JP2010238987A - 露光装置及びデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光不良を抑制できる露光装置及びデバイスの製造方法を提供すること。
【解決手段】基板を用いて露光処理を行う露光装置であって、ダウンフローが供給される所定空間を、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージに位置検出用の光を照射する照射装置と、前記ステージの移動に応じて前記ステージの移動経路上の気体を前記光の光路から外れた位置に移動させる気体移動装置とを備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。

半導体素子、液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工程では、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）などの露光装置が用いられている。

これらの露光装置では、半導体素子等の高集積化に伴って、感光基板上に形成する回路パターンの微細化が要請されている。回路パターンの微細化を実現するためには、非常に精密な装置である露光装置の温度状態を一定に制御して、所望の性能を発揮させる必要がある。

このため、例えば、特許文献１に示すように、露光装置では、露光装置本体をチャンバ内に収容し、そのチャンバ内部の空間が均一な温度分布となるように制御している。この種の露光装置においては、感光基板を載置する基板ステージが収容された空間の略全面に均一なダウンフローの温調気体を供給して、空気の揺らぎや温度むらを排除することにより、例えば基板ステージの位置を測定するレーザ干渉計を用いた基板ステージの位置決めの高精度化などを図っている。

国際公開第０２／１０１８０４号パンフレット

ダウンフローの空気温度は精密に制御され、それが干渉計光路近傍へ吹出される為、干渉計光路近傍の空気温度は一定に保たれる。しかし、一度干渉計光路近傍を通り越した空気が、発熱体であるウエハステージのモータや、温調されていない定盤などに触れたりすることで温度が変化する場合がある。その際に、ウエハステージの移動により定盤上面など干渉計光路近傍以外の空気の巻き込みや巻き上げが発生すると、設定温度とは異なる温度の空気が干渉計光路近傍の空間に混入することとなり、これにより干渉計光路空間の空気温度の設定値からのずれが生じる。このような光路における空間（気体）の温度や圧力の変動（空気揺らぎ）は屈折率に影響するため、干渉計の測定値にも影響して位置決め精度が低下する虞があり、露光不良の原因となる可能性がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、露光不良を抑制する露光装置及びデバイスの製造方法を提供することにある。

本発明に係る露光装置（ＥＸ）は、基板（Ｗ）を用いて露光処理を行う露光装置であって、ダウンフローが供給される所定空間（４６）を、前記基板を保持して移動するステージ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）と、前記ステージに位置検出用の光（Ｌ）を照射する照射装置（２８）と、前記ステージの移動に応じて前記ステージの移動経路上の気体を前記光の光路から外れた位置に移動させる気体移動装置（１００）とを備える。

本発明によれば、ステージの移動に応じて当該ステージの移動経路上の気体を光の光路から外れた位置に移動させる気体移動装置が設けられているため、光路上の気体が気体移動装置によって光路上から外れた位置に移動することになる。このため、ステージが移動する場合であっても、光の光路上における空気の巻き上げを防ぐことができる。これにより、検出装置による位置検出精度が低下するのを防ぐことができ、露光不良の発生を防ぐことができる。

本発明に係るデバイスの製造方法は、上記の露光装置（ＥＸ）を用いてデバイスを製造する。
本発明によれば、露光不良の発生を防止しつつ露光処理を行うことができるので、良質のデバイスを製造することができる。

なお、上記各発明をわかりやすく説明するために一実施例を表す図面の符号に対応づけて説明したが、本発明が実施例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、露光不良を抑制できる。

本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図。 ウエハステージの構成を示す上面図。 駆動装置の構成を示す図。 駆動装置の一部の構成を示す図。 コイルの配置を示す図。 ウエハステージの底面の構成を示す図。 カウル機構の構成を示す図。 ステージ空間内の構成を示す図。 ウエハステージの移動時の様子を示す図。 本発明に係る露光装置の他の構成を示す図。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート。 マイクロデバイスの製造工程のステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図。

以下、本発明の露光装置及びデバイスの製造方法の実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの構成を示す模式図である。

露光装置ＥＸは、レチクルＲとウエハＷとを一次元方向に同期移動しつつ、レチクルＲに形成されたパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわち、いわゆるスキャニング・ステッパである。

露光装置ＥＸは、露光装置本体１０と、クリーンルーム内の床面Ｆ上に設置されると共に露光装置本体１０を収容する本体チャンバ４０と、本体チャンバ４０に隣接して配置された機械室７０とを備える。

露光装置本体１０は、露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する照明光学系１２、レチクルＲを保持して移動可能なレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持して移動可能なウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２と、投影光学系ＰＬ等を保持すると共にウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２が搭載される本体コラム３０、露光装置ＥＸを統括的に制御する不図示の制御装置等を備える。

本体コラム３０は、本体チャンバ４０の底面上に設置されたベースプレート３８の上方に、複数の防振台３２を介して支持されている。本体コラム３０は、防振台３２によって支持されたメインコラム３４と、このメインコラム３４上部に立設されたサポートコラム３６とを有している。メインコラム３４の天井部となるメインフレームには、投影光学系ＰＬが支持されている。サポートコラム３６には、レチクルステージＲＳＴ、照明光学系１２が支持されている。

本体チャンバ４０は、環境条件（清浄度、温度、圧力等）がほぼ一定に維持された露光室４２と、この露光室４２の側部に配置された不図示のレチクルローダ室及びウエハローダ室とを有するように形成されている。露光室４２は、その内部に露光装置本体１０が配置される。

露光室４２の上部側面には、本体チャンバ４０内に温調した空気（気体）Ａを供給する機械室７０に接続される噴出口５０が設けられる。機械室７０から送気される温調された空気Ａは、噴出口５０からサイドフローにて露光室４２の上部空間４４に送り込まれるようになっている。

露光室４２の底部には、リターン部５２が設けられている。リターン部５２の下方には、リターンダクト５４の一端が接続されている。リターンダクト５４の他端は、機械室７０に接続されている。

メインコラム３４の下端側面及び底面の複数箇所には、リターンダクト５６が接続されている。リターンダクト５６の他端は、機械室７０に接続されている。図示は省略されているが、リターンダクト５６は、複数の分岐路を備えており、それぞれの分岐路がメインコラム３４の下端側面及び底面の複数箇所に接続された構成になっている。このため、露光室４２内の空気Ａは、リターン部５２等からリターンダクト５４、５６を介して機械室７０に戻されるようになっている。

露光室４２の側面には、給気管路６０が接続されている。給気管路６０は、機械室７０に接続されており、露光室４２内に延設されている。給気管路６０の内部には、ヒータ６２、送風機６４、ケミカルフィルタＣＦ、フィルタボックスＡＦが順次配置されている。給気管路６０は、２つの分岐路６６ａ，６６ｂに分岐されている。

分岐路６６ａ、６６ｂは、共にメインコラム３４のステージ空間４６に接続されている。このうち分岐路６６ａは、温度安定化流路装置８０ａを介してステージ空間４６の＋Ｘ側に接続されている。分岐路６６ｂは、温度安定化流路装置８０ｂを介してステージ空間４６の−Ｘ側に接続されている。分岐路６６ａ及び分岐路６６ｂの端部は、ステージ空間４６にダウンフローを供給する供給口８１ａ、８１ｂとなっている。

温度安定化流路装置８０ａ，８０ｂは、給気管路６０から送気された空気Ａとの間で熱交換を行うことにより、更に空気Ａを高精度に温調する装置である。具体的には、特表２００２−１０１８０４号公報に開示された温度安定化流路装置を用いられる。温度安定化流路装置８０ａ，８０ｂのそれぞれには、供給管９２及び排出管９４を介して温調装置９０が接続されている。このように、温調装置９０、供給管９２、温度安定化流路装置８０ａ，８０ｂ、排出管９４によって、温調用媒体Ｃの循環経路が構成されている。

温調用媒体Ｃとしては、例えばフロリナート（登録商標）が用いられ、温調装置９０により略一定温度に温度調整される。これにより、温度安定化流路装置８０ａ，８０ｂは、その温度が一定に維持される。温調用媒体Ｃとしては他に、ハイドロフルオロエーテル（ＨＦＥ）や水を用いることもできる。

照明光学系１２は、レチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲを露光光ＥＬで照明する光学系である。照明光学系１２は、不図示の露光用光源から射出された露光光ＥＬの照度を均一化するオプティカルインテグレータ、コンデンサレンズ、リレーレンズ系、レチクルＲ上の露光光ＥＬによる照明領域をスリット状に設定する可変視野絞り等（いずれも不図示）を有している。

このような構成を有する照明光学系１２は、レチクルＲ上の所定の照明領域を、より均一な照度分布の露光光ＥＬで照明可能となっている。露光用光源から射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される紫外域の輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）等の紫外光が用いられる。

レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲを支持しつつ、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面内の２次元移動及び微小回転を行うステージである。レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴに形成された矩形開口の周囲に設けられたレチクル吸着機構（不図示）により真空吸着等されるようになっている。

レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲの２次元方向の位置及び回転角は、不図示のレーザ干渉計によりリアルタイムで測定され、その測定結果は制御装置に出力される。制御装置がレーザ干渉計の測定結果に基づいてリニアモータ等を駆動することで、レチクルステージＲＳＴに支持されているレチクルＲの位置決めが行われるようになっている。レチクルステージＲＳＴは、サポートコラム３６により支持されている。

投影光学系ＰＬは、レチクルＲに形成されたパターンを所定の投影倍率でウエハＷに投影露光する光学系である。投影光学系ＰＬは、複数の光学素子によって構成されている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは、投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の縮小系である。投影光学系ＰＬは、等倍系及び拡大系のいずれでもよい。投影光学系ＰＬは、メインコラム３４の天板に設けられた穴部３４ａに、センサコラム３５を介して挿入、支持される。なお、センサコラム３５には、不図示のＦＡセンサ等が設置されている。

ウエハステージＷＳＴは、ウエハＷを保持して移動可能に設けられたステージである。ウエハステージＷＳＴは、ステージ空間４６内に例えば２台（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）配置されている。ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２は、それぞれベースプレートＢＰの上面の上方に数μｍ程度のクリアランスを介してエアスライダによって浮上支持された構成になっている。

ステージ空間４６には、駆動装置１５、検出装置２８及びチューブキャリアＴＣが設けられている。駆動装置１５は、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２をＸＹ面内で２次元方向に駆動する。駆動装置１５は、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２をそれぞれ独立して駆動可能に形成されている。

検出装置２８は、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸＹ平面における位置を検出する。検出装置２８は、例えばウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２のそれぞれに設けられた反射鏡２９に対して干渉光を照射し、反射光に基づいてウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２のＸＹ平面における位置を検出するようになっている。

チューブキャリアＴＣは、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２に接続される配管や配線などを保持する部分である。

図２は、ステージ空間４６内の構成を示す平面図である。
同図に示すように、ベースプレートＢＰの−Ｙ側端部は、ウエハＷのローディングポジションである。露光処理を終えたウエハＷをアンロードする場合や、未露光処理のウエハＷをロードする場合には、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の何れか一方がこの位置に配置されるようになっている。

図２においてウエハステージＷＳＴ１が配置されている位置は、露光ポジションである。露光処理を行うウエハＷを保持しているウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２の何れか一方が露光時にこの位置に配置されるようになっている。上述の通り、ウエハステージＷＳＴ１，ＷＳＴ２は、個別にＸＹ面内の任意の方向に移動することができるため、ローディングポジションと露光ポジションとを交互に入れ替わることができるようになっている。ローディングポジションにおいてウエハのフォーカシング情報を検出しておくように構成しても良い。

チューブキャリアＴＣは、ウエハステージＷＳＴ１に対応して設けられるチューブキャリアＴＣ１及びウエハステージＷＳＴ２に対応して設けられるチューブキャリアＴＣ２を有している。チューブキャリアＴＣ１及びＴＣ２は、それぞれステージ接続部７１、Ｘ方向モータ７２及びＹ方向モータ７３を有している。

ステージ接続部７１は、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２に近接した位置に設けられており、ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２に接続させるチューブなどの配管や、配線などを保持している。ステージ接続部７１は、Ｘ方向モータ７２に移動可能に指示されている。Ｘ方向モータ７２は、ステージ接続部７１をＸ方向に移動させるアクチュエータである。Ｘ方向モータ７２としては、例えばリニアモータ機構などが用いられている。

Ｙ方向モータ７３は、ベースプレートＢＰの＋Ｘ側及び−Ｘ側にそれぞれ設けられている。Ｙ方向モータ７３は、Ｘ方向モータ７２に接続されている。Ｙ方向モータ７３は、当該Ｘ方向モータ７２ごとステージ接続部７１をＹ方向に移動させるアクチュエータである。Ｙ方向モータ７３としては、例えばリニアモータ機構などが用いられている。

各ウエハステージＷＳＴ１及びＷＳＴ２には、それぞれ２つずつ検出装置２８が設けられている。ウエハステージＷＳＴ１に設けられる検出装置２８は、ウエハステージＷＳＴ１のＸ方向用の検出装置２８Ａｘと、ウエハステージＷＳＴ１のＹ方向用の検出装置２８Ａｙとを有している。同様に、ウエハステージＷＳＴ２に設けられる検出装置２８は、それぞれウエハステージＷＳＴ２のＸ方向用の検出装置２８Ｂｘと、ウエハステージＷＳＴ２のＹ方向用の検出装置２８Ｂｙとを有している。

ウエハステージＷＳＴ１及びウエハステージＷＳＴ２には、上記の検出装置２８Ａｘ、２８Ａｙ、２８Ｂｘ、２８Ｂｙからの光Ｌに対応して、反射鏡２９Ａｘ、２９Ａｙ、２９Ｂｘ、２９Ｂｙが設けられている。

検出装置２８Ａｘからの光Ｌは、チューブキャリアＴＣ１のステージ接続部７１の＋Ｚ側を進行する。検出装置２８Ａｙからの光Ｌは、チューブキャリアＴＣ１のＸ方向モータ７２の＋Ｚ側を進行する。検出装置２８Ｂｘからの光Ｌは、チューブキャリアＴＣ２のステージ接続部７１の＋Ｚ側を進行する。検出装置２８Ｂｙからの光Ｌは、チューブキャリアＴＣ２のＸ方向モータ７２の＋Ｚ側を進行する。

ステージ空間４６内には、排気装置１２１及び排気装置１２２が設けられている。
排気装置１２１は、Ｚ方向視でベースプレートＢＰから外れた位置、例えばベースプレートＢＰの＋Ｘ側に配置されている。排気装置１２１は、ベースプレートＢＰに沿ってＹ方向に長手になっている。排気装置１２１は、リターンダクト５８を介してリターンダクト５６に接続されている（図１参照）。

排気装置１２１は、ベースプレートＢＰに対向する面（＋Ｘ側の面）に排気口１２１ａを有している。排気口１２１ａは、Ｚ方向の位置がベースプレートＢＰの面上に重なるように形成されている。排気口１２１ａは、例えばベースプレートＢＰの−Ｘ側の辺に沿って形成されている。排気口１２１ａは、ベースプレートＢＰ上におけるウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動領域をＹ方向にカバーする寸法に形成されている。

排気装置１２２は、Ｚ方向視でベースプレートＢＰから外れた位置、例えばベースプレートＢＰの＋Ｘ側に配置されている。排気装置１２２は、リターンダクト５８を介してリターンダクト５６に接続されている（図１参照）。排気装置１２２は、ベースプレートＢＰを基準として、排気装置１２１と対称となるように形成されている。したがって、排気装置１２２は、ベースプレートＢＰに対向する面（−Ｘ側の面）に排気口１２２ａを有している。

本実施形態では、排気装置１２１がＺ方向視でベースプレートＢＰとＹ方向モータ７３（図中左側）とで挟まれた位置に配置されており、排気装置１２２がＺ方向視でベースプレートＢＰとＹ方向モータ７３（図中右側）とで挟まれた位置に配置された構成となっている。この配置により、各排気口１２１ａ、１２２ａはベースプレートＢＰに近接した位置に配置されることになる。

図３は、駆動装置１５の構成を説明するための図である。
図３に示すように、駆動装置１５は、固定部１６及び移動部１７を有する平面モータ装置である。固定部１６は、ベースプレートＢＰの上部に埋め込まれている。固定部１６は、コア部材２２及びコイル２１を有している。コア部材２２は、ＸＹ面内において所定のピッチで複数配列されている。このコア部材２２は、例えばＳＳ４００相当の低炭素鋼、ステンレス等の磁性体により形成されており、頭部２２ａと支柱部２２ｂとからなる。頭部２２ａはＸＹ面内における断面形状が矩形形状であり、支柱部２２ｂのＸＹ面内における断面形状は円形形状である。頭部２２ａと支柱部２２ｂは一体化されており、支柱部２２ｂの周囲には上記コイル２１が巻回されている。

図４は、コア部材２２の拡大図である。図４に示す通り、コイル２１は断熱材Ｔｉを介してコア部材２２の支柱部２２ｂの周囲に巻回されている。これは、コイル２１に電流を流したときに発生する熱がコア部材２２に伝わることにより生ずるウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置決め誤差を防止するためである。尚、断熱材Ｔｉとしては、断熱性及び耐熱性に優れた樹脂を用いることができる。

コア部材２２は、頭部２２ａの先端部が略一面に含まれるように支持部材１４上に配列されている。このとき、コア部材２２は、支柱部２２ｂが支持部材１４に磁気的に接続される。コア部材２２の頭部２２ａの間には、非磁性体からなるセパレータ２３が設けられている。このセパレータ２３は、例えばＳＵＳ、セラミックスから形成されており、隣接するコア部材２２の間で磁気回路が形成されないようにするためのものである。

セパレータ２３の上部の高さ位置は、コア部材２２の頭部２２ａの先端部の高さ位置と同一になるように設定されているため、固定部１６の上面（移動面）はほぼ平坦面になる。また、セパレータ２３はコア部材２２の頭部２２ａの間に設けられており、ガイド部材Ｇとコア部材２２の頭部２２ａ及びセパレータ２３によって上下方向が挟まれた空間が形成されることになる。この空間に冷媒を導入することで、コイル２１を冷却することが可能になる。

固定部１６に設けられるコイル２１には、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相からなる三相交流が供給される。ＸＹ面内で配列されたコイル２１の各々に各相の電流を所定の順序で所定のタイミングで印加することにより、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２を所望の方向に所望の速度で移動させることができる。

図５は、図４中のＢ−Ｂ線に沿った断面矢視図である。図５に示す通り、断面形状が矩形形状であるコア部材２２の頭部２２ａがＸＹ面内でマトリックス状に配列されており、頭部２２ａの間にセパレータ２３が設けられている。図５においては、各コア部材２２に巻回されたコイル２１に印加される三相交流の各相を、コア部材２２の頭部２２ａに対応付けて図示している。図５を参照すると、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の各相がＸＹ面内で規則的に配列されていることが分かる。

移動部１７は、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の底部に固定され、固定部１６上のガイド部材Ｇの上面（ガイド面）Ｇａに沿って移動する。移動部１７は、支持部材２５、永久磁石２６及びエアパッド２７を含んで構成される。支持部材２５の底面には永久磁石２６とエアパッド２７とが規則的に配列されている。永久磁石２６としては、ネオジウム・鉄・コバルト磁石、アルミニウム・ニッケル・コバルト（アルニコ）磁石、フェライト磁石、サマリウム・コバルト磁石、又はネオジム・鉄・ボロン磁石等の希土類磁石を用いることが可能である。

図６は、図３中のＣ−Ｃ線に沿った断面矢視図である。図６に示す通り、永久磁石２６は隣接するものが互いに異なる極となるようＸＹ面内に所定の間隔で配列されている。かかる配列によって、Ｘ方向及びＹ方向の両方向に交番磁界が形成される。永久磁石２６間には真空予圧型のエアパッド２７が設けられている。エアパッド２７は、ガイド部材Ｇに向かってエア（空気）を吹き付けることにより、固定部１６（ガイド部材Ｇ）に対して移動部１７を、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持（非接触支持）させる。

図２に戻って、チューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２には、カウル機構１００が設けられている。
チューブキャリアＴＣ１に設けられるカウル機構１００は、Ｘ方向モータ７２の＋Ｙ側の外面に取り付けられている。チューブキャリアＴＣ２に設けられるカウル機構１００は、Ｘ方向モータ７２の−Ｙ側の外面に取り付けられている。各カウル機構１００は、検出装置２８Ａｙ、２８Ｂｙからの光Ｌの光路にＺ方向視で重なる位置に配置されている。各カウル機構１００は、チューブキャリアＴＣ１及びＴＣ２のＸ方向モータ７２の移動に伴って一体的に移動するようになっている。

図７は、カウル機構１００の構成を示す断面図である。
同図に示すように、カウル機構１００は、エア吸入口１０１、エア流通路１０２及びエア放出口１０３（１０３Ａ、１０３Ｂ）を有している。カウル機構１００は、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動方向上の空気を移動させる気体移動装置である。

カウル機構１００は、例えば長尺状に形成された箱形の形状を有している。カウル機構１００は、長手方向の中央部に当該長手方向の直交方向に突出した部分を有している。この突出部分の先端には開口部が形成されており、当該開口部がエア吸入口１０１となっている。カウル機構１００は、長手方向の端部にもそれぞれ開口部が形成されており、一方の開口部がエア放出口１０３Ａ、他方の開口部がエア放出口１０３Ｂとなっている。

エア吸入口１０１とエア放出口１０３Ａ及び１０３Ｂとの間は互いに連通されている。この連通部分がエア流通路１０２となっている。エア吸入口１０１の開口面積Ｓ１は、エア放出口１０３Ａの開口面積Ｓ２及びエア放出口１０３Ｂの開口面積Ｓ３よりも大きくなるように形成されている。

図２に示すように、チューブキャリアＴＣ１に設けられるカウル機構１００は、エア吸入口１０１が＋Ｙ方向を向くように配置されており、エア放出口１０３が＋Ｘ方向及び−Ｘ方向を向くように配置されている。チューブキャリアＴＣ２に設けられるカウル機構１００は、エア吸入口１０１が−Ｙ方向を向くように配置されており、エア放出口１０３が＋Ｘ方向及び−Ｘ方向を向くように配置されている。

図８は、ステージ空間４６内のカウル機構１００のＺ方向上の位置を示す図である。
図８に示すように、カウル機構１００は、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の底部に配置されるチューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２に固定されている。このため、カウル機構１００のＺ方向上の位置は、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の底部とほぼ等しい位置に配置されていることになる。

ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の上部には反射鏡２９が設けられている。この反射鏡２９には、検出装置２８からの光Ｌが入射されるようになっている。光Ｌは、反射鏡２９の高さ位置と等しい位置から入射されるようになっている。このように、光Ｌの光路のＺ方向上の位置と反射鏡２９のＺ方向上の位置とは等しくなっている。したがって、カウル機構１００は、当該光Ｌの光路から−Ｚ方向に外れた位置に配置されていることになる。一方、光Ｌの光路に対して＋Ｚ方向上には、ダウンフローの供給口８１ａ及び８１ｂが配置されている。したがって、カウル機構１００は、当該供給口８１ａ及び８１ｂとの間でＺ軸方向に光Ｌの光路を挟む位置に配置されていることになる。

次に、露光装置ＥＸの作用、特に空調方法について説明する。
まず、制御装置により機械室７０が作動され、温調された空気Ａが、露光室４２に向けて送気される。これにより、露光室４２内では、噴出口５０から露光室４２の上部空間４４に、温調された空気Ａが均一なサイドフローにて送り込まれる。

また、分岐路６６ａ，６６ｂから供給口８１ａ及び８１ｂを介して、メインコラム３４のステージ空間４６に、温調された空気Ａが送り込まれる。ステージ空間４６に送り込まれた空気Ａは、当該ステージ空間４６内において略一定の圧力状態となり、よどみや揺らぎを発生させることなく、略下方に向けて円滑に流れる。これにより、レーザ干渉計２８等の測定誤差の発生が防止される。

空気Ａにより、ステージ空間４６に配置されたウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が略均一に温調される。このため、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が高精度に機能（駆動）することになる。空気Ａは、エアパッド２７に設けられた排気口１０５や、ステージ空間４６の底部に設けられた排気口から適宜排気される。このため、空気Ａは、ステージ空間４６内で流れが乱れてよどむことなく排気され、ステージ空間４６に安定した空気Ａの流れが発生する。排気された空気Ａは、リターンダクト５８、５６に排気され、機械室７０に戻される。一方、露光室４２に送り込まれた空気Ａは、リターンダクト５４に排気され、機械室７０に戻される。このようにして、露光室４２及びメインコラム３４のステージ空間４６が空調される。

このような温調を行った状態で、露光装置本体１０による露光処理が行われる。具体的には、不図示の露光用光源から射出された露光光ＥＬが、各種レンズやミラー等からなる照明光学系１２において、必要な大きさ及び照度均一性に整形された後にパターンが形成されたレチクルＲを照明し、このレチクルＲに形成されたパターンが投影光学系ＰＬを介して、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２上に保持されたウエハＷ上の各ショット領域に、縮小転写される。

検出装置２８から光ＬをウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２に向けて射出することで位置を検出する機構を有する露光装置ＥＸにおいては、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動により、ダウンフローにより供給される空気Ａが巻き上げられ、検出装置２８から射出される光Ｌの光路上の空気に揺らぎが生じる原因となる場合もある。空気揺らぎが発生すると、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の位置決め精度が低下する虞があり、露光不良の原因となる虞がある。特に検出装置２８側（光源側）にウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が移動する場合、空気揺らぎの影響はより大きくなる。

これに対して、本実施形態では、例えばウエハステージＷＳＴ１に対して検出装置２８Ａｙ側にはカウル機構１００が設けられている。このウエハステージＷＳＴ１が＋Ｙ方向に移動する場合には、図９に示すように、ウエハステージＷＳＴ１の移動による圧力を利用して移動方向上の空気をエア吸入口１０１からカウル機構１００の内部に吸入することができる。吸入した空気は、エア吸入口１０１からの圧力によりカウル機構１００のエア流通路１０２を流通してエア放出口１０３Ａ、１０３Ｂから放出されることになる。エア放出口１０３Ａ、１０３Ｂは、それぞれ＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に向けられているため、ウエハステージＷＳＴ１の＋Ｙ方向上の空気がＸ方向側へ移動されることになる。図９では、ウエハステージＷＳＴ１を例に挙げて説明したが、ウエハステージＷＳＴ２についても同様の説明が可能である。

このようにウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２が＋Ｙ方向に移動する際の圧力を利用してエア吸入口１０１に空気を吸入させ、エア放出口１０３から空気を放出させることで、ウエハステージＷＳＴ１の移動方向上の空気を光Ｌの光路から外れた方向へ移動させることができる。これにより、ステージ空間４６において光Ｌの光路上での空気の巻き上げを抑えることができるので、検出装置２８による位置検出精度が低下するのを防ぐことができ、露光不良の発生を防ぐことができる。

ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の移動により、ダウンフローによって供給される空気Ａが巻き上げられると、ベースプレートＢＰ上の空気の温度にも悪影響を及ぼしてしまう。ベースプレートＢＰ上の空気の温度が変化すると、例えばベースプレートＢＰの温度や当該ベースプレートＢＰに沿って移動するウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の温度が変化してしまう虞があり、露光不良の原因につながる虞がある。

これに対して、本実施形態では、排気装置１２１及び１２２によってベースプレートＢＰ上に気流を形成させることができるので、ベースプレートＢＰ上の空気の揺らぎを抑えることができる。これにより、ベースプレートＢＰの温度を安定化させることができ、露光不良の発生を防ぐことができる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、カウル機構１００の構成として、上記実施形態の構成とは異なる構成としても構わない。例えば図１０に示すように、エア吸入口１０１に整流板１０４を配置する構成としても構わない。整流板１０４を配置することにより、カウル機構１００内の空気の流通経路を区切ることができる。

例えば図１０に示す構成においては、エア吸入口１０１が２つに区切られることになる（エア吸入口１０１Ａ、１０１Ｂ）。このため、エア吸入口１０１Ａからエア流通路１０２Ａを介してエア放出口１０３Ａに至る経路と、エア吸入口１０１Ｂからエア流通路１０２を介してエア放出部１０３Ｂに至る経路とが分割されることになる。このような構成により、エア流通路１０２内における空気の逆流あるいは対流を防ぐことができる。

また、上記実施形態では、カウル機構１００をウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＹ方向上に配置する構成としたが、これに限られることは無く、例えばウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２のＸ方向上にカウル機構１００を配置する構成としても構わない。この場合、排気装置１２１、１２２についても、カウル機構１００のエア放出口１０３の向きに対応させるように、例えばベースプレートＢＰの＋Ｙ側及び−Ｙ側に配置させる構成としても構わない。

また、上記実施形態では、カウル機構１００がチューブキャリアＴＣ１、ＴＣ２に取り付けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、カウル機構１００をウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２に直接取り付ける構成としても構わない。また、カウル機構１００をウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２の内部に埋め込んだ構成としても構わない。この場合、ウエハステージＷＳＴ１、ＷＳＴ２にエア吸入口、エア流通路、エア放出部を直接形成する構成であっても構わない。

また、上記実施形態の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

また、本発明が適用される露光装置の光源には、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）等のみならず、ｇ線（４３６ｎｍ）及びｉ線（３６５ｎｍ）を用いることができる。さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。また、上記実施形態では、屈折型の投影光学系を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、反射屈折型や屈折型の光学系でもよい。

また、本発明の露光装置は、半導体素子の製造に用いられてデバイスパターンを半導体基板上へ転写する露光装置、液晶表示素子の製造に用いられて回路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上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等にも適用することができる。

また、本発明は、投影光学系と基板との間に局所的に液体を満たし、該液体を介して基板を露光する、所謂液浸露光装置に適用したが、液浸露光装置については、国際公開第９９／４９５０４号パンフレットに開示されている。さらに、本発明は、特開平６−１２４８７３号公報、特開平１０−３０３１１４号公報、米国特許第５，８２５，０４３号などに開示されているような露光対象の基板の表面全体が液体中に浸かっている状態で露光を行う液浸露光装置にも適用可能である。

また、上記実施形態では、ステージユニットが複数（２基）設けられる構成を例示したが、これに限定されるものではなく、単数で設けられる構成であってもよい。

また、ステージユニットが複数設けられるのではなく、特開平１１−１３５４００号公報や特開２０００−１６４５０４号公報に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材や各種の光電センサを搭載して、露光に関する情報を計測する計測ステージとをそれぞれ備えた露光装置にも本発明を適用することができる。

露光装置１０としては、マスクとしてのレチクルＲと、基板としてのウエハＷとを同期移動してマスクのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを一括露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。

さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板上に転写した後、第２パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光はレンズ等の光学部材を介して基板に照射され、そのような光学部材と基板との間の所定空間に液浸空間が形成される。

露光装置１０の種類としては、基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスクとも呼ばれ、例えば非発光型画像表示素子（空間光変調器）の一種であるＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）などを含む）を用いてもよい。

また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板上に形成することによって、基板上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。

また、例えば特表２００４−５１９８５０号公報（対応米国特許第６，６１１，３１６号）に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およ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。

次に、本発明の実施形態による露光装置及び露光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１１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Ｓ１０（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Ｓ１１（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）を製作する。一方、ステップＳ１２（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、ステップＳ１３（ウエハ処理ステップ）において、ステップＳ１０〜ステップＳ１２で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１４（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１３で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１４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Ｓ１５（検査ステップ）において、ステップＳ１４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１２は、半導体デバイスの場合におけるステップＳ１３の詳細工程の一例を示す図である。
ステップＳ２１（酸化ステップ）おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ２２（ＣＶＤステップ）においては、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ２３（電極形成ステップ）においては、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ２４（イオン打込みステップ）においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップＳ２１〜ステップＳ２４のそれぞれは、ウエハ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。

ウエハ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Ｓ２５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ２６（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）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップＳ２７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップＳ２８（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Ｓ２９（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レジストを取り除く。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、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

また、半導体素子等のマイクロデバイスだけではなく、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等で使用されるレチクル又はマスクの製造にも本発明を適用できる。

ＥＸ…露光装置 Ｗ…ウエハ（基板） Ａ…空気 Ｌ…光 ＷＳＴ（ＷＳＴ１、ＷＳＴ２）…ウエハステージ（ステージ） １０…露光装置本体 １５…駆動装置 ２８…検出装置 ８１ａ、８１ｂ…供給口 １００…カウル機構（気体移動装置）

Claims (16)

1. 基板を用いて露光処理を行う露光装置であって、
   ダウンフローが供給される所定空間を、前記基板を保持して移動するステージと、
   前記ステージに位置検出用の光を照射する照射装置と、
   前記ステージの移動に応じて前記ステージの移動経路上の気体を前記光の光路から外れた位置に移動させる気体移動装置と
   を備える露光装置。
2. 前記気体移動装置によって移動された前記気体を排気する排気装置を更に備える
   請求項１に記載の露光装置。
3. 前記排気装置は、前記光路から外れた位置に排気口を有する
   請求項２に記載の露光装置。
4. 前記排気口は、前記ステージの移動領域に対応して形成されている
   請求項３に記載の露光装置。
5. 前記気体移動装置は、前記気体を吸入する吸入口を有し、
   前記吸入口は、前記ステージの移動方向に向けられている
   請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の露光装置。
6. 前記気体移動装置は、吸入した前記気体を放出する放出口を有し、
   前記放出口は、前記光路から外れた方向に向けられている
   請求項５に記載の露光装置。
7. 前記気体移動装置は、前記吸入口と前記放出口とを連通する連通路を有する
   請求項６に記載の露光装置。
8. 前記気体移動装置は、前記連通路での前記気体の逆流を防ぐ整流部材を有する
   請求項７に記載の露光装置。
9. 前記放出口は、複数設けられている
   請求項６から請求項８のうちいずれか一項に記載の露光装置。
10. 複数の前記放出口は、それぞれ異なる方向に向けられている
    請求項９に記載の露光装置。
11. 前記吸入口の寸法は、前記放出口の寸法よりも大きい
    請求項６から請求項１０のうちいずれか一項に記載の露光装置。
12. 前記所定空間には、前記ダウンフローの噴出口が設けられ、
    前記吸入口は、前記噴出口との間で前記光路を挟む位置に設けられる
    請求項５から請求項１１のうちいずれか一項に記載の露光装置。
13. 前記気体移動装置は、前記ステージに設けられている
    請求項１から請求項１２のうちいずれか一項に記載の露光装置。
14. 前記ステージは、平面モータ装置を用いて駆動される
    請求項１から請求項１３のうちいずれか一項に記載の露光装置。
15. 前記気体移動装置は、前記ステージの移動方向ごとに設けられている
    請求項１４に記載の露光装置。
16. 請求項１から請求項１５のいずれか一項に記載の露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法。

Images