JPH10270333A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JPH10270333A
JPH10270333A JP9075355A JP7535597A JPH10270333A JP H10270333 A JPH10270333 A JP H10270333A JP 9075355 A JP9075355 A JP 9075355A JP 7535597 A JP7535597 A JP 7535597A JP H10270333 A JPH10270333 A JP H10270333A
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JP
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gas
lens
optical system
exposure
exposure apparatus
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JP9075355A
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Shigeru Hagiwara
茂 萩原
Masato Hamaya
正人 濱谷
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Nikon Corp
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Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 照明光学系内のレンズ等の光学部材に透過率
や反射率等を低下させるような曇り物質が析出しにくい
露光装置を提供する。 【解決手段】 照明光学系内のフライアイレンズの入射
面のインプットレンズ系ＩＬＳにおいて、第１レンズ９
Ａ及び第２レンズ９Ｂで挟まれた空間を気密室３３Ａと
して、気密室３３Ａから逆止弁付きの電磁弁４２Ａ、及
び排気管４１を介して排気用ポンプ４３を用いて不純物
ガスを排出すると共に、気密室３３Ａにガスボンベ３４
から給気管３８、及び逆止弁付きの電磁弁３９Ａを介し
て高純度窒素ガスを供給する。気密室３３Ａ内に配置さ
れた圧力センサ４４Ａを用いて、気密室３３Ａ内の圧力
変化が許容範囲となる状態で、排気と給気とを繰り返し
て不純物濃度を許容値以下にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、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でマスクパターンをウエハ
等の基板上に転写するために使用される露光装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子等を製造する際に、照明光学
系からの露光光でマスクとしてのレチクルを照明し、そ
の露光光のもとでレチクルのパターン像を投影光学系を
介してフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラス
プレート等）上に転写するステッパー等の投影露光装
置、又はその露光光のもとでレチクルのパターンをウエ
ハ上に直接転写するプロキシミティ方式やコンタクト方
式等の露光装置が使用されている。これらの露光装置に
おいて、露光光としては従来より超高圧水銀ランプのｉ
線（波長３６５ｎｍ）等の紫外光が使用されている。
【０００３】また、従来の露光装置では、照明光学系内
の一連のレンズ群は、ブロック別に鏡筒内に収められて
固定され、レンズに挟まれた空間は気密構造となってい
る。このようにレンズに挟まれた空間を気密化する際
に、レンズを固定するために用いられているシーリング
材の多くはシリコン系の材料である。即ち、これらのシ
ーリング材は接着剤も兼用しており、これらのシリコン
系のシーリング材、又は接着剤からは有機珪素系のガス
が発生することが知られている。
【０００４】ところが、露光光が紫外光である場合に、
有機珪素系ガスが発生していると、紫外光のもとで酸素
分子がオゾンに活性化した後、遊離した有機珪素系ガス
を酸化し、これによってレンズ表面に二酸化珪素（Ｓｉ
Ｏ2)よりなる曇り物質が析出することがある。ＳｉＯ2
がレンズ表面に析出すると、露光光の照度低下、及び照
度むらの悪化等を招く。そのため、最近ではシーリング
材として、有機珪素系ガスの発生要因となる低分子量シ
ロキサンの含有量が小さいものを使うようになってきて
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の如く従来の露光
装置の照明光学系では、レンズを固定するためのシーリ
ング材（又は接着材）としては、有機珪素系ガスの発生
の少ない材料が使用されつつある。しかしながら、低分
子量シロキサンをあまり含まないシーリング材について
は、凝固時間が長く作業性が悪い等の不都合がある。ま
た、低分子量シロキサンをあまり含まない材料といって
も、完全にシリコンの遊離を抑えることはできないた
め、微量な有機珪素系ガスが発生し、レンズ表面に僅か
にＳｉＯ2 が析出する恐れがある。
【０００６】また、有機珪素系ガスの発生の少ないシー
リング材としては、非揮発性の２液型接着剤もあるが、
この２液型接着剤は作業性が悪いという不都合がある。
更に、露光光として、最近ではより短波長のＫｒＦエキ
シマレーザ（波長２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ
（波長１９３ｎｍ）等のエキシマレーザ光も使用される
ようになっている。このようにより短波長のエキシマレ
ーザ光等がシリコン系の接着剤に照射されると、シリコ
ン分子の遊離はかなり進むことが知られている。そのた
め、今後は照明光学系内のレンズにより広範囲に亘って
曇り物質が析出する恐れがあり、その対策が必要となっ
ている。
【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、付属する照明光
学系内のレンズ等の光学部材に透過率や反射率等を低下
させるような物質が析出しにくい露光装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
装置は、照明光学系（１〜２０）からの露光光でマスク
（Ｒ）を照明し、その露光光のもとでマスク（Ｒ）のパ
ターンを基板（Ｗ）上に転写する露光装置において、そ
の照明光学系内でその露光光の光路上の少なくとも１つ
の空間（３３Ａ）がその照明光学系の周囲の気体と遮断
された気密室とされ、この気密室内の気体が交換自在で
あるものである。
【０００９】斯かる本発明によれば、その気密室（３３
Ａ）内に例えば不活性ガスを封入すれば、露光光として
紫外光が使用された場合でも、その気密室内にオゾンが
発生しないため、その気密室に接するレンズ等の光学部
材のシーリング材から有機珪素系ガス等の不純物ガスが
発生しても、ＳｉＯ2 のような曇り物質がその光学部材
表面に析出することがなくなる。また、一定頻度でその
気密室（３３Ａ）内のガス交換を行うことで、遊離した
不純物ガスを除去することができる。この２重の効果
で、光学部材表面の曇り（透過率や反射率の低下）を防
止することが可能となる。その不活性ガスとしては、高
純度窒素ガスの他に、ヘリウム等の希ガス等も使用でき
る。
【００１０】また、本発明の第２の露光装置は、その第
１の露光装置において、更に気密室（３３Ａ）内の気体
を排気する気体排気系（４１，４２Ａ，４３）と、気密
室（３３Ａ）に所定の気体を供給する気体供給系（３
４，３５，３８，３９Ａ）と、気密室（３３Ａ）内に設
けられた圧力センサ（４４Ａ）と、この圧力センサで検
出される気密室（３３Ａ）内の圧力に応じてその気体排
気系及びその気体供給系の動作を制御する制御系（４
０）と、を有するものである。
【００１１】この第２の露光装置によれば、気体排気系
を介して気密室（３３Ａ）内の不純物ガス等を排気した
後、気体供給系を介して不活性ガス等を気密室（３３
Ａ）内に供給する動作を繰り返すことで、気密室（３３
Ａ）内の不純物ガス等を不活性ガス等で交換できる。こ
の場合、その制御系は、気密室（３３Ａ）内の気体を交
換する際に、圧力センサ（４４Ａ）で検出される圧力の
変動量が所定の許容範囲内にある状態で、その気体排気
系を介して気密室（３３Ａ）内の気体を排気すると共
に、その気体供給系を介して気密室（３３Ａ）内に所定
の気体を供給することが望ましい。例えば、気体排気系
を介して換気する際に排出量を微量にし、それに続いて
排出した不純物ガス等と等量の不活性ガス等を気体供給
系を介して供給することで、気密室（３３Ａ）内の急激
な気圧変化を抑える。このことで、気密室（３３Ａ）に
接するレンズ等に強い応力が作用することがなくなり、
照明光学系の性能劣化が未然に防止される。
【００１２】また、露光装置の組み立て時に、気圧の変
化が小さい状態で高頻度で気密室（３３Ａ）内の換気を
行うことで、その気密室に接するレンズ等のシーリング
材（又は接着剤）の固定化を促進し、組み上がりに要す
る時間を短縮することが可能となる。この際にも、準静
的にガス交換が行われることから、レンズ等の保持部材
に強い応力が加わらず、レンズ等を傷めたり、保持部材
を変形させたりしない。更に、露光装置の稼働を開始し
た後には、露光装置のアイドリング時に一定頻度で気密
室（３３Ａ）内のガス交換を行うことが望ましい。
【００１３】また、その照明光学系が、露光光を発生す
る光源（１）と、この光源からの露光光を整形する整形
光学系（ＩＬＳ）と、この整形光学系を通過した露光光
の照度分布を均一化するオプティカル・インテグレータ
（１０）とを備えている場合、その気密室の一例は、そ
の整形光学系を構成する２つの光学部材（９Ａ，９Ｂ）
に挟まれた空間（３３Ａ）である。オプティカル・イン
テグレータの入射面での露光光の照度はかなり大きいた
め、放置しておくと整形光学系（ＩＬＳ）内のレンズ等
に曇り物質が析出し易い。そこで、そのレンズ等に接す
る空間を気密室（３３Ａ）として、不純物ガス等を交換
できるようにすることで、曇り物質の析出が防止され
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明による露光装置の実
施の形態の一例につき図面を参照して説明する。図１は
本例で使用される投影露光装置を示し、この図１におい
て、超高圧水銀ランプよりなる露光光源１からの照明光
ＩＬ１は、楕円鏡２によって集光された後、ミラー３及
びミラー４で反射されてシャッタ５に向かう。シャッタ
５を駆動モータ６を介して回転することで、その照明光
ＩＬ１が開閉される。シャッタ５が開状態のときに、シ
ャッタ５を通過した照明光ＩＬ１は、干渉フィルタ７に
てｉ線以外の照明光が除去される。干渉フィルタ７を透
過したｉ線よりなる露光光ＩＬは、光路折り曲げ用のミ
ラー８で反射された後、第１レンズ９Ａ、第２レンズ９
Ｂ、及び第３レンズ９Ｃよりなるインプットレンズ系Ｉ
ＬＳを経てほぼ平行光束となってフライアイレンズ１０
に入射する。なお、露光光ＩＬとしては、ｉ線の他にｈ
線（波長４０５ｎｍ）やｇ線（波長４３６ｎｍ）等を使
用してもよい。更に、露光光ＩＬとしては、ＫｒＦエキ
シマレーザやＡｒＦエキシマレーザ等のエキシマレーザ
光、又はＹＡＧレーザの高調波等を使用してもよい。
【００１５】フライアイレンズ１０の射出面には、照明
系の開口絞り板１１が回転自在に配置され、開口絞り板
１１の回転軸の周りには、通常の円形の開口絞り１３
Ａ、複数の偏心した小開口よりなる変形光源用の開口絞
り１３Ｂ、及び輪帯絞り１３Ｃ等が形成されている。そ
して、開口絞り板１１を駆動モータ１２で回転すること
によって、フライアイレンズ１０の射出面に所望の照明
系開口絞りを配置できるように構成されている。フライ
アイレンズ１０の射出面の開口絞りを通過した露光光Ｉ
Ｌの一部は、ビームスプリッタ１４にて反射された後、
集光レンズ１５を介して光電変換素子よりなるインテグ
レータセンサ１６に入射する。インテグレータセンサ１
６の検出信号より露光光ＩＬのウエハ上での照度を間接
的にモニタできる。
【００１６】一方、ビームスプリッタ１４を透過した露
光光は、第１リレーレンズ１７Ａ、投影式のレチクルブ
ラインド（可変視野絞り）１８、第２リレーレンズ１７
Ｂ、光路折り曲げ用のミラー１９、及びコンデンサレン
ズ２０を経て、レチクルＲを照明する。露光光源１〜コ
ンデンサレンズ２０より照明光学系が構成されている。
この照明光学系からの露光光ＩＬのもとで、レチクルＲ
上のパターン２１の像は投影光学系ＰＬを介してフォト
レジストが塗布されたウエハＷ上に投影される。
【００１７】ここで、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行
にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面の直交座標系をＸ軸、
Ｙ軸とすると、レチクルＲはＸ方向、Ｙ方向、回転方向
に位置決めを行うレチクルステージ２８上に保持されて
いる。また、ウエハＷはウエハホルダ２２上に吸着保持
され、ウエハホルダ２２はウエハステージ２３上に固定
され、ウエハステージ２３は、ウエハＷのＺ方向の位置
及び傾斜角を補正してウエハＷの表面を投影光学系ＰＬ
の像面に合焦させると共に、ウエハＷのＸ方向、Ｙ方向
へのステッピング、及び位置決めを行う。ウエハＷ上の
或るショット領域への露光が終了した後、ウエハステー
ジ２３をステッピングさせて、次に露光するショット領
域を露光フィールドに移動して露光を行うという動作が
ステップ・アンド・リピート方式で繰り返されて、ウエ
ハＷ上の各ショット領域への露光が行われる。
【００１８】さて、本例の投影露光装置では露光光ＩＬ
として紫外光が使用されているため、放置しておくと周
囲の空気中の酸素が露光光ＩＬによってオゾン化され、
このオゾンによってレンズやミラー等の光学部材用のシ
ーリング材、又は接着剤から遊離される有機珪素系のガ
スが酸化され、それらの光学部材の表面に二酸化珪素
（ＳｉＯ2)のような曇り物質が析出する恐れがある。本
例ではそのような曇り物質の析出を防止するため、照明
光学系内の露光光ＩＬの光路上の空間の一部を気密室と
して、この気密室内の気体を交換可能としている。ま
た、照明光学系内で特に露光光ＩＬの照度が高い部分
は、露光光源１からオプティカル・インテグレータとし
てのフライアイレンズ１０までの光路上であり、本例で
はフライアイレンズ１０の入射面に設置されたインプッ
トレンズ系ＩＬＳを構成するレンズ間の空間を気密室と
している。
【００１９】図２は、本例のインプットレンズ系ＩＬ
Ｓ、及びこのインプットレンズ系ＩＬＳ用の気体交換機
構の構成を示し、この図２において、露光光ＩＬの光路
に沿って順次第１レンズ９Ａ、第２レンズ９Ｂ、及び第
３レンズ９Ｃが設置されている。第１レンズ９Ａは、リ
ング状の第１鏡筒３１Ａ内にシーリング材４５Ａを介し
て固定され、第１鏡筒３１Ａの上部にリング状のスペー
サ３２Ａを介して第２鏡筒３１Ｂが配置され、第２鏡筒
３１Ｂ内にシーリング材４５Ｂを介して第２レンズ９Ｂ
が固定されている。また、第２鏡筒３１Ｂの上部にスペ
ーサ３２Ｂを介して第３鏡筒３１Ｃが配置され、第３鏡
筒３１Ｃ内にシーリング材４５Ｃを介して第３レンズ９
Ｃが固定されている。シーリング材４５Ａ〜４５Ｃは、
それぞれシリコン系で接着剤を兼用している。そして、
本例では、レンズ９Ａ，９Ｂ、鏡筒３１Ａ，３１Ｂ、及
びスペーサ３２Ａで囲まれた空間が周囲の気体から遮断
された第１の気密室３３Ａとされ、レンズ９Ｂ，９Ｃ、
鏡筒３１Ｂ，３１Ｃ、及びスペーサ３２Ｂで囲まれた空
間が周囲の気体から遮断された第２の気密室３３Ｂとさ
れている。鏡筒３１Ａ〜３１Ｃ及びスペーサ３２Ａ，３
２Ｂは、大気圧変動等によってレンズ９Ａ〜９Ｃの位置
ずれが生じないように強固に固定されている。更に、ス
ペーサ３２Ａ，３２Ｂの外面には温度安定化用に例えば
所定温度に制御された流体が内部を流れる配管（不図
示）が配置されている。
【００２０】また、本例の投影露光装置が設置されてい
るチャンバの外部に、高純度の窒素ガスが高い圧力で封
入されたガスボンベ３４が設置され、ガスボンベ３４か
らの高純度窒素ガスが電磁弁３５、ケミカルフィルタ３
６、及びＨＥＰＡフィルタ（high efficiency particul
ate air-filter）３７を介して給気管３８に供給されて
いる。電磁弁３５の開閉はコンピュータよりなる圧力制
御系４０によって制御されている。そして、給気管３８
から分岐した第１の配管３８ａが逆止弁付きの電磁弁３
９Ａを介して第１の気密室３３Ａに接続され、給気管３
８から分岐した第２の配管３８ｂが逆止弁付きの電磁弁
３９Ｂを介して第２の気密室３３Ｂに接続されている。
電磁弁３９Ａ，３９Ｂの開閉も圧力制御系４０によって
制御されている。
【００２１】更に、第１の気密室３３Ａは、排気用の第
１の配管４１ａ、及び逆止弁付きの電磁弁４２Ａを介し
て排気管４１に接続され、第２の気密室３３Ｂは、排気
用の第２の配管４１ｂ、及び逆止弁付きの電磁弁４２Ｂ
を介して排気管４１に接続され、排気管４１は排気用ポ
ンプ４３、及び不図示のフィルタ装置を介してチャンバ
外の外気に開放されている。電磁弁４２Ａ，４２Ｂの開
閉、及び排気用ポンプ４３の動作も圧力制御系４０によ
って制御されている。気密室３３Ａ及び３３Ｂ内にはそ
れぞれ圧力センサ４４Ａ及び４４Ｂが取り付けられ、圧
力センサ４４Ａ，４４Ｂの検出信号が圧力制御系４０に
供給され、圧力制御系４０では、圧力センサ４４Ａ，４
４Ｂの検出信号に基づいて気密室３３Ａ，３３Ｂ内の気
体圧力をモニタできるように構成されている。
【００２２】図２の気体交換機構の基本的な動作とし
て、圧力制御系４０は先ず給気側の電磁弁３９Ａ，３９
Ｂを閉じた状態で、排気側の電磁弁４２Ａ，４２Ｂを開
いて排気用ポンプ４３を動作させて気密室３３Ａ及び３
３Ｂ内の気体、即ち残存している酸素、及びシーリング
材４５Ａ〜４５Ｃから発生する有機珪素系ガス等を含む
不純物ガスの一部を排出する。その後、圧力制御系４０
は、排気側の電磁弁４２Ａ，４２Ｂを閉じて給気側の電
磁弁３９Ａ，３９Ｂを開き、更に電磁弁３５を開いてガ
スボンベ３４から給気管３８を介して気密室３３Ａ，３
３Ｂ内に高純度窒素ガスを供給する。この際に、圧力制
御系４０は、圧力センサ４４Ａ，４４Ｂで検出される気
密室３３Ａ，３３Ｂ内の気体圧力が大きく変化しないよ
うに準静的にガス交換を行わせる。これによって、気密
室３３Ａ及び３３Ｂ内の酸素及び遊離した有機珪素系ガ
ス等の不純ガスが除去され、気密室３３Ａ，３３Ｂ内の
酸素濃度、及び不純物濃度が低下し、レンズ９Ａ〜９Ｃ
に対する曇り物質析出のプロセスが中断されて、曇り発
生が防止される。
【００２３】この際に、本例では、逆止弁付きの電磁弁
３９Ａ，３９Ｂ，４２Ａ，４２Ｂが使用されているた
め、気密室３３Ａ，３３Ｂ内の気体は、それぞれガスボ
ンベ３４側から排気用ポンプ４３側に一方向に流れ、気
体の逆流が生じないようになっている。従って、効率的
に不純物ガスが交換される。次に、図２の気体交換機構
を用いて第１の気密室３３Ａ内の気体を準静的に交換す
る動作の一例につき図３及び図４も参照して説明する。
このような気体交換は、主に本例の投影露光装置の露光
動作間のアイドリング時に行われる。
【００２４】先ず、気体交換開始時点ｔ0 での、気密室
３３Ａ内の気体の圧力ＰをＰ0 とする。この圧力の初期
値Ｐ0 は、照明光学系の周囲の気体の圧力（本例では１
気圧）とほぼ同じ圧力である。そして、給気側の電磁弁
３９Ａを閉じた状態で、排気側の電磁弁４２Ａを開いて
排気用ポンプ４３を動作させて、圧力センサ４４Ａで検
出される気密室３３Ａ内の気体の圧力Ｐが許容変化量で
あるΔｐだけ低下するまで排気を行う。この間の時間を
Δｔ１とする。
【００２５】図３の実線の曲線５１は、気密室３３Ａ内
の気体の圧力Ｐの変化を示し、この図３において、横軸
は時間ｔであり、縦軸はその時間ｔでの圧力Ｐである。
図３において、気体交換開始時点ｔ0 から時間Δｔ１が
経過した時点ｔ1 で、圧力Ｐが初期値Ｐ0 からΔｐだけ
低下している。次に、排気側の電磁弁４２Ａを閉じて、
給気側の電磁弁３９Ａを開き、電磁弁３５を開いてガス
ボンベ３４からの高純度窒素ガスを気密室３３Ａ内に供
給する。この際に、圧力センサ４４Ａを用いて、気密室
３３Ａ内の圧力Ｐが初期値Ｐ0に回復するまで高純度窒
素ガスを供給する。この間の時間をΔｔ２とすると、図
３の曲線５１に示すように、圧力Ｐは、時点ｔ1 からΔ
ｔ２経過した時点ｔ2 でＰ0 に回復している。その後、
このように気密室３３Ａ内の気体の圧力Ｐが初期値Ｐ0
からΔｐだけ低下するまで排気を行い、再び初期値Ｐ0
に回復するまで給気を行うという換気動作を繰り返す。
この際の圧力Ｐの変化は、曲線５１で示すように正弦波
状になる。
【００２６】この場合、気密室３３Ａ内の体積をＱ、毎
回の換気量をΔｑとし、この換気量Δｑは上述の気体圧
力の許容変化量Δｐに応じて定まるものとする。そし
て、ｉ回目（ｉ＝１，２，…）の換気を行った後の、有
機珪素系ガス等の不純物ガスの濃度をＣi とすると、気
体の混合速度は十分速いため、次の（ｉ＋１）回目の換
気を行った後の不純物ガスの濃度Ｃi+1 は、ほぼ次のよ
うになる。
【００２７】 Ｃi+1 ＝Ｃi （１−Δｑ／Ｑ） （１） この式より、１回目の換気後の不純物ガスの濃度Ｃ1 を
用いて、濃度Ｃi は次のように表すことができる。 Ｃi ＝Ｃ1 （１−Δｑ／Ｑ）i-1 （２） 従って、不純物ガス濃度の目標値をＣL とすると、
（２）式より必要とされる換気回数Ｎについて次の関係
が成立する。
【００２８】 ＣN ＝Ｃ1 （１−Δｑ／Ｑ）N-1 ≦ＣL （３） 以上より、換気回数をｎ回（ｎ＝１，２，…，Ｎ）とし
たときの、気密室３３Ａ内の不純物ガスの濃度Ｃは、図
４の実線の曲線５２のように変化する。（３）式を変形
すると次のようになる。 （１−Δｑ／Ｑ）N-1 ≦ＣL ／Ｃ1 （４Ａ） （Ｎ−１）ｌｏｇ（１−Δｑ／Ｑ）≦ｌｏｇ（ＣL ／Ｃ1 ） （４Ｂ） ここで、ｌｏｇ（１−Δｑ／Ｑ）＜０、且つｌｏｇ（Ｃ
L ／Ｃ1 ）＜０であるため、（４Ｂ）式は次のように変
形できる。
【００２９】 Ｎ−１≧ｌｏｇ（ＣL ／Ｃ1 ）／ｌｏｇ（１−Δｑ／Ｑ） （４Ｃ） Ｎ≧１＋ｌｏｇ（ＣL ／Ｃ1 ）／ｌｏｇ（１−Δｑ／Ｑ） （４Ｄ） 従って、気密室３３Ａ内の体積Ｑ、適当な換気量Δｑ
（即ち、気体圧力の許容変化量Δｐ）、１回目の換気後
の不純物ガスの濃度Ｃ1 、及び不純物ガス濃度の目標値
ＣL が与えられれば、（４Ｄ）式より気密室３３Ａ内の
不純物ガスの濃度を目標値ＣL 以下に抑制するために必
要な換気回数Ｎの最小値Ｎmin が決定される。本例では
換気回数を（４Ｄ）式を満たす整数Ｎの最小値Ｎmin と
する。これによって、最小の換気回数Ｎmin で不純物ガ
スの濃度を所定の目標値ＣL 以下に抑えることができ
る。
【００３０】ここで、換気量Δｑ（即ち、気体圧力の許
容変化量Δｐ）について述べると、このΔｑが大きいと
図２の第１レンズ９Ａ等への応力が増大し、レンズの位
置ずれ、収差変動、損傷ひいては破壊を引き起こす恐れ
がある。このような破壊や損傷とはいえないまでも、或
る程度の応力であっても、調整済のレンズ収差等に悪影
響を及ぼす恐れがある。そのため本例では、換気量Δｑ
（圧力の許容変化量Δｐ）を圧力変化が準静的といえる
程度の値に抑える。一例として、その圧力の許容変化量
Δｐは、図２の気密室３３Ａ内の圧力センサ４４Ａの圧
力の検出分解能の数倍程度の値とする。この値より、１
回の換気による換気量Δｑも決定される。これによっ
て、気密室３３Ａ内の気体の交換（換気）時においてレ
ンズに加わる応力の増大が防止され、気体交換によるレ
ンズの収差変動等を十分小さな許容範囲に抑えることが
できる。
【００３１】また、（４Ｄ）式より決定される換気回数
Ｎmin が大きくなり、換気時間が投影露光装置のアイド
リング時間を超える場合には、気体圧力をΔｐだけ変化
させる１回毎の換気時間、即ち図３における時間Δｔ１
及びΔｔ２を短縮すればよい。同様に、図２の第２の気
密室３３Ｂにおいても、レンズの収差変動等を抑制した
状態で不純物ガスの交換が行われる。
【００３２】更に、図２のシーリング材４５Ａ〜４５Ｃ
からは次第に有機珪素系ガス等が発生してくることもあ
るため、上述の気体交換（換気）は、定期的に投影露光
装置のアイドリング時に行うようにする。これによっ
て、レンズ等に次第に曇り物質が付着することも防止さ
れる。更に、上述の実施の形態では、投影露光装置のア
イドリング時に気体交換を行っているが、例えば投影露
光装置の組立調整時に、インプットレンズ系ＩＬＳでレ
ンズ９Ａ〜９Ｃをそれぞれシーリング材４５Ａ〜４５Ｃ
を介して鏡筒３１Ａ〜３１Ｃに固定した直後に、図２の
気体交換機構を介して圧力変化がΔｐ以下となる状態
で、気密室３３Ａ，３３Ｂ内の気体を高純度窒素ガスで
交換するようにしてもよい。この場合、換気時の圧力変
化量がΔｐ以下と極めて少ないため、シーリング材４５
Ａ〜４５Ｃが完全に固化するまで待つ必要がないと共
に、固化過程でシーリング材４５Ａ〜４５Ｃから発生す
る有機珪素系ガスは効率的に排気用ポンプ４３を介して
排気されるため、固化時間が短縮されて、組立時間が短
縮される。また、レンズ９Ａ〜９Ｃの表面や、鏡筒３１
Ａ〜３１Ｃの内側等に有機珪素系物質が付着して残るこ
ともなくなり、レンズ９Ａ〜９Ｃへの曇り物質の析出が
より完全に防止される。
【００３３】また、上述の実施の形態において、図２の
給気管３８内に水分等が残っていると、それらの水分が
気密室３３Ａ，３３Ｂ内に流入してくるため、不純物の
排出効率が低下するのみならず、初期の頃にはレンズの
コーティング材等と反応し、コンタミネーション（汚染
物）として析出する恐れもある。そこで、給気管３８に
は別の排気ポート等を設けておき、予め窒素ガス（Ｎ2)
やヘリウム（Ｈｅ）等の不活性ガスを通して清浄にして
おくことが望ましい。
【００３４】なお、上述の実施の形態では、図１のイン
プットレンズ系ＩＬＳに対して気体交換機構を設けてい
るが、それ以外に照明光学系内の例えば干渉フィルタ
７、フライアイレンズ１０、ビームスプリッタ１４、及
びリレーレンズ１７Ａ，１７Ｂ等に気体交換機構を設け
て、これらの光学部材に対する曇り物質の析出を防止す
るようにしてもよい。更に、照度分布の均一性を高める
ために、フライアイレンズ１０を２段設ける場合もある
が、この場合には２段のフライアイレンズ間にリレーレ
ンズ系が配置される。そこで、このリレーレンズ系に気
体交換機構を設けるようにしてもよい。
【００３５】また、上記の実施の形態では、その気体交
換機構における不活性気体として高純度窒素ガスが使用
されているが、それ以外にヘリウム等の希ガスやその他
の化学的に安定な気体を使用してもよい。更に、図２に
おいては、給気側の電磁弁３９Ａ，３８Ａに給気管３８
を介してガスボンベ３４が接続され、排気側の電磁弁４
２Ａ，４２Ｂに排気管４１を介して排気用ポンプ４３が
接続されているが、ガスボンベ３４や排気用ポンプ４３
は、気密室３３Ａ，３３Ｂ内の気体交換（換気）を行う
場合にのみ接続するようにしてもよい。即ち、気密室３
３Ａ，３３Ｂは気体交換ができるような構造であるだけ
もよい。
【００３６】また、通常、投影露光装置においては、大
気圧変化に伴う倍率やディストーション等の結像特性の
変動、及び露光光の照射による結像特性の変動（所謂照
射変動）等を補正するために、投影光学系内の補正効果
のある数箇所の部位においてアクティブに気密室内の圧
力を変化させるか、又は直接的にレンズ位置を制御する
所謂レンズコントロールが行われている。その中で特に
気密室内の圧力を制御する場合においては、ベローズ等
が用いられたりするのが通例である。
【００３７】そこで、上記の実施の形態においても、投
影光学系ＰＬ内の収差補正効果のあるレンズに接する空
間を圧力制御可能な気密室として、ベローズ等でその気
密室内の圧力制御を行う代わりに、高純度の窒素ガスの
圧力を利用してその気密室内の圧力を制御するようにし
てもよい。これによって、結像特性の補正を行うことが
できると共に、そのレンズに対する曇り物質の付着が防
止される。
【００３８】また、本発明は一括露光型の投影露光装置
のみならず、ステップ・アンド・スキャン方式のような
走査露光型の投影露光装置にも適用でき、更には投影光
学系を使用しないプロキシミティ方式やコンタクト方式
の露光装置にも適用できることは明きらかである。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。
【００３９】
【発明の効果】本発明の第１の露光装置によれば、照明
光学系内の露光光の光路上の少なくとも１つの空間が気
密室とされ、この気密室内の気体が交換可能であるた
め、曇り物質を生ずる恐れのある気体を例えば定期的に
他の気体と交換することによって、その照明光学系内の
レンズ等の光学部材に透過率や反射率等を低下させるよ
うな物質が析出しにくい利点がある。これによって、マ
スク上での露光光の照度の低下等が防止される。
【００４０】また、本発明の第２の露光装置によれば、
気密室内に圧力センサが設けられているため、気密室内
での圧力を所望の値に維持することができる。このと
き、制御系が、気密室内の気体を交換する際に、その圧
力センサで検出される圧力の変動量が所定の許容範囲内
にある状態で、気体排気系を介してその気密室内の気体
を排気すると共に、気体供給系を介してその気密室内に
所定の気体を供給する場合には、気密室内の気体の圧力
変化を少なくできるため、その気密室に接するレンズ等
の光学部材に大きな応力が加わることがない。従って、
その光学部材の収差等が悪化することがない利点があ
る。
【００４１】また、その照明光学系は、露光光を発生す
る光源と、この光源からの露光光を整形する整形光学系
と、この整形光学系を通過した露光光の照度分布を均一
化するオプティカル・インテグレータとを備え、その気
密室は、その整形光学系を構成する２つの光学部材に挟
まれた空間である場合には、露光光の照度が高く曇り物
質が発生し易い領域の気体を交換できるため、その領域
での曇り物質の発生が抑制されて、本発明の効果は大で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による露光装置の実施の形態の一例を示
す一部を切り欠いた斜視図である。
【図２】その実施の形態のインプットレンズ系ＩＬＳ、
及び気体交換機構を示す断面図を含む構成図である。
【図３】図２の気密室３３Ａ内の換気を行う際の、気圧
変化の一例を示す図である。
【図４】図２の気密室３３Ａ内の換気を行う際の、換気
回数と不純物ガスの濃度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 露光光源 ７ 干渉フィルタ ＩＬＳ インプットレンズ系 ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ レンズ １０ フライアイレンズ Ｒ レチクル ＰＬ 投影光学 Ｗ ウエハ ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ 鏡筒 ３２Ａ，３２Ｂ スペーサ ３３Ａ，３３Ｂ 気密室 ３４ ガスボンベ ３８ 給気管 ３９Ａ，３９Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ 逆止弁付きの電磁弁 ４０ 圧力制御系 ４１ 排気管 ４３ 排気用ポンプ ４４Ａ，４４Ｂ 圧力センサ ４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ シーリング材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 照明光学系からの露光光でマスクを照明
    し、前記露光光のもとで前記マスクのパターンを基板上
    に転写する露光装置において、 前記照明光学系内で前記露光光の光路上の少なくとも１
    つの空間が前記照明光学系の周囲の気体と遮断された気
    密室とされ、 該気密室内の気体が交換自在であることを特徴とする露
    光装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の露光装置であって、 前記気密室内の気体を排気する気体排気系と、 前記気密室に所定の気体を供給する気体供給系と、 前記気密室内に設けられた圧力センサと、 該圧力センサで検出される前記気密室内の圧力に応じて
    前記気体排気系及び前記気体供給系の動作を制御する制
    御系と、を有することを特徴とする露光装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の露光装置であって、 前記制御系は、前記気密室内の気体を交換する際に、前
    記圧力センサで検出される圧力の変動量が所定の許容範
    囲内にある状態で、前記気体排気系を介して前記気密室
    内の気体を排気すると共に、前記気体供給系を介して前
    記気密室内に所定の気体を供給することを特徴とする露
    光装置。
  4. 【請求項４】 請求項１、２、又は３記載の露光装置で
    あって、 前記照明光学系は、露光光を発生する光源と、該光源か
    らの露光光を整形する整形光学系と、該整形光学系を通
    過した前記露光光の照度分布を均一化するオプティカル
    ・インテグレータとを備え、 前記気密室は、前記整形光学系を構成する２つの光学部
    材に挟まれた空間であることを特徴とする露光装置。
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