JP3531914B2 - 光学装置、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
光学装置、露光装置及びデバイス製造方法Info
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- G03F7/70908—Hygiene, e.g. preventing apparatus pollution, mitigating effect of pollution or removing pollutants from apparatus
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置、露光装
置及びデバイス製造方法に関し、例えば紫外域の波長を
光源とする光学装置、とりわけ半導体露光装置等におい
て、周辺雰囲気と隔てる光学素子の周辺雰囲気側の表面
の汚染防止に好適な技術に関する。
置及びデバイス製造方法に関し、例えば紫外域の波長を
光源とする光学装置、とりわけ半導体露光装置等におい
て、周辺雰囲気と隔てる光学素子の周辺雰囲気側の表面
の汚染防止に好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路は年々微細化し、これに
伴って回路パターンをウエハ上に転写する露光装置には
より微細なパターンを転写する能力が要求されている。
このため露光装置に使用される露光光の波長は次第に短
くなっている。現在では、波長３６５ｎｍのｉ線や２４
５ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー光が主に使われてい
る。更に、１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光も使
用されはじめ、１５７ｎｍのＦ２レーザー光も検討され
ている。これらの露光装置は、概略以下のような構成と
なっている。ランプあるいはレーザーから紫外光はビー
ム整形部を経て、２次光源とレンズミラー系を含む照明
光学系により、所望の形状、輝度分布に整えられ、レチ
クルを照明する。レチクルの回路パターンは投影光学系
を通して所望の倍率に縮小され、ウエハ上に転写され
る。
伴って回路パターンをウエハ上に転写する露光装置には
より微細なパターンを転写する能力が要求されている。
このため露光装置に使用される露光光の波長は次第に短
くなっている。現在では、波長３６５ｎｍのｉ線や２４
５ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー光が主に使われてい
る。更に、１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光も使
用されはじめ、１５７ｎｍのＦ２レーザー光も検討され
ている。これらの露光装置は、概略以下のような構成と
なっている。ランプあるいはレーザーから紫外光はビー
ム整形部を経て、２次光源とレンズミラー系を含む照明
光学系により、所望の形状、輝度分布に整えられ、レチ
クルを照明する。レチクルの回路パターンは投影光学系
を通して所望の倍率に縮小され、ウエハ上に転写され
る。
【０００３】露光装置のレンズ、ミラー等の光学素子
は、しばしば、周囲の雰囲気に含まれる不純物によって
表面に付着物が発生する。典型的には硫酸アンモニウ
ム、酸化ケイ素等が光学素子表面に生成することが知ら
れている。これらの発生源はクリーンルーム内ではコン
クリートから発生するアンモニア蒸気、レジスト剥離の
ために使用される硫酸、大気中に一般的に含まれる硫黄
酸化物、壁材、床材等に使用されているシリコーン樹脂
等が考えられる。また、露光装置内部ではウエハとレジ
ストの密着強化剤として使用されるＨＭＤＳ（ヘキサジ
メチルジシラザン）等が考えられる。このため、クリー
ンルーム内、露光装置内の空気から不純物を除くため
に、空気循環装置等にフィルタ等が設けられている。し
かし、露光装置内部は、光学素子以外の構成部品が多
く、またレジストからの発生ガスも付着物の原因となり
えるため、付着物の原因となる不純物ガスを完全に除く
ことは難しい。このため、光学素子をユニット毎に容器
内に格納し周囲の露光装置チャンバ環境から隔離してそ
の内部を不純物を含まないガスでパージすることによっ
て、光学素子の汚染を防止している。
は、しばしば、周囲の雰囲気に含まれる不純物によって
表面に付着物が発生する。典型的には硫酸アンモニウ
ム、酸化ケイ素等が光学素子表面に生成することが知ら
れている。これらの発生源はクリーンルーム内ではコン
クリートから発生するアンモニア蒸気、レジスト剥離の
ために使用される硫酸、大気中に一般的に含まれる硫黄
酸化物、壁材、床材等に使用されているシリコーン樹脂
等が考えられる。また、露光装置内部ではウエハとレジ
ストの密着強化剤として使用されるＨＭＤＳ（ヘキサジ
メチルジシラザン）等が考えられる。このため、クリー
ンルーム内、露光装置内の空気から不純物を除くため
に、空気循環装置等にフィルタ等が設けられている。し
かし、露光装置内部は、光学素子以外の構成部品が多
く、またレジストからの発生ガスも付着物の原因となり
えるため、付着物の原因となる不純物ガスを完全に除く
ことは難しい。このため、光学素子をユニット毎に容器
内に格納し周囲の露光装置チャンバ環境から隔離してそ
の内部を不純物を含まないガスでパージすることによっ
て、光学素子の汚染を防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、露光光
の光路すべてをパージすることは難しい。特にレチクル
周辺、ウエハ周辺はステージが可動するため、光路のみ
を周辺雰囲気と隔離しパージすることは難しい。また、
それ以外にもユニット間で光路が周辺雰囲気中を通って
いる場合もある。ユニット毎の容器の入射口及び出射口
には周辺雰囲気とを隔てる光学素子が入れられている
が、これらの光学素子の周辺雰囲気側表面は不純物を含
む雰囲気にさらされているため付着物が発生する。この
ため、照度低下等光学性能劣化が起こり、定期的な洗浄
あるいは交換がかかせなかった。特に、投影光学系の最
もウエハに近い光学素子は、レジストから発生するガス
にさらされているため、透過率の劣化が激しいことが問
題だった。このため、図２に示すように、ウエハとレン
ズの空間に一方向にガスを流す等の手段がとられてい
る。露光装置は雰囲気の揺らぎが結像性能に影響を与え
る。また、走査型の露光装置では、ステージが移動する
ため、レジストからのガスを巻き込みやすく、レンズ表
面での不純物濃度を有効に下げることができなかった。
しかしながら、この方法ではむしろウエハからの発生ガ
ス成分がガスの流れによってレンズ面に運ばれてしま
い、十分な汚染防止にはならない。また特開平６‐２６
０３８号公報では、ステージ上に設けた供給口からウエ
ハに平行に不活性ガスを供給し、同時に投影光学系下端
から光軸と平行にウエハに向かってガスを供給する方法
が示されている。この方法は投影光学系からウエハまで
の空間の酸素濃度に着目した方法で、投影系下面の汚染
防止としては効率がよいとはいえない。投影系レンズと
ウエハ面の間には結像位置を計測するための計側光が通
過している。計側光の通過空間の雰囲気の温度変化や圧
力変化は計測誤差となり、ウエハの結像位置への位置調
整に大きな影響を及ぼす。また、雰囲気の温度変化や圧
力変化は結像性能にも影響を及ぼす。このため、大流量
のガスが流れ、圧力、温度に揺らぎが生じることは、ウ
エハ位置調整の狂い、結像性能の劣化の原因となる。
の光路すべてをパージすることは難しい。特にレチクル
周辺、ウエハ周辺はステージが可動するため、光路のみ
を周辺雰囲気と隔離しパージすることは難しい。また、
それ以外にもユニット間で光路が周辺雰囲気中を通って
いる場合もある。ユニット毎の容器の入射口及び出射口
には周辺雰囲気とを隔てる光学素子が入れられている
が、これらの光学素子の周辺雰囲気側表面は不純物を含
む雰囲気にさらされているため付着物が発生する。この
ため、照度低下等光学性能劣化が起こり、定期的な洗浄
あるいは交換がかかせなかった。特に、投影光学系の最
もウエハに近い光学素子は、レジストから発生するガス
にさらされているため、透過率の劣化が激しいことが問
題だった。このため、図２に示すように、ウエハとレン
ズの空間に一方向にガスを流す等の手段がとられてい
る。露光装置は雰囲気の揺らぎが結像性能に影響を与え
る。また、走査型の露光装置では、ステージが移動する
ため、レジストからのガスを巻き込みやすく、レンズ表
面での不純物濃度を有効に下げることができなかった。
しかしながら、この方法ではむしろウエハからの発生ガ
ス成分がガスの流れによってレンズ面に運ばれてしま
い、十分な汚染防止にはならない。また特開平６‐２６
０３８号公報では、ステージ上に設けた供給口からウエ
ハに平行に不活性ガスを供給し、同時に投影光学系下端
から光軸と平行にウエハに向かってガスを供給する方法
が示されている。この方法は投影光学系からウエハまで
の空間の酸素濃度に着目した方法で、投影系下面の汚染
防止としては効率がよいとはいえない。投影系レンズと
ウエハ面の間には結像位置を計測するための計側光が通
過している。計側光の通過空間の雰囲気の温度変化や圧
力変化は計測誤差となり、ウエハの結像位置への位置調
整に大きな影響を及ぼす。また、雰囲気の温度変化や圧
力変化は結像性能にも影響を及ぼす。このため、大流量
のガスが流れ、圧力、温度に揺らぎが生じることは、ウ
エハ位置調整の狂い、結像性能の劣化の原因となる。
【０００５】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決し、周辺雰囲気と隔てる光学素子の周辺雰
囲気側の表面付近に、清浄なガスを効率よく供給するこ
とで該光学素子の表面を清浄に保ち、付着物の堆積を抑
えることができ、また、そのガスの流れによる結像性能
の結像位置調整等への影響を可及的に低減することが可
能で、きわめて少ないガス量で有効に該光学素子の表面
の汚染を防止することのできる光学装置、露光装置及び
デバイス製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
る課題を解決し、周辺雰囲気と隔てる光学素子の周辺雰
囲気側の表面付近に、清浄なガスを効率よく供給するこ
とで該光学素子の表面を清浄に保ち、付着物の堆積を抑
えることができ、また、そのガスの流れによる結像性能
の結像位置調整等への影響を可及的に低減することが可
能で、きわめて少ないガス量で有効に該光学素子の表面
の汚染を防止することのできる光学装置、露光装置及び
デバイス製造方法を提供することを目的とするものであ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、つぎの（１）〜（１５）ように構成した
光学装置、露光装置及びデバイス製造方法を提供するも
のである。 （１）光学素子の表面に直接ガスを吹き付け、または前
記光学素子の表面へガスを層流にして流すことによっ
て、前記光学素子の表面に局所的にガスを供給する手段
を有する光学装置であって、前記光学素子の表面に局所
的にガスを供給する手段が、前記光学素子の光軸を中心
に回転対称に複数個配置されていることを特徴とする光
学装置。 （２）光学素子の表面に直接ガスを吹き付け、または前
記光学素子の表面へガスを層流にして流すことによっ
て、前記光学素子の表面に局所的にガスを供給する手段
と、該ガス供給手段から供給されたガスを排出するガス
排出手段とを備える光学装置であって、前記ガス供給手
段が前記光学素子の光軸を中心に回転対称に複数個配置
されており、前記ガス排出手段が前記光学素子の光軸を
中心に回転対称に複数個配置されていることを特徴とす
る光学装置。 （３）前記ガス供給手段によって供給されるガスの拡散
を抑えるための覆いを有することを特徴とする上記
（１）又は上記（２）に記載の光学装置。 （４）前記ガス供給手段により供給されるガスが不活性
ガスであることを特徴とする上記（１）乃至（３）のい
ずれかに記載の光学装置。（５）前記不活性ガスが窒素又はヘリウムであることを
特徴とする上記（４）に記載の光学装置。 （６）前記供給ガスが大気であり、前記不純物除去手段
により不純物が除去されることを特徴とする上記（１）
乃至（３）のいずれかに記載の光学装置。 （７）前記ガス供給手段によって光学素子表面に局所的
に供給されるガスに含まれる不純物を除去する手段を有
することを特徴とする上記（１）乃至（６）のいずれか
に記載の光学装置。 （８）前記ガス供給手段に供給されるガスが、不純物を
除去する手段を有するガス供給設備より供給されること
を特徴とする上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の
光学装置。 （９）前記光学装置の使用状態に応じて前記ガス供給手
段からのガス供給流量及び圧力を調整する手段を有する
ことを特徴とする上記（１）乃至（８）のいずれかに記
載の光学装置。 （１０）前記光学装置の使用状態に応じて前記ガス排出
手段からのガス排出流量及び圧力を調整する手段を有す
ることを特徴とする上記（１）乃至（９）のいずれかに
記載の光学装置。 （１１）前記ガス供給手段から供給されるガスの温度調
節機能を持つことを特徴とする上記（１）乃至（１０）
のいずれかに記載の光学装置。 （１２）紫外線の波長の光を用いることを特徴とする上
記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の光学装置。 （１３）前記光学装置が、露光装置であることを特徴と
する上記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の光学装
置。 （１４）前記露光装置が有する投影光学系の被投影面の
位置に配置されたウエハと相対する光学素子に対してガ
スを供給するように、前記ガス供給手段を設けたことを
特徴とする上記（１３）に記載の光学装置。 （１５）上記（１３）乃至（１４）のいずれかに記載の
露光装置によりウエハを露光する工程と、前記露光した
ウエハを現像する工程とを含むデバイス製造方法。
成するために、つぎの（１）〜（１５）ように構成した
光学装置、露光装置及びデバイス製造方法を提供するも
のである。 （１）光学素子の表面に直接ガスを吹き付け、または前
記光学素子の表面へガスを層流にして流すことによっ
て、前記光学素子の表面に局所的にガスを供給する手段
を有する光学装置であって、前記光学素子の表面に局所
的にガスを供給する手段が、前記光学素子の光軸を中心
に回転対称に複数個配置されていることを特徴とする光
学装置。 （２）光学素子の表面に直接ガスを吹き付け、または前
記光学素子の表面へガスを層流にして流すことによっ
て、前記光学素子の表面に局所的にガスを供給する手段
と、該ガス供給手段から供給されたガスを排出するガス
排出手段とを備える光学装置であって、前記ガス供給手
段が前記光学素子の光軸を中心に回転対称に複数個配置
されており、前記ガス排出手段が前記光学素子の光軸を
中心に回転対称に複数個配置されていることを特徴とす
る光学装置。 （３）前記ガス供給手段によって供給されるガスの拡散
を抑えるための覆いを有することを特徴とする上記
（１）又は上記（２）に記載の光学装置。 （４）前記ガス供給手段により供給されるガスが不活性
ガスであることを特徴とする上記（１）乃至（３）のい
ずれかに記載の光学装置。（５）前記不活性ガスが窒素又はヘリウムであることを
特徴とする上記（４）に記載の光学装置。 （６）前記供給ガスが大気であり、前記不純物除去手段
により不純物が除去されることを特徴とする上記（１）
乃至（３）のいずれかに記載の光学装置。 （７）前記ガス供給手段によって光学素子表面に局所的
に供給されるガスに含まれる不純物を除去する手段を有
することを特徴とする上記（１）乃至（６）のいずれか
に記載の光学装置。 （８）前記ガス供給手段に供給されるガスが、不純物を
除去する手段を有するガス供給設備より供給されること
を特徴とする上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の
光学装置。 （９）前記光学装置の使用状態に応じて前記ガス供給手
段からのガス供給流量及び圧力を調整する手段を有する
ことを特徴とする上記（１）乃至（８）のいずれかに記
載の光学装置。 （１０）前記光学装置の使用状態に応じて前記ガス排出
手段からのガス排出流量及び圧力を調整する手段を有す
ることを特徴とする上記（１）乃至（９）のいずれかに
記載の光学装置。 （１１）前記ガス供給手段から供給されるガスの温度調
節機能を持つことを特徴とする上記（１）乃至（１０）
のいずれかに記載の光学装置。 （１２）紫外線の波長の光を用いることを特徴とする上
記（１）乃至（１１）のいずれかに記載の光学装置。 （１３）前記光学装置が、露光装置であることを特徴と
する上記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の光学装
置。 （１４）前記露光装置が有する投影光学系の被投影面の
位置に配置されたウエハと相対する光学素子に対してガ
スを供給するように、前記ガス供給手段を設けたことを
特徴とする上記（１３）に記載の光学装置。 （１５）上記（１３）乃至（１４）のいずれかに記載の
露光装置によりウエハを露光する工程と、前記露光した
ウエハを現像する工程とを含むデバイス製造方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上記構成を適用することによって、光学素子の周辺雰囲
気側表面に、局所的に、付着物の原因となる不純物の少
ないガスを、吹き付ける、あるいは層流にして流す等し
て、供給することが可能となり、光学素子表面近傍が不
純物の少ない雰囲気として、付着物の堆積を抑制するこ
とができ、効率的に周辺雰囲気側の光学素子の表面の汚
染を防止することが可能となる。また、上記構成を適用
することによって、ガスの供給口及び排出口を複数個回
転対象に配置することにより、ガスの流れが回転対象に
なり、結像性能への影響が少なく、かつレンズ表面での
不純物濃度を有効に下げることができる。また、上記構
成を適用することによって、レンズ表面の側面の一方に
給気口を設け、相対する側に排気口を設け、レンズ表面
に沿ってガスを流すことによって、わずかな流量のガス
でも有効にレンズ表面を局所的に清浄な雰囲気に保つこ
とができる。
上記構成を適用することによって、光学素子の周辺雰囲
気側表面に、局所的に、付着物の原因となる不純物の少
ないガスを、吹き付ける、あるいは層流にして流す等し
て、供給することが可能となり、光学素子表面近傍が不
純物の少ない雰囲気として、付着物の堆積を抑制するこ
とができ、効率的に周辺雰囲気側の光学素子の表面の汚
染を防止することが可能となる。また、上記構成を適用
することによって、ガスの供給口及び排出口を複数個回
転対象に配置することにより、ガスの流れが回転対象に
なり、結像性能への影響が少なく、かつレンズ表面での
不純物濃度を有効に下げることができる。また、上記構
成を適用することによって、レンズ表面の側面の一方に
給気口を設け、相対する側に排気口を設け、レンズ表面
に沿ってガスを流すことによって、わずかな流量のガス
でも有効にレンズ表面を局所的に清浄な雰囲気に保つこ
とができる。
【０００８】
【実施例】以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］図１は、本発明の実施例１の構成を示す模
式図であり、半導体露光装置の投影系の最下面レンズに
適用した発明の典型的な構成例の一つである。図１
（ａ）は本実施例を適用した投影鏡筒の模式的断面図で
あり、図１（ｂ）は下面の模式図である。半導体露光装
置の投影系は図１に示すように複数枚のレンズ２によっ
て構成され、光学系全体がチャンバ雰囲気１０からの雰
囲気の流入のない密閉された鏡筒１に収納されている。
光路上は投影系最上部つまりレチクルに最も近いレンズ
と投影系最下部つまりウエハに最も近いレンズ３が、雰
囲気を遮断している。この鏡筒にはガスの給気口４と排
気口６が設けられ、内部を不純物を含まない清浄なガス
を供給することができる。しかしながら、最上部と最下
部のレンズはそれぞれ片面が露光装置チャンバの雰囲気
にさらされている。このため、投影系最下部のレンズの
周囲に、レンズの光軸を中心にレンズを取り巻くよう
に、ガス供給口１３を複数個配置する。
式図であり、半導体露光装置の投影系の最下面レンズに
適用した発明の典型的な構成例の一つである。図１
（ａ）は本実施例を適用した投影鏡筒の模式的断面図で
あり、図１（ｂ）は下面の模式図である。半導体露光装
置の投影系は図１に示すように複数枚のレンズ２によっ
て構成され、光学系全体がチャンバ雰囲気１０からの雰
囲気の流入のない密閉された鏡筒１に収納されている。
光路上は投影系最上部つまりレチクルに最も近いレンズ
と投影系最下部つまりウエハに最も近いレンズ３が、雰
囲気を遮断している。この鏡筒にはガスの給気口４と排
気口６が設けられ、内部を不純物を含まない清浄なガス
を供給することができる。しかしながら、最上部と最下
部のレンズはそれぞれ片面が露光装置チャンバの雰囲気
にさらされている。このため、投影系最下部のレンズの
周囲に、レンズの光軸を中心にレンズを取り巻くよう
に、ガス供給口１３を複数個配置する。
【０００９】このガス供給口から噴出したガス１５はレ
ンズ表面に沿ってレンズ中心に向かって流れ、中心近傍
では下向きの流れとなり、拡散する。有効な流れを作る
ためには、流量、流速等を制御しなければならない。こ
のため、レンズ形状、大きさ等によって、最適な噴出口
１５の形状及びガスの流速、圧力を決める。また、周囲
の雰囲気ガスの混入を防ぎ、供給ガスの流れを助けるよ
うに、レンズ下面に覆い１６を設けることも有効であ
る。使用するガスは、汚染原因物質を含まない清浄なガ
スでなければならない。有機物、ＳＯｘ，ＮＯｘ，アン
モニア等が汚染源となるため、これらの有機物を除去す
る、活性炭等の有機物除去フィルターや、無機物を除去
するケミカルフィルター等を必要に応じていれる。露光
装置が個別にフィルター等の不純物除去装置を持つこと
もできるが、不純物除去機能を持つ工場あるいは実験設
備から供給されるガスを用いることもできる。ガス種は
露光装置で使用される紫外線の波長等により選択され
る。ｉ線、ＫｒＦレーザーでは大気が用いられることも
あるが、それより短波長の光を使う場合には窒素、Ｈｅ
等の不活性ガスが用いられる。不活性ガスを市販の高純
度ボンベ等から直接供給する場合には、汚染源となる不
純物ガスはほとんど含まれないため不純物除去装置を使
わなくても使用できる場合もある。以上の方法により、
レンズ表面の付着物の堆積はほとんどみられなくなる。
レンズ表面に向かって局所的にガスを供給するため、ウ
エハの位置計測への影響が少なく、走査型露光装置で
は、ウエハステージ等の移動による、レジストガスの拡
散の影響も小さくなる。
ンズ表面に沿ってレンズ中心に向かって流れ、中心近傍
では下向きの流れとなり、拡散する。有効な流れを作る
ためには、流量、流速等を制御しなければならない。こ
のため、レンズ形状、大きさ等によって、最適な噴出口
１５の形状及びガスの流速、圧力を決める。また、周囲
の雰囲気ガスの混入を防ぎ、供給ガスの流れを助けるよ
うに、レンズ下面に覆い１６を設けることも有効であ
る。使用するガスは、汚染原因物質を含まない清浄なガ
スでなければならない。有機物、ＳＯｘ，ＮＯｘ，アン
モニア等が汚染源となるため、これらの有機物を除去す
る、活性炭等の有機物除去フィルターや、無機物を除去
するケミカルフィルター等を必要に応じていれる。露光
装置が個別にフィルター等の不純物除去装置を持つこと
もできるが、不純物除去機能を持つ工場あるいは実験設
備から供給されるガスを用いることもできる。ガス種は
露光装置で使用される紫外線の波長等により選択され
る。ｉ線、ＫｒＦレーザーでは大気が用いられることも
あるが、それより短波長の光を使う場合には窒素、Ｈｅ
等の不活性ガスが用いられる。不活性ガスを市販の高純
度ボンベ等から直接供給する場合には、汚染源となる不
純物ガスはほとんど含まれないため不純物除去装置を使
わなくても使用できる場合もある。以上の方法により、
レンズ表面の付着物の堆積はほとんどみられなくなる。
レンズ表面に向かって局所的にガスを供給するため、ウ
エハの位置計測への影響が少なく、走査型露光装置で
は、ウエハステージ等の移動による、レジストガスの拡
散の影響も小さくなる。
【００１０】また、供給ガスの流量調節用バルブ１４を
調整して、露光状態に応じて、ガス流量を調整すること
によって、より有効なレンズ表面への清浄ガスの供給が
可能である。例えば、アライメント中、結像位置計測中
露光中は、ガスの流れの影響が結像性能に影響を及ぼす
ため、流すガスの流量は制限される。これに対して、ウ
エハ搬送中等にはガス流量は増やすことができる。した
がって、新規ウエハがウエハステージに搬送されてくる
時に、供給流量を増やし、レジストから発生する不純物
ガスを有効にレンズ近傍から除き、アライメント及び露
光時には流量を減少させ結像性能に影響がでないように
する。また、鏡筒内のガス種と同じガス種でレンズ表面
にガスを流すことが可能な場合には、図３に示すように
投影鏡筒の排気口よりガスを導くようにすることも可能
である。
調整して、露光状態に応じて、ガス流量を調整すること
によって、より有効なレンズ表面への清浄ガスの供給が
可能である。例えば、アライメント中、結像位置計測中
露光中は、ガスの流れの影響が結像性能に影響を及ぼす
ため、流すガスの流量は制限される。これに対して、ウ
エハ搬送中等にはガス流量は増やすことができる。した
がって、新規ウエハがウエハステージに搬送されてくる
時に、供給流量を増やし、レジストから発生する不純物
ガスを有効にレンズ近傍から除き、アライメント及び露
光時には流量を減少させ結像性能に影響がでないように
する。また、鏡筒内のガス種と同じガス種でレンズ表面
にガスを流すことが可能な場合には、図３に示すように
投影鏡筒の排気口よりガスを導くようにすることも可能
である。
【００１１】［実施例２］
本発明の実施例２の構成の模式図を図４に示す。実施例
１のガス供給方法で、レンズの大きさ、形状等により、
レンズからウエハ面へ流れたガスが、ウエハ面で拡散
し、レジストガスを拡散させてしまう場合がある。この
場合には、図４のように供給口下側に排気口１７を作る
ことにより、有効にガスの流れを作ることができる。そ
して、この場合においても、排気口は供給口の場合と同
様に、光軸を中心として、回転対称に複数個配置する。
また、ガスの流れが適切な流れとなるように、給気口、
排気口の形状位置を適切に配置することが必要である。
また、給気圧力及び流量と排気口からの排気圧力を適切
に調整する必要がある。投影系鏡筒内の圧力は一定に保
たれており、通常周辺雰囲気との圧力差が小さい。それ
に対して、排気口１７からは周辺雰囲気とは一定以上の
圧力差で排気する必要がある。このような場合には、必
要に応じて投影系鏡筒とは別系統の排気系３３を設け
る。
１のガス供給方法で、レンズの大きさ、形状等により、
レンズからウエハ面へ流れたガスが、ウエハ面で拡散
し、レジストガスを拡散させてしまう場合がある。この
場合には、図４のように供給口下側に排気口１７を作る
ことにより、有効にガスの流れを作ることができる。そ
して、この場合においても、排気口は供給口の場合と同
様に、光軸を中心として、回転対称に複数個配置する。
また、ガスの流れが適切な流れとなるように、給気口、
排気口の形状位置を適切に配置することが必要である。
また、給気圧力及び流量と排気口からの排気圧力を適切
に調整する必要がある。投影系鏡筒内の圧力は一定に保
たれており、通常周辺雰囲気との圧力差が小さい。それ
に対して、排気口１７からは周辺雰囲気とは一定以上の
圧力差で排気する必要がある。このような場合には、必
要に応じて投影系鏡筒とは別系統の排気系３３を設け
る。
【００１２】［実施例３］
本発明の実施例３の構成の模式図を図５に示す。図５
（ａ）は本実施例を適用した投影系レンズ鏡筒の模式的
断面図である。また、図５（ｂ）はレンズ下面の模式図
である。投影系最下部つまりウエハに最も近いレンズ３
と、投影系上部の鏡筒２２のチャンバ雰囲気側のレンズ
表面の近傍に、ガス供給口１８と、排気口２０を設け、
清浄なガスを流す。図５（ｂ）に示すように、レンズ側
面の一方に給気口１８を、反対側の一方に排気口２０を
設けることによって、レンズ表面にのみ局所的に有効な
ガスの流れを作ることができる。特に給気口、排気口を
複数個設けると、ガスがレンズ面を均一に流れ、有効で
ある。
（ａ）は本実施例を適用した投影系レンズ鏡筒の模式的
断面図である。また、図５（ｂ）はレンズ下面の模式図
である。投影系最下部つまりウエハに最も近いレンズ３
と、投影系上部の鏡筒２２のチャンバ雰囲気側のレンズ
表面の近傍に、ガス供給口１８と、排気口２０を設け、
清浄なガスを流す。図５（ｂ）に示すように、レンズ側
面の一方に給気口１８を、反対側の一方に排気口２０を
設けることによって、レンズ表面にのみ局所的に有効な
ガスの流れを作ることができる。特に給気口、排気口を
複数個設けると、ガスがレンズ面を均一に流れ、有効で
ある。
【００１３】また、レンズの形状（凹面または凸面また
は平面）とその曲率に応じて、ガス供給口でのガス流出
角度を最適に選択し、ガスがレンズ表面に沿って流れる
ようにする。また、レンズのチャンバ雰囲気側に覆い１
６をつけることで、周囲のガスの流れの影響や混入を防
ぐことができる。ガスは流量調整バルブ１９を用いて、
流量及び流速を調整し、層流となるようにする。この方
法では、ガスの流れは一方向だが、わずかな流量で有効
にレンズ表面の雰囲気を清浄に保つことができる。この
ため、結像性能、結像位置計測への影響も少ない。ま
た、比較的狭い空間にも配置できる等の利点がある。更
には、レンズ表面のみで局所的にガスを流すため、走査
型露光装置では、ウエハステージ等の移動による、レジ
ストガスの拡散の影響も小さくなる。また、投影光学系
とウエハ間にはフォーカス位置計測用のプローブ光が通
過している。プローブ光の通過する雰囲気に圧力や温度
のむらが生じると、計測誤差が生じる。このため、ガス
は通常チャンバ雰囲気と同じガス種が用いられる。しか
し本実施例ではガスの流れが安定しているため、雰囲気
ガスとは屈折率の異なる他のガスを流すこと、例えばチ
ャンバ雰囲気が大気のときに窒素を流す等、も可能であ
る。鏡筒内が同じガス種でパージされているときは、同
じガス系を用いて配管すればよい。しかし、別種のガス
を流す場合には、別系統のガス系が必要となる。チャン
バ雰囲気と同じガス系を用いる場合には、ガスが充分清
浄である必要があるため、必要に応じてフィルタを挿入
する等のガスの清浄化手段を設ける。
は平面）とその曲率に応じて、ガス供給口でのガス流出
角度を最適に選択し、ガスがレンズ表面に沿って流れる
ようにする。また、レンズのチャンバ雰囲気側に覆い１
６をつけることで、周囲のガスの流れの影響や混入を防
ぐことができる。ガスは流量調整バルブ１９を用いて、
流量及び流速を調整し、層流となるようにする。この方
法では、ガスの流れは一方向だが、わずかな流量で有効
にレンズ表面の雰囲気を清浄に保つことができる。この
ため、結像性能、結像位置計測への影響も少ない。ま
た、比較的狭い空間にも配置できる等の利点がある。更
には、レンズ表面のみで局所的にガスを流すため、走査
型露光装置では、ウエハステージ等の移動による、レジ
ストガスの拡散の影響も小さくなる。また、投影光学系
とウエハ間にはフォーカス位置計測用のプローブ光が通
過している。プローブ光の通過する雰囲気に圧力や温度
のむらが生じると、計測誤差が生じる。このため、ガス
は通常チャンバ雰囲気と同じガス種が用いられる。しか
し本実施例ではガスの流れが安定しているため、雰囲気
ガスとは屈折率の異なる他のガスを流すこと、例えばチ
ャンバ雰囲気が大気のときに窒素を流す等、も可能であ
る。鏡筒内が同じガス種でパージされているときは、同
じガス系を用いて配管すればよい。しかし、別種のガス
を流す場合には、別系統のガス系が必要となる。チャン
バ雰囲気と同じガス系を用いる場合には、ガスが充分清
浄である必要があるため、必要に応じてフィルタを挿入
する等のガスの清浄化手段を設ける。
【００１４】本実施例は投影系のみならず、図６に示す
ように、照明系等の他の光学系の一部にも適用可能であ
る。図６は光学系の模式的断面図であり、周囲の雰囲気
から隔離された鏡筒２２の内部に光学系２３が収納さ
れ、光路上は平行平板のシールガラス２４によって雰囲
気が遮断されている。内部はガス供給口２５と排気口２
６で、内部を清浄なガスによってパージする。シールガ
ラス２４の周辺雰囲気の接する表面に清浄なガスを流す
ために、一方の側面にガス給気口２７を設け、相対する
側に排気口２８を設ける。流量及び圧力を調節して、シ
ールガラス表面にガスが流れるようにする。以上示した
と同様に、実施例１、実施例２も投影系以外への光学系
への適用が可能である。また、露光装置のみではなく、
他の紫外線を用いた光学系へも適用することができる。
ように、照明系等の他の光学系の一部にも適用可能であ
る。図６は光学系の模式的断面図であり、周囲の雰囲気
から隔離された鏡筒２２の内部に光学系２３が収納さ
れ、光路上は平行平板のシールガラス２４によって雰囲
気が遮断されている。内部はガス供給口２５と排気口２
６で、内部を清浄なガスによってパージする。シールガ
ラス２４の周辺雰囲気の接する表面に清浄なガスを流す
ために、一方の側面にガス給気口２７を設け、相対する
側に排気口２８を設ける。流量及び圧力を調節して、シ
ールガラス表面にガスが流れるようにする。以上示した
と同様に、実施例１、実施例２も投影系以外への光学系
への適用が可能である。また、露光装置のみではなく、
他の紫外線を用いた光学系へも適用することができる。
【００１５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明による
と、周辺雰囲気と隔離する光学素子の周辺雰囲気側の表
面付近に、清浄なガスを効率よく供給することで、該光
学素子の表面を清浄に保ち、付着物の堆積を効果的に防
止することができ、とりわけ半導体露光装置に好適な汚
染防止を実現することができる。また、本発明による
と、ガスの供給口及び排出口を複数個回転対象に配置す
る等、ガスの流れる方向、流量に配慮した構成を採るこ
とによって、結像性能への影響が少なく、かつレンズ表
面での不純物濃度を有効に下げることができる。また、
本発明によると、レンズ表面の側面の一方に給気口を設
け、相対する側に排気口を設け、レンズ表面に沿ってガ
スを流す等の構成を採ることによって、わずかな流量の
ガスでも有効にレンズ表面を局所的に清浄な雰囲気に保
つことが可能となる。さらに、本発明を走査型露光装置
に適用れば、マスク及びウエハステージの走査等からの
影響を受けることの少ない装置を実現することができ
る。
と、周辺雰囲気と隔離する光学素子の周辺雰囲気側の表
面付近に、清浄なガスを効率よく供給することで、該光
学素子の表面を清浄に保ち、付着物の堆積を効果的に防
止することができ、とりわけ半導体露光装置に好適な汚
染防止を実現することができる。また、本発明による
と、ガスの供給口及び排出口を複数個回転対象に配置す
る等、ガスの流れる方向、流量に配慮した構成を採るこ
とによって、結像性能への影響が少なく、かつレンズ表
面での不純物濃度を有効に下げることができる。また、
本発明によると、レンズ表面の側面の一方に給気口を設
け、相対する側に排気口を設け、レンズ表面に沿ってガ
スを流す等の構成を採ることによって、わずかな流量の
ガスでも有効にレンズ表面を局所的に清浄な雰囲気に保
つことが可能となる。さらに、本発明を走査型露光装置
に適用れば、マスク及びウエハステージの走査等からの
影響を受けることの少ない装置を実現することができ
る。
【図１】本発明における実施例１の模式図であり、
（ａ）は本実施例を適用した投影鏡筒の模式的断面図、
（ｂ）は下面の模式図。
（ａ）は本実施例を適用した投影鏡筒の模式的断面図、
（ｂ）は下面の模式図。
【図２】従来例の模式図。
【図３】本発明における実施例１の他の構成例。
【図４】本発明における実施例２の模式図。
【図５】本発明における実施例３の模式図。
【図６】本発明における実施例３の他の適用形態の模式
図。
図。
１：半導体露光装置の投影光学系鏡筒
２：投影系光学系の光学素子
３：光学素子のうち最もウエハに近い最下部のレンズ
４：鏡筒内のパージ用ガス供給口
５：ガス流量調節用バルブ
６：鏡筒内のパージ用ガス排出口
７：ガス流量調節用バルブ
８：ウエハ
９：ウエハステージ
１０：鏡筒外の雰囲気つまり露光装置チャンバの雰囲気
１１：パージされた鏡筒内の雰囲気
１２：ウエハと鏡筒間のガスの流れ
１３：ガス供給口
１４：流量調整バルブ
１５：ガスの流れ
１６：覆い
１７：排気口
１８、１９：実施例３の給気口とガス流量調整バルブ
２０、２１：実施例３の排気口とガス流量調整バルブ
２２：実施例３の他の光学系の鏡筒
２３：光学系
２４：シールガラス
２５：鏡筒内パージガスの供給口
２６：排気口
２７：シールガラス表面にガスを供給するためのガス供
給口 ２８：排気口 ２９、３０：流量調節バルブ ３１：ガスの流れ ３２：覆い
給口 ２８：排気口 ２９、３０：流量調節バルブ ３１：ガスの流れ ３２：覆い
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開2001−168027（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−224839（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−202498（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−195583（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−209040（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−283401（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−45827（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−201702（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−250309（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
G03F 7/20
Claims (15)
- 【請求項１】光学素子の表面に直接ガスを吹き付け、ま
たは前記光学素子の表面へガスを層流にして流すことに
よって、前記光学素子の表面に局所的にガスを供給する
手段を有する光学装置であって、 前記光学素子の表面に局所的にガスを供給する手段が、
前記光学素子の光軸を中心に回転対称に複数個配置され
ていることを特徴とする光学装置。 - 【請求項２】光学素子の表面に直接ガスを吹き付け、ま
たは前記光学素子の表面へガスを層流にして流すことに
よって、前記光学素子の表面に局所的にガスを供給する
手段と、該ガス供給手段から供給されたガスを排出する
ガス排出手段とを備える光学装置であって、 前記ガス供給手段が前記光学素子の光軸を中心に回転対
称に複数個配置されており、前記ガス排出手段が前記光
学素子の光軸を中心に回転対称に複数個配置されている
ことを特徴とする光学装置。 - 【請求項３】前記ガス供給手段によって供給されるガス
の拡散を抑えるための覆いを有することを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の光学装置。 - 【請求項４】前記ガス供給手段により供給されるガスが
不活性ガスであることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか１項に記載の光学装置。 - 【請求項５】前記不活性ガスが窒素又はヘリウムである
ことを特徴とする請求項４に記載の光学装置。 - 【請求項６】前記供給ガスが大気であり、前記不純物除
去手段により不純物が除去されることを特徴とする請求
項１乃至３のいずれか１項に記載の光学装置。 - 【請求項７】前記ガス供給手段によって光学素子表面に
局所的に供給されるガスに含まれる不純物を除去する手
段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
１項に記載の光学装置。 - 【請求項８】前記ガス供給手段に供給されるガスが、不
純物を除去する手段を有するガス供給設備より供給され
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
載の光学装置。 - 【請求項９】前記光学装置の使用状態に応じて前記ガス
供給手段からのガス供給流量及び圧力を調整する手段を
有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項
に記載の光学装置。 - 【請求項１０】前記光学装置の使用状態に応じて前記ガ
ス排出手段からのガス排出流量及び圧力を調整する手段
を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１
項に記載の光学装置。 - 【請求項１１】前記ガス供給手段から供給されるガスの
温度調節機能を持つことを特徴とする請求項１乃至１０
のいずれか１項に記載の光学装置。 - 【請求項１２】紫外線の波長の光を用いることを特徴と
する請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学装
置。 - 【請求項１３】前記光学装置が、露光装置であることを
特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光
学装置。 - 【請求項１４】前記露光装置が有する投影光学系の被投
影面の位置に配置されたウエハと相対する光学素子に対
してガスを供給するように、前記ガス供給手段を設けた
ことを特徴とする請求項１３に記載の光学装置。 - 【請求項１５】請求項１３又は１４に記載の露光装置に
よりウエハを露光する工程と、前記露光したウエハを現
像する工程とを含むデバイス製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2000113505A JP3531914B2 (ja) | 2000-04-14 | 2000-04-14 | 光学装置、露光装置及びデバイス製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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Family
ID=18625454
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| JP2003115451A (ja) | 2001-07-30 | 2003-04-18 | Canon Inc | 露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 |
| KR100799711B1 (ko) * | 2001-12-21 | 2008-02-01 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 광학계측기의 렌즈 보호용 공기 분사장치 |
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