に第３イオン増幅部４８を設けることにより、ウエハＷ近傍で冷却用水が第１チャンバ１２内に漏出したか否かを速やかに検出できる。そのため、ウエハＷ近傍に漏出した冷却用水が気化し、該気体がウエハＷを照射する露光光ＥＬの一部を吸収してしまうことが抑制される。したがって、ウエハＷにパターンを確実に形成させることができる。

（６）プラズマＰＬの発生位置近傍に第１イオン増幅部４６を設けることにより、プラズマＰＬの発生位置近傍で冷却用水が第２チャンバ１８内に漏出したか否かを速やかに検出できる。そのため、プラズマＰＬの発生位置近傍に漏出した冷却用水が気化し、該気体がプラズマＰＬにて発生する露光光ＥＬの一部を吸収してしまうことが抑制される。したがって、露光光ＥＬの光量不足に起因したウエハＷへのパターンの形成不良を抑制できる。

（７）各流体流路３８，４０，４２内には、互いに種類の異なる検出用水が供給される。そのため、検出装置４５によって検出された同位体原子の種類によって、何れの流体流路３８，４０，４２から混入水が漏出したかを特定できる。

なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・実施形態において、冷却装置３５は、冷却水を貯留する冷却水用タンクと、重水素原子を含んで構成される検出用水を貯留する第１検出用タンクと、第１の重酸素原子を含んで構成される第２検出用タンクと、第２の重酸素原子を含んで構成される第３検出用タンクとを備えた構成であってもよい。この場合、高出力レーザ２３を冷却させる際には、冷却水用タンクから供給された冷却水に第１検出用タンクから供給された検出用水を混合させ、該第１混合水を第１冷却水供給管路３７に供給させることが望ましい。同様に、静電チャック２７（又は静電チャック３１）に静電吸着されるレチクルＲ（又はウエハＷ）を冷却させる際には、冷却水用タンクから供給された冷却水に第２検出用タンク（又は第３検出用タンク）から供給された検出用水を混合させ、該第２混合水（又は第３混合水）を第２冷却水供給管路３９（又は第３冷却水供給管路４１）に供給させることが望ましい。

・実施形態において、第１冷却部３６は、集光ミラー２１を冷却させる構成であってもよい。
・実施形態において、冷却装置３５は、露光光ＥＬを光学素子、レチクルＲ及びウエハＷが吸収することにより発生した熱エネルギーを蓄熱する蓄熱部を冷却するのではなく、冷却用水を用いて各駆動部２８，３２の駆動源（例えばモータ）を冷却させる構成であってもよい。この場合、各駆動部２８，３２の駆動源が、蓄熱部として機能する。

・実施形態において、冷却装置３５は、照明光学系１４を構成する各ミラーを冷却させる構成であってもよい。この場合、検出装置４５は、筐体２５内に存在する検出用水又は検出用水を構成する原子（特定の原子）を検出可能な構成にすることが望ましい。

・実施形態において、冷却装置３５は、照明光学系１４を構成する各ミラーを冷却させる構成であってもよい。この場合、検出装置４５は、筐体２５内に存在する検出用水又は検出用水を構成する原子（特定の原子）を検出可能な構成にすることが望ましい。

・実施形態において、冷却用流体は、水以外の他の液体（例えばハロゲン含有化合物）であってもよい。この場合、検出量流体としては、ハロゲン含有化合物を構成するハロゲンや炭素の同位体を含んで構成される液体（より望ましくは、ハロゲン含有化合物の同位体）を用いることが望ましい。

・実施形態において、冷却用流体は、オゾンなどの気体であってもよい。この場合、検出量流体としては、冷却用流体以外の他の気体であることが望ましい。また、検出量流体としては、冷却用流体を構成する原子の同位体原子を含んだ構成の気体であってもよい。

・実施形態において、検出用流体は、チャンバ１２，１８内に存在する原子（水素、酸素、窒素、炭素）以外の原子（例えばアルゴン）を含んだ構成の流体であることが望ましい。

・実施形態において、各混合水に混入される検出用水は、全て同一の重水であってもよい。このように構成しても、混合水がチャンバ１２，１８外に漏出したことを良好に検出できる。

・実施形態において、検出用流体は、該検出用流体が流体流路３８，４０，４２からチャンバ１２，１８内に漏出していない場合であっても、検出可能な原子のみから構成される流体であってもよい。この場合、検出装置４５によって、検出用流体を構成する原子の量が増加することが検出された場合には、冷却用水がチャンバ１２，１８内に漏出したと判断される。

・実施形態において、冷却装置３５は、光源装置１３の蓄熱部のみを冷却する構成であってもよい。また、冷却装置３５は、レチクルＲのみを冷却する構成であってもよい。また、冷却装置３５は、ウエハＷのみを冷却する構成であってもよい。

・実施形態において、露光装置１１は、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクルまたはマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハなどへ回路パターンを転写する露光装置であってもよい。また、露光装置１１は、液晶表示素子（ＬＣＤ）などを含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッド等の製造に用いられて、デバイスパターンをセラミックウエハ等へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置などであってもよい。

・実施形態において、光源装置１３は、例えば、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ（１２６ｎｍ）、ＣＯ_２レーザ等を供給可能な光源であってもよい。また、光源装置１３は、ＤＦＢ半導体レーザまたはファイバレーザから発振される赤外域、または可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（またはエルビウムとイッテルビウムの双方）がドープされたファイバアンプで増幅し、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供給可能な光源であってもよい。また、こうした光源装置１３の場合、例えば、第１チャンバ１２内は、特に、大気圧より減圧させる必要はなく、大気圧であってもよい。

・実施形態において、光源部１９において供給されるＥＵＶ光発生物質（ターゲット）は、キセノンガスに限定されず他の物質であってもよく、例えば、気体状のスズ（Ｓｎ）であってもよいし、液体状又は固体状のスズであってもよく、スズを含む化合物などであってもよい。

また、こうした光源装置１３を利用する場合、各チャンバ１２，１８内を、真空雰囲気ではなく、例えば窒素などの不活性ガスが充填された所定雰囲気に設定してもよい。
次に、本発明の実施形態の露光装置１１によるデバイスの製造方法をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図４は、マイクロデバイス（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）の製造例のフローチャートを示す図である。

まず、ステップＳ１０１（設計ステップ）において、マイクロデバイスの機能・性能設計（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、ステップＳ１０２（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（レチクルＲなど）を製作する。一方、ステップＳ１０３（基板製造ステップ）において、シリコン、ガラス、セラミックス等の材料を用いて基板（シリコン材料を用いた場合にはウエハＷとなる。）を製造する。

次に、ステップＳ１０４（基板処理ステップ）において、ステップＳ１０１〜ステップＳ１０４で用意したマスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１０５（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１０４で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１０５には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップＳ１０６（検査ステップ）において、ステップＳ１０５で作製されたマイクロ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マイクロデバイスが完成し、これが出荷される。

図５は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１０４の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ１１１（酸化ステップ）おいては、基板の表面を酸化させる。ステップＳ１１２（ＣＶＤステップ）においては、基板表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１１３（電極形成ステップ）においては、基板上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１１４（イオン打込みステップ）においては、基板にイオンを打ち込む。以上のステップＳ１１１〜ステップＳ１１４のそれぞれは、基板処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。

基板プロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ１１５（レジスト形成ステップ）において、基板に感光性材料を塗布する。引き続き、ステップＳ１１６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置１１）によってマスクの回路パターンを基板に転写する。次に、ステップＳ１１７（現像ステップ）において、ステップＳ１１６にて露光された基板を現像して、基板の表面に回路パターンからなるマスク層を形成する。さらに続いて、ステップＳ１１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ１１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となった感光性材料を取り除く。すなわち、ステップＳ１１８及びステップＳ１１９において、マスク層を介して基板の表面を加工する。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、基板上に多重に回路パターンが形成される。

本実施形態における露光装置を示す概略構成図。 本実施形態における光源装置を示す概略構成図。 ウエハステージの一部を模式的に示す側断面図。 デバイスの製造例のフローチャート。 半導体デバイスの場合の基板処理に関する詳細なフローチャート。

符号の説明

１１…露光装置、１２…装置本体としての第１チャンバ、１３…光源装置、１４…照明光学系、１６…投影光学系、１８…装置本体としての第２チャンバ、１９…光源部、２０…光源としてのプラズマ発生部、２６…蓄熱部、光学素子としての反射ミラー、２７…蓄熱部としての静電チャック、２７ａ…第１面としての吸着面、２８Ａ…冷却部としての支持ステージ、３０…蓄熱部、光学素子としてのミラー、３１…蓄熱部としての静電チャック、３１ａ…第２面としての吸着面、３６…第１冷却部、３７，３９，４１…流体供給路としての冷却水供給管路、３８，４０，４２…流体流路、４５…検出装置、ＥＬ…露光光、ＰＬ…プラズマ、Ｗ…基板としてのウエハ。

Claims (25)

1. 内部が所定雰囲気に設定される装置本体と、
   該装置本体内に配置され、且つ光源から出力される光で第１面を照明可能な照明光学系と、
   前記装置本体内に配置され、且つ所定のパターンの像を前記第１面とは異なる第２面上に投影可能な投影光学系と、
   冷却用流体及び該冷却用流体とは異なる検出用流体が流通する流体流路を有し、且つ熱エネルギーを蓄熱する蓄熱部を冷却する冷却部と、
   前記装置本体内に存在する前記検出用流体を検出可能な検出装置と
   を備えた露光装置。
2. 前記流体流路内では、前記冷却用流体に前記検出用流体を混入させた状態で前記各流体が流動する請求項１に記載の露光装置。
3. 前記検出用流体は、前記冷却用流体を構成する原子の同位体原子を含んで構成される流体である請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
4. 前記冷却用流体及び前記検出用流体は、前記流体流路内を流動可能な液体であり、該液体が前記流体流路内を流通することにより、前記冷却部は、前記蓄熱部を冷却させる請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載の露光装置。
5. 前記装置本体内の所定雰囲気とは、大気よりも低圧の真空雰囲気である請求項１〜請求項４のうち何れか一項に記載の露光装置。
6. 前記第１面は、前記照明光学系から射出される前記光に基づき発生する熱エネルギーを蓄熱する前記蓄熱部の少なくとも一部であり、前記冷却部は、前記第１面を冷却するように配置されており、
   前記検出装置は、前記第１面近傍に存在する前記検出用流体の検出を行う請求項１〜請求項５のうち何れか一項に記載の露光装置。
7. 前記第２面は、前記投影光学系から射出される前記光に基づき発生する熱エネルギーを蓄熱する前記蓄熱部の少なくとも一部であり、前記冷却部は、前記第２面を冷却するように配置されており、
   前記検出装置は、前記第２面近傍に存在する前記検出用流体の検出を行う請求項１〜請求項６のうち何れか一項に記載の露光装置。
8. 前記照明光学系は、少なくとも１つの光学素子を有し、該少なくとも１つの光学素子は、前記光が該光学素子に入射する際に発生する熱エネルギーを蓄熱する前記蓄熱部であり、前記冷却部は、前記少なくとも１つの光学素子を冷却するように配置されており、
   前記検出装置は、前記照明光学系近傍に存在する前記検出用流体の検出を行う請求項１〜請求項７のうち何れか一項に記載の露光装置。
9. 前記投影光学系は、少なくとも１つの光学素子を有し、該少なくとも１つの光学素子は、前記光が該光学素子に入射する際に発生する熱エネルギーを蓄熱する前記蓄熱部であり、前記冷却部は、前記少なくとも１つの光学素子を冷却するように配置されており、
   前記検出装置は、前記投影光学系近傍に存在する前記検出用流体の検出を行う請求項１〜請求項８のうち何れか一項に記載の露光装置。
10. 前記検出用流体は、前記冷却用流体と共に前記流体流路外に漏出する場合以外には、前記装置本体内での前記検出装置による検出が不能な流体である請求項１〜請求項９のうち何れか一項に記載の露光装置。
11. 前記冷却部を複数備え、
    前記各冷却部の流体流路内には、前記流体流路毎に種類の異なる検出用流体が前記冷却用流体と共にそれぞれ供給される請求項１〜請求項１０のうち何れか一項に記載の露光装置。
12. 前記冷却用流体及び前記検出用流体を前記装置本体外から前記流体流路内に供給するための流体供給路をさらに備えた請求項１〜請求項１１のうち何れか一項に記載の露光装置。
13. 内部が所定雰囲気に設定される装置本体と、
    該装置本体内に配置され、且つ所定のパターンを基板上に形成するための光を露光装置内に出力する光源部と、
    冷却用流体及び該冷却用流体とは異なる検出用流体が流通する流体流路を有し、且つ前記光源部を冷却する冷却部と、
    前記装置本体内に存在する前記検出用流体を検出可能な検出装置と
    を備えた光源装置。
14. 前記光源部は、ターゲットをプラズマ化し、生成されたプラズマから前記光を放射させる光源を有する請求項１３に記載の光源装置。
15. 前記流体流路内では、前記冷却用流体に前記検出用流体を混入させた状態で前記各流体が流動する請求項１３又は請求項１４に記載の光源装置。
16. 前記検出用流体は、前記冷却用流体を構成する原子の同位体原子を含んで構成される流体である請求項１３〜請求項１５の何れか一項に記載の光源装置。
17. 前記冷却用流体及び前記検出用流体は、前記流体流路内を流動可能な液体であり、該液体が前記流体流路内を流通することにより、前記冷却部は、前記光源部を冷却させる請求項１３〜請求項１６のうち何れか一項に記載の光源装置。
18. 前記装置本体内の所定雰囲気とは、大気よりも低圧の真空雰囲気である請求項１３〜請求項１７のうち何れか一項に記載の光源装置。
19. 前記冷却用流体及び前記検出用流体を前記装置本体外から前記流体流路内に供給するための流体供給路をさらに備えた請求項１３〜請求項１８のうち何れか一項に記載の光源装置。
20. 前記検出用流体は、前記冷却用流体と共に前記流体流路外に漏出する場合以外には、前記装置本体内での前記検出装置による検出が不能な流体である請求項１３〜請求項１９の何れか一項に記載の光源装置。
21. 請求項１３〜請求項２０のうち何れか一項に記載の光源装置から出力された光を用い、所定のパターンの像を基板上に投影する露光装置。
22. 前記光源から出力される光は、ＥＵＶ光である請求項１〜請求項１２及び請求項２１のうち何れか一項に記載の露光装置。
23. 基板上に所定のパターンの像を投影するための露光装置内には、露光時に発生する熱エネルギーを蓄熱する蓄熱部を冷却するための冷却部が設けられており、
    該冷却部の流体流路内には、冷却用流体及び該冷却用流体とは異なる検出用流体を供給し、該検出用流体が前記露光装置内で検出される場合に、前記冷却用流体が前記流体流路外に漏出したと判定する漏出検出方法。
24. 基板上に所定のパターンの像を投影するための露光装置内に光を出力する光源部を有する光源装置には、前記光源部を冷却するための冷却部が設けられており、
    該冷却部の流体流路内には、冷却用流体及び該冷却用流体とは異なる検出用流体を供給し、該検出用流体が前記光源装置内で検出される場合に、前記冷却用流体が前記流体流路外に漏出したと判定する漏出検出方法。
25. リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、
    前記リソグラフィ工程は、請求項１〜請求項１２、請求項２１及び請求項２２のうち何れか一項に記載の露光装置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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