JP7033168B2 - 露光装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置、および物品の製造方法に関する。

液晶パネルや半導体デバイスなどの製造工程（リソグラフィ工程）で用いられる装置の１つとして、投影光学系により原版のパターン像を基板上に投影して当該基板を露光する露光装置がある。露光装置では、基板上に塗布されたレジスト（感光材）を露光することにより、当該レジストからガス（アウトガス）が発生することが知られている。このアウトガスは、周囲の雰囲気中や光学要素の表膜における酸や塩基、有機物などの不純物と反応することにより、基板の周辺に配置された光学要素を曇らせてしまう。特に、投影光学系の最下端に位置する光学要素は、基板に対面して配置されるため、レジストからのアウトガスによる曇りが発生しやすい。そして、光学要素に曇りが生じると、当該光学要素の光透過率が低下し、露光量不足、照度ムラ、又はフレアが生じうる。特許文献１には、投影光学系の側部に設けられたノズルから下方に吹き出された気体を、コアンダ効果により案内要素の湾曲した表面に沿って案内し、投影光学系と基板との間に供給する構成が提案されている。

特開２００５－３３３１５２号公報

特許文献１に記載された構成では、案内部材によるコアンダ効果で気体の流れ方向を変更しており、周囲気体を巻き込むという性質を有するため、当該気体は、レジストから発生するアウトガスを巻き込みながら投影光学系の光学要素と基板との間に流れうる。したがって、投影光学系の光学要素へのアウトガスの到達（即ち、光学要素の曇り）を回避することが不十分になりうる。

そこで、本発明は、光学系における光学要素の曇りを低減するために有利な露光装置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、基板を露光する露光装置であって、前記基板を露光するための光を照射する光学系と、第１開口と第２開口とを有する案内部材と、前記第１開口と前記第２開口との間に配置され、前記第１開口に向けて第１気体を吹き出す吹出口と、を備え、前記案内部材は、前記吹出口から吹き出される前記第１気体と前記第２開口から取り込まれる第２気体とを含む気体を、前記第１開口から、前記光学系からの前記光が通過する光路空間に供給することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、光学系における光学要素の曇りを低減するために有利な露光装置を提供することができる。

露光装置の全体構成を示す図 第１実施形態の第２供給部の構成例を示す図 第１実施形態の第２供給部を投影光学系に取り付けたときの構成例を示す図 案内部材の内部における吹出口の配置例および形状例を示す図 第１実施形態の第２供給部の変形例を示す図 第１実施形態の第２供給部の変形例を示す図 第１実施形態の第２供給部の変形例を示す図 第２実施形態の第２供給部の構成例を示す図 第３実施形態の第２供給部の構成例を示す図 第４実施形態の第２供給部の構成例を示す図 第５実施形態の第２供給部の構成例を示す図 第６実施形態の第２供給部の構成例を示す図

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態の露光装置１００の全体構成を示す図である。本実施形態の露光装置１００は、原版Ｍと基板Ｗとを走査しながら基板Ｗを露光することで、原版Ｍのパターンを基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。このような露光装置１００は、走査露光装置やスキャナとも呼ばれる。本実施形態では、原版Ｍは、例えば石英製のマスク（レチクル）であり、基板Ｗにおける複数のショット領域の各々に転写されるべき回路パターンが形成されている。また、基板Ｗは、フォトレジストが塗布されたウェハであり、例えば単結晶シリコン基板等が用いられうる。なお、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を例示して説明するが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置においても本発明を適用することができる。

露光装置１００は、照明光学系１と、原版Ｍを保持して移動可能な原版ステージ２と、投影光学系３と、基板Ｗを保持して移動可能な基板ステージ４と、制御部５とを含みうる。制御部５は、例えばＣＰＵやメモリを有するコンピュータによって構成されるとともに、装置内の各部に電気的に接続され、装置全体の動作を統括して制御する。以下の説明では、投影光学系３から射出されて基板Ｗに入射する光の光軸に平行な方向をＺ軸方向とし、該光軸に垂直な面内において互いに直行する２つの方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とする。なお、以下の説明において「Ｘ軸方向」と記載している場合、それは＋Ｘ方向および－Ｘ方向を含むものとして定義されうる。「Ｙ軸方向」および「Ｚ軸方向」についても同様である。

照明光学系１は、水銀ランプ、ＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザなどの光源ＬＳから射出された光を、例えば帯状や円弧状のスリット光に整形し、そのスリット光で原版Ｍの一部を照明する。原版Ｍの一部を透過した光は、当該原版Ｍの一部のパターンを反映したパターン光として投影光学系３に入射する。投影光学系３は、所定の投影倍率を有し、パターン光により原版Ｍのパターン像を基板上（具体的には基板上のレジスト）に投影する。原版Ｍおよび基板Ｗは、原版ステージ２および基板ステージ４によってそれぞれ保持されており、投影光学系３を介して光学的に共役な位置（投影光学系３の物体面および像面）にそれぞれ配置される。制御部５は、原版ステージ２および基板ステージ４を、互いに同期しながら投影光学系３の投影倍率に応じた速度比で所定の走査方向（例えばＸ方向）に相対的に走査する。これにより、原版Ｍのパターンを基板上に転写することができる。ここで、本実施形態では、照明光学系１および投影光学系３は、下方（－Ｚ方向、第１方向）に光を射出するように構成されている。そのため、以下では、「下方」を、照明光学系１および投影光学系３から光が射出される方向側（－Ｚ方向側、第１方向側）の意味で用いる。

また、露光装置１００は、投影光学系３が配置されるチャンバ６の内部（チャンバ内）に、第１気体供給源３１からの気体４１（例えばクリーンエア）を供給する第１供給部７を含む。例えば、第１供給部７は、チャンバ６の内部に所定の気流を発生させる循環系の気体供給機構として構成されうる。この場合、第１気体供給源３１は、例えばファンやフィルタ等を含み、取込部３３から取り込まれたチャンバ内の気体を第１供給部７に送出するように構成される。そして、第１供給部７は、第１気体供給源３１から送出（供給）された気体４１をチャンバ内に吹き出すことにより、チャンバ６の内部に所定の気流を発生させることができる。ここで、第１供給部７における気体吹出口は、例えばチャンバ６の内面（例えば壁部）に設けられてもよいが、チャンバ６の内部に設けられ（配置され）てもよい。また、第１気体供給源３１は、露光装置１００の構成要素であってもよいが、露光装置１００が設置される工場の設備などが適用される場合には露光装置１００の構成要素でなくてもよい。なお、図１に示す露光装置１００の構成例では、照明光学系１に対しても第１供給部７が設けられている。

露光装置１００では、基板上に塗布されたレジスト（感光材）を露光することにより、当該レジストからガス（アウトガス５０）が発生することが知られている。このアウトガス５０は、周囲の雰囲気中や光学要素の表膜における酸や塩基、有機物などの不純物と反応することにより、基板Ｗの周辺に配置された光学要素を曇らせてしまう。特に、投影光学系３の最下端に位置する光学要素（例えばレンズやガラス板、ミラー）は、基板Ｗに対面して配置されるため、レジストガスからのアウトガス５０による曇りが発生しやすい。そして、光学要素に曇りが生じると、当該光学要素の光透過率が低下し、露光量不足、照度ムラ、又はフレアが生じうる。そのため、本実施形態の露光装置１００は、投影光学系３からの光（パターン光）が通過する光路空間Ｓに気体４２を供給する第２供給部８を備える。以下に、第２供給部８の具体的な構成について説明する。

［第２供給部の構成］
図２（ａ）～（ｂ）は、本実施形態の第２供給部８の構成例を示す図である。図２（ａ）～（ｂ）では、第２供給部８に加えて、第２供給部８の周辺における投影光学系３の一部、基板Ｗおよび基板ステージ４が図示されている。図２（ａ）と図２（ｂ）とでは、排気部９の構成が異なっているが、他の構成（第２供給部８の構成など）は同じである。排気部９は、光路空間Ｓを通過した気体を外部に排出する機構であり、図２（ａ）～（ｂ）に示すように、投影光学系３の下部（－Ｚ方向側、第１方向側）において、光路空間Ｓに対して第２供給部８の反対側に配置されうる。排気部９は、図２（ａ）に示すように、基板Ｗ側に設けられた開口９ａから気体を取り込んで排出する構成であってもよいし、図２（ｂ）に示すように、第２供給部８側に設けられた開口９ｂから気体を取り込んで排出する構成であってもよい。

第２供給部８は、気体吹出部１０と案内部材２０（整流部材）とを含み、投影光学系３からの光（パターン光）が通過する光路空間Ｓに気体４２を供給するように構成（配置）されている。ここで、光路空間Ｓは、例えば、投影光学系３の最下端に位置して基板Ｗに対面する光学要素３ａと、基板ステージ４により保持された基板Ｗとの間の空間として定義されてもよい。光学要素３ａは、例えば、レンズやガラス板など光を透過する光透過素子であってもよいし、ミラーなど光を反射する光反射素子であってもよい。

気体吹出部１０は、第１供給部７から吹き出される気体４１の流速より速い流速で気体４３（例えばクリーンエア、窒素ガス）を吹き出す吹出口１１を有する。気体吹出部１０は、気体の流路を規定する管として構成され、その上流側（吹出口１１の反対側の端部）は、用力に接続される。例えば、気体吹出部１０は、図１に示すように、第１供給部７に気体４１を送出するための第１気体供給源３１とは異なる第２気体供給源３２に接続され、第２気体供給源３２から送出（供給）された気体を吹出口１１から吹き出すように構成される。ここで、第２気体供給源３２は、露光装置１００の構成要素であってもよいが、露光装置１００が設置される工場の設備などが適用される場合には露光装置１００の構成要素でなくてもよい。第２気体供給源３２が露光装置１００の構成要素として構成される場合、第２気体供給源３２には、例えばファンやコンプレッサー、蒸発機、高圧ボンベなどがあり、また、レギュレータなどの調圧器が設けられうる。

案内部材２０は、吹出口１１から吹き出された気体４３を光路空間Ｓに案内（整流）する部材である。案内部材２０は、気体吹出部１０の吹出口１１からの気体４３の吹出方向（－Ｙ方向、第２方向）に沿うように吹出口１１の下方（－Ｚ方向側、第１方向側）に延設された第１プレート部材２１（下側プレート部材）を含む。そして、第１プレート部材２１は、気体吹出部１０の吹出口１１より露光空間Ｓに近い第１端部２１ａと、吹出口１１より露光空間Ｓから遠い第２端部２１ｂとを有する。つまり、気体吹出部１０の吹出口１１は、気体４３の吹出方向において、第１プレート部材２１の第１端部２１ａと第２端部２１ｂとの間に配置される。ここで、第１プレート部材２１の第１端部２１ａは、投影光学系３の下方、好ましくは、投影光学系３の光学要素３ａの一部の下方に配置されるとよい。一方、第１プレート部材２１の第２端部２１ｂは、可能な限り露光空間Ｓから離れた位置、好ましくは、基板Ｗ（基板ステージ４）の移動可能な範囲の外側に配置されるとよい。一例として、第１プレート部材２１の第２端部２１ｂは、気体吹出部１０の吹出口１１と第１供給部７の気体吹出口との間に配置されうる。これにより、吹出口１１から吹き出された気体４３に基板Ｗからのアウトガス５０が巻き込まれることを低減し、より清浄な気体を光路空間Ｓに供給することができる。

本実施形態の場合、案内部材２０は、第１プレート部材２１に加えて、第１プレート部材２１に対面するように吹出口１１の上方に延設された第２プレート部材２２（上側プレート部材）を更に含むように構成される。即ち、第２プレート部材２２は、第１プレート部材２１に対面するように、吹出口１１に対して第１プレート部材２１の反対側（吹出口１１の＋Ｚ方向側）に延設される。そして、案内部材２０は、第１プレート部材２１および第２プレート部材２２によって内面の一部（下面、上面）がそれぞれ規定された筒状に構成される。この場合、筒状の案内部材２０には、第１プレート部材２１の第１端部２１ａを一辺として規定された第１開口２０ａと、第１開口２０ａの反対側において、第１プレート部材２１の第２端部２１ｂを一辺として規定された第２開口２０ｂとが形成されうる。

また、気体吹出部１０は、筒状の案内部材２０の内側における第１開口２０ａと第２開口２０ｂとの間に吹出口１１が配置され、吹出口１１の面積が案内部材２０の断面積（ＸＺ断面積）より小さくなるように構成される。一例として、気体吹出部１０は、吹出口１１を一端として案内部材２０の内側に配置された第１管部１２と、案内部材２０（第２プレート部材２２）を貫通して第１管部１２の他端（吹出口１１の反対側の端部）に連通する第２管部１３とを含みうる。そして、第２管部１３は、第２気体供給源３２に接続されうる。

気体吹出部１０（第１管部１２、第２管部１３）は、図３に示すように、投影光学系３に取り付けられてもよい。図３は、本実施形態の第２供給部８（気体吹出部１０）を投影光学系３に取り付けたときの構成例を示す図である。この構成では、露光装置１００の内部におけるスペースの制約や、気体吹出部１０と光学要素３ａとの位置関係の変動の低減において利点となりうる。なお、図３に示す構成においても、図２（ａ）～（ｂ）に示すような排気部９が設けられてもよい。

このように構成された第２供給部８では、第１供給部７から吹き出される気体の流速より速い流速で、案内部材２０の第１開口２０ａに向かう方向（－Ｙ方向）に、気体吹出部１０の吹出口１１から気体４３を吹き出す。これにより、案内部材２０の第２開口２０ｂから気体４１が取り込まれ、第２開口２０ｂから取り込まれた気体４１を、吹出口１１からの気体４３とともに案内部材２０の第１開口２０ａから光路空間Ｓに吹き出すことができる。つまり、案内部材２０の第２開口２０ｂから気体４１が取り込まれた分だけ、吹出口１１から吹き出された気体４３の流量より多くの流量の気体４２を光路空間Ｓに供給することができる。

この原理について詳細に説明する。第１供給部７から吹き出される気体４１の流速より速い流速で気体吹出部１０の吹出口１１から気体４３を吹き出すと、案内部材２０の内部における吹出口１１の周囲に気体４１が引き込まれ、結果として、吹出口１１の周囲が低圧（負圧）になる。このため、吹出口１１からの気体４３の吹き出しに応じて、案内部材２０内に気体４１が取り込まれる（吸い込まれる）ことになる。ここで、案内部材２０が吹出口１１の周囲を囲んでいるため、気体４１の取り込み口は、第１開口２０ａまたは第２開口２０ｂに限定される。しかし、吹出口１１から吹き出される気体４３の流れが－Ｙ方向であるため、案内部材２０の内部における気体の流れは、第２開口２０ｂから第１開口２０ａに進む方向に形成される。このため、第２開口２０ｂから気体４１が取り込まれる（吸い込まれる）こととなる。一方、第１開口２０ａからは、吹出口１１からの気体４３の吹出方向に起因して、気体が殆ど取り込まれない。したがって、気体吹出部１０の吹出口１１に供給した気体４３の流量以上の流量で、案内部材２０の第１開口２０ａから光路空間Ｓに気体４２を吹き出すことができる。

ここで、案内部材２０における第２開口２０ｂから第１開口２０ａへの配置方向は、第１供給部７の気体吹出口から吹き出された気体４１の方向と一致する必要はない。前述したように、気体４１が取り込まれる方向は、吹出口１１からの気体４３の吹き出し方向と案内部材２０の方向とによって決定される。ただし、アウトガス５０を含まないよりクリーンな気体４１を取り込むという観点上、第１供給部７より気体４１を吹き出す方向は、第２開口２０ｂから第１開口２０ａへの配置方向と同じ方向であるとよい。また、アウトガス５０を含まないという観点から、第２開口２０ｂは、露光空間Ｓより離れた位置であればよいが、好ましくは、第２開口２０ｂが第１供給部７の気体吹出口の近傍に配置されるとよい。これにより、第１供給部７の気体吹出口から吹き出されたクリーンな気体４１を、第２開口２０ｂから取り込んで第１開口２０ａから光路空間Ｓに供給することができる。

次に、気体吹出部１０の吹出口１１（第１管部１２）の位置および形状について説明する。図２に示される第２供給部８では、気体吹出部１０の吹出口１１は、案内部材２０の内側において、第１プレート部材２１から離間して配置されており、第２プレート部材２２に設けられているが、それに限られるものではない。気体吹出部１０の吹出口１１は、吹出口１１の面積が案内部材２０の断面積（ＸＺ断面積）より小さければ、案内部材２０の内部の任意の位置に、任意の形状で構成されてもよい。例えば、気体吹出部１０の吹出口１１は、第１プレート部材２１に設けられてもよいし、第１プレート部材２１および第２プレート部材２２の両方から離間して配置されてもよい（例えば、案内部材２０の中央部に配置されてもよい）。

図４は、第２供給部８を－Ｙ方向側から見た図であり、案内部材２０の内部における気体吹出部１０の吹出口１１の配置例および形状例を示している。吹出口１１の位置および形状は、例えば光路空間Ｓに供給すべき気体４２の流速分布に応じて決定されうる。例えば、吹出口１１は、図４（ａ）に示すように矩形形状状（直線形状）であってもよいし、図４（ｂ）に示すように湾曲形状（曲線形状）であってもよい。これらの構成は、第２供給部８から光路空間Ｓに供給される－Ｙ方向への気体の流速を、投影光学系３からの光の光軸方向（Ｚ軸方向）に応じて変化させる場合に有効である。図４（ａ）～（ｂ）の構成例では、吹出口１１が案内部材２０の上面（第２プレート部材２２）に設けられているため、光路空間Ｓにおける気体の流速を、投影光学系３の光学要素３ａに近いほど速く（即ち、基板Ｗに近いほど遅く）することができる。一方、光路空間Ｓにおいて、－Ｙ方向への気体の流速についての光軸方向での差を低減する（均一化する）場合には、図４（ｃ）～（ｄ）に示すように吹出口１１が配置／形成されうる。図４（ｃ）～（ｄ）の構成例では、案内部材２０の上面（第２プレート部材２２）だけでなく、案内部材２０の側面（Ｘ軸方向側）や下面（第１プレート部材２１）にも吹出口１１が設けられている。

ここで、案内部材２０の第２開口２０ｂから効率よく気体４１を取り込むことができる第２供給部８の構成について説明する。上述したような本実施形態の第２供給部８の構成では、吹出口１１からの気体４３の吹き出し流速が大きくなるように、案内部材２０の断面積に対して吹出口１１の面積を小さくする。そして、吹出口１１の面積を小さくするほど、吹出口１１からの気体４３の吹き出しに応じて、案内部材２０の第２開口２０ｂから多くの気体を効率的に取り込むことができる。その理由は、案内部材２０の内部における吹出口１１の周囲をより低圧にすることができるからである。一例として、図４（ａ）に示すように吹出口１１を矩形形状に構成した場合、案内部材２０の断面高さｈ_２に対して吹出口１１の開口高さｈ_１を小さくするほど、案内部材２０の第２開口２０ｂから多くの気体４１を効率よく取り込むことができる。好ましくは、案内部材２０の断面高さｈ_２に対し、吹出口１１の開口高さｈ_１を半分以下（より好ましくは１／３以下、１／４以下）にするとよい。面積で換算すると、案内部材２０の断面積に対して、吹出口１１の断面積を１／４以下（より好ましくは１／９以下、１／１６以下）にするとよい。

一例として、図４（ａ）に示すように、気体吹出部１０の吹出口１１を矩形形状に構成し、且つ、案内部材２０の断面高さｈ_２を５ｍｍとした場合を想定する。この場合、吹出口１１の開口高さｈ_１と案内部材２０の断面高さｈ_２との比を１：７程度にすると、吹出口１１から吹き出される気体４３の流量に対し、２．５倍の流量で案内部材２０の第１開口２０ａから気体４２を吹き出すことができる。なお、案内部材２０および吹出口１１の寸法（例えば高さ）は任意に設定可能である。例えば、案内部材２０の第１開口２０ａおよび第２開口２０ｂの寸法を、投影光学系３の光学要素３ａと基板Ｗとの間の距離（数ｍｍ～数１０ｍｍ）に応じて任意に設定することができる。例えば、第２開口２０ｂから案内部材２０の内部に気体４１を効率よく取り込むため、図５に示すように、第１開口２０ａより第２開口２０ｂの方が開口面積が大きくなるように案内部材２０を構成してもよい。この場合、第２開口２０ｂの開口高さを、光学要素３ａと基板Ｗとの間の距離より大きくしてもよい。その他に気体４１を効率よく取り込むための構成として、図６（ａ）に示すように、案内部材２０の第１プレート部材２１と第２プレート部材２２の長さを変えて、第２開口２０ｂが大きくなるように案内部材２０を構成してもよい。また、図６（ｂ）に示すように、第２開口２０ｂがラッパ形状（即ち、第２開口２０ｂに進むにつれて断面積が大きくなる形状）になるようにして、気体４１を効率よく取り込むようにしてもよい。

また、その他に、吹出口１１からの気体４３の流速を速くする方法としては、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、吹出口１１の形状や気体吹出部１０の管部（第１管部１２、第２管部１３）の形状を変更することがある。例えば、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、第１管部１２、第２管部１３を湾曲形状に構成したり、吹出口１１に近づくに従い絞られている構成にしたりすることができる。さらに、図７（ｂ）に示すように、気体吹出部１０における吹出口１１の出口部分を曲面形状にし、第２プレート部材２２に気体４３が沿って流れるようにすることで、吹出口１１からの気体４３の流速を速くすることができる。

気体吹出部１０の吹出口１１と案内部材２０の第１開口２０ａとの間の距離（Ｙ軸方向）は、例えば第１開口２０ａの開口高さｈ_２の値より大きいことが好ましい。即ち、吹出口１１は、第１開口２０ａの開口高さｈ_２の値より大きい分だけ、第１開口２０ａより案内部材２０の内側（＋Ｙ方向側）に配置されるとよい。これにより、第１開口２０ａから案内部材２０の内部へ流入する気体（即ち、気体の逆流）を低減することができる。また、吹出口１１の位置（Ｙ軸方向）が案内部材２０の第１開口２０ａに近いほど、第１開口２０ａまでに流速分布が均一化されるものの、光路空間Ｓにおいて、光学要素３ａ側の流速が速く、基板Ｗ側の流速は光学要素３ａ側と比較すると遅くなる。この場合、Ｚ方向において、アウトガス５０を吹き飛ばせる強さが変わり、基板Ｗ側で主要なアウトガス５０を吹き飛ばし、基板Ｗ側を通過したアウトガス５０を光学要素３ａ側で高速に吹き飛ばすことができる。一方、吹出口１１の位置（Ｙ軸方向）が案内部材２０の第１開口２０ａから遠いほど、第１開口２０ａから吹き出される気体４２の流速分布を光軸方向で均一化することができる。この場合、Ｚ方向において、どの領域でも同程度のアウトガス５０を吹き飛ばす効果を得られる。いずれにしても、当該アウトガスが光学要素３ａに到達することを低減することができる。また、気体４２に周囲の気体を巻き込ませない（上述した２タイプの流速分布をより確実に維持する)ために、気体４３及び気体４２の流路における第２プレート部材２２と光学要素３ａの位置関係を、可能な限りフラット構造にすることがより好ましい。フラット構造とは、第２プレート部材２２と光学要素３ａとが連続面になる構造である。フラット構造にできない場合、凸部ではなく凹部である方が好ましい。

［第２供給部で使用される気体］
次に、第２供給部８で使用される気体について説明する。第２供給部８から光路空間Ｓに供給される気体４２は、光学要素３ａの近傍を流れることになるため、光学要素３ａを曇らせないクリーンな気体であることが好ましい。クリーンな気体とは、少なくともアウトガス５０が発生した箇所の雰囲気より、酸、塩基、有機等の不純物が少ない気体であることを意味する。さらに好ましくは、空気から酸、塩基、有機等の不純物を取り除いた気体（クリーンエアと呼ばれる）や、クリーンエアを乾燥した気体（クリーンドライエアと呼ばれる）、窒素ガスのような不活性ガスなどが用いられるとよい。

また、案内部材２０の第２開口２０ｂから取り込まれる周囲の気体４１は、場所によっては、アウトガス５０で汚染されている可能性があるが、アウトガス５０の発生源より離れていれば、アウトガス５０よりクリーンな気体として扱うことができる。好ましくは、基板ステージ４が配置される空間における周囲の気体４１が、案内部材２０の第２開口２０ｂから第１開口２０ａに向かう方向（－Ｙ方向）に沿って整流されている方がよい。この場合、第２開口２０ｂから取り込まれる周囲の気体４１は、アウトガス５０が発生している箇所の雰囲気よりも、クリーンな状態に保たれる。本実施形態の場合、第１供給部７から気体４１が吹き出されることにより、チャンバ６の内部において、案内部材２０の第２開口２０ｂから第１開口２０ａに向かう方向（－Ｙ方向）に沿った気体の流れが形成されている。そのため、第２開口２０ｂから案内部材２０の内部に取り込まれる気体は、アウトガス５０が発生している箇所の雰囲気よりもクリーンな気体である。

［第２供給部の効果］
次に、第２供給部８の効果について説明する。光学要素３ａの曇りを防止するためには、投影光学系３からの光（パターン光）が通過する光路空間Ｓに気体４２を供給し、基板Ｗ（レジスト）からのアウトガス５０を光路空間Ｓから吹き飛ばすことが好ましい。このように光路空間Ｓからアウトガス５０を効率よく吹き飛ばすためには、一般的に、光路空間Ｓに高流速で広範囲に気体を供給することが望まれる。しかしながら、気体吹出部１０だけしか設けられていない従来の気体供給機構では、気体吹出部１０の吹出口１１から気体が吹き出した箇所で、局所的に高流速な気体が供給される。この場合、気体が吹出口１１の箇所に周囲の気体が巻き込まれ、アウトガス５０も巻き込まれてしまう。このため、吹出口１１から吹き出した気体が、光路空間Ｓに到達した際に、アウトガス５０に汚染された気体になり得る。また、吹出口１１に巻き込まれた気体により、光路空間Ｓにおいて、アウトガス５０が光学要素３ａに向かう流れが形成され得る。このため、光路空間Ｓからアウトガスを効果的に吹き飛ばすことが困難になりうる。また、気体吹出部１０から吹き出される気体の流量や範囲を拡大することは、それだけ多量に気体を消費することとなり、半導体デバイス等の生産コストの点で不利になりうる。

一方、本実施形態の第２供給部８では、気体吹出部１０に加えて、案内部材２０が設けられる。これにより、気体吹出部１０起因による巻き込み個所が、第２開口２０ｂに制限され、アウトガス５０の巻き込みが低減される。つまり、気体４２のクリーン度が向上する。加えて、気体吹出部１０の吹出口１１から吹き出された気体４３が、案内部材２０の第２開口２０ｂから取り込まれた気体４１と混ざりながら、気体４２として第１開口２０ａから光路空間Ｓに供給される。つまり、吹出口１１から吹き出された気体４３の流量より多くの流量の気体４２を光路空間Ｓに供給することができる。また、案内部材２０の第１開口２０ａから吹き出される気体の流速分布が、吹出口１１の近傍における気体の流速分布と比べて均一化されたものとなるため、光路空間Ｓにおける気体の局所的な高流速の分布が緩和される。即ち、光路空間Ｓにおいて局所的な流速分布を軽減し、アウトガス５０の巻き込みを低減し、かつ、高流速な気体を広範囲に光路空間Ｓに供給することができる。このように、本実施形態の第２供給部８は、従来の気体供給機構に比べ、光学要素３ａの曇りを防止する効果を高めることができ、更には、気体の消費量を低減することができるため、半導体デバイス等の生産コストの点で有利になりうる。

＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態について説明する。本実施形態では、第２供給部８の変形例について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で特に言及されない限り、露光装置１００の構成および処理は第１実施形態と同様である。

図８は、本実施形態の第２供給部８の構成例を示す図である。図８では、第２供給部８に加えて、第２供給部８の周辺における投影光学系３の一部、基板Ｗおよび基板ステージ４が図示されている。なお、図８に示す構成においても、図２（ａ）～（ｂ）に示すような排気部９が設けられてもよい。

気体吹出部１０の吹出口から吹き出される気体４３の温度および／または湿度が、第１供給部７から吹き出される気体４１の温度および／または湿度と異なる場合、光学要素３ａの周りの気体にゆらぎが生じることがある。このような気体のゆらぎは、基板Ｗを露光するための露光光（パターン光）や基板ステージ４の位置を計測するための計測光に影響を与え、基板上にパターンを精度よく形成することを困難にしうる。そのため、本実施形態の第２供給部８は、気体吹出部１０の吹出口１１から吹き出される気体４３の温度および／または湿度を調整する空調部１４を備える。空調部１４は、例えば、気体吹出部１０（吹出口１１）の上流側に設けられ、第２気体供給源３２から供給された気体の温度および／または湿度の調整を行い、当該調整を行った気体を気体吹出部１０（吹出口１１）に送出する。

一例として、空調部１４は、図８に示すように、吹出口１１から吹き出される気体４３の温度を調整する温度調整部１４ａ、および／または、当該気体４３の湿度を調整する湿度調整部１４ｂを含みうる。温度調整部１４ａは、温度調整後の気体の温度を計測する温度計１５ａと、チャンバ６の内部の温度（第１供給部７から供給された気体４１の温度）を計測する温度計１５ｂとを用いて、吹出口１１から吹き出される気体４３の温度を調整する。例えば、温度調整部１４ａは、温度計１５ａの計測結果と温度計１５ｂの計測結果との差が許容範囲に収まるように、吹出口１１から吹き出される気体４３の温度を調整しうる。一方、湿度調整部１４ｂは、湿度調整後の気体の湿度を計測する湿度計１６ａと、チャンバ６の内部の湿度（第１供給部７から供給された気体４１の湿度）を計測する湿度計１６ｂとを用いて、吹出口１１から吹き出される気体４３の湿度を調整する。例えば、湿度調整部１４ｂは、湿度計１６ａの計測結果と湿度計１６ｂの計測結果との差が許容範囲に収まるように、吹出口１１から吹き出される気体４３の湿度を調整しうる。

このように、本実施形態の第２供給部８は、気体吹出部１０の吹出口１１から吹き出される気体４３の温度および／または湿度を調整する空調部１４（温度調整部１４ａ、湿度調整部１４ｂ）を備える。これにより、光学要素３ａの周りに生じる気体のゆらぎを低減し、基板上へのパターンの形成精度を向上させることができる。

＜第３実施形態＞
本発明に係る第３実施形態について説明する。本実施形態では、第２供給部８の変形例について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で特に言及されない限り、露光装置１００の構成および処理は第１実施形態と同様である。また、本実施形態は、第２実施形態の構成を引き継ぐこともできる。

第１実施形態の第２供給部８では案内部材２０を筒状に構成したが、その構成に限られるものではない。例えば、案内部材２０は、気体吹出部１０の吹出口１１から吹き出される気体４３における周囲の気体４１の巻き込みを制御するために配置されているため、吹出口１１を囲っているならば、湾曲形状（曲線形状）に構成されてもよい。また、案内部材２０は、吹出口１１から吹き出される気体４３におけるアウトガス５０の巻き込みを防止する点に着目すれば、筒状の構成に限られず、図９に示すように左右の側壁を備えていない構成であってもよい。図９は、第２供給部８を－Ｙ方向側から見た図である。図９に示す第２供給部８の案内部材２０は、吹出口１１からの気体４３の吹出方向（－Ｙ方向）に沿うように吹出口１１の下方に延設された第１プレート部材２１のみを有している。なお、案内部材２０は、第１プレート部材２１に加えて、吹出口１１の上方に延設された第２プレート部材２２を更に有していてもよい。第２プレート部材２２を更に有する構成では、第１プレート部材２１のみを有する構成に比べて、吹出口１１から吹き出される気体４３における周囲の気体４１の巻き込みの制御性を向上させることができる。

＜第４実施形態＞
本発明に係る第４実施形態について説明する。本実施形態では、第２供給部８の変形例について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で特に言及されない限り、露光装置１００の構成および処理は第１実施形態と同様である。また、本実施形態は、第２実施形態の構成を引き継ぐこともできる。

図１０は、本実施形態の第２供給部８の構成例を示す図である。図１０では、第２供給部８に加えて、第２供給部８の周辺における投影光学系３の一部、基板Ｗおよび基板ステージ４が図示されている。なお、図１０に示す構成においても、図２（ａ）～（ｂ）に示すような排気部９が設けられてもよい。

本実施形態の第２供給部８では、図１０に示すように、気体吹出部１０（吹出口１１）が案内部材２０の基板側（即ち、第１プレート部材２１）に設けられている。この場合、第２供給部８から吹き出される気体４２の流速分布は、基板側の流速が速くなる傾向となる。つまり、基板Ｗから発生した直後のアウトガス５０を吹き飛ばすことができるため、アウトガス５０が光学要素３ａに到達することを防止するように光路空間Ｓからアウトガス５０を効果的に吹き飛ばすことができる。また、本実施形態の第２供給部８では、第２供給部８から吹き出される気体４２の流速分布における光学要素３ａ側は基板側より流速が遅いものの、アウトガスを吹き飛ばすのに十分な流速および流量を確保することができている。したがって、気体の流速が比較的速い基板側をアウトガス５０が通過したとしても、当該アウトガス５０が光学要素３ａに到達することを防止することができる。

＜第５実施形態＞
本発明に係る第５実施形態について説明する。本実施形態では、第２供給部８の変形例について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で特に言及されない限り、露光装置１００の構成および処理は第１実施形態と同様である。また、本実施形態は、第２実施形態の構成を引き継ぐこともできる。

図１１は、本実施形態の第２供給部８の構成例を示す図である。図１１では、第２供給部８に加えて、第２供給部８の周辺における投影光学系３の一部、基板Ｗおよび基板ステージ４が図示されている。なお、図１１に示す構成においても、図２（ａ）～（ｂ）に示すような排気部９が設けられてもよい。

本実施形態の第２供給部８では、気体吹出部１０が吹出口１１を複数有している。図１１に示す例では、気体吹出部１０は、案内部材２０の光学要素３ａ側（即ち、第２プレート部材２２）に設けられた第１吹出口１１ａと、案内部材２０の基板Ｗ側（即ち、第１プレート部材２１）に設けられた第１吹出口１１ａとを有している。第１吹出口１１ａから吹き出される気体の供給源と、第２吹出口１１ｂから吹き出される気体の供給源とは、共通の系統であってもよいし、別系統であってもよい。本実施形態の第２供給部８の構成では、第２供給部８から吹き出される気体４２の流速分布は、光学要素３ａ側と基板Ｗ側の両方で流速が速くなり、全体として流速が均一化される傾向となる。そのため、光路空間Ｓからアウトガス５０を効果的に吹き飛ばすことができる。また、高さ方向における全体で流速を高めることができるため、基板Ｗからのアウトガス５０の発生が広範囲にわたり、第２供給部８の左右方向（Ｘ軸方向）に漏れた場合においても、より有効に光学要素３ａへのアウトガス５０の到達を防止することができる。また、図１１では、気体吹出部１０が、第１プレート部材２１を貫通して、複数配置された例を示したが、気体吹出部１０が第２プレート部材２２を貫通して、複数配置されてもよい。

＜第６実施形態＞
本発明に係る第６実施形態について説明する。本実施形態では、第２供給部８の変形例について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で特に言及されない限り、露光装置１００の構成および処理は第１実施形態と同様である。また、本実施形態は、第２実施形態やその他の実施形態の構成を引き継ぐこともできる。

図１２は、本実施形態の第２供給部８の構成例を示す図である。図１２では、第２供給部８に加えて、第２供給部８の周辺における投影光学系３の一部、基板Ｗおよび基板ステージ４が図示されている。なお、図１２に示す構成においても、図２（ａ）～（ｂ）に示すような排気部９が設けられてもよい。

本実施形態の第２供給部８では、案内部材２０が途中で曲がった形状を有する。そして、当該案内部材２０の内部に、少なくとも１つの吹出口１１が配置されうる。図１２に示す構成では、吹出口１１が案内部材２０の光学要素３ａ側（即ち、第２プレート部材２２）に設けられているが、それに限られず、吹出口１１が案内部材２０の基板Ｗ側（即ち、第１プレート部材２１）、若しくはその両方に設けられてもよい。本実施形態の第２供給部８の構成では、投影光学系３（光学要素３ａ）の周囲におけるスペースの制約上、第２供給部８を配置することができない場合などにおいて利点がある。

＜第７実施形態＞
本発明に係る第７実施形態について説明する。本実施形態では、第２供給部８の配置例について説明する。なお、本実施形態は、第１実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で特に言及されない限り、露光装置１００の構成および処理は第１実施形態と同様である。また、本実施形態は、上述したその他の実施形態の構成を引き継ぐこともできる。

上記の実施形態では、投影光学系３からの光（パターン光）が通過する光路空間Ｓに気体４２を供給するように第２供給部８を配置する例を説明した。しかしながら、それに限られず、照明光学系１からの光（スリット光）が通過する光路空間に気体４２を供給するように第２供給部８を配置することもできる。例えば、照明光学系１と原版Ｍ（原版ステージ２）との間において照明光学系１からの光が通過する空間に気体４２を供給するように第２供給部８を配置してもよい。また、原版Ｍ（原版ステージ２）と投影光学系３との間において原版Ｍを透過した光が通過する空間に気体４２を供給するように第２供給部８を配置してもよい。これにより、アウトガスが照明光学系１の光学要素や原版Ｍに到達して当該光学要素や原版Ｍを曇らせることを防止することができる。

ここで、照明光学系１の光学要素を曇らせる要因について説明する。原版ステージ２は、一般に、全ての部品が洗浄された金属から構成されているわけではない。例えば、樹脂部品、接着剤、グリース、さらには金属部品であっても洗浄残りが存在する。この場合、樹脂部品、接着剤、グリース、洗浄残りから、アウトガスが発生する場合がある。このアウトガスが照明光学系１の光学要素に達すると、光学要素を曇らせる要因となる。同様に、原版ステージ２の部品から発生したアウトガスが原版Ｍに到達すると、原版Ｍを曇らせる要因となる。さらには、照明光学系１および／または投影光学系３が、原版ステージ２と同様にアウトガスを発生させる部品を使用している場合もある。この場合も同様に、アウトガスが照明光学系１の光学要素や原版Ｍに達すると、当該光学要素や原版Ｍを曇らせる要因となる。これらの場合、第１～第４実施形態で説明した第２供給部８を、照明光学系１からの光の光路空間に気体４２を供給するように配置することで、照明光学系１の光学要素および／または原版Ｍにアウトガスが到達することを防止することができる。つまり、照明光学系１の光学要素および／または原版Ｍの曇りを低減（抑制）することができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかか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（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像（加工）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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１：照明光学系、２：原版ステージ、３：投影光学系、４：基板ステージ、５：制御部、６：チャンバ、７：第１供給部、８：第２供給部、１０：気体吹出部、１１：吹出口、２０：案内部材、２１：第１プレート部材、２２：第２プレート部材

Claims (30)

1. 基板を露光する露光装置であって、
   前記基板を露光するための光を照射する光学系と、
   第１開口と第２開口とを有する案内部材と、
   前記第１開口と前記第２開口との間に配置され、前記第１開口に向けて第１気体を吹き出す吹出口と、
   を備え、
   前記案内部材は、前記吹出口から吹き出される前記第１気体と前記第２開口から取り込まれる第２気体とを含む気体を、前記第１開口から、前記光学系からの前記光が通過する光路空間に供給することを特徴とする露光装置。
2. 前記第２開口は、前記第１開口よりも前記光路空間から離れた位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記吹出口は、前記案内部材の内部に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記吹出口から吹き出される前記第１気体の流速は、前記第２開口から取り込まれる前記第２気体の流速より大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記第２開口から取り込まれる前記第２気体を供給する第１供給部と、
   前記吹出口から吹き出される前記第１気体を供給する第２供給部と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記第２供給部は、前記吹出口から吹き出される前記第１気体の温度を調整する温度調整部を含む、ことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 前記第２供給部は、前記吹出口から吹き出される前記第１気体の湿度を調整する湿度調整部を含む、ことを特徴とする請求項５又は６に記載の露光装置。
8. 前記第１供給部は、第１気体供給源からの気体を前記光学系が配置されるチャンバ内に供給し、
   前記第２供給部は、前記第１気体供給源とは異なる第２気体供給源からの気体を前記光路空間に供給する、ことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の露光装置。
9. 前記案内部材は、前記吹出口よりも前記光学系からの前記光が照射される第１方向側に配置され、前記吹出口から前記第１気体が吹き出される第２方向に延設されたプレート部材を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の露光装置。
10. 前記プレート部材は、第１端部とその反対側の第２端部とを含み、
    前記第１端部は前記吹出口より前記光路空間に近く、前記第２端部は前記吹出口より前記光路空間から遠い、ことを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
11. 前記プレート部材の前記第１端部は、前記光学系の前記光が照射される第１方向側に配置されている、ことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記光学系は、光を透過または反射する光学要素を含み、
    前記プレート部材の前記第１端部は、前記光学要素の一部の前記光が照射される第１方向側に配置されている、ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の露光装置。
13. 前記吹出口は、前記案内部材の前記プレート部材と離間して配置されている、ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の露光装置。
14. 前記案内部材は、前記プレート部材に対面するように、前記吹出口に対して前記プレート部材の反対側に延設された第２プレート部材を含み、
    前記吹出口は、前記第２プレート部材に設けられている、ことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の露光装置。
15. 前記吹出口は、前記案内部材の前記プレート部材に設けられている、ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の露光装置。
16. 前記案内部材は、内面の一部が前記プレート部材によって規定された筒状に構成され、
    前記吹出口の面積は、前記案内部材の断面積より小さい、ことを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の露光装置。
17. 筒状に構成された前記案内部材は、前記第１開口とその反対側に配置された前記第２開口とを有し、
    前記第１開口は前記吹出口より前記光路空間に近く、前記第２開口は前記吹出口より前記光路空間から遠い、ことを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
18. 前記吹出口を一端として前記案内部材の内側に配置された第１管部と、前記案内部材を貫通して前記第１管部の他端に連通する第２管部とを含む気体吹出部を備えることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の露光装置。
19. 前記気体吹出部は、前記吹出口を複数有する、ことを特徴とする請求項１８に記載の露光装置。
20. 前記光路空間の気体を排出する排気部を更に含む、ことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の露光装置。
21. 前記光学系は、前記基板にパターン像を投影する投影光学系であり、
    前記光路空間は、前記投影光学系と前記基板との間において前記投影光学系からの光が通過する空間である、ことを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の露光装置。
22. 前記基板を保持する基板ステージを備え、
    前記第１開口は、前記投影光学系と前記基板ステージとの間に配置されることを特徴とする請求項２１に記載の露光装置。
23. 前記光学系は、原版を照明する照明光学系であり、
    前記光路空間は、前記照明光学系と前記原版との間において前記照明光学系からの光が通過する空間、および、前記原版を透過した当該光が通過する空間のうち少なくとも一方である、ことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の露光装置。
24. 前記基板を露光するために用いる原版を保持する原版ステージを備え、
    前記第１開口は、前記照明光学系と前記原版ステージとの間に配置されることを特徴とする請求項２３に記載の露光装置。
25. 基板を露光する露光装置であって、
    前記基板を露光するための光を照射する光学系と、
    前記光学系からの前記光が通過する光路空間に気体を供給するための第１開口と気体を取り込むための第２開口とを有する案内部材と、
    前記案内部材の内部であって前記第１開口と前記第２開口との間に配置され、前記第１開口に向けて気体を吹き出す吹出口と、
    を備えることを特徴とする露光装置。
26. 前記第２開口は、前記第１開口よりも前記光路空間から離れた位置に配置されることを特徴とする請求項２５に記載の露光装置。
27. 基板を露光する露光装置であって、
    前記基板を露光するための光を照射する光学系と、
    前記光学系からの前記光が通過する光路空間に気体を供給するための第１開口と気体を取り込むための第２開口とを有する案内部材と、
    前記第１開口と前記第２開口との間に配置され、前記第１開口に向けて気体を吹き出す吹出口と、
    を備え、
    前記案内部材は、前記吹出口よりも前記光学系からの前記光が照射される第１方向側に配置され、前記吹出口から前記気体が吹き出される第２方向に延設されたプレート部材を含むことを特徴とする露光装置。
28. 前記プレート部材は、第１端部とその反対側の第２端部とを含み、
    前記第１端部は前記吹出口より前記光路空間に近く、前記第２端部は前記吹出口より前記光路空間から遠い、ことを特徴とする請求項２７に記載の露光装置。
29. 前記プレート部材の前記第１端部は、前記光学系の前記光が照射される第１方向側に配置されていることを特徴とする請求項２８に記載の露光装置。
30. 請求項１乃至２９のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    前記工程で露光された前記基板を現像する工程と、を含み、
    現像された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。

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