JP2013182055A - 露光装置、露光方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光装置において、投影光学系と基板との間の空間を不活性ガスで充填させる上で有利な技術を提供する。
【解決手段】マスクのパターンの像を基板に投影する投影光学系を有し、前記基板を露光する露光装置であって、前記投影光学系と前記基板との間において、前記マスクからの光が通過する空間を含む光路空間を取り囲む壁部と、移動可能に配置され、前記光路空間を前記投影光学系側の第１空間と前記基板側の第２空間とに分離するための分離板と、前記分離板が前記光路空間に挿入されて前記第１空間と前記第２空間とが分離された状態で、前記第１空間が不活性ガスで充填されるように前記第１空間に不活性ガスを供給する供給部と、を有し、前記分離板を移動することにより、前記第１空間に充填された不活性ガスを前記第１空間から前記第２空間へ供給することを特徴とする露光装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、露光方法及び物品の製造方法に関する。

液晶表示デバイスにおけるカラーフィルタなどの製造には、ガラス基板等に塗布したレジストを露光装置で露光する方法が広く用いられている。このレジストは、顔料を分散させたネガレジストであり、露光で発生したラジカルを重合反応させることによって現像液に対する不溶化を促進させている。しかし、空気中でレジストを露光すると、発生したラジカルは空気中の酸素にトラップされ、レジスト内のラジカルが減少し、現像液に対する不溶化が阻害されてしまう。そこで、投影光学系と基板との間の空間に窒素などの不活性ガスを充填して露光する露光装置が提案されている（特許文献１及び２参照）。

特許文献１の露光装置では、透過性のフィルムを設けた所定空間を基板上に形成し、かかる所定空間に不活性ガスを供給して露光している。また、特許文献２の露光装置では、投影光学系と基板との間の空間にガスカーテンを形成し、かかるガスカーテンの内側に不活性ガスを供給して露光している。

特開２００９−１５１３２４号公報 特開２００３−００７５７７号公報

液晶表示デバイスの大画面化に伴って、基板が大型化し、露光装置における投影光学系と基板との間の空間、即ち、不活性ガスを充填すべき空間も拡大してきている。このように拡大した空間を不活性ガスで充填するためには、大量の不活性ガスが必要になるとともに、充填時間も長時間を要することになる。また、充填時間を短縮するために、不活性ガスを供給する際の流量を増やすことが考えられるが、空間内において空気と不活性ガスが混じり合った乱流が発生してしまい、不活性ガスの濃度が均一になるまでに時間がかかってしまう。従って、近年では投影光学系と基板との間の空間に供給する不活性ガスの量を抑えながら、充填時間を短縮することが要求されている。

本発明は、露光装置において、投影光学系と基板との間の空間を不活性ガスで充填させる上で有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、マスクのパターンの像を基板に投影する投影光学系を有し、前記基板を露光する露光装置であって、前記投影光学系と前記基板との間において、前記マスクからの光が通過する空間を含む光路空間を取り囲む壁部と、移動可能に配置され、前記光路空間を前記投影光学系側の第１空間と前記基板側の第２空間とに分離するための分離板と、前記分離板が前記光路空間に挿入されて前記第１空間と前記第２空間とが分離された状態で、前記第１空間が不活性ガスで充填されるように前記第１空間に不活性ガスを供給する供給部と、を有し、前記分離板を移動することにより、前記第１空間に充填された不活性ガスを前記第１空間から前記第２空間へ供給することを特徴とする。

本発明によれば、露光装置において、投影光学系と基板との間の空間を不活性ガスで充填させる上で有利な技術を提供することができる。

本発明の第１実施形態の露光装置を示す図である。 投影光学系から投影された円弧状の露光領域と分離板との位置関係を示す図である。 第１空間を示す図である。 天板の位置関係を示す図である 第１空間及び第２空間を不活性ガスで充填する工程を説明する図である。 ガスカーテンとその周辺部分における窒素ガスの流れを示す図である。 本発明の第２実施形態の露光装置における露光方法のフローチャートである。 本発明の第３実施形態の露光装置を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の露光装置１００について、図１を参照して説明する。露光装置１００は、照明系１と、マスクステージ３と、投影光学系４と、基板ステージ６とを備え、投影光学系４と基板ステージ６との間には、壁部７と、分離板９とを備える。また、露光装置１００は、不活性ガスを供給する供給部１０と、ガスカーテン２５を形成する形成部１１と、不活性ガスを排出する排出部１５と、酸素濃度を検出する検出部１６と、露光装置１００全体を統括的に制御する制御部１９とを備える。なお、露光装置１００は、マスク２と基板５の位置合わせするための顕微鏡や、マスクステージ３や基板ステージ６の位置を測定するレーザー測長部なども備えているが、図１では図示を省略している。

マスク２は、真空吸着等によりマスクステージ３上に保持され、マスクステージ３は、マスク駆動部２０ａにより走査方向であるＹ方向に駆動される。また、基板５は、真空吸着等により基板ステージ６上に保持され、基板ステージ６は、ステージ駆動部２０ｂにより走査方向であるＹ方向に駆動される。基板５は、ガラス基板などが用いられ、基板５の表面には、顔料を分散したカラーフィルター用やブラックマトリックス用のレジストが薄く塗布されている。

照明系１は、高圧水銀灯などを光源とし、光源からの照明光を例えば円弧状に整形し、マスク上を均一に照明する。また、投影光学系４は、所定の倍率（例えば１倍）を有し、マスク２に形成されたパターンを光を用いて基板５に投影する。

壁部７は、投影光学系４と基板５との間において、投影光学系４から基板５に投影される光が通過する空間を含む光路空間を取り囲んでおり、後述する分離板９を挿入させるための隙間を有する。また、壁部７は、側壁８ａと天板８ｂとから構成され、側壁８ａの基板側の端部は天板８ｂと接続しており、側壁８ａの投影光学系側の端部は、投影光学系４と接続している。

分離板９は、分離板９を光路空間に挿入したときに光路空間を投影光学系側の第１空間２２と基板側の第２空間２３とに分離するように移動可能に配置され、駆動部２１によって駆動される。第１実施形態の分離板９は、２枚の板で構成されており、かかる２枚の板が第１空間２２と第２空間２３との境界面の中心部に向かって、或いはその中心部から離れる方向に向かってスライド移動する。このように２枚の板が移動すると、分離板９を光路空間から抜出して第１空間２２と第２空間２３とをつなげる際に、第１空間２２と第２空間２３とは、２枚の板の隙間から、即ち、第１空間２２と第２空間２３との境界面の中心部からつながっていく。これは、後述する第２空間２３を不活性ガスで充填する際に有利である。なお、分離板９は、３枚以上の複数の板で構成してもよい。この場合も、複数の板は、第１空間２２と第２空間２３との境界面の中心部に向かって、或いはその中心部から離れる方向に向かってスライド移動する。また、第１実施形態の露光装置１００は、分離板９を駆動するために駆動部２１を備えているが、駆動部２１を備えずに、手動によって分離板９を駆動できるような機構を備えてもよい。

分離板９は、第２空間２３より第１空間２２の方が広くなるように配置するとよい。このように分離板９を配置することは、複数の基板を露光する場合に有利になる。複数の基板を露光する場合であって、基板５を交換する（搬出する、或いは搬入する）ときは、分離板９を光路空間に挿入して第１空間２２と第２空間２３とが分離した状態にする。この状態では、第１空間２２内は略閉空間となり、空気が混入することはない。その一方で、第２空間２３は基板５の交換時に空気が混入してしまい、基板５ごとに第２空間２３を不活性ガスで充填する時間が必要となる。そのため、第２空間２３より第１空間２２の方が広くなるように分離板９を配置すると、第２空間２３の容積が小さくなり、第２空間２３における不活性ガスの充填時間を短くすることができる。

さらに、分離板９は、基板５に入射する光の領域を制限するマスキングブレードで構成してもよい。図２は、投影光学系４から投影された円弧状の露光領域２６と分離板９との位置関係を示す図である。分離板９は、駆動部２１で２枚の板の隙間を変えることによって、円弧状の露光領域２６のＸ方向（走査方向に直交する方向）の端部を遮光し、露光領域２６の幅を調整することができる。

供給部１０は、ガス供給管２４ａを介して第１空間２２に接続されており、第１空間２２に不活性ガスを供給する。不活性ガスは、一般に希ガス（Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ及びＸｅ）や窒素ガスが用いられるが、酸素を含まず、且つレジストの露光反応を阻害しない気体であればよい。これは、カラーフィルタ用やブラックマトリクス用のレジストを空気中で露光すると、現像液に対する不溶化が阻害されてしまうからである。カラーフィルタ用やブラックマトリクス用のレジストは、一般に、ラジカル重合型ネガレジストに顔料を分散させたものが用いられ、露光で発生したラジカルを重合反応させることによって現像液に対する不溶化を促進させている。しかし、空気中でレジストを露光すると、発生したラジカルは空気中の酸素にトラップされ、レジスト内のラジカルが減少し、現像液に対する不溶化が阻害されてしまう。

形成部１１は、不活性ガスを噴出する噴出口１２と、噴出口１２に不活性ガスを供給する噴出部１３とで構成される。噴出口１２は、天板８ｂに設置され、噴出部１３からガス供給管２４ｂを介して供給される不活性ガスを噴出する。この噴出口１２から噴出される不活性ガスにより、天板８ｂと基板５との間にガスカーテン２５が形成される。なお、第１実施形態では、噴出口１２は天板８ｂに設置されているが、側壁８ａの基板側の端部に設置してもよい。

排出部１５は、ガスカーテン２５の外側に設置された排気口１４から吸引した不活性ガスを露光装置１００の外部に廃棄する。検出部１６は、第１空間２２内に設置された酸素濃度センサー１７、及び天板８ｂと基板５との間におけるガスカーテン２５の外側に設置された酸素濃度センサー１８により酸素濃度を検出する。また、制御部１９は、露光装置１００における露光動作を統括的に制御する。

ここで、第１空間２２と第２空間２３について説明する。第１空間２２は、投影光学系４の基板側の面を上面、分離板９を下面、側壁８ａを側面として規定され、分離板９を光路空間に挿入した状態で略閉空間となる。第１空間２２には、ガス供給管２４ａを介して供給部１０から不活性ガスが供給され、第１空間２２内の酸素濃度を検出するために酸素濃度センサー１７が設置されている。図３は、第１空間２２を示す図である。図３には、投影光学系４から投影された円弧状の露光領域２６が、第１空間２２の下面に併せて図示されている。向かい合う左右の側壁８ａには２本のガス供給管２４ａが接続され、露光領域２６の周辺には、第１空間２２内の上側と下側にそれぞれ５個ずつの酸素濃度センサー１７ａ〜１７ｊが備えられている。２本のガス供給管２４ａを備えることにより、第１空間２２における不活性ガスの充填を迅速に行うことができる。また、複数の酸素濃度センサー１７ａ〜１７ｊを備えることにより、第１空間２２内における酸素濃度の分布を測定できる。

第２空間２３は、分離板９を上面、基板５を下面、ガスカーテン２５を側面として規定され、ガスカーテン２５の形成により第１空間２２とともに略閉空間となる。ガスカーテン２５は、上述したように、天板８ｂに設置された噴出口１２から不活性ガスを噴出することによって形成される。図４は、天板８ｂを下側から見たときにおける天板８ｂ、分離板９、噴出口１２及び排気口１４の位置関係を示す図である。図４には、投影光学系４から投影された円弧状の露光領域２６も併せて示す。天板８ｂには、中央に開口２７が形成されており、開口２７の外側には、ガスカーテン２５を形成するために不活性ガスを噴出する噴出口１２が開口２７を囲むように形成されている。噴出口１２の外側には、複数の酸素濃度センサー１８ａ〜１８ｈが設置されている。また、天板８ｂの外側には、環状の排気口１４が設けられ、基板ステージ６の位置を測定するレーザー測長器（不図示）に不活性ガスが流れ込まないように、排出部１５が排気口１４を介して不活性ガスを廃棄している。

上述のように構成された第１実施形態の露光装置１００において、第１空間２２と第２空間２３とを不活性ガスで充填する工程について図５を参照して説明する。なお、図５（ａ）〜（ｄ）では、照明系１、マスク２、マスクステージ３、マスク駆動部２０ａ、ステージ駆動部２０ｂ、排出部１５及び排気口１４は、図示を省略している。また、第１実施形態の露光装置１００では、不活性ガスとして窒素ガスを用いている。

図５（ａ）は、第１空間２２に窒素ガスを充填する前の状態を示す図である。図５（ａ）では、投影光学系４の下には基板５が搬入されておらず、第１空間２２には空気が充満している。この状態において、第１空間２２に供給部１０からガス供給管２４ａを介して窒素ガスを第１流量で供給する。窒素ガスを第１空間２２に供給すると、窒素は空気より比重が軽いため、第１空間２２の上部から窒素ガスが充填されていく。このとき、２枚の板の間に隙間を設けるように分離板９を挿入すると、分離板９を構成する２枚の板の隙間から第１空間２２内の空気が第２空間２３に押し出され、第１空間２２における窒素ガスの充填が速やかに行われる。このように第１空間２２に窒素ガスを充填する工程は、第１空間２２に設けられた酸素濃度センサー１７の計測値が閾値以下になるまで行われる。なお、閾値とは、レジストのラジカル重合反応が空気中の酸素によって阻害されることを許容できる酸素濃度のことである。

図５（ｂ）は、第１空間２２内が窒素ガスで充填された状態を示す図である。第１空間２２に設けられた酸素濃度センサー１７の計測値が閾値以下になったとき、２枚の板の隙間をなくすように分離板９を挿入する。これは、基板５を基板ステージ６により搬入した際に、窒素ガスで充填された第１空間２２内に空気が混入することを防ぐためである。また、分離板９を閉めた略閉空間の状態で第１空間２２を陽圧にするためでもある。しかし、第１空間２２には、例えば、分離板９と側壁８ａとの間に隙間があり、このような隙間から第１空間２２の外部に流出する窒素ガスのリーク２８が存在する。そのため、第１空間２２を陽圧に保つように、リーク２８に相当する第２流量で窒素ガスを第１空間２２に供給する必要がある。かかる第２流量は、第１空間２２を陽圧に保つような窒素ガスの流量でよいため、図５（ａ）の状態における第１流量と比べて流量を小さく設定できる。

図５（ｃ）は、投影光学系４の下に基板５が搬入された状態を示す図である。搬入された基板５は、基板上の露光する部分が、図４に示す天板８ｂの開口２７の下に位置するように基板ステージ６の駆動によりＸＹ方向の位置合わせが行われる。また、基板５は、投影光学系４の結像面近傍に基板５の表面が位置するように基板ステージ６の駆動によりＺ方向の位置合わせが行われる。投影光学系４の下に基板５が搬入された後、挿入してある分離板９を徐々に抜出していくとともに、供給部１０から第１空間２２に供給する窒素ガスの流量も徐々に増加させて第３流量にしていく。このとき、第１空間２２に充填された窒素ガスは、分離板９を構成する２枚の板の隙間を通って第１空間２２から第２空間２３に流れ出す。窒素ガスは、図５（ｃ）の矢印２９ａ及び２９ｂで示すように第１空間と第２空間との境界面の中心部からＸＹ方向に放射状に広がっていき、天板８ｂと基板５との間を矢印２９ｃのように流れる。分離板９を徐々に抜出して第２空間２３の中心部から外周に向けて窒素ガスを流すことによって、第２空間２３内に充満していた空気は、天板８ｂと基板５との間を通って第２空間２３の外部に押し出され、第２空間２３における窒素ガスの充填が速やかに行われる。このように第２空間２３に窒素ガスを充填する工程は、第２空間２３の外側に設置された酸素濃度センサー１８の計測値が閾値以下になるまで行われる。なお、第３流量は、分離板９の抜出によって第２空間２３を窒素ガスで充填でき、更に空気が第２空間の外部から天板８ｂと基板５との間を通って第２空間２３内に流入しないような流量が必要である。そのため、第３流量は、図５（ｂ）の状態における第２流量と比べて流量を大きく設定する。また、天板８ｂの外側の端部と酸素濃度センサー１８との距離が近いと、天板８ｂと基板５との間を流れる窒素ガスに空気が混入してしまい、酸素濃度センサー１８の測定値が不安定になる。そのため、天板８ｂの外側の端部と酸素濃度センサー１８との距離を十分に保つように天板８ｂを形成することが好ましい。

図５（ｄ）は、第２空間２３が窒素ガスで充填された状態を示す図である。第１空間２２から第２空間２３に窒素ガスが流出して第２空間２３が窒素ガスで充填されたとき、即ち、第２空間２３の外側に設置された酸素濃度センサー１８の計測値が閾値以下になったとき、窒素ガスが噴出口１２から噴出される。噴出口１２から噴出される窒素ガスは、ガス供給管２４ｂを介して噴出部１３から供給され、酸素濃度センサー１８の内側にガスカーテン２５を形成する。かかるガスカーテン２５は、第２空間２３を外部の空気から遮断する。従って、第１空間２２と第２空間２３とを含む光路空間は略閉空間となり、光路空間における窒素ガスの濃度の均一性を向上させるとともに光路空間を陽圧にすることが可能となる。しかし、光路空間は、上述した分離板９と側壁８ａとの隙間からの窒素ガスのリーク２８に加えて、噴出口１２から噴出される窒素ガスによって第２空間２３の外部に押し出される窒素ガスのリーク３０が存在する。そのため、光路空間を陽圧に保つように、リーク２８及び３０に相当する第４流量で窒素ガスを第１空間２２に供給する必要がある。かかる第４流量は、光路空間を陽圧に保つような窒素ガスの流量でよいため、図５（ｃ）の状態における窒素ガスの第３流量と比べて流量を小さく設定できる。

ここで、第２空間２３の外部に押し出される窒素ガスのリーク３０について、図６を参照して説明する。図６（ａ）は、ガスカーテン２５とその周辺部分における窒素ガスのＸ方向の流れを示す図である。天板８ｂに設置された噴出口１２は、窒素ガスを噴出する方向と基板５の表面との間の角度θ、即ち、ガスカーテン２５と基板５の表面との間の角度θが鋭角になるように、窒素ガスを第２空間２３（光路空間）から遠ざかる方向（外側）に向けて噴出している。このように、ガスカーテン２５と基板５の表面との間の角度θが鋭角になるように窒素ガスを噴出すると、第２空間２３内では、ガスカーテン２５に向うような窒素ガスの流れ３０ａ〜３０ｃが生じる。窒素ガスの流れ３０ａ〜３０ｃは、ガスカーテン２５と基板５とが接触する位置（接触位置）で合流し、接触位置から第２空間２３の外部にガスカーテン２５を形成する窒素ガスとともに流れ出す窒素ガスのリーク３０となる。窒素ガスのリーク３０は、ガスカーテン２５の接触位置を第２空間２３の外側へ押し出すような窒素ガスの流れになるため、かかるガスカーテン２５は、接触位置で第２空間２３から遠ざかる方向に裾を引き、ガススカート３１を形成する。その結果、接触位置において空気と窒素ガスとの乱流が発生せず、ガスカーテン２５の外側における酸素濃度を安定して測定することが可能となる。なお、ガスカーテン２５と基板５の表面とを垂直にすると、ガスカーテン２５の接触位置において、基板５から反射した窒素ガスによって乱流が発生する。その結果、ガスカーテン２５の外側における酸素ガスの濃度が不均一になってしまい、酸素濃度センサー１８の測定値が不安定になってしまう。

図６（ｂ）は、ガスカーテン２５とその周辺部分における窒素ガスのＹ方向の流れを示す図である。ここでは、基板５をＹ方向に走査する場合について説明する。図６（ｂ）における噴出口１２も、図６（ａ）と同様に、ガスカーテン２５と基板５の表面との間の角度θが鋭角になるように、窒素ガスを第２空間２３から遠ざかる方向（外側）に向けて噴出している。基板５を−Ｙ方向に走査駆動させると、空気の粘性により基板５の表面を−Ｙ方向に流れる対向気流３２が発生してしまう。この対向気流３２は、ガスカーテン２５の外側における酸素ガスの濃度を不均一にする要因であり、対向気流３２の流量が噴出口１２から噴出される窒素ガスの流量より大きいと、対向気流３２が第２空間２３内に混入してしまう。そのため、噴出口１２から噴出される窒素ガスの流量を対向気流３２の流量より大きく設定することが重要である。

第１実施形態の露光装置１００における窒素ガスの流量について、具体的に数値を示して説明する。まず、第１空間２２及び第２空間２３の容積について説明する。露光装置１００を、第八世代の基板５（Ｘ方向２２００ｍｍ、Ｙ方向２４００ｍｍ）を露光する露光装置１００とすると、投影光学系４の露光領域２６は、幅（Ｘ方向）７５０ｍｍ、奥行き（Ｙ方向）２５０ｍｍ程度の大きさになる。投影光学系４の開口数（ＮＡ）は、一般的に０．１未満であり、投影光学系４の基板側の面と基板５の表面との間の距離は２００ｍｍ程度である。分離板９で遮光する露光領域２６の端部におけるボケが基板上で５ｍｍ以下となるようにすると、分離板９は基板５から２５ｍｍ程度離れた位置に備えられる。上述のような露光装置１００では、第１空間２２の底面積は、露光領域２６より一回り大きくなり、幅（Ｘ方向）８００ｍｍで、奥行き（Ｙ方向）３００ｍｍとなる。高さは１７５ｍｍであるため、第１空間２２の容積は、４０リットル程度となる。また、第２空間２３の底面積は、第１空間２２の底面積より一回り大きく、幅（Ｘ方向）９００ｍｍで、奥行き（Ｙ方向）４００ｍｍとなる。高さは２５ｍｍであるため、第２空間２３の容積は、１０リットル程度となる。

次に、供給部１０が供給できる窒素ガスの最大流量を２００リットル／ｍｉｎとして、図５（ａ）〜（ｄ）における各工程で使用する窒素ガスの流量について説明する。図５（ａ）における工程では、供給部１０は、最大流量である２００リットル／ｍｉｎの窒素ガスを、ガス供給管２４ａを介して第１空間２２に供給する。このとき、第１空間２２の容積は４０リットル程度であるため、窒素ガスを第１空間２２に充填するのに要する時間は１５秒弱となる。図５（ｂ）における工程では、第１空間２２を陽圧に保つため、窒素ガスのリーク２８に相当する５リットル／ｍｉｎの窒素ガスをガス供給管２４ａを介して第１空間２２に供給する。図５（ｃ）における工程では、供給部１０は、最大流量である２００リットル／ｍｉｎの窒素ガスをガス供給管２４ａと第１空間２２とを介して第２空間２３に供給する。このとき、第２空間２３の容積は１０リットル程度であるため、窒素ガスを第２空間２３に充填するのに要する時間は数秒となる。図５（ｄ）における工程では、ガスカーテン２５を形成するため、噴出口１２から３０リットル／ｍｉｎの窒素ガスを噴出する。また、第１空間２２と第２空間２３とを含む光路空間を陽圧に保つため、リーク２８に相当する５リットル/ｍｉｎの窒素ガスと、リーク３０に相当する１５リットル／ｍｉｎの窒素ガスとを、ガス供給管２４ａを介して第１空間２２に供給する。即ち、図５（ｄ）における工程では、供給部１０は、合計して２０リットル／ｍｉｎの窒素ガスを供給している。

上述したように、第１実施形態の露光装置１００では、壁部７と分離板９とを備えており、かかる分離板９によって光路空間を第１空間２２と第２空間２３とに分割することが可能である。従って、第１空間２２を窒素で充填させた後に分離板９を徐々に抜出し、第１空間２２に充填された窒素ガスを第２空間２３の中心部から外側に向けて流出させることで効率良く第２空間２３を窒素ガスで充填することができる。また、基板５の搬出時及び搬入時に分離板９を挿入することよって第１空間２２を窒素ガスで充填した状態で維持できるため、複数の基板を露光する場合には、第２空間２３のみを窒素ガスで充填すればよい。従って、投影光学系と基板との間の空間に供給する窒素ガスの量を抑えながら、充填時間を短縮することが可能となる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態では、露光装置において複数の基板を露光する露光方法について図７を参照して説明する。図７は、第２実施形態の露光装置における露光方法のフローチャートである。なお、第２実施形態の露光装置は、第１実施形態における露光装置１００と同じである。また、第２実施形態の露光装置における露光方法は、複数の基板を露光する場合の露光方法であるが、複数の基板に限らず、１枚の基板を露光する場合にも適用できる。

Ｓ４１では、基板５の搬入を開始する。Ｓ４２では、搬入する基板５が、複数の基板のうち１枚目であるか否かを判定する。複数の基板のうち１枚目である場合にはＳ４３に進み、２枚目以降である場合にはＳ４５に進む。Ｓ４３では、第１空間２２を不活性ガスで充填する。この第１空間２２を不活性ガスで充填する工程は、図５（ａ）で説明したように、２枚の板の間に隙間を設けるように分離板９を挿入し、供給部１０によって不活性ガスを第１空間２２に供給する。このように第１空間２２に不活性ガスを供給すると、第１空間２２内の空気が第２空間２３に押し出され、第１空間２２における窒素ガスの充填が速やかに行われる。Ｓ４４では、第１空間２２を陽圧にする。この第１空間２２を陽圧にする工程は、図５（ｂ）で説明したように、分離板９を挿入して第１空間２２を略閉空間にした状態において、供給部１０から不活性ガスを供給し、第１空間２２を陽圧にする。Ｓ４５では、基板５が投影光学系４の下に搬入され、基板５の搬入は終了する。

Ｓ４６では、第２空間２３を不活性ガスで充填する。この第２空間２３を不活性ガスで充填する工程は、図５（ｃ）で説明したように、分離板９を光路空間から徐々に抜出し、第１空間２２に充填された不活性ガスを第２空間２３に流出させる。分離板９を徐々に抜出して第２空間２３の中心部から外周に向けて窒素ガスを流すことによって、第２空間２３内に充満していた空気は、天板８ｂと基板５との間を通って第２空間２３の外部に押し出される。これにより、第２空間２３における窒素ガスの充填が速やかに行われる。Ｓ４７では、第１空間２２及び第２空間２３を陽圧にする。この第１空間２２を陽圧にする工程は、図５（ｄ）で説明したとおりである。ガスカーテン２５の形成により第１空間２２と第２空間２３とを含む光路空間は略閉空間の状態になる。この状態において供給部１０から不活性ガスを供給し、第１空間２２及び第２空間２３を陽圧にする。Ｓ４８では、第１空間２２と第２空間２３とが陽圧の状態、即ち、光路空間が窒素ガスで充填された状態で、マスク２のパターンを基板５に露光する。

Ｓ４９では、露光が終了した後、分離板９を閉じて第１空間２２を陽圧の状態に維持する。このとき、供給部１０からは不活性ガスが供給されており、供給部１０から供給される不活性ガスの流量は、Ｓ４４において供給部１０から供給される不活性ガスの流量と略同じである。Ｓ５０では、噴出口１２における不活性ガスの噴出を停止してガスカーテン２５を消失させることにより、第２空間２３における陽圧の状態を解除する。Ｓ５１では、基板５を搬出する。Ｓ５２では、搬出する基板５が、複数の基板のうち最終基板であるか否かを判定する。複数の基板のうち最終基板である場合にはＳ５３に進み、最終基板ではない場合にはＳ４１に戻ってＳ４１〜Ｓ５１の工程を繰り返す。Ｓ５３では、第１空間２２への不活性ガスの供給を停止するとともに分離板９を光路空間から抜出して、第１空間２２における陽圧の状態を解除する。

上述したように、第２実施形態の露光装置における露光方法では、複数の基板を露光する場合であって、基板５を交換する際に、第１空間２２を不活性ガスで充填した状態で維持することが可能である。即ち、基板５を交換するごとに第１空間２２と第２空間２３とを含む光路空間の全体を不活性ガスで充填する必要がない。これにより、不活性ガスの量を抑えながら、不活性ガスの充填時間を短縮することが可能となる。

＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態の露光装置２００について、図８を参照して説明する。第３実施形態の露光装置２００における分離板９は、基板５に入射する光の領域を制限するマスキングブレードで構成されている。また、第３実施形態の露光装置２００は、例えば、開口数（ＮＡ）＝０．１５と大きい投影光学系４を有しており、分離板９で遮光した露光領域２６の端部がボケないように構成している。具体的には、露光領域２６の端部を分離板９で遮光することによって、基板上に投影された露光領域２６の端部にはボケが発生してしまう。かかるボケが基板上で５ｍｍ以下となるようにするためには、分離板９を基板５の表面から１５ｍｍ程度離れた位置に配置する必要がある。このように分離板９と基板５との間の距離が短い場合、第１実施形態の露光装置１００では、分離板９の下の天板８ｂに噴出口１２を設けることが困難である。そこで、第３実施形態の露光装置２００は、側壁８ａ及び天板８ｂの構成を変更しており、側壁８ａを基板方向に延長した下部側壁３３が分離板９と基板５との間の隙間に備えられている。なお、図８（ａ）〜（ｃ）において、照明系１、マスク２、マスクステージ３、マスク駆動部２０ａ、排出部１５及び排気口１４は、図示を省略している。また、第３実施形態の露光装置２００では、不活性ガスとして窒素ガスを用いている。

図８（ａ）は、天板８ｂを下側から見たときにおける天板８ｂ、分離板９、噴出口１２、下部側壁３３及び酸素濃度センサー１８の位置関係を示す図である。図８（ａ）には、投影光学系４から投影された円弧状の露光領域２６も併せて示す。天板８ｂには、第１実施形態と同様に、開口２７が中央に形成されている。対向した２つの噴出口１２は、噴出口１２の両端のそれぞれが下部側壁３３と接続されており、噴出口１２と下部側壁３３とによって開口２７を囲こむように構成されている。酸素濃度センサー１８ａ〜１８ｆは、２つの噴出口１２の外側に、それぞれ３つずつ配置されている。

図８（ｂ）は、第２実施形態の露光装置２００を分離板９が駆動する方向（Ｙ方向）から見たときの図である。側壁８ａを基板方向に延長した下部側壁３３が、分離板９と基板５との間の隙間に備えられている。また、図８（ｃ）は、第２実施形態の露光装置２００をＸ方向から見たときの図である。側壁８ａには、第１実施形態と同様に天板８ｂが接続されており、かかる天板８ｂには、噴出口１２が備えられている。噴出口１２は、窒素ガスを供給する噴出部１３がガス供給管２４ｂを介して接続されており、噴出口１２から窒素ガスを噴出することにより天板８ｂと基板５との間にガスカーテン２５を形成する。

図８（ｂ）及び（ｃ）は、第１空間２２と第２空間２３とを窒素ガスで充填した状態を示しており、第１実施形態で説明した図５（ｄ）の状態と同様に、供給部１０から窒素ガスが供給され、第１空間２２と第２空間２３とを含む光路空間を陽圧に保っている。第３実施形態の露光装置２００では、図８（ｂ）に示すように、分離板９と側壁８ａとの隙間からの窒素ガスのリーク２８に加えて、下部側壁３３と基板５との隙間からの窒素ガスのリーク３４が存在する。また、図８（ｃ）に示すように、噴出口１２から噴出される窒素ガスによって第２空間２３の外部に押し出される窒素ガスのリーク３０も存在する。そのため、第３実施形態の露光装置２００では、光路空間を陽圧に保つように、窒素ガスのリーク（２８、３０及び３４）に相当する窒素ガスを供給部１０から第１空間２２に供給している。

上述したように、第３実施形態の露光装置２００では、側壁８ａを基板方向に延長した下部側壁３３が分離板９と基板５との間の隙間に備えられている。これにより、分離板９と基板５との間の距離が短い場合でも、第１実施形態の露光装置１００と同様に、窒素ガスの量を抑えながら、窒素ガスの充填時間を短縮することが可能となる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかける物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

Claims (10)

1. マスクのパターンの像を基板に投影する投影光学系を有し、前記基板を露光する露光装置であって、
   前記投影光学系と前記基板との間において、前記マスクからの光が通過する空間を含む光路空間を取り囲む壁部と、
   移動可能に配置され、前記光路空間を前記投影光学系側の第１空間と前記基板側の第２空間とに分離するための分離板と、
   前記分離板が前記光路空間に挿入されて前記第１空間と前記第２空間とが分離された状態で、前記第１空間が不活性ガスで充填されるように前記第１空間に不活性ガスを供給する供給部と、
   を有し、
   前記分離板を移動することにより、前記第１空間に充填された不活性ガスを前記第１空間から前記第２空間へ供給することを特徴とする露光装置。
2. 前記分離板は、複数の板を含み、
   前記複数の板のそれぞれが、前記第１空間と前記第２空間との境界面の中心部に向かって、或いは前記第１空間と前記第２空間との境界面の中心部から離れる方向に向かって動くように前記分離板を移動することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記複数の板のそれぞれが前記第１空間と前記第２空間との境界面の中心部から離れる方向に向かって動くことによって、前記第１空間に充填された不活性ガスが前記第１空間と前記第２空間との境界面の中心部から前記第２空間へ流出するように前記分離板を移動することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記基板を露光した後であって前記基板を搬出する前に、或いは前記基板を前記投影光学系の下に搬入する前に、前記分離板を前記光路空間に挿入することによって前記第１空間と前記第２空間とが分離する状態となるように前記分離板を移動することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記分離板は、前記第２空間の容積より前記第１空間の容積の方が大きくなるように前記光路空間に配置されることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記分離板は、前記基板に入射する光の領域を制限することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の露光装置。
7. 前記壁部と前記基板との隙間にガスカーテンを形成する形成部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の露光装置。
8. 前記形成部は、不活性ガスを噴出する方向と前記基板の表面との間の角度が鋭角になるように、不活性ガスを前記光路空間から遠ざかる方向に向けて噴出して前記ガスカーテンを形成することを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
9. 請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いてマスクに形成されたパターンの像を基板に露光するステップと、
   前記ステップで露光された前記基板を現像するステップと、
   を有することを特徴とする物品の製造方法。
10. マスクのパターンの像を基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系と前記基板との間において前記マスクからの光が通過する光路空間を前記投影光学系側の第１空間と前記基板側の第２空間とに分離するための分離板とを有する露光装置における露光方法であって、
    前記分離板が前記光路空間に挿入されて前記第１空間と前記第２空間とが分離された状態で、前記第１空間が不活性ガスで充填されるように前記第１空間に不活性ガスを供給する工程と
    前記第１空間が不活性ガスで充填された後、前記分離板を移動することによって、前記第１空間に充填された不活性ガスを前記第１空間から前記第２空間へ供給する工程と、
    前記光路空間が前記不活性ガスで充填された状態で前記基板を露光する工程と、
    を有することを特徴とする露光方法。

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