JP3126328B2 - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JP3126328B2 JP09273723A JP27372397A JP3126328B2 JP 3126328 B2 JP3126328 B2 JP 3126328B2 JP 09273723 A JP09273723 A JP 09273723A JP 27372397 A JP27372397 A JP 27372397A JP 3126328 B2 JP3126328 B2 JP 3126328B2
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    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、雰囲気ガスを活性
化しやすい遠紫外線もしくはエキシマレーザ光を露光光
として利用して基板を露光する露光装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】半導体装置製造用の露光装置において、
遠紫外線やエキシマレーザ光を露光用の照明光とするも
のは知られている。一般に、強力な遠紫外線やエキシマ
レーザ光は雰囲気ガスを活性化しやすいので、これらの
露光装置では、光源レンズ系や投影レンズ系等の光学系
の周囲の雰囲気ガスの酸素や有機物等が露光光によって
活性化され、その化学反応によって該光学系の光学素子
の表面が汚染されることがある。そこで、このような露
光装置では、光学系を収納する容器の空気を窒素ガス等
の不活性ガスで置換することにより各光学素子の汚染を
防ぐことが、例えば特開平2−210813号公報で提
案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は、光学系を収容する容器への不活性ガスの供給につい
ての充分な配慮がなされておらず、露光光が通過しても
問題のない程度まで容器内の酸素や不純物を除去するた
めに不活性ガスを大量に消費していた。
【0004】本発明は、このような従来技術の未解決の
課題に鑑みなされたものであり、その目的は、光学素子
の汚染を防止するための不活性ガスの供給量を最適化
し、不活性ガスを大量に消費することのない露光装置を
提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、遠紫外線もしくはエキシマレーザ光
(レーザ光L1 )を光源(光源1)からの露光光として
利用して基板(ウエハ4)を露光する露光装置におい
て、前記光源から前記基板に至る露光光路中に配置され
る第1光学素子(レンズ2a)の少なくとも一方の面側
を不活性ガス(窒素ガス)雰囲気とするための第1部分
容器(内部空間2f)と、前記光源から前記基板に至る
露光光路中に配置される第2光学素子(レンズ2b,2
c)の少なくとも一方の面側を不活性ガス(窒素ガス)
雰囲気とするための第2部分容器(内部空間2g)と、
前記第1部分容器に不活性ガスを給気する第1給気ライ
ン(分岐ライン8f)と、前記第2部分容器に不活性ガ
スを給気する第2給気ライン(分岐ライン8g)と、前
記第1および前記第2部分容器にそれぞれ供給される前
記不活性ガスの流量を調整するため、前記第1および前
記第2給気ラインのそれぞれに設けられた絞り弁(8
i,8h)とを有し、それぞれの部分容器の酸素濃度を
所定の値にするのに必要な不活性ガスの供給量に基づい
て、前記第1および前記第2給気ラインのそれぞれの前
記絞り弁を調整することを特徴としている。
【0006】記露光光路に沿って前記第1および前記
第2部分容器の間には隔壁(隔壁2i)が設けられ、前
記隔壁は光学素子を保持していたり、前記隔壁に保持さ
れている光学素子が前記露光光に対して作用するレンズ
であるとより好ましい。さらには、前記第1および前記
第2給気ラインはメインの給気ライン(給気ライン8
a)を分岐したものであってもよい。
【0007】
【作用】本発明の露光装置では、不活性ガス雰囲気とす
る空間を複数の部分容器によって分割し、各部分容器に
対して個別の絞り弁を有する給気ラインを介して不活性
ガスを給気している。このため、本発明の露光装置によ
れば、各部分容器に供給される不活性ガスを最適化で
きるので、不活性ガスの消費量を低減することができ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図面に基づいて
説明する。
【0009】図1は、実施例を説明する説明図であっ
て、本実施例の露光装置E1 は一般にステッパと呼ばれ
る縮小投影型の半導体露光装置である。この装置は、エ
キシマレーザからなる光源1と、光源1から発せられた
照明光(露光光)であるレーザ光L1 を所定の形状の光
束に成形する光学系である光源レンズ系2と、光源レン
ズ系2によって所定の形状に成形されたレーザ光L1
照明されたレチクル3上のパターンを基板であるウエハ
4に結像させる投影レンズ系5を有する。光源1はその
レーザ出力を制御するレーザ制御装置6を有し、レーザ
制御装置6は制御手段であるコントローラ7によって制
御される。
【0010】光源レンズ系2は、レーザ光L1 の露光光
路に沿って光源1側から順に並べられ、レーザ光L1
所定の形状の光束に成形するための複数のレンズ2a,
2b,2cを有し、これらは少なくとも一方のレンズ面
が容器2d内のガス雰囲気側となるように容器2dに収
容されている。容器2dは、露光光路に沿って光源1に
対向する側の端壁に窓2eを有し、容器2d内を第1お
よび第2部分容器となる2つの内部空間2f,2gに分
割するための隔壁2iを有する。なお、容器2dはレチ
クル3(ウエハ4)に対向する側の端壁でレンズ2cを
保持し、レンズ2cはレチクル3に向つてレーザ光L1
を放出する第2の窓を兼ねている。
【0011】容器2dの各内部空間2f,2gにそれぞ
れ不活性ガスである窒素ガスを供給する窒素ガス供給装
置8は、図示しない窒素ガス供給源に接続されたメイン
給気ライン8aと、メインの給気ライン8aに設けら
れた開閉弁である第1の電磁弁8bと、その下流側に接
続された第2の開閉弁である第2の電磁弁8cと、これ
を迂回(バイパス)するバイパスライン8dと、該バイ
パスライン8dに設けられた第1の絞り弁8eと、バイ
パスライン8dの下流側に設けられた第1および第2給
気ラインとなる一対の分岐ライン8f,8gと、分岐ラ
イン8f,8gにそれぞれ設けられた第2および第3の
絞り弁8i,8hを有し、第2および第3の絞り弁8
i,8hの吐出側はそれぞれ器2dの内部空間2f,
2gに接続されている。
【0012】第1の電磁弁8bは、レーザ制御装置6の
出力によって光源1が駆動あるいは停止されると同時に
コントローラ7の出力信号によって開閉されるものであ
り、第2の電磁弁8cは、光源1が駆動されると同時に
第1の電磁弁8bとともに開かれて、所定の流量の窒素
ガスを分岐ライン8f,8gに供給し、コントローラ7
に設定されたプログラムである窒素供給プログラムによ
って所定時間を経た後に閉じられる。
【0013】また、容器2dの各内部空間2f,2gの
酸素濃度を検出するセンサ(酸素センサ)を設け、該セ
ンサの出力に基づいて第2の電磁弁8cを閉じるように
してもよい。第1の絞り弁8eは、第1の電磁弁8bが
開かれた後、常時バイパスライン8dを経て所定の流量
の窒素ガスを容器2dの内部空問2f,2gに供給す
る。第2,第3の絞り弁8i,8hは、それぞれ分岐ラ
イン8f,8gから容器2dの内部空間2f,2gに供
給される窒素ガスの流量(の比率)を調節するものであ
り、各内部空間2f,2gに対する窒素ガス供給量を最
適化することで、容器2d内を効率よく窒素ガス雰囲気
に置換し、窒素ガスの消費量を低減できる
【0014】第2の電磁弁8cを閉じるタイミングは、
光源1の駆動後に所定の強度の照明光が得られるまでの
光源1の立上り時間に基づいて設定されるもので、図2
のタイムチャートA〜Eに示すような窒素供給プログラ
ムによって制御される。露光装置E1 において露光が終
了し、光源1の駆動が停止されると同時に、第1の電磁
弁8bが閉じられて、窒素ガスの供給が停止される。
【0015】図2のタイムチャートAに示す窒素供給プ
ログラムは、光源1の駆動開始時刻t0 において第1お
よび第2の電磁弁8b,8cを開き、大流量値q1 で示
す供給量の窒素ガスを容器2dの各内部空間2f,2g
に供給し、各内部空間2f,2gの雰囲気の酸素濃度を
速かに低下させた後、時刻t1 において第2の電磁弁8
cを閉じる。光源1がエキシマレーザである場合は、光
源1を駆動したのちに所定の出力のレーザ光が得られる
までに数分以上の時間を必要とする。前述の時刻t1
は、このような光源1の立上り時間に合わせて設定され
る。
【0016】時刻t1 において第2の電磁弁8cが閉じ
られると、窒素ガスはバイパスライン8dのみを経て容
器2dの各内部空間2f,2gに供給されるため、窒素
ガスの供給量は小流量値(定常値)q2 に低下する。時
刻t2 において露光装置の露光が終了し、光源1の駆動
が停止されると、これと同時に第1の電磁弁8bが閉じ
られて窒素ガスの供給が停止される。なお、小流量値q
2 は容器2から漏出する窒素ガスを補うのに充分であ
ればよい。
【0017】タイムチャートBは、前述のセンサによっ
て検出された酸素濃度が所定の値に減少した時刻t3
おいて第2の電磁弁8cを閉じるように設定した窒素供
給プログラムを示し、タイムチャートCは、上記酸素濃
度が所定の値に減少した時刻t3 から所定の時間遅れΔ
tを経た時刻t4 において第2の電磁弁8cを閉じるよ
うに設定した窒素供給プログラムを示している。タイム
チャートDは、前述のタイムチャートA〜Cの時刻t
1 ,t3 またはt4 において第2の電磁弁8cを閉じた
後、これを間欠的に開くことによって容器2dから漏出
する窒素ガスを補充する窒素供給プログラムを示すもの
で、この場合はバイパスライン8dを必要としない。
【0018】また、タイムチャートEは、前述のセンサ
によって検出された酸素濃度が所定の値d1 に減少した
時刻t3 において第2の電磁弁8cを閉じたのちも時刻
5まで前記センサによる測定を継続し、これによって
容器2dの酸素濃度を所定の値に維持するのに必要な窒
素ガスの供給量を実測し、これに基づいて窒素ガスの補
充量を設定する窒素供給プログラムを示すものである。
【0019】本実施例によれば、光源1の駆動開始とと
もに大流量の窒素ガスを光源レンズ系の容器2d内へ供
給し、容器2d内の空気を効率よく短時間で窒素ガスに
よって置換させると共に、容器2d内の酸素濃度が所定
の値に低減したのちに窒素ガスの供給量を縮小すること
で、大量の窒素ガスを消費することなく容器の空気を迅
速に窒素ガスと置換し、不活性な雰囲気に維持すること
ができる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、紫外線もしくはエキシ
マレーザ光を光源からの露光光として利用して基板を露
光する露光装置において、容器内の雰囲気を少量の不活
性ガスによって不活性ガス雰囲気に維持することがで
き、光学素子の汚染を防止するための不活性ガスを大量
に消費することのない露光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を説明する説明図である。
【図2】図1の装置を制御するタイムチャートの様々な
例を示す図である。
【符号の説明】
1 レーザ光 1 光源 2 光源レンズ系 2d 容器 3 レチクル 4 ウエハ 5 投影レンズ系 6 レーザ制御装置 7 コントローラ 8 窒素ガス供給装置 8a メインの給気ライン 8b 第1の電磁弁 8c 第2の電磁弁 8d バイパスライン 8e 第1の絞り弁 8i 第2の絞り弁 8h 第3の絞り弁
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 521

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遠紫外線もしくはエキシマレーザ光を光
    源からの露光光として利用して基板を露光する露光装置
    において、 前記光源から前記基板に至る露光光路中に配置される第
    1光学素子の少なくとも一方の面側を不活性ガス雰囲気
    とするための第1部分容器と、 前記光源から前記基板に至る露光光路中に配置される第
    2光学素子の少なくとも一方の面側を不活性ガス雰囲気
    とするための第2部分容器と、 前記第1部分容器に不活性ガスを給気する第1給気ライ
    ンと、 前記第2部分容器に不活性ガスを給気する第2給気ライ
    ンと、 前記第1および前記第2部分容器にそれぞれ供給される
    前記不活性ガスの流量を調整するため、前記第1および
    前記第2給気ラインのそれぞれに設けられた絞り弁とを
    し、それぞれの部分容器の酸素濃度を所定の値にする
    のに必要な不活性ガスの供給量に基づいて、前記第1お
    よび前記第2給気ラインのそれぞれの前記絞り弁を調整
    することを特徴とする露光装置。
  2. 【請求項2】 前記露光光路に沿って前記第1および前
    記第2部分容器の間には隔壁が設けられ、前記隔壁は光
    学素子を保持していることを特徴とする請求項1記載の
    露光装置。
  3. 【請求項3】 前記隔壁に保持されている光学素子は前
    記露光光に対して作用するレンズであることを特徴とす
    る請求項2記載の露光装置。
  4. 【請求項4】 前記第1および前記第2給気ラインはメ
    インの給気ラインを分岐したものであることを特徴とす
    る請求項1記載の露光装置。
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