JP3958025B2 - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、投影光学系に係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光するのに使用される投影光学系、及び露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなってきている。半導体素子を製造するための焼付け（リソグラフィー）方法としては、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、一般に、光源から出射された光束を利用してマスクを照明する照明光学系とマスクと被処理体との間に配置される投影光学系とを有する。
【０００３】
投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど解像度はよくなる。このため、近年の光源は、波長の短いＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）が用いられ、Ｆ_２エキシマレーザー（波長約１５７ｎｍ）やＡｒ_２エキシマレーザー（波長約１２６ｎｍ）の実用化も進んでいる。
【０００４】
また、投影露光装置においては、スループット（単位時間当たり処理される枚数）の向上も要求されている。スループットの向上には、各被処理体に対する露光時間を短縮するため、露光光の照度、即ち、被処理体に照射される単位時間当たりの光量を増加させる必要がある。
【０００５】
しかし、短波長化した露光光、即ち、真空紫外域に属する波長帯域が１２０乃至２００ｎｍの光束は、屈折部材（レンズやミラー等）に対する透過率が悪いため、かかる屈折部材により吸収されてしまう。また、露光光の光路雰囲気中に含まれる酸素、水蒸気、二酸化炭素、有機物、ハロゲン化物等の物質（以下、吸収物質という）による露光光のエネルギー吸収も極めて大きくなる。特に、吸収物質の酸素に関しては、波長２００ｎｍ程度、即ち、真空紫外域に入る付近の露光光からエネルギー吸収が大きくなる。
【０００６】
酸素によるエネルギー吸収を避けるためには、露光光路中の酸素平均濃度を１ｐｐｍ程度以下に抑える必要があり、特に、投影露光装置の主要スペックである像性能に最も影響する投影光学系において酸素濃度を低く抑える必要がある。また、投影光学系内の雰囲気中に含まれる有機物等が真空紫外光を照射することで化学反応を起こして曇り物質（硫酸アンモニウム、二酸化ケイ素等）を生成する場合があり、かかる曇り物質が光学部材に付着すると露光光の光量はますます低下する。
【０００７】
従って、ＡｒＦエキシマレーザー等の遠紫外線を光源とする投影露光装置の光学系の光路においては、エネルギー吸収の少ないガス（低吸収性ガス）によるパージ（置換）によって、光路中に存在する吸収物質を排除する方法がとられている。また、低吸収性ガスによるパージ性能を向上させるために、光学部材を保持する鏡筒と、かかる鏡筒を収納する筐体を備えた２重構造のパージ空間を形成して鏡筒内の吸収物質濃度を低く維持することが、例えば、公開特許平成９年１６２１１７号公報や公開特許２０００年１３３５８５号公報において提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、公開特許平成９年１６２１１７号公報において提案されている構造によれば、高精度に組立調整された光学性能を維持したまま投影光学系を保持するため光学素子を保持する鏡筒及び投影光学系全体を保持する筐体を投影光学系の高精度な光学性能を維持可能な剛体で製作しなければならず、極めて大掛かりな構造となってしまう。
【０００９】
一方、公開特許平成９年１６２１１７号公報において提案されている構造によれば、鏡筒を収納するチャンバー全体をパージ空間として形成するため高精度な光学調整が必要とされる投影光学系では、組立調節時に装置本体とは別にチャンバーパージ空間を形成しなければならない。チャンバーパージ空間を組立調整時と装置本体搭載時で別に形成した場合、組立調整を行っても組立調整時と装置本体搭載時でチャンバー内のパージ空間に状態差が発生し、高精度に組立調整された投影光学系の光学性能の装置本体上での再現が困難となる。更に、投影光学系全体をチャンバーで収納する場合には、必ずチャンバーとなる筐体にもシールガラス等の光学素子を保持しなければならず、高精度な組立調整を必要とする投影光学系への適用は困難である。
【００１０】
また、組立調整から装置本体搭載までの間にチャンバーのパージ空間を開放する必要性を生じる。従って、異物が鏡筒内へ混入しやすい状態及び光学素子を保持する鏡筒自身に外力を受けやすい状態となり、高精度に組立調整された投影光学系の精度を悪化させてしまう。
【００１１】
更に、チャンバー内のパージ空間は非常に大きな容積となり、低吸収性ガスの使用量が増大するため露光装置としてのランニングコストも大きくなってしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、簡易な構成で低吸収性ガスによるパージを効率よく行うこと、且つ、高精度に組立調整された投影光学系の光学性能を装置本体搭載後も維持することが可能な投影光学系、該投影光学系を有する露光装置、デバイス製造方法及びデバイスを提供することを例示的目的とする。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての投影光学系は、物体面上のパターンを像面上に投影する投影光学系を備える露光装置であって、光学素子を保持する鏡筒と、前記鏡筒を含み外部と異なる雰囲気の第１の空間を形成する筐体と、前記鏡筒を支持する支持部とを備え、前記筐体は、前記支持部に取り付けられることを特徴とする露光装置。かかる投影光学系によれば、高精度に組立調整された投影光学系の光学性能を保持したまま輸送したり、装置に搭載したりすることができる。前記鏡筒は、前記光学素子を保持する保持部材を更に有する。これにより、筐体では直接光学素子を保持しない構造とすることができる。前記筐体は、前記鏡筒側面を収納する。前記鏡筒は複数の鏡筒が連結してなり、複数の前記鏡筒が連結している連結部を収納する。これにより、投影光学系内のパージに必要なガスを最小限に抑えることができる。前記鏡筒は、最も物体側にある前記光学素子及び最も像面側にある前記光学素子によって外部と異なる雰囲気の第２の空間を形成可能であって、前記第２の空間の雰囲気を置換するためのガスが供給される第１の供給口と、前記ガスを排出する第１の排出口とを有し、前記筐体は、前記第１の排出口を介して前記第１の空間の雰囲気を置換するための前記ガスが供給される第２の供給口と、前記ガスを排出する第２の排出口とを有し、前記第１の供給口、前記第１の排出口、前記第２の供給口、前記第２の排出口を順次連結することで連続した流路を形成する。前記流路は、前記ガスを前記第２の空間から前記第１の空間に流す。これにより、投影光学系を第１の空間及び第２の空間の２重構成にし、第２の空間の雰囲気を置換するために用いたガスを第１の空間の置換にも用いてガスの使用効率を高めることができる。前記鏡筒は、前記流路の一部を形成する。前記流路は、前記ガスを排出する側に当該ガスを吸引する吸引手段を有してもよい。前記流路は、前記ガスの流量を調節する調節手段を有してもよい。前記ガスは、ヘリウムガスである。前記ヘリウムガスは、前記第１及び第２の空間の上部から下部に流れる。これにより、ガスが淀むことなく効率的に第１及び第２の空間をパージすることができる。
【００１４】
本発明の更に別の側面としての露光装置は、紫外光、遠紫外光及び真空紫外光を露光光として利用し、当該露光光を、上述の投影光学系を介して被処理体に照射して当該被処理体を露光する。かかる露光装置も上述の投影光学系と同様の作用を奏し、ランニングコストを抑えることが可能となる。
【００１５】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて前記被処理体を投影露光するステップと、前記投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行なうステップとを有する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００１６】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一態様である露光装置１について説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定するものではなく、本発明の目的が達成される範囲において、各構成要素が代替的に置換されてもよい。ここで、図１は、本発明の露光装置１の概略断面図である。露光装置１は、図１で示すように、回路パターンが形成されたマスク又はレチクル（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）２００を照明する照明装置１００と、プレート４００を支持するステージ４５０と、照明されたマスクパターンから生じる回折光をプレート４００に投影する投影光学系３００とを有する。
【００１８】
露光装置１は、例えば、ステップアンドリピート方式やステップアンドスキャン方式でマスク２００に形成された回路パターンをプレート４００に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィ工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップアンドスキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる）を例に説明する。ここで、「ステップアンドスキャン方式」は、マスクに対してウェハを連続的にスキャンしてマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光方法である。「ステップアンドリピート方式」は、ウェハのショットの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光方法である。
【００１９】
照明装置１００は、転写用の回路パターンが形成されたマスク２００を照明し、光源部１１０と照明光学系１２０とを有する。
【００２０】
光源部１１０は、例えば、光源としてレーザーを使用する。レーザーは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ_２レーザーなどを使用することができるが、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。例えば、独立に動作する２個の固体レーザーを使用すれば固体レーザー相互間のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。さらにスペックルを低減するために光学系を直線的又は回転的に揺動させてもよい。また、光源部１１０にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部１１０に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。
【００２１】
照明光学系１２０は、マスク２００を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系１２０は、軸上光、軸外光を問わず使用することができる。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。
【００２２】
マスク２００は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク２００から発せられた回折光は投影光学系３００を通りプレート４００上に投影される。プレート４００は、ウェハや液晶基板などの被処理体でありレジストが塗布されている。マスク２００とプレート４００とは共役の関係にある。スキャナーの場合は、マスク２００とプレート４００を走査することによりマスク２００のパターンをプレート４００上に転写する。ステッパーの場合は、マスク２００とプレート４００を静止させた状態で露光が行われる。
【００２３】
投影光学系３００は、図２に示すように、光学素子Ｇ１乃至Ｇ９と、保持部材３１０ａ乃至３１０ｉと、第１乃至第４の鏡筒３２０ａ乃至３２０ｄと、第１及び第２の筐体３４０ａ及び３４０ｂと、パージ手段３７０とを有する。ここで、図２は、図１に示した投影光学系３００の概略断面図である。
【００２４】
光学素子Ｇ１乃至Ｇ９は、後述する保持部材３１０ａ乃至３１０ｉに搭載され、反射、屈折及び回折等を利用して光を結像させる。光学素子Ｇ１乃至Ｇ９は、保持部材３１０ａ乃至３１０ｉの円周に亘って接着によって固定保持されている。但し、光学素子Ｇ１乃至Ｇ９の固定方法に関しては、図示しない板バネや押さえ環等を用いてもよい。光学素子Ｇ１乃至Ｇ９は、例えば、レンズ、平行平板ガラス、プリズム、ミラー及びフレネルゾーンプレート、キノフォーム、バイナリオプティックス、ホログラム等の回折光学素子を含む。
【００２５】
保持部材３１０ａ乃至３１０ｉは、光軸を中心とする円環状板部材であり、３点において保持部材３１０ａ乃至３１０ｉを支持する３点スペーサ（光軸を中心として１２０°ピッチで等分配置されている）３１５ａ乃至３１５ｅ及び第１乃至第４の鏡筒３２０ａ乃至３２０ｄに保持され、押さえ環３１７ａ乃至３１７ｄによって第１乃至第４の鏡筒３２０ａ乃至３２０ｄに固定されている。
【００２６】
第１乃至第４の鏡筒３２０ａ乃至３２０ｄは、郡間スペーサ３３０ａ乃至３３０ｃを挟んで図示しないボルト等で連結され、連結部３３２ａ乃至３３２ｃを有する。本実施例において、第３の鏡筒３２０ｃは支持部３２２ｃを有し、かかる支持部３３２ｃは床等に設置されたベースフレーム上にダンパを介して支持される鏡筒定盤５００上に投影光学系３００を保持する。
【００２７】
ここで、露光装置における投影光学系は、要求される高精度な光学性能を満足する必要があるため、光学部材や鏡筒構造の製造エラー等で発生する収差を組立調整工程において補正を行なう。例えば、投影光学系を構成する複数の光学素子の間隔を調節したり、複数ある光学素子のうち、特定の光学素子を回転させたりすることによって収差を補正することができる。例えば、光学素子Ｇ１と光学素子Ｇ２の間隔を調整する場合は３点スペーサ３１５ａの高さを、光学素子Ｇ２と光学素子Ｇ３の間隔を調節する場合は郡間スペーサ３３０ａの高さを変更する。同様に、３点スペーサ３１５ａ乃至３１５ｅ及び郡間スペーサ３３０ａ乃至３３０ｃの高さを変更することで光学素子Ｇ１乃至Ｇ９の全ての間隔を調節することができる。
【００２８】
また、光学素子Ｇ１の位相を変更する場合は、押さえ環３１７ａを外し、保持部材３１０ａと一体で第１の鏡筒３２０ａに対して回転させる。また、第１の鏡筒３２０ａを第２の鏡筒３２０ｂとの連結を外して回転させることにより、光学素子Ｇ１及び光学素子Ｇ２を一体として位相を変更することも可能である。即ち、第１乃至第４の鏡筒３２０ａ乃至３２０ｄは、投影光学系３００として高精度な光学性能を達成するための組立調節手段を含む構造となっている。
【００２９】
第１乃至第４の鏡筒３２０ａ乃至３２０ｄ内（即ち、投影光学系３００内の光路）は、最も物体面側にある光学素子Ｇ１と最も像面側にある光学素子Ｇ９によってほぼ密封構造となり、外部と異なる雰囲気の鏡筒空間Ｌが形成されている。ここで、ほぼ密封構造としたのは、鏡筒空間Ｌの雰囲気を置換するための低吸収ガスが後述するパージ手段３７０を介して供給される供給口３２２ａを第１の鏡筒３２０ａに、供給された低吸収ガスを排出する排出口３２２ｄを第４の鏡筒３２０ｄに設けているためである。また、保持部材３１０ａ及び３１０ｉを除く第１の空間Ｌ内の保持部材３１０ｂ乃至３１０ｈは、貫通孔３１２ｂ乃至３１２ｈが形成され、かかる貫通孔３１２ｂ乃至３１２ｈによって光学素子Ｇ１乃至Ｇ９間の空間が連通されている。
【００３０】
鏡筒空間Ｌにおいて、酸素濃度を１ｐｐｍ以下に保つことができるような密封構造にすることは、第１乃至第４の鏡筒３２０ａ乃至３２０ｄと郡間スペーサ３３０ａ乃至３３０ｃの連結する場所が発生するため非常に困難である。第１乃至第４の鏡筒３２０ａ乃至３２０ｄと郡間スペーサ３３０ａ乃至３３０ｃの連結する場所にＯリング等のシール手段を設けて密封度を上げることも考えられるが、かかるシール手段によって保持部材３１０ａ乃至３１０ｉを介して光学素子Ｇ１乃至Ｇ９に応力を与えることになり、光学素子を保持する鏡筒の構造としては好ましくない。また、特に、露光中等に発生する収差の補正のために光学素子Ｇ１乃至Ｇ９の間隔を変動駆動させる図示しない光学素子駆動手段や、投影光学系３００の開口数（ＮＡ）を調節する図示しないＮＡ絞り駆動手段を投影光学系３００に配置した際には、上述のシール手段によるシール性と光学素子及びＮＡ絞り駆動手段の駆動に必要なセンサー等のメンテナンス性を両立することが非常に困難となる。
【００３１】
第１及び第２の筐体３４０ａ及び３４０ｂは、第３の鏡筒３２０ｃの支持部３２２ｃに図示しないボルト等によって取付けられ、第１乃至第４の鏡筒３２０ａ乃至３２０ｄを収納する。第１及び第２の筐体３４０ａ及び３４０ｂは第１乃至第４の鏡筒３２０ａ乃至３２０ｄを含み、ゴムシール３５０ａ及び３５０ｂ、押さえ部材３５５ａ乃至３５５ｄによってほぼ密封構造となり、外部と異なる雰囲気の筐体空間Ｍ及びＮを形成する。ここで、ほぼ密封構造としたのは、筐体空間Ｍ及びＮの雰囲気を置換するための低吸収ガスが鏡筒空間Ｌの排出口３２２ｄを介して供給される供給口３４２ａを第１の筐体３４０ａに、供給された低吸収ガスを排出する排出口３４２ｂを第２の筐体３４０ｂに設けているためである。また、押さえ部材３５５ａ及び３５５ｂは、ゴムシール３５０ａ及び３５０ｂを挟み込んで図示しないボルト等によって第１及び第４の鏡筒３２０ａ及び３２０ｄに、押さえ部材３５５ｃ及び３５５ｄは、ゴムシール３５０ａ及び３５０ｂを挟み込んで図示しないボルト等によって第１及び第２の筐体３４０ａ及び３４０ｂに取付けられている。ここで、密封構造の鏡筒空間Ｌ、筐体空間Ｍ及びＮを作成するためにゴムシール３５０ａ及び３５０ｂを使用するのは、上述したように、露光装置における投影光学系として光学素子の間隔を調整する必要があるからである。即ち、本実施形態においては、光学素子Ｇ１乃至Ｇ９の間隔を調整することで、第１の鏡筒３２０ａの最上面（ゴムシール３５０ａの取付け面）や第４の鏡筒３２０ｄの最下面（ゴムシール３５０ｂの取付け面）の高さ位置が、第３の鏡筒３２０ｃの支持部３２２ｃに対して変動し、第１の鏡筒３２０ａと第１の筐体３４０ａの最上面、第４の鏡筒３２０ｄと第２の筐体３４０ｂの最下面に高さのギャップが生じる。第１及び第２の筐体３４０ａ及び３４０ｂを第１及び第４の鏡筒３２０ａ及び３２０ｄ側のゴムシール３５０ａ及び３５０ｂの取付け面に合わせて加工することも可能であるが、ゴムシール３５０ａ及び３５０ｂを使用することにより第１の鏡筒３２０ａと第１の筐体３４０ａの最上面、第４の鏡筒３２０ｄと第２の筐体３４０ｂの最下面における高さのギャップを調整せずにシール部材を取付けることができる。換言すれば、第１の鏡筒３２０ａと第１の筐体３４０ｂの最上面、第４の鏡筒３２０ｄと第２の筐体３４０ｂの最下面における高さのギャップを緩和できる方法、手段であれば如何なるものを用いてもよい。
【００３２】
次に、鏡筒空間Ｌ、筐体空間Ｍ及びＮにおける低吸収ガスの流路について説明する。配管３６０は、第１の鏡筒３２０ａの供給口３２２ａに接続し、後述するパージ手段３７０から供給される低吸収ガスを鏡筒空間Ｌに導入する。配管３６２は、第３の鏡筒３２０ｃに設けられた配管用孔部３２４ｃを通って上部側へ配管され、第４の鏡筒３２０ｄの排出口３２２ｄと第１の筐体３４０ａの供給口３４２ａとを接続する。配管３６４は、第２の筐体３４０ｂの排出口３４２ｂに接続され、供給された低吸収ガスを外部に排気する。
【００３３】
まず、後述するパージ手段３７０から供給された低吸収ガスは、配管３６０を通って第１の鏡筒３２０ａの供給口３２２ａに導入される（流路Ａ）。第１の鏡筒３２０ａ内に導入された低吸収ガスは、保持部材３１０ｂ乃至３１０ｈの貫通孔３１２ｂ乃至３１２ｈを介して鏡筒空間Ｌを通り（流路Ｂ）、最も像面側にある光学素子Ｇ９の上から第４の鏡筒３２０ｄの排出口３２２ｄから鏡筒外に排気される（流路Ｃ）。第４の鏡筒３２０ｄの排出口３２２ｄから排気された低吸収ガスは、配管３６２を通り第１の筐体３４０ａの供給口３４２ａから筐体空間Ｍへ供給される（流路Ｄ）。筐体空間Ｍに供給された低吸収ガスは、その後、第３の鏡筒３２０ｃに形成された一部の流路３２６ｃを通り、筐体空間Ｎへ供給される（流路Ｅ）。筐体空間Ｎへ供給された低吸収ガスは、最終的に第２の筐体３４０ｂの排出口３４２ｂに接続された配管３６４を介して外部に排気される（流路Ｆ）。
【００３４】
パージ手段３７０は、低吸収ガスを投影光学系３００に供給する供給手段３７２と、供給した低吸収ガスを排気する排気手段３７５とを有し、投影光学系３００内の鏡筒空間Ｌ、筐体空間Ｍ及びＮの雰囲気を低吸収ガスに置換する。低吸収ガスとしては、例えば、ヘリウム、窒素等の不活性ガスが用いられる。特に、ヘリウムガスを用いた場合は、大気に対して密度が小さいため、パージ空間の上部から下部へと流れる流路とすると置換がしやすくなる。
【００３５】
供給手段３７２については、圧力流量調整手段３７３にて投影光学系３００へ供給する低吸収ガスの圧力及び流量をコントロールする。具体的には、マスフローコントローラやレギュレータ等を使用する。また、圧力流量調節手段３７３は、低吸収ガスの流量を切換えることができるようになっており、露光装置１の状態により低吸収ガスの流量を切換える。例えば、露光装置１の立ち上げ直後においては、低吸収ガスの流量を大流量とし、投影光学系３００内の雰囲気を短時間で低吸収ガスに置換することは有効な手段であるが、常時低吸収ガスの流量を大流量とするとランニングコストが高くなる。また、露光中は、大流量の低吸収ガスを供給すると投影光学系３００内の圧力が上がり、光学性能に悪影響を与えてしまう。そこで、圧力流量調節手段３７３は、露光中以外では低吸収ガスの流量を大流量に、露光中には低吸収ガスの流量を小流量に切換えることができるようになっている。圧力流量調節手段３７３の後段にある開閉手段３７４は、例えば、バルブ等で構成されて投影光学系３００内の雰囲気を維持する。例えば、開閉手段３７４は、投影光学系３００の輸送時等に鏡筒空間Ｌ（筐体空間Ｍ及びＮ）を外部から遮断し、内部の雰囲気を維持する。
【００３６】
排出手段３７５は、圧力調節手段３７６と、測定手段３７７とを有する。投影光学系３００から排気された低吸収ガスは、圧力調節手段３７６を通り外部に排気される。圧力調節手段３７６は、投影光学系３００内の圧力をコントロールし、例えば、投影光学系３００内の圧力を上げるには圧力調整バルブ等が用いられ、反対に投影光学系３００内の圧力を下げるには吸引ポンプ等が用いられる。また、圧力調節手段３７６は、供給手段３７２の開閉手段３７４と同様に、投影光学系３００内の雰囲気を維持するための機能を有する。圧力調節手段３７６の後段には、投影光学系３００内のパージ性能を保証するための酸素濃度計等の測定手段３７７が配置されている。測定手段３７７は、圧力調節手段３７６から排気された低吸収ガスの酸素濃度を測定することで、投影光学系３００内の酸素濃度をモニタする。かかる酸素濃度によって低吸収ガスの流量を切換えるタイミングを判断する。例えば、酸素濃度が露光可能と判断されたときに供給する低吸収ガスの流量を大流量から小流量に切換えて露光を行なう。また、露光中の不慮の事故等により、投影光学系３００内の酸素濃度が上がった場合は露光を中止する。
【００３７】
従って、投影光学系３００は、鏡筒空間Ｌ（光路中）を低吸収ガスに置換して酸素濃度を低く維持することができる。即ち、鏡筒構造自体を完全なる密封構造としなくても、鏡筒構造外部も低吸収ガスで置換して酸素濃度を低く維持することで鏡筒内部に与える影響を非常に小さいものとしている。
【００３８】
また、第３の鏡筒３２０ｃの支持部３２２ｃにて投影光学系３００全体を支持することにより、筐体が無理な応力をかけずに鏡筒を収納し、簡易な構成でパージ空間（鏡筒空間及び筐体空間）を２重構造とすることができる。また、低吸収ガスの供給口及び排出口にパージ空間を閉鎖可能な開閉手段や圧力調整手段を設けることにより、高精度に組立調節された投影光学系のパージ空間を維持したまま鏡筒定盤等に搭載できる。即ち、投影光学系内への異物混入を防止し、更に、組立調節された後の輸送等による環境変化にも影響を受けることなく光学性能を維持することができる。また、パージ空間の上部から下部に低吸収ガスが流れるように流路を形成することで、特に、ヘリウムガス等の大気より密度の小さい気体を用いた場合、淀みも少なく効率的にパージ空間をパージすることができる。
【００３９】
次に、図３を参照して、投影光学系３００の変形例である投影光学系３００Ａを説明する。投影光学系３００Ａは、投影光学系３００と同様の機能を有するが、筐体に関して異なる。なお、投影光学系３００と同一の部材については同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。ここで、図３は、図２に示す投影光学系３００の変形例である投影光学系３００Ａの概略断面図である。
【００４０】
投影光学系３００Ａは、第１乃至第４の鏡筒３２０ａ乃至３２０ｄが郡間スペーサ３３０ａ乃至３３０ｃを挟んで連結された連結部３３２ａ乃至３３２ｃのみを収納する第１乃至第３の筐体３８０ａ乃至３８０ｃを有する。第１の筐体３８０ａは、第１の鏡筒３２０ａと第２の鏡筒３２０ｂが連結する連結部３３２ａを収納し、第２の筐体３８０ｂは、第２の鏡筒３２０ｂと第３の鏡筒３２０ｃが連結する連結部３３２ｂを収納し、第３の筐体３８０ｃは、第３の鏡筒３２０ｃと第４の鏡筒３２０ｄが連結する連結部３３２ｃを収納する。
【００４１】
低吸収ガスの流路は、投影光学系３００とほぼ同様だが、第１の筐体３８０ａと第２の筐体３８０ｂとを結ぶ配管３９０と、第２の筐体３８０ｂと第３の筐体３８０ｃとを結ぶ配管３９２によって、第１乃至第３の筐体３８０ａ乃至３９０ｃ間が一気通関で低吸収ガスの流路を形成している。
【００４２】
従って、投影光学系３００Ａは、鏡筒の連結部（即ち、鏡筒空間において最もリークする可能性が高い箇所）を確実に筐体で収納し、筐体空間の容積を必要最小限に抑えることができるため低吸収ガスの使用量も最小限にすることができる。即ち、２重構成のパージ空間を有する投影光学系において、鏡筒を収納する筐体を簡易な構造にすることができ、且つ、低吸収ガスの使用量を最小限にすることで装置のランニングコストを抑えることができる。
【００４３】
再び、図１に戻って、プレート４００にはフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００４４】
ステージ４５０は、プレート４００を支持する。ステージ４５０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ステージ４５０は、リニアモーターを利用してＸＹ方向にプレート４００を移動することができる。マスク２００とプレート４００は、例えば、同期走査され、ステージ４５０と図示しないマスクステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ステージ４５０は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられる。
【００４５】
露光において、光源部１１０から発せられた光束は、照明光学系１２０によりマスク２００を、例えば、ケーラー照明する。マスク２００を通過してマスクパターンを反映する光は投影光学系３００又は３００Ａによりプレート４００に結像される。露光装置１が使用する投影光学系３００又は３００Ａは、上述したように、露光中投影光学系３００又は３００Ａ内を低吸収ガスの雰囲気に維持することができるので、紫外光、遠赤外光及び真空紫外光を高い透過率で透過するので、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００４６】
次に、図４及び図５を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
【００４７】
図５は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００４８】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、簡易な構成で低吸収性ガスによるパージを効率よく行い、且つ、高精度に組立調整された投影光学系の光学性能を装置本体搭載後も維持することができる。また、筐体を鏡筒の連結部のみに限定して収納することで低吸収ガスの使用量を最小限に抑えながら投影光学系内の光路部をパージすることができるので装置のランニングコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の露光装置の概略断面図である。
【図２】 図１に示す投影光学系の概略断面図である。
【図３】 図２に示す投影光学系の変形例を示す概略断面図である。
【図４】 本発明の露光装置を有するデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】 図４に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１ 露光装置
３００、３００Ａ 投影光学系
３１０ａ乃至３１０ｉ 保持部材
３１２ｂ乃至３１２ｈ 貫通孔
３１５ａ乃至３１５ｅ ３点スペーサ
３１７ａ乃至３１７ｄ 押さえ環
３２０ａ乃至３２０ｄ 鏡筒
３２２ａ、３４２ａ 供給口
３２２ｄ、３４２ｂ 排出口
３３０ａ乃至３３０ｃ 郡間スペーサ
３３２ａ乃至３３２ｃ 連結部
３４０ａ、３４０ｂ、３８０ａ乃至３８０ｃ 筐体
３５０ａ、３５０ｂ ゴムシール
３５５ａ乃至３５５ｄ 押さえ部材
３６０、３６２、３６４、３９０、３９２ 配管
３７０ パージ手段

Claims (13)

1. 物体面上のパターンを像面上に投影する投影光学系を備える露光装置であって、
   光学素子を保持する鏡筒と、
   前記鏡筒を含み外部と異なる雰囲気の第１の空間を形成する筐体と、
   前記鏡筒を支持する支持部とを備え、
   前記筐体は、前記支持部に取り付けられることを特徴とする露光装置。
2. 前記鏡筒は、前記光学素子を保持する保持部材を更に有する請求項１記載の露光装置。
3. 前記筐体は、前記鏡筒側面を収納する請求項１記載の露光装置。
4. 前記鏡筒は複数の鏡筒が連結してなり、複数の前記鏡筒が連結している連結部を収納する請求項１記載の露光装置。
5. 前記鏡筒は、最も物体側にある前記光学素子及び最も像面側にある前記光学素子によって外部と異なる雰囲気の第２の空間を形成可能であって、
   前記第２の空間の雰囲気を置換するためのガスが供給される第１の供給口と、
   前記ガスを排出する第１の排出口とを有し、
   前記筐体は、
   前記第１の排出口を介して前記第１の空間の雰囲気を置換するための前記ガスが供給される第２の供給口と、
   前記ガスを排出する第２の排出口とを有し、
   前記第１の供給口、前記第１の排出口、前記第２の供給口、前記第２の排出口を順次連結することで連続した流路を形成する請求項１記載の露光装置。
6. 前記流路は、前記ガスを前記第２の空間から前記第１の空間に流す請求項５記載の露光装置。
7. 前記鏡筒は、前記流路の一部を形成する請求項５記載の露光装置。
8. 前記流路は、前記ガスを排出する側に当該ガスを吸引する吸引手段を有する請求項５記載の露光装置。
9. 前記流路は、前記ガスの流量を調節する調節手段を有する請求項５記載の露光装置。
10. 前記ガスは、ヘリウムガスである請求項５記載の露光装置。
11. 前記ヘリウムガスは、前記第１及び第２の空間の上部から下部に流れる請求項１０記載の露光装置。
12. 紫外光、遠紫外光及び真空紫外光を露光光として利用し、当該露光光を、投影光学系を介して被処理体に照射して当該被処理体を露光する請求項１乃至１１のうちいずれか一項記載の露光装置。
13. 請求項１２記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、
    前記投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行なうステップとを有するデバイス製造方法。

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