JPH09134865A

JPH09134865A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH09134865A
Application number: JP29236295A
Authority: JP
Inventors: Yasuaki Tanaka; 康明田中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-11-10
Filing date: 1995-11-10
Publication date: 1997-05-20
Anticipated expiration: 2015-11-10
Also published as: JP3677837B2

Abstract

(57)【要約】【課題】投影光学系の結像性能の変動を抑えると共
に、露光用照明光の照射エネルギーのロスを抑える。【解決手段】ＡｒＦエキシマレーザ光からなる照明光
ＩＬのもとで、レチクル１のパターンを投影光学系ＰＬ
を介してウエハ２上に露光する投影露光装置において、
投影光学系ＰＬを構成するレンズ３ａ〜３ｎ中のレンズ
３ｂの表面側及び裏面側の両面にレンズ３ｂの両面を覆
う密閉空間１２，１３を設け、その密閉空間１２，１３
に温調装置７を介して温度制御された窒素ガスを供給す
る。レンズ３ｂの硝材としては、温度により屈折率が比
較的変化し易い蛍石を選定し、レンズ３ｂの温度を変化
させることにより屈折率を変化させて、投影光学系ＰＬ
の結像特性を補正すると共に、ＡｒＦエキシマレーザ光
の波長帯に対して吸収帯のない窒素ガスを使用すること
により照射エネルギーのロスを抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体集積
回路、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、又は薄膜
磁気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程
中でマスクパターンを感光基板上に転写する投影露光装
置に関し、特にエキシマレーザ光等の酸素に吸収され易
い波長帯を有する照明光を使用する場合に適用して好適
なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より例えば半導体素子等を製造する
際に、マスクとしてのレチクルのパターンを投影光学系
を介してフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラ
スプレート）上に転写する投影露光装置（ステッパー
等）が使用されている。これらの投影露光装置では、レ
チクルの微細なパターンを高い解像度でウエハ上に転写
するため、更には既にウエハ上に形成されているパター
ン上に高い重ね合わせ精度でレチクルのパターンを投影
するために、投影光学系による投影像の結像特性（倍率
誤差を含むディストーション等）を常に高精度に所定の
状態に維持することが求められている。

【０００３】ところで、露光に際しては高い照射エネル
ギーの照明光が照射され、投影光学系の照明光吸収によ
り結像特性が初期状態から次第に変化してしまう場合も
ある。このため、投影光学系の結像特性を初期の状態に
維持するように、投影光学系全体の温度を一定に保つた
めの種々の方法が提案されている。例えば、投影光学系
周辺に温調された空気を流して、投影光学系の温度を一
定に保つようにする方法が提案されている。また、別の
方法として、投影光学系の例えば鏡筒の周囲に温調され
た液体を流す等の方法も提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の技
術においては、投影光学系全体は一様に冷却されるた
め、投影光学系全体の温度はほぼ一定に保たれる。しか
し、照明条件の違いや露光しようとするパターンの種類
の違い等による投影光学系内部での照明光の光路の違
い、投影光学系を構成するレンズの硝材の違いによる透
過率の差等によって、投影光学系内部にある程度の温度
分布が生ずることは避けられなかった。そして、これに
伴う投影光学系の結像性能の変動が、今日の高度集積回
路の進展による線幅の微細化に伴って無視できないよう
になってきた。

【０００５】また、線幅の微細化に伴い、露光用の照明
光としては高い解像度が得られる紫外光、更にはＡｒＦ
エキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）のような遠紫外光
等の短い波長の照明光が使用されるようになってきてい
る。ところが、これらの短い波長帯には酸素の吸収帯が
存在し、本来露光に使うべき照明光の照射エネルギーの
一部が空気中の酸素に吸収されてしまうという不都合が
あった。更に、紫外域以下の短波長の照明光は空気中の
酸素をオゾンに変化させる光化学反応を励起する。この
光化学反応により発生したオゾンもやはり照明光の照射
エネルギーを吸収する。

【０００６】また、紫外域以下の短波長の照明光を使用
する場合、例えばレチクルのパターン領域を保護するた
めのペリクル（防塵膜）が設けられた装置ではペリク
ル、ペリクル枠、及びレチクルによりほぼ密閉された空
間内で照明光によって酸素がオゾンに変化すると共に、
その発生したオゾンが拡散することなく蓄積する傾向が
あった。そのため、次第に照明光の吸収による損失が増
大するという不都合もあった。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、投影光学系の結
像性能の変動が少なく、露光用照明光の照射エネルギー
の吸収の少ない投影露光装置を提供することを第１の目
的とする。更に、本発明はペリクル（防塵膜）が設けら
れたレチクルを使用する場合に、露光用照明光の照射エ
ネルギーの損失が少ない投影露光装置を提供することを
第２の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の投影
露光装置は、所定の照明光（ＩＬ）のもとで、マスク
（１）上のパターン（ＰＡ）を投影光学系（ＰＬ）を介
して感光性の基板（２）上に転写する投影露光装置にお
いて、その投影光学系（ＰＬ）内の制御対象のレンズ
（３ｂ）の周辺にその照明光（ＩＬ）の波長に対する吸
収帯のない温度制御された流体を供給する温度制御手段
（５〜７，１５，１６）を設け、この温度制御手段を介
してその制御対象のレンズ（３ｂ）の温度を制御して、
その投影光学系（ＰＬ）の結像性能（倍率誤差を含むデ
ィストーション等）を制御するものである。斯かる本発
明の第１の投影露光装置によれば、投影光学系（ＰＬ）
を構成する複数のレンズの材質の違いによる光学特性の
温度特性の違いを利用して、制御対象のレンズ（３ｂ）
の温度を制御するだけで、投影光学系（ＰＬ）の結像特
性の変動を抑えることができる。また、照明光（ＩＬ）
の波長に対する吸収帯がないため、温度制御用の流体に
より照明光の光エネルギーが吸収されることなく基板
（２）上に到達する。

【０００９】また、本発明による第２の投影露光装置
は、照明光学系（ＥＬ）からの照明光（ＩＬ）のもと
で、マスク（１）上のパターン（ＰＡ）を投影光学系
（ＰＬ）を介して感光性の基板（２）上に転写する投影
露光装置において、その照明光（ＩＬ）の波長に対する
吸収帯のない温度制御された流体を、その照明光学系
（ＥＬ）とその基板（２）との間のその照明光（ＩＬ）
の光路上に供給する温度制御手段（５〜７，１５，１
６）を設け、この温度制御手段を介してその投影光学系
（ＰＬ）の結像性能を制御するものである。斯かる本発
明の第２の投影露光装置によれば、流体の温度を制御す
るだけで投影光学系（ＰＬ）の結像特性を制御すること
ができる。また、本発明の第１の投影露光装置の場合と
同様に、照明光（ＩＬ）の波長に対する吸収帯がないた
め、温度制御用の流体により照明光の光エネルギーが吸
収されることなく基板（２）上に到達する。

【００１０】また、本発明による第３の投影露光装置
は、所定の照明光（ＩＬ）のもとで、マスク（１）のパ
ターン形成面上のパターン（ＰＡ）を投影光学系（Ｐ
Ｌ）を介して感光性の基板（２）上に転写する投影露光
装置において、そのマスク（１）のそのパターン形成面
上に所定の間隔をあけて光透過性の防塵膜（３１）を張
設し、そのマスク（１）とその防塵膜（３１）との間に
その照明光（ＩＬ）の波長に対する吸収帯のない流体を
封入したものである。斯かる本発明の第３の投影露光装
置によれば、防塵膜（３１）によりレチクル（１）への
塵埃の付着を防止することができる。また、照明光（Ｉ
Ｌ）の波長に対して吸収帯がない流体が使用されている
ため、照明光の照射エネルギーの損失が少ない。例えば
照明光（ＩＬ）としてＡｒＦエキシマレーザ光等の紫外
域の波長の照明光が使用された場合、照明光の波長に対
する吸収帯のない流体としては窒素ガス（Ｎ₂）等の空
気以外の流体が使用される。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明による投影露光装置
の実施の形態の一例について図面を参照して説明する。
本例は、レチクル上のパターンをウエハ上のショット領
域に一括露光するステッパー型の投影露光装置に本発明
を適用したものである。図１は、本例の投影露光装置の
概略的な構成を示し、一部を断面図で示している。この
図１において、発振波長が１９３ｎｍ付近で狭帯化され
たＡｒＦエキシマレーザ光源及び照明光のレチクル１上
の照度分布を均一化するフライアイレンズ等を含む照明
光学系ＥＬからの照明光ＩＬは、レチクル１を照明し、
投影光学系ＰＬを介して、レチクル１の下面のパターン
領域ＰＡに形成されたパターンをウエハ２上の各ショッ
ト領域に縮小投影する。照明光ＩＬとしては、Ａｒエキ
シマレーザ光以外に例えばＫｒＦエキシマレーザ光、銅
蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波、あるいは超高圧水
銀ランプの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）を用いてもよ
い。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取
り、Ｚ軸に垂直な平面内で、図１の紙面に平行にＸ軸
を、図１の紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。なお、
投影光学系ＰＬの構成については後で詳しく説明する。

【００１２】レチクル１は不図示のレチクルホルダを介
してレチクルステージ１ａ上に載置されている。レチク
ルステージ１ａはＸ方向、Ｙ方向、回転方向にレチクル
１の位置決めを行う。一方、ウエハ２はウエハホルダ９
上に真空吸着され、ウエハホルダ９はウエハステージ８
上に固定されている。ウエハステージ８は、ウエハ２を
Ｘ方向、Ｙ方向に所謂ステップ・アンド・リピート方式
で駆動すると共に、投影光学系ＰＬの最良結像面に対
し、任意方向にウエハ２の表面を傾斜可能で、且つ光軸
ＡＸ方向（Ｚ方向）にウエハ２を微動できるように構成
されている。また、ウエハステージ８のＸＹ平面内での
位置は不図示のレーザ干渉計によって、例えば０．０１
μｍ程度の分解能で常時検出されている。ウエハステー
ジ８の位置情報（又は速度情報）は不図示の主制御系に
送られ、主制御系はこの位置情報（又は速度情報）に基
づいてウエハステージ８の位置を制御する。

【００１３】ここで、投影光学系ＰＬの構成について説
明する。本例では、投影光学系ＰＬを構成する複数のレ
ンズ中に焦点距離、屈折率等の光学特性の温度変化によ
る変化量（温度特性）が他のレンズと異なる硝材よりな
るレンズ（以下、「制御可能レンズ」という）を１枚又
は複数枚組み込み、その制御可能レンズの内で、制御し
ようとする投影光学系の結像性能が当該レンズの光学特
性の変動に伴って変化するようなレンズを選んで制御対
象レンズとする。そして、その制御対象レンズの温度を
このレンズに直接接触する流体（以下「制御用流体」と
いう）により制御して例えば屈折率を変化させ、投影光
学系ＰＬの結像特性を制御するものである。同時に、こ
の流体として照明光のエネルギーの吸収の少ない物質を
選択して照明エネルギーのロスを防止する。本例の投影
光学系ＰＬは、石英のレンズ及び蛍石のレンズより構成
され、制御対象レンズとして蛍石のレンズを使用し、制
御用流体として窒素ガスを使用する。

【００１４】図１において、投影光学系ＰＬのレンズ群
はレチクル１に近い方から順にレンズ３ａ，３ｂ，３
ｃ，…，３ｎから構成されており、それら複数のレンズ
３ａ〜３ｎは投影光学系ＰＬの外郭を構成する鏡筒４が
形成する空間１４に配置され、それらレンズ３ａ〜３ｎ
の外周部は不図示のレンズ枠を介して鏡筒４の内側に固
定されている。これらのレンズ群は大部分が石英より形
成されているが、少なくともレンズ３ｂは蛍石より形成
されている。本例のように遠紫外域の照明光を使用する
場合、投影光学系に使用されるレンズの硝材としては石
英、及び蛍石等となる。これらの材質の熱膨張率はそれ
ぞれ異なっており、例えば蛍石は石英に比べて屈折率が
変化し易く、蛍石よりなるレンズは制御対象レンズとし
て使用することができる。

【００１５】このレンズ３ｂ、その表面側で隣合うレン
ズ３ａ、及び鏡筒４により密閉空間１２が形成され、レ
ンズ３ｂ、その裏面側で隣合うレンズ３ｃ、及び鏡筒４
により密閉空間１３が形成されている。空間１２を構成
する鏡筒４の一部には外部の温調装置７からの温度調節
された窒素（Ｎ₂）ガスを導入するための導入口１０Ａ
と、空間１２中の窒素ガスを排出するための排出口１１
Ａとが設けられている。また、空間１３を構成する鏡筒
４の一部には、空間１２の場合と同様に、外部の温調装
置７からの温度調節された窒素ガスを導入するための導
入口１０Ｂと、空間１３中の窒素ガスを排出するための
排出口１１Ｂとが設けられている。空間１２，１３の温
度を調節するための窒素ガスは、外部の温調装置７から
供給配管１５を介して導入口１０Ａ，１０Ｂからそれぞ
れ空間１２，１３に供給され、空間１２，１３の温度を
制御した後、排出口１１Ａ，１１Ｂからそれぞれ排出さ
れ、排出配管１６を介して、温調装置７に戻る構成とな
っている。

【００１６】また、鏡筒４の側壁から空間１３の中央に
向けて温度センサ５が突き出ており、この温度センサ５
により空間１３の温度が測定される。なお、温度センサ
５の先端は、投影光学系ＰＬの露光領域外に位置するよ
うに配置される。温度センサ５の測定信号は外部の温度
計測装置６に供給されており、温調装置７は温度計測装
置６で計測される温度と目標温度とを比較して、空間１
２及び空間１３に供給する窒素ガスの温度を調節する。

【００１７】本例では、空間１２，１３に供給される制
御用流体として窒素ガスを使用しているが、窒素ガスに
限定されるものではなく、以下に説明する条件に適合す
るものであれば何れのものも使用することができる。即
ち、制御用流体は、制御対象のレンズ、即ちレンズ３ｂ
の温度を調節するために使用される。従って、制御用流
体としては、気体及び液体共に使用することができる
が、空間１２，１３を構成するレンズ及び鏡筒等の材質
を腐食せず、不活性で、毒性のない取扱が容易な物質が
選定される。更に、本例では特に使用される露光用の照
明光に対して光化学的に安定、且つ照明光の波長域の吸
収帯のない物質を選択する。

【００１８】図３は、ＡｒＦエキシマレーザ光の吸収ス
ペクトルを示し、図３（ａ）及び図３（ｂ）はそれぞれ
空気中及び窒素ガス中における吸収スペクトルの状態を
示している。この図３（ａ），（ｂ）において横軸は波
長λ〔ｎｍ〕、縦軸はスペクトル強度Ｉを示す。図３
（ａ）の凹凸線２１に示すように、ＡｒＦエキシマレー
ザ光は、波長が約１９２．８〜１９３．７ｎｍ迄の幅で
波長が約１９３．２ｎｍにほぼ中心をもつスペクトルを
有している。この波長帯の中の複数の狭い波長帯には酸
素（Ｏ₂）の吸収帯（Schumann-Runge帯）が存在する。
図３（ａ）では、波長の長い順番にそれらの吸収帯ａ１
〜ａ６を示す。

【００１９】また、ＡｒＦエキシマレーザ光を使用する
場合は、共振器内に帯域フィルターを挿入する等の方法
により狭帯化処理を施している。しかし、この狭帯化処
理を行う際に、図３（ａ）に示すように酸素の吸収帯を
完全に外す形での狭帯化は極めて困難で、狭帯化された
波長域に酸素の吸収帯が重なってしまことは避けられな
い。従って、制御用流体として酸素を含む空気を使用す
ることは好ましくない。

【００２０】また、空気中のオゾン（Ｏ₃）は波長約３
２０ｎｍから短波長にかけて拡がるハートレイ帯と呼ば
れる強い吸収帯をもつ。特にこのオゾンは酸素よりも強
い吸収力をもつ。そのため、空気中からオゾンを排除す
るだけでもレーザ光の照射エネルギー量の吸収割合が大
きく減少する。従って、制御用流体としてオゾンを除去
した空気を使用することによっても、通常の空気を使用
する場合に比べてレーザエネルギーの吸収を大きく減ら
すことができる。

【００２１】一方、本例で使用される窒素ガスは、図３
（ｂ）の凹凸曲線２２に示すように、ＡｒＦエキシマレ
ーザ光の波長域には吸収帯がなく、レーザエネルギーを
殆ど吸収しない。また、例えば制御用流体として空気を
使用した場合には、如何に清浄にした空気でも僅かに残
存するアンモニウムイオン（ＮＨ₄ ⁺）、硫酸イオン（Ｓ
Ｏ₄ ^2-）、及び有機シラノール類等の不純物が、レーザ
エネルギーにより活性化してレンズ表面に曇り物質を生
成する危険性がある。しかし、窒素ガスの場合は、それ
らの不純物を含まず、また反応的に不活性であるため、
曇り物質を生成することもなくレンズ表面が清浄に保た
れる。窒素ガスは取扱が用意であり、また反応的に不活
性であり、特に安全性に優れている。そのために、殆ど
の種類の照明光に対する制御用流体として好適に使用さ
れる。なお、制御用流体としては窒素ガス及びオゾンを
除去した空気以外に炭酸ガス（ＣＯ₂）等各種の気体の
使用が可能である。例えば炭酸ガスは波長１９０ｎｍ及
び２５４ｎｍ周辺に吸収帯があり、ＡｒＦエキシマレー
ザ光（波長１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ光（波
長２４８ｎｍ）を使用する場合は適当ではないが、照明
光として水銀ランプのｇ線（波長４３６ｎｍ）又はｉ線
（波長３６５ｎｍ）が使用される場合は制御用流体とし
ての使用が可能である。

【００２２】以上のように構成された本例の露光装置の
動作について以下に説明する。先ず、予め制御対象のレ
ンズ３ｂの温度Ｔと屈折率Ｒとの関係を求め、屈折率Ｒ
を変数とする関数の形で記憶する。ここで、この求めら
れた温度Ｔを表す関数を関数ｆ（Ｒ）とする。また、レ
ンズ３ｂの屈折率の変化量ΔＲに対する投影光学系ＰＬ
の倍率及びディストーション等の結像特性の変化量ΔＭ
（この場合、倍率とする）の関係を求め、倍率の変化量
ΔＭを変数とする関数の形で記憶する。この求められた
屈折率の変化量ΔＲを表す関数をｇ（ΔＭ）とする。次
に、大気圧、湿度、及び大気温度等の環境データの変動
量及び露光中の照明光の照射量の変化量に対する投影光
学系ＰＬの結像性能の変化量の関係を調べる。投影光学
系ＰＬの結像性能を短時間で計測する手段があるならば
それを利用して、実際の露光時に投影光学系ＰＬの結像
性能の変化量を測定するようにしてもよい。

【００２３】次に、実際の露光時における投影光学系Ｐ
Ｌの結像特性の補正動作について説明する。環境データ
及び照明光の照射量から現時点における投影光学系ＰＬ
の結像特性を算出する。次に、設計時の結像特性との差
を求める。そして、この求められた差を相殺するよう
に、レンズ３ｂの目標温度を決定する。この場合、先に
求められた関数ｇ（ΔＭ）により投影光学系ＰＬの結像
特性の変化量に対するレンズ３ｂの屈折率の変化量ΔＲ
を求め、この屈折率の変化量ΔＲに対して関数ｆ（Ｒ）
によりレンズ３ｂの目標温度を求める。

【００２４】次に、図１の温調装置７から所定の温度に
調節された窒素ガスを空間１２，１３に循環させ、レン
ズ３ｂが目標温度になるように窒素ガスの温度及び流量
を制御する。なお、本例ではレンズ３ｂの温度（平均温
度）を直接測定していないが、温度センサ５の測定温度
がほぼレンズ３ｂの目標温度になるようように制御す
る。但し、更に精密な制御を必要とする場合は、先ず、
図１の温度センサ５の温度がレンズ３ｂの目標温度にな
るように温調装置７を制御した後、結像特性を測定しな
がら微調節を行って、投影光学系ＰＬの結像特性が設計
値に最も近い状態になるときの温度センサ５の測定温度
の値を以後目標値として制御するようにすればよい。

【００２５】以上の動作は、実際の露光時には常に継続
される。従って、投影光学系ＰＬの露光工程全体にわた
って結像性能が一定に保たれることになる。更に、上記
の温度制御を窒素ガスを用いて行うことにより、従来で
あれば空気が入っていた場所が窒素ガスに置き換えられ
ることになる。このことにより、本例のように、露光用
の光源としてＡｒＦエキシマレーザ光のような短波長の
光を用いる場合に、酸素が光エネルギーを吸収して照射
エネルギーが減少する現象を防止することができる。ま
た、空気に変えて窒素等の化学的又光学的に不活性な気
体或いは反応性の少ない流体を使用しているので、オゾ
ン発生による弊害は生じない。また、本例のように照明
光としてＡｒＦエキシマレーザ光を用いる場合だけでな
く、各種の照明光に対して、その使用される照明光の波
長域に対して吸収帯が存在しない流体を制御用流体とし
て選定するため、どのような照明光が使用される場合で
も、照射エネルギーがその流体に吸収されることなくウ
エハＷ上に効率的に照射される。

【００２６】次に、本発明の投影露光装置の実施の形態
の他の例について図２を参照して説明する。本例は、レ
チクルの下部にレチクルのパターン面への異物の付着を
防止するためのペリクル（防塵膜）を取り付け、そのペ
リクルとレチクルのパターン面との間に密閉空間を形成
して、その密閉空間中に窒素ガスを封入すると共に、更
に、照明光学系から投影光学系までの空間を密閉して、
その密閉空間に窒素ガスを封入するものである。他の構
成は図１の例と同様であり、同様箇所には同一符号を付
してその詳細説明を省略する。

【００２７】図２は、本例の投影露光装置の概略構成を
示し、この図２において、レチクル１のパターン面に対
して所定の間隔でペリクルフレーム３２を介してほぼ平
行にペリクル３１が張設されている。ペリクル３１は透
明なほぼ正方形の薄膜から構成されており、そのペリク
ル３１、レチクル１、及びペリクルフレーム３２により
レチクル１のパターン領域ＰＡの全体を覆う密閉空間３
３が構成されている。空間３３には窒素ガスが封入され
ている。この密閉された空間３３を窒素雰囲気にするた
めには、ペリクルの貼り付け作業の際に窒素ガス雰囲気
中にて行うか、又は、ペリクル膜の強度が十分大きい場
合は、一度ペリクルを貼り付けた後に、レチクル、ペリ
クルフレーム、及びペリクルにより形成される空間を真
空に近い状態にして窒素を封入するようにしてもよい。

【００２８】また、照明光学系ＥＬの下部及び投影光学
系ＰＬの鏡筒４の上部は共に円筒状のフレーム３４に固
定されており、照明光学系ＥＬの下面、フレーム３４、
投影光学系ＰＬの鏡筒４、及び投影光学系ＰＬの最上部
のレンズ３ａによりほぼ密閉された空間３５が形成され
ている。この空間３５にはレチクル１及びレチクルステ
ージ１ａ等も含まれている。この空間３５には温度を調
節するための窒素ガスが循環されている。窒素ガスは外
部の温調装置３６から供給配管３７を経て、フレーム３
４の一部に設けられた導入口３５ａから空間３５に供給
され、空間３５の内部温度を調節した後、フレーム３４
の一部に設けられた排出口３５ｂから排出配管３８を介
して温調装置３６に戻る工程となっている。また、フレ
ーム３４の一部には、空間３５の温度を計測するための
温度センサ３９が設置されている。温度センサ３９の測
定値は温度計測装置４０に供給されており、温調装置３
６は温度センサ３９の測定値と目標温度とを比較して、
空間３５に供給する窒素ガスの温度及び流量を制御す
る。

【００２９】なお、本例ではペリクル３１とレチクル１
との間の空間３３及び照明光学系ＥＬと投影光学系ＰＬ
との間の空間３５の２つの空間を設けたが、それぞれ単
独で構成してもよい。また、図１の例と同様に、空間３
３及び空間３５に封入される物質は、窒素ガスに限定さ
れるものではなく、図１の例と同様に照明光の種類に合
わせて種々の成分を選択して使用する。

【００３０】以上のように構成された本例の投影露光装
置によれば、照明光学系ＥＬから射出された照明光ＩＬ
は、空気に接触することなく投影光学系ＰＬに到達す
る。従って、図１の例で述べた効果に加えて、照明光学
系ＥＬからウエハ２上に到達する間に空気中の酸素によ
り吸収されるレーザエネルギーの量が更に減少し、光源
からのエネルギーが有効に利用される。また、ペリクル
３１の空間３３に窒素が封入されているため、オゾンが
発生することもなく、オゾンの蓄積により照明エネルギ
ーが著しく吸収される等の弊害も生じない。

【００３１】また、空間３６の温度が制御されているた
め、レチクル１の温度も調節される。従って、例えばレ
チクル１の熱膨張によるパターンの歪み又は結像特性の
変化が抑えられる効果もある。なお、上述のようにペリ
クル３１の空間３３を、レチクル１を覆う空間３５とは
別に単独で設けた場合には、空間３３に封入した窒素ガ
スがＡｒＦエキシマレーザ光を吸収しない効果と共に、
レーザエネルギーにより例えば曇り物質等の不純物が生
成し、パターン面の汚染が発生する現象が抑制される効
果がある。

【００３２】また、大気圧の変動に対して、レチクル
１、ペリクル３１、及びペリクルフレーム３２により囲
まれた空間３３の内圧を調整するために、窒素ガスが封
入された空間３３にある程度外気が流通するような構造
にする、即ちペリクルフレーム３２の一部に通気孔を設
けることも考えられる。このような構造にした場合は、
空間３３内に徐々に酸素が混入することになり、効果が
低下することも考えられる。このような場合には、本例
のようにレチクル１を囲む空間全体を窒素ガス雰囲気に
することにより、初期の目的を達成することができる。
また、レチクルを保管する場所が空気に曝された雰囲気
である場合には、徐々に酸素が混入することになり、期
待する効果が得られない。従って、レチクルを保管する
場所も窒素雰囲気とすることが望ましい。

【００３３】なお、本発明はステッパー型の投影露光装
置に限らず、レチクルとウエハとを同期走査してレチク
ルのパターンをウエハ上のショット領域に逐次転写する
ステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の投影
露光装置にも同様に適用できる。このように、本発明は
上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々の構成を取り得る。

【００３４】

【発明の効果】本発明の第１の投影露光装置によれば、
温度制御された流体を用いて投影光学系中の一部のレン
ズの温度を制御することにより、投影光学系の結像特性
を補正する。従って、例えば環境条件や照明光の照射量
の変化に伴う投影光学系の結像性能の変動を抑制するこ
とができる。また、流体として照明光の波長に対して吸
収帯のない流体を使用するため、照明光の照射エネルギ
ーのロスが避けられる利点がある。

【００３５】また、本発明の第２の投影露光装置によれ
ば、流体の温度を制御するだけで投影光学系の結像特性
の変動を抑制することができる。また、照明光の波長に
対する吸収帯がないため、温度制御用の流体により照明
光の光エネルギーが吸収されることなく基板上に到達す
る利点がある。また、本発明の第３の投影露光装置によ
れば、防塵膜によりレチクルのパターン面への塵埃の付
着を防止することができる。また、照明光を吸収しない
流体を封入しているため、照明光の照射エネルギーの損
失が少ない利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投影露光装置の実施の形態の一例
を示す一部を断面図とした概略構成図である。

【図２】本発明による投影露光装置の実施の形態の他の
例を示す一部を断面図とした概略構成図である。

【図３】（ａ）は空気中のＡｒＦエキシマレーザのスペ
クトルを示す図、（ｂ）は窒素ガス中のＡｒＦエキシマ
レーザのスペクトルを示す図である。

【符号の説明】

１レチクル２ウエハＥＬ照明光学系ＰＬ投影光学系３ａ〜３ｃ，３ｎ投影光学系のレンズ４鏡筒５，３９温度センサ６，４０温度計測装置７，３６温調装置８ウエハステージ１５，３７供給配管１６，３８排出配管３１ペリクル３２ペリクルフレーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の照明光のもとで、マスク上のパタ
ーンを投影光学系を介して感光性の基板上に転写する投
影露光装置において、前記投影光学系内の制御対象のレンズの周辺に前記照明
光の波長に対する吸収帯のない温度制御された流体を供
給する温度制御手段を設け、該温度制御手段を介して前
記制御対象のレンズの温度を制御して、前記投影光学系
の結像性能を制御することを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】照明光学系からの照明光のもとで、マス
ク上のパターンを投影光学系を介して感光性の基板上に
転写する投影露光装置において、前記照明光の波長に対する吸収帯のない温度制御された
流体を、前記照明光学系と前記基板との間の前記照明光
の光路上に供給する温度制御手段を設け、該温度制御手
段を介して前記投影光学系の結像性能を制御することを
特徴とする投影露光装置。
【請求項３】所定の照明光のもとで、マスクのパター
ン形成面上のパターンを投影光学系を介して感光性の基
板上に転写する投影露光装置において、前記マスクの前記パターン形成面上に所定の間隔をあけ
て光透過性の防塵膜を張設し、前記マスクと前記防塵膜
との間に前記照明光の波長に対する吸収帯のない流体を
封入したことを特徴とする投影露光装置。