JPWO2002093626A1

JPWO2002093626A1 - Exposure method and apparatus, and substrate transfer method and apparatus

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Publication number: JPWO2002093626A1
Application number: JP2002590402A
Authority: JP
Inventors: 白石　直正; 直正白石
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2004-09-02
Also published as: WO2002093626A1

Abstract

マスクの周囲の気体を露光光を透過する気体で置換する場合に、露光開始までの準備時間を短縮して、高い生産性を得ることができる露光方法及び装置である。露光光でレチクル（Ｒ）及び投影光学系（ＰＬ）を介してウエハ（Ｗ）を露光するに際して、露光時にレチクル（Ｒ）が配置されるレチクル室（２）内の気体を露光光を透過する透過性ガスで置換する。次の露光工程で使用されるレチクル（Ｒ５）を、受け渡し室（４２）においてレチクルケース（２２）から取り出してからレチクル室（２）内に搬送する前に、ガス置換室（１６）内でレチクル（Ｒ５）の近傍の気体をその透過性ガスで置換し、ガス置換室（１６）とレチクル室（２）との間の搬送経路上で、レチクル（Ｒ５）を一時保管する。An exposure method and apparatus capable of shortening a preparation time until the start of exposure and obtaining high productivity when replacing a gas around a mask with a gas that transmits exposure light. When exposing the wafer (W) with the exposure light via the reticle (R) and the projection optical system (PL), the exposure light passes through the gas in the reticle chamber (2) in which the reticle (R) is arranged at the time of exposure. Replace with a permeable gas. The reticle (R5) used in the next exposure step is taken out of the reticle case (22) in the transfer chamber (42) and then transported into the reticle chamber (2) before being transported into the reticle chamber (2). The gas in the vicinity of (R5) is replaced by the permeable gas, and the reticle (R5) is temporarily stored on the transport path between the gas replacement chamber (16) and the reticle chamber (2).

Description

技術分野
本発明は、例えば半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程中で、マスクに形成されたパターンを基板上に転写する際に使用される露光方法及び装置に関する。更に本発明は、フォトリソグラフィ工程中でそのマスクや基板を搬送する際に使用される基板の搬送方法及び装置に関する。
背景技術
半導体集積回路、液晶ディスプレイ等の電子デバイスの微細パターンを形成するためのフォトリソグラフィ工程では、形成すべきパターンを４〜５倍程度に比例拡大して描画したマスクとしてのレチクル（又はフォトマスク等）のパターンを、一括露光方式又は走査露光方式の投影露光装置を用いて被露光基板としてのウエハ（又はガラスプレート等）上に縮小転写する方法が用いられている。これらの露光装置においては、半導体集積回路等の微細化に対応するために、その露光波長がより短波長側にシフトして来ている。現在、その露光波長はＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍが主流となっているが、より短波長の実質的に真空紫外域（ＶＵＶ：ＶａｃｕｕｍＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）とみなすことができるＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍも実用化段階に入りつつある。そして、更に短い波長１５７ｎｍのＦ_２レーザや、波長１２６ｎｍのＡｒ_２レーザ等の真空紫外域の露光光源を使用する露光装置の提案も行なわれている。
このような１９０ｎｍ程度以下の波長域の光は、露光波長が２００〜４００ｎｍ程度の従来の露光装置において、露光光の光路上に存在していた多くの気体、例えば酸素、水蒸気、二酸化炭素、及び炭化水素ガス（有機系ガス）等の気体（以下、「吸収性ガス」と称する。）による吸収が極めて大きい。そこで、真空紫外光を用いる露光装置では、露光光の光路から吸収性ガスを排除するために、その光路の気体を露光光に対して比較的吸収の少ない窒素や希ガス等の気体（以下、「低吸収性ガス」と称する。）で置換する必要がある。これは、実質的に真空紫外域で最も長波長のＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）でも同様である。
その低吸収性ガスのうちで実際に光路上の気体を置換するために使用される気体は、「パージガス」と呼ばれている。このパージガスで置換すべき光路は、露光光源からウエハに至るまでの光路の大部分である。
また、露光装置や成膜装置等の総合的な処理能力及び集積回路の生産性を向上するためには、ウエハの大面積化が有効であり、これまでにウエハの直径は４インチから５，６，８インチへと順次拡大されて来ている。そして、次世代のウエハの直径は１２インチ、即ち３００ｍｍである。
上記の如く露光ビームとして真空紫外光を使用する場合には、レチクルが配置される空間（レチクル室）の内部もパージガスで置換する必要がある。しかしながら、一般に半導体製造工場内において、レチクルは、大気環境下（空気中）に保管されており、その保管中のレチクルを露光装置に搬入する際には、その都度、その周辺の気体環境をパージガスで置換する必要がある。このためには、レチクルの搬送経路上にパージガスの置換機構を設ける必要がある。
また、露光装置において、レチクル上のパターンに塵や化学的汚染物等の異物が付着すると、その部分のパターンの透過率が低下し、ウエハへのパターン誤転写の要因となる。そこで、そのような異物の付着を防止するために、従来より一般にレチクルのパターン面（レチクル面）は、高さ４〜７ｍｍ程度のペリクルフレームと呼ばれる金属製の枠を介して、ペリクルと呼ばれる厚さ１μｍ程度の防塵膜で覆われていた。レチクル面とペリクルとの間の空間への異物の侵入を防ぐために、そのレチクル面、ペリクル、及びペリクルフレームで囲まれた空間（以下、「ペリクル空間」とも言う。）は、或る程度の気密構造に保たれている。但し、完全な気密構造とすると、台風等による気圧低下に依って内外の気圧差が生じ、ペリクルが膨張して破損する恐れがある。そこで、微小な通気孔をペリクルフレームに設けて、或る程度の通気性を確保している。一方、あまり、通気性を高めると、異物が侵入し易くなるため、上記通気性には制限がある。
そして、そのペリクル空間内に吸収性ガスが存在していた場合も、露光光を大きく吸収するため、露光時にはペリクル空間内もパージガス（低吸収性ガス）で置換する必要がある。しかしながら、上記の通り、このペリクル空間は外部との通気性が悪く、短時間で気体の置換を行なうことは困難である。また、上記の如き吸収性ガスのうち、特に水蒸気については、レチクル面等に化学的に吸着され易く、これを完全に除去するには、或る程度長時間の気体置換工程が必要となる。
一方、露光装置には、半導体集積回路の生産性を高めるために、より高い生産性が求められている。このためには、単位時間当たりに何枚のウエハを処理できるかというスループットを高めることと、露光開始指令から実際に露光が開始されるまでに必要な準備時間を短くすることとが要求される。これに対して、上記のペリクル空間内をパージガスで置換する際に長い時間を要すると、上記の準備時間が長くなって、生産性が低くなるという不都合がある。
また、上記のようにウエハ直径が３００ｍｍにもなると、１枚のウエハの重量が増し、１ロット分のウエハの収納されたケースを人力で搬送することは困難となる。そのため、３００ｍｍウエハ時代には、レチクルも含めた搬送系の自動化が必須となり、レチクルの搬送形態が、従来と大きく変更されることになる。
同様に、ウエハに関しても、露光時にはその周囲がパージガスで置換されているため、例えばレジストコータから露光装置にウエハを搬送するような場合には、そのウエハの周囲の気体をパージガスで置換するための準備時間をできるだけ短縮することが望ましい。
本発明は斯かる点に鑑み、マスクの周囲の気体をパージガスで置換する場合に、露光開始までの準備時間を短縮して高い生産性の得られる露光技術、及び搬送技術を提供することを第１の目的とする。
更に本発明は、マスクのパターン面を保護するための保護部材（防塵膜）が設けてあり、且つそのマスクの周囲（パターン面と保護部材との間の空間）の気体をパージガスで置換する場合に、露光開始までの準備時間を短縮して高い生産性の得られる露光技術、及び搬送技術を提供することを第２の目的とする。
更に本発明は、ウエハなどの基板の周囲の気体をパージガスで置換する場合に、露光開始までの準備時間を短縮して高い生産性の得られる露光技術、及び搬送技術を提供することを第３の目的とする。
発明の開示
本発明による第１の露光方法は、露光ビームでマスク（Ｒ）を照明し、そのマスク及び投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）を露光する露光方法であって、その露光ビームの光路のうち、そのマスクが配置される光路を含む空間を囲むマスク室（２）内の気体をその露光ビームを透過する透過性ガスで置換し、そのマスク室にそのマスクを搬送する前に、ガス置換室（１６）内でそのマスクの近傍の気体をその透過性ガスで置換し、そのガス置換室からそのマスク室にそのマスクを搬送する前に、そのマスクを一時保管するものである。
斯かる本発明によれば、例えば露光装置内の処理手順データ又は半導体素子製造工場内のホストコンピュータからの指示に基づいて、次以降の露光プロセスで使用するマスクを、そのガス置換室（１６）に搬送して、そのマスク近傍の気体をその透過性ガスで置換する。その後、そのマスクは、所定の保管機構内に保管されて、現在の露光プロセスの終了を待つ。現在の露光プロセスが終了すると、現在使用中であったマスクは搬出され、代わりに上記のように一時保管されていたマスクが、そのマスク室内の露光位置へと搬入され、次の露光動作が開始される。
従って、例えば次に露光対象となるマスクの周辺環境を透過性ガスで置換するガス置換工程は、現在のマスクを用いた露行プロセスと並行して、バックグラウンドで処理されるため、マスクの周辺環境を透過性ガスで置換するために必要な時間によって生じる、露光装置の処理能力低下を防止することが可能になる。
このとき、そのマスクにマスク面を保護するための保護部材（７４）が設けられている場合に、そのガス置換室からそのマスク室にそのマスクを搬送する前に、そのマスクとその保護部材との少なくとも一方に付着した異物の検査を行うことが望ましい。例えばそのガス置換室からそのマスク室までの搬送経路上で、即ちそのマスク近傍の気体をその透過性ガスで置換する際に、又は置換した後で、そのマスクの異物の検査を行うことができる。更に、透過性ガスによる置換時、又は一時的な保管時にその光洗浄及び異物検査の少なくとも一方を行う場合には、別途その異物検査のための時間を設ける方式と比べて、露光開始までの準備時間を更に短縮することができる。
また、そのガス置換室からそのマスク室にそのマスクを搬送する前に、更にそのマスクの光洗浄を行うとともに、その光洗浄は、そのマスクを一時保管するマスク保管室（１８）内で行うようにしてもよい。そのマスクの保管中に光洗浄を行っておくことで、そのマスク室にマスクを搬送する際の準備時間を更に短縮することができる。
また、その露光ビームが真空紫外域の光である場合に、その露光ビームを透過する透過性ガスとしては、窒素ガス又は希ガス（ヘリウムガス等）が使用できる。
また、そのマスクは、一例としてそのガス置換室とそのマスク室との間の第１の搬送経路上に設けられる第１保管空間、又はそのガス置換室からその第１の搬送経路に交差する方向に延びる第２の搬送経路上の第２保管空間で一時保管される。
次に、本発明による露光装置は、露光ビームでマスク（Ｒ）を照明し、そのマスク及び投影光学系（ＰＬ）を介して基板を（Ｗ）露光する露光装置であって、その露光時にそのマスクが配置される空間を囲むとともに、内部の気体がその露光ビームを透過する透過性ガスで置換されるマスク室（２）と、そのマスクをそのマスク室内に搬送する搬送経路上に配置されて、そのマスクの近傍の気体をその透過性ガスで置換する気体置換機構（１６，５１）と、この気体置換機構からそのマスク室にそのマスクを搬送する前にそのマスクを一時保管するとともに、内部の気体がその透過性ガスで置換される第１のマスク保管室（１４）とを有するものである。
斯かる露光装置によれば、本発明の露光方法を実施できる。
この場合、その気体置換機構の一部に、又はその気体置換機構とそのマスク室との間に、そのマスク、又はこのマスクを保護するための保護部材（７３）上の異物を検査する異物検査装置（７７，７８）を設けることが望ましい。
また、そのマスク室にそのマスクを搬送する前に、そのマスクの光洗浄を行うための紫外線照射機構（７６Ａ，７６Ｂ）を有することが望ましい。
また、その気体置換機構、そのマスク保管室、又はそのマスク室の少なくとも一つの空間内の気体をイオン化するイオナイザを設けることが望ましい。それらの空間からは水蒸気も不純物として排除されるため、発生した静電気によってマスク上のパターンが放電破壊する恐れもある。そこで、イオナイザによって内部の透過性ガスをイオン化させて静電気の蓄積を防止することで、マスク上のパターンの破壊を防止できる。
また、そのマスクがマスクケース（２２）に収納された状態で載置されるマスクポート（２３）と、そのマスクケースからそのマスクを取り出すマスクケース開閉機構（４５）と、このマスクケース開閉機構からその気体置換機構にそのマスクを搬送する前に、そのマスクを保管する第２のマスク保管室（１８）とを有することが望ましい。これによって、そのマスクをマスクケース中に入れて搬送する場合に、そのマスクのそのマスクケースからの取り出しを露光動作のバックグラウンドで行うことができ、露光開始までの準備時間が長くなることがない。
また、その第２のマスク保管室は、一例として大気雰囲気でマスクを保持するものである。これによって透過性ガスの使用を必要最小限に抑えることができ、露光工程のランニングコストを低減できる。
また、その気体置換機構は、そのマスクのマスク面を保護する保護部材の変位をモニタするためのセンサを有することが望ましい。そのセンサでモニタされる変位が許容範囲内に収まるように、その気体置換を行うことで、その保護部材の損傷を防ぐことができる。
また、その気体置換機構は、そのマスクと該マスクのマスク面を保護するための保護部材とで囲まれた空間内の気体をその透過性ガスで置換する給排気機構（８１Ａ，８１Ｂ，５１）を有することが望ましい。これによって、そのマスクと保護部材とで囲まれた空間に透過性ガスを充填する場合に、特に準備時間が長くなることはない。
また、その第１のマスク保管室は、その露光で使用されたマスクの内の少なくとも一部を保管することが望ましい。このように露光済みのマスクを保管することで、マスクの搬送経路に外気が混入する機会を減少させることができる。
次に、本発明の搬送方法は、露光ビームの光路中に基板（Ｒ；Ｗ）を搬送する搬送方法であって、その露光ビームの光路のうち、その基板が配置される光路を含む空間を囲む基板室（２；３３）内の気体をその露光ビームを透過する透過性ガスで置換し、その基板室にその基板を搬送する前に、その基板近傍の気体をガス置換室（１６）でその透過性ガスに置換し、そのガス置換室からその基板室にその基板を搬送する前に、その基板を一時保管するものである。
斯かる搬送方法において、その基板はマスク又はウエハ等である。本発明によっても、本発明の露光方法と同様に露光開始までの準備時間を短縮できる。
このとき、一例として、そのガス置換室からその基板室にその基板を搬送する前に、その基板に付着した異物の検査が行われる。このように搬送中に異物検査を行うことによって、準備時間が特に長くなることがない。
また、本発明の搬送装置は、露光ビームの光路中に基板（Ｒ；Ｗ）を搬送する搬送装置において、その露光ビームの光路のうち、その基板が配置される光路を含む空間を囲む基板室（２；３３）と、その基板室にその基板を搬送する前にその基板の近傍の気体をその露光ビームが透過する透過性ガスで置換する気体置換機構（１６，５１）と、その気体置換機構からその基板室にその基板を搬送する前にその基板を一時保管する第１の基板保管室（１４）とを有するものである。
斯かる搬送装置によって、本発明の搬送方法を実施できる。この場合、その基板が基板ケース（２２）に収納された状態で載置される基板ポート（２３）と、その基板ケースからその基板を取り出す基板ケース開閉機構（４５）と、この基板ケース開閉機構からその気体置換機構にその基板を搬送する前に、その基板を保管する第２の基板保管室（１８）とを有することが望ましい。これによって、その基板を基板ケース内に収納して受け渡す場合でも、その基板室内にその基板を搬送するための準備時間が長くなることがなくなる。
また、本発明のデバイス製造方法は、本発明の何れかの露光方法を用いてデバイスパターンをワークピース上に転写する工程を含むものである。本発明によって、高い生産性で各種デバイスを生産することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の好ましい実施の形態の一例につき図面を参照して説明する。本例は、露光ビームとして真空紫外光（ＶＵＶ光）を用いる投影露光装置に本発明を適用したものである。
図２は、本例の投影露光装置を示す概略構成図であり、この図２において、例えば半導体デバイス製造工場のクリーンルーム内に、或る程度の気密性を有する箱状のチャンバ１が設置され、このチャンバ１内の空間が隔壁１ａによって露光本体室１ｃ、及び受け渡し室４２に分割され、受け渡し室４２は、隔壁１ｂによって第１受け渡し室４０、及び第２受け渡し室４１に分割されている。
その露光本体室１ｃにおいて、露光光源３１としては、真空紫外域の発振波長１５７ｎｍのＦ_２レーザ（フッ素レーザ）が使用されている。それ以外に露光光源として、発振波長１４６ｎｍのＫｒ_２レーザ（クリプトンダイマーレーザ）、発振波長１２６ｎｍのＡｒ_２レーザ（アルゴンダイマーレーザ）、発振波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、ＹＡＧレーザの高調波発生装置、又は半導体レーザの高調波発生装置等の実質的に真空紫外域の光源を使用する場合にも本発明は有効である。
露光光源３１から射出された露光ビームとしての露光光ＩＬは、照明光学系３２を介してマスクとしてのレチクルＲを照明する。照明光学系３２は、ビーム整形光学系、オプティカル・インテグレータ（フライアイレンズ又はロッドインテグレータ等）、開口絞り（σ絞り）、リレーレンズ系、視野絞り（可動及び固定）、及びコンデンサレンズ系等を備えている。露光光源３１、及び照明光学系３２は、それぞれ気密室としてのサブチャンバ内に収納されている。なお、露光光源３１は、露光本体室１ｃから独立した光源チャンバ内に収納してもよい。この場合、露光本体室１ｃと光源チャンバとはビームエキスパンダを含む送光光学系で接続すればよい。
図２において、レチクルＲを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して被露光基板としてのウエハＷ上にそのレチクルＲのパターンを所定倍率（例えば１／４，１／５等）で縮小した像を形成する。レチクルＲは、本発明のマスク又は基板に対応しており、ウエハＷも本発明の基板とみなすことができる場合がある。また、レチクルＲ及びウエハＷは第１物体及び第２物体とみなすこともできる。ウエハＷは例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎｏｎｉｎｓｕｌａｔｏｒ）等の直径が例えば２００ｍｍ（８インチ）、又は３００ｍｍ（１２インチ）の円板状の基板である。
投影光学系ＰＬとしては、例えば国際公開（ＷＯ）００／３９６２３号に開示されているように、１本の光軸に沿って複数の屈折レンズと、それぞれ光軸の近傍に開口を有する２つの凹面鏡とを配置して構成される直筒型の反射屈折系や、例えば日本国特願２０００−５９２６８に開示されているように、レチクルからウエハに向かう光軸を持つ光学素子群と、その光軸に対してほぼ直交する光軸を持ち、反射面を有する光学素子を含む光学素子群とを有し、内部で中間像を形成する反射屈折光学系などが使用できる。また、投影光学系ＰＬや照明光学系中の屈折部材の材料としては、真空紫外域でも高い透過率が得られる蛍石（ＣａＦ_２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）、又はフッ化リチウム（ＬｉＦ）等のフッ化物結晶や、所定の不純物をドープした合成石英などが使用できる。そして、投影光学系ＰＬの内部は外気と隔離された気密室とされている。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２の紙面に平行にＸ軸を、図２の紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。
先ずレチクルＲは、レチクルベース３上でＸ方向、Ｙ方向に移動自在に載置されたレチクルステージ５上に保持され、レチクルステージ５の２次元的な位置は、レーザ干渉計４及びこれに対応して配置された移動鏡６によって計測され、この計測値、及び装置全体の動作を統轄制御する主制御系２８（図１参照）からの制御情報に基づいてレチクルステージ制御系（不図示）がレチクルステージ５の位置及び速度を制御する。レチクルベース３、及び投影光学系ＰＬは不図示のコラムに支持されている。レチクルベース３、レチクルステージ５、及びこの駆動機構（不図示）等からレチクルステージ系が構成され、レチクルステージ系は、気密性の高い隔壁（気密室）としてのレチクル室２内に収納されている。
また、レチクル室２内のレチクルステージ５上に照明光学系３２をＸ方向に挟むように第１のレチクルローダ７Ａ、及び第２のレチクルローダ７Ｂが配置されている。即ち、第１のレチクルローダ７Ａ及び第２のレチクルローダ７Ｂは、後述するレチクルＲとウエハＷとが同期移動する方向に沿って配置される。第１のレチクルローダ７Ａは、支持部材７ａと、この支持部材７ａに対してＺ方向に移動自在に取り付けられて、搬入又は搬出されるレチクルを一時的に保持するレチクル保持部７ｂ，７ｃとを備えている。同様に、第２のレチクルローダ７Ｂも、支持部材７ｄとレチクル保持部７ｅ，７ｆとを備えている。
図１は、図２のレチクルステージ系、及びレチクルローダ系を示す平面図であり、図２のレーザ干渉計４は図１に示すように、Ｘ軸の２軸のレーザ干渉計４ａ，４ｂと、Ｙ軸の１軸のレーザ干渉計４ｃとから構成されており、Ｘ軸のレーザ干渉計４ａ，４ｂの計測値の差分からレチクルステージ５のＺ軸の回りの回転角（ヨーイング量）が計測できるように構成されている。これは、以下のウエハステージ系も同様である。
一方、図２に戻り、ウエハＷは、不図示のウエハホルダを介してウエハステージ（Ｚレベリングステージ）３４上に保持され、ウエハステージ３４はウエハベース３５上にＸ方向、Ｙ方向に移動自在に載置されている。ウエハステージ３４の２次元的な位置は、レーザ干渉計３７及びこれに対応して配置された移動鏡３８によって計測されており、この計測値及び主制御系２８からの制御情報に基づいてウエハステージ制御系（不図示）がウエハステージ３４のＸ方向、Ｙ方向の位置及び速度を制御する。また、ウエハステージ３４は、不図示のオートフォーカスセンサ（斜入射方式で光学式のセンサ）からのウエハＷの表面の複数の計測点でのフォーカス位置（光軸ＡＸ方向の位置）の情報に基づいて、露光中にウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に合焦されるように、サーボ方式でウエハＷのフォーカス位置及びＸ軸、Ｙ軸の回りの傾斜角を制御する。
また、ウエハベース３５は、防振台３６Ａ，３６Ｂ（実際には３台又は４台の防振台を含む）を介して床上に載置されている。防振台３６Ａ，３６Ｂは、エアー方式又は油圧方式の機械式のダンパーと、電磁式のアクチュエータとを含む能動型の防振装置であり、機械式のダンパーによって高周波数の振動成分が抑制され、電磁式のアクチュエータによって低周波数の振動成分が抑制される。防振台３６Ａ，３６Ｂと同様の能動型の防振台をレチクルベース３と不図示のコラムとの間に設けてもよい。ウエハベース３５、ウエハステージ３４、及びこの駆動機構（不図示）等からウエハステージ系が構成され、ウエハステージ系は、気密性の高い隔壁（気密室）としてのウエハ室３３内に収納されている。
露光時には、レチクルＲのパターンの像を投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の一つのショット領域に投影した状態で、レチクルＲとウエハＷとを投影光学系ＰＬの倍率を速度比としてＸ方向に同期移動する動作と、ウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作とがステップ・アンド・スキャン方式で繰り返される。このように本例の投影露光装置は、走査露光方式であるが、本発明はステッパー等の一括露光型（静止露光型）の投影露光装置にも有効であることは言うまでもない。
さて、本例のように真空紫外光を露光光ＩＬとする場合には、その光路から酸素、水蒸気、炭酸ガス（ＣＯ_２等）、及び炭化水素系（有機物）の気体等の露光光ＩＬに対して強い吸収率を持つ気体である「吸収性ガス」を排除する必要がある。一方、露光ビームを透過する気体、即ち本例では真空紫外域の露光光ＩＬに対する吸収の少ない「透過性ガス」には、窒素及び希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン）、並びにそれらの混合気体がある。そして、本例の投影露光装置には、それらの透過性ガスの内から例えば必要とされる結像特性の安定性や運転コスト等に基づいて選択した「パージガス」を用いて、露光光源３１から被露光基板としてのウエハＷまでの露光光ＩＬの全部の光路上の気体を置換するための気体交換機構（気体供給機構）が備えられている。この場合、露光波長が１５７ｎｍ（Ｆ_２レーザ）であればそのパージガスとしてヘリウム等の希ガス、又は窒素が使用でき、露光波長が１２６ｎｍ（Ａｒ_２レーザ）であればそのパージガスとしてヘリウム等の希ガス、又は酸素が使用できる。なお、酸素分子は、１５７ｎｍでは吸収がかなり大きいため吸収性ガスとして作用するが、１２６ｎｍに対しては吸収が窒素分子よりも小さくなる。そのため、露光波長が１２６ｎｍ（Ａｒ_２レーザ）であればそのパージガスとして酸素も使用できる。本例では、一例として結像特性の安定性やレーザ干渉計の計測精度の安定性等を考慮して、パージガスとしてヘリウムガスを使用する。
図２において、露光光源３１からウエハＷまでの露光光ＩＬの光路は、それぞれ気密室としての露光光源３１のサブチャンバ、照明光学系３２のサブチャンバ、レチクル室２、投影光学系ＰＬ中の気密室、及びウエハ室３３の内部の光路に分割されている。更に、本例では、レチクル室２、及びウエハ室３３に隣接する所定の部屋も気密化されており、これらの複数の気密室に対して上記の気体交換機構からパージガスが供給されている。この場合、照明光学系３２とレチクル室２との間、レチクル室２と投影光学系ＰＬとの間、投影光学系ＰＬとウエハ室３３との間、及びレチクル室２とこれにＸ方向に隣接する気密室（後述）との間には、相互に振動が伝達することを防止して、且つ隙間を密閉して気密性を良好に維持するために、可撓性を有するフィルム状の被覆部材３９Ａ〜３９Ｄが取り付けられている。被覆部材３９Ａ〜３９Ｄは、一例として伸縮性の良好な保護膜（ポリエチレン等）と、ガスバリヤ性の良好なフィルム素材（例えばエチレン・ビニル・アルコール樹脂（ＥＶＯＨ樹脂）よりなる）とをラミネート加工して、その内面に脱ガスの極めて少ない安定化膜（例えばアルミニウム等の金属膜等）を被着して形成されており、ＥＶＯＨ樹脂としては、例えば株式会社クラレの「エバール（ＥＶＡＬ）（クラレの商標又は登録商標）」等が使用できる。
また、本例の気体交換機構は、図１の給排気装置５１と、これから各気密室に高純度のパージガスを供給する給気管５２と、各気密室から排気される気体を取り込む排気管５３とを含み、給排気装置５１は、回収された気体から不純物（塵及び吸収性ガス等）を除去するガス純化装置と、高純度のパージガスを補充する蓄積装置と、そのガス純化装置及び蓄積装置からのパージガスを合成して温度制御して給気管５２側に供給する給気装置とを備えている。また、各気密室内にはそれぞれ不純物（例えば代表的に酸素など）の残留濃度を計測する不純物センサが設置されており、主制御系２８は、その不純物センサの計測情報に基づいて各気密室内の不純物濃度が許容範囲以下となるように、給排気装置５１を用いて各気密室内の気体をパージガスで置換する。この際に、給排気装置５１は、各気密室に対してパージガスをほぼ大気圧程度の気圧でフロー制御方式で供給してもよく、必要に応じて所定の気密室内を減圧してパージガスを供給するようにしてもよい。
なお、本例の給排気装置５１は、各気密室から排気される気体をボンベ等に回収してもよい。この場合は、上述したガス純化装置、蓄積装置、給気装置を省略することができる。
次に、本例の投影露光装置のレチクルローダ系につき詳細に説明する。図２において、レチクルＲのパターン面には、不図示の金属製の枠状のペリクルフレームを介して厚さ１μｍ程度の防塵膜であるペリクル（不図示）が張設されている。ペリクルが張設されたレチクルの一例が図５に示されており、図５において、レチクルＲ５のパターン面にはペリクルフレーム７４を介してペリクル７３が張設されており、ペリクルフレーム７４には微少な通気孔７４ａ，７４ｂが形成されている。本例ではその通気孔７４ａ，７４ｂを通して、レチクルＲ５のパターン面、ペリクルフレーム７４、及びペリクル７３で囲まれた空間（以下、「ペリクル空間」と呼ぶ）内にパージガスを充填する（詳細後述）。なお、ペリクルとして現状では有機膜が使用されているが、有機膜では真空紫外光に対して吸収が大きい場合がある。このようなときに透過率を高めるため、そのペリクルの代わりに、厚さ３００〜８００μｍ程度の蛍石やフッ素をドープした石英等からなる防塵部材を使用してもよい。そのペリクル及び防塵部材が本発明の保護部材に対応している。
図２に戻り、レチクルステージ５上のレチクルＲは、本例の投影露光装置が露光処理すべきプロセスの種類に応じて変更される。そのため、チャンバ１の外側にレチクル搬送ガイドＨｒが設置され、チャンバ１の端部、即ち受け渡し室４２の上部にレチクルの受け渡しを行うための複数のレチクルポート２３，２６（図１参照）が設定されており、レチクル搬送ガイドＨｒに沿って移動するレチクル搬送車４９によって、レチクルポート２３，２６を介して種々のレチクルの搬入及び搬出が行われる。また、本例では、半導体デバイス製造工場内での搬送時のレチクルへの異物（塵及び汚れ等）の付着を防止するために、レチクル（実際にはペリクル（保護部材）が張設されている）はほぼ密閉されたケースであるレチクルケース２２内に収納されて搬送される。
なお、レチクルケース２２内は、窒素又は希ガスでガス置換されていてもよい。この場合、レチクルケース２２内は、受け渡し室４２内のパージガスと同種のガスで置換されていることが望ましい。上述した受け渡し室４２は、レチクルポート２３，２６及びレチクル開閉機構４５を備える第２受け渡し室４１と、この第２受け渡し室４１に隣接し、搬送ロボット２０を備える第１受け渡し室４０とで構成される。
最近は、例えばフォトリソグラフィ工程中の種々の装置間でのレチクルやウエハの受け渡しを標準化するために、レチクルやウエハを収納するケースを標準化する機械的インターフェース技術であるＳＭＩＦ（Ｓｔａｎｄａｒｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｉｎｔｅｒｆａｃｅ）技術が提案されている。そこで、本例のレチクルケース２２としては、そのＳＭＩＦ技術に基づいて標準化されたケース、例えばＳＭＩＦｐｏｄ（商品名）を使用することができる。本例のレチクルケース２２は、箱状の上蓋部２２ｂと、これに対して底面側から着脱できる下蓋部２２ａとからなるボトムオープンタイプの容器である。
以下では主に、図２、及び図２のレチクルステージ系に沿った平面図である図１を参照して説明する。先ず、図１において、本例の投影露光装置の動作を制御する主制御系２８には、半導体デバイス製造工場内のホストコンピュータ２９から通信ケーブルを介して種々のプロセスデータ（露光データ）が送信される。また、本例の投影露光装置は、現在或る所定の露光プロセス（以下、「現在の露光プロセス」と言う）を実行中であり、その現在の露光プロセスにおいて、レチクルＲ上のパターンがウエハＷ上に露光中であるものとする。
次の露光プロセス、或いはそれ以降の露光プロセスで使用するレチクルの種類は、主制御系２８内のプロセスデータ、又はホストコンピュータ２９から送られるプロセスデータによって決定される。現在の露光プロセスの進行中に、主制御系２８は、不図示のレチクルポート制御系に指令を出し、次に受けとるべきレチクルの種類と、使用するレチクルポートとを指定する。これに応じて、次の露光プロセスで露光すべきレチクル（以下、「レチクルＲ５」とする）は、レチクル搬送車４９によって、レチクルケース２２に収納された状態でチャンバ１上のレチクルポート２３に載置される。レチクルポート２３には、図２に示すようにレチクルケース２２の下蓋部２２ａが通過できる大きさの開口４１ｂが形成されているが、開口４１ｂは上蓋部２２ｂでほぼ密閉される状態で覆われる。
また、レチクルポート２３，２６の近傍には、主制御系２８がレチクル搬送車４９と交信するための赤外線通信装置２４，２７が設けられており、主制御系２８は、そのレチクルケース２２中のレチクルＲ５が、実際に次の露光プロセスで使用すべきレチクルであるか否かを確認することが可能である。
レチクルポート２３の底面の第２受け渡し室４１内には、それぞれ図２に示すようにレチクルケース開閉機構４５が設けられている。レチクル開閉機構４５は、レチクルケース２２の下蓋部２２ａを開口４１ｂを通して受け取るマウント部４６と、このマウント部４６を支持する昇降軸４７と、この昇降軸４７を上下動させる駆動部４８とから構成されている。
レチクルＲ５を露光本体室１ｃ内に搬入する際には、先ず主制御系２８の制御のもとで、レチクルポート２３上に載置されたレチクルケース２２の下蓋部２２ａがレチクルケース開閉機構４５に受け渡される。その下蓋部２２ａ上に保持されているレチクルＲ５は、レチクルケース開閉機構４５によって降下して位置Ｐ１に達する。位置Ｐ１の近傍の隔壁１ｂにはシャッタ１０Ｆによって開閉される開口４１ａが形成されている。また、第１受け渡し室４０内には搬送ロボット２０が設置されている。搬送ロボット２０は、３段構成で３つの自由度（Ｘ方向、Ｙ方向、回転方向）を有するアーム部２０Ａと、このアーム部２０Ａを駆動する駆動部２０Ｂとを備え、所定の移動範囲内でレチクルを２次元的に所定の回転角で移動させることが可能である。
搬送ロボット２０は、Ｙ軸ガイド２１に沿ってＹ方向に移動できるように支持されており、Ｙ軸ガイド２１は昇降台４４に固定され、昇降台４４はＺ軸ガイド４３に沿ってＺ方向に上下動できるように支持されている。搬送ロボット２０によるレチクルの移動動作、及び搬送ロボット２０のＹ方向、Ｚ方向への移動動作はそれぞれ主制御系２８によって制御されている。Ｚ軸ガイド４３の先端部近傍の隔壁１ａにシャッタ１０Ｅによって開閉される開口が形成されており、この開口を通して第１受け渡し室４０に隣接するように、気密室としてのガス置換室１６が配置され、ガス置換室１６内にレチクルを支持する支持部１７が設置されている。
また、ガス置換室１６とレチクル室２との間に気密室としての搬送室８が設置されており、ガス置換室１６と搬送室８との間の開口、及び搬送室８とレチクル室２との間の開口はそれぞれシャッタ１０Ｃ及び１０Ａによって開閉される。搬送室８内には搬送ロボット２０と同様にレチクルを２次元的に所定範囲内で回転させて移動するための第２の搬送ロボット９が設置されており、搬送ロボット９は、搬送室８の開口と対応するレチクル室２の開口とを通して、レチクル室２内との間でもレチクルの受け渡しを行う。この場合、搬送ロボット９で発生する振動がレチクル室２内に伝わらないように、搬送室８の開口とレチクル室２の開口との間の隙間を覆うように、前述のフィルム状の被覆部材３９Ｄが設けられている。
また、図１に示すように、搬送室８をＹ方向に挟むように第１のマスク保管室（気密室）としてのレチクル保管庫１４（詳細後述）と、異物検査装置（詳細後述）が収納された気密室としての異物検査室１５とが設置されており、搬送室８とレチクル保管庫１４との間の開口、及び搬送室８と異物検査室１５との間の開口はそれぞれシャッタ１０Ｂ及び１０Ｄで開閉される。この場合、搬送室８内の搬送ロボット９は、搬送室８にそれぞれ隣接するガス置換室１６、レチクル保管庫１４、異物検査室１５、及びレチクル室２の間でレチクルの受け渡しを行う。更に、通常、シャッタ１０Ａ〜１０Ｆは閉じている。
また、本例の第２受け渡し室４１、第１受け渡し室４０、及びガス置換室１６の内部の気体は、図１の給排気装置５１によって随時パージガスで置換できるように構成されており、搬送室８、レチクル保管庫１４、及び異物検査室１５内の気体は、その給排気装置５１によって常時不純物濃度が所定の許容範囲以下となるようにパージガスで置換されている。
そして、レチクルＲ５が第２受け渡し室４１内の位置Ｐ１に達した後、シャッタ１０Ｆが開かれて、レチクルＲ５は、開口４１ａを通過して来た搬送ロボット２０のアーム部２０Ａ上に受け渡される。その後、レチクルＲ５は、第１受け渡し室４０内の位置Ｐ２に移動して、シャッタ１０Ｆが閉じられる。その後、レチクルＲ５は搬送ロボット２０と共に昇降台４４を介してＺ軸ガイド４３に沿って上昇して、昇降台４４は２点鎖線で示す位置Ｑ１に達する。また、図１に示すように、搬送ロボット２０がＹ軸ガイド２１に沿って移動して、搬送ロボット２０はガス置換室１６の前で停止する。図２において、そのときにシャッタ１０Ｅが開かれて、レチクルＲ５は、搬送ロボット２０によって２点鎖線で示すようにガス置換室１６内の支持部１７上の位置Ｐ３に搬送される。その後、搬送ロボット２０のアーム部２０Ａは第１受け渡し室４０内に戻り、シャッタ１０Ｅが閉じられる。
次に、レチクルＲ５がガス置換室１６内の位置Ｐ３に載置されて、シャッタ１０Ｃ，１０Ｅが閉じられた状態で、給排気装置５１によってガス置換室１６内の気体がパージガスで置換される。その後、シャッタ１０Ｃが開かれて、搬送室８内の搬送ロボット９によって、ガス置換室１６内の位置Ｐ３のレチクルＲ５は、搬送室８内の位置Ｐ４に搬送される。その後、シャッタ１０Ｃが閉じられ、図１のシャッタ１０Ｂが開かれて、搬送室８内の位置Ｐ３のレチクルＲ５は、第１のレチクル保管庫１４内に収納される。当該空間の内部の気体のパージガスによる置換（以下、単に「ガス置換」とも言う。）を効率良く行なうために、ガス置換室１６にはその入口側と出口側との双方にシャッタ１０Ｅ，１０Ｃが設けられており、搬入時には入口側のシャッタ１０Ｅのみを開けてレチクルＲ５を搬入した後で、シャッタ１０Ｅを閉めてガス置換が行なわれる。
また、図１に示すように、レチクルポート２３に隣接するレチクルポート２６上にもレチクルケース２２と同様のレチクルケース２５が載置され、レチクルケース２５内にレチクルＲ６が収納されている。レチクルポート２６の底面には、図２の第２受け渡し室４１と同様の受け渡し室が設置され、この中にレチクルケース開閉機構４５と同様のレチクルケース開閉機構が設置されている。そして、レチクルケース２５内のレチクルＲ６も、必要に応じて第１受け渡し室４０内の搬送ロボット２０を介してガス置換室１６内に搬送される。
図５は、図２のガス置換室１６を、入口側のシャッタ１０Ｅから見た断面図であり、この図５において、レチクルＲ５は、ガス置換室１６の側壁にベローズ８０Ａ，８０Ｂを介して、気密状態で且つ伸縮可能に設けられた保持機構７９Ａ，７９Ｂによって保持される。保持機構７９Ａ，７９Ｂが図２の支持部１７に対応している。また、ガス置換室１６の給気管５４Ｂ及び排気管５５Ｂはそれぞれ図１の給気管５２及び排気管５３に接続されており、給排気装置５１によってガス置換室１６の内部の気体はパージガスで置換される。ガス置換のシーケンスとしては、上記給気管５４Ｂからの給気と排気管５５Ｂからの排気とを同時に行なう方式（フローパージ）を採用しても良く、或いは排気管５５Ｂによって一旦内部を減圧してから給気管５４Ｂによってパージガスを供給する方式を採用しても良い。
また、本例のレチクルＲ５のパターン面にはペリクルフレーム７４を介してペリクル７３が張設されており、そのパターン面、ペリクルフレーム７４、及びペリクル７３で囲まれた空間（ペリクル空間）内を、効率良くパージガスで置換するために、ペリクル空間専用の給気管８１Ａ及び排気管８１Ｂをベローズ８２Ａ及び８２Ｂを介してガス置換室１６の側壁からペリクルフレーム７４の通気孔７４ａ及び７４ｂに連結している。また、給気管８１Ａ及び排気管８１Ｂはそれぞれ流量制御バルブ（不図示）を介して図１の給気管５２及び排気管５３に連結され、給排気装置５１によってそのペリクル空間内の気体を所望の流量でパージガスで置換することができる。この場合、通気孔７４ａ，７４ｂを効率良く通気させるために、上記給気管８１Ａ及び排気管８１Ｂの先端には、それぞれバイトン、カルレッツ、アーマークリスタル（いずれも商品名）等のフッ素樹脂でできた連結部材８３Ａ及び８３Ｂが設けられている。この連結部材８３Ａ及び８３Ｂによって、それぞれ給気管８１Ａ及び排気管８１Ｂの先端部と通気孔７４ａ，７４ｂとの密着性が向上している。
なお、上記のペリクル空間専用の給気管８１Ａ、排気管８１Ｂを設けるか否かに拘らず、ガス置換に伴ってガス置換室１６内の気圧が所定の許容範囲を超えて変動すると、ペリクル７３が破損する恐れがある。これを防止するために、ガス置換室１６内に、ペリクルの表面に斜めに光束を照射する斜入射送光系７７と、そのペリクルの表面からの反射光を受光する受光系７８とを含むペリクル変位量計測装置が設けてある。図１の主制御系２８は、その受光系７８の検出信号よりペリクルの膨張量を大まかに求め、このように求められた膨張量が所定の許容範囲を超えないように、給排気装置５１を介してガス置換室１６の内部、及びペリクル空間のパージガスによる置換を行う。
また、ペリクル７３の破損を防止するために、上述したペリクル変位量計測装置を設ける代わりに、ペリクル空間の圧力を計測し、その圧力変化が所定の範囲を超えないように、給排気装置５１を介してペリクル空間のパージガスによる置換を行っても良い。
なお、真空紫外光に対して強い吸収性を示す物質は、上記の酸素、水蒸気、二酸化炭素等に限られるわけではなく、ほとんどの有機物も強い吸収性を示している。また、レチクルＲ５の表面及びペリクル７３の表面には、半導体工場内での保管中又はそれ以前の工程において、微量の有機物が堆積しており、これも露光光の透過率を低下させる恐れがある。
そこで、ガス置換室１６の内部にレチクルＲ５を上下に挟むように波長１７２ｎｍのキセノン（Ｘｅ）ランプ等の真空紫外光又は紫外光を放射する光洗浄用のランプ７６Ａ及び７６Ｂが設置されており、本例ではガス置換室１６の内部の気体をパージガスで置換する際に並行して、ランプ７６Ａ及び７６Ｂからの光束をレチクルＲ５及びペリクル７３に照射する。これによって、レチクルＲ５及びペリクル７３に付着していた有機物は分解されて、表面が洗浄される。なお、このような光照射（光洗浄）は、レチクルＲ５及びペリクル７３に化学的に付着した水の分解にも効果的である。
なお、上記真空紫外光又は紫外光の照射による洗浄は、微量な酸素を含んだ環境下で行なう方が効果的であるので、上記照射は、ガス置換室１６内及びペリクル空間内のパージガスによる置換が完全に終了しない状態で行なうことが望ましい。具体的には、ガス置換室１６内にレチクルＲ５を移動した後、ランプ７６Ａ及び７６Ｂからの光をレチクルＲ５及びペリクル７３へ照射しつつ、パージガスによる置換を開始し、ガス置換室１６内の酸素濃度が所定の第１の濃度に下がった段階で、一旦ガス置換を中断して光照射を継続する。そして、所定時間の光照射を継続した後に、ガス置換を再開して、酸素濃度が所定の第２の濃度に下がった段階でガス置換を完了すればよい。
このとき上記の所定濃度としては、例えばその第１の濃度は１％〜１０ｐｐｍ程度に設定し、その第２の濃度は１００ｐｐｍ〜１ｐｐｍ程度で、且つその第１の濃度より低い値に設定すればよい。なお、その酸素濃度を計測する代わりに、別の不純物の濃度を計測するようにしてもよい。
なお、上記ランプ７６Ａ，７６Ｂが配置される場所は、レチクルＲ５が配置される空間（給気管５４Ｂ、排気管５５Ｂによってガス置換される空間）内でも良い。しかしながら、このようにすると、ガス置換する空間の容量が大きくなり、レチクルＲ５を搬入してからガス置換が完了するまでの時間が長くなってしまい好ましくない。
そこで、本例では、ガス置換室１６内で、レチクルＲ５が配置される空間７１と、ランプ７６Ａ，７６Ｂが配置される空間７２Ａ，７２Ｂとの間に、ランプ７６Ａ，７６Ｂからの光束を良好に透過する窓部材７５Ａ，７５Ｂを設けて、それらの空間７１及び空間７２Ａ，７２Ｂを分離している。この場合、ランプ７６Ａ，７６Ｂが配置される空間７２Ａ，７２Ｂ内の気体は、それらのランプ７６Ａ，７６Ｂからの光束が透過する気体に置換されていることは言うまでもない。これによって、光洗浄を行う場合でも、レチクルＲ５を収納する空間７１の容量を少なくでき、パージガスによる置換を短時間に行うことができる。
なお、透過性ガスの種類によっては、露光波長に対する屈折率が、他の気体と大きく異なるものがある。例えばヘリウムの屈折率は、窒素、アルゴンとは大きく異なる。そして、図２のレチクル室２内の空間は露光光路の一部であり、そのレチクル室２内の空間の屈折率変化は、結像特性の変化に直結する。従って、レチクル室２内に搬入するレチクルの周囲及びペリクル空間内に充填される気体の屈折率は、レチクル室２内の気体の屈折率と、ほぼ同じにそろえておく必要がある。それを容易に実現するためには、本例のようにガス置換室１６内を置換する気体の種類を、レチクル室２内を置換するパージガスと同一にすればよい。
次に、図２の搬送室８内の第２の搬送ロボット９の構成例につき図３を参照して説明する。
図３は、その第２の搬送ロボット９を示し、この図３において、第２の搬送ロボット９は、上下方向に昇降すると共にこの上の回転軸９ｂを回転させる駆動機構９ａと、回転軸９ｂに連結されたアーム９ｃと、このアーム９ｃに回転軸９ｄを介して連結されたアーム９ｅと、アーム９ｅの先端部に連結された回転機構９ｆと、回転機構９ｆ上に回転軸９ｇを介して回転可能に保持されたレチクルホルダ９ｈとを有している。レチクルホルダ９ｈ上には、レチクル面と接触してこれを吸着するための凸部よりなる接触部９ｈａ〜９ｈｄが設けられている。また、２本のアーム９ｃ，９ｅをそれぞれ回転軸９ｂ，９ｄを中心として回転させることによって、レチクルホルダ９ｈ上のレチクルの搬送が可能となっている。
続いて図１の搬送室８に隣接する第１のレチクル保管庫１４について、図４を参照して説明する。
図４（Ａ）はその第１のレチクル保管庫１４を示す断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の一部の底面図であり、図４（Ａ）において、気密室としての箱状のレチクル保管庫１４内には、複数のレチクル収納ライブラリ７０Ａ〜７０Ｆが配置され、これらのレチクル収納ライブラリ７０Ａ〜７０Ｆ（７０Ｄを除く）にそれぞれレチクルＲ８〜Ｒ１３が収納されている。また、レチクル保管庫１４の側壁中の図２（又は図１）の搬送室８と接する部分にレチクルを通過させる開口が形成され、この開口を開閉するシャッタ１０Ｂが設置されている。そして、レチクル保管庫１４内でその開口の近傍にＺ軸ガイド５６が設置され、Ｚ軸ガイド５６に沿って上下方向（Ｚ方向）に昇降自在にＹ軸ガイド１１が設置され、Ｙ軸ガイド１１に沿って横方向（Ｙ方向）に移動自在に開閉式のレチクル保持アーム５７が設置されている。レチクル保持アーム５７は、その底面図である図４（Ｂ）に示すように、保持対象のレチクル（図４ではレチクルＲ５）の底面に沿って横方向に開閉して、レチクルの受け渡しを行う。レチクル保持アーム５７、及びＹ軸ガイド１１の動作は、図１の主制御系２８のもとで不図示の第１のレチクル保管庫制御系によって制御される。
図４（Ａ）において、シャッタ１０Ｂが開かれて図１の搬送室８内から第２の搬送ロボット９によって第１のレチクル保管庫１４内に搬送されたレチクル（レチクルＲ５とする）は、レチクル保持アーム５７に保持される。その後、シャッタ１０Ｂが閉じられて、第１のレチクル保管庫制御系（不図示）によって、Ｙ軸ガイド１１の高さが制御された後、レチクル保持アーム５７がＹ軸ガイド１１に沿って横方向に移動して、搬送されて来たレチクルＲ５は、レチクル収納ライブラリ７０Ａ〜７０Ｆ中の所定の空いているレチクル収納ライブラリ７０Ｄ上に載置されて、ここで保管される。上記の第１のレチクル保管庫制御系は、そのレチクルＲ５の保管先（図４ではレチクル収納ライブラリ７０Ｄ）を記憶する。
第１のレチクル保管庫１４内には、上述のガス置換室１６内でパージガスによって置換されたレチクルが収納されるため、そのレチクル保管庫１４内も当然パージガスによって置換されている。そのため、レチクル保管庫１４内にパージガスを供給するための給気管５４Ａ、及びレチクル保管庫１４内の気体を排気するための排気管５５Ａが設けられている。また、レチクル保管庫１４内では、Ｙ軸ガイド１１及びレチクル保持アーム５７等の可動機構から微量の油等の有機物が発生することがある。そこで、その有機物を効率良く分解するために、レチクル保管庫１４内にはキセノンランプ等の真空紫外光又は紫外光を発生するランプ５８が設置されている。このようにレチクル保管庫１４内にランプ５８を設ける場合は、レチクルが保管される空間と、ランプ５８が配置される空間とを、ランプ５８からの光束を透過する窓部材によって分離することが望ましい。このように分離することによって、レチクルを収納する空間の容量を小さくでき、パージガスの使用量を抑制することができる。
なお、第１のレチクル保管庫１４内からは、水蒸気も排除されているので、その内部では、発生した静電気を放電させるために必要な帯電しやすい気体が極めて少なくなっている。この状態では、発生した静電気によって、保管中のレチクルＲ８〜Ｒ１３，Ｒ５上のパターンが放電破壊してしまう恐れもある。そこで、本例では静電気の蓄積を防止するために、レチクル保管庫１４内部のパージガスをイオン化させるイオナイザ５９が設置されている。イオナイザ５９としては、微量なα線やβ線を放射する放射性物質、又は制動Ｘ線源等の使用が可能である。また、上記キセノンランプ等の真空紫外ランプ又は紫外ランプから発せられる光束にも、パージガスをイオン化させる等により、静電気の蓄積を防止する機能もあるため、イオナイザ５９を真空紫外光又は紫外光を発生するランプ５８で兼用することも可能である。
なお、上記のようにレチクル保管庫１４内にも振動源となる可動部材が存在する。この振動が、図２のレチクル室２内のレチクルステージ５に伝わると、レチクルステージ５の位置合わせ精度等が劣化して、結像性能や重ね合わせ精度等に悪影響を及ぼす恐れがある。そこで、仮にレチクル保管庫１４とレチクル室２とを開口を介して連結する場合には、その振動の伝達を防止してその連結部分を密閉するように、図２の可撓性を有するフィルム状の被覆部材３９Ｄと同様のフィルム状の被覆部材を設けることが望ましい。
上記のようにして、次の露光プロセスで使用する予定のレチクルＲ５に対するガス置換や、ランプからの光照射による光洗浄が終了し、そのレチクルＲ５の第１のレチクル保管庫１４内への収納が完了しても、現在実行中の露光プロセスが終了しない場合には、更に次の露光プロセスで使用する予定のレチクル（例えば図１のレチクルＲ６）に対して、上記ガス置換、光洗浄、第１のレチクル保管庫１４への収納を行なうことも可能である。この際には、図４のレチクル収納ライブラリ７０Ａ〜７０Ｆの何れかが空いていることが望ましい。
そして、図２のレチクル室２内において現在実行中であった露光プロセスが終了すると、露光に使用するレチクルの交換が必要となるので、第１のレチクル保管庫制御系（不図示）は、図４（Ａ）において、次に使用するレチクルＲ５が保管されているレチクル収納ライブラリ７０Ｄにレチクル保持アーム５７を移動させて、使用するレチクルＲ５を搬出する。そして、シャッタ１０Ｂが開かれ、レチクルＲ５は図２の第２の搬送ロボット９によって搬送室８内に搬送される。次に、搬送室８とレチクル室２との間のシャッタ１０Ａが開かれ、レチクルＲ５はレチクル室２内のレチクルローダ７Ａ上の位置Ｐ５に載置される。
この直後に第２の搬送ロボット９は、レチクルステージ５上の使用済みのレチクルＲを受け取り、レチクルＲを搬送室８内に搬送する。そして、シャッタ１０Ａが閉じられた後、次の露光プロセスで使用するレチクルＲ５は、レチクルローダ７Ａからレチクルステージ５上に渡され、レチクルＲ５の位置合わせが行なわれた後、次の露光プロセスが開始される。
以上のように本例では、次以降の露光プロセスで使用するレチクルＲ５，Ｒ６に対して、現在の露光プロセスを実行中に、パージガスによる置換（ガス置換）及び光洗浄を行ない、その後でレチクルＲ５，Ｒ６をガス置換が行われた第１のレチクル保管庫１４中に保管しておくので、レチクルのガス置換及び光洗浄を、露光動作と並行して進むバックグラウンド処理とすることができる。そのため、レチクルのガス置換及び光洗浄に要する時間が露光装置の処理能力に与える悪影響を、実質的に無くしてしまうことが可能となる。
なお、第１のレチクル保管庫１４から搬出されるレチクルが、正しいレチクルであることを確認するために、図４（Ａ）の第１のレチクル保管庫１４中のＹ軸ガイド１１の近傍に、レチクルＲ５上に書かれたバーコードを読み取るバーコードリーダを設置しても良い。なお、上記バーコードリーダを、レチクル室２内のレチクルローダ７Ａ，７Ｂの近傍、第１の搬送ロボット２０の近傍、及び第２の搬送ロボット９の近傍に設けて、その都度レチクルの種類を確認することも可能である。
また、上記のように第１のレチクル保管庫１４内に設置する真空紫外光又は紫外光を発生するランプやイオナイザ５９を、それ以外の箇所、例えばガス置換室１６、搬送室８、及びレチクル室２内に設置して、静電気の帯電防止や光洗浄を行なうようにしてもよい。
また、本例では、レチクル保管庫１４は複数のレチクル収納ライブラリ７０Ａ〜７０Ｆを備えているが、レチクル保管庫１４は、一枚のレチクルを収納する構成としてもよい。この場合に、図２の第１のレチクルローダ７Ａがレチクル保管庫として機能してもよい。又は、搬送室８内にそのレチクル保管庫を設置するか、若しくはそのレチクルを保管するための空間（これを「第１保管空間」と呼ぶ）を確保してもよい。このように、レチクル（マスク）をガス置換室１６とレチクル室２との間の搬送経路（これを「第１の搬送経路」と呼ぶ）上の第１保管空間に保管する場合には、レチクルの搬送経路を短縮することができる。
一方、上記の実施の形態では、図１に示すように、ガス置換室１６からその第１の搬送経路に交差する方向に延びる搬送経路（これを「第２の搬送経路」と呼ぶ）上のレチクル保管庫１４内の空間（これを「第２保管空間」と呼ぶ）にレチクルが保管されている。このように第１の搬送経路に交差する第２の搬送経路上の第２の保管空間でレチクルを保管することによって、多数のレチクルを容易に保管することができる。
ところで、以前の露光プロセスで使用され、上記の通り搬送室８内に搬出されてきたレチクルＲは、ガス置換室１６、及び第１の搬送ロボット２０を介して、レチクルポート２３又は２６上のレチクルケース２２又は２５内に戻すことができる。但し、このレチクルＲのこの露光装置での使用頻度が高い場合には、第２の搬送ロボット９によって、上記搬送室８から再び第１のレチクル保管庫１４内に収納するようにしても良い。この場合、次にこのレチクルＲを使用する際には、第１のレチクル保管庫１４から搬送すれば良く、ガス置換や光洗浄の時間を省略することが可能になる。
また、第１のレチクル保管庫１４の構成は、図１及び図４に示した上記の構成に限定されるわけではなく、他の構成を採っても構わない。例えば、図４の構成中のレチクル収納ライブラリ７０Ａ〜７０Ｆの右側に、更に別のＹ軸ガイド（又はＸ方向等に伸びた横軸ガイド）及びＺ軸ガイドに保持された可動式のレチクル保持アームを設け、レチクル収納ライブラリ７０Ａ〜７０Ｆに対して、図４（Ａ）中の左右双方から搬入及び搬出が可能な構成としても良い。この場合には、第１のレチクル保管庫１４の配置も、図１及び図２に示した例ではなく、搬送室８とレチクル室２との間に直列に配置して、上記左右双方のレチクル保持アームを、それぞれ搬送室８とレチクル室２とに搬入及び搬出されるレチクルの搬送に対応するように構成すると良い。
なお、露光装置の一層の運用効率の改善のために、より多くのレチクルを露光装置内でストックしておく必要がある場合には、上記の第１のレチクル保管庫１４内に保管できるレチクルの枚数を増やす必要がある。その代わりに、第１のレチクル保管庫１４を複数個設置することも可能である。或いは、多少効率は低下するが、図１に示すように、レチクルポート２３，２６とガス置換室１６との間のレチクル搬送経路上に、上記の第１のレチクル保管庫１４と同様にＹ軸ガイド３０等からなる構造を持つ第２のレチクル保管庫１８（図１ではレチクルＲ７が保管されている）を設置してもよい。但し、この第２のレチクル保管庫１８内は外気と同じ空気環境にしても良い。従って、第２のレチクル保管庫１８には、図４（Ａ）の給気管５４Ａ、排気管５５Ａの設置は不要であると共に、イオナイザ５９の設置も不要である。但し、真空紫外光又は紫外光を発生するランプ５８については、第２のレチクル保管庫１８内に設置しても効果がある。この第２のレチクル保管庫１８へのレチクルの搬入及び搬出は、第１の搬送ロボット２０によって行なえば良い。
また、効率向上のために、上記ガス置換室１６を２系統設けることも可能である。この場合、２系統のガス置換室１６を上下に並べて設置すると、省スペース化が図れる利点がある。
なお、上記の実施の形態では、レチクルをレチクル室２内に搬送する搬送経路上又はこの近傍の空間でレチクルの光洗浄、レチクルの周囲の気体のパージガスによる置換（ガス置換室１６）、及びレチクルの保管（レチクル保管庫１４）を行っているが、これらの光洗浄、パージガスによる置換、及び保管は要はレチクルをレチクル室２内に搬入する前に行われていればよい。
なお、上記ガス置換室１６、搬送室８及び第１のレチクル保管庫１４は、その内部に発塵源を持たない構造とすることが望ましいことは勿論であるが、可動部分からの微量の発塵は、或る程度は避けることができない。そのため、これらの搬送経路を通る間に、レチクルに異物（塵、汚れ等）が付着してしまう恐れもある。そこで本例では、搬送室８の隣にガス置換された異物検査室１５を設け、この中に異物検査装置を設けて、レチクル上の異物をガス置換された環境下でも検出可能とした。但し、異物検査装置の原理や構造は、従来の大気中で動作する異物検査装置と同様であるので、その詳細な説明は省略する。異物検査装置としては、一例として、被検面上でレーザビームを２次元的に走査する光ビーム走査部と、その被検面からの散乱光を受光する受光部とを有する検査装置を使用することができる。
本例の異物検査装置では、ガス置換に適応するために検査装置の外部を気密性の隔壁で覆い、その隔壁内にパージガスを給気する給気管と内部の気体を排気する排気管とを設け、内部をパージガスで置換可能としている。また、その内部に、上記のような真空紫外光又は紫外光を発生するランプやイオナイザを設置することも可能である。これにより、異物検査中のレチクルの帯電防止や光洗浄が可能となる。その異物検査装置を使用する場合には、一例として、上記のレチクル搬送のシーケンス中で、ガス置換室１６からレチクル保管庫１４への搬送途中で、レチクルを異物検査室１５中の異物検査装置に装填して異物検査を行なえばよい。また、レチクル保管庫１４中に保管されているレチクルを定期的に異物検査室１５に搬送して、異物検査を行なうこともできる。
なお、他の場所に比べてレチクルが滞在する時間の長い場所、即ちレチクル室２、第１のレチクル保管庫１４の内部の気圧を、他の部分の気圧より高めに設定しておいてもよい。これによって、レチクル室２や第１のレチクル保管庫１４に対する異物の進入を防止することができる。
なお、露光装置が使用される半導体デバイス製造工場のレイアウトによっては、上記の如く露光装置に搬送されて来たレチクルの収納されたレチクルケースを、露光装置内で保管する必要が生じる場合がある。このため、露光装置のチャンバの一部に空きのレチクルケースを収納しておく領域を設けておくことが望ましい。具体的に、図２の投影露光装置では、チャンバ１の内部の上部の収納スペース５０に、空きのレチクルケース２２，２５を収納できるように構成されている。
また、これも露光装置が使用される半導体デバイス製造工場の構成によるが、上記レチクルケース２２に、予め窒素等の透過性ガスが充填されて露光装置に搬送される場合もありうる。この場合にも、本例では図２の受け渡し室４０，４１の内部、即ちレチクルケース開閉機構４５及び搬送ロボット２０が配置される空間の内部はパージガスで置換されているため、レチクルケース２２をレチクルポート２３上で開いた場合にも、その時点でレチクルＲ５の近傍の空間が不純物を含む気体で汚染されることが無い利点がある。
従って、レチクルケース２２の内部に通常の空気が充填された状態でそのレチクルケース２２が露光装置に搬送される場合には、受け渡し室４０，４１の内部をパージガスで置換する機構は必ずしも設ける必要は無い。
ところで、露光装置の解像度を向上する技術として、同一ウエハに対して、互いに異なるパターンを描画した２枚のレチクルのパターンを２重露光する方法（二重露光法）が採用され始めている。この二重露光法では、１枚のウエハの１つのレイヤの露光に２枚のレチクルを使用するため、レチクルステージ上のレチクルを高速で交換する必要が生じる。
本例の投影露光装置では、図２に示す通り、レチクル室２内の前述の第１のレチクルローダ７Ａに対して照明光学系３２を挟んだ反対側に第２のレチクルローダ７Ｂを設けているため、このレチクルローダ７Ｂにその２枚のレチクルの内の待機中のレチクル（図２ではレチクルＲ１）を一時的に退避しておくことができる。即ち、図２において、第１のレチクルローダ７Ａが空いているものして、一方のレチクルＲは、レチクルステージ５上で露光された後、レチクルステージ５が図２中の＋Ｘ方向に移動して、第１のレチクルローダ７Ａに受け渡される。その後、レチクルステージ５は図２中の−Ｘ方向に移動して、第２のレチクルローダ７Ｂに退避中のレチクルＲ１を受け取り、それを露光位置に移動して露光を行なう。そして、そのレチクルＲ１の露光終了後には、再度レチクルステージ５を図２中の−Ｘ方向に移動して、レチクルローダ７ＢにレチクルＲ１を受け渡して退避させた後、レチクルステージ５を＋Ｘ方向に移動して、レチクルローダ７Ａから退避中のレチクルＲを受け取り露光を行なう。このような構成とすることで、２枚のレチクルの交換時間が短縮され、二重露光法での露光時により高い処理能力を達成することが可能になる。
なお、二重露光法を更に高速に行うために、レチクルステージ５を２枚のレチクルを並列に保持できるダブルホルダ方式としてもよい。
また、上記の実施の形態では、図２に示すように、レチクル室２はレチクルＲ及びレチクルステージ５を囲むものとして説明した。しかしながら、特にレチクルＲ及びレチクルステージ５を囲む箱状のレチクル室２を設けることなく、レチクルＲの周りの空間を局所的にパージガスで置換してもよい。この構成では、局所的にパージガスで置換される空間を「レチクル室」と定義することができる。この構成では更に、第１のレチクルローダ７Ａをレチクル保管庫として利用してもよい。
同様に、上記の実施の形態では、ウエハ室３３はウエハＷ及びウエハステージ３４を囲むものとして説明した。しかしながら、特にウエハＷ及びウエハステージ３４を囲む箱状のウエハ室３３を設けることなく、投影光学系ＰＬのウエハ側の端部とウエハＷとの間を局所的にパージガスで置換してもよい。この構成では、局所的にパージガスで置換される空間を「ウエハ室」と定義することができる。
また、上記の実施の形態は、本発明をレチクルをレチクルステージ５上に搬送する際に本発明を適用したものであるが、本発明は、基板としてのウエハを図２のウエハステージ３５（基板ステージ）上に搬送する際にも適用することができる。このようにウエハを図２のウエハステージ３５上に搬送する際に本発明を適用する場合には、図２において一例として、ウエハ室３３に搬送室８、ガス置換室１６、及び受け渡し室４２を順次連結し、搬送室８に図１のレチクル保管庫１４と同様のウエハ保管庫を連結すればよい。この構成では、一例として例えば不図示のレジストコータでレジスト（感光材料）を塗布されたウエハが、気密性の高いケース内に収納されてその受け渡し室４２のポート（レチクルポート２３と同様のポート）に搬送される。レチクルの場合と同様にそのウエハは、受け渡し室４２からガス置換室１６、搬送室８を経てその周囲の空間がパージガスで置換された状態でウエハ保管庫に保管される。その後、そのウエハは露光時には効率的にそのウエハ保管庫からウエハ室３３内に搬送される。
なお、ウエハを図２のウエハステージ３５上に搬送する際に本発明を適用する場合には、レジストを不要に感光させないために、ガス置換室１６等の内部の光洗浄用のランプを省略することが望ましい。また、異物検査装置を省略してもよい。ウエハの搬送時に本発明を適用した場合には、露光開始までの準備時間を短縮できると共に、ウエハ表面に付着している水分等を低減できる利点もある。
更に、露光光としてＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）などを使用する場合にも、その光路にはヘリウムガスや窒素ガスなどのパージガスを供給することが望ましい。しかしながら、その場合のパージガスの濃度は例えば９０〜９９％程度に落としても、ウエハ上で高い露光強度が得られると共に、レーザ干渉計等のセンサでも高い計測精度が得られる。但し、この場合にそのセンサの光路での屈折率の揺らぎが大きくならないように、気密室に対するパージガスの供給管や排気管の位置をそのセンサの光路からできるだけ離して配置することが望ましい。
また、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をすると共に、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより上記の実施の形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
次に、上記の実施の形態の投影露光装置を使用した半導体デバイスの製造工程の一例につき図６を参照して説明する。
図６は、半導体デバイスの製造工程の一例を示し、この図６において、まずシリコン半導体等からウエハＷが製造される。その後、ウエハＷ上にフォトレジストを塗布し（ステップＳ１０）、次のステップＳ１２において、上記の実施の形態（図２）の投影露光装置のレチクルステージ５上にレチクルＲ１をロードし、走査露光方式でレチクルＲ１のパターン（符号Ａで表す）をウエハＷ上の全部のショット領域ＳＥに転写（露光）する。なお、ウエハＷは例えば直径３００ｍｍのウエハ（１２インチウエハ）であり、ショット領域ＳＥの大きさは一例として非走査方向の幅が２５ｍｍで走査方向の幅が３３ｍｍの矩形領域である。次に、ステップＳ１４において、現像及びエッチングやイオン注入等を行うことにより、ウエハＷの各ショット領域ＳＥに所定のパターンが形成される。
次に、ステップＳ１６において、ウエハＷ上にフォトレジストを塗布し、その後ステップＳ１８において、上記の実施の形態（図２）の投影露光装置のレチクルステージ５上にレチクルＲ２をロードし、走査露光方式でレチクルＲ２のパターン（符号Ｂで表す）をウエハＷ上の各ショット領域ＳＥに転写（露光）する。そして、ステップＳ２０において、ウエハＷの現像及びエッチングやイオン注入等を行うことにより、ウエハＷの各ショット領域に所定のパターンが形成される。
以上の露光工程〜パターン形成工程（ステップＳ１６〜ステップＳ２０）は所望の半導体デバイスを製造するのに必要な回数だけ繰り返される。それに続いて、ウエハＷ上の各チップＣＰを１つ１つ切り離すダイシング工程（ステップＳ２２）や、ボンディング工程、及びパッケージング工程等（ステップＳ２４）を経ることによって、製品としての半導体デバイスＳＰが製造される。
また、上記の実施の形態では、走査露光方式の投影露光装置に本発明を適用したが、本発明はこれに限られず、ステップ・アンド・リピート方式等の一括露光型（静止露光型）の投影露光装置、或いはプロキシミティ方式等の露光装置であっても同様に適用することができる。
なお、露光装置の用途としては半導体素子製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド、又はＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのレチクルパターンが形成されたレチクル（フォトマスク等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
なお、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ことは勿論である。また、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む２００１年５月１６日付け提出の日本国特願２００１−１４６０４８の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用して本願に組み込まれている。
産業上の利用の可能性
本発明によれば、マスク室にマスクを搬送する前に、予めガス置換室内でそのマスクの近傍の気体を透過性ガス（パージガス）で置換し、そのガス置換室とそのマスク室との間の搬送経路上で、そのマスクを一時保管できるため、マスクの周囲の気体を透過性ガスで置換する場合に、露光開始までの準備時間を短縮して高い生産性が得られる。
また、そのマスクのパターン面を保護するための保護部材（防塵膜）が設けてある状態で、その保護部材の内部を含めてその透過性ガスで置換する場合には、その保護部材が設けてある状態でも、露光開始までの準備時間を短縮して高い生産性が得られる。
また、本発明をウエハ等の基板を搬送する場合に適用した場合にも、基板室に基板を搬送する前に、予め基板の近傍の気体を透過性ガスで置換して一時保管できるため、基板の周囲の気体を透過性ガスで置換する際に、露光開始までの準備時間を短縮して高い生産性が得られる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の形態の一例の投影露光装置のレチクルステージ系及びレチクルローダ系を示す一部を切り欠いた平面図である。図２は、その実施の形態の一例の投影露光装置を示す一部を切り欠いた正面図である。図３は、図２中の搬送ロボット９の構成を示す斜視図である。図４において、（Ａ）は図１中の第１のレチクル保管庫１４を示す断面図、（Ｂ）は図４（Ａ）のレチクル保持アーム５７を示す底面図である。図５は、図２中のガス置換室１６を示す断面図である。図６は、本発明の実施の形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する製造工程の一例を示す図である。Technical field
The present invention transfers a pattern formed on a mask onto a substrate during a photolithography process for manufacturing various devices such as a semiconductor device, an imaging device (such as a CCD), a liquid crystal display device, or a thin film magnetic head. The present invention relates to an exposure method and apparatus used in such a case. Further, the present invention relates to a method and an apparatus for transferring a substrate used when transferring a mask or a substrate in a photolithography process.
Background art
2. Description of the Related Art In a photolithography process for forming a fine pattern of an electronic device such as a semiconductor integrated circuit or a liquid crystal display, a reticle (or a photomask or the like) serving as a mask in which a pattern to be formed is drawn in proportion to about 4 to 5 times and drawn. Is transferred onto a wafer (or a glass plate or the like) as a substrate to be exposed using a projection exposure apparatus of a batch exposure type or a scanning exposure type. In these exposure apparatuses, the exposure wavelength has shifted to shorter wavelengths in order to cope with miniaturization of semiconductor integrated circuits and the like. At present, the exposure wavelength is mainly 248 nm of KrF excimer laser, but 193 nm of ArF excimer laser which can be regarded as a shorter wavelength substantially in the vacuum ultraviolet region (VUV) is also in the practical use stage. Entering. And, a shorter wavelength of 157 nm F ₂ Laser or Ar with a wavelength of 126 nm ₂ An exposure apparatus using an exposure light source in a vacuum ultraviolet region such as a laser has also been proposed.
Such light in the wavelength range of about 190 nm or less has a large number of gases existing on the optical path of the exposure light, such as oxygen, water vapor, carbon dioxide, and the like, in a conventional exposure apparatus having an exposure wavelength of about 200 to 400 nm. Absorption by a gas such as a hydrocarbon gas (organic gas) (hereinafter referred to as “absorbent gas”) is extremely large. Therefore, in an exposure apparatus that uses vacuum ultraviolet light, in order to exclude an absorptive gas from the optical path of the exposure light, the gas in the optical path is converted into a gas such as nitrogen or a rare gas that has relatively little absorption with respect to the exposure light (hereinafter, referred to as a gas). It is necessary to replace with "low absorption gas". The same applies to the ArF excimer laser (wavelength 193 nm) having the longest wavelength substantially in the vacuum ultraviolet region.
The gas used to actually replace the gas on the optical path among the low-absorbing gases is called "purge gas". The optical path to be replaced by the purge gas is most of the optical path from the exposure light source to the wafer.
In addition, in order to improve the overall processing capability of an exposure apparatus, a film forming apparatus, and the like and the productivity of an integrated circuit, it is effective to increase the area of the wafer. It has been gradually expanded to 6,8 inches. The diameter of the next generation wafer is 12 inches, that is, 300 mm.
When vacuum ultraviolet light is used as the exposure beam as described above, it is necessary to also replace the inside of the space (reticle chamber) where the reticle is arranged with the purge gas. However, in general, in a semiconductor manufacturing plant, a reticle is stored in an atmospheric environment (in the air), and each time the reticle being stored is carried into an exposure apparatus, the surrounding gas environment is purged with a purge gas. Must be replaced with For this purpose, it is necessary to provide a purge gas replacement mechanism on the reticle transport path.
In addition, in the exposure apparatus, if foreign matter such as dust or chemical contaminants adheres to the pattern on the reticle, the transmittance of the pattern at that portion decreases, which causes erroneous transfer of the pattern to the wafer. Therefore, in order to prevent such foreign matter from adhering, the pattern surface (reticle surface) of the reticle is generally thicker than the pellicle through a metal frame called a pellicle frame having a height of about 4 to 7 mm. It was covered with a dustproof film of about 1 μm. In order to prevent foreign matter from entering the space between the reticle surface and the pellicle, a space surrounded by the reticle surface, the pellicle, and the pellicle frame (hereinafter, also referred to as “pellicle space”) has a certain degree of airtightness. It is kept in structure. However, when the airtight structure is completely airtight, a pressure difference between the inside and outside may occur due to a decrease in air pressure due to a typhoon or the like, and the pellicle may expand and be damaged. Therefore, minute air holes are provided in the pellicle frame to ensure a certain degree of air permeability. On the other hand, if the air permeability is too high, foreign matter can easily enter, and thus the air permeability is limited.
Even when an absorptive gas is present in the pellicle space, the pellicle space absorbs the exposure light greatly. Therefore, it is necessary to replace the pellicle space with a purge gas (a low absorptive gas) during exposure. However, as described above, this pellicle space has poor air permeability with the outside, and it is difficult to perform gas replacement in a short time. Further, among the above-mentioned absorbent gases, particularly, water vapor, particularly, water vapor is easily adsorbed on the reticle surface or the like, and a gas replacement step for a certain period of time is required to completely remove this.
On the other hand, higher productivity is required for the exposure apparatus in order to increase the productivity of the semiconductor integrated circuit. For this purpose, it is required to increase the throughput of how many wafers can be processed per unit time and to shorten the preparation time required from the exposure start command to the actual start of exposure. . On the other hand, if a long time is required to replace the inside of the pellicle space with the purge gas, the preparation time is lengthened, and there is a disadvantage that productivity is reduced.
Further, when the wafer diameter is as large as 300 mm as described above, the weight of one wafer increases, and it becomes difficult to manually transport the case containing the wafers of one lot. For this reason, in the era of 300 mm wafers, automation of the transport system including the reticle is indispensable, and the transport mode of the reticle will be greatly changed from the conventional one.
Similarly, with respect to the wafer, the periphery thereof is replaced with a purge gas during exposure. For example, when a wafer is transferred from a resist coater to an exposure apparatus, the gas around the wafer is replaced with a purge gas. It is desirable to reduce the preparation time as much as possible.
In view of the above, the present invention has been made to provide an exposure technique and a transport technique that can shorten the preparation time until the start of exposure and obtain high productivity when replacing the gas around the mask with a purge gas. This is the purpose of 1.
Further, in the present invention, a protective member (dustproof film) for protecting a pattern surface of a mask is provided, and a gas around the mask (a space between the pattern surface and the protective member) is replaced with a purge gas. A second object of the present invention is to provide an exposure technique and a transport technique that can shorten the preparation time until the start of exposure and obtain high productivity.
Further, the present invention is to provide an exposure technique and a transfer technique that can shorten the preparation time until the start of exposure and obtain high productivity when replacing a gas around a substrate such as a wafer with a purge gas. The purpose of.
Disclosure of the invention
A first exposure method according to the present invention is an exposure method for illuminating a mask (R) with an exposure beam and exposing a substrate (W) through the mask and the projection optical system (PL). In the optical path, the gas in the mask chamber (2) surrounding the space including the optical path in which the mask is disposed is replaced with a transparent gas that transmits the exposure beam, and before the mask is transferred to the mask chamber, The gas in the vicinity of the mask is replaced with the permeable gas in the gas replacement chamber (16), and the mask is temporarily stored before the mask is transferred from the gas replacement chamber to the mask chamber.
According to the present invention, for example, based on the processing procedure data in the exposure apparatus or the instruction from the host computer in the semiconductor device manufacturing factory, the mask used in the subsequent exposure process is replaced with the gas replacement chamber (16). And the gas in the vicinity of the mask is replaced with the permeable gas. Thereafter, the mask is stored in a predetermined storage mechanism and awaits the end of the current exposure process. When the current exposure process is completed, the mask currently in use is carried out, and the mask temporarily stored as described above is carried into the exposure position in the mask chamber, and the next exposure operation starts. Is done.
Therefore, for example, the gas replacement step of replacing the surrounding environment of the mask to be exposed next with the permeable gas is performed in the background in parallel with the exposure process using the current mask, so that the area around the mask is It is possible to prevent a decrease in the processing capability of the exposure apparatus, which is caused by the time required to replace the environment with the permeable gas.
At this time, if the mask is provided with a protective member (74) for protecting the mask surface, the mask and the protective member are transferred before the mask is transferred from the gas replacement chamber to the mask chamber. It is desirable to inspect for foreign matter attached to at least one of the above. For example, on the transport path from the gas replacement chamber to the mask chamber, that is, when replacing the gas near the mask with the permeable gas or after the replacement, the mask can be inspected for foreign matter. . Further, when performing at least one of the light cleaning and the foreign substance inspection at the time of replacement with a permeable gas or at the time of temporary storage, compared to a method of separately providing a time for the foreign substance inspection, preparation before exposure start is performed. The time can be further reduced.
Before the mask is transferred from the gas replacement chamber to the mask chamber, the mask is further subjected to optical cleaning, and the optical cleaning is performed in a mask storage chamber (18) for temporarily storing the mask. It may be. By performing the light cleaning during the storage of the mask, the preparation time for transferring the mask to the mask chamber can be further reduced.
When the exposure beam is light in a vacuum ultraviolet region, a nitrogen gas or a rare gas (such as helium gas) can be used as a transparent gas that transmits the exposure beam.
In addition, the mask is, for example, a first storage space provided on a first transfer path between the gas replacement chamber and the mask chamber, or a direction intersecting the first transfer path from the gas replacement chamber. Are temporarily stored in a second storage space on a second transport path extending to the second storage space.
Next, the exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus that illuminates the mask (R) with an exposure beam and exposes the substrate (W) through the mask and the projection optical system (PL). A mask chamber (2) surrounding a space in which the mask is arranged and in which gas inside is replaced by a permeable gas transmitting the exposure beam, and a mask chamber (2) arranged on a transport path for transporting the mask into the mask chamber; A gas replacement mechanism (16, 51) for replacing a gas in the vicinity of the mask with the permeable gas, and temporarily storing the mask before transferring the mask from the gas replacement mechanism to the mask chamber; And a first mask storage chamber (14) in which the gas is replaced by the permeable gas.
According to such an exposure apparatus, the exposure method of the present invention can be performed.
In this case, a foreign substance inspection for inspecting a foreign substance on the mask or a protective member (73) for protecting the mask at a part of the gas substitution mechanism or between the gas substitution mechanism and the mask chamber. It is desirable to provide devices (77, 78).
Further, it is desirable to have an ultraviolet irradiation mechanism (76A, 76B) for performing optical cleaning of the mask before transporting the mask to the mask chamber.
Further, it is desirable to provide an ionizer for ionizing gas in the gas replacement mechanism, the mask storage chamber, or at least one space of the mask chamber. Since water vapor is also removed from those spaces as impurities, there is a possibility that the pattern on the mask may be destroyed by discharge due to the generated static electricity. Therefore, the pattern of the mask can be prevented from being destroyed by preventing the accumulation of static electricity by ionizing the internal permeable gas by the ionizer.
A mask port (23) on which the mask is placed in a mask case (22), a mask case opening / closing mechanism (45) for taking out the mask from the mask case, and a mask case opening / closing mechanism. It is desirable to have a second mask storage chamber (18) for storing the mask before transporting the mask to the gas replacement mechanism. Thus, when the mask is put into the mask case and transported, the mask can be taken out of the mask case in the background of the exposure operation, and the preparation time until the start of exposure does not become long. .
The second mask storage room holds the mask in an air atmosphere, for example. As a result, the use of a permeable gas can be minimized, and the running cost of the exposure process can be reduced.
Further, it is desirable that the gas replacement mechanism has a sensor for monitoring the displacement of a protection member for protecting the mask surface of the mask. By performing the gas replacement so that the displacement monitored by the sensor falls within an allowable range, the protection member can be prevented from being damaged.
Further, the gas replacement mechanism is a gas supply / exhaust mechanism (81A, 81B, 51) for replacing gas in a space surrounded by the mask and a protective member for protecting the mask surface of the mask with the permeable gas. It is desirable to have Thus, when the space surrounded by the mask and the protective member is filled with the permeable gas, the preparation time is not particularly lengthened.
Further, it is preferable that the first mask storage room stores at least a part of the mask used in the exposure. Storing the exposed mask in this way can reduce the chance of outside air entering the mask transport path.
Next, the transport method of the present invention is a transport method for transporting the substrate (R; W) in the optical path of the exposure beam, wherein the optical path of the exposure beam includes a space including the optical path where the substrate is arranged. The gas in the surrounding substrate chamber (2; 33) is replaced with a permeable gas that transmits the exposure beam, and the gas near the substrate is replaced in the gas replacement chamber (16) before the substrate is transferred to the substrate chamber. The substrate is replaced with the permeable gas, and the substrate is temporarily stored before the substrate is transferred from the gas replacement chamber to the substrate chamber.
In such a transfer method, the substrate is a mask or a wafer. According to the present invention, as in the case of the exposure method of the present invention, the preparation time until the start of exposure can be reduced.
At this time, as an example, a foreign substance adhering to the substrate is inspected before the substrate is transferred from the gas replacement chamber to the substrate chamber. By performing the foreign substance inspection during the transport as described above, the preparation time does not become particularly long.
Further, the transport apparatus of the present invention is a transport apparatus for transporting a substrate (R; W) in an optical path of an exposure beam, wherein the substrate chamber surrounds a space including an optical path on which the substrate is disposed, of the optical path of the exposure beam. (2; 33), a gas replacement mechanism (16, 51) for replacing a gas near the substrate with a transparent gas through which the exposure beam passes before transferring the substrate to the substrate chamber, and the gas replacement mechanism A first substrate storage chamber (14) for temporarily storing the substrate before transporting the substrate from the mechanism to the substrate chamber.
With such a transfer device, the transfer method of the present invention can be implemented. In this case, a board port (23) on which the board is placed while being accommodated in the board case (22), a board case opening / closing mechanism (45) for taking out the board from the board case, and a board case opening / closing mechanism It is desirable to have a second substrate storage chamber (18) for storing the substrate before transferring the substrate to the gas replacement mechanism. Thus, even when the substrate is stored in the substrate case and delivered, the preparation time for transporting the substrate into the substrate chamber does not become long.
Further, the device manufacturing method of the present invention includes a step of transferring a device pattern onto a workpiece using any of the exposure methods of the present invention. According to the present invention, various devices can be produced with high productivity.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an example of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to a projection exposure apparatus using vacuum ultraviolet light (VUV light) as an exposure beam.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the projection exposure apparatus of the present embodiment. In FIG. 2, for example, a box-shaped chamber 1 having a certain degree of airtightness is installed in a clean room of a semiconductor device manufacturing factory. The space in the chamber 1 is divided by a partition 1a into an exposure main chamber 1c and a transfer chamber 42, and the transfer chamber 42 is divided into a first transfer chamber 40 and a second transfer chamber 41 by a partition 1b.
In the main exposure chamber 1c, the exposure light source 31 is an F-wavelength 157 nm in the vacuum ultraviolet region. ₂ A laser (fluorine laser) is used. In addition, Kr having an oscillation wavelength of 146 nm is used as an exposure light source. ₂ Laser (krypton dimer laser), Ar having an oscillation wavelength of 126 nm ₂ The present invention is also applicable to the case where a substantially vacuum ultraviolet light source such as a laser (argon dimer laser), an ArF excimer laser having an oscillation wavelength of 193 nm, a harmonic generator of a YAG laser, or a harmonic generator of a semiconductor laser is used. It is valid.
Exposure light IL as an exposure beam emitted from exposure light source 31 illuminates reticle R as a mask via illumination optical system 32. The illumination optical system 32 includes a beam shaping optical system, an optical integrator (such as a fly-eye lens or a rod integrator), an aperture stop (σ stop), a relay lens system, a field stop (movable and fixed), and a condenser lens system. ing. The exposure light source 31 and the illumination optical system 32 are respectively housed in a sub-chamber as an airtight room. Note that the exposure light source 31 may be housed in a light source chamber independent of the exposure main body chamber 1c. In this case, the exposure main chamber 1c and the light source chamber may be connected by a light transmission optical system including a beam expander.
In FIG. 2, a light beam transmitted through a reticle R reduces the pattern of the reticle R on a wafer W as a substrate to be exposed at a predetermined magnification (for example, 1/4, 1/5, etc.) via a projection optical system PL. Form an image. The reticle R corresponds to the mask or the substrate of the present invention, and the wafer W may be regarded as the substrate of the present invention in some cases. Further, the reticle R and the wafer W can be regarded as a first object and a second object. The wafer W is a disk-shaped substrate such as a semiconductor (silicon or the like) or an SOI (silicon on insulator) having a diameter of, for example, 200 mm (8 inches) or 300 mm (12 inches).
As the projection optical system PL, for example, as disclosed in International Publication (WO) 00/39623, a plurality of refraction lenses along one optical axis and two refraction lenses each having an opening near the optical axis are provided. A straight-tube type catadioptric system configured by disposing a concave mirror, an optical element group having an optical axis from a reticle to a wafer as disclosed in Japanese Patent Application No. 2000-59268, and the optical axis thereof An optical element group including an optical element having an optical axis substantially perpendicular to the optical axis and having a reflective surface, and a catadioptric optical system for forming an intermediate image inside can be used. In addition, as a material of the refraction member in the projection optical system PL and the illumination optical system, fluorite (CaF ₂ ), Magnesium fluoride (MgF ₂ ), Fluoride crystals such as lithium fluoride (LiF), and synthetic quartz doped with predetermined impurities. The interior of the projection optical system PL is an airtight chamber isolated from the outside air. In the following, the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the X axis is taken parallel to the plane of FIG. 2 in a plane perpendicular to the Z axis, and the Y axis is taken perpendicular to the plane of FIG. I do.
First, the reticle R is held on a reticle stage 5 movably mounted on the reticle base 3 in the X and Y directions, and the two-dimensional position of the reticle stage 5 is determined by the laser interferometer 4 and the corresponding position. The reticle stage control system (not shown) measures the measured value and the control information from the main control system 28 (see FIG. 1) that controls the overall operation of the apparatus. The position and speed of the reticle stage 5 are controlled. The reticle base 3 and the projection optical system PL are supported by columns (not shown). A reticle stage system is configured by the reticle base 3, the reticle stage 5, and a driving mechanism (not shown) of the reticle stage. The reticle stage system is housed in the reticle chamber 2 as a highly airtight partition (airtight chamber). .
Also, a first reticle loader 7A and a second reticle loader 7B are arranged on a reticle stage 5 in the reticle chamber 2 so as to sandwich the illumination optical system 32 in the X direction. That is, the first reticle loader 7A and the second reticle loader 7B are arranged along a direction in which a reticle R and a wafer W described later move synchronously. The first reticle loader 7A includes a support member 7a and reticle holding portions 7b and 7c which are movably attached to the support member 7a in the Z direction and temporarily hold a reticle to be loaded or unloaded. Have. Similarly, the second reticle loader 7B also includes a support member 7d and reticle holding portions 7e and 7f.
FIG. 1 is a plan view showing the reticle stage system and the reticle loader system shown in FIG. 2, and the laser interferometer 4 shown in FIG. 2 has two X-axis laser interferometers 4a and 4b as shown in FIG. , And a Y-axis laser interferometer 4c, and a rotation angle (a yawing amount) of the reticle stage 5 around the Z-axis is measured from the difference between the measurement values of the X-axis laser interferometers 4a and 4b. It is configured to be able to. The same applies to the following wafer stage system.
2, the wafer W is held on a wafer stage (Z-leveling stage) 34 via a wafer holder (not shown), and the wafer stage 34 is movably mounted on a wafer base 35 in the X and Y directions. Is placed. The two-dimensional position of the wafer stage 34 is measured by a laser interferometer 37 and a movable mirror 38 corresponding to the laser interferometer 37. Based on the measured values and control information from the main control system 28, the wafer stage 34 A control system (not shown) controls the position and speed of the wafer stage 34 in the X and Y directions. Further, the wafer stage 34 is based on information on focus positions (positions in the optical axis AX direction) at a plurality of measurement points on the surface of the wafer W from an autofocus sensor (an oblique incidence optical sensor) (not shown). Then, the focus position of the wafer W and the tilt angles around the X axis and the Y axis are controlled by the servo method so that the surface of the wafer W is focused on the image plane of the projection optical system PL during the exposure.
Further, the wafer base 35 is placed on the floor via vibration isolating tables 36A and 36B (actually including three or four vibration isolating tables). The vibration-isolating tables 36A and 36B are active vibration-isolating devices including a pneumatic or hydraulic mechanical damper and an electromagnetic actuator, and a high-frequency vibration component is suppressed by the mechanical damper. The low frequency vibration component is suppressed by the electromagnetic actuator. An active vibration isolation table similar to the vibration isolation tables 36A and 36B may be provided between the reticle base 3 and a column (not shown). A wafer stage system is constituted by the wafer base 35, the wafer stage 34, a driving mechanism (not shown), and the like. The wafer stage system is housed in the wafer chamber 33 as a highly airtight partition (airtight chamber). .
At the time of exposure, the reticle R and the wafer W are projected in one shot area on the wafer W through the projection optical system PL through the projection optical system PL. And the operation of step-moving the wafer W in the X and Y directions are repeated in a step-and-scan manner. As described above, the projection exposure apparatus of this embodiment is of a scanning exposure type, but it goes without saying that the present invention is also effective for a batch exposure type (static exposure type) projection exposure apparatus such as a stepper.
When the vacuum ultraviolet light is used as the exposure light IL as in this example, oxygen, water vapor, carbon dioxide (CO 2) ₂ And the like, and "absorptive gas" which is a gas having a strong absorptivity to the exposure light IL such as a hydrocarbon (organic) gas. On the other hand, the gas that transmits the exposure beam, that is, in this example, the “transmissive gas” that has low absorption for the exposure light IL in the vacuum ultraviolet region includes nitrogen and a rare gas (helium, neon, argon, krypton, xenon, radon), As well as gas mixtures thereof. Then, the projection exposure apparatus of the present embodiment uses the “purge gas” selected from the transparent gases based on, for example, the required stability of the imaging characteristics and the operating cost from the exposure light source 31. A gas exchange mechanism (gas supply mechanism) for replacing gas on the entire optical path of the exposure light IL up to the wafer W as a substrate to be exposed is provided. In this case, the exposure wavelength is 157 nm (F ₂ Laser), a rare gas such as helium or nitrogen can be used as the purge gas, and the exposure wavelength is 126 nm (Ar ₂ In the case of a laser, a rare gas such as helium or oxygen can be used as the purge gas. Note that oxygen molecules act as an absorbing gas because they absorb significantly at 157 nm, but absorbance is smaller at 126 nm than nitrogen molecules. Therefore, the exposure wavelength is 126 nm (Ar ₂ In the case of laser, oxygen can also be used as the purge gas. In this embodiment, helium gas is used as a purge gas in consideration of, for example, stability of imaging characteristics and stability of measurement accuracy of a laser interferometer.
In FIG. 2, the optical path of the exposure light IL from the exposure light source 31 to the wafer W corresponds to the sub-chamber of the exposure light source 31, the sub-chamber of the illumination optical system 32, the reticle chamber 2, and the projection optical system PL. It is divided into a closed chamber and an optical path inside the wafer chamber 33. Further, in this example, a predetermined chamber adjacent to the reticle chamber 2 and the wafer chamber 33 is also hermetically sealed, and a purge gas is supplied to the plurality of hermetically sealed chambers from the gas exchange mechanism. In this case, between the illumination optical system 32 and the reticle chamber 2, between the reticle chamber 2 and the projection optical system PL, between the projection optical system PL and the wafer chamber 33, and adjacent to the reticle chamber 2 in the X direction. A film-shaped covering member having flexibility to prevent vibrations from being transmitted to each other and to close the gap to maintain good airtightness between the airtight chamber (described later). 39A to 39D are attached. As an example, the covering members 39A to 39D are formed by laminating a protective film having good elasticity (such as polyethylene) and a film material having good gas barrier properties (for example, made of ethylene vinyl alcohol resin (EVOH resin)). The inner surface thereof is formed by applying a stabilizing film (for example, a metal film such as aluminum or the like) with extremely low degassing. As the EVOH resin, for example, "EVAL" (trademark of Kuraray) of Kuraray Co., Ltd. Or a registered trademark) "can be used.
Further, the gas exchange mechanism of the present embodiment includes the air supply / exhaust device 51 shown in FIG. 1, an air supply pipe 52 for supplying a high-purity purge gas to each airtight chamber, and an exhaust pipe 53 for taking in gas exhausted from each airtight chamber. The gas supply / exhaust device 51 includes a gas purifying device that removes impurities (dust and absorptive gas, etc.) from the collected gas, a storage device that replenishes a high-purity purge gas, and a gas purifying device and a storage device. And an air supply device for synthesizing the purge gas and controlling the temperature to supply the purge gas to the air supply pipe 52 side. Further, an impurity sensor for measuring the residual concentration of an impurity (for example, typically oxygen) is installed in each of the hermetic chambers, and the main control system 28 controls the inside of each hermetic chamber based on the measurement information of the impurity sensor. Using the air supply / exhaust device 51, the gas in each hermetic chamber is replaced with a purge gas so that the impurity concentration falls below the allowable range. At this time, the supply / exhaust device 51 may supply the purge gas to each of the hermetic chambers by a flow control method at substantially the atmospheric pressure, or may supply the purge gas by reducing the pressure in the predetermined hermetic chamber as necessary. You may make it.
In addition, the air supply / exhaust device 51 of this example may collect the gas exhausted from each airtight chamber in a cylinder or the like. In this case, the above-described gas purifying device, storage device, and air supply device can be omitted.
Next, the reticle loader system of the projection exposure apparatus of this embodiment will be described in detail. In FIG. 2, a pellicle (not shown) which is a dustproof film having a thickness of about 1 μm is provided on a pattern surface of the reticle R via a metal frame-shaped pellicle frame (not shown). FIG. 5 shows an example of a reticle on which a pellicle is stretched. In FIG. 5, a pellicle 73 is stretched on a pattern surface of a reticle R5 via a pellicle frame 74. Vent holes 74a and 74b are formed. In this example, a purge gas is filled into the space surrounded by the pattern surface of the reticle R5, the pellicle frame 74, and the pellicle 73 (hereinafter, referred to as “pellicle space”) through the ventilation holes 74a and 74b (details will be described later). Note that an organic film is currently used as the pellicle, but the organic film sometimes absorbs a large amount of vacuum ultraviolet light. In such a case, in order to increase the transmittance, a dust-proof member made of fluorite or fluorine-doped quartz having a thickness of about 300 to 800 μm may be used instead of the pellicle. The pellicle and the dustproof member correspond to the protective member of the present invention.
Returning to FIG. 2, the reticle R on the reticle stage 5 is changed according to the type of process to be exposed by the projection exposure apparatus of this embodiment. Therefore, a reticle transport guide Hr is installed outside the chamber 1, and a plurality of reticle ports 23 and 26 (see FIG. 1) for transferring a reticle are set at an end of the chamber 1, that is, above the transfer chamber 42. The reticle transport vehicle 49 that moves along the reticle transport guide Hr carries in and out various reticle through the reticle ports 23 and 26. In this example, a reticle (actually, a pellicle (protective member) is stretched to prevent foreign matter (dust and dirt) from adhering to the reticle during transportation in a semiconductor device manufacturing factory. ) Are stored and transported in a reticle case 22 which is a substantially sealed case.
The inside of the reticle case 22 may be gas-replaced with nitrogen or a rare gas. In this case, the inside of the reticle case 22 is desirably replaced with a gas of the same type as the purge gas in the transfer chamber 42. The above-mentioned delivery room 42 is composed of a second delivery room 41 provided with reticle ports 23 and 26 and a reticle opening / closing mechanism 45, and a first delivery room 40 adjacent to the second delivery room 41 and provided with the transfer robot 20. You.
Recently, for example, in order to standardize the transfer of a reticle or a wafer between various apparatuses during a photolithography process, a standard mechanical interface (SMIF) technology, which is a mechanical interface technology for standardizing a case for storing a reticle or a wafer, has been developed. Proposed. Therefore, as the reticle case 22 of this example, a case standardized based on the SMIF technology, for example, a SMIF pod (trade name) can be used. The reticle case 22 of this example is a bottom-open type container including a box-shaped upper lid portion 22b and a lower lid portion 22a that can be attached to and detached from the bottom surface side.
Hereinafter, description will be made mainly with reference to FIG. 2 and FIG. 1 which is a plan view along the reticle stage system of FIG. First, in FIG. 1, various process data (exposure data) is transmitted from a host computer 29 in a semiconductor device manufacturing factory via a communication cable to a main control system 28 for controlling the operation of the projection exposure apparatus of the present embodiment. You. Further, the projection exposure apparatus of the present example is currently executing a certain predetermined exposure process (hereinafter, referred to as “current exposure process”), and in the current exposure process, the pattern on the reticle R is changed to the wafer W. It is assumed that the top is being exposed.
The type of reticle used in the next exposure process or the subsequent exposure process is determined by process data in the main control system 28 or process data sent from the host computer 29. While the current exposure process is in progress, the main control system 28 issues a command to a reticle port control system (not shown) to specify a reticle type to be received next and a reticle port to be used. In response, a reticle to be exposed in the next exposure process (hereinafter, referred to as “reticle R5”) is loaded on reticle port 23 on chamber 1 by reticle transport vehicle 49 while being accommodated in reticle case 22. Is placed. As shown in FIG. 2, the reticle port 23 is formed with an opening 41b large enough to allow the lower lid 22a of the reticle case 22 to pass therethrough, but the opening 41b is covered by the upper lid 22b in a substantially sealed state. .
In addition, near the reticle ports 23 and 26, infrared communication devices 24 and 27 are provided for the main control system 28 to communicate with the reticle carrier 49. The main control system 28 is provided in the reticle case 22. It is possible to confirm whether reticle R5 is actually a reticle to be used in the next exposure process.
As shown in FIG. 2, a reticle case opening / closing mechanism 45 is provided in the second transfer chamber 41 on the bottom surface of the reticle port 23. The reticle opening / closing mechanism 45 includes a mount 46 for receiving the lower cover 22a of the reticle case 22 through the opening 41b, an elevating shaft 47 for supporting the mount 46, and a driving unit 48 for vertically moving the elevating shaft 47. Have been.
When the reticle R5 is carried into the exposure main chamber 1c, first, under the control of the main control system 28, the lower lid portion 22a of the reticle case 22 placed on the reticle port 23 is moved by the reticle case opening / closing mechanism 45. Handed over to The reticle R5 held on the lower lid 22a is lowered by the reticle case opening / closing mechanism 45 to reach the position P1. An opening 41a that is opened and closed by a shutter 10F is formed in the partition wall 1b near the position P1. The transfer robot 20 is installed in the first transfer room 40. The transfer robot 20 includes an arm unit 20A having three degrees of freedom (X direction, Y direction, and rotation direction) in a three-stage configuration, and a drive unit 20B that drives the arm unit 20A. The reticle can be moved two-dimensionally at a predetermined rotation angle.
The transfer robot 20 is supported so as to be movable in the Y direction along the Y-axis guide 21, and the Y-axis guide 21 is fixed to a lift 44, and the lift 44 is moved in the Z direction along the Z-axis guide 43. It is supported so that it can move up and down. The movement of the reticle by the transfer robot 20 and the movement of the transfer robot 20 in the Y and Z directions are controlled by the main control system 28, respectively. An opening that is opened and closed by a shutter 10E is formed in the partition wall 1a near the distal end of the Z-axis guide 43, and the gas replacement chamber 16 as an airtight chamber is disposed adjacent to the first transfer chamber 40 through this opening. A support 17 for supporting the reticle is installed in the gas replacement chamber 16.
Further, a transfer chamber 8 as an airtight chamber is provided between the gas replacement chamber 16 and the reticle chamber 2, an opening between the gas replacement chamber 16 and the transfer chamber 8, and the transfer chamber 8 and the reticle chamber 2. Are opened and closed by shutters 10C and 10A, respectively. A second transfer robot 9 for rotating the reticle two-dimensionally within a predetermined range and moving it in the same manner as the transfer robot 20 is installed in the transfer chamber 8. The reticle is transferred between the reticle chamber 2 and the reticle chamber 2 through the opening and the corresponding opening of the reticle chamber 2. In this case, the film-like covering member 39D described above is formed so as to cover the gap between the opening of the transfer chamber 8 and the opening of the reticle chamber 2 so that the vibration generated by the transfer robot 9 is not transmitted into the reticle chamber 2. Is provided.
As shown in FIG. 1, a reticle storage 14 (detailed later) as a first mask storage chamber (airtight chamber) and a foreign matter inspection device (detailed later) are housed so as to sandwich the transfer chamber 8 in the Y direction. And an opening between the transfer chamber 8 and the reticle storage 14 and an opening between the transfer chamber 8 and the foreign matter inspection chamber 15 are provided with a shutter 10B and a shutter 10B, respectively. It opens and closes in 10D. In this case, the transfer robot 9 in the transfer chamber 8 transfers the reticle between the gas replacement chamber 16, the reticle storage 14, the foreign substance inspection chamber 15, and the reticle chamber 2 adjacent to the transfer chamber 8. Further, normally, the shutters 10A to 10F are closed.
Further, the gas inside the second delivery chamber 41, the first delivery chamber 40, and the gas replacement chamber 16 of the present example is configured to be able to be replaced with a purge gas at any time by the supply / exhaust device 51 of FIG. 8. The gas in the reticle storage 14 and the foreign substance inspection chamber 15 is replaced with a purge gas by the air supply / exhaust device 51 so that the impurity concentration always falls below a predetermined allowable range.
After the reticle R5 reaches the position P1 in the second transfer chamber 41, the shutter 10F is opened, and the reticle R5 is transferred to the arm 20A of the transfer robot 20 that has passed through the opening 41a. . Thereafter, the reticle R5 moves to the position P2 in the first transfer chamber 40, and the shutter 10F is closed. Thereafter, the reticle R5 moves up along the Z-axis guide 43 via the elevator 44 together with the transfer robot 20, and the elevator 44 reaches the position Q1 indicated by the two-dot chain line. Further, as shown in FIG. 1, the transfer robot 20 moves along the Y-axis guide 21, and the transfer robot 20 stops in front of the gas replacement chamber 16. In FIG. 2, the shutter 10E is opened at that time, and the reticle R5 is transported by the transport robot 20 to a position P3 on the support 17 in the gas replacement chamber 16 as shown by a two-dot chain line. Thereafter, the arm portion 20A of the transfer robot 20 returns to the first transfer chamber 40, and the shutter 10E is closed.
Next, the reticle R5 is placed at the position P3 in the gas replacement chamber 16, and the gas in the gas replacement chamber 16 is replaced by the purge gas by the air supply / exhaust device 51 with the shutters 10C and 10E closed. Thereafter, the shutter 10C is opened, and the reticle R5 at the position P3 in the gas replacement chamber 16 is transferred to the position P4 in the transfer chamber 8 by the transfer robot 9 in the transfer chamber 8. Thereafter, the shutter 10C is closed, the shutter 10B in FIG. 1 is opened, and the reticle R5 at the position P3 in the transfer chamber 8 is stored in the first reticle storage 14. In order to efficiently replace the gas inside the space with a purge gas (hereinafter, also simply referred to as “gas replacement”), shutters 10E and 10C are provided in the gas replacement chamber 16 on both the inlet side and the outlet side. When carrying in, only the shutter 10E on the entrance side is opened and the reticle R5 is carried in, and then the shutter 10E is closed to perform gas replacement.
Also, as shown in FIG. 1, a reticle case 25 similar to the reticle case 22 is placed on a reticle port 26 adjacent to the reticle port 23, and the reticle R6 is stored in the reticle case 25. A transfer chamber similar to the second transfer chamber 41 of FIG. 2 is installed on the bottom surface of the reticle port 26, and a reticle case opening and closing mechanism similar to the reticle case opening and closing mechanism 45 is installed therein. Then, the reticle R6 in the reticle case 25 is also transferred into the gas replacement chamber 16 via the transfer robot 20 in the first transfer chamber 40 as necessary.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the gas replacement chamber 16 of FIG. 2 viewed from the shutter 10E on the entrance side. In FIG. 5, the reticle R5 is provided on the side wall of the gas replacement chamber 16 via bellows 80A and 80B. It is held by holding mechanisms 79A and 79B provided in an airtight state and extendable and contractible. The holding mechanisms 79A and 79B correspond to the support 17 in FIG. The air supply pipe 54B and the exhaust pipe 55B of the gas replacement chamber 16 are connected to the air supply pipe 52 and the exhaust pipe 53 of FIG. 1, respectively, and the gas inside the gas replacement chamber 16 is replaced by the purge gas by the supply and exhaust device 51. You. As the gas replacement sequence, a method (flow purge) in which the air supply from the air supply pipe 54B and the exhaust gas from the exhaust pipe 55B are performed at the same time may be adopted, or the inside of the gas is once depressurized by the exhaust pipe 55B. A method of supplying a purge gas through the air supply pipe 54B may be employed.
Further, a pellicle 73 is stretched on the pattern surface of the reticle R5 of this example via a pellicle frame 74, and a space (pellicle space) surrounded by the pattern surface, the pellicle frame 74, and the pellicle 73, In order to efficiently replace the gas with the purge gas, an air supply pipe 81A and an exhaust pipe 81B dedicated to the pellicle space are connected to the ventilation holes 74a and 74b of the pellicle frame 74 from the side wall of the gas replacement chamber 16 via bellows 82A and 82B. Further, the air supply pipe 81A and the exhaust pipe 81B are connected to the air supply pipe 52 and the exhaust pipe 53 of FIG. 1 via flow rate control valves (not shown), respectively. Can be replaced with a purge gas. In this case, in order to efficiently ventilate the ventilation holes 74a and 74b, the ends of the air supply pipe 81A and the exhaust pipe 81B are respectively connected to the tips made of a fluororesin such as Viton, Kalrez, Armor Crystal (all of which are trade names). Members 83A and 83B are provided. The connection members 83A and 83B improve the adhesion between the distal ends of the air supply pipe 81A and the exhaust pipe 81B and the ventilation holes 74a and 74b, respectively.
Regardless of whether or not the air supply pipe 81A and the exhaust pipe 81B dedicated to the pellicle space are provided, if the pressure inside the gas replacement chamber 16 fluctuates beyond a predetermined allowable range due to the gas replacement, the pellicle 73 is moved. It may be damaged. In order to prevent this, a pellicle including an oblique incidence light transmitting system 77 for irradiating a light beam obliquely to the surface of the pellicle and a light receiving system 78 for receiving light reflected from the surface of the pellicle are provided in the gas replacement chamber 16. A displacement measuring device is provided. The main control system 28 in FIG. 1 roughly calculates the amount of expansion of the pellicle from the detection signal of the light receiving system 78, and controls the air supply / exhaust device 51 so that the amount of expansion thus obtained does not exceed a predetermined allowable range. The inside of the gas replacement chamber 16 and the pellicle space are replaced by the purge gas via the gas replacement chamber 16.
Further, in order to prevent the pellicle 73 from being damaged, instead of providing the pellicle displacement amount measuring device described above, the pressure in the pellicle space is measured, and the supply / exhaust device 51 is controlled so that the pressure change does not exceed a predetermined range. The pellicle space may be replaced by a purge gas via the pellicle space.
It should be noted that the substance exhibiting strong absorption for vacuum ultraviolet light is not limited to the above-mentioned oxygen, water vapor, carbon dioxide and the like, and most organic substances also exhibit strong absorption. Further, a trace amount of organic matter is deposited on the surface of the reticle R5 and the surface of the pellicle 73 during storage in a semiconductor factory or in a process before that, and this may also reduce the transmittance of exposure light. .
Therefore, light cleaning lamps 76A and 76B for emitting vacuum ultraviolet light or ultraviolet light, such as a xenon (Xe) lamp having a wavelength of 172 nm, are provided so as to sandwich the reticle R5 up and down inside the gas replacement chamber 16, In this example, the reticle R5 and the pellicle 73 are irradiated with the light beams from the lamps 76A and 76B in parallel with the replacement of the gas inside the gas replacement chamber 16 with the purge gas. As a result, the organic substances adhering to the reticle R5 and the pellicle 73 are decomposed, and the surface is cleaned. Note that such light irradiation (light cleaning) is also effective in decomposing water chemically attached to the reticle R5 and the pellicle 73.
Since the cleaning by irradiation with the vacuum ultraviolet light or the ultraviolet light is more effective in an environment containing a trace amount of oxygen, the irradiation is performed by purging with the purge gas in the gas replacement chamber 16 and the pellicle space. Is desirably performed in a state where is not completely completed. Specifically, after moving the reticle R5 into the gas replacement chamber 16, the light from the lamps 76A and 76B is irradiated on the reticle R5 and the pellicle 73, and the replacement with the purge gas is started. At the stage where the concentration has dropped to the predetermined first concentration, the gas replacement is interrupted and the light irradiation is continued. Then, after the light irradiation is continued for a predetermined time, the gas replacement may be restarted, and the gas replacement may be completed when the oxygen concentration falls to the predetermined second concentration.
At this time, as the predetermined concentration, for example, the first concentration is set to about 1% to 10 ppm, and the second concentration is set to about 100 ppm to 1 ppm, and is set to a value lower than the first concentration. Good. Instead of measuring the oxygen concentration, another impurity concentration may be measured.
The location where the lamps 76A and 76B are arranged may be in the space where the reticle R5 is arranged (the space where the gas is replaced by the air supply pipe 54B and the exhaust pipe 55B). However, in this case, the capacity of the space for gas replacement becomes large, and the time from the loading of the reticle R5 to the completion of gas replacement becomes long, which is not preferable.
Therefore, in this example, the light flux from the lamps 76A and 76B is favorably provided between the space 71 in which the reticle R5 is arranged and the spaces 72A and 72B in which the lamps 76A and 76B are arranged in the gas replacement chamber 16. Transparent window members 75A and 75B are provided to separate those spaces 71 and spaces 72A and 72B. In this case, it goes without saying that the gas in the spaces 72A and 72B in which the lamps 76A and 76B are arranged is replaced with a gas through which the light flux from the lamps 76A and 76B passes. Thus, even when performing optical cleaning, the capacity of the space 71 for accommodating the reticle R5 can be reduced, and replacement with the purge gas can be performed in a short time.
Note that, depending on the type of the permeable gas, the refractive index with respect to the exposure wavelength may be significantly different from other gases. For example, helium has a significantly different refractive index from nitrogen and argon. The space in the reticle chamber 2 in FIG. 2 is a part of the exposure light path, and a change in the refractive index of the space in the reticle chamber 2 is directly linked to a change in the imaging characteristics. Therefore, it is necessary that the refractive index of the gas filled in the reticle space around the reticle carried into the reticle chamber 2 and the refractive index of the gas in the reticle chamber 2 be substantially the same. In order to realize this easily, the type of gas for replacing the inside of the gas replacement chamber 16 may be the same as the type of purge gas for replacing the inside of the reticle chamber 2 as in this example.
Next, a configuration example of the second transfer robot 9 in the transfer chamber 8 of FIG. 2 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 shows the second transfer robot 9. In FIG. 3, the second transfer robot 9 moves up and down in the vertical direction and rotates a rotating shaft 9 b thereon, and a rotating shaft 9 b. 9c, an arm 9e connected to the arm 9c via a rotating shaft 9d, a rotating mechanism 9f connected to the tip of the arm 9e, and a rotating shaft 9g on the rotating mechanism 9f. And a reticle holder 9h rotatably held. On the reticle holder 9h, there are provided contact portions 9ha to 9hd, which are convex portions for contacting and sucking the reticle surface. The reticle on the reticle holder 9h can be transported by rotating the two arms 9c and 9e around the rotation shafts 9b and 9d, respectively.
Next, the first reticle storage 14 adjacent to the transfer chamber 8 in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 4A is a sectional view showing the first reticle storage 14, and FIG. 4B is a bottom view of a part of FIG. 4A. In FIG. A plurality of reticle storage libraries 70A to 70F are arranged in the box-shaped reticle storage 14, and reticles R8 to R13 are stored in these reticle storage libraries 70A to 70F (excluding 70D). An opening through which the reticle passes is formed in a portion of the side wall of the reticle storage 14 which is in contact with the transfer chamber 8 in FIG. 2 (or FIG. 1), and a shutter 10B which opens and closes this opening is provided. Then, a Z-axis guide 56 is installed near the opening in the reticle storage 14, and the Y-axis guide 11 is installed along the Z-axis guide 56 so as to be able to move up and down in the vertical direction (Z direction). A reticle holding arm 57 that is openable and closable is provided so as to be movable in the horizontal direction (Y direction). The reticle holding arm 57 opens and closes laterally along the bottom surface of the reticle to be held (reticle R5 in FIG. 4) as shown in the bottom view of FIG. 4B, and delivers the reticle. The operations of the reticle holding arm 57 and the Y-axis guide 11 are controlled by a first reticle storage control system (not shown) under the main control system 28 of FIG.
In FIG. 4A, the reticle (referred to as reticle R5) transferred from the transfer chamber 8 in FIG. 1 to the first reticle storage 14 by the second transfer robot 9 when the shutter 10B is opened is a reticle. It is held by the holding arm 57. Thereafter, the shutter 10B is closed, and the height of the Y-axis guide 11 is controlled by a first reticle storage control system (not shown), and then the reticle holding arm 57 is moved in the horizontal direction along the Y-axis guide 11. And the conveyed reticle R5 is placed on a predetermined empty reticle storage library 70D in the reticle storage libraries 70A to 70F, and is stored here. The first reticle storage control system stores the storage destination of the reticle R5 (the reticle storage library 70D in FIG. 4).
Since the reticle replaced by the purge gas in the gas replacement chamber 16 is stored in the first reticle storage 14, the inside of the reticle storage 14 is also naturally replaced by the purge gas. Therefore, an air supply pipe 54A for supplying a purge gas into the reticle storage 14 and an exhaust pipe 55A for exhausting the gas in the reticle storage 14 are provided. In the reticle storage 14, a small amount of organic matter such as oil may be generated from movable mechanisms such as the Y-axis guide 11 and the reticle holding arm 57. Therefore, in order to efficiently decompose the organic matter, a lamp 58 for generating vacuum ultraviolet light or ultraviolet light such as a xenon lamp is provided in the reticle storage 14. When the lamp 58 is provided in the reticle storage 14 as described above, it is desirable that the space in which the reticle is stored and the space in which the lamp 58 is arranged be separated by a window member that transmits a light beam from the lamp 58. . By separating in this way, the capacity of the space for accommodating the reticle can be reduced, and the amount of purge gas used can be suppressed.
Since water vapor is also removed from the inside of the first reticle storage 14, the amount of easily charged gas required for discharging generated static electricity is extremely small. In this state, the pattern on the reticles R8 to R13 and R5 during storage may be destroyed by discharge due to the generated static electricity. Therefore, in this example, in order to prevent accumulation of static electricity, an ionizer 59 for ionizing the purge gas inside the reticle storage 14 is provided. As the ionizer 59, a radioactive substance that emits a small amount of α-rays or β-rays, a braking X-ray source, or the like can be used. In addition, a vacuum ultraviolet lamp such as the above-described xenon lamp or a light beam emitted from the ultraviolet lamp also has a function of preventing accumulation of static electricity by ionizing a purge gas or the like, so that the ionizer 59 generates vacuum ultraviolet light or ultraviolet light. The lamp 58 can also be used.
As described above, the movable member serving as a vibration source also exists in the reticle storage 14. When this vibration is transmitted to the reticle stage 5 in the reticle chamber 2 shown in FIG. 2, the positioning accuracy and the like of the reticle stage 5 are degraded, which may adversely affect the imaging performance and the overlaying accuracy. Therefore, if the reticle storage 14 and the reticle chamber 2 are to be connected via the opening, the flexible film-like structure shown in FIG. It is desirable to provide a film-like covering member similar to the covering member 39D of the above.
As described above, the gas replacement for the reticle R5 to be used in the next exposure process and the light cleaning by light irradiation from the lamp are completed, and the reticle R5 is stored in the first reticle storage 14. If the currently executing exposure process is not completed even after the completion, the above-described gas replacement, light cleaning, first cleaning is performed on a reticle (for example, reticle R6 in FIG. 1) to be used in the next exposure process. Can be stored in the reticle storage 14. At this time, it is desirable that one of the reticle storage libraries 70A to 70F in FIG. 4 is empty.
Then, when the exposure process currently being executed in the reticle chamber 2 of FIG. 2 is completed, the reticle used for exposure needs to be replaced, so that the first reticle storage control system (not shown) 4A, the reticle holding arm 57 is moved to the reticle storage library 70D in which the reticle R5 to be used next is stored, and the reticle R5 to be used is carried out. Then, the shutter 10B is opened, and the reticle R5 is transferred into the transfer chamber 8 by the second transfer robot 9 in FIG. Next, the shutter 10A between the transfer chamber 8 and the reticle chamber 2 is opened, and the reticle R5 is placed at a position P5 on the reticle loader 7A in the reticle chamber 2.
Immediately after this, the second transfer robot 9 receives the used reticle R on the reticle stage 5 and transfers the reticle R into the transfer chamber 8. After the shutter 10A is closed, the reticle R5 used in the next exposure process is transferred from the reticle loader 7A onto the reticle stage 5, and after the reticle R5 is aligned, the next exposure process starts. Is done.
As described above, in the present embodiment, the reticles R5 and R6 used in the subsequent exposure processes are replaced with a purge gas (gas replacement) and optical cleaning during the current exposure process, and thereafter the reticle R5 is used. , R6 are stored in the first reticle storage 14 in which gas replacement has been performed, so that gas replacement of the reticle and light cleaning can be performed as a background process that proceeds in parallel with the exposure operation. For this reason, it is possible to substantially eliminate the adverse effect on the processing performance of the exposure apparatus, the time required for the gas replacement of the reticle and the light cleaning.
In order to confirm that the reticle carried out of the first reticle storage 14 is a correct reticle, the reticle is placed near the Y-axis guide 11 in the first reticle storage 14 in FIG. A bar code reader that reads a bar code written on the reticle R5 may be provided. The bar code reader is provided near the reticle loaders 7A and 7B, near the first transfer robot 20, and near the second transfer robot 9 in the reticle chamber 2, and the type of the reticle is checked each time. It is also possible.
Further, as described above, the lamp or the ionizer 59 that generates vacuum ultraviolet light or ultraviolet light installed in the first reticle storage 14 is replaced with other parts, for example, the gas replacement chamber 16, the transfer chamber 8, and the reticle chamber. 2 to prevent static electricity from being charged or perform light cleaning.
Further, in this example, the reticle storage 14 has a plurality of reticle storage libraries 70A to 70F, but the reticle storage 14 may be configured to store one reticle. In this case, the first reticle loader 7A of FIG. 2 may function as a reticle storage. Alternatively, the reticle storage may be installed in the transfer chamber 8 or a space for storing the reticle (this is referred to as a “first storage space”) may be secured. As described above, when the reticle (mask) is stored in the first storage space on the transfer path between the gas replacement chamber 16 and the reticle chamber 2 (this is referred to as a “first transfer path”), Can be shortened.
On the other hand, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 1, on the transport path (referred to as “second transport path”) extending from gas replacement chamber 16 in a direction intersecting the first transport path. The reticle is stored in a space in the reticle storage 14 (this is called a “second storage space”). By storing the reticles in the second storage space on the second transport path intersecting the first transport path, a large number of reticles can be easily stored.
By the way, the reticle R used in the previous exposure process and carried out into the transfer chamber 8 as described above is transferred to the reticle on the reticle port 23 or 26 via the gas replacement chamber 16 and the first transfer robot 20. It can be returned into the case 22 or 25. However, when the reticle R is frequently used in the exposure apparatus, the reticle R may be stored in the first reticle storage 14 again from the transfer chamber 8 by the second transfer robot 9. In this case, the next time the reticle R is used, it may be transported from the first reticle storage 14, and the time for gas replacement and light cleaning can be omitted.
Further, the configuration of the first reticle storage 14 is not limited to the above-described configuration shown in FIGS. 1 and 4, and another configuration may be adopted. For example, on the right side of the reticle storage libraries 70A to 70F in the configuration of FIG. 4, a movable reticle holding arm held by another Y-axis guide (or a horizontal axis guide extending in the X direction or the like) and a Z-axis guide. May be provided so that loading and unloading can be performed from both the left and right sides in FIG. 4A with respect to the reticle storage libraries 70A to 70F. In this case, the arrangement of the first reticle storage 14 is not the example shown in FIGS. 1 and 2, but is arranged in series between the transfer chamber 8 and the reticle chamber 2 so that the left and right reticles are arranged. It is preferable that the holding arm is configured to correspond to the transfer of the reticle that is carried into and out of the transfer chamber 8 and the reticle chamber 2, respectively.
If more reticles need to be stocked in the exposure apparatus in order to further improve the operation efficiency of the exposure apparatus, a reticle that can be stored in the first reticle storage 14 is used. It is necessary to increase the number. Instead, a plurality of first reticle storages 14 can be provided. Alternatively, as shown in FIG. 1, the Y-axis is located on the reticle transport path between the reticle ports 23 and 26 and the gas replacement chamber 16 similarly to the first reticle storage 14, as shown in FIG. A second reticle storage 18 having a structure including the guide 30 and the like (the reticle R7 is stored in FIG. 1) may be provided. However, the inside of the second reticle storage 18 may have the same air environment as the outside air. Therefore, the second reticle storage 18 does not require the installation of the air supply pipe 54A and the exhaust pipe 55A shown in FIG. 4A, and also does not require the installation of the ionizer 59. However, the lamp 58 that generates vacuum ultraviolet light or ultraviolet light has an effect even if it is installed in the second reticle storage 18. The loading and unloading of the reticle to and from the second reticle storage 18 may be performed by the first transfer robot 20.
Further, in order to improve the efficiency, it is also possible to provide two systems of the gas replacement chamber 16. In this case, if the two systems of the gas replacement chambers 16 are arranged vertically, there is an advantage that space can be saved.
In the above-described embodiment, optical cleaning of the reticle is performed on the transport path for transporting the reticle into the reticle chamber 2 or in the space near the reticle, replacement of the gas around the reticle by the purge gas (gas replacement chamber 16), and reticle (The reticle storage 14), the light cleaning, the replacement with the purge gas, and the storage need only be performed before the reticle is carried into the reticle chamber 2.
It is needless to say that the gas replacement chamber 16, the transfer chamber 8, and the first reticle storage 14 preferably have a structure that does not have a dust source therein. Dust cannot be avoided to some extent. Therefore, foreign substances (dust, dirt, and the like) may adhere to the reticle while passing through these transport paths. Therefore, in the present embodiment, a gas-exchanged foreign substance inspection chamber 15 is provided adjacent to the transfer chamber 8, and a foreign substance inspection device is provided therein, so that foreign substances on the reticle can be detected even in an environment where the gas is exchanged. However, the principle and structure of the foreign matter inspection device are the same as those of a conventional foreign matter inspection device that operates in the atmosphere, and thus detailed description thereof is omitted. As an example of the foreign substance inspection apparatus, an inspection apparatus having a light beam scanning unit that two-dimensionally scans a laser beam on a surface to be inspected and a light receiving unit that receives scattered light from the surface to be inspected is used. be able to.
In the foreign matter inspection device of this example, the outside of the inspection device is covered with an airtight partition in order to adapt to gas replacement, and an air supply pipe for supplying a purge gas and an exhaust pipe for exhausting the internal gas are provided in the partition. The inside can be replaced with a purge gas. In addition, a lamp or an ionizer that generates the above-described vacuum ultraviolet light or ultraviolet light can be provided therein. This makes it possible to prevent the reticle from being charged and to perform optical cleaning during the foreign substance inspection. In the case of using the foreign matter inspection device, as an example, in the above-described reticle transfer sequence, during the transfer from the gas replacement chamber 16 to the reticle storage 14, the reticle is transferred to the foreign matter inspection device in the foreign matter inspection room 15. A foreign substance inspection may be performed after loading. Further, the reticle stored in the reticle storage 14 can be periodically transported to the foreign substance inspection chamber 15 to perform the foreign substance inspection.
Note that the location where the reticle stays longer than other locations, that is, the internal pressure of the reticle chamber 2 and the first reticle storage 14 may be set higher than the atmospheric pressure of other parts. . This can prevent foreign matter from entering the reticle chamber 2 or the first reticle storage 14.
Depending on the layout of the semiconductor device manufacturing factory where the exposure apparatus is used, it may be necessary to store the reticle case in which the reticle conveyed to the exposure apparatus is stored in the exposure apparatus as described above. Therefore, it is desirable to provide an area for accommodating an empty reticle case in a part of the chamber of the exposure apparatus. Specifically, the projection exposure apparatus shown in FIG. 2 is configured such that empty reticle cases 22 and 25 can be stored in the upper storage space 50 inside the chamber 1.
Although this also depends on the configuration of the semiconductor device manufacturing factory in which the exposure apparatus is used, the reticle case 22 may be filled with a permeable gas such as nitrogen in advance and transferred to the exposure apparatus. In this case as well, in this example, the inside of the transfer chambers 40 and 41 in FIG. 2, that is, the inside of the space where the reticle case opening / closing mechanism 45 and the transfer robot 20 are arranged is replaced with the purge gas. Even when opened on the port 23, there is an advantage that the space near the reticle R5 is not contaminated by the gas containing impurities at that time.
Therefore, when the reticle case 22 is conveyed to the exposure apparatus in a state where the inside of the reticle case 22 is filled with normal air, a mechanism for replacing the inside of the transfer chambers 40 and 41 with the purge gas is not necessarily provided. There is no.
By the way, as a technique for improving the resolution of an exposure apparatus, a method (double exposure method) of double-exposing a pattern of two reticles in which different patterns are drawn on the same wafer has begun to be adopted. In this double exposure method, since two reticles are used for exposing one layer of one wafer, it is necessary to exchange reticles on a reticle stage at high speed.
In the projection exposure apparatus of this example, as shown in FIG. 2, a second reticle loader 7B is provided on the opposite side of the first reticle loader 7A in the reticle chamber 2 with respect to the illumination optical system 32. For this reason, the reticle loader 7B can temporarily retreat the reticle (the reticle R1 in FIG. 2) that is on standby among the two reticles. That is, in FIG. 2, it is assumed that the first reticle loader 7A is empty, and one reticle R is exposed on the reticle stage 5, and then the reticle stage 5 moves in the + X direction in FIG. Is transferred to the first reticle loader 7A. Thereafter, the reticle stage 5 moves in the -X direction in FIG. 2, receives the reticle R1 retracted by the second reticle loader 7B, moves it to the exposure position, and performs exposure. After the exposure of the reticle R1, the reticle stage 5 is moved again in the −X direction in FIG. 2 to transfer the reticle R1 to the reticle loader 7B and retracted, and then the reticle stage 5 is moved in the + X direction. Then, the retracted reticle R is received from the reticle loader 7A and exposure is performed. With such a configuration, the exchange time of the two reticles is shortened, and it is possible to achieve higher processing capability during exposure by the double exposure method.
In order to perform the double exposure method at a higher speed, the reticle stage 5 may be of a double holder type capable of holding two reticles in parallel.
Further, in the above embodiment, as shown in FIG. 2, reticle chamber 2 has been described as surrounding reticle R and reticle stage 5. However, the space around the reticle R may be locally replaced with the purge gas without providing the box-shaped reticle chamber 2 surrounding the reticle R and the reticle stage 5. In this configuration, a space that is locally replaced with the purge gas can be defined as a “reticle chamber”. In this configuration, the first reticle loader 7A may be used as a reticle storage.
Similarly, in the above embodiment, the wafer chamber 33 has been described as surrounding the wafer W and the wafer stage 34. However, the space between the wafer W end of the projection optical system PL and the wafer W may be locally replaced with the purge gas without providing the box-shaped wafer chamber 33 surrounding the wafer W and the wafer stage 34. In this configuration, a space that is locally replaced with the purge gas can be defined as a “wafer chamber”.
In the above-described embodiment, the present invention is applied when the present invention is transported onto the reticle stage 5. However, in the present invention, a wafer as a substrate is transferred to the wafer stage 35 (substrate) shown in FIG. Stage). When the present invention is applied when the wafer is transferred onto the wafer stage 35 in FIG. 2 as described above, the transfer chamber 8, the gas replacement chamber 16, and the transfer chamber 42 are provided in the wafer chamber 33 as an example in FIG. The wafer storage may be connected to the transfer chamber 8 in the same manner as the reticle storage 14 shown in FIG. In this configuration, for example, a wafer coated with a resist (photosensitive material) by a resist coater (not shown) is housed in a highly airtight case, and a port of the transfer chamber 42 (a port similar to the reticle port 23). Transported to As in the case of the reticle, the wafer is stored in the wafer storage from the transfer chamber 42 through the gas replacement chamber 16 and the transfer chamber 8 with the surrounding space replaced with a purge gas. Thereafter, the wafer is efficiently transferred from the wafer storage to the wafer chamber 33 during exposure.
When the present invention is applied when the wafer is transferred onto the wafer stage 35 shown in FIG. 2, a lamp for light cleaning inside the gas replacement chamber 16 and the like is omitted in order to prevent unnecessary exposure of the resist. It is desirable. Further, the foreign substance inspection device may be omitted. When the present invention is applied during the transfer of a wafer, there are advantages that the preparation time until the start of exposure can be shortened, and that moisture and the like adhering to the wafer surface can be reduced.
Further, even when a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) or the like is used as the exposure light, it is desirable to supply a purge gas such as a helium gas or a nitrogen gas to the optical path. However, in this case, even if the concentration of the purge gas is reduced to, for example, about 90 to 99%, a high exposure intensity can be obtained on the wafer and a high measurement accuracy can be obtained with a sensor such as a laser interferometer. However, in this case, it is desirable that the position of the purge gas supply pipe and the exhaust pipe with respect to the airtight chamber be located as far as possible from the optical path of the sensor so that the fluctuation of the refractive index in the optical path of the sensor does not become large.
In addition, the illumination optical system and projection optical system composed of multiple lenses are incorporated into the exposure apparatus main body to perform optical adjustment, and a reticle stage and a wafer stage composed of many mechanical parts are attached to the exposure apparatus main body to perform wiring and piping. The exposure apparatus of the above-described embodiment can be manufactured by connecting and further performing overall adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, and the like). It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.
Next, an example of a semiconductor device manufacturing process using the projection exposure apparatus of the above embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 6 shows an example of a semiconductor device manufacturing process. In FIG. 6, first, a wafer W is manufactured from a silicon semiconductor or the like. Thereafter, a photoresist is applied on the wafer W (step S10), and in the next step S12, the reticle R1 is loaded on the reticle stage 5 of the projection exposure apparatus of the above-described embodiment (FIG. 2), and the scanning exposure method is performed. Then, the pattern (represented by the symbol A) of the reticle R1 is transferred (exposed) to all the shot areas SE on the wafer W. The wafer W is, for example, a wafer (12-inch wafer) having a diameter of 300 mm, and the shot area SE is, for example, a rectangular area having a width of 25 mm in the non-scanning direction and a width of 33 mm in the scanning direction. Next, in step S14, a predetermined pattern is formed in each shot region SE of the wafer W by performing development, etching, ion implantation, and the like.
Next, in step S16, a photoresist is applied on the wafer W, and then in step S18, the reticle R2 is loaded on the reticle stage 5 of the projection exposure apparatus of the above-described embodiment (FIG. 2), and the scanning exposure method is performed. Then, the pattern (represented by the symbol B) of the reticle R2 is transferred (exposed) to each shot area SE on the wafer W. Then, in step S20, a predetermined pattern is formed in each shot area of the wafer W by performing development, etching, ion implantation, and the like of the wafer W.
The above exposure process to pattern formation process (steps S16 to S20) are repeated as many times as necessary to manufacture a desired semiconductor device. Subsequently, the semiconductor device SP as a product is manufactured by passing through a dicing step (step S22) for separating each chip CP on the wafer W one by one, a bonding step, a packaging step, and the like (step S24). Is done.
In the above-described embodiment, the present invention is applied to the scanning exposure type projection exposure apparatus. However, the present invention is not limited to this, and collective exposure type (static exposure type) projection such as a step-and-repeat type is used. The same can be applied to an exposure apparatus or an exposure apparatus of a proximity method or the like.
The application of the exposure apparatus is not limited to the exposure apparatus for manufacturing semiconductor elements, for example, a liquid crystal display element formed on a square glass plate, or an exposure apparatus for a display apparatus such as a plasma display, The present invention can be widely applied to an exposure device for manufacturing various devices such as an imaging device (CCD or the like), a micromachine, a thin-film magnetic head, and a DNA chip. Further, the present invention can be applied to an exposure step (exposure apparatus) when a reticle (photomask or the like) on which a reticle pattern of various devices is formed by using a photolithography step.
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention. In addition, the entire disclosure content of Japanese Patent Application No. 2001-146048 filed on May 16, 2001, including the specification, claims, drawings, and abstracts, is incorporated in the present application by reference in its entirety. .
Industrial potential
According to the present invention, before transporting the mask to the mask chamber, the gas in the vicinity of the mask is previously replaced with a permeable gas (purge gas) in the gas replacement chamber, and the gas between the gas replacement chamber and the mask chamber is removed. Since the mask can be temporarily stored on the transport path, when replacing the gas around the mask with a permeable gas, the preparation time until the start of exposure is reduced, and high productivity is obtained.
In the case where the protective member (dustproof film) for protecting the pattern surface of the mask is provided and the gas is replaced with the permeable gas including the inside of the protective member, the protective member is provided. Even in a certain state, the preparation time until the start of exposure can be shortened, and high productivity can be obtained.
In addition, even when the present invention is applied to the case of transporting a substrate such as a wafer, before transporting the substrate to the substrate chamber, the gas in the vicinity of the substrate can be replaced with a permeable gas in advance and temporarily stored. When replacing the surrounding gas with a permeable gas, the preparation time until the start of exposure is shortened, and high productivity is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway plan view showing a reticle stage system and a reticle loader system of a projection exposure apparatus according to an example of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partially cutaway front view showing a projection exposure apparatus according to an example of the embodiment. FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the transfer robot 9 in FIG. 4A is a sectional view showing the first reticle storage 14 in FIG. 1, and FIG. 4B is a bottom view showing the reticle holding arm 57 of FIG. 4A. FIG. 5 is a sectional view showing the gas replacement chamber 16 in FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a manufacturing process for manufacturing a semiconductor device using the projection exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.

【０００４】
発明の開示
本発明による第１の露光方法は、露光ビームでマスク（Ｒ）を照明し、そのマスク及び投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）を露光する露光方法であって、その露光ビームの光路のうち、そのマスクが配置される光路を含む空間を囲むマスク室（２）内の気体をその露光ビームを透過する透過性ガスで置換し、そのマスク室内にそのマスクを搬送する前に、ガス置換室（１６）内でそのマスクの近傍の気体をその透過性ガスで置換し、そのガス置換室から、そのマスク室内に設けられたマスクステージ上にそのマスクを搬送する前に、マスク保管室でそのマスクを一時保管するものである。
斯かる本発明によれば、例えば露光装置内の処理手順データ又は半導体素子製造工場内のホストコンピュータからの指示に基づいて、次以降の露光プロセスで使用するマスクを、そのガス置換室（１６）に搬送して、そのマスク近傍の気体をその透過性ガスで置換する。その後、そのマスクは、所定の保管機構内に保管されて、現在の露光プロセスの終了を待つ。現在の露光プロセスが終了すると、現在使用中であったマスクは搬出され、代わりに上記のように一時保管されていたマスクが、そのマスク室内の露光位置へと搬入され、次の露光動作が開始される。
従って、例えば次に露光対象となるマスクの周辺環境を透過性ガスで置換するガス置換工程は、現在のマスクを用いた露行プロセスと並行して、バックグラウンドで処理されるため、マスクの周辺環境を透過性ガスで置換するために必要な時間によって生じる、露光装置の処理能力低下を防止することが可能になる。
このとき、そのマスクにマスク面を保護するための保護部材（７４）が設けられている場合に、そのガス置換室からそのマスク室にそのマスクを搬送する前に、そのマスクとその保護部材との少なくとも一方に付着した異物の検査を行うことが望ましい。例えばそのガス置換室からそのマスク室までの搬送経路上で、即ちそのマスク近傍の気体をその透過性ガスで置換する際に、又は置換した後で、そのマスクの異物の検査を行うことができる。更に、透過性ガスによる置換時、又は一時的な保管時にその光洗浄及び異物検査の少なくとも一方を行う場合には、[0004]
DISCLOSURE OF THE INVENTION A first exposure method according to the present invention is an exposure method for illuminating a mask (R) with an exposure beam and exposing a substrate (W) through the mask and the projection optical system (PL). In the optical path of the exposure beam, the gas in the mask chamber (2) surrounding the space including the optical path where the mask is disposed is replaced with a transparent gas that transmits the exposure beam, and the mask is conveyed into the mask chamber. Before, the gas in the vicinity of the mask is replaced with the permeable gas in the gas replacement chamber (16), and before the mask is transferred from the gas replacement chamber onto a mask stage provided in the mask chamber. The mask is temporarily stored in a mask storage room.
According to the present invention, for example, based on the processing procedure data in the exposure apparatus or the instruction from the host computer in the semiconductor device manufacturing factory, the mask used in the subsequent exposure process is replaced with the gas replacement chamber (16). And the gas in the vicinity of the mask is replaced with the permeable gas. Thereafter, the mask is stored in a predetermined storage mechanism and awaits the end of the current exposure process. When the current exposure process is completed, the mask currently in use is carried out, and the mask temporarily stored as described above is carried into the exposure position in the mask chamber, and the next exposure operation starts. Is done.
Therefore, for example, the gas replacement step of replacing the surrounding environment of the mask to be exposed next with the permeable gas is performed in the background in parallel with the exposure process using the current mask, so that the area around the mask is It is possible to prevent a decrease in the processing capability of the exposure apparatus, which is caused by the time required to replace the environment with the permeable gas.
At this time, if the mask is provided with a protective member (74) for protecting the mask surface, the mask and the protective member are transferred before the mask is transferred from the gas replacement chamber to the mask chamber. It is desirable to inspect for foreign matter attached to at least one of the above. For example, on the transport path from the gas replacement chamber to the mask chamber, that is, when replacing the gas near the mask with the permeable gas or after the replacement, the mask can be inspected for foreign matter. . Furthermore, when performing at least one of light cleaning and foreign substance inspection during replacement with a permeable gas or temporary storage,

【０００５】
別途その異物検査のための時間を設ける方式と比べて、露光開始までの準備時間を更に短縮することができる。
また、そのガス置換室からそのマスク室にそのマスクを搬送する前に、更にそのマスクの光洗浄を行うとともに、その光洗浄は、そのマスクを一時保管するマスク保管室（１８）内で行うようにしてもよい。そのマスクの保管中に光洗浄を行っておくことで、そのマスク室にマスクを搬送する際の準備時間を更に短縮することができる。
また、その露光ビームが真空紫外域の光である場合に、その露光ビームを透過する透過性ガスとしては、窒素ガス又は希ガス（ヘリウムガス等）が使用できる。
また、そのマスク保管室は、一例としてそのガス置換室とそのマスク室との間の第１の搬送経路上、又はこの第１の搬送経路に交差する方向に延びる第２の搬送経路上に設けられる。
次に、本発明による露光装置は、露光ビームでマスク（Ｒ）を照明し、そのマスク及び投影光学系（ＰＬ）を介して基板を（Ｗ）露光する露光装置であって、そのマスクを載置するマスクステージと、その露光時にそのマスクステージを介してそのマスクが配置される空間を囲むとともに、内部の気体がその露光ビームを透過する透過性ガスで置換されるマスク室（２）と、そのマスクをそのマスク室内に搬送する搬送経路上に配置されて、そのマスクの近傍の気体をその透過性ガスで置換する気体置換機構（１６，５１）と、この気体置換機構からそのマスクステージにそのマスクを搬送する前に、そのマスクを一時保管するとともに、内部の気体がその透過性ガスで置換される第１のマスク保管室（１４）とを有するものである。
斯かる露光装置によれば、本発明の露光方法を実施できる。
この場合、その気体置換機構の一部に、又はその気体置換機構とそのマスク室との間に、そのマスク、又はこのマスクを保護するための保護部材（７３）上の異物を検査する異物検査装置（７７，７８）を設けることが望ましい。
また、そのマスク室にそのマスクを搬送する前に、そのマスクの光洗浄を行うための紫外線照射機構（７６Ａ，７６Ｂ）を有することが望ましい。
また、そのマスクの搬送経路は、一例として、その気体置換機構とそのマスク[0005]
The preparation time until the start of exposure can be further reduced as compared with the method of separately providing a time for the foreign substance inspection.
Before the mask is transferred from the gas replacement chamber to the mask chamber, the mask is further subjected to optical cleaning, and the optical cleaning is performed in a mask storage chamber (18) for temporarily storing the mask. It may be. By performing the light cleaning during the storage of the mask, the preparation time for transferring the mask to the mask chamber can be further reduced.
When the exposure beam is light in a vacuum ultraviolet region, a nitrogen gas or a rare gas (such as helium gas) can be used as a transparent gas that transmits the exposure beam.
In addition, the mask storage chamber is provided, for example, on a first transport path between the gas replacement chamber and the mask chamber, or on a second transport path extending in a direction intersecting the first transport path. Can be
Next, the exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus that illuminates the mask (R) with an exposure beam and exposes the substrate (W) through the mask and the projection optical system (PL). A mask stage (2), which surrounds a space where the mask is arranged via the mask stage during the exposure, and in which the gas inside is replaced by a permeable gas transmitting the exposure beam; A gas replacement mechanism (16, 51) disposed on a transport path for transporting the mask into the mask chamber and replacing a gas near the mask with the permeable gas; Before transporting the mask, the mask is temporarily stored, and a first mask storage chamber (14) in which gas inside is replaced by the permeable gas is provided.
According to such an exposure apparatus, the exposure method of the present invention can be performed.
In this case, a foreign substance inspection for inspecting a foreign substance on the mask or a protective member (73) for protecting the mask at a part of the gas substitution mechanism or between the gas substitution mechanism and the mask chamber. It is desirable to provide devices (77, 78).
Further, it is desirable to have an ultraviolet irradiation mechanism (76A, 76B) for performing optical cleaning of the mask before transporting the mask to the mask chamber.
In addition, as an example, the transfer route of the mask includes the gas replacement mechanism and the mask.

【０００６】
室との間の第１の搬送経路と、この第１の搬送経路に対して交差する方向に延びる第２の搬送経路とを有する。
また、その気体置換機構、そのマスク保管室、又はそのマスク室の少なくとも一つの空間内の気体をイオン化するイオナイザを設けることが望ましい。それらの空間からは水蒸気も不純物として排除されるため、発生した静電気によってマスク上のパターンが放電破壊する恐れもある。そこで、イオナイザによって内部の透過性ガスをイオン化させて静電気の蓄積を防止することで、マスク上のパターンの破壊を防止できる。
また、そのマスクがマスクケース（２２）に収納された状態で載置されるマスクポート（２３）と、そのマスクケースからそのマスクを取り出すマスクケース開閉機構（４５）と、このマスクケース開閉機構からその気体置換機構にそのマスクを搬送する前に、そのマスクを保管する第２のマスク保管室（１８）とを有することが望ましい。これによって、そのマスクをマスクケース中に入れて搬送する場合に、そのマスクのそのマスクケースからの取り出しを露光動作のバックグラウンドで行うことができ、露光開始までの準備時間が長くなることがない。
また、その第２のマスク保管室は、一例として大気雰囲気でマスクを保持するものである。これによって透過性ガスの使用を必要最小限に抑えることができ、露光工程のランニングコストを低減できる。
また、その気体置換機構は、そのマスクのマスク面を保護する保護部材の変位をモニタするためのセンサを有することが望ましい。そのセンサでモニタされる変位が許容範囲内に収まるように、その気体置換を行うことで、その保護部材の損傷を防ぐことができる。
また、その気体置換機構は、そのマスクと該マスクのマスク面を保護するための保護部材とで囲まれた空間内の気体をその透過性ガスで置換する給排気機構（８１Ａ，８１Ｂ，５１）を有することが望ましい。これによって、そのマスクと保護部材とで囲まれた空間に透過性ガスを充填する場合に、特に準備時間が長くなることはない。
また、その第１のマスク保管室は、その露光で使用されたマスクの内の少なくとも一部を保管することが望ましい。このように露光済みのマスクを保管するこ[0006]
It has a first transport path between the chamber and a second transport path extending in a direction intersecting the first transport path.
Further, it is desirable to provide an ionizer for ionizing gas in the gas replacement mechanism, the mask storage chamber, or at least one space of the mask chamber. Since water vapor is also removed from those spaces as impurities, there is a possibility that the pattern on the mask may be destroyed by discharge due to the generated static electricity. Therefore, the pattern of the mask can be prevented from being destroyed by preventing the accumulation of static electricity by ionizing the internal permeable gas by the ionizer.
A mask port (23) on which the mask is placed in a mask case (22), a mask case opening / closing mechanism (45) for taking out the mask from the mask case, and a mask case opening / closing mechanism. It is desirable to have a second mask storage chamber (18) for storing the mask before transporting the mask to the gas replacement mechanism. Thus, when the mask is put into the mask case and transported, the mask can be taken out of the mask case in the background of the exposure operation, and the preparation time until the start of exposure does not become long. .
The second mask storage room holds the mask in an air atmosphere, for example. As a result, the use of a permeable gas can be minimized, and the running cost of the exposure process can be reduced.
Further, it is desirable that the gas replacement mechanism has a sensor for monitoring the displacement of a protection member for protecting the mask surface of the mask. By performing the gas replacement so that the displacement monitored by the sensor falls within an allowable range, the protection member can be prevented from being damaged.
Further, the gas replacement mechanism is a gas supply / exhaust mechanism (81A, 81B, 51) for replacing gas in a space surrounded by the mask and a protective member for protecting the mask surface of the mask with the permeable gas. It is desirable to have Thus, when the space surrounded by the mask and the protective member is filled with the permeable gas, the preparation time is not particularly lengthened.
Further, it is preferable that the first mask storage room stores at least a part of the mask used in the exposure. Store the exposed mask in this way.

【０００７】
とで、マスクの搬送経路に外気が混入する機会を減少させることができる。
次に、本発明の搬送方法は、露光ビームの光路中に基板（Ｒ；Ｗ）を搬送する搬送方法であって、その露光ビームの光路のうち、その基板が配置される光路を含む空間を囲む基板室（２；３３）内の気体をその露光ビームを透過する透過性ガスで置換し、その基板室にその基板を搬送する前に、その基板近傍の気体をガス置換室（１６）でその透過性ガスに置換し、そのガス置換室から、その基板室内に設けられた基板ステージ上にその基板を搬送する前に、基板保管室でその基板を一時保管するものである。
斯かる搬送方法において、その基板はマスク又はウエハ等である。本発明によっても、本発明の露光方法と同様に露光開始までの準備時間を短縮できる。
このとき、一例として、そのガス置換室からその基板室にその基板を搬送する前に、その基板に付着した異物の検査が行われる。このように搬送中に異物検査を行うことによって、準備時間が特に長くなることがない。
また、本発明の搬送装置は、露光ビームの光路中に基板（Ｒ；Ｗ）を搬送する搬送装置において、その基板を載置する基板ステージと、その露光ビームの光路のうち、その基板が配置される光路を含む空間を囲む基板室（２；３３）と、その基板室にその基板を搬送する前にその基板の近傍の気体をその露光ビームが透過する透過性ガスで置換する気体置換機構（１６，５１）と、その気体置換機構から、その基板ステージ上にその基板を搬送する前に、その基板を一時保管する第１の基板保管室（１４）とを有するものである。
斯かる搬送装置によって、本発明の搬送方法を実施できる。この場合、その基板が基板ケース（２２）に収納された状態で載置される基板ポート（２３）と、その基板ケースからその基板を取り出す基板ケース開閉機構（４５）と、この基板ケース開閉機構からその気体置換機構にその基板を搬送する前に、その基板を保管する第２の基板保管室（１８）とを有することが望ましい。これによって、その基板を基板ケース内に収納して受け渡す場合でも、その基板室内にその基板を搬送するための準備時間が長くなることがなくなる。
また、本発明のデバイス製造方法は、本発明の何れかの露光方法を用いてデバイスパターンをワークピース上に転写する工程を含むものである。本発明によって、高い生産性で各種デバイスを生産することができる。
図面の簡単な説明
図１は、本発明の実施の形態の一例の投影露光装置のレチクルステージ系及びレチクルローダ系を示す一部を切り欠いた平面図である。図２は、その実施の形態の一例の投影露光装置を示す一部を切り欠いた正面図である。図３は、図２中[0007]
Thus, it is possible to reduce the chance of outside air being mixed into the mask transport path.
Next, the transport method of the present invention is a transport method for transporting the substrate (R; W) in the optical path of the exposure beam, wherein the optical path of the exposure beam includes a space including the optical path where the substrate is arranged. The gas in the surrounding substrate chamber (2; 33) is replaced with a permeable gas that transmits the exposure beam, and the gas near the substrate is replaced in the gas replacement chamber (16) before the substrate is transferred to the substrate chamber. The substrate is replaced with the permeable gas, and the substrate is temporarily stored in a substrate storage room before the substrate is transferred from the gas replacement chamber to a substrate stage provided in the substrate chamber.
In such a transfer method, the substrate is a mask or a wafer. According to the present invention, as in the case of the exposure method of the present invention, the preparation time until the start of exposure can be reduced.
At this time, as an example, a foreign substance adhering to the substrate is inspected before the substrate is transferred from the gas replacement chamber to the substrate chamber. By performing the foreign substance inspection during the transport as described above, the preparation time does not become particularly long.
Further, according to the transfer device of the present invention, in a transfer device for transferring a substrate (R; W) in an optical path of an exposure beam, a substrate stage on which the substrate is mounted and the substrate in the optical path of the exposure beam A substrate chamber (2; 33) surrounding a space including an optical path to be performed, and a gas replacement mechanism for replacing a gas near the substrate with a transparent gas through which the exposure beam passes before transporting the substrate to the substrate chamber. (16, 51) and a first substrate storage chamber (14) for temporarily storing the substrate before transporting the substrate onto the substrate stage from the gas replacement mechanism.
With such a transfer device, the transfer method of the present invention can be implemented. In this case, a board port (23) on which the board is placed while being accommodated in the board case (22), a board case opening / closing mechanism (45) for taking out the board from the board case, and a board case opening / closing mechanism It is desirable to have a second substrate storage chamber (18) for storing the substrate before transferring the substrate to the gas replacement mechanism. Thus, even when the substrate is stored in the substrate case and delivered, the preparation time for transporting the substrate into the substrate chamber does not become long.
Further, the device manufacturing method of the present invention includes a step of transferring a device pattern onto a workpiece using any of the exposure methods of the present invention. According to the present invention, various devices can be produced with high productivity.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a partially cutaway plan view showing a reticle stage system and a reticle loader system of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partially cutaway front view showing a projection exposure apparatus according to an example of the embodiment. FIG.

Claims

An exposure method for illuminating a mask with an exposure beam and exposing a substrate via the mask and a projection optical system,
In the optical path of the exposure beam, the gas in the mask chamber surrounding the space including the optical path in which the mask is disposed is replaced with a transparent gas that transmits the exposure beam,
Before transporting the mask to the mask chamber, replace the gas near the mask in the gas replacement chamber with the permeable gas,
An exposure method, wherein the mask is temporarily stored before the mask is transferred from the gas replacement chamber to the mask chamber.

The mask is provided with a protective member for protecting the mask surface,
2. The exposure method according to claim 1, wherein a foreign substance attached to at least one of the mask and the protection member is inspected before the mask is transferred from the gas replacement chamber to the mask chamber.

Before carrying the mask from the gas replacement chamber to the mask chamber, while performing optical cleaning of the mask,
3. The exposure method according to claim 2, wherein the light cleaning is performed in a mask storage room for temporarily storing the mask.

The exposure method according to claim 3, wherein the vicinity of the mask includes a space between the mask surface and the protection member.

4. The exposure method according to claim 1, wherein at least one mask is temporarily stored.

4. The exposure method according to claim 2, wherein the mask is optically cleaned before the mask is transferred from the gas replacement chamber to the mask chamber. 5.

The mask is a first storage space provided on a first transfer path between the gas replacement chamber and the mask chamber, or a second storage space extending from the gas replacement chamber in a direction intersecting the first transfer path. The exposure method according to claim 1, wherein the exposure method is temporarily stored in a second storage space on a transport path of the exposure apparatus.

The exposure method according to claim 1, wherein the exposure beam is light in a vacuum ultraviolet region.

An exposure apparatus that illuminates a mask with an exposure beam and exposes a substrate via the mask and a projection optical system,
Around the space where the mask is arranged during the exposure, a mask chamber in which the gas inside is replaced with a transparent gas that transmits the exposure beam,
A gas replacement mechanism that is arranged on a transfer path that transfers the mask into the mask chamber, and replaces a gas near the mask with the permeable gas.
Before transporting the mask from the gas replacement mechanism to the mask chamber, the mask is temporarily stored, and a first mask storage chamber in which gas inside is replaced by the permeable gas is provided. Exposure equipment.

Part of the gas replacement mechanism, or between the gas replacement mechanism and the mask chamber, the mask, or a foreign matter inspection device that inspects foreign matter on a protection member for protecting the mask is provided. An exposure apparatus according to claim 9, wherein

The exposure apparatus according to claim 10, wherein the first mask storage room stores at least one mask.

The exposure apparatus according to claim 9, wherein the exposure beam is light from a vacuum ultraviolet castle.

12. The exposure apparatus according to claim 9, further comprising an ultraviolet irradiation mechanism for performing optical cleaning of the mask before transporting the mask to the mask chamber.

A transfer path of the mask includes a first transfer path between the gas replacement chamber and the mask chamber, and a second transfer path extending from the gas replacement chamber in a direction intersecting the first transfer path. 14. The exposure apparatus according to claim 13, comprising:

The exposure apparatus according to any one of claims 9 to 14, further comprising an ionizer for ionizing gas in at least one space of the gas replacement mechanism, the mask storage chamber, or the mask chamber. .

A mask port on which the mask is placed while being housed in a mask case,
A mask case opening / closing mechanism for taking out the mask from the mask case,
The method according to any one of claims 9 to 15, further comprising, before transporting the mask from the mask case opening / closing mechanism to the gas replacement mechanism, a second mask storage chamber for storing the mask. Exposure apparatus according to the above.

17. The exposure apparatus according to claim 16, wherein the second mask storage room holds the mask in an air atmosphere.

The exposure apparatus according to any one of claims 9 to 17, wherein the gas replacement mechanism includes a sensor for monitoring displacement of a protection member that protects a mask surface of the mask.

The gas replacement mechanism, further comprising: a gas supply / exhaust mechanism that replaces a gas in a space surrounded by the mask and a protection member for protecting a mask surface of the mask with the permeable gas. The exposure apparatus according to any one of ranges 9 to 18.

The exposure apparatus according to any one of claims 9 to 19, wherein the first mask storage chamber stores at least a part of a mask used in the exposure.

A transport method for transporting a substrate in an optical path of an exposure beam,
Of the optical path of the exposure beam, replacing the gas in the substrate chamber surrounding the space including the optical path where the substrate is arranged with a transparent gas that transmits the exposure beam,
Before transferring the substrate to the substrate chamber, the gas in the vicinity of the substrate is replaced with the permeable gas in a gas replacement chamber,
A transfer method comprising temporarily storing the substrate before transferring the substrate from the gas replacement chamber to the substrate chamber.

22. The transfer method according to claim 21, wherein a foreign substance attached to the substrate is inspected before transferring the substrate from the gas replacement chamber to the substrate chamber.

In a transport device that transports the substrate in the optical path of the exposure beam,
Of the optical path of the exposure beam, a substrate chamber surrounding a space including an optical path where the substrate is arranged,
A gas replacement mechanism that replaces a gas near the substrate with a permeable gas through which the exposure beam passes before transporting the substrate to the substrate chamber,
And a first substrate storage chamber for temporarily storing the substrate before transferring the substrate from the gas replacement mechanism to the substrate chamber.

A substrate port on which the substrate is placed in a state housed in a substrate case,
A board case opening and closing mechanism for taking out the board from the board case,
24. The transfer apparatus according to claim 23, further comprising a second substrate storage chamber for storing the substrate before transferring the substrate from the substrate case opening / closing mechanism to the gas replacement mechanism.

A device manufacturing method, comprising a step of transferring a device pattern onto a workpiece using the exposure method according to any one of claims 1 to 4, and 7.