JPH0922870A

JPH0922870A - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH0922870A
Application number: JP7196006A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Taniguchi; 哲夫谷口
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】レチクルホルダ上でのレチクルの有無及びレ
チクルステージの走査方向位置に拘らず、投影光学系の
周囲の空気流の変化を防止し、安定した結像特性及び高
い重ね合わせ精度が得られる走査型投影露光装置を提供
する。【構成】走査方向に移動可能なマスクステージＲＳＴ
を有する走査型投影露光装置であり、温度安定化のため
に流体２０１を上記投影光学系の光軸に沿って流動させ
るタイプの投影露光装置である。マスクステージＲＳＴ
より下方に流動する流体を遮断する第１の遮風手段とし
て、マスクステージにマスクが載置されていないときに
遮風板７が載置される。第２の遮風手段として、レチク
ルステージＲＳＴ両端部に連結された遮風帯２１，２２
を装備する。遮風帯２１，２２は、帯状の可撓性部材で
あり、レチクルステージＲＳＴの移動に伴ってレチクル
ステージの両側に位置する一対のローラ１９，２０で引
出されまたは巻取られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路や
液晶デバイス製造用の投影露光装置に関し、さらに詳細
には、温度調節された気体を装置チャンバ内に循環させ
るタイプの投影露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路や液晶基板の回路パター
ンをフォトリソグラフィー技術により半導体ウエハ上に
形成するための装置として投影露光装置が使用されてい
る。かかる投影露光装置は、照明系から射出された照明
光をレチクル（マスク）に照射してレチクルパターン像
を投影光学系を介して感光性基板上に結像する。この種
の装置は、微細な回路パターンを形成するために、高精
度な結像特性が要求され、さらに、基板上の同一領域に
複数のパターンを重ね合わせて露光するために、露光処
理する層と前回露光処理された層との間で高い重ね合わ
せ精度が要求される。一方、複数のレンズエレメント群
から構成された投影光学系は、周囲温度により倍率等の
結像特性が変化するために、上記のような高精度な結像
特性及び重ね合わせ特性を維持するには、周囲温度に対
して装置の安定性が必要となる。このため、従来より投
影露光装置は、温度コントロールされた恒温チャンバー
の中に設置されている。とりわけ、温度安定性が要求さ
れる投影光学系では、一層高精度に温度調節された気体
等を投影光学系の周囲に循環させることによって温度安
定化が計られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、投影光
学系の光軸方向の両側は露光光束が通過するために上記
のように温度コントロールされた気体を循環させること
はできない。また、投影光学系はその結像特性の補正の
ため、内部のレンズエレメントを駆動する機構等が装備
されているものも多く、気体の循環ができない部分もあ
るため、完全な温度安定化は困難である。

【０００４】近年、投影露光装置のチャンバー内のゴミ
が装置に付着するのを嫌いチャンバーの天井から投影光
学系の光軸に平行に空気を流す所謂ダウンフロー型のチ
ャンバーが採用されている。ところが、投影露光装置の
構造として、通常、レチクルが投影光学系の上方に配置
され、感光基板が投影光学系の下方に配置されており、
空気流に対し投影光学系は断面積が小さい面を向けるよ
うに設置されている。このため、投影光学系にとっては
空気流との接触効率があまりよくない。さらに、空気流
はチャンバー上方から流れてくるため、レチクルホルダ
上にレチクルを載置しているときと、レチクル交換等の
ために載置していないときでは、投影光学系に対する空
気流の接触量が大きく変化する。また、レチクルホルダ
上のレチクルの有無により投影光学系の周囲の空気の流
れも変化し、投影光学系の周囲にある発熱源、例えば重
ね合わせ露光の際に重ね合わせ位置を調整するために使
用されるウエハマーク位置検出用のレーザ光源、電気基
板等に対する空気の流れが変化する結果、ウエハアライ
メント系の温度が変化する。アライメント系の温度が変
化すると、その近傍に存在する投影光学系の温度が変化
して、前記のように投影光学系の結像特性を変化させる
という問題がある。また、アライメント系自体が温度変
化するために、ウエハマークを検出する検出系の基準位
置がずれ、露光重ね合わせ精度が悪化することも起こり
得る。

【０００５】ところで、投影光学系の長方形エリアを照
明し、レチクルと感光基板を相対的に走査しながら露光
するステップアンドスキャン露光方法が考案されてい
る。本方式によれば、投影光学系のフィールドサイズを
拡大することなく広い面積が露光可能で、かつ、投影光
学系の一部しか露光に使用しないためディストーショ
ン、照度均一性等の調整が容易であるという点で他の露
光方式より優れている。しかしながら、本方式ではレチ
クルがレチクルステージにより投影光学系に対して相対
的に移動するため、特に前記ダウンフロー型の投影露光
装置では、レチクル位置により投影光学系に対する空気
の流れ方が大きく変化する。このため、走査型の投影露
光装置では、投影光学系の温度変化による結像特性の変
化及びアライメント系の基準位置のずれという問題がよ
り顕著に現れる。

【０００６】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてな
されたもので、本発明は、レチクル交換時等、レチクル
ホルダ上でのレチクルの有無に拘らず投影光学系の周囲
の温度を一定に維持し、常に安定した結像特性及び高い
重ね合わせ精度が得られる投影露光装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】また、本発明の別の目的は、走査型露光装
置において、レチクルステージの移動によりレチクルの
走査方向位置が変化しても、投影光学系の周囲温度を一
定に維持し、常に安定した結像特性及び高い重ね合わせ
精度が得られる走査型投影露光装置を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様に従
えば、パターンが形成されたマスクを載置するためのマ
スクステージを有し、上記マスクを照明して上記マスク
のパターンを投影光学系を介して感光基板上に結像する
投影露光装置であり且つ温度安定化のために気体を上記
投影光学系の光軸に平行に流動させる投影露光装置にお
いて、上記マスクステージより下方に流動する気体を遮
るための遮風手段を備えることを特徴とする上記投影露
光装置が提供される。

【０００９】上記遮風手段が、上記マスクステージに上
記マスクが載置されていないときにマスクステージ上に
載置される遮風板と、上記マスクの搬出及び搬入に連動
して上記遮風板を上記マスクステージに搬入及び搬出す
る遮風板搬送手段とを備えることが好ましい。この場
合、遮風板が、上記マスクと同一形状を有することが好
ましく、遮風板搬送手段が、上記遮風板を把持する把持
部を先端に有し且つ上記マスクステージの側方から上記
マスクステージに向かって伸縮可能な部材と該伸縮可能
な部材を駆動する駆動装置とを備えることが好ましい。

【００１０】本発明の第２の態様に従えば、マスクを少
なくとも一次元方向に移動可能なマスクステージを有
し、上記マスクを照明しながら上記マスクの照明領域に
対して上記マスクと感光基板とを同期して走査すること
により投影光学系を介して上記マスクのパターン像で上
記感光基板を露光する走査型の投影露光装置であって且
つ温度安定化のために気体を上記投影光学系の光軸に平
行に流動させるタイプの投影露光装置において、上記マ
スクステージより下方に流動する気体を遮るための遮風
手段を備えることを特徴とする上記走査型投影露光装置
が提供される。

【００１１】上記遮風手段を、上記マスクステージの両
端部からマスクステージの移動方向に延在する帯状の可
撓性部材と、上記可撓性部材を支持する支持部材とから
構成することができ、この場合、上記マスクステージが
上記投影光学系の上方に位置していないときに上記可撓
性部材が少なくとも上記投影光学系の上方を遮風する。
支持部材はレチクルステージの両側に位置する一対のロ
ーラにし得る。このローラは、上記マスクステージの移
動に連動して該可撓生部材を引き出し且つ巻取り可能な
ローラが好ましい。上記可撓性部材が、上記マスクステ
ージの移動の間に、上記投影露光装置のマスクステージ
から下方部分を実質的に全て遮風するように支持部材に
より支持されていることが好ましい。これにより、マス
クステージの位置に拘らず、投影光学系の周囲温度を常
に一定に保つことができる。

【００１２】上記走査型の投影露光装置において、別の
遮風手段として、上記投影光学系の光軸と垂直な面を有
し且つ投影光学系の入射面を除いて投影露光装置の上記
マスクステージから下方の部分を実質的に全て覆う遮風
板を設けることができる。

【００１３】上記走査型の投影露光装置においても、上
記遮風手段とに加えて、上記マスクステージに上記マス
クが載置されていないときに上記マスクステージ上に載
置される遮風板と、上記マスクの搬出及び搬入に連動し
て上記遮風板を上記マスクステージに搬入及び搬出する
遮風板搬送手段とを備えることができる。この場合、遮
風板が、上記マスクと同一形状を有することが好まし
く、遮風板搬送手段が、上記遮風板を把持する把持部を
先端に有し且つ上記マスクステージの側方から上記マス
クステージに向かって伸縮可能な部材と該伸縮可能な部
材を駆動する駆動装置とを備えることが好ましい。

【００１４】

【作用】本発明の第１の態様の投影露光装置では、レチ
クルがレチクルホルダ上に載置されていないときも、遮
風板によりマスクがマスクホルダ上にあるときと全く同
様に温度制御された気体を遮ることができるため、レチ
クルホルダ上でのレチクルの有無に拘らず、常に投影光
学系周辺及びウエハアライメント系周辺の空気の流れが
変化しない。それゆえ、レチクルのレチクルホルダ上で
の有無に拘らず、投影光学系周辺及びウエハアライメン
ト系周辺の温度が変化がせず、常に一定で且つ良好な結
像性能と重ね合わせ精度を保つことができる。

【００１５】本発明の第２の態様の投影露光装置、即
ち、レチクルと感光基板を相対的に走査しながら露光す
る走査型の投影露光装置であっても、レチクルステージ
に装着された遮風帯または投影光学系の外周部を遮風す
る遮風板を設けたため、レチクルの走査時の位置に拘ら
ず、遮風手段がレチクルステージ下方に流動する空気流
を遮るため、投影光学系周辺及びウエハアライメント系
周辺の空気の流れが変化せず、それに基づく温度変化も
発生しない。従って、レチクルの走査方向の位置に拘ら
ず、常に一定で且つ良好な結像性能と重ね合わせ精度を
保つことができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明による投影露光装置の一実施例
を添付図面を参照して説明する。図１に示した投影露光
装置は、レチクルと感光基板をレチクル上の照明領域に
対して同期して走査しながら露光する走査型の投影露光
装置の一例である。図１に示したように、一般に、投影
露光装置は、恒温チャンバ１の中に設置されている。恒
温チャンバ１内では、通常のクリーンルームよりも精度
の高い温度制御がなされており、例えば、クリーンルー
ムの温度制御が±２〜３℃の範囲であるのに対して、恒
温チャンバ１内では±０．１℃程度に保たれている。ま
た、図示した投影露光装置は、ダウンフロー型の投影露
光装置であり、空気中に浮遊する粒子が装置に付着する
のを防止するためにチャンバ１の天井に空気流吹き出し
口２が設置されており、吹き出し口２から投影光学系Ｐ
Ｌの光軸に沿ってチャンバ床方向に温度制御された空気
流が流動する。チャンバ１、特に投影光学系を含む露光
装置本体部にクリーンルーム内に浮遊する異物（ゴ
ミ）、硫酸イオンやアンモニウムイオン等が流入するの
を防止するため、ＨＥＰＡ（またはＵＬＰＡ）フィルタ
ー、及びケミカルフィルターが、チャンバ１の空気取り
入れ口または吹き出し口２の近傍に配置されている。

【００１７】図１の走査型投影露光装置は、光源及び照
明光学系（図示しない）、レチクルＲを走査方向に移動
するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、ウエハ
Ｗを移動するウエハステージＷＳＴ、ウエハの位置合わ
せ用のアライメント系（１４〜１８）等から主に構成さ
れている。光源は、一般に、水銀ランプの紫外線域の輝
線（ｇ線、ｉ線）、ＫｒＦ，ＡｒＦ等のエキシマレーザ
光等が用いられる。また、照明光学系はフライアイレン
ズ、コンデンサレンズ等からなり、最終的にコンデンサ
レンズ３を介してレチクルＲを照明している。照明光学
系は、光源からの照明光で、回路パターン等が描かれた
マスクであるレチクルＲをほぼ照度均一且つ所定の立体
角で照明する。これらの図示しない光源及び照明光学系
は、一般に、図中、レチクルステージＲＳＴの上方また
は光学反射系を用いる場合にはレチクルステージＲＳＴ
の側方に配置されている。特に、光源はチャンバ１の外
側に配置される。

【００１８】レチクルステージＲＳＴは、投影光学系Ｐ
Ｌの光軸ＡＸ上であって投影光学系ＰＬとコンデンサレ
ンズ３との間に設置され、リニアモータ等で構成された
レチクル駆動部（図示しない）により、走査方向（Ｘ方
向）に所定の走査速度で移動可能である。レチクルステ
ージＲＳＴはレチクルＲのパターンエリア全面が少なく
とも投影光学系の光軸ＡＸを横切るだけのストロークで
移動する。レチクルステージＲＳＴは、Ｘ方向端部に、
干渉計６からのレーザビームを反射する移動鏡５を固定
して備え、レチクルステージＲＳＴの走査方向の位置は
干渉計６によって例えば０．０１μｍ単位で測定され
る。干渉計６による測定結果は、ステージ制御系（図示
しない）に送られ、常時レチクルステージＲＳＴの高精
度な位置決めが行われる。レチクルステージＲＳＴ上に
は、レチクルホルダＲＨが設置され、レチクルＲがレチ
クルホルダＲＨ上に載置される。レチクルＲは、図示し
ない真空チャックによりレチクルホルダＲＨに吸着保持
されている。また、レチクルステージＲＳＴの上方に
は、光軸ＡＸを挟んで対向するレチクルアライメント顕
微鏡４が装着されている。この２組の顕微鏡４によりレ
チクルＲに形成された基準マークを観察して、レチクル
Ｒが所定の基準位置に精度良く位置決められるようにレ
チクルステージＲＳＴの初期位置を決定する。従って、
移動鏡５と干渉計６によりレチクルＲの位置を測定する
だけでレチクルＲの位置を十分高精度に調整できる。

【００１９】レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴ上
で、レチクルＲの走査方向（Ｘ方向）に対して垂直な方
向（Ｙ方向）を長手とする長方形（スリット状）の照明
領域で照明される。この照明領域は、レチクルステージ
の上方であって且つレチクルＲと共役な面またはその近
傍に配置された視野絞り（図示しない）により画定され
る。

【００２０】レチクルＲを通過した照明光は投影光学系
ＰＬに入射し、投影光学系ＰＬによるレチクルＲの回路
パターン像がウエハＷ上に形成される。投影光学系ＰＬ
には、複数のレンズエレメントが光軸ＡＸを共通の光軸
とするように収容されている。投影光学系ＰＬは、その
外周部上であって光軸方向の中央部にフランジ部２４を
備え、フランジ部２４により露光装置本体の架台２３に
固定されている。

【００２１】ウエハＷ上に投影されるレチクルＲのパタ
ーン像の投影倍率はレンズエレメントの倍率及び配置に
より決定される。レチクルＲ上のスリット状の照明領域
（中心は光軸ＡＸにほぼ一致）内のレチクルパターン
は、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に投影される。
ウエハＷは投影光学系ＰＬを介してレチクルＲとは倒立
像関係にあるため、レチクルＲが露光時に−Ｘ方向（ま
たは＋Ｘ方向）に速度Ｖｒで走査されると、ウエハＷは
速度Ｖｒの方向とは反対の＋Ｘ方向（または−Ｘ方向）
にレチクルＲに同期して速度Ｖｒで走査され、ウエハＷ
上のショット領域の全面にレチクルＲのパターンが逐次
露光される。走査速度の比（Ｖｒ／Ｖｗ）は投影光学系
ＰＬの縮小倍率で決定される。

【００２２】ウエハＷは、ウエハステージＷＳＴ上に保
持されたウエハホルダ（図示しない）に真空吸着されて
いる。ウエハステージＷＳＴは前述の走査方向（Ｘ方
向）の移動のみならず、ウエハＷ上の複数のショット領
域をそれぞれ走査露光できるよう、走査方向と垂直な方
向（Ｙ方向）にも移動可能に構成されており、ウエハＷ
上の各ショット領域を走査する動作と、次のショット領
域の露光開始位置まで移動する動作を繰り返す。モータ
等のウエハステージ駆動部（図示しない）によりウエハ
ステージＷＳＴは駆動される。ウエハステージＷＳＴ
は、前記比Ｖｒ／Ｖｗに従って移動速度が調節され、レ
チクルステージＲＳＴと同期されて移動する。ウエハス
テージＷＳＴの端部には移動鏡８が固定され、干渉計９
からのレーザビームを移動鏡８により反射し、反射光を
干渉計９によって検出することによってウエハステージ
ＷＳＴのＸＹ平面内での座標位置が常時モニタされる。
移動鏡８からの反射光は干渉計９により、例えば０．０
１μｍ程度の分解能で検出される。干渉計９及び前述の
干渉計６は、投影光学系ＰＬ等装置の他の部品と相対的
に振動することを防止するために架台２３上に設置され
ている。振動を回避するためできるだけ装置の中心に近
い場所に設置するのが望ましく、一般に投影光学系ＰＬ
に近いところに設置される。尚、干渉計６，９の光源は
前述のように配置しなくてもよく、例えば、投影光学系
ＰＬからできる限り離して（極端にはチャンバ１の外側
に）配置し、ファイバー等でレーザビームを干渉計に導
くようにしてもよい。

【００２３】本実施例の装置においては、投影光学系Ｐ
Ｌの周囲を囲むように温調部１０，１１を設けて、例え
ば±０．０２℃程度に高度に温度調節された流体（気
体）を注入部１０ａ，１１ａより温調部１０，１１に注
入し、排出部１０ｂ，１１ｂより排出して温度安定化を
計っている。これは、チャンバ１の温度制御の揺らぎ
や、オペレータによるチャンバ１の扉の開閉等による投
影光学系ＰＬの微少な温度変化を軽減することによっ
て、投影光学系ＰＬの結像特性を高精度に保つためであ
る。しかしながら、投影光学系ＰＬの周囲すべてを囲む
ことは不可能で、例えば、図１に示したように投影光学
系ＰＬの光軸方向端部であって光線が入射及び射出する
部分、あるいはフランジ部分２４は温調できない。ま
た、投影露光装置は、通常、最もレチクルＲに近いレン
ズ２５を光軸ＡＸ方向に駆動する装置（図示しない）を
設けている。この装置の駆動系の存在により、その周囲
も温調はできない。このため温度調節された気体の循環
による温度調節は完全ではなく、後述する本発明に従う
第１〜第３の遮風手段により温度変化を防止することが
有効となる。

【００２４】投影露光装置では、ウエハＷ上にすでに露
光により形成されたパターンに対して、新たなパターン
を精度よく重ねて露光する機能がある。この機能を実行
するため、投影露光装置はウエハＷ上の位置合わせ用の
マークの位置を検出して、重ね合わせ露光を行う位置を
決定する機能（所謂ウエハアライメント）を備える。本
実施例では、このウエハアライメント系として、投影光
学系ＰＬとは別に設けられた光学式アライメント系（１
４〜１８）を備えている。光源１３としてレーザ、ある
いはハロゲンランプ等で、通常ウエハＷ上のフォトレジ
スト膜に対して非感光性の波長の光を発生するものが用
いられる。光源１３から照射された照明光は、ハーフミ
ラー１６、ミラー１７を介して、ミラー１８によりウエ
ハＷ上の位置合わせマークを照明する。図１では省略し
たが、光源１３からウエハＷ面の間には、レンズ、調整
用プリズム等が装着される。ウエハＷの位置合わせマー
クからの反射光（例えば回折光は）、照明光と逆の経路
を通り、ハーフミラー１６を通って受光部１４により光
電変換される。受光部１４からの信号は、アンプ１５で
十分な出力に増幅されて、図示しないアライメント制御
系に信号が送られる。投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとアラ
イメント系の光軸ＡＸ２は、出来るだけ近くに設定さ
れ、一定の間隔で隔てられている。この距離は、アライ
メント系と露光系の関係を表すもので、通常ベースライ
ンと呼ばれ、露光重ね合わせ精度を維持するためには、
このベースラインの安定性が重要である。また、干渉計
用レーザ１２と同様にアライメント系の光源１３、受光
部１４は振動等の対策のため、できるだけ装置の中心に
近い場所に設置するのが望ましく、通常、投影光学系Ｐ
Ｌに近いところに設置される。また、アンプ１５も信号
ノイズが入るのを嫌い、受光部１４の近くに設置される
のが一般的である。尚、光源１３はその発熱のため、投
影光学系ＰＬからできる限り離して配置し、ファイバ等
で光源１３からの光をアライメント系に導くように構成
してもよい。

【００２５】上記のような装置構成の下で、空気流吹き
出し口２から空気の流れ及び投影光学系ＰＬの周囲の温
度分布について考察する。図２は、レチクルＲがレチク
ルステージＲＳＴ上に存在している時と、存在しないと
きの投影光学系ＰＬ及びウエハアライメント系１３〜１
６の周囲の空気の流れ及び熱の流れを模式的に示した図
である。アライメント系１３〜１６等の斜線を付した部
分は発熱源を示している。発熱源は投影光学系ＰＬ及び
ウエハアライメント系１３〜１６からできるだけ隔離す
るのが望ましいが、前記の様に、振動等の理由により、
実際は図の様に投影光学系ＰＬの近くに配置されてい
る。レチクルＲがレチクルホルダＲＨ上に載置されてい
るとき、図２(a) に示したように、チャンバ１から吹き
出した空気流２０１は、レチクルＲに遮られ、投影光学
系ＰＬ、アライメント系１３〜１６付近には直接流れ込
まない。このため、投影光学系ＰＬ近傍の発熱体（アラ
イメント光源１３、受光部１４、アンプ１５、干渉計用
レーザ１２）からの熱は暖かい空気流２０２となり、周
囲の温度を上昇させる。また、これらの発熱体１２〜１
５自体の温度も空気流２０１がそれらの発熱体１２〜１
５の周囲に流れ込まないため上昇し、金属部材を介する
熱伝導等で発熱体１２〜１５の周囲の温度を上昇させ
る。一方、レチクルＲが載置されていないときは、図２
(b) に示したように、投影光学系ＰＬ上に空気流２０１
に対する開口部が形成されるため、そこから空気流２０
１が投影光学系ＰＬ、アライメント系１３〜１６近傍に
流れ込む。このため、発熱体１２〜１５からの熱は暖か
い空気流２０２となり、装置下方に移動して、投影光学
系ＰＬ、アライメント系１３〜１６近傍の温度は上昇し
ない。また、発熱体１２〜１５自体の温度も空気流２０
１に直接触れるため、低下する。さらに、レチクルＲ上
のレチクルアライメント用の顕微鏡４の熱の流れ方も変
化し、レチクルアライメント顕微鏡４の温度が変化する
可能性もある。上記の様に、レチルクホルダＲＨ上のレ
チクルＲの有無により、投影光学系ＰＬ、アライメント
系１３〜１６、レチクルアライメト系４の温度は異な
る。

【００２６】従って、レチクルＲのレチクルホルダＲＨ
上の有無により、投影光学系ＰＬの結像特性（例えば、
焦点位置、ディストーション等）が異なり、レチクルＲ
がレチクルホルダＲＨ上で着脱されることによって結像
特性が変化する。また、レチクルＲの着脱の際に、アラ
イメント系１３〜１６の温度が変化することにより、ア
ライメント系の位置が変化したり、さらに、ミラー１６
の角度が変化し光線がずれて、前記のベースラインが変
化することになる。ベースラインは、通常、レチクル搭
載時に測定するが、測定後このように変化すると露光時
の重ね合わせ誤差を生じる。以上のように、レチクルＲ
のレチクルホルダＲＨ上での有無により、結像特性、重
ね合わせ位置等の投影露光装置に重要な特性の精度の悪
化をもたらす。この問題は、本実施例のような走査型の
投影露光装置だけでなく、従来の一括露光タイプの投影
露光装置にも同様の問題がある。本発明ではこの問題
を、以下に詳述する第１の遮風手段を設けることで対処
している。

【００２７】また、本実施例のような走査型の投影露光
装置においては、レチクルステージＲＳＴが移動するた
めに、レチクルＲのレチクルホルダ上の有無だけではな
く、レチクルステージＲＳＴの移動によっても投影光学
系ＰＬの周囲温度が変化する。図３を用いて、レチクル
ステージＲＳＴの移動に伴う空気流の流れ及び熱の流れ
を考察する。図３(a) は、レチクルステージＲＳＴが図
中左側（−Ｘ方向）に位置している状態を示している。
図のように、レチクルステージＲＳＴは、通常の露光に
おいても、ステージの最大ストロークにより投影光学系
ＰＬの上方を開放する位置まで走査方向に移動する。こ
れは、露光中にレチクルステージＲＳＴが一定速度で走
査するために、ある程度の助走距離が必要になるためで
ある。図の様にレチクルステージＲＳＴが左にあると
き、投影光学系ＰＬの上方右側から下方に空気流２０１
が流れ込むため、空気流２０１が干渉計用レーザ１２に
当たるが、アライメント系１３〜１６には当たらない。
一方、図３(b) に示したように、レチクルステージＲＳ
Ｔが図中右側（＋Ｘ方向）に位置しているときは、投影
光学系ＰＬの上方左側から下方に空気流２０１が流れ込
むため、空気流２０１が干渉計用レーザ１２に当たらず
に、アライメント系１３〜１６に当たる。レチクルステ
ージＲＳＴが中央にあるときは、投影光学系ＰＬはレチ
クルステージＲＳＴ上のレチクルＲによって空気流２０
１から遮られことになる。このため、レチクルステージ
ＲＳＴの位置により、投影光学系ＰＬでは周囲の温度が
変化し、アライメント系１３〜１６ではやはり温度が上
下するという問題が発生する。

【００２８】図３の例では、レチクルステージＲＳＴの
駆動系を省略したが、駆動系がレチクルステージＲＳＴ
の左右どちらかに装着されている場合、装着されている
側の下方には、空気流２０１が流れ込まないことになり
得る。前記のような問題を解決する方法として、例えば
ダクト等を用いて空気流２０１が流れ込まない箇所に空
調機から温度調節された空気流を送る方法も考えられる
が、移動するレチクルステージＲＳＴ等が空間的な制限
を加えるために容易ではない。また、振動源となるダク
トを装置中心部へ持ってくるのは好ましくない。同様の
理由で発熱源にダクトをつないで排熱するのも困難であ
る。また、各部の温度を測定して投影光学系ＰＬの結像
特性を補正したり、アライメント系のオフセットを補正
する方法も考えられるが、測定点を多く取らないと温度
分布が判らないという問題と、温度が移動するのに時間
がかかるため、現在の各部の温度を知っても補正するこ
とができないという問題もあり、現実的ではない。この
ため、本発明では、走査型投影露光装置において、レチ
クルステージＲＳＴの下方に流動する空気流を遮るため
に以下に説明する第２及び第３の遮風手段の少なくとも
一方を設けている。

【００２９】本発明の第１の遮風手段は、レチクルＲが
レチクルホルダＲＨ上にないとき、レチクルホルダＲＨ
上に載置されるダミーレチクルとして機能する遮風板７
である。レチクルＲがレチクルホルダＲＨ上に存在しな
いときに、遮風板７をレチクルＲの代わりにレチクルホ
ルダＲＨ上に配置することにより、常に投影光学系Ｐ
Ｌ、アライメント系１３〜１６の環境を、レチクルＲが
レチクルホルダＲＨ上に存在するときと同じように保
つ。遮風板７はレチクルホルダＲＨの近くに配置された
遮風板搬送装置４０により、レチクルホルダＲＨ上に搬
送される。遮風板搬送装置４０は、レチクルホルダＲＨ
に向かって伸縮自在なアーム４１及びアーム４１の先端
に固着された遮風板把持部４２を備える。遮風板搬送装
置４０は、搬送装置４０の制御部（図示しない）によ
り、レチクルホルダＲＨからレチクルＲが排出されたと
同時に遮風板７をレチクルホルダＲＨ上に搬送し、レチ
クルＲがレチクルホルダＲＨ上に搬送される直前に遮風
板７をレチクルホルダＲＨから排出させるように駆動さ
れる。遮風板搬送装置４０の代わりに、遮風板７を、レ
チクルＲと同様にレチクルライブラリまたはレチクルス
トッカ内の待機位置に待機させて通常のレチクルと同様
にレチクルホルダＲＨ上に搬入させてもよい。レチクル
ライブラリは、１〜２０枚の種々のレチクルをそれぞれ
のケースに収容して装着しており、レチクルローダによ
り特定のレチクルＲが選別されてレチクルライブラリか
らレチクルステージＲＳＴ上のレチクルホルダＲＨに運
ばれる。この場合も、レチクルホルダ上のレチクルＲが
レチクルライブラリに収容された直後に、レチクルライ
ブラリ内で待機していた遮風板７がレチクルローダによ
りレチクルホルダＲＨに搬送されるように、レチクルロ
ーダを制御することができる。上記のようにして遮風板
７を搬送する場合には、遮風板７は、レチクルＲと同一
形状であることが好ましい。しかし、これに限定され
ず、レチクルＲと同一形状の板を幾つかの片に分割して
レチクルホルダＲＨの周囲に待機させておき、レチクル
ＲがレチクルホルダＲＨから排出されたときに各片の駆
動装置を用いて遮風板片をレチクルホルダＲＨ上で合体
させてもよい。あるいは、レチクルホルダＲＨ上にシャ
ッターを設けてレチクルＲのレチクルホルダＲＨ上での
有無に応じてシャッターを開閉させてもよい。上記のよ
うな遮風手段により常にレチクルホルダＲＨ上は遮風さ
れ、レチクルホルダＲＨ上でのレチクルＲの有無による
結像特性や露光重ね合わせ精度の変動が防止される。以
上の説明では遮風板７等をレチクルホルダＲＨ上に配置
するものとしたが、本実施例はその構成例に限定される
ものでなく、レチクルステージＲＳＴを通った空気が投
影光学系ＰＬやアライメント系に当たらないように投影
光学系ＰＬよりもレチクルステージＲＳＴ側に遮風板７
等の遮風手段を設けるような構成例はすべて本発明に含
まれる。

【００３０】次に、第２の遮風手段について図１及び図
４を参照しながら説明する。第２の遮風手段は、走査型
投影露光装置においてレチクルステージＲＳＴの移動に
伴う投影光学系ＰＬ周囲の空気流の変化を防止するため
の遮風帯である。レチクルステージＲＳＴは、その走査
方向（Ｘ方向）の両側に遮風帯２１，２２を備える。遮
風帯２１，２２は、帯状の可撓性部材から構成され、レ
チクルステージＲＳＴの端部から走査方向に延在する。
レチクルステージＲＳＴのＸ方向の両側にはレチクルス
テージＲＳＴを挟んで一対のローラ１９，２０が対向し
て設置されている。遮風帯２１の一方の端部はレチクル
ステージＲＳＴのＸ方向右側の下端部に固着されてお
り、他方の端部はローラ１９に連結されている。同様
に、遮風帯２２の一方の端部はレチクルステージＲＳＴ
のＸ方向左側の下端部に固着されており、他方の端部は
ローラ２０に連結されている。ローラ１９，２０は、そ
れぞれ、遮風帯２１，２２がローラ１９，２０から引き
出されたときにウエハアライメント系１３〜１６及びレ
ーザ１２等の発熱体への空気流２０１を遮ることができ
るように十分レチクルステージＲＳＴから離れた位置に
設置されている。ローラ１９，２０は、レチクルステー
ジＲＳＴの走査方向の移動に伴って遮風帯２１，２２を
引き出し、巻取ることができるようにローラ軸には戻り
バネが装着されている。

【００３１】このような遮風帯２１，２２及びローラ１
９，２０によって、レチクルステージＲＳＴが走査方向
左側に移動しているときは、図４(a) に示したように、
ローラ１９から遮風帯２１が投影光学系ＰＬの上方を覆
うように引き出され、遮風帯２２はもう一方のローラ２
０に巻き取られている。レチクルステージＲＳＴが走査
方向右側に移動しているときは、図４(b) に示したよう
に、ローラ２０から遮風帯２１が投影光学系ＰＬの上方
を覆うように引き出され、遮風帯２１はローラ１９によ
り巻き取られる。遮風帯２１，２２を構成する可撓性部
材としては、特に限定されず、遮風機能があるものなら
ばいずれも使用することができ、例えば、繊維や、プラ
スチックフィルム、ゴム等の弾性部材等を使用でき、腐
食しにくい部材が好ましい。また、遮風帯２１，２２
は、精密に制御されたレチクルステージＲＳＴの移動速
度に影響を与えないように、ローラ１９，２０により弛
まない程度に一定の張力を持たせるのが好ましい。可撓
性部材の幅（Ｙ方向の幅）は、遮風機能を果たすため
に、レチクルステージＲＳＴのＹ方向の幅以上であるこ
とが好ましい。また、遮風帯の端部をローラ１９，２０
を連結せずに、装置の上部または下部のＸ方向両側にも
う一対のローラをそれぞれ配置して、一本の遮風帯の端
部をそれぞれレチクルステージＲＳＴの左右端部に連結
して、それらの２対のローラを介して装置のレチクルス
テージＲＳＴ上側または下側を周回させるようにするこ
とも可能である。上記のような遮風帯２１，２２をレチ
クルステージＲＳＴに設けたことにより、レチクルステ
ージＲＳＴの位置にかかわらず、投影光学系ＰＬ、ウエ
ハアライメント系１３〜１６の周囲の空気流の変動を防
止することができ、投影光学系ＰＬの周囲温度を一定に
維持することができる。

【００３２】次に、本発明に従う第３の遮風手段につい
て図５を参照して説明する。第３の遮風手段は、図１に
示したような走査型投影露光装置において、投影光学系
ＰＬのレチクルステージＲＳＴの走査方向の両側に、光
軸ＡＸと垂直になるように設けられた遮風板５０１、５
０２である。遮風板５０１、５０２の寸法は、遮風板５
０１、５０２がウエハアライメント系１３〜１６及び干
渉計用レーザ１２の上方を空気流２０１から十分覆うよ
うな大きさにすることが好ましい。遮風板５０１、５０
２は、投影光学系ＰＬの鏡筒または架台２３に固定する
ことができる。遮風板は、投影光学系ＰＬ入射面を除い
て投影光学系ＰＬの外周の外側に延在する一枚の遮風板
にしてもよい。第３の遮風手段は、可動部材がないため
塵等の発生もなく、レチクルステージＲＳＴの動作にも
影響を与えることなく、レチクルステージＲＳＴの移動
による投影光学系ＰＬの周囲の空気流の変動を防止する
ことができる。

【００３３】上記第２及び第３の遮風手段は、レチクル
ステージＲＳＴの走査方向両側に装置の付属物が存在せ
ず、空気流２０１がそこを通過する例を示したが、実際
にはレチクルステージＲＳＴの駆動系等が存在するのが
一般的であり、レチクルステージＲＳＴの移動によりレ
チクルステージＲＳＴがかかる駆動系と反対側に位置す
るときには、かかる駆動系の存在により空気流２０１が
遮られるために、上記例における遮風帯２１及び２２の
一方及び遮風板５０１及び５０２の一方を省略してもよ
い。

【００３４】上記第１〜第３の遮風手段を、投影露光装
置において、それぞれ単独で使用してもよく、また組み
合わせて同時に設けてもよい。例えば、走査型投影露光
装置において、ダミーレチクルとしての遮風板と可撓性
部材を用いた遮風帯を同時に用いると、チャンバ内での
空気流の変動を一層有効に防止することができる。尚、
吹き出し口２から送出する気体は空気に限られるもので
なく、ヘリウム等の不活性ガスを用いてもよい。

【００３５】

【発明の効果】本発明の投影露光装置によれば、マスク
ステージ上のマスクの有無による投影光学系の周囲の空
気流の変化による温度変化を防止し、常に一定且つ良好
な結像特性及び露光重ね合わせ精度を維持することがで
きる。本発明の走査型の投影露光装置によれば、マスク
ステージの位置により生じる投影光学系の周囲の空気流
の変化による温度変化を防止し、常に一定且つ良好な結
像特性及び露光重ね合わせ精度を維持することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投影露光装置の全体構成を示す図
である。

【図２】投影露光装置において、レチクルの有無による
気流の流れ及び熱の移動を概念的に表した図であり、
（ａ）はレチクルがレチクルホルダ上に載置されている
場合であり（ｂ）はレチクルがレチクルホルダ上に存在
しない場合である。

【図３】レチクルステージが走査方向に移動する走査型
投影露光装置において、レチクルステージの位置によ
る、気流の流れ及び熱の移動を概念的に示した図であ
り、（ａ）はレチクルステージがウエハアライメント系
側に位置している場合を示し、（ｂ）はレチクルステー
ジが（ａ）における位置と反対側に位置する場合を示
す。

【図４】本発明の第２の遮風手段を用いて、レチクルス
テージＲＳＴの移動に伴う投影光学系ＰＬの周囲の空気
流の変化を防止している様子を示す概念図であり、図４
(a) はレチクルステージＲＳＴが走査方向左側に移動し
ている場合を示し、図４(b) はレチクルステージＲＳＴ
が走査方向右側に移動している場合を示し、いずれもの
場合もローラから遮風帯が投影光学系ＰＬの上方を覆う
ように引き出されている。

【図５】本発明の第３の遮風手段を用いて、レチクルス
テージＲＳＴの移動に伴う投影光学系ＰＬの周囲の空気
流の変化を防止している様子を示す概念図である。

【符号の説明】

ＲレチクルＷウエハＲＨレチクルホルダＲＳＴレチクルステージＰＬ投影光学系ＡＸ投影光学系光軸ＡＸ２ウエハアライメント系光軸４レチクル顕微鏡６干渉計７遮風板１２レーザ干渉計１９，２０ローラ２１，２２遮風帯４０遮風板搬送装置４１アーム４２遮風板把持部５０１，５０２遮風板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターンが形成されたマスクを載置する
ためのマスクステージを有し、上記マスクを照明して上
記マスクのパターンの像を投影光学系を介して感光基板
上に結像する投影露光装置であり且つ温度安定化のため
に気体を上記投影光学系の光軸に略平行に流動させる投
影露光装置において、上記マスクステージより下方に流動する気体を遮るため
の遮風手段を備えることを特徴とする上記投影露光装
置。
【請求項２】上記遮風手段が、上記マスクステージに
上記マスクが載置されていないときにマスクステージ上
に載置される遮風板と、上記マスクの搬出及び搬入に連
動して上記遮風板を上記マスクステージに搬入及び搬出
する遮風板搬送手段とを備えることを特徴とする請求項
１に記載の投影露光装置。
【請求項３】マスクを少なくとも一次元方向に移動可
能なマスクステージを有し、上記マスクを照明しながら
上記マスクの照明領域に対して上記マスクと感光基板と
を同期して走査することにより投影光学系を介して上記
マスクのパターン像で上記感光基板を露光する投影露光
装置であって且つ温度安定化のために気体を上記投影光
学系の光軸に略平行に流動させる投影露光装置におい
て、上記マスクステージより下方に流動する気体を遮るため
の遮風手段を備えることを特徴とする上記投影露光装
置。
【請求項４】上記遮風手段が、上記マスクステージの
両端部からマスクステージの移動方向に延在する帯状の
可撓性部材と、上記可撓性部材を支持する支持部材とを
備え、上記マスクステージが上記投影光学系の上方に位
置していないときに上記可撓性部材が少なくとも上記投
影光学系の上方を遮風することを特徴とする請求項３に
記載の投影露光装置。
【請求項５】上記支持部材がレチクルステージの両側
に位置する一対のローラであることを特徴とする請求項
４に記載の投影露光装置。
【請求項６】上記支持部材が、上記レチクルステージ
の両側に位置する一対のローラであって、上記マスクス
テージの移動に連動して該可撓生部材を引き出し且つ巻
取り可能なローラであることを特徴とする請求項４また
は５に記載の投影露光装置。
【請求項７】上記上記可撓性部材が、上記マスクステ
ージの移動の間に、上記投影露光装置のマスクステージ
から下方部分を実質的に全て遮風するように支持部材に
より支持されていることを特徴とする請求項４〜６のい
ずれか一項に記載の投影露光装置。
【請求項８】上記遮風手段が、上記投影光学系の光軸
と垂直な面を有し且つ投影光学系の入射面を除いて投影
露光装置の上記マスクステージから下方の部分を実質的
に全て覆う遮風板であることを特徴とする請求項３に記
載の投影露光装置。
【請求項９】上記遮風手段が、さらに、上記マスクス
テージに上記マスクが載置されていないときに上記マス
クステージ上に載置される遮風板と、上記マスクの搬出
及び搬入に連動して上記遮風板を上記マスクステージに
搬入及び搬出する遮風板搬送手段とを備えることを特徴
とする請求項３〜８のいずれか一項に記載の投影露光装
置。
【請求項１０】上記遮風板が、上記マスクと同一形状
を有することを特徴とする請求項２または９に記載の投
影露光装置。
【請求項１１】上記遮風板搬送手段が、上記遮風板を
把持する把持部を先端に有し且つ上記マスクステージの
側方から上記マスクステージに向かって伸縮可能な部材
と該伸縮可能な部材を駆動する駆動装置とを備えること
を特徴とする請求項２または９に記載の投影露光装置。