JP4174239B2 - ガス供給装置、露光システムおよびデバイス製造方法 - Google Patents
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- F17D1/00—Pipe-line systems
- F17D1/02—Pipe-line systems for gases or vapours
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス供給装置に関する。例えば、紫外線で基板を露光する露光装置の光路に不活性ガスを供給するのに好適である。
【0002】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型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。
【0003】
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。照明光学系においては、均一な照明領域を得るために光源からの光束を複数のロッドレンズから構成されるハエの目レンズなどのライトインテグレーターに導入し、ライトインテグレーター射出面を2次光源面としてコンデンサーレンズでマスク面をケーラー照明する。
【0004】
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、解像度は良くなる。
【0005】
このため、近年の光源は、超高圧水銀ランプ(g線(波長約436nm)、i線(波長約365nm))から波長の短い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)になろうとしており、F2エキシマレーザー(波長約157nm)の実用化も進んでいる。
【0006】
しかし、i線あるいは更に短波長の露光光を用いた場合は、短波長化により露光光が空気中の不純物を酸素(O2)と光化学反応させることが知られており、かかる反応による生成物が光学系の光学素子(レンズやミラー等)に付着し、不透明な曇りが生じる。
【0007】
この生成物としては、例えば、亜硫酸(SO2)が光のエネルギーを吸収し励起状態になると、空気中の酸素と反応(酸化)することによって生じる硫酸アンモニウム((NH4)2SO4)が代表的に挙げられる。この硫酸アンモニウムは白色を帯びており、レンズやミラー等の光学部材の表面に付着すると曇り状態となる。そして、露光光は硫酸アンモニウムで散乱や吸収される結果、光学系の透過率が低下するため、被処理体に到達するまでの露光光量(透過率)低下が大きくなってスループットの低下を招く。
【0008】
従って、波長が250nm以下のエキシマレーザー等の遠紫外線、特に、193nm付近の発振波長を有するArFエキシマレーザーにおいては、かかる波長領域に酸素の吸収帯が複数存在しており、例えば、図10に示すように、工場設備1100から供給される不活性ガスを露光装置1200の配管接続口1210に接続して光学系のパージを行い、露光光路中の酸素濃度を極めて低いレベルに抑えるとともに、発振波長の純度を高めつつ吸収の少ない波長を露光光として使用している。ここで、図10は、従来の露光装置を示す概略ブロック図である。
【0009】
また、157nm付近の発振波長を有するF2エキシマレーザーにおいては、かかる波長領域に酸素の吸収帯が連続して存在していることが既に知られており、ArFエキシマレーザーのように吸収の極めて少ない波長を露光光として選択することは不可能である。また、157nm付近の真空紫外線には、193nm付近ではみられない水蒸気の吸収帯が連続して存在している。157nm付近の真空紫外線は、アンモニア(NH3)、二酸化炭素(CO2)、有機ガスなどにも吸収されやすく、160nm以下の真空紫外線では問題視されなかった露光光路中での光吸収が大幅に増加する。
【0010】
更に、露光光路中の光吸収物質の濃度が露光動作中に変動すると、目標露光量に対する実露光量の変動(誤差)が生じ、上述のスループットのみならず露光量制御精度についても大幅な低下を招く。
【0011】
従って、遠紫外域線やエキシマレーザーを投影露光装置に使用する際、光学系への生成物付着、光学系の効率及び露光量制御の観点から露光光路中の気体成分に関する不純物濃度の監視を行う必要がある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図10に示した従来の露光装置では、供給される不活性ガスに含まれる不純物濃度の検知を行うことができず、工場設備の不具合等で不純物濃度が規格値を越えた不活性ガス等が投影露光装置に流入する場合がある。不純物濃度が規格値を越えた不活性ガス等が投影露光装置に流入した場合、(1)露光光路中の光吸収が増加し、装置のスループットの大幅な低下を招く、(2)露光光路中の光吸収が露光動作中に変動すると、目標露光量に対する露光量の変動(誤差)が生じ、露光量制御精度が悪化する、(3)露光光路中の不活性ガス等の不純物が光化学反応し、反応による生成物が光学系の光学素子(レンズやミラー)に付着し、光学効率などの特性が低下し、付着状態によっては高価な光学素子の交換が必要となる、(4)露光光路中に不活性ガス等を導く配管系統も不純物が付着してしまい配管系統の洗浄作業もしくは配管系統の交換が必要になる、等の弊害を生じてしまう。
【0013】
そこで、本発明は、パージされる空間に規定値を越えた不純物濃度のガスが供給されないようにすることを例示的目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としてのガス供給装置は、露光装置の露光光路であってパージされる空間にガスを供給する経路を有するガス供給装置であって、前記経路内の前記ガスに含まれる不純物の濃度を検出する第1の検出部と、前記第1の検出部よりガスの供給方向に対して下流かつ前記空間の上流において前記経路から分岐した分岐経路と、前記ガスの供給経路を前記分岐経路に切り替える第1の切り替え手段と、前記分岐経路に設けられた、前記不純物を除去するフィルターとを有し、前記第1の検出部が規定値を越える前記不純物の濃度を検出した場合、前記第1の切り替え手段により前記ガスの供給経路を前記分岐経路に切り替えることを特徴とする。
【0016】
本発明の別の側面としての露光システムは、上述のガス供給装置と、前記ガス供給装置から供給されたガスでパージされた前記空間を介して被処理体を露光する露光装置とを有することを特徴とする。
【0017】
本発明の別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光システムを用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。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、本発明の第1の実施形態としての露光システム1の概略ブロック図である。図1に示すように、露光システム1は、工場設備100と、ガス供給装置200と、電源装置300と、排気設備400と、予備ガス供給装置500と、露光装置700とを有する。本実施形態の露光システム1は、工場設備100からガス供給装置200を介して露光装置700に不純物の濃度が規定値内である不活性ガスを供給して露光を行うためのシステムである。
【0020】
工場設備100は、ガス供給装置200を介して露光装置700に供給されるガスを生成する。工場設備100で生成されるガスは、アンモニア(NH3)、二酸化炭素(CO2)、有機物、無機物、酸素(O2)、水(H2O)の不純物の濃度が規格値内である不活性ガス又はクリーンドライエアである。なお、本実施形態では、不活性ガスを生成する工場設備100とガス供給装置200を別々の構成としているが、後述するガス供給装置200の機能を有して一体的に構成されてもよい。
【0021】
ガス供給装置200は、工場設備100で生成された不活性ガスの不純物の濃度を検出すると共に不純物の濃度が規格値内である不活性ガスを露光装置700に供給する。ガス供給装置200は、接続部210と、第1の検出器220と、遅延配管230と、所定の経路240と、第2の検出部250と、遅延配管260と、遮断弁270と、バルブ280及び282と、制御部290と、通知部292とを有する。
【0022】
接続部210は、工場設備100が接続される接続口であり、工場設備100とガス供給装置200を分離可能にする。接続部210は、工場設備100が生成した不活性ガスをガス供給装置200内に導入する。
【0023】
第1の検出部220は、接続部210から導入された不活性ガス中に含まれる不純物であるアンモニア、二酸化炭素、有機物、無機物、酸素、水のいずれか、又はそれらの複数の濃度を検出する。第1の検出部220が検出した不活性ガスの不純物の濃度結果は、制御部290に送られる。第1の検出部220には、乾式アンモニア分析計、ジルコニア式酸素濃度計、薄膜酸化アルミ式水分計等を使用する。
【0024】
遅延配管230は、第1の検出部220と後述する所定の経路240の間に配置される。遅延配管230は、不純物の濃度が規格値を越えた不活性ガス(以下、汚染された不活性ガスと示す)の供給経路を所定の経路240に切替えるまでの間に、汚染された不活性ガスが露光装置700に流れ込まないようにするために不活性ガスの流れを遅延させる第1の遅延部材である。
【0025】
所定の経路240は、フィルター242と、バルブ244及び246とを有する。所定の経路240は、汚染された不活性ガスの不純物を除去する機能を有する。詳細には、工場設備100からガス供給装置200に供給される不活性ガスが汚染された不活性ガスであると第1の検出部220が検出した場合、汚染された不活性ガスの供給経路は、バルブ244によって所定の経路240に切替えられ、フィルター242によって不純物が除去される。フィルター242には、化学吸着式精製剤、活性炭やゼオライト等の多孔質物質を使用する。フィルター242によって不純物が除去された不活性ガスは、バルブ246によって元の供給経路に切替えられて第2の検出部250に導入される。不活性ガスの供給経路の切替えは、後述する制御部290によって行われる。
【0026】
第2の検出部250は、所定の経路240のフィルター242によって不純物が除去された不活性ガス中に含まれる不純物(即ち、アンモニア、二酸化炭素、有機物、無機物、酸素、水のいずれか、又はそれらの複数)の濃度を検出する。即ち、第2の検出部250は、汚染された不活性ガスがフィルター242によって不純物の濃度が規格値内となるまで不純物を十分除去できたかどうかを調べている。第2の検出部250が検出した不活性ガスの不純物の濃度結果は、制御部290に送られる。制御部290は、マイクロプロセッサー等にて第1の検出部220や第2の検出部250からの不純物の濃度値に対し前もって定めた規格値を越えたか判断し、バルブの切替えを行う。
【0027】
遅延配管260は、第2の検出部250と後述する遮断弁270の間に配置される。遅延配管260は、所定の経路240のフィルター242を経由した不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えた場合(即ち、フィルター242での不純物の除去が不十分だった場合)、遮断弁270が動作するまでの間に汚染された不活性ガスが露光装置700に流れ込まないようにするために不活性ガスの流れを遅延させる第2の遅延部材である。
【0028】
遮断弁270は、所定の経路240を経由した不活性ガスが汚染された不活性ガスであると第2の検出部250が検出した場合、露光装置700に不活性ガスの供給を停止する。
【0029】
バルブ280は、ガス供給装置200の配管系統に不純物が付着してしまい配管系統の洗浄が必要な場合に、洗浄用ガスを排気設備400へ流すための切替えを行う。
【0030】
バルブ282は、ガス供給装置200の配管系統に不純物が付着してしまい配管系統の洗浄作業を行っている間も露光装置700の運転を継続するために、予備ガス供給装置500から露光装置700に不活性ガスを供給するように接続の切替えを行う。
【0031】
制御部290は、ガス供給装置200内の第1の検出部220、第2の検出部250、バルブ244、246、280、282及び遮断弁270に接続し、これらを制御する。即ち、第1の検出部220及び第2の検出部250が検出した不活性ガスの不純物の濃度を受けとり規格値と比較し、かかる比較結果に基づいてバルブ244、246、280、282及び遮断弁270の切替え動作の制御を行う。制御部290は、予め不活性ガスが含んでいる不純物の濃度の規格値を記憶している。詳しい動作の説明は後述する。
【0032】
通知部292は、第1の検出部220及び第2の検出部250で不活性ガスに含まれる不純物の濃度が規格値を越えたことを音、光、画面表示等で通知する。また、通知部292は、現在のガス供給装置200の稼動状態(清浄運転、配管系統洗浄中等)の通知を行うこともでき、更に、不活性ガスの供給経路を通知することもできる。
【0033】
電源装置300は、ガス供給装置200の各部に電源を供給する。電源装置300は、露光システム1の動作中に停電等によりガス供給装置200の動作が停止し、誤って汚染された不活性ガスが露光装置700に流れ込むことを防ぐために自家発電を行う無停電電源装置である。
【0034】
排気設備400は、ガス供給装置200の配管系統に不純物が付着してしまい配管系統の洗浄を実施する場合に、バルブ280を介して洗浄用ガスの排気を行う。
【0035】
予備ガス供給装置500は、配管系統に不純物が付着してしまい配管系統の洗浄作業を行っている間も露光装置700の運転を継続するために、バルブ282を介して露光装置700に不活性ガスを供給する。予備ガス供給装置500は、ガス供給装置200と同様の構造であっても予め純度が保証された不活性ガスを供給する装置であっても構わない。
【0036】
図2乃至図5を参照して、ガス供給装置200の動作及び露光装置700の露光光路中を満たす不活性ガスの流れを説明する。ここで、図2は、工場設備100からガス供給装置200に導入される不活性ガスの不純物の濃度が規格値内である場合(正常時)の不活性ガスの流れを示す図である。図中、不活性ガスの流れは矢印で示している。
【0037】
図2を参照するに、先ず、工場設備100で生成された不活性ガスは、ガス供給装置200の接続部210に導入される。接続部210に導入された不活性ガスは、第1の検出部220に流入して不純物の濃度が検出される。第1の検出部220で検出された濃度は制御部290に送られて規格値と比較される。不活性ガスの不純物の濃度が規格値内であると判断すると制御部290は、バルブ244及び246、遮断弁270、バルブ280及び282を開放する。この間、不活性ガスは、遅延配管230によって流れを遅延させられている。その後、不活性ガスは、バルブ244、バルブ246、第2の検出部250、遅延配管260、遮断弁270、バルブ280、バルブ282を経由して露光装置700に供給される。
【0038】
本実施例では、第1の検出部220において不活性ガスの濃度が規格値内とされたため第2の検出部250の動作は行っていないが、第1の検出部220から第2の検出部250までの供給経路の間に不純物の混入の恐れがある場合は第2の検出部250を動作させてもよい。この場合、第2の検出部250で検出された不活性ガスの不純物の濃度は制御部290に送られ、規格値を越えると判断されると遮断弁270を閉じて露光装置700への不活性ガスの供給を停止する。
【0039】
図3は、工場設備100からガス供給装置200に導入される不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えた場合(異常時)の不活性ガスの流れを示す図である。図中、不活性ガスの流れは矢印で示している。
【0040】
図3を参照するに、先ず、工場設備100で生成された不活性ガスは、ガス供給装置200の接続部210に導入される。接続部210に導入された不活性ガスは、第1の検出部220に流入して不純物の濃度が検出される。第1の検出部220で検出された濃度は制御部290に送られて規格値と比較される。不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えたと判断すると制御部290は、汚染された不活性ガスが所定の経路240に流れるようにバルブ244及び246の切替えを行い、汚染された不活性ガスが下流に流れることを防止する。また、制御部290は、バルブ244及び246の切替えと共に通知部292を介して、音、光、画面表示等で作業者に不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えたことを通知する。この間、不活性ガスは、遅延配管230によって流れを遅延させられているため汚染された不活性ガスがそのままバルブ244及び246を経由して第2の検出部250に流れ込むことはない。所定の経路240に流入した汚染された不活性ガスは、フィルター242によって不純物の除去がされる。フィルター242によって不純物が除去された不活性ガスは、バルブ246を介して第2の検出部250に流入して再度不純物の濃度が検出される。第2の検出部250で検出された不純物の濃度は制御部290に送られて規格値と比較される。不活性ガスの不純物の濃度が規格値内であると判断すると制御部290は、遮断弁270、バルブ280及び282を開放する。この間、不活性ガスは、遅延配管260によって流れを遅延させられている。その後、不活性ガスは遮断弁270、バルブ280、バルブ282を経由して露光装置700に供給される。
【0041】
一方、所定の経路240のフィルター242を経由した不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えていると判断すると制御部290は、図4に示すように、遮断弁270を閉じて露光装置700に不活性ガスの供給を停止する。また、制御部290は、遮断弁270を閉じると共に通知部292を介して、音、光、画面表示等で作業者に不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えたことを通知する。この間、不活性ガスは、遅延配管260によって流れを遅延させられているため汚染された不活性ガスがそのままバルブ280及び282を経由して露光装置700に流れ込むことはない。ここで、図4は、所定の経路240のフィルター242を経由した不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えた場合(異常時)の不活性ガスの流れを示す図である。図中、不活性ガスの流れは矢印で示している。
【0042】
図5は、工場設備100からガス供給装置200に導入される不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越え、ガス供給装置200の配管系統に付着した不純物を洗浄する際の洗浄ガス及び不活性ガスの流れを示す図である。図中、洗浄ガス及び不活性ガスの流れは矢印で示している。
【0043】
洗浄ガス供給装置600は、接続部210を介してガス供給装置200に洗浄ガスを導入する。洗浄ガスは、ガス供給装置200の配管系統に付着した不純物を除去する。洗浄ガスとしては、不純物の濃度が規格値内であることを確認済みの窒素等の不活性ガスを用いる。図5を参照するに、先ず、不活性ガスの不純物の濃度が規格値内であること確認した予備ガス供給装置500から露光装置700に不活性ガスを供給するようにバルブ282を切替える。従って、ガス供給装置200の配管系統の洗浄中でも露光装置700を動作させることができる。一方、工場設備100とガス供給装置200の接続部210との接続を外し、接続部210に洗浄ガス供給装置600を接続する。次に、洗浄ガスの流路が排気設備400となるようにバルブ280を切替える。
【0044】
洗浄ガス供給装置600から洗浄ガスがガス供給装置200の接続部210に導入される。接続部210に導入された洗浄ガスは、第1の検出部220、遅延配管230、バルブ244及び246、第2の検出部250、遅延配管260、遮断弁270及びバルブ280を経由して排気設備400に排気される。この間、洗浄ガスによりガス供給装置200の配管系統に付着した不純物が除去される。
【0045】
ガス供給装置200の配管系統に付着した不純物の除去が完了したら、接続部210と洗浄ガス供給装置600との接続を外し、接続部210に生成する不活性ガスの不純物の濃度が規格値内であること確認した工場設備100を接続する。工場設備100からガス供給装置200に不活性ガスを導入し、排気設備400で導入した不活性ガスを排気させる。第1の検出部220及び第2の検出部250にて導入された不活性ガスの不純物の濃度が検出される。第1の検出部220及び第2の検出部250で検出された濃度は制御部290に送られて規格値と比較される。不活性ガスの不純物の濃度が規格値内であると確認されると、工場設備100からの不活性ガスが露光装置700に供給されるように、バルブ280及びバルブ282を切替える。不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えている場合は、工場設備100と接続部210との接続を外し、接続部210に洗浄ガス供給装置600を接続して洗浄ガスによるガス供給装置200の配管系統の洗浄を繰り返し行う。
【0046】
次に、図6を参照して、ガス供給装置200の変形例であるガス供給装置200Aを説明する。ガス供給装置200Aは、ガス供給装置200と比べて第1及び第2の遅延部である遅延配管230及び260に関して異なる。なお、ガス供給装置200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6は、図1に示すガス供給装置200の変形例であるガス供給装置200Aの概略ブロック図である。
【0047】
ガス供給装置200Aは、ガス供給装置200と同様、工場設備100で生成された不活性ガスの不純物の濃度を検出すると共に不純物の濃度が規格値内である不活性ガスを露光装置700に供給する。
【0048】
遅延タンク230Aは、第1の検出部220と後述する所定の経路240の間に配置される。遅延タンク230Aは、不純物の濃度が規格値を越えた不活性ガス(以下、汚染された不活性ガスと示す)の供給経路を所定の経路240に切替えるまでの間に、汚染された不活性ガスが露光装置700に流れ込まないようにするために不活性ガスの流れを遅延させる第1の遅延部材である。
【0049】
遅延タンク260Aは、第2の検出部250と後述する遮断弁270の間に配置される。遅延タンク260Aは、所定の経路240のフィルター242を経由した不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えた場合(即ち、フィルター242での不純物の除去が不十分だった場合)、遮断弁270が動作するまでの間に汚染された不活性ガスが露光装置700に流れ込まないようにするために不活性ガスの流れを遅延させる第2の遅延部材である。
【0050】
ガス供給装置200Aの動作及び露光装置700の露光光路中を満たす不活性ガスの流れは、ガス供給装置200と同様であるので省略する。
【0051】
再び図1に戻って、露光装置700は、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)720を照明する照明装置710と、プレートを支持するステージ745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740に投影する投影光学系730と、配管ユニット750とを有する。
【0052】
露光装置700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720に形成された回路パターンをプレート740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ー工程に好適であり、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。
【0053】
照明装置710は、転写用の回路パターンが形成されたマスク720を照明し、光源部712と、引き回し光学系714と、照明光学系716とを有する。
【0054】
光源部712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153nmのF2エキシマ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712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を使用することが好ましい。また、光源部712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。
【0055】
引き回し光学系714は、光源部712からの光束を照明光学系716に導く。照明光学系716は、マスク720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716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。
【0056】
マスク720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720から発せられた回折光は投影光学系730を通りプレート740上に投影される。プレート740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720とプレート740とは、共役の関係にある。スキャナーの場合は、マスク720とプレート740を走査することによりマスク720のパターンをプレート740上に転写する。ステッパー(「ステップアンドリピート方式」の露光装置)の場合は、マスク720とプレート740を静止させた状態で露光が行われる。
【0057】
投影光学系730は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系(カタディオプトリック光学系)、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値(アッベ値)の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【0058】
プレート740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。
【0059】
ステージ745は、プレート740を支持する。ステージ745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745は、リニアモーターを利用してXY方向にプレート740を移動することができる。マスク720とプレート740は、例えば、同期走査され、ステージ745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745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、マスクステージ及び投影光学系730は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。
【0060】
配管ユニット750は、配管接続口752を有し、配管接続口752を介して接続されるガス供給装置200から供給された不純物の濃度が規定値内の不活性ガスの圧力を減圧したり、流量を調節したりして露光光路中に供給する。かかる配管ユニット750により、露光光路中は不純物の濃度が規定値内の不活性ガスで充填される。従って、不活性ガスの不純物に起因する露光光路中の光吸収の増加によるスループットの大幅な低下、露光動作中の露光光路中の光吸収が変動し目標露光量に対する露光量が変動(誤差)することによる露光量制御精度の悪化、露光光路中の不純物が光化学反応し、反応による生成物が光学系の光学素子(レンズやミラー)に付着することによる光学効率などの特性低下を防ぐことができる。
【0061】
露光において、光源部712から発せられた光束は、照明光学系716によりマスク720を、例えば、ケーラー照明する。マスク720を通過してマスクパターンを反映する光は投影光学系730によりプレート740に結像される。露光装置700の露光光路中は、本発明によるガス供給装置200から供給される不純物の濃度が規定値内の不活性ガスで充填されるため、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。
【0062】
次に、図7を参照して、本発明の第2の実施形態の露光システム2について説明する。図7は、本発明の第2の実施形態としての露光システム2の概略ブロック図である。図7の露光システム2は、図1の露光システム1と同様であるが、ガス供給装置200の構造が異なる。なお、図1の露光システム1で示すのと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。
【0063】
図7に示すように、露光システム2は、工場設備100と、ガス供給装置800と、電源装置300と、排気設備400と、予備ガス供給装置500と、露光装置700とを有する。本実施形態の露光システム1は、工場設備100からガス供給装置800を介して露光装置700に不純物の濃度が規定値内である不活性ガスを供給して露光を行うためのシステムである。
【0064】
ガス供給装置800は、工場設備100で生成された不活性ガスの不純物の濃度を検出すると共に不純物の濃度が規格値内である不活性ガスを露光装置700に供給する。ガス供給装置800は、同図に示すように、所定の経路810においてフィルター242、バルブ244及び246の代わりにガスボンベ812、遮断弁814及びバルブ816を有する。
【0065】
所定の経路810は、ガスボンベ812と、遮断弁814及びバルブ816とを有する。所定の経路810は、工場設備100からガス供給装置800に供給される不活性ガスが汚染された不活性ガスであると第1の検出部220が検出した場合、純度の保証された不活性ガスが充填されたガスボンベ812から不活性ガスを露光装置700に供給する供給経路である。遮断弁814は、ガスボンベ812の開閉を行う。バルブ816は、不活性ガスの供給経路が所定の経路810となるように切替えを行う。不活性ガスの供給経路の切替え、即ち、遮断弁814の開閉及びバルブ816の切替えは制御部290によって行われる。
【0066】
ガス供給装置800の動作及び露光装置700の露光光路中を満たす不活性ガスの流れを説明する。図7において、不活性ガスの流れは矢印で示している。
【0067】
先ず、工場設備100で生成された不活性ガスは、ガス供給装置800の接続部210に導入される。接続部210に導入された不活性ガスは、第1の検出部220に流入して不純物の濃度が検出される。第1の検出部220で検出された濃度は制御部290に送られて規格値と比較される。
不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えたと判断すると制御部290は、不活性ガスを供給する経路が所定の経路810となるようにバルブ816の切替え、汚染された不活性ガスが下流に流れることを防止する。また、制御部290は、通知部292を介して、音、光、画面表示等で作業者に不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えたことを通知する。この間、不活性ガスは、遅延配管230によって流れを遅延させられているため汚染された不活性ガスがそのままバルブ816を経由して第2の検出部250に流れ込むことはない。次に、制御部290によって遮断弁814が開かれ、ガスボンベ812から不活性ガスがバルブ816を介して第2の検出部250に流入して不純物の濃度が検出される。第2の検出部250で検出された不純物の濃度は制御部290に送られて規格値と比較される。不活性ガスの不純物の濃度が規格値内であると判断すると制御部290は、遮断弁270、バルブ280及び282を開放する。この間、不活性ガスは、遅延配管260によって流れを遅延させられている。その後、不活性ガスは遮断弁270、バルブ280、バルブ282を経由して露光装置700に供給される。
【0068】
一方、所定の経路810のガスボンベ812から供給された不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えていると判断すると制御部290は、遮断弁270を閉じて露光装置700に不活性ガスの供給を停止する。また、制御部290は、遮断弁270を閉じると共に通知部292を介して、音、光、画面表示等で作業者に不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えたことを通知する。この間、不活性ガスは、遅延配管260によって流れを遅延させられているため汚染された不活性ガスがそのままバルブ280及び282を経由して露光装置700に流れ込むことはない。
【0069】
次に、図8及び図9を参照して、上述の露光システム1又は2を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図8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ー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、これが出荷(ステップ7)される。
【0070】
図9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。
以上説明したガス供給装置、ガス供給方法及び露光システムによれば、不純物濃度が規格値を越えた不活性ガスを検知し、規格値を越えた不活性ガスが露光装置に流入することを防止することができる。ので、不活性ガスの不純物に起因する露光光路中の光吸収の増加によるスループットの大幅な低下、露光動作中の露光光路中の光吸収が変動し目標露光量に対する露光量が変動(誤差)することによる露光量制御精度の悪化、露光光路中の不純物が光化学反応し、反応による生成物が光学系の光学素子(レンズやミラー)に付着することによる光学効率などの特性低下を防ぐことができる。更に、不純物の付着した光学素子及び配管系統の交換にかかるコストを抑えることができる。
【0071】
また、供給される不活性ガスの不純物濃度が規格値を越えた場合のみ、フィルターによる不純物の除去又は純度の保証された不活性ガスのガスボンベを使用するのでフィルター又はガスボンベの定期交換が不要となり、ランニングコストを抑えることができる。
【0072】
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。
【0073】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、パージされる空間に規定値を越えた不純物濃度のガスが供給されないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態としての露光システムの概略ブロック図である。
【図2】 図1に示すガス供給装置に導入される不活性ガスの不純物の濃度が規格値内である場合の不活性ガスの流れを示す図である。
【図3】 図1に示すガス供給装置に導入される不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えた場合の不活性ガスの流れを示す図である。
【図4】 図1に示すフィルターを経由した不活性ガスの不純物の濃度が規格値を越えた場合の不活性ガスの流れを示す図である。
【図5】 図1に示すガス供給装置の配管系統に付着した不純物を洗浄する際の洗浄ガス及び不活性ガスの流れを示す図である。
【図6】 図1に示すガス供給装置の変形例であるガス供給装置の概略ブロック図である。
【図7】 本発明の第2の実施形態としての露光システムの概略ブロック図である。
【図8】 本発明の露光システム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9】 図8に示すステップ4の詳細なフローチャートである。
【図10】 従来の露光装置を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
1、2 露光システム
200、200A、800 ガス供給装置
220 第1の検出部
230、230A 第1の遅延部
242 フィルター
244、246、280、282、816 バルブ
250 第2の検出部
260、260A 第2の遅延部
270、814 遮断弁
290 制御部
700 露光装置
Claims (13)
- 露光装置の露光光路であってパージされる空間にガスを供給する経路を有するガス供給装置であって、
前記経路内の前記ガスに含まれる不純物の濃度を検出する第1の検出部と、
前記第1の検出部よりガスの供給方向に対して下流かつ前記空間の上流において前記経路から分岐した分岐経路と、
前記ガスの供給経路を前記分岐経路に切り替える第1の切り替え手段と、
前記分岐経路に設けられた、前記不純物を除去するフィルターとを有し、
前記第1の検出部が規定値を越える前記不純物の濃度を検出した場合、前記第1の切り替え手段により前記ガスの供給経路を前記分岐経路に切り替えることを特徴とするガス供給装置。 - 前記第1の検出部と前記第1の変更手段との間に、前記ガスの流れを遅延させる第1の遅延部を有することを特徴とする請求項1記載のガス供給装置。
- 前記フィルターを通過した前記ガスに含まれる不純物の濃度を検出する第2の検出部と、
前記第2の検出部より下流かつ前記空間より上流に設けられた、前記ガスの供給を遮断する遮断弁とを更に有し、
前記第2の検出部が規定値を越える前記不純物を検出した場合、前記遮断弁により前記ガスの供給を遮断することを特徴とする請求項1又は2記載のガス供給装置。 - 前記遮断弁より下流かつ前記空間より上流において前記経路に接続された接続経路と、
前記ガスの供給経路を前記接続経路に切り替える第2の切り替え手段と、
前記接続経路にガスを供給する予備のガス供給装置とを更に有し、
前記遮断弁が前記ガスの供給を遮断した場合、前記第2の切り替え手段により前記ガスの供給経路を前記接続経路に切り替えることを特徴とする請求項3記載のガス供給装置。 - 前記切り替え手段を制御する制御部を有することを特徴とする請求項1又は4記載のガス供給装置。
- 前記検出部が検出する前記不純物は、アンモニア、二酸化炭素、有機物、無機物、酸素、水の一つを含むことを特徴とする請求項1又は3記載のガス供給装置。
- 前記第2の検出部より下流かつ前記遮断弁より上流に、前記ガスの流れを遅延させる第2の遅延部を有することを特徴とする請求項3又は4記載のガス供給装置。
- 前記遅延部は、遅延配管又はタンクであることを特徴とする請求項2又は7記載のガス供給装置。
- 前記遮断弁の下流かつ前記第2の切り替え手段の上流においてガスの経路からガスを排気する排気部を有することを特徴とする請求項4記載のガス供給装置。
- 前記不純物の濃度が前記規格値を越えたことを通知する通知部を有することを特徴とする請求項1乃至9のうちいずれか一項記載のガス供給装置。
- 無停電電源部を有することを特徴とする請求項1乃至10のうちいずれか一項記載のガス供給装置。
- 請求項1乃至11のうちいずれか一項記載のガス供給装置と、
前記ガス供給装置から供給されたガスでパージされた前記空間を介して被処理体を露光する露光装置とを有することを特徴とする露光システム。 - 請求項12記載の露光システムを用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
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