JPH09162117A

JPH09162117A - 露光装置

Info

Publication number: JPH09162117A
Application number: JP7344590A
Authority: JP
Inventors: Haruo Ozawa; 治夫小沢
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 1997-06-20
Anticipated expiration: 2015-12-05
Also published as: JP3629790B2

Abstract

(57)【要約】【課題】露光光が短波長となっても、光化学反応によ
る曇り物質及びオゾンの発生を効果的に防止する。【解決手段】照明光学系の一部を構成する筺体３８の
内部に、図示の点線矢印で示されるガスの流通経路が形
成されている。この流通経路を介して鏡筒６８、７０、
７２の内部空間の空気を窒素ガスに置換している。ま
た、開閉装置９２Ｆの吹き出し口から窒素ガスが筺体３
８の内部空間にも供給されている。従って、筺体３８内
及び鏡筒６８、７０、７２内の空間の酸素濃度が低く維
持され、光化学反応の過程における酸化反応を防止する
ことができ、後に続く生成物（曇り物質）の発生がなく
防曇を行うことができるとともに露光光が酸素を反応さ
せることによるオゾンの発生をも効果的に防止（あるい
は抑制）することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置に係り、
更に詳しくはマスク（又はレチクル、以下適宜「レチク
ル」と総称する）に形成されたパターンを投影光学系を
介して感光基板上に投影露光する露光装置に関する。本
発明は、露光光として紫外線を用いる露光装置に適用し
て好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の露光装置では、各種の波
長帯域の光を露光光として基板上に照射している。露光
光にはｅ線（波長λ＝５４６ｎｍ）、ｇ線（λ＝４３６
ｎｍ）、ｈ線（λ＝４０５ｎｍ）、ｉ線（λ＝３６５ｎ
ｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（λ＝２４８ｎｍ）等が
用いられている。これら単波長の露光光は、例えば光源
としての水銀ランプから出る広範囲の波長帯域の中から
所望の波長だけを透過するフィルタ又は波長選択性薄膜
（レンズやミラーの表面に蒸着して所望の波長だけを透
過又は反射する光学薄膜）を用いて取り出している。光
源から放射された露光光は、レチクルを照明する照明光
学系及びレチクルに形成された微細パターンを感光基板
上に結像させる投影光学系（投影レンズ）により前記微
細パターンを感光基板上に転写・露光している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の露
光装置において、パターン線幅の微細化に伴い、スルー
プット及び解像度の向上が要求されるようになり、これ
に伴って露光光としてはますますハイパワーなものが要
求されると同時に、露光光の波長帯域の短波長化が進ん
でいる。

【０００４】しかし、ｉ線（波長λ＝３６５ｎｍ）を露
光光とする露光装置及びｉ線より短波長の露光光を用い
る露光装置においては、短波長化により、露光光が空気
中の不純物を酸素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（曇り物質）がガラス部材
に付着し、ガラス部材に不透明な「曇り」が生じるとい
う不都合があった。ここで、曇り物質としては、例えば
亜硫酸ＳＯ₂が光のエネルギーを吸収し励起状態となる
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前記「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、吸収される結果前記光学系の透過率が減少するこ
とになる。

【０００５】特に、ＫｒＦエキシマレーザのように露光
光がｉ線より波長が短い２４８ｎｍ以下になる短波長領
域では、露光光がより強い光化学反応を起こさせ、前記
「曇り」を生じるばかりでなく、同時に露光光がさらに
空気中の酸素を反応させてオゾンを発生、残存酸素と生
成オゾンがともに露光光を吸収してしまう現象がある。
そのため露光光の感光基板に到達するまでの光量（透過
率）が少なくなりスループットが小さくなるという不都
合も生じていた。このような場合、前記曇り物質（付着
物）は水溶性であり拭き取ることも可能ではあるが、照
明光学系や投影光学系は、鏡筒に複数のレンズ、ミラー
等の光学要素を保持させた状態で固定されているため、
清掃のためにはこれを分解しなければならず、極めて作
業性が悪かった。

【０００６】本発明は、かかる従来例の有する不都合に
鑑みてなされたもので、その目的は露光光が短波長とな
っても、光化学反応による曇り物質及びオゾンの発生を
効果的に防止することができる露光装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、露光光源からの露光光により照明光学系を介してマ
スクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを投影
光学系を介して感光基板上に投影露光する露光装置であ
って、前記露光光源から前記マスクに至る露光光の光路
上に配置される光学系が複数ブロックに分割され、前記
複数ブロックの内、１又は２以上の特定ブロックが、筺
体とこの筺体内に収納された１又は２以上の鏡筒と、各
鏡筒に保持された光学要素とを備え、当該各特定ブロッ
クを構成する前記筺体内及び鏡筒内の空間の酸素濃度が
低く維持されていることを特徴とする。

【０００８】これによれば、特定ブロックにおいては、
筺体内及び鏡筒内の空間の酸素濃度が低く維持されてい
ることから、光化学反応の過程における酸化反応を防止
することができ、後に続く生成物（曇り物質）の発生が
なく防曇を行うことができるとともに露光光が酸素を反
応させることによるオゾンの発生をも効果的に防止（あ
るいは抑制）することができる。従って、露光光源から
マスクに至る露光光の光路上に配置される光学系の全ブ
ロックが特定ブロックとされている場合には、曇り物質
の発生、オゾンの発生をほぼ完全に防止することがで
き、露光光の散乱、吸収を一層効果的に防止することが
できる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の露光装置において、前記特定ブロックを構成する筺体
に、当該筺体の一端から当該筺体内の各鏡筒を順次連通
すると共に各鏡筒内の光学要素相互間の空間を順次くま
なく経由して前記筺体の他端に至るガスの流通経路が形
成されていることを特徴とする。

【００１０】これによれば、特定ブロックを構成する筺
体に形成されたガスの流通経路を介して当該筺体内の各
鏡筒内の光学要素相互間の空間の空気を不活性ガスに置
換したり、ガスの流通経路を介して各鏡筒内の光学要素
相互間の空間の空気を排気することにより真空状態にし
たりすることができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の露光装置において、前記流通経路を介して各鏡筒内の
空間の空気が外部に排出され、当該空間が真空に維持さ
れていることを特徴とする。

【００１２】これによれば、各鏡筒内の空間の酸素濃度
を長期間に渡って極めて低く抑さえることができ、これ
により長期間に渡って光化学反応の過程における酸化反
応を防止することができる。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の露光装置において、前記流通経路を介して各鏡筒内の
空間に不活性ガスが充填され、この状態が維持されてい
ることを特徴とする。これによれば、各鏡筒内の空間の
空気が不活性ガスに置換された状態が維持されるので、
各鏡筒内の空間の酸素濃度を長期間に渡って極めて低く
抑さえることができる。この場合において、ガスの流通
経路内に不活性ガスを連続的に循環させてもよく、ある
いは間欠的に流通経路内に不活性ガスを供給してもよ
い。

【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
４のいずれか一項に記載の露光装置において、前記特定
ブロックの筺体内空間が真空に維持されていることを特
徴とする。

【００１５】請求項６に記載の発明は、請求項１又は３
に記載の露光装置において、前記特定ブロックの筺体内
空間に不活性ガスが充填され、この状態が維持されてい
ることを特徴とする。

【００１６】この場合において、特定ブロックの筺体内
空間に不活性ガスが充填された状態が維持され、各鏡筒
内の空間が真空に維持されている場合には、不活性ガス
が各鏡筒内空間に流入しても空気や空気中の不純物がな
いので、光化学反応の過程における酸化反応を防止する
ことができ、各鏡筒の密閉度がそれほど高くなくてもよ
いので、シール構造を簡易化できる。

【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項１ないし
６のいずれか一項に記載の露光装置において、前記特定
ブロックを構成する筺体の露光光の光路上前方及び後方
に、着脱自在の窓ガラスが設けられていることを特徴と
する。

【００１８】これによれば、各筺体の露光光の光路上前
方及び後方の筺体外の空気と触れる部分には、曇り物質
の附着の可能性があるが、この部分に着脱自在の窓ガラ
スが設けられているので、これらの窓ガラスを取り外し
て清掃したり、取り替えたりすることを簡単に行なうこ
とができる。

【００１９】上記のいずれの場合であっても、露光光が
特に短波長である場合や、パワーが大きい場合には、投
影光学系のレンズ鏡筒の内部空間を真空又は不活性ガス
環境にすることが、光化学反応の過程における酸化反応
を抑制するという意味では望ましく、同様の意味合いか
ら露光装置本体を収納する密閉構造のチャンバ内部を真
空環境又は不活性ガス環境下に置き、これを維持するよ
うにしても良い。

【００２０】

【実施例】

《第１実施例》以下、本発明の第１実施例を図１ないし
図３に基づいて説明する。

【００２１】図１には、第１実施例に係る露光装置１０
の構成が示されている。この露光装置１０は、露光光源
１２と、照明光学系と、投影光学系ＰＬと、マスクとし
てのレチクルＲと、感光基板としてのウエハＷが搭載さ
れた基板ステージ１４と、基板ステージ１４が搭載され
た除振台１６とを備えている。これらの構成各部の内、
露光光源１２を除く、露光本体部は一定温度に制御され
たチャンバ１８内に収納されている。

【００２２】露光光源１２としては、ＫｒＦ（波長２４
８ｎｍ）又はＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）等の紫外域のパ
ルス光を発するエキシマレーザが用いられている。な
お、エキシマレーザに代えて水銀ランプを露光光源とし
て用い、ｉ線（波長３６５ｎｍ）を露光光として使用し
てもよい。

【００２３】前記照明光学系は、多数のレンズ、ミラー
等の光学要素を含んで構成され、露光光源１２からの露
光光によりレチクルＲ上の照明領域を均一な照度で照明
する。この照明光学系は、複数（ここでは４つ）のブロ
ック、即ち第１ブロック１３Ａから第４ブロック１３Ｄ
に分割されている。

【００２４】これを更に詳述すると、第１ブロック１３
Ａは、照明系リレーレンズ２０と折曲げミラー２２とビ
ーム整形光学系２４とこれらの光学要素２０、２２、２
４が収納された筺体２６とを備えている。また、第２ブ
ロック１３Ｂは、ズーム光学系（拡大系）２８と折曲げ
ミラー３０とオプチカルインテグレータとしてのフライ
アイレンズ３２とこのフライアイレンズ３２の出口に設
けられた照明系開口絞り３３とこれらの光学要素２８、
３０、３２及び開口絞り３３が収納された筺体３４とを
備えている。第３ブロック１３Ｃは、第１リレーレンズ
系３６とこれを収納する筺体３８とを備えている。第４
ブロック１３Ｄは、第２リレーレンズ系４０と折曲げミ
ラー４２とコンデンサレンズ４４とこれらの光学要素４
０、４２、４４が収納された筺体４６とを備えている。
なお、前記第３ブロック１３Ｃと第４ブロック１３Ｄと
の間には、レチクルＲ上の照明領域の形状を規定するブ
ラインド４８が介装されている。第１ないし第４ブロッ
クを構成する筺体２６、３４、３８、４６の露光光（照
明光）の光路上の部分には、透明のガラス窓が設けられ
ている。

【００２５】次に、照明光学系の上記構成各部について
その作用とともに説明する。露光光源１２から発せられ
た露光光は、照明系リレーレンズ２０を介して折曲げミ
ラー２２に至り、当該折曲げミラー２２で反射されて９
０度方向変換された後ビーム整形光学系２４を透過する
ことによりその形状が長方形から正方形に整形され、ズ
ーム光学系（拡大系）２８に入射する。このズーム光学
系２８によって必要な大きさに拡大された露光光は折曲
げミラー３０で反射されて９０度方向変換され、フライ
アイレンズ３２に入射する。

【００２６】フライアイレンズ３２の射出側面は、光源
１２と共役な位置関係となっており、二次光源面を構成
している。各二次光源（各エレメント）を発した光は開
口絞り３３の開口を介して第１リレーレンズ系３６及び
第２リレーレンズ系４０を通り、この際にブラインド４
８によってレチクルＲ上の照明領域が制限される。第２
リレーレンズ系４０を通過した照明光は、折曲げミラー
４２で反射されて９０度方向変換された後コンデンサレ
ンズ４４で集光され、前記２次光源面とフーリエ変換の
位置関係におかれたレチクルＲを照明する。ここで、フ
ライアイレンズ３２の個々のエレメントが第１リレーレ
ンズ系３６、第２リレーレンズ系４０及びコンデンサレ
ンズ４４を介してレチクルＲを照明することにより、オ
プチカルインテグレータの役割を果たし、これによりレ
チクルＲ上のパターン領域内が均一に照明されるように
なっている。

【００２７】投影光学系ＰＬは、レンズ鏡筒５０とこれ
に保持された複数のレンズエレメントとを有し（この投
影光学系ＰＬの具体的構成については、後に詳述す
る）、この投影光学系ＰＬの瞳面は、前記二次光源面と
互いに共役な位置関係で且つレチクル面とフーリエ変換
の位置関係になっている。レチクルＲ上のパターンによ
り回折された照明光が投影光学系ＰＬに入射し、この投
影光学系ＰＬの瞳面に配置された不図示の開口絞りを通
過した回折光がレチクルＲと共役な位置に置かれたウエ
ハＷ上にレチクルＲのパターンを投影する。

【００２８】ウエハＷを保持する前記基板ステージ１４
は、除振台１６上で不図示の駆動系によって２次元方向
に移動可能に構成されている。従って、この基板ステー
ジ１４をステッピングさせつつ、露光を行なうことによ
り、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパター
ンが順次転写されるようになっている。

【００２９】更に、本実施例では、照明光学系の各ブロ
ック（１３Ａ〜１３Ｄ）を構成する筺体２６、３４、３
８、４６及び投影投影光学系ＰＬを構成するレンズ鏡筒
５０のそれぞれに、不活性ガスの一種である窒素ガス
（Ｎ₂）を供給する窒素供給源５２が配管を介してそれ
ぞれ接続されると共に内部の空気又はガスを排気する排
気手段５４が配管を介してそれぞれ接続されている。

【００３０】従って、窒素供給源５２と排気手段５４と
によって、筺体２６、３４、３８、４６内部及びレンズ
鏡筒５０内部の空気を窒素ガスに置換し、各筺体及びレ
ンズ鏡筒５０内を酸素が殆ど存在しない環境に設定でき
るようになっている。

【００３１】図２には、一例として第３ブロック１３Ｃ
を構成する筺体３８の内部構造が拡大して示されてい
る。この図２において、筺体３８は、基台５６とカバー
５８とから構成され、この筺体３８の内部には、第１リ
レーレンズ系３６を構成する第１レンズ群（５８、６
０、６２）と第２レンズ群（６４、６６）とが収納され
ている。第１レンズ群を構成するレンズ５８、６０は第
１鏡筒（支持筒）６８に保持され、この第１鏡筒６８が
レンズ６２と共に基台５６上に固定された第２鏡筒（支
持筒）７０に保持されている。また、第２レンズ群を構
成するレンズ６４、６６は基台５６上に固定された第３
鏡筒７２に保持されている。基台５６の外部と第１鏡筒
６８とは配管７４によって接続され、第２鏡筒７０と第
３の鏡筒７２とは配管７６によって接続され、更にカバ
ー５８の外部と第３のレンズ鏡筒７２とは配管７８によ
って接続されている。

【００３２】これを更に詳述すると、第１鏡筒６８に
は、レンズ６０、分離環８０、レンズ５８が順次組み込
まれ、これらが第１鏡筒６８の内周面に螺合された押え
環８２によって固定されている。第１鏡筒６８には、入
口側のガス流通孔８４、出口側のガス流通孔９０が半径
方向に穿設され、同様に分離環８０には、入口側のガス
流通孔８６、出口側のガス流通孔８８が半径方向に穿設
されている。そして、入口側のガス流通孔８４、８６同
士、出口側のガス流通孔９０、８８同士がそれぞれ一致
する状態で分離環８０が第１鏡筒６８内に組み込まれて
いる。これにより、ガス流通孔８４、８６とガス流通孔
９０、８８によって第１鏡筒６８の外周面と分離環８０
の内周面とがそれぞれ連通されている。第１鏡筒６８の
入口側のガス流通孔８４には、配管用継ぎ手を兼ねた開
閉装置９２Ａを介して前述した配管７４の一端が接続さ
れている。この配管７４の他端は基台５６の外面に設け
られた開閉装置９２Ｂを介して窒素ガスの供給用の配管
（図２では図示せず）に接続されている。第１鏡筒６８
には、出口側のガス流通孔９０と第２鏡筒７０内部とを
連通する軸方向のガス流通孔９４が穿設されている。第
１鏡筒６８は第２鏡筒７０の内周部にその一部が挿入さ
れ、固定ねじ９６によって第２鏡筒７０に固定されてい
る。

【００３３】レンズ６２は、第２鏡筒７０内に組み込ま
れ、第２鏡筒７０の内周面に螺合された押え環９８によ
って固定されている。第２鏡筒７０には内部と外部とを
連通するガス流通孔１００が半径方向に穿設されてお
り、このガス流通孔１００に配管用継ぎ手を兼ねた開閉
装置９２Ｃを介して前述した配管７６の一端が接続され
ている。

【００３４】第２レンズ群を構成するレンズ６４、６６
もレンズ５８、６０と同様に、押さえ環１０２、１０４
及び分離環１０６で第３の鏡筒７２に固定されている。
第３の鏡筒７２と分離環１０６には第３の鏡筒７２の外
部と分離環１０６の内周面の内側とを連通する入口側の
ガス流通孔１０８、１１０及び出口側のガス流通孔１１
２、１１４とが穿設されている。第３の鏡筒７２の入口
側のガス流通孔１０８には、配管継ぎ手を兼ねた開閉装
置９２Ｄを介して配管７６の他端が接続されている。ま
た、出口側のガス流通孔１１２は配管継ぎ手を兼ねた開
閉装置９２Ｅを介して配管７８の一端に接続され、この
配管７８の他端はカバー５８の露光光の光路前方側の壁
５８Ａに固定された配管継ぎ手を兼ねた開閉装置９２Ｆ
に接続され、この開閉装置９２Ｆは壁５８Ａの外側に設
けられた別の開閉装置９２Ｇを介して排気用の配管（図
２では図示せず）に接続されている。また、開閉装置９
２Ｆには筺体３８内への窒素ガスの吹き出し口も設けら
れている。

【００３５】このようにして、本実施例では、筺体３８
に、当該筺体３８の一端から第１鏡筒６８、第２鏡筒７
０、第３鏡筒７２を順次連通すると共に各鏡筒内の光学
要素（レンズ５８、６０、６２、６４、６６）相互間の
空間を順次くまなく経由して筺体３８の他端に至る窒素
ガスの流通経路（点線矢印参照）が形成されている。な
お、この流通経路を構成する流通孔は、ガス流通の効果
を考慮し、その位置、大きさ、数等を定めることが望ま
しい。

【００３６】また、基台５６には、感知部（センサヘッ
ド）が筺体３８の内部に臨み、本体部が筺体３８の外部
に露出した状態で、筺体３８内の酸素濃度を測定する濃
度センサ１５０が設けられており、この濃度センサ１５
０の出力が不図示の制御装置に入力されるようになって
いる。この制御装置は、この濃度センサ１５０の測定値
に基づいて窒素ガスによる空気の置換の程度を検知し、
この結果に基づいて供給手段５２から供給される窒素ガ
スの強給時間、流量、圧力等を制御すると共に開閉装置
９２Ａ〜９２Ｇの開閉を制御するようになっている。

【００３７】更に、本実施例では、カバー５８の露光光
の光路前方側の壁５８Ａ、光路後方側の壁５８Ｂに、着
脱自在の窓ガラス１２２、１２０がそれぞれ設けられて
いる。一方の窓ガラス１２０は、光路後方側の壁５８Ｂ
の中央部に形成された円形の窓用開口１２４と、この開
口１２４の周縁部の外側に外方に向かって突設された窓
枠１２６と、この窓枠１２６の内部に挿入されたガラス
板１２８と、窓枠１２６の外周面に螺合されると共にガ
ラス板１２８を固定する押え環１３０とから構成されて
いる。押え環１３０は窓枠１２６に対して着脱自在の構
造になっているので、ガラス板１２８も容易に着脱する
ことができる。他方の窓ガラス１２２もこれと同様にし
て構成されている。

【００３８】次に上述のように構成された図２の第３ブ
ロック１３Ｃの作用について説明する。

【００３９】まず、窒素ガスの供給源５２の供給弁（図
示省略）と全ての開閉装置９２Ｄを開き、排気手段５４
を作動させると、窒素供給源５２からの窒素ガスが、開
閉装置９２Ｂを介して配管７４内に供給される。配管７
４を経た窒素ガスは開閉装置９２Ａ、ガス流通孔８４、
８６を順次経由して分離環８０内部のレンズ５８とレン
ズ６０との間の空間に流入する。そして、この空間内に
は流入した窒素ガスが次第に充満し、この窒素ガスによ
り内部の空気が流通孔８８、９０、９４を介して第２鏡
筒７０の内部に向けて追い出されるようになる。分離環
８０内部のレンズ５８とレンズ６０との間の空間に窒素
ガスが充満し、更に窒素ガスが供給されると、窒素ガス
が流通孔８８、９０、９４を順次経由して第２鏡筒７０
の内部空間に流入する。そして、この空間内には流入し
た窒素ガスが次第に充満し、この窒素ガスにより内部の
空気がガス流通孔１００を介して配管７６内に追い出さ
れるようになる。この追い出された空気は、開閉装置９
２Ｄを介して第３鏡筒７２内部のレンズ６４とレンズ６
６との間の空間に流入し、当該空間内の空気を流通孔１
１４、１１２、開閉装置９２Ｆ、９２Ｇを介して排気用
配管内に追い出す。

【００４０】第２鏡筒７０の内部空間に窒素ガスが充満
し、更に窒素ガスが供給されると、窒素ガスがガス流通
孔１００、配管７６、開閉装置９２Ｄを介して第３の鏡
筒内部のレンズ６４とレンズ６６との間の空間に流入
し、当該空間内の空気を流通孔１１４、１１２、開閉装
置９２Ｆ、９２Ｇを介して排気用配管内に追い出す。こ
のようにしてレンズ５８、６０、６２、６４、６６の表
面に窒素ガスが隈なく接する。

【００４１】この状態で、更に窒素ガスが供給され続け
ると、遂には第３の鏡筒７２内の空間に充満した窒素ガ
スが開閉装置９２Ｆ、９２Ｇを介して排気用配管内に追
い出されると共に開閉装置９２Ｆの吹き出し口から筺体
３８の内部空間に吹き出されるようになる。更に、所定
時間経過すると、筺体３８内に窒素ガスが次第に充満
し、内圧の増加により内部の空気がカバー５８の隙間
（通常、カバーには、開閉装置の取り付け孔、濃度セン
サの取り付け孔等の他、多数の隙間が存在する）から筺
体３８の外部に漏れ始め、このようにして筺体３８内の
空気が窒素ガスに置換される。このとき、前述の如く、
筺体３８内部の酸素の濃度を測定する濃度センサ１５０
の測定値が不図示の制御装置によりモニタされている。
そして、制御装置では、濃度センサ１５０の測定値に基
づいて内部の空気がほぼ完全に窒素ガスに置換されたこ
とを検知すると、排気用配管からのガスの流出を防止す
べく、開閉装置９２Ｇを「閉」にする。その後は、制御
装置では濃度センサ１５０の測定値に応じて供給手段５
２から供給される窒素ガスの強給時間、流量、圧力等を
制御すると共に開閉装置９２Ａ〜９２Ｆの開閉を制御す
る。

【００４２】これによれば、筺体３８の内部空間、鏡筒
６８、７０、７２の内部空間に殆ど酸素の存在しない環
境が維持される。従って、この筺体３８内では、ＫｒＦ
エキシマレーザのように紫外域の露光光を使用しても露
光光が光化学反応を起こすことがなく、いわゆる「曇
り」現象の発生を防止することができ、露光光が空気中
の酸素を反応させてオゾンを発生するのを防止すること
ができ、オゾン及び残存酸素の露光光の吸収をも防止す
ることができる。なお、カバー５８に殆ど、隙間が存在
しない場合には、筺体３８内部の空気を一旦窒素ガスへ
置換した後は、各開閉装置を「閉」にして筺体３８及び
各鏡筒（支持筒）内に窒素ガスを封止するようにしても
よく、あるいは完結的に供給するようにしても良い。要
は、筺体３８及び各鏡筒（支持筒）内の酸素濃度を極く
低レベルに安定に保持できれば良い。

【００４３】ところが、筺体３８（カバー５８）の最外
側のガラス窓１２０、１２２を構成するガラス板１２８
の外側はチャンバ１８内の空気に触れているので、露光
時間の経過により曇り物質の附着が生じてしまう。かか
る場合に、本実施例のように窓ガラス１２０、１２２を
着脱自在の構造にしておけば、ガラス板１２８を簡単に
取り外して清掃することができる。

【００４４】本実施例では、その他のブロック１３Ａ、
１３Ｂ、１３Ｄも、上述した第３ブロック１３Ａと同様
の構成の窒素ガスの流通経路がそれぞれの筺体内に設け
られ、同様にしてその内部を酸素の殆ど存在しない環境
に維持できるようになっている。

【００４５】なお、チャンバ１８の内部の空気を窒素ガ
スにより置換することも可能であり、かかる場合には、
大量の窒素ガスを必要とするが、ガラス窓１２０、１
２２を構成するガラス板１２８への曇り物質の附着その
ものを防止することが可能になる。

【００４６】図３には、投影光学系ＰＬの構成の一例が
示されている。この図において、投影光学系ＰＬは、レ
ンズ鏡筒（支持筒）５０と、このレンズ鏡筒５０内に光
軸ＡＸ方向に順次積層された複数（ここでは５つ）のレ
ンズ枠１５２₁、１５２₂、１５２₃、１５２₄、１５
２₅と、各レンズ枠１５２に各１つ保持された５つのレ
ンズエレメント１５４と、レンズ枠１５２₁、１５
２₂、１５２₃、１５２₄、１５２₅を上方からレンズ
鏡筒５０に押圧する押え環１５６とを備えている。レン
ズ鏡筒５０には、下端部近傍にフランジ部５０Ａが設け
られている。また、レンズ鏡筒５０の中央やや上方部に
は、入口側のガス流通孔１５８が半径方向に穿設され、
フランジ部５０Ａの下方部には、出口側のガス流通孔１
６０が半径方向に穿設されている。第２段目のレンズ枠
１５２₂のガス流通孔１５８に対向する部位には、入口
側のガス流通孔１６２が半径方向に穿設されている。第
５段目のレンズ枠１５２₅のガス流通孔１６０に対向す
る部位には、出口側のガス流通孔１６４が半径方向に穿
設されている。さらに、第２段目〜第４段目のレンズ枠
１５２₂、１５２₃、１５２₄には、各１つの軸方向の
ガス流通孔１６８、１７０、１７２が穿設されている。
レンズ鏡筒５０の入口側のガス流通孔１５８は配管継ぎ
手を兼ねた開閉装置９２Ｈを介して窒素ガスの供給用配
管１７４（これは供給源５２に接続されている）に接続
されている。また、レンズ鏡筒５０の出口側のガス流通
孔１６０は配管継ぎ手を兼ねた開閉装置９２Ｉを介して
排気用配管（図３では図示せず）に接続されている。こ
のようにして、図３中点線矢印で示されるガスの流通経
路が構成され、この流通経路を介して隣接するレンズエ
レメント１５４相互間の空間の空気が、前述と同様にし
て、順次窒素ガスに置換され、レンズエレメント１５４
の表面に曇り物質が附着するのが防止されるようになっ
ている。

【００４７】レンズ鏡筒５０の内部は、密閉度が高いの
で、一旦内部の空気を窒素ガスに置換した後は、開閉装
置９２Ｈ、９２Ｉを「閉」にして窒素ガスを封止するこ
とにより内部に酸素が殆ど存在しない環境を保持できる
ので、窒素ガスの強制的循環を行う必要はない。

【００４８】ところで、この場合も最上段のレンズエレ
メント１５４の上面と最下段のレンズエレメント１５４
の下面には、チャンバ１８内の空気が接しているので、
曇り物質の附着の可能性があるが、前記の如く、チャン
バ１８内の空気を窒素ガスにより置換する場合には、こ
のような不都合をも防止することができる。

【００４９】以上説明したように、本第１実施例による
と、照明光学系を構成する第１ブロック１３Ａ〜第４ブ
ロック１３Ｄをそれぞれ構成する各筺体の内部、投影光
学系ＰＬのレンズ鏡筒５０の内部及び各筺体内の各鏡筒
の内部にガスの流通経路が設けられているので、当該流
通経路を介して窒素ガスをレンズ群から他レンズ群へ、
筐体から他筐体へ強制的に循環させることができ、レン
ズ、ミラー等の光学要素間の細部にまで窒素ガスがいき
わたり、内部の不純物を含む空気が不活性な窒素ガスに
置換された化学的に清浄な環境下に照明光学系及び投影
光学系を構成する各光学要素を置くことができる。ま
た、各筺体内部の酸素濃度に応じて窒素ガスの供給時
間、流量、圧力等を制御すると共に開閉装置９２Ａ〜９
２Ｇの開閉を制御するので長期間にわたり化学的に清浄
な環境を効率よく維持することができる。従って、露光
光である紫外線が空気中の不純物と酸素とを光化学反応
させたり、酸素を光化学反応させたりすることを防止す
ることができ、これにより前記硫酸アンモニウム及びオ
ゾンの発生を防止することができ、レンズ、ミラー等に
生じる前記「曇り」の発生や露光光の散乱、吸収を防止
することができ、ウエハＷ上に達する露光量が増えるこ
とにより、より短い時間で露光・転写が可能となり、ス
ループット向上が期待できる。

【００５０】また、露光装置本体を収納するチャンバ１
８内部にまで窒素ガスを充満させる場合には、照明光学
系、投影光学系を構成する全ての光学要素を完全に化学
的に清浄な環境下におくことができるので、より一層確
実に露光光の散乱、吸収を防止することができる。

【００５１】《第２実施例》次に、本発明の第２実施例
を図４に基づいて説明する。ここで、前述した第１実施
例と同一又は同等の構成部分については、同一の符号を
付すと共にその説明を省略するものとする。

【００５２】この第２実施例は、前述した第１実施例
が、照明光学系の第１ないし第４ブロックを構成する筺
体内に、それぞれ直接に窒素ガスの供給手段、及び排気
手段を接続するいわば並列接続構造とされていたのと異
なり、窒素供給源５２に第１ブロック１３Ａを構成する
筺体２６のみを接続し、この筺体２６に第２ブロック１
３Ｂを構成する筺体３４を配管を介して接続し、更に第
３ブロック１３Ｃを構成する筺体３８、第４ブロック１
３Ｄを構成する筺体４６、投影光学系ＰＬのレンズ鏡筒
５０を順次配管により接続して、このレンズ鏡筒５０に
排気用配管を介して排気手段５４を接続するいわば直列
接続構造とされている点に特徴を有する。その他の構成
は第１実施例と同一である。

【００５３】これによれば、窒素ガスの供給を開始する
と、筺体２６、筺体３４、筺体３８、筺体４６、レンズ
鏡筒５０の順に内部の空気が窒素ガスに置換されるよう
になるが、各筺体からは窒素ガスが漏れる（リークす
る）ので、筺体２６内の窒素濃度が最も高く、筺体３
４、筺体３８、筺体４６、レンズ鏡筒５０の順に窒素濃
度が低く、換言すれば、露光光源１２に最も近い筺体２
６内が最も酸素濃度が低く、筺体３４、筺体３８、筺体
４６、レンズ鏡筒５０の順に露光光源１２からの距離が
遠くなるにつれ酸素濃度が徐々に高くなる。

【００５４】しかるに、一般に、露光光である紫外線の
エネルギ密度が大きい程、光化学反応は活発になると考
えられるので、露光光源１２に最も近い筺体２６内が最
も酸素濃度が低く、露光光源１２からの距離が遠くなる
につれ筺体内の酸素濃度が徐々に高くなるような構成の
本第２実施例によると、紫外線が空気中の不純物と酸素
とを光化学反応させたり、酸素を光化学反応させたりす
ることを効率よく防止することができ、前記硫酸アンモ
ニウム及びオゾンの発生を防止でき、これにより照明光
学系、投影光学系を構成する各光学要素の曇りの発生及
び露光光の吸収を効果的に抑制することができる。

【００５５】実際問題として、フライアイレンズ３２ま
では露光光のエネルギ密度が大きいので、筺体３４、筺
体２６内の酸素濃度は低くする必要があるが、フライア
イレンズ３２以降はエネルギ密度が低下するので、露光
光による光化学反応の発生度合いは低く、必ずしも空気
を窒素ガスに置換しなくとも大きな問題は生じない。

【００５６】なお、上記第１、第２実施例では、不活性
ガスとして窒素ガスを使用する場合を例示したが、本発
明がこれに限定されるものではなく、他の不活性ガス、
例えばヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセ
ノン、ラドン等を使用しても良い。但し、上記実施例の
ように窒素ガスを使用すれば、入手し易く爆発の恐れの
ない扱い易さがある。

【００５７】また、上記第１、第２実施例においては、
照明光学系の各ブロックを構成する筺体内、各筺体内の
各鏡筒内、投影光学系ＰＬのレンズ鏡筒５０の内部の空
気を窒素ガスに置換することにより照明光学系、投影光
学系ＰＬの各光学要素を酸素濃度の低い環境下に置く場
合を例示したが、本発明がこれに限定されるものではな
く、前記各光学要素を真空環境下に置くことによって
も、紫外線が空気中の不純物と酸素を光化学反応させた
り、酸素を光化学反応させたりすることを防ぎ、前記硫
酸アンモニウム及びオゾンの発生を防止できる。かかる
真空環境下に、例えば、第３ブロック１３Ｃを構成する
レンズ５８、６０、６２、６４、６６を置く場合には、
前記窒素ガスの流通経路を排気経路に置き換え、その排
気経路を真空排気装置に接続し鏡筒６８、７０、７２と
筐体３８の内部の空気を排気する。また、酸素濃度を測
定するためのセンサ１５０の代わりに真空計を設け、真
空度を検知することにより真空ポンプの排気速度を制御
できるように、真空計の計測値を真空排気装置の制御系
へフィードバックするようにすればよい。

【００５８】あるいは、前記各鏡筒（支持筒）の内部を
真空とし筐体の内部に不活性ガスを循環させるようにし
てもよい。例えば、第３ブロック１３Ｃの構造をこのよ
うにする場合には、前記窒素ガスの流通経路を排気経路
に置き換え、その排気経路を真空排気装置に接続し、前
記各鏡筒（６８、７０、７２）内部の空気を排気する。
その際、この排気経路と筺体３８内の不活性ガスの流通
経路とを独立した経路とするため、開閉装置９２Ｆの筐
体内吹き出し口（分岐口）を封止するとともに、筐体３
８には図示しない不活性ガス循環用の流通孔、開閉装置
及び配管材を接続し、筐体３８の内部に窒素ガス等の不
活性ガスを循環させる。かかる各鏡筒内を真空にし筺体
内を不活性ガスで満たす構成では、たとえ真空の各鏡筒
内に不活性ガスが漏れ入っても空気や空気中の不純物が
ないので、上記第１実施例と同等の効果を得ることがで
きるとともに、シール構造にＯリングや高価で複雑な密
閉構造を作る必要もないので、真空構造を容易に作れる
という利点もある。

【００５９】なお、上記実施例中の説明では、チャンバ
１８内の空気を窒素ガスで置換する場合に言及したが、
チャンバ１８に真空排気装置を接続し、チャンバ１８内
の空気を排気して露光装置本体を真空環境下におくよう
にしても良い。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
露光光が短波長となっても、光化学反応による曇り物質
及びオゾンの発生を効果的に防止することができ、これ
により曇り物質による露光光の散乱、オゾンによる露光
光の吸収等を抑制し、スループットの向上を図ることが
できるという従来にない優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の露光装置の全体構成を概略的に示
す図である。

【図２】図１の第３ブロックの具体的構成の一例を示す
断面図である。

【図３】図１の投影光学系の具体的構成の一例を示す断
面図である。

【図４】第２実施例の露光装置の全体構成を概略的に示
す図である。

【符号の説明】

１０露光装置１２露光光源１３Ａ第１ブロック１３Ｂ第２ブロック１３Ｃ第３ブロック１３Ｄ第４ブロック３８筺体５８、６０、６２、６４、６６レンズ（光学要素）６８第１鏡筒７０第２鏡筒７２第３鏡筒７４、７６、７８配管（流通経路の一部）８４、８６、８８ガス流通孔（流通経路の一部）９０、９４、１００ガス流通孔（流通経路の一部）１０８、１１０、１１２、１１４ガス流通孔（流通
経路の一部）１２０、１２２窓ガラスＲレチクル（マスク）ＰＬ投影光学系Ｗウエハ（感光基板）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光光源からの露光光により照明光学系
を介してマスクを照明し、前記マスクに形成されたパタ
ーンを投影光学系を介して感光基板上に投影露光する露
光装置であって、前記露光光源から前記マスクに至る露光光の光路上に配
置される光学系が複数ブロックに分割され、前記複数ブロックの内、１又は２以上の特定ブロック
が、筺体とこの筺体内に収納された１又は２以上の鏡筒
と、各鏡筒に保持された光学要素とを備え、当該各特定
ブロックを構成する前記筺体内及び鏡筒内の空間の酸素
濃度が低く維持されている露光装置。
【請求項２】前記特定ブロックを構成する筺体に、当
該筺体の一端から当該筺体内の各鏡筒を順次連通すると
共に各鏡筒内の光学要素相互間の空間を順次くまなく経
由して前記筺体の他端に至るガスの流通経路が形成され
ていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記流通経路を介して各鏡筒内の空間の
空気が外部に排出され、当該空間が真空に維持されてい
ることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】前記流通経路を介して各鏡筒内の空間に
不活性ガスが充填され、この状態が維持されていること
を特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】前記特定ブロックの筺体内空間が真空に
維持されていることを特徴とする請求項１ないし４のい
ずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】前記特定ブロックの筺体内空間に不活性
ガスが充填され、この状態が維持されていることを特徴
とする請求項１又は３に記載の露光装置。
【請求項７】前記特定ブロックを構成する筺体の露光
光の光路上前方及び後方に、着脱自在の窓ガラスが設け
られていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれ
か一項に記載の露光装置。