JPWO2003075327A1 - Exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents

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    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716—Stages

Abstract

照明光（ＥＬ）の進行方向にほぼ垂直な移動面内で少なくとも一軸方向に移動可能なステージ（ＲＳＴ）の内部に保持空間が形成され、この保持空間内でマスク（Ｒ）が保持される。そして、ステージの上下には、それぞれ所定クリアランスを隔てて、第１、第２のマスク定盤（２，３）が配置され、これら定盤のステージに対するそれぞれの対向面は、少なくとも一部に光透過部（２ａ，３ａ）を有するステージの移動ガイド面とされている。すなわち、各定盤の間にクリアランスを隔ててステージが配置されることにより、保持空間内への各定盤とステージとの間隙を介した外気の流入を極力抑制することができる。これにより、ステージ全体を隔壁で覆う場合と同等の効果を得ることができ、装置全体の小型化、軽量化を図ることができる。A holding space is formed in a stage (RST) that can move in at least one axial direction within a moving plane that is substantially perpendicular to the traveling direction of the illumination light (EL), and the mask (R) is held in the holding space. The first and second mask surface plates (2, 3) are arranged above and below the stage with a predetermined clearance between them, and the opposing surfaces of the surface plates with respect to the stage are at least partially illuminated. The moving guide surface of the stage having the transmission parts (2a, 3a) is used. That is, by arranging the stage with a clearance between each surface plate, the inflow of outside air through the gap between each surface plate and the stage can be suppressed as much as possible. Thereby, an effect equivalent to the case where the entire stage is covered with the partition wall can be obtained, and the entire apparatus can be reduced in size and weight.

Description

技術分野
本発明は露光装置及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体集積回路、液晶ディスプレイ等の微細パターンの形成に用いて好適な露光装置、及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
背景技術
従来より、半導体素子（集積回路）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するためのリソグラフィ工程では、電子デバイスの微細パターンを基板上に形成する種々の露光装置が用いられている。近年では、特に生産性の面から、形成すべきパターンを４〜５倍程度に比例拡大して形成したフォトマスク（マスク）又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターンを、投影光学系を介してウエハ等の被露光基板（以下、「ウエハ」と呼ぶ）上に縮小転写する縮小投影露光装置が、主として用いられている。
この種の投影露光装置では、集積回路の微細化に対応して高解像度を実現するため、その露光波長をより短波長側にシフトしてきた。現在、その波長はＫｒＦエキシマレーザ光の２４８ｎｍが主流となっているが、より短波長のＡｒＦエキシマレーザ光の１９３ｎｍも実用化段階に入りつつある。そして、最近では、更に短波長の波長１５７ｎｍのＦ２レーザ光や、波長１２６ｎｍのＡｒ２レーザ光等の、いわゆる真空紫外域と呼ばれる波長帯の光を発する光源を使用する投影露光装置の提案も行なわれている。
かかる波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光は、大気中の酸素や水蒸気によって激しい吸収を受ける。このため、真空紫外光を露光光として使用する露光装置では、露光光の光路上の空間から酸素や水蒸気などの吸光物質を排除するため、その空間内の気体を、露光光を吸収しない、窒素やヘリウムなどの希ガスでガス置換（ガスパージ）する必要がある。例えば、波長１５７ｎｍのＦ２レーザを光源とする露光装置では、レーザからウエハに至るまでの光路の大部分で、残存酸素濃度を１ｐｐｍ以下に抑える必要があると言われている。
また、高解像度化は、露光波長の短波長化のみならず、光学系の大開口数（Ｎ．Ａ．）化によっても実現可能であることから、最近では光学系のより一層の大Ｎ．Ａ．化の開発もなされている。しかるに、高解像度の実現のためには、投影光学系の大Ｎ．Ａ．化に加えて投影光学系の収差の低減が必要である。このため、投影光学系の製造工程では、光の干渉を利用した波面収差計測を行ない、残存収差量を露光波長の１／１０００程度の精度で計測し、その計測値に基づいて投影光学系の調整を行っている。
このような大Ｎ．Ａ．化や低収差化は、視野が小さい光学系ほど実現が容易である。但し、露光装置としては、視野（露光フィールド）が大きいほど、処理能力（スループット）が向上する。そこで、小視野ではあるが大Ｎ．Ａ．の投影光学系を用いて、かつ実質的に大きな露光フィールドを得るために、露光中に、レチクルとウエハをその結像関係を維持したまま相対走査する走査型投影露光装置、例えばステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる）など）が最近の主流となっている。
上述の真空紫外光を発する光源を露光用光源とする露光装置においては、レチクル近傍の空間の残存酸素及び水蒸気濃度も、１ｐｐｍ程度以下に抑える必要がある。これを実現する方法として、レチクルを保持するレチクルステージ全体を大きな気密型の遮蔽容器（レチクルステージチャンバ）で覆い、その内部（レチクルステージ，レチクルを含む）全体をガスパージする方法も考えられる。しかしながら、このような遮蔽容器を採用すると、露光装置が大型化及び重量化し、半導体工場のクリーンルーム内における、露光装置１台あたりの設置面積（フットプリント）がより大きくなり、設備コスト（あるいはランニング・コスト）の増大により結果的に半導体素子の生産性が低下してしまう。また、レチクル近傍へのアクセスが困難となり、レチクルステージなどのメンテナンス時の作業性が低下してメンテナンスに要する時間が増大し、この点においても半導体素子の生産性が低下してしまう。
特に走査型投影露光装置は、露光中にレチクルを高速に走査する必要から大型のレチクルステージを備えており、この大型のレチクルステージ全体を覆う遮蔽容器（レチクルステージチャンバ）は一層大型化してしまう。
本発明は、かかる事情の下になされたものであり、その第１の目的は、露光精度を低下させることなく、装置の小型、軽量化を図ることが可能な露光装置を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、高集積度のデバイスの生産性を向上させることができるデバイス製造方法を提供することにある。
発明の開示
本発明は、第１の観点からすると、照明光によりマスクを照明する照明ユニットと；前記マスクに形成されたパターンを物体上に投影する投影ユニットと；前記マスクを保持する保持空間がその内部に形成され、前記照明光の光路にほぼ垂直な移動面内で少なくとも一軸方向に移動可能なマスクステージと；前記マスクステージの前記照明ユニット側に所定の第１クリアランスを介して配置され、前記照明光が透過する光透過部が一部に設けられ、前記マスクステージに対向する対向面が形成された第１のマスク定盤と；前記マスクステージの前記投影ユニット側に所定の第２クリアランスを介して配置され、前記照明光が透過する光透過部が一部に設けられ、前記マスクステージに対向するに対向する対向面が形成された第２のマスク定盤と；を備える露光装置である。
これによれば、照明光の光路にほぼ垂直な移動面内で少なくとも一軸方向に移動可能なマスクステージの内部に保持空間が形成され、この保持空間内でマスクが保持されている。そして、マスクステージの照明ユニット側と投影ユニット側には、所定の第１、第２クリアランスをそれぞれ介して、第１、第２のマスク定盤がそれぞれ配置されている。第１、第２のマスク定盤には、それぞれの一部に、照明光が透過する光透過部が設けられ、それぞれのマスクステージに対する対向面の少なくとも一方は、マスクステージの移動ガイド面とされている。すなわち、照明光が第１のマスク定盤の光透過部を介してマスクステージの保持空間内に入射し、照明光によりマスクが照明されるとともに、マスクを透過した光が第２のマスク定盤の光透過部から射出する。また、第１のマスク定盤と第２のマスク定盤との間に第１、第２クリアランスを隔ててマスクステージが配置されることにより、各定盤とマスクステージとの間隙をそれぞれ介して外気が保持空間内へ入り込む（流入する）のが効果的に抑制される。この抑制効果は、上記各クリアランスがある程度狭い、例えば１ｍｍ程度以下、望ましくは０．５ｍｍ以下で良好になり、更に望ましくは０．１ｍｍ以下で特に良好となる。
従って、上記構成を採用することにより、マスクステージ全体を隔壁で覆う場合と同等の効果を得ることができ、露光装置全体の小型化、軽量化を図ることが可能となる。また、例えば、保持空間内を照明光の吸収の小さいガスで置換する場合には、隔壁でマスクステージ全体を覆い、その内部を前記ガスで置換する場合と比べガスの使用量が低減されるので、コストダウンを図ることが可能となる。また、マスク周辺の空間内の吸光物質の濃度を低く抑えることもできるので、結果的に露光精度が低下することもない。
この場合において、前記マスクステージに設けられ、前記第２のマスク定盤の前記対向面に対して所定ガスを噴射するとともに、前記対向面近傍の空間内のガスを吸引して外部に排気することにより、前記第２クリアランスを形成する差動排気型の第１の気体静圧軸受を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記マスクステージに設けられ、前記第１のマスク定盤の前記対向面に対して所定ガスを噴射するとともに、前記対向面近傍の前記第１クリアランス内のガスを吸引して外部に排気する差動排気型の第２の気体静圧軸受を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記第１、第２の気体静圧軸受の少なくとも一方は、前記所定ガスの噴射口に連通する給気側環状凹溝と、該給気側環状凹溝の外周側に配置され前記所定ガスの排気口に連通する排気側環状凹溝とを有することとすることができる。
本発明の露光装置では、前記マスクステージは、前記マスク保持空間が形成され前記マスクを保持する微動ステージと、該微動ステージを前記対向面に平行な面内で微動可能に保持し、前記第１、第２のマスク定盤にそれぞれ対向する面が形成された粗動ステージとを有することとすることができる。
この場合において、前記微動ステージに対向する前記粗動ステージの対向面のうち、前記投影ユニット側の対向面に設けられ、該対向面に対向する前記微動ステージの面に所定ガスを噴射するとともに、前記微動ステージの面近傍のガスを吸引して外部に排気する差動排気型の第１の気体静圧軸受を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記微動ステージに対向する前記粗動ステージの対向面のうち、前記照明ユニット側の対向面に設けられ、該対向面に対向する前記微動ステージの面に所定ガスを噴射するとともに、前記微動ステージと前記粗動ステージとの間のクリアランス内部のガスを吸引して外部に排気する差動排気型の第２の気体静圧軸受を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記第１、第２の気体静圧軸受の少なくとも一方は、前記所定ガスの噴射口に連通する給気側環状凹溝と、該給気側環状凹溝の外周側に配置され前記所定ガスの排気口に連通する排気用凹溝とを有することとすることができる。
本発明の露光装置では、マスクステージが、微動ステージと粗動ステージとを有する場合、前記微動ステージは、前記保持空間を形成することとすることができる。
この場合において、前記微動ステージが、前記保持空間を形成する側壁を備える場合、前記側壁の外面側に設けられる反射部材にレーザ光を照射し、前記反射部材の反射面で反射した反射光に基づいて前記微動ステージの位置を計測するレーザ干渉計を、更に備えることとすることができる。
本発明の露光装置では、前記保持空間に対して、特定ガスを供給するガス供給機構と、前記保持空間内のガスを排気するガス排気機構との少なくとも一方を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記照明光は、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光であり、前記特定ガスは、窒素及び希ガスのいずれかであることとすることができる。
本発明の露光装置では、前記第１のマスク定盤と前記照明ユニットとの少なくとも一方に対して接することなく所定のクリアランスを介して配置され、前記第１のマスク定盤と前記照明ユニットとの間の空間をほぼ遮蔽する遮蔽部材と；前記遮蔽部材に設けられ、前記第１のマスク定盤と前記照明ユニットの少なくとも一方に所定のガスを噴射するとともに前記クリアランス内のガスを吸引して外部に排気する差動排気型のシール機構と；を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記遮蔽部材の内部の前記照明光の光路を形成する光路空間に特定ガスを供給するガス供給機構と、前記光路空間内のガスを排気する排気機構との少なくとも一方を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記照明光は、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光であり、前記特定ガスは、窒素及び希ガスのいずれかであることとすることができる。
本発明の露光装置では、前記第２のマスク定盤と前記投影ユニットとの少なくとも一方に対して接することなく所定のクリアランスを介して配置され、前記第２のマスク定盤と前記投影ユニットとの間の空間をほぼ遮蔽する遮蔽部材と；前記遮蔽部材に設けられ、前記第２のマスク定盤と前記投影ユニットとの少なくとも一方に所定のガスを噴射するとともに前記クリアランス内のガスを吸引して外部に排気する差動排気型のシール機構と；を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記遮蔽部材の内部の前記照明光の光路を形成する光路空間に特定ガスを供給するガス供給機構と、前記光路空間内のガスを排気する排気機構との少なくとも一方を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記照明光は、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光であり、前記特定ガスは、窒素及び希ガスのいずれかであることとすることができる。
また、リソグラフィ工程において、本発明の露光装置を用いて露光を行うことにより、物体上にパターンを精度良く形成することができ、これにより、より高集積度のマイクロデバイスを歩留まり良く製造することができる。従って、本発明は第２の観点からすると、本発明の露光装置を用いるデバイス製造方法であるとも言える。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の一実施形態について図１〜図５Ｂに基づいて説明する。
図１には、一実施形態に係る露光装置１００が概略的に示されている。この露光装置１００は、照明光としての露光用照明光（以下、「露光光」と呼ぶ）ＥＬをマスクとしてのレチクルＲに照射して、該レチクルＲと物体としてのウエハＷとを所定の走査方向（ここでは、図１における紙面左右方向であるＹ軸方向とする）に同期移動してレチクルＲのパターンを投影ユニットＰＵを介してウエハＷ上の複数のショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。
この露光装置１００は、不図示の光源、該光源に送光光学系を介して接続された照明ユニットＩＬＵ、レチクルＲを保持するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に投射する投影ユニットＰＵ、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系、並びに構成各部を支持する支持架台ＢＤ等を備えている。
前記光源としては、ここでは、波長約１２０ｎｍ〜約１９０ｎｍの真空紫外域に属する光を発する光源、例えば出力波長１５７ｎｍのフッ素レーザ（Ｆ２レーザ）が用いられている。光源は、ビームマッチングユニットと呼ばれる光軸調整用の光学系を一部に含む不図示の送光光学系を介して照明ユニットＩＬＵを構成する照明系ハウジング１０２の一端に接続されている。
前記光源は、実際には、照明ユニットＩＬＵ及び投影ユニットＰＵ等を含む露光装置本体が設置されるクリーンルームとは別のクリーン度の低いサービスルーム、あるいはクリーンルーム床下のユーティリティスペースなどに設置されている。なお、光源として、出力波長１４６ｎｍのクリプトンダイマーレーザ（Ｋｒ２レーザ）、出力波長１２６ｎｍのアルゴンダイマーレーザ（Ａｒ２レーザ）などの他の真空紫外光源を用いても良く、あるいは、出力波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、出力波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ等を用いても良い。
前記照明ユニットＩＬＵは、内部を外部から隔離する照明系ハウジング１０２と、その内部に所定の位置関係で配置されたオプティカルインテグレータを含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド、及び光路折り曲げ用のミラー等（いずれも不図示）から成る照明光学系とを含んで構成されている。なお、オプティカルインテグレータとしては、フライアイレンズ、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）、あるいは回折光学素子などが用いられる。本実施形態の照明ユニットは、例えば特開平６−３４９７０１号公報及びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号公報などに開示されるものと同様の構成となっている。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
照明ユニットＩＬＵでは、回路パターン等が形成されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域（前記レチクルブラインドで規定されるＸ軸方向に細長く伸びるスリット状の領域）を露光光ＥＬによりほぼ均一な照度で照明する。
なお、照明系ハウジング１０２内のレチクルＲ側端部近傍には、不図示の平板状の光透過窓が配設されている。この光透過窓は、照明ユニットＩＬＵからの露光光ＥＬを透過するとともに、照明系ハウジング１０２内を気密状態に維持する機能を有している。なお、光透過窓としては平板状のものに限らず、照明ユニットＩＬＵを構成するレンズを照明系ハウジング１０２に気密に固定することで、上記光透過窓の代わりとすることとしても良い。
なお、上記照明ユニットＩＬＵを構成する光学部材のうち、レンズや照度均一化光学系、光透過窓といった露光光ＥＬを透過する部材の材料としては、真空紫外光に対する透過率の高い例えばホタル石を使用することが望ましい。但し、部分的には、水酸基を１０ｐｐｍ以下程度に排除し、フッ素を１％程度含有させたフッ素ドープ石英（いわゆるモディファイド石英）を用いることもできる。また、フッ素ドープ石英に限られず、通常の石英や単に水酸基の少ない石英、さらに水素を添加した石英を使用することも可能である。また、フッ化マグネシウム、フッ化リチウムなどのフッ化物結晶を使用しても良い。
なお、前記送光光学系や照明ユニットＩＬＵ内のメンテナンス時に外部から入り込む（流入する）大気が、メンテナンス対象の空間以外に広がらないようにするために、送光光学系と照明ユニットＩＬＵの境界部分に、光透過性の仕切り部材を設けることとしても良い。また、このような仕切り部材を、送光光学系や照明ユニットＩＬＵ内に設置される任意の光学部材で代用し、送光光学系と照明ユニットＩＬＵ内を複数の気密空間に分離することとしても良い。
前記支持架台ＢＤは、クリーンルームの床面Ｆ上に設けられた第１架台１１１と、第１架台１１１にて支持された第２架台１１２とを備えている。
前記第１架台１１１は、クリーンルームの床面Ｆ上に設けられた複数（ここでは４個）の防振ユニット１３ａ〜１３ｄ（図１の紙面奥側の防振ユニット１３ｃ，１３ｄは不図示）と、該防振ユニット１３ａ〜１３ｄを介して設けられた複数本（ここでは４本）の脚部１２ａ〜１２ｄ（図１の紙面奥側の脚部１２ｃ，１２ｄは不図示）と、これらのうち２本の脚部１２ａ，１２ｃによりほぼ水平に支持された板状の支持部材１１ａと、残りの２本の脚部１２ｂ，１２ｄによりほぼ水平に支持された板状の支持部材１１ｂとから構成されている。
前記第２架台１１２は、支持部材１１ａ，１１ｂにより水平に支持された第２のマスク定盤としての投影系側定盤３と、該投影系側定盤３の上方に配置された第１のマスク定盤としての照明系側定盤２と、投影系側定盤３と照明系側定盤２との間に設けられ、投影系側定盤３と照明系側定盤２との間に所定間隔を形成する、複数（ここでは４本）の支持柱（スペーサ）２６ａ〜２６ｄ（図１では、支持柱２６ｃ，２６ｄは不図示（図４Ａ、図４Ｂ参照））とを備えている。
ここで、照明系側定盤２及び投影系側定盤３について説明すると、照明系側定盤２及び投影系側定盤３は、それぞれ、天然石，セラミック，ステンレス鋼等の材質で形成され、それぞれ対向する側の面（すなわち、照明系側定盤２の下面及び投影系側定盤３の上面）は、凹凸が数μｍ以下の平滑な平面となるように研磨されている。
なお、定盤２，３の材質が天然石や多孔質セラミックである場合には、その表面にフッ素樹脂等をコートし、表面への酸素や水蒸気の吸着とその脱離を防止することが望ましい。
これら定盤２，３には、図１に示されるように露光光が透過するための光透過部としての矩形の開口部２ａ，３ａが形成されている。
前記レチクルステージＲＳＴは、上記第２架台１１２を構成する照明系側定盤２及び投影系側定盤３の間で、それぞれの定盤に対し所定のクリアランスを隔てて配置され、レチクルＲを保持して少なくともＹ軸方向に移動可能となっている。レチクルステージＲＳＴの位置情報は、レチクルステージＲＳＴに設けられた移動鏡を介して、図１に示されるレチクルレーザ干渉計９によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時計測されるようになっている。なお、レチクルステージＲＳＴの構成、及びレチクルレーザ干渉計９等については、後に更に詳述する。
前記投影ユニットＰＵは、ホタル石、フッ化リチウム等のフッ化物結晶から成るレンズや反射鏡からなる光学系（投影光学系）を、鏡筒１０９で密閉したものである。投影光学系としては、ここでは、一例として両側テレセントリックで投影倍率βが例えば１／４あるいは１／５の屈折系が用いられているものとする。このため、前述の如く、照明ユニットＩＬＵからの露光光ＥＬによりレチクルＲが照明されると、その照明領域に対応する部分のレチクルＲ上のパターンが投影ユニットＰＵ（投影光学系）によりウエハＷ上のショット領域の一部に縮小投影され、前記露光光ＥＬで照明されたパターン部分の縮小像（部分像）が形成される。
この投影ユニットＰＵは、鏡筒１０９の高さ方向の中央やや下側に設けられたフランジＦＬＧを介して後述するウエハ側遮蔽機構２２により非接触で支持されている。
なお、投影光学系としては、屈折系に限らず、反射屈折系、反射系のいずれをも用いることができる。
投影ユニットＰＵの下端部は、複数の防振ユニット２５を介して床面Ｆ上に設けられた隔壁２０の内部に形成されたウエハ室４０内に挿入された状態となっている。このウエハ室４０内には、ウエハＷを保持して２次元方向（ＸＹ２次元方向）に移動するウエハステージＷＳＴが設けられている。
前記ウエハステージＷＳＴは、例えば磁気浮上型や加圧気体の静圧により浮上する気体浮上型のリニアモータ等から成る駆動装置としての不図示のウエハ駆動系によって、ウエハ室４０内に複数の防振ユニット１９を介して設けられたウエハステージベースＢＳの上面に沿ってかつ非接触でＸＹ面内で自在に駆動されるようになっている。
ウエハステージＷＳＴは、実際には、上記のＸＹ面内で自在に駆動（Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）を含む）されるＸＹステージ１３６、このＸＹステージ１３６上に搭載され、ウエハＷを保持するウエハテーブル１３５等を備えている。ウエハテーブル１３５上に不図示のウエハホルダが設けられ、該ウエハホルダによってウエハＷが例えば真空吸着により保持されている。ウエハテーブル１３５は、不図示の駆動系により、Ｚ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向に微小駆動される。このように、ウエハステージＷＳＴは、実際には、複数のステージ、テーブルを含んで構成されるが、以下では、ウエハステージＷＳＴは、ウエハ駆動系によってＸ、Ｙ、Ｚ、Ｘ軸回りの回転であるθｘ、Ｙ軸回りの回転であるθｙ、及びθｚ方向の６自由度方向に駆動可能な単一のステージであるものとして説明する。
ウエハステージＷＳＴの位置情報は、ウエハテーブル１３５上面に設けられた移動鏡１７を介してウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）１８によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時計測されるようになっている。
なお、実際には、移動鏡はＸ軸に直交する反射面を有するＸ移動鏡と、Ｙ軸に直交する反射面を有するＹ移動鏡とが設けられ、これに対応してレーザ干渉計もＸ方向位置計測用のＸレーザ干渉計とＹ方向位置計測用のＹレーザ干渉計とが設けられているが、図１ではこれらが代表して移動鏡１７、ウエハ干渉計１８として図示されている。なお、例えば、ウエハステージの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡１７の反射面に相当）を形成しても良い。また、Ｘレーザ干渉計及びＹレーザ干渉計は測長軸を複数有する多軸干渉計であり、ウエハテーブル１３５のＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。従って、以下の説明ではレーザ干渉計１８によって、ウエハテーブル１３５のＸ、Ｙ、θｚ、θｙ、θｘの５自由度方向の位置が計測されるものとする。
上述したウエハ干渉計１８からのウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は不図示の制御装置に送られ、制御装置ではウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）に基づいてウエハ駆動系を介してウエハステージＷＳＴを駆動する。
なお、本実施形態のように、真空紫外域の波長の光を露光光とする場合には、照明系ハウジング１０２や投影ユニットＰＵの鏡筒１０９及びウエハ室４０内を気密構造とし、その内部を窒素や希ガス等の真空紫外光に対して高い透過率を有するガス（以下、適宜「低吸収性ガス」と呼ぶ）で置換することで、光路から酸素や水蒸気、炭化水素系のガス等の、かかる波長帯域の光に対し強い吸収特性を有するガス（以下、適宜「吸収性ガス」と呼ぶ）を排除する必要がある。このため、本実施形態では、照明系ハウジング１０２、鏡筒１０９及びウエハ室４０の内部に、それぞれに接続された給気管１０７，３０，２４を介して、例えば２２℃の所定温度に管理された窒素又は希ガスを送り、排気管１０８，２９，２３を介して内部のガスを排気することにより、それぞれの内部を低吸収性ガスにて置換することとしている。
また、図１に示されるように、照明系ハウジング１０２と照明系側定盤２との間の間隙（クリアランス）には、該間隙内へ外部から入り込む（流入する）気体を遮蔽する照明系側遮蔽機構７が設けられ、投影系側定盤３と投影光学系ＰＬとの間の間隙には、該間隙内へ外部から入り込む（流入する）気体を遮蔽する投影系側遮蔽機構８が設けられ、投影ユニットＰＵの鏡筒１０９のフランジＦＬＧとウエハ室４０の隔壁２０との間の間隙には、該間隙内へ外部から入り込む（流入する）気体を遮蔽するウエハ側遮蔽機構２２が設けられている。
これら遮蔽機構７，８，２２は、それぞれ不図示の保持機構により保持されており、上下に位置する部材との間に所定のクリアランスが形成されている。なお、これら遮蔽機構７，８，２２については後に更に詳述する。
制御系は、不図示の制御装置によって主に構成される。制御装置は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含んで構成され、上述した各種制御動作を行う他、露光動作が的確に行われるように、例えばレチクルＲとウエハＷの同期走査、ウエハＷのステッピング等を制御する。
具体的には、制御装置は、例えば走査露光時には、レチクルＲがレチクルステージＲＳＴを介して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度ＶＲ＝Ｖで走査されるのに同期して、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷが露光領域に対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度Ｖｗ＝β・Ｖ（βはレチクルＲからウエハＷに対する投影倍率）で走査されるように、レチクルレーザ干渉計９、ウエハ干渉計１８の計測値に基づいてレチクルステージＲＳＴをＹ軸方向に駆動する後述するリニアモータ、ウエハ駆動系を介してレチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴの位置及び速度をそれぞれ制御する。
また、ステッピングの際には、制御装置では、ウエハ干渉計１８の計測値に基づいてウエハ駆動系を介してウエハステージＷＳＴの位置を制御する。
次に、図２〜図４Ｂに基づいて、レチクルステージＲＳＴの構成等について詳細に説明する。図２は、レチクルステージＲＳＴを一部省略して示す斜視図であり、図３はレチクルステージＲＳＴの縦断面図である。また、図４Ａは、図３のＡ−Ａ線断面図であり、図４Ｂは、図３のＢ−Ｂ線断面図である。
レチクルステージＲＳＴは、前述したように第２架台１１２を構成する照明系側定盤２と投影系側定盤３に挟まれた状態で第２架台１１２に非接触にて保持されている。このレチクルステージＲＳＴは、図２に示されるように、レチクル粗動ステージ４と、該レチクル粗動ステージ４により±Ｚ方向及び＋Ｙ方向の三方向から囲まれた状態で保持されたレチクル微動ステージ５とを備えている。
前記レチクル粗動ステージ４は、前記照明系側定盤２の下方に数ミクロンの微小間隔をあけて配置された上板部４６ａと、投影系側定盤３の上面から数ミクロンの微小間隔をあけて配置された下板部４６ｃと、上板部４６ａ及び下板部４６ｃに挟まれた状態で配置された中間部４６ｂとを備えている。
前記下板部４６ｃのＸ軸方向両側面には、支持部材４７ａ，４７ｂを介してリニアモータＲＭ１，ＲＭ２の可動子４８ａ，４８ｂが設けられている（図２では、支持部材４７ａ、可動子４８ａは不図示、図４Ａ参照）。これらの可動子４８ａ，４８ｂは、Ｙ軸方向に沿ってそれぞれ延設された固定子４９ａ，４９ｂとの間の電磁相互作用によりＹ軸方向に駆動され、これによりレチクル粗動ステージ４がＹ軸方向に駆動される。
なお、上記固定子４９ａ，４９ｂは、第２架台１１２を支持する第１架台１１１により支持することもできるが、これとは別に、クリーンルームの床面Ｆ上に防振機構を介して不図示の支持機構を設け、これにより支持することとしても良い。また、可動子４８ａ，４８ｂを取り付ける位置は、前記下板部４６ｃに限らず、中間部４６ｂであっても良い。なお、レチクル粗動ステージ４は、これらの可動子４８ａ，４８ｂによって加減速されるので、その取り付け位置（高さ方向の位置）は、レチクル粗動ステージ４全体の重心位置と一致させることが望ましい。
レチクル粗動ステージ４は、上述したようにリニアモータＲＭ１、ＲＭ２によりＹ軸方向に駆動されるが、照明系側定盤２と投影系側定盤３の対向する面が相互に平行とされ、それぞれの面の平坦度が高くなっているので、Ｙ軸方向への駆動を行ったとしても、定盤２，３とレチクル粗動ステージ４との間の微小間隔はほぼ一定に保たれる。
前記中間部４６ｂには、図４Ｂに示されるように、ボイスコイルモータ等から成るＹ軸微動アクチュエータＡＣ１、ＡＣ２とＸ軸微動アクチュエータＡＣ３とが埋め込まれた状態となっている。これら微動アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３の可動子は、それぞれステージ保持部材４２ａ，４２ｂ，４２ｃを介してレチクル微動ステージ５に接続されている。従って、微動アクチュエータＡＣ１〜ＡＣ３により、レチクル微動ステージ５がＸ，Ｙ方向、及びθｚ方向（Ｚ軸方向回りの回転）に微小駆動されるようになっている。なお、本実施形態では、微動アクチュエータＡＣ１，ＡＣ２の温度上昇を抑制するため、その一部を中間部４６ｂの外側に出し、放熱が行われやすいような構成を採用している。
なお、レチクル粗動ステージ４には、照明系側定盤２、投影系側定盤３との間に所定のクリアランスを維持するための差動排気型の気体静圧軸受、及びレチクル微動ステージ５との間に所定のクリアランスを維持するための差動排気型の気体静圧軸受が設けられているが、これらについては後に更に詳述する。
図２に戻り、前記レチクル微動ステージ５は、底面部材５５と、該底面部材５５の上面を覆うように設けられた側壁としての隔壁５２とを備えている。
前記底面部材５５は、図４Ｂに示されるように、板状の部材から成り、その中央部近傍に矩形の開口５５ａが形成され、該開口５５ａの周辺部には、複数（ここでは４つ）のレチクル保持機構５３が設けられている。
前記レチクル保持機構５３は、底面部材５５上に導入された真空配管５４等を介して露光装置内に設置された不図示の真空ポンプに接続されており、レチクルＲがレチクル保持機構５３上に載置されると、真空ポンプの作動によって、レチクルＲがレチクル保持機構５３にて吸着保持される。なお、上記真空配管５４は、レチクル粗動ステージ４を経由して、ＶＣＲガスコネクター等のガス導入端子により、レチクル微動ステージ内部に導入されている。レチクル粗動ステージ４内の真空配管４４は、アクチュエータ等に接続する他の電気配線と共に配線束３９にまとめられ、真空ポンプに接続されている。なお、上記真空ポンプは、露光装置内に備えていても良いが、真空源として半導体工場の真空用配管から供給される真空配管又は減圧空気の配管を使用しても良い。この点については、これ以降で説明する真空ポンプについても同様である。
前記隔壁５２は、四方を取り囲む側壁部と、側壁部上端に設けられ、その中央部に、図３に示されるように、露光光ＥＬを通過させるためのレチクルＲとほぼ同一の大きさを有する矩形開口５２ａが形成された天井部とから構成されている。この隔壁５２と前記底面部材５５とにより、レチクルが保持される保持空間ＳＳが形成されている。なお、天井部には後述する環状凹溝５８，５９に対向する上端面が形成されている。
また、レチクル微動ステージ５の保持空間ＳＳの外側であって、隔壁５２の＋Ｘ側面には、図４Ｂに示されるように、反射部材としての平面ミラー９１ｃが設けられている。この平面ミラー９１ｃの反射面に対して、その＋Ｘ側に設けられたレチクルレーザ干渉計９ｃからの光束が照射され、レチクルＲのＸ軸方向の位置は、レチクルレーザ干渉計９ｃによって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されるようになっている。
更に、隔壁５２の外側（保持空間ＳＳの外側）であって、底面部材５５の−Ｙ側端部近傍には、反射面としてのプリズム型のコーナーキューブ（レトロリフレクタ）９１ａ，９１ｂが取付部材１０４ａ、１０４ｂ（図２参照）を介して設けられている。このコーナーキューブ９１ａ，９１ｂに対しては、レチクルレーザ干渉計９ａ，９ｂからレーザビームが照射され、レチクルＲのＹ軸方向の位置は、レチクルレーザ干渉計９ａ，９ｂによって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。なお、上記平面ミラー９１ｃ、コーナーキューブ９１ａ，９１ｂに代えて、例えば底面部材５５の＋Ｘ側端面及び−Ｙ側端面を鏡面加工することとしても良い。
ここで、レチクル粗動ステージ４に設けられた気体静圧軸受について図３に基づいて詳細に説明する。
まず、レチクル粗動ステージ４と投影系側定盤３との間に微小間隔を形成する差動排気型の気体静圧軸受（以下、「第１の軸受」と呼ぶ）について説明する。
レチクル粗動ステージ４の下板部４６ｃの底面には、その外縁部のやや内側に給気側環状凹溝３１が形成され、該給気側環状凹溝３１の外側に排気側環状凹溝３２が形成されている。給気側環状凹溝３１には、レチクル粗動ステージ４の内部に形成された略Ｔ字状の給気管路３５の一端部から分岐された給気通路１３１に接続されている。給気管路３５の別の端部には、給気管３７の一端が接続され、この給気管３７の他端は不図示のガス供給装置に接続されている。また、排気側環状凹溝３２には、レチクル粗動ステージ４内部に形成された略Ｔ字状の排気管路３６の一端部から分岐された排気通路１３２に接続されている。排気管路３６の別の端部には、排気管３８の一端が接続され、この排気管３８の他端は不図示の真空ポンプに接続されている。
このような構成とすることで、給気管３７を介してガス供給装置から送られる窒素又は希ガスなどの低吸収性ガスが、レチクル粗動ステージ４内部に形成された給気管路３５及び給気通路１３１を介して給気側環状凹溝３１から噴出されるとともに、排気側環状凹溝３２の周辺のガスが、排気側環状凹溝３２、排気通路１３２、排気管路３６及び排気管３８を介して不図示の真空ポンプにより吸引される。これにより、レチクル粗動ステージ４を、投影系側定盤３から微小距離浮上させることができるとともに、両者間の隙間（クリアランス）の内部に内側の給気側環状凹溝３１から外側の排気側環状凹溝３２へ向けたガスの流れ（図３の点線矢印参照）が形成されるので、レチクル粗動ステージ４の外部からレチクル粗動ステージ４の内部側、すなわち開口４ｂ側へ外気（酸素，水蒸気）が入り込む（流入する）のを阻止することが可能となっている。このように、第１の軸受は実質的に、下板部４６ｃ全体によって構成されている。
次にレチクル粗動ステージ４と照明系側定盤２との間を気密化する差動排気型の気体静圧軸受（以下、「第２の軸受」と呼ぶ）について説明する。
レチクル粗動ステージ４の上板部４６ａの上面には、その外縁部のやや内側に給気側環状凹溝２７が形成され、該給気側環状凹溝２７の外側に排気側環状凹溝２８が形成されている。給気側環状凹溝２７には、レチクル粗動ステージ４の内部に形成された前述の給気管路３５の他端部から分岐された給気通路１３３が接続されている。また、排気側環状凹溝２８には、レチクル粗動ステージ４の内部に形成された前述の排気管路３６の他端部から分岐された排気通路１３４が接続されている。
このような構成とすることで、給気管３７を介してガス供給装置から送られる窒素又は希ガスなどの低吸収性ガスが、レチクル粗動ステージ４の内部に形成された給気管路３５及び給気通路１３３を介して給気側環状凹溝２７から噴出されるとともに、排気側環状凹溝２８の周辺のガスが、排気側環状凹溝２８、排気通路１３４、排気管路３６及び排気管３８を介して不図示の真空ポンプにより吸引される。これにより、レチクル粗動ステージ４と照明系側定盤２との間に所定のクリアランスを維持することができるとともに、そのクリアランス内に内側から外側に向けたガスの流れ（図３の点線矢印参照）が形成されることで、レチクル粗動ステージ４の外部からレチクル粗動ステージ４の内部側、すなわち開口４ａ側へ外気（酸素，水蒸気）が入り込む（流入する）のを阻止することが可能となっている。このように、第２の軸受は、実質的に上板部４６ａ全体により構成されている。
次に、レチクル粗動ステージ４の下板部４６ｃとレチクル微動ステージ５との間に微小間隔を形成する差動排気型の気体静圧軸受（以下、「第３の軸受」と呼ぶ）について説明する。
レチクル粗動ステージ４の下板部４６ｃの上面には、開口４ｂの外側に給気側環状凹溝３３が形成され、該給気側環状凹溝３３の更に外側に排気側環状凹溝３４が形成されている。給気側環状凹溝３３には、レチクル粗動ステージ４の内部に形成された前述の給気通路１３１が接続されている。また、排気側環状凹溝３４には、レチクル粗動ステージ４内部に形成された前述の排気通路１３２が接続されている。
このような構成とすることで、給気管３７を介してガス供給装置から送られる窒素又は希ガスなどの低吸収性ガスが、レチクル粗動ステージ４の内部に形成された給気管路３５及び給気通路１３１を介して給気側環状凹溝３３から噴出されるとともに、排気側環状凹溝３４の周辺のガスが、排気側環状凹溝３４、排気通路１３２、排気管路３６及び排気管３８を介して不図示の真空ポンプにより吸引される。
ここで、実際には、環状凹溝３３，３４の上方には、レチクル微動ステージ５の下端面が近接配置されるので、給気側環状凹溝３３から噴射されたガスは、レチクル微動ステージ５を押し上げつつその周囲を流れ、排気側環状凹溝３４にて吸引されることになる。すなわち、上記給気側環状凹溝３３から噴射されたガスによる押し上げ作用により、レチクル微動ステージ５が、レチクル粗動ステージ４からわずかに浮上することで上記近接配置（浮上支持）が達成され、また、レチクル粗動ステージ４とレチクル微動ステージ５との間の隙間（クリアランス）内部には、給気側環状凹溝３３から排気側環状凹溝３４に向けてガスの流れ（図３の点線矢印参照）が形成されることにより、レチクル微動ステージ５の外部からレチクル微動ステージ５の内部側、すなわちレチクルＲが保持されている空間側へ外気（酸素，水蒸気）が入り込む（流入する）のを阻止することが可能となっている。このように、第３の軸受は、実質的に下板部４６ｃにより構成されている。
次に、レチクル粗動ステージ４の上板部４６ａとレチクル微動ステージ５との間を気密化する差動排気型の気体静圧軸受（以下、「第４の軸受」と呼ぶ）について説明する。
レチクル粗動ステージ４の上板部４６ａの下面には、開口４ａの外側に給気側環状凹溝５８が形成され、該給気側環状凹溝５８の更に外側に排気側環状凹溝５９が形成されている。給気側環状凹溝５８には、レチクル粗動ステージ４の内部に形成された前述の給気通路１３３が接続されている。また、排気側環状凹溝５９には、レチクル粗動ステージ４の内部に形成された前述の排気通路１３４が接続されている。
このような構成とすることで、給気管３７を介してガス供給装置から送られる窒素又は希ガスなどの低吸収性ガスが、レチクル粗動ステージ４の内部に形成された給気管路３５及び給気通路１３３を介して給気側環状凹溝５８から噴出されるとともに、排気側環状凹溝５９の周辺のガスが、排気側環状凹溝５９、排気通路１３４、排気管路３６及び排気管３８を介して不図示の真空ポンプにより吸引される。
ここで実際には、環状凹溝５８，５９の下方には、レチクル微動ステージ５の上端面が近接配置されるので、レチクル微動ステージ５とレチクル粗動ステージの上板部４６ａとの間の所定のクリアランスを維持できるとともに、そのクリアランス内に、給気側環状凹溝５８から排気側環状凹溝５９に向けてガスの流れ（図３の点線矢印参照）が形成される。従って、レチクル微動ステージ５の外部からレチクル微動ステージ５内部側、すなわちレチクルＲが保持されている空間側へ外気（酸素，水蒸気）が入り込む（流入する）のを阻止することが可能となっている。このように、第４の軸受は、実質的に上板部４６ａにより構成されている。
なお、レチクル粗動ステージ４とレチクル微動ステージ５との相対移動量は、リニアモータＲＭ１，ＲＭ２によるレチクル粗動ステージ４の位置制御を補正する程度の微少量であり、具体的には数μｍ程度の幅の範囲内の量である。このため、上述したレチクル微動ステージ５の上下端面に対して、レチクル粗動ステージ４が行なう差動排気（すなわち、第３、第４の軸受による差動排気）は、そのガス噴射量及び吸引量がわずかであっても問題とならない場合がある。また、近接配置される両者の端面が、十分なすべり性を有し、かつ気密性を有する場合には、レチクル粗動ステージ４とレチクル微動ステージ５との間の軸受（すなわち、第３、第４の軸受）を設けなくても良い場合もある。
以上説明した第１〜第４の軸受により、各ステージが非接触支持されるとともに、レチクルＲが保持された空間内への、レチクル粗動ステージ４と照明系側定盤２、投影系側定盤３との間の間隙（クリアランス）、及びレチクル粗動ステージ４とレチクル微動ステージ５との間の間隙（クリアランス）を介した外部からのガスの流入がほぼ完全に阻止されることになる。
ここで、図３に示されるように、レチクル粗動ステージ４に接続された給気管３７内を流れる窒素又は希ガスの一部を、レチクル粗動ステージ４内で給気管路３５から分岐された給気枝管２２１ａ、２２１ｂを介してレチクル粗動ステージ４に形成された開口４ａ及び開口４ｂの側壁から該開口内に流入させることによって保持空間ＳＳ内に窒素又は希ガスを供給するガス供給機構を実現することができる。その一方で、排気管路３６から分岐された排気枝管２２２ａ，２２２ｂを介して、開口４ａ，４ｂの側壁から保持空間ＳＳ内のガスを排気する構成とすることによりガス排気機構を実現することができる。これらガス供給機構及びガス排気機構により、上記気密化に併せて、レチクルＲが保持された空間内を露光光の吸収の少ない窒素又は希ガス等により置換することが可能となる。なお、給気枝管２２１ａ，２２１ｂを、給気側環状凹溝５８と開口４ａとの間、給気側環状凹溝３３と開口４ｂとの間に設けることとしても良い。
図１に戻り、前記照明系側遮蔽機構７は、照明系ハウジング１０２と照明系側定盤２に対して所定のクリアランスを介して、不図示の保持機構により保持されており、図５Ａに示されるように内部空間ＩＳを有する円筒状の形状をした遮蔽部材７ａ等を含んで構成されている。
前記遮蔽部材７ａの上端面には、円環状の形状を有する第１給気溝８９と該第１給気溝８９よりも径の大きい円環状の第１排気溝８７とが形成されている。また、遮蔽部材７ａの下端面には、円環状の形状を有する第２給気溝８８と該第２給気溝８８よりも径の大きい第２排気溝８６とが形成されている。これら第１給気溝８９と第２給気溝８８は、遮蔽部材７ａ内に形成された複数（例えば３つ）の給気管路８５がそれぞれ接続されており、第１排気溝８７と第２排気溝８６は、遮蔽部材７ａ内に形成された複数（例えば３つ）の排気管路８４がそれぞれ接続されている。給気管路８５のそれぞれには、遮蔽部材７ａの外部からその一端部が不図示のガス供給装置に接続された給気管８１の他端部が接続されている。また、排気管路８４には、遮蔽部材７ａの外部から、その一端部が不図示の真空ポンプに接続された排気管８２の他端部が接続されている。
また、これらとは別に、遮蔽部材７ａには、その外部から内部空間ＩＳに連通するように、ガス供給管路１１８とガス排気管路１１７とが形成されており、ガス供給管路１１８の一端には、その一端が不図示のガス供給装置に接続されたガス供給管８３の他端が接続され、他端には、ノズル１１９が接続されている。また、ガス排気管路１１７の外側の一端には、その一端が不図示の真空ポンプに接続されたガス排気管９０の他端が接続されている。
以上のように構成される照明系側遮蔽機構７によると、ガス供給管８３、ガス供給管路１１８、ノズル１１９を介してガス供給機構から内部空間ＩＳに対して窒素や希ガスが供給されるとともに、ガス排気管路１１７、ガス排気管９０を介して真空ポンプにより内部空間ＩＳ内のガスが排気される。このようにして、内部空間ＩＳ内のガスが窒素や希ガスに置換されることになる。
また、給気管８１、給気管路８５を介してガス供給機構から窒素や希ガスなどのガスが供給されることにより、給気溝８９から照明系ハウジング１０２の下端部と、遮蔽部材７ａの上端部との間の間隙（クリアランス）内に上記ガスが供給されるとともに、排気管路８４、排気管８２を介して真空ポンプにより間隙内のガスが真空吸引されることで、上記間隙内に内側から外側に向けたガスの流れが形成される。
同様に、遮蔽部材７ｂの下面側においても、給気溝８８から遮蔽部材７ｂの下端面と照明系側定盤２の上端面との間の間隙（クリアランス）に対して上記ガスが供給されるとともに、間隙内のガスが排気溝８６から排気されることで、間隙内に内側から外側に向けたガスの流れが形成される。
すなわち、前述したレチクルステージＲＳＴの場合と同様に、照明系側遮蔽機構７の上側及び下側の間隙を介した、外部から内部空間ＩＳへのガスの流入を阻止することが可能となる。すなわち、このような構成により、遮蔽部材７ａの上下端面における第１のシール機構が実現されている。
ここで、照明系側遮蔽機構７は、照明系ハウジング１０２とも照明系側定盤２とも非接触とされているので、照明系側定盤２の振動が照明系ハウジング１０２に伝達し、照明ユニットＩＬＵの性能が劣化することがない。ただし、実際には、照明系側遮蔽機構７は、照明系ハウジング１０２又は照明系側定盤２のいずれか一方と接触していても他方に振動が伝達することはないので、いずれか一方の端面を接触させ、固定することとしても良い。この場合、その接触面にはＯリング等を設けて気密性を向上することが望ましい。
なお、両端面に軸受を採用する場合には、照明系側遮蔽機構７を保持する保持機構は、支持架台ＢＤとは別に設けることが望ましい。
また、照明系側遮蔽機構７とそれに近接して配置される物体（照明系ハウジング１０２または照明系側定盤３）の間隔を最適に調整可能なように、伸縮及びチルト調整可能なベローズ及び駆動機構を設けることとしても良い。
図１に戻り、前記投影系側遮蔽機構８についても、上記照明系側遮蔽機構７と同様に構成されている。
すなわち、投影系側遮蔽機構８は、図５Ｂに示されるように、投影系側定盤３と投影ユニットＰＵとの間に配置され、それぞれに対して所定のクリアランスを介して不図示の保持機構により保持された、内部空間ＳＰを有する円筒形状をした遮蔽部材８ａ等を備えている。
遮蔽部材８ａの内部空間ＳＰに対しては、不図示のガス供給装置からガス供給管１８３、ガス供給管路２１８、ノズル２１９を介して窒素又は希ガスが供給され、ガス排気管路２１７、ガス排気管１９０を介して不図示の真空吸引機構により内部空間ＳＰ内のガスが排気されることにより、内部空間ＳＰ内のガス置換が行われる。
また、給気溝１８８，１８９から、遮蔽部材８ａの上側及び下側の間隙（クリアランス）に対して、窒素又は希ガスが供給されるとともに、排気溝１８６，１８７から間隙内のガスが吸引されることにより、いずれの間隙にも遮蔽部材８ａの内側から外側に向けたガスの流れが形成されるので、遮蔽部材８ａの外部から空間ＳＰへのガスの流入を阻止することが可能となっている。すなわち、このような構成とすることにより遮蔽部材８ａの上下端面における第２のシール機構が実現されている。
また、投影系側遮蔽機構８は、投影系側定盤３とも投影ユニットＰＵとも非接触であるので、投影系側定盤３の振動が投影ユニットＰＵに伝達し、その結像性能が劣化することがない。ただし、実際には、投影系側遮蔽機構８は、投影系側定盤３及び投影ユニットＰＵのいずれかと接触していても他方へ振動が伝達することはないので、いずれかの端面を接触させ、固定することとしても良い。この場合、その接触面にはＯリング等を設けて気密性を向上することが望ましい。
以上のような構成とすることにより、照明系ユニットＩＬＵ（ハウジング１０２）から投影ユニットＰＵ（鏡筒１０９）に至るまでの露光光の光路を外気から遮蔽することが可能となっている。
図１に戻り、投影光学系ＰＬの鏡筒１０９のフランジＦＬＧの下面とウエハ室４０の隔壁２０の上面との間には、不図示の保持機構により保持された状態で、ウエハ側遮蔽機構２２が配置され、この第３遮蔽機構２２の上面とフランジＦＬＧの下面との間、及び第３遮蔽機構２２の下面とウエハ室４０の隔壁２０の上面との間には所定のクリアランスが形成されている。
このウエハ側遮蔽機構２２も、上述した第１、第２遮蔽機構７，８と同様に構成されており、ウエハ側遮蔽機構２２の上端面及び下端面にはその内部から外部へ向けたガスの流れが形成されている。これにより、ウエハ側遮蔽機構２２の外部のガスが第３遮蔽機構２２の内部空間に向けて流入するのを阻止することが可能となっている。
このようにウエハ側遮蔽機構２２を設けることにより、ウエハ室４０内への外気の流入を極力抑制することができる。
これまでの説明から明らかなように、不図示のガス供給機構、ガス供給管８３、ガス供給管路１１８、ノズル１１９により照明系側遮蔽機構７のガス供給機構が構成され、不図示の真空ポンプ、ガス排気管９０、ガス排気管路１１７により照明系側遮蔽機構７の排気機構が構成されている。また、不図示のガス供給機構、ガス供給管１８３、ガス供給管路２１８、ノズル２１９により投影系側遮蔽機構８のガス供給機構が構成され、不図示の真空ポンプ、ガス排気管１９０、ガス排気管路２１７により投影系側遮蔽機構８の排気機構が構成されている。
以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、露光光ＥＬの光路にほぼ垂直な移動面内で少なくともＹ軸方向に移動可能なレチクルステージＲＳＴの内部に保持空間ＳＳが形成され、この保持空間ＳＳ内でレチクルＲが保持されている。そして、レチクルステージＲＳＴの照明ユニットＩＬＵ側と投影ユニットＰＵ側には、それぞれ所定のクリアランスを隔てて、照明系側定盤２、投影系側定盤３が配置されている。これら照明系側定盤２、投影系側定盤３には、それぞれの一部に、露光光ＥＬの通路となる開口２ａ，３ａが形成され、それぞれのレチクルステージＲＳＴに対する対向面は、レチクルステージＲＳＴの移動ガイド面とされている。すなわち、露光光ＥＬが照明系側定盤２の開口２ａを介してレチクルステージＲＳＴの保持空間ＳＳ内に入射し、露光光ＥＬによりレチクルＲが照明されるとともに、レチクルＲを透過した光が投影系側定盤３の開口３ａから射出する。また、照明系側定盤２と投影系側定盤３との間に所定のクリアランスを隔ててレチクルステージが配置されることにより、各定盤とレチクルステージＲＳＴとの間隙（クリアランス）をそれぞれ介して外気が保持空間ＳＳ内へ入り込む（流入する）のが効果的に抑制される。
従って、上記構成を採用することにより、レチクルステージ全体を大型の隔壁で覆う場合と同等の効果を得ることができ、露光装置全体の小型化、軽量化を図ることができる。また、保持空間ＳＳ内を露光光ＥＬの吸収の小さいガスで置換する場合には、隔壁でレチクルステージ全体を覆い、その内部を前記ガスで置換する場合と比べてガスの使用量が低減され、コストダウンを図ることが可能である。
また、第１の軸受、第２の軸受により、レチクルステージＲＳＴ（より詳しくはレチクル粗動ステージ４）と照明系側定盤２及び投影系側定盤３との間に、その内側から外側に向かうガスの流れが形成されるので、保持空間ＳＳの内部に対する外気の流入を阻止することができ、保持空間ＳＳの気密性を更に向上することが可能である。
また、第３の軸受、第４の軸受により、レチクル粗動ステージ４とレチクル微動ステージ５との間隙を介した、保持空間ＳＳ内への外気の流入を阻止することが可能である。
また、レチクルステージＲＳＴの全ての軸受がレチクル粗動ステージ４側に設けられているので、レチクル微動ステージ５の軽量化を図ることができ、レチクル微動ステージの位置制御精度を向上し、ひいては露光精度を向上することが可能となる。
また、レチクル微動ステージ５におけるレチクルＲの吸着を、レチクル粗動ステージ４側から導入された真空配管５４によって実現するので、レチクル微動ステージ５内へ真空配管５４を直接導入する場合と比べて、レチクル微動ステージ５４の移動が配管によって制限されるのが極力抑制される。
更に、照明系側遮蔽機構７、投影系側遮蔽機構８を設けることにより、照明ユニットＩＬＵ（照明系ハウジング１０２）から投影ユニットＰＵ（鏡筒１０９）までの露光光の光路を外気から遮蔽することが可能となっている。そして、露光光の光路が配置される空間を窒素や希ガス等の低吸収性ガスで置換することにより、露光光の吸収が抑制され、高精度な露光を実現することができる。
また、本実施形態では、レチクル微動ステージ５の保持空間の外側に、レチクル微動ステージ５の位置計測に用いられる反射ミラーが設けられ、該反射ミラーに対してレーザ干渉計からのレーザ光を照射することにより、レチクル微動ステージの位置を計測することとしているので、パージ空間に干渉計光路が配置されないことから、ガスパージ精度の変動による計測誤差の影響を受けない。従って、レチクルステージの位置制御性能が向上し、ひいては露光精度の向上を図ることが可能となる。
また、本実施形態では、振動源となるレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴと、その他の部分とがそれぞれ別々に支持され、光学系等に振動が殆ど伝達しない構成となっていることから、露光精度への振動による影響が極力低減されている。
なお、上記実施形態では、照明系側定盤２及び投影系側定盤３の光透過部として開口を形成することとしたが、これに限らず、定盤全体を透明部材により構成しても良いし、露光光の透過する部分を透明部材により構成することとしても良い。この場合の透明部材としても、投影光学系及び照明光学系と同様にホタル石やモディファイド石英の使用が可能である。
なお、遮蔽機構７，８，２２及びレチクルステージＲＳＴ内の保持空間ＳＳのいずれにおいても、ガス供給機構、ガス排気機構の両方を必ずしも設ける必要はなく、いずれか一方が設けられていれば良い。
なお、上記実施形態では、差動排気型の気体静圧軸受及びシール機構に使用するガスとして、窒素や希ガスなどの低吸収性ガスを採用することとしたが、これに限らず、真空ポンプによる排気量の方がガス供給装置による給気量よりも多い場合には、空気等を採用することとしても良い。
なお、上記実施形態においては、投影ユニットＰＵとして、直筒型の鏡筒を備える場合を想定しているが、投影光学系が反射屈折型の場合には、鏡筒は、途中で折れ曲がったり突起が生じたりすることがあることは言うまでもない。その場合にも、鏡筒のレチクル側端面あるいはウエハ側端面に、差動排気型のエアシール機構を配置することにより、本発明が適用できることに何ら変わりはない。
なお、上記実施形態においてはレチクル粗動ステージ４を構成する上板部４６ａと下板部４６ｃとの間を中間部４６ｂのみで連結するものとしたが、これに限らず、レチクル粗動ステージ４のＹ側前方部（−Ｙ側）に、上板部４６ａと４６ｂとを繋ぐ支持柱を更に設け、その剛性をより一層向上することも可能である。
なお、上記実施形態において、各軸受に供給するガス及びレチクルが保持される保持空間ＳＳ内等に供給されるガスは、所定の温度（例えば２２℃）に温度制御され、かつパーティクルや有機物、水蒸気等の異物が十分に取り除かれたものを使用することが望ましい。
また、上記実施形態では各軸受が、給気用の環状溝と排気用の環状溝を有する二重構造である場合について説明したが、これに限られるものではなく、溝を三重構造とし、それらのうちの中間に位置する溝からガスを供給し、該中間の溝を挟む２つの溝からガスを吸引することとしても、同様の気密化効果を得ることができる。更には、上記二重構造を二重に形成した四重構造の軸受を採用することができるのは言うまでもない。すなわち、溝の数については各軸受ごとに任意に選択することが可能である。
なお、保持空間ＳＳ内に窒素又は希ガスの一部を供給する場合、給気枝管２２１ａ、２２１ｂの代わりに、照明系側遮蔽機構及び投影系側遮蔽機構の少なくとも一方から窒素又は希ガスの一部を供給することとしても良い。また、給気枝管２２１ａ，２２１ｂとともに照明系側遮蔽機構及び投影系側遮蔽機構の少なくとも一方を用いて保持空間ＳＳ内に窒素又は希ガスを供給することとしても良い。
なお、上記実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に本発明のガスパージ方法を採用した場合について説明したが、本発明がこれに限られるものではなく、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（いわゆるステッパ）についても、好適に適用することができる。
なお、上記実施形態の露光装置では、露光用光源として、Ｆ２レーザ、Ｋｒ２レーザ、Ａｒ２レーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザなどのレーザ光源をもちいるものとしたが、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、露光用照明光として、真空紫外光を用いる場合に、例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。また、投影ユニットの倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。
なお、複数のレンズから構成される照明ユニット、投影ユニットを露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるウエハステージ（スキャン型の場合はレチクルステージも）を露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、レチクル室、ウエハ室を構成する各隔壁を組み付け、ガスの配管系を接続し、の制御系に対する各部の接続を行い、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記実施形態の露光装置１００等の本発明に係る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およ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。
また、本発明は、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマディスプレイ又は有機ＥＬなどを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
《デバイス製造方法》
次に上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用するデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
図６には、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図６に示されるように、まず、ステップ３０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ３０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
次に、ステップ３０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ３０１〜ステップ３０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ３０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ３０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ３０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップ３０６（検査ステップ）において、ステップ３０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
図７には、半導体デバイスにおける、上記ステップ３０４の詳細なフロー例が示されている。図７において、ステップ３１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ３１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ３１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ３１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ３１１〜ステップ３１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ３１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ３１６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ３１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ３１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ３１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ３１６）において上記実施形態の露光装置が用いられるので、露光精度の低下が殆どない状態で小型化された露光装置を半導体工場内に数多く設けることにより、高集積度のデバイスの生産性を向上させることが可能になる。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明の露光装置は、ウエハなどの物体上にデバイスパターンを転写するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、高集積度のデバイスの生産に適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態に係る露光装置を概略的に示す図である。
図２は、レチクルステージ及びその近傍を一部省略して示す斜視図である。
図３は、レチクルステージの縦断面図である。
図４Ａは、図３のＡ−Ａ線断面図、図４Ｂは、図３のＢ−Ｂ線断面図である。
図５Ａは、第１の遮蔽機構の構成を示す縦断面図、図５Ｂは、第２の遮蔽機構の構成を示す縦断面図である。
図６は、本発明に係るデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
図７は、図６のステップ３０４の具体例を示すフローチャートである。Technical field
The present invention relates to an exposure apparatus and a device manufacturing method, and more particularly to an exposure apparatus suitable for forming a fine pattern such as a semiconductor integrated circuit and a liquid crystal display, and a device manufacturing method using the exposure apparatus.
Background art
Conventionally, in a lithography process for manufacturing an electronic device such as a semiconductor element (integrated circuit) or a liquid crystal display element, various exposure apparatuses that form a fine pattern of the electronic device on a substrate are used. In recent years, particularly from the viewpoint of productivity, a pattern of a photomask (mask) or reticle (hereinafter, collectively referred to as “reticle”) formed by proportionally enlarging a pattern to be formed by about 4 to 5 times is used for projection optics. A reduction projection exposure apparatus that performs reduction transfer onto an exposed substrate (hereinafter referred to as a “wafer”) such as a wafer via a system is mainly used.
In this type of projection exposure apparatus, the exposure wavelength has been shifted to the shorter wavelength side in order to realize high resolution in response to miniaturization of integrated circuits. At present, the main wavelength is 248 nm of KrF excimer laser light, but 193 nm of shorter wavelength ArF excimer laser light is also entering the practical stage. And recently, a shorter wavelength of 157 nm F 2 Laser light or Ar with a wavelength of 126 nm 2 There has also been proposed a projection exposure apparatus that uses a light source that emits light in a wavelength band called a so-called vacuum ultraviolet region, such as laser light.
Such vacuum ultraviolet light having a wavelength of 190 nm or less is vigorously absorbed by oxygen and water vapor in the atmosphere. For this reason, in an exposure apparatus that uses vacuum ultraviolet light as exposure light, in order to eliminate light-absorbing substances such as oxygen and water vapor from the space on the optical path of the exposure light, the gas in the space does not absorb exposure light, nitrogen It is necessary to perform gas replacement (gas purge) with a rare gas such as helium. For example, F with a wavelength of 157 nm 2 In an exposure apparatus using a laser as a light source, it is said that the residual oxygen concentration needs to be suppressed to 1 ppm or less in most of the optical path from the laser to the wafer.
Further, higher resolution can be realized not only by shortening the exposure wavelength but also by increasing the numerical aperture (NA) of the optical system. A. Development has also been made. However, in order to realize a high resolution, the large projection optical system N.I. A. In addition to the reduction, it is necessary to reduce the aberration of the projection optical system. For this reason, in the manufacturing process of the projection optical system, wavefront aberration measurement using light interference is performed, the residual aberration amount is measured with an accuracy of about 1/1000 of the exposure wavelength, and the projection optical system is measured based on the measurement value. Adjustments are being made.
Such large N.I. A. An optical system with a smaller field of view is easier to realize and reduce aberrations. However, as the exposure apparatus, the processing capability (throughput) improves as the field of view (exposure field) increases. Therefore, although N. A. In order to obtain a substantially large exposure field, a scanning projection exposure apparatus, for example, step-and-scan, which relatively scans the reticle and the wafer while maintaining the imaging relationship during the exposure. Scanning type projection exposure apparatuses (so-called scanning steppers (also called scanners)) have become the mainstream in recent years.
In an exposure apparatus using the above-described light source emitting vacuum ultraviolet light as an exposure light source, the residual oxygen and water vapor concentrations in the space near the reticle must also be suppressed to about 1 ppm or less. As a method for realizing this, a method of covering the entire reticle stage holding the reticle with a large airtight shielding container (reticle stage chamber) and gas purging the entire interior (including the reticle stage and the reticle) can be considered. However, if such a shielding container is adopted, the exposure apparatus becomes larger and heavier, the installation area (footprint) per exposure apparatus in the clean room of the semiconductor factory becomes larger, and the equipment cost (or running cost) is increased. As a result, the productivity of the semiconductor element is reduced due to the increase in cost. In addition, it becomes difficult to access the vicinity of the reticle, the workability during maintenance of the reticle stage and the like is reduced, and the time required for the maintenance is increased. In this respect also, the productivity of the semiconductor device is lowered.
In particular, the scanning projection exposure apparatus includes a large reticle stage because it is necessary to scan the reticle at high speed during exposure, and the shielding container (reticle stage chamber) covering the entire large reticle stage is further increased in size.
The present invention has been made under such circumstances, and a first object thereof is to provide an exposure apparatus capable of reducing the size and weight of the apparatus without deteriorating the exposure accuracy. .
A second object of the present invention is to provide a device manufacturing method capable of improving the productivity of a highly integrated device.
Disclosure of the invention
According to a first aspect of the present invention, there is provided an illumination unit that illuminates a mask with illumination light; a projection unit that projects a pattern formed on the mask onto an object; and a holding space that holds the mask therein A mask stage formed and movable in at least one axial direction in a moving plane substantially perpendicular to the optical path of the illumination light; and disposed on the illumination unit side of the mask stage via a predetermined first clearance, and the illumination light A first mask surface plate provided in part with a light transmissive portion through which is transmitted and formed with an opposing surface facing the mask stage; via a predetermined second clearance on the projection unit side of the mask stage; A second mask surface plate that is disposed, has a light transmission part through which the illumination light is transmitted, and has a facing surface that faces the mask stage. ; Is an exposure apparatus comprising a.
According to this, a holding space is formed inside the mask stage that can move in at least one axial direction within a moving plane substantially perpendicular to the optical path of the illumination light, and the mask is held in this holding space. The first and second mask surface plates are arranged on the illumination unit side and the projection unit side of the mask stage via predetermined first and second clearances, respectively. Each of the first and second mask surface plates is provided with a light transmitting portion through which illumination light is transmitted, and at least one of the surfaces facing the respective mask stages is used as a movement guide surface for the mask stage. ing. That is, the illumination light enters the holding space of the mask stage via the light transmission part of the first mask surface plate, the mask is illuminated by the illumination light, and the light transmitted through the mask is the second mask surface plate. Ejected from the light transmission part. In addition, the mask stage is disposed between the first mask surface plate and the second mask surface plate with the first and second clearances therebetween, so that the gap between each surface plate and the mask stage is respectively provided. It is possible to effectively prevent outside air from entering (flowing into) the holding space. This suppression effect becomes good when the clearances are somewhat narrow, for example, about 1 mm or less, desirably 0.5 mm or less, and more desirably 0.1 mm or less.
Therefore, by adopting the above configuration, it is possible to obtain the same effect as when the entire mask stage is covered with the partition walls, and it is possible to reduce the size and weight of the entire exposure apparatus. Also, for example, when replacing the holding space with a gas that absorbs less illumination light, the amount of gas used is reduced compared to the case where the entire mask stage is covered with a partition wall and the interior is replaced with the gas. Cost reduction can be achieved. Further, since the concentration of the light-absorbing substance in the space around the mask can be kept low, the exposure accuracy is not lowered as a result.
In this case, a predetermined gas is provided on the mask stage, and a predetermined gas is injected onto the facing surface of the second mask surface plate, and a gas in a space near the facing surface is sucked and exhausted to the outside. Thus, a differential exhaust type first gas hydrostatic bearing that forms the second clearance can be further provided.
In this case, a predetermined gas is provided on the mask stage and injects a predetermined gas to the facing surface of the first mask surface plate, and sucks the gas in the first clearance near the facing surface to the outside. A differential exhaust type second gas hydrostatic bearing for exhaust may be further provided.
In this case, at least one of the first and second gas hydrostatic bearings is disposed on the outer circumferential side of the air supply side annular groove and the air supply side annular groove that communicates with the predetermined gas injection port. An exhaust-side annular groove communicating with the exhaust port for the predetermined gas may be provided.
In the exposure apparatus of the present invention, the mask stage holds the fine movement stage in which the mask holding space is formed and holds the mask, the fine movement stage so that the fine movement stage can be finely moved in a plane parallel to the facing surface, and the first stage. , And a coarse movement stage having surfaces facing each other on the second mask surface plate.
In this case, among the opposed surfaces of the coarse movement stage facing the fine movement stage, provided on the opposed surface on the projection unit side, and injecting a predetermined gas onto the surface of the fine movement stage facing the opposed surface, A differential exhaust type first gas hydrostatic bearing that sucks gas in the vicinity of the surface of the fine movement stage and exhausts it to the outside can be further provided.
In this case, among the opposed surfaces of the coarse movement stage facing the fine movement stage, provided on the opposed surface on the illumination unit side, and injecting a predetermined gas onto the surface of the fine movement stage facing the opposed surface, A differential exhaust type second gas hydrostatic bearing that sucks gas inside the clearance between the fine movement stage and the coarse movement stage and exhausts the gas outside can be further provided.
In this case, at least one of the first and second gas hydrostatic bearings is disposed on the outer circumferential side of the air supply side annular groove and the air supply side annular groove that communicates with the predetermined gas injection port. An exhaust groove communicated with the exhaust port for the predetermined gas may be provided.
In the exposure apparatus of the present invention, when the mask stage has a fine movement stage and a coarse movement stage, the fine movement stage can form the holding space.
In this case, when the fine movement stage includes a side wall that forms the holding space, a laser beam is applied to the reflecting member provided on the outer surface side of the side wall, and the reflected light is reflected by the reflecting surface of the reflecting member. And a laser interferometer for measuring the position of the fine movement stage.
The exposure apparatus of the present invention may further include at least one of a gas supply mechanism that supplies a specific gas to the holding space and a gas exhaust mechanism that exhausts the gas in the holding space.
In this case, the illumination light may be vacuum ultraviolet light having a wavelength of 190 nm or less, and the specific gas may be either nitrogen or a rare gas.
In the exposure apparatus of the present invention, the first mask surface plate and the illumination unit are arranged via a predetermined clearance without contacting at least one of the first mask surface plate and the illumination unit. A shielding member that substantially shields a space between; a predetermined gas that is provided on the shielding member and that injects a predetermined gas to at least one of the first mask surface plate and the illumination unit and sucks the gas in the clearance to the outside; And a differential exhaust type seal mechanism for exhausting the air.
In this case, at least one of a gas supply mechanism that supplies a specific gas to an optical path space that forms an optical path of the illumination light inside the shielding member, and an exhaust mechanism that exhausts the gas in the optical path space is further provided. It can be.
In this case, the illumination light may be vacuum ultraviolet light having a wavelength of 190 nm or less, and the specific gas may be either nitrogen or a rare gas.
In the exposure apparatus of the present invention, the second mask surface plate and the projection unit are arranged via a predetermined clearance without contacting at least one of the second mask surface plate and the projection unit. A shielding member that substantially shields a space therebetween; a predetermined gas is injected into at least one of the second mask surface plate and the projection unit, and a gas in the clearance is sucked And a differential exhaust type seal mechanism for exhausting to the outside.
In this case, at least one of a gas supply mechanism that supplies a specific gas to an optical path space that forms an optical path of the illumination light inside the shielding member, and an exhaust mechanism that exhausts the gas in the optical path space is further provided. It can be.
In this case, the illumination light may be vacuum ultraviolet light having a wavelength of 190 nm or less, and the specific gas may be either nitrogen or a rare gas.
In addition, by performing exposure using the exposure apparatus of the present invention in a lithography process, a pattern can be formed on an object with high accuracy, and thereby, a highly integrated microdevice can be manufactured with a high yield. it can. Therefore, it can be said that the present invention is a device manufacturing method using the exposure apparatus of the present invention from the second viewpoint.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 schematically shows an exposure apparatus 100 according to an embodiment. The exposure apparatus 100 irradiates a reticle R as a mask with exposure illumination light (hereinafter referred to as “exposure light”) EL as illumination light, and performs predetermined scanning on the reticle R and a wafer W as an object. Step-and-step of transferring the pattern of the reticle R to a plurality of shot areas on the wafer W via the projection unit PU by moving in synchronization with the direction (here, the Y-axis direction which is the left-right direction in FIG. 1). This is a scanning projection exposure apparatus, that is, a so-called scanning stepper.
The exposure apparatus 100 includes a light source (not shown), an illumination unit ILU connected to the light source via a light transmission optical system, a reticle stage RST as a mask stage for holding the reticle R, and an exposure light EL emitted from the reticle R. Are provided on the wafer W, a wafer stage WST for holding the wafer W, a control system for these, and a support base BD for supporting each component.
Here, as the light source, a light source that emits light belonging to a vacuum ultraviolet region having a wavelength of about 120 nm to about 190 nm, for example, a fluorine laser (F 2 Laser). The light source is connected to one end of the illumination system housing 102 constituting the illumination unit ILU via a light transmission optical system (not shown) including an optical axis adjusting optical system called a beam matching unit.
The light source is actually installed in a service room with a low degree of cleanness other than a clean room in which an exposure apparatus main body including an illumination unit ILU and a projection unit PU is installed, or in a utility space under the clean room floor. As a light source, a krypton dimer laser (Kr 2 Laser), argon dimer laser (Ar) with an output wavelength of 126 nm 2 Other vacuum ultraviolet light sources such as laser) may be used, or an ArF excimer laser with an output wavelength of 193 nm, a KrF excimer laser with an output wavelength of 248 nm, or the like may be used.
The illumination unit ILU includes an illumination system housing 102 that isolates the interior from the outside, an illuminance uniformizing optical system that includes an optical integrator disposed in a predetermined positional relationship therein, a relay lens, a variable ND filter, a reticle blind, and And an illumination optical system including a mirror for bending an optical path (both not shown). As the optical integrator, a fly-eye lens, a rod integrator (an internal reflection type integrator), a diffractive optical element, or the like is used. The illumination unit of the present embodiment has the same configuration as that disclosed in, for example, JP-A-6-349701 and US Pat. No. 5,534,970 corresponding thereto. To the extent permitted by national legislation in the designated or selected country designated in this international application, the disclosure in the above US patent is incorporated herein by reference.
In the illumination unit ILU, a slit-like illumination area (a slit-like area elongated in the X-axis direction defined by the reticle blind) on the reticle R on which a circuit pattern or the like is formed is irradiated with substantially uniform illuminance by the exposure light EL. Illuminate.
A flat light transmission window (not shown) is disposed near the reticle R side end in the illumination system housing 102. The light transmission window has a function of transmitting the exposure light EL from the illumination unit ILU and maintaining the inside of the illumination system housing 102 in an airtight state. Note that the light transmission window is not limited to a flat plate, and the lens constituting the illumination unit ILU may be airtightly fixed to the illumination system housing 102 to replace the light transmission window.
Of the optical members constituting the illumination unit ILU, as a material for a member that transmits the exposure light EL such as a lens, an illuminance uniforming optical system, and a light transmission window, for example, fluorite having a high transmittance to vacuum ultraviolet light is used. It is desirable to use it. However, partially, fluorine-doped quartz (so-called modified quartz) in which hydroxyl groups are excluded to about 10 ppm or less and fluorine is contained at about 1% can also be used. Moreover, it is not limited to fluorine-doped quartz, and it is also possible to use ordinary quartz, quartz having only a small number of hydroxyl groups, and quartz added with hydrogen. Further, fluoride crystals such as magnesium fluoride and lithium fluoride may be used.
In order to prevent the atmosphere that enters (inflows) from outside during maintenance in the light transmission optical system and the illumination unit ILU does not spread outside the space to be maintained, the boundary between the light transmission optical system and the illumination unit ILU In addition, a light transmissive partition member may be provided. In addition, such a partition member may be substituted with an arbitrary optical member installed in the light transmission optical system or the illumination unit ILU, and the light transmission optical system and the illumination unit ILU may be separated into a plurality of airtight spaces. good.
The support frame BD includes a first frame 111 provided on the floor F of the clean room and a second frame 112 supported by the first frame 111.
The first gantry 111 includes a plurality of (here, four) anti-vibration units 13a to 13d (the anti-vibration units 13c and 13d on the back side of FIG. 1 are not shown) provided on the floor F of the clean room. , A plurality (four in this case) of leg portions 12a to 12d (the leg portions 12c and 12d on the back side in FIG. 1 are not shown) provided through the vibration isolation units 13a to 13d, It is composed of a plate-like support member 11a supported substantially horizontally by the two legs 12a and 12c, and a plate-like support member 11b supported substantially horizontally by the remaining two legs 12b and 12d. ing.
The second gantry 112 includes a projection system side surface plate 3 as a second mask surface plate that is horizontally supported by the support members 11 a and 11 b, and a first system plate disposed above the projection system side surface plate 3. Provided between the illumination system side surface plate 2 as the mask surface plate, the projection system side surface plate 3 and the illumination system side surface plate 2, and between the projection system side surface plate 3 and the illumination system side surface plate 2. A plurality of (here, four) support columns (spacers) 26a to 26d (in FIG. 1, the support columns 26c and 26d are not shown (see FIGS. 4A and 4B)) that form a predetermined interval.
Here, the illumination system side surface plate 2 and the projection system side surface plate 3 will be described. The illumination system side surface plate 2 and the projection system side surface plate 3 are respectively formed of a material such as natural stone, ceramic, stainless steel, The opposing surfaces (that is, the lower surface of the illumination system side surface plate 2 and the upper surface of the projection system side surface plate 3) are polished so that the unevenness becomes a smooth flat surface of several μm or less.
When the material of the surface plates 2 and 3 is natural stone or porous ceramic, it is desirable to coat the surface with a fluororesin or the like to prevent the adsorption and desorption of oxygen and water vapor to the surface.
In these surface plates 2 and 3, rectangular openings 2a and 3a are formed as light transmitting portions for transmitting exposure light as shown in FIG.
The reticle stage RST is arranged between the illumination system side surface plate 2 and the projection system side surface plate 3 constituting the second frame 112 with a predetermined clearance from each surface plate, and holds the reticle R. Thus, it can move at least in the Y-axis direction. Position information of the reticle stage RST is constantly measured with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm by the reticle laser interferometer 9 shown in FIG. 1 through a moving mirror provided on the reticle stage RST. ing. The configuration of reticle stage RST, reticle laser interferometer 9 and the like will be described in detail later.
In the projection unit PU, an optical system (projection optical system) composed of a lens or a reflecting mirror made of a fluoride crystal such as fluorite or lithium fluoride is sealed with a lens barrel 109. Here, as an example of the projection optical system, a birefringent system in which both sides are telecentric and the projection magnification β is, for example, 1/4 or 1/5 is used. Therefore, as described above, when the reticle R is illuminated by the exposure light EL from the illumination unit ILU, a pattern on the reticle R corresponding to the illumination area is projected on the wafer W by the projection unit PU (projection optical system). A reduced image (partial image) of the pattern portion that is reduced and projected onto a part of the shot area and illuminated with the exposure light EL is formed.
The projection unit PU is supported in a non-contact manner by a wafer-side shielding mechanism 22 described later via a flange FLG provided slightly below the center in the height direction of the lens barrel 109.
The projection optical system is not limited to a refraction system, and any of a catadioptric system and a reflection system can be used.
The lower end of the projection unit PU is inserted into a wafer chamber 40 formed inside a partition wall 20 provided on the floor surface F via a plurality of vibration isolation units 25. A wafer stage WST that holds the wafer W and moves in a two-dimensional direction (XY two-dimensional direction) is provided in the wafer chamber 40.
The wafer stage WST is provided with a plurality of vibration isolations in the wafer chamber 40 by a wafer drive system (not shown) as a drive device including, for example, a magnetic levitation type or a gas levitation type linear motor that is levitated by static pressure of pressurized gas. The wafer stage base BS provided via the unit 19 is freely driven in the XY plane in a non-contact manner along the upper surface.
Wafer stage WST is actually mounted on XY stage 136 that is freely driven (including rotation around the Z axis (including θz rotation)) in the XY plane, and holds wafer W. A wafer table 135 or the like is provided. A wafer holder (not shown) is provided on the wafer table 135, and the wafer W is held by the wafer holder, for example, by vacuum suction. The wafer table 135 is finely driven in a Z-axis direction and an inclination direction with respect to the XY plane by a drive system (not shown). Thus, wafer stage WST is actually configured to include a plurality of stages and tables, but in the following, wafer stage WST is rotated around the X, Y, Z, and X axes by a wafer drive system. A description will be given assuming that this is a single stage that can be driven in a direction of six degrees of freedom in the direction of θx, rotation about the Y axis, θy, and θz.
The position information of wafer stage WST is always measured with a wafer laser interferometer (hereinafter referred to as “wafer interferometer”) 18 through moving mirror 17 provided on the upper surface of wafer table 135, for example, with a resolution of about 0.5 to 1 nm. It has come to be.
In practice, the moving mirror is provided with an X moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the X axis and a Y moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the Y axis. An X-laser interferometer for measuring the directional position and a Y-laser interferometer for measuring the Y-direction position are provided, but these are shown as a movable mirror 17 and a wafer interferometer 18 in FIG. For example, the end surface of the wafer stage may be mirror-finished to form a reflecting surface (corresponding to the reflecting surface of the movable mirror 17). The X laser interferometer and the Y laser interferometer are multi-axis interferometers having a plurality of measurement axes. In addition to the X and Y positions of the wafer table 135, rotation (yawing (θz rotation that is rotation around the Z axis)) is performed. , Pitching (θx rotation that is rotation around the X axis), and rolling (θy rotation that is rotation around the Y axis)) can also be measured. Therefore, in the following description, it is assumed that the position of the wafer table 135 in the X, Y, θz, θy, and θx directions of five degrees of freedom is measured by the laser interferometer 18.
The position information (or speed information) of wafer stage WST from wafer interferometer 18 described above is sent to a control device (not shown), which controls the wafer drive system based on the position information (or speed information) of wafer stage WST. Then, wafer stage WST is driven.
In the case where light having a wavelength in the vacuum ultraviolet region is used as exposure light as in this embodiment, the illumination system housing 102, the lens barrel 109 of the projection unit PU, and the wafer chamber 40 are hermetically sealed, and the interior thereof is By substituting with a gas having high transmittance for vacuum ultraviolet light such as nitrogen and rare gas (hereinafter referred to as “low-absorbing gas” as appropriate), oxygen, water vapor, hydrocarbon-based gas, etc. from the optical path Therefore, it is necessary to exclude a gas having a strong absorption characteristic for light in such a wavelength band (hereinafter, referred to as “absorbing gas” as appropriate). For this reason, in the present embodiment, the illumination system housing 102, the lens barrel 109, and the wafer chamber 40 are controlled to a predetermined temperature of, for example, 22 ° C. via the supply pipes 107, 30, and 24 connected thereto, respectively. Nitrogen or a rare gas is sent and the internal gas is exhausted through the exhaust pipes 108, 29, and 23, thereby replacing the inside with a low-absorbing gas.
Further, as shown in FIG. 1, the clearance (clearance) between the illumination system housing 102 and the illumination system side surface plate 2 shields the gas that enters (inflows) from the outside into the gap. A shielding mechanism 7 is provided, and a projection system side shielding mechanism 8 is provided in the gap between the projection system side surface plate 3 and the projection optical system PL to shield the gas that enters (inflows) from the outside into the gap. In the gap between the flange FLG of the lens barrel 109 of the projection unit PU and the partition wall 20 of the wafer chamber 40, a wafer side shielding mechanism 22 is provided to shield the gas that enters (inflows) from the outside into the gap. Yes.
These shielding mechanisms 7, 8, and 22 are each held by a holding mechanism (not shown), and a predetermined clearance is formed between the upper and lower members. The shielding mechanisms 7, 8, and 22 will be described in detail later.
The control system is mainly configured by a control device (not shown). The control device includes a so-called microcomputer (or workstation) composed of a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), etc. In addition to performing the operation, for example, synchronous scanning of the reticle R and the wafer W, stepping of the wafer W, and the like are controlled so that the exposure operation is performed accurately.
Specifically, for example, at the time of scanning exposure, the control device moves the reticle R in the + Y direction (or −Y direction) through the reticle stage RST in the speed V. R In synchronism with scanning at V = V, the wafer W moves through the wafer stage WST in the −Y direction (or + Y direction) with respect to the exposure area at a speed Vw = β · V (β is from the reticle R to the wafer W). The reticle stage RST is driven through a linear motor and a wafer drive system (to be described later) that drives the reticle stage RST in the Y-axis direction based on the measurement values of the reticle laser interferometer 9 and the wafer interferometer 18 so The position and speed of wafer stage WST are controlled.
At the time of stepping, the control device controls the position of wafer stage WST via the wafer drive system based on the measurement value of wafer interferometer 18.
Next, the configuration and the like of reticle stage RST will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 2 is a perspective view showing the reticle stage RST with a part omitted, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the reticle stage RST. 4A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
As described above, reticle stage RST is held on second frame 112 in a non-contact manner while being sandwiched between illumination system side surface plate 2 and projection system side surface plate 3 constituting second frame 112. As shown in FIG. 2, the reticle stage RST includes a reticle coarse movement stage 4 and a reticle fine movement stage 5 held by the reticle coarse movement stage 4 in a state surrounded by three directions of ± Z direction and + Y direction. And.
The reticle coarse movement stage 4 has an upper plate part 46a disposed below the illumination system side platen 2 with a small interval of several microns and a minute interval of several microns from the upper surface of the projection system side platen 3. There are provided a lower plate portion 46c that is disposed open, and an intermediate portion 46b that is disposed between the upper plate portion 46a and the lower plate portion 46c.
Movers 48a and 48b of linear motors RM1 and RM2 are provided on both side surfaces in the X-axis direction of the lower plate portion 46c via support members 47a and 47b (in FIG. 2, the support member 47a and the mover 48a). (Not shown, see FIG. 4A). These movers 48a and 48b are driven in the Y-axis direction by electromagnetic interaction with stators 49a and 49b extending in the Y-axis direction, respectively, whereby the reticle coarse movement stage 4 is moved in the Y-axis direction. Driven in the direction.
The stators 49a and 49b can be supported by the first gantry 111 that supports the second gantry 112. Alternatively, the stators 49a and 49b are not shown on the floor surface F of the clean room via a vibration isolation mechanism. It is good also as providing a support mechanism and supporting by this. The position where the movers 48a and 48b are attached is not limited to the lower plate portion 46c, but may be the intermediate portion 46b. Note that the reticle coarse movement stage 4 is accelerated and decelerated by these movable elements 48a and 48b, so that the mounting position (position in the height direction) is preferably coincident with the position of the center of gravity of the reticle coarse movement stage 4 as a whole. .
Reticle coarse movement stage 4 is driven in the Y-axis direction by linear motors RM1 and RM2 as described above, but the opposed surfaces of illumination system side surface plate 2 and projection system side surface plate 3 are parallel to each other, Since the flatness of each surface is high, even if driving in the Y-axis direction is performed, the minute interval between the surface plates 2 and 3 and the reticle coarse movement stage 4 is kept substantially constant.
As shown in FIG. 4B, Y-axis fine actuators AC1 and AC2 and X-axis fine actuator AC3 made of a voice coil motor or the like are embedded in the intermediate portion 46b. The movers of these fine movement actuators AC1 to AC3 are connected to the reticle fine movement stage 5 via stage holding members 42a, 42b, and 42c, respectively. Therefore, fine movement actuators AC1 to AC3 finely drive reticle fine movement stage 5 in the X and Y directions and in the θz direction (rotation about the Z-axis direction). In the present embodiment, in order to suppress the temperature rise of the fine movement actuators AC1 and AC2, a configuration is adopted in which a part of the fine movement actuators AC1 and AC2 is exposed to the outside of the intermediate portion 46b to facilitate heat dissipation.
The reticle coarse movement stage 4 includes a differential exhaust type static gas bearing for maintaining a predetermined clearance between the illumination system side surface plate 2 and the projection system side surface plate 3, and a reticle fine movement stage 5. A differential exhaust type hydrostatic bearing for maintaining a predetermined clearance is provided between them, which will be described in detail later.
Returning to FIG. 2, the reticle fine movement stage 5 includes a bottom surface member 55 and a partition wall 52 as a side wall provided so as to cover the top surface of the bottom surface member 55.
As shown in FIG. 4B, the bottom surface member 55 is formed of a plate-like member, and a rectangular opening 55a is formed in the vicinity of the central portion thereof, and a plurality of (here, four) are formed around the opening 55a. A reticle holding mechanism 53 is provided.
The reticle holding mechanism 53 is connected to a vacuum pump (not shown) installed in the exposure apparatus via a vacuum pipe 54 or the like introduced on the bottom member 55, and the reticle R is mounted on the reticle holding mechanism 53. Then, the reticle R is sucked and held by the reticle holding mechanism 53 by the operation of the vacuum pump. The vacuum pipe 54 is introduced into the reticle fine movement stage via the reticle coarse movement stage 4 by a gas introduction terminal such as a VCR gas connector. The vacuum piping 44 in the reticle coarse movement stage 4 is bundled together with other electric wiring connected to an actuator or the like into a wiring bundle 39 and connected to a vacuum pump. The vacuum pump may be provided in the exposure apparatus, but a vacuum pipe supplied from a vacuum pipe of a semiconductor factory or a pipe of reduced pressure air may be used as a vacuum source. The same applies to the vacuum pump described later.
The partition wall 52 is provided at the side wall portion that surrounds the four sides and at the upper end of the side wall portion, and has a size approximately the same as the reticle R for allowing the exposure light EL to pass therethrough as shown in FIG. It is comprised from the ceiling part in which the rectangular opening 52a was formed. The partition wall 52 and the bottom surface member 55 form a holding space SS for holding a reticle. In addition, the upper end surface which opposes the annular recessed grooves 58 and 59 mentioned later is formed in the ceiling part.
Further, as shown in FIG. 4B, a plane mirror 91 c as a reflecting member is provided outside the holding space SS of the reticle fine movement stage 5 and on the + X side surface of the partition wall 52. The light beam from the reticle laser interferometer 9c provided on the + X side is irradiated onto the reflecting surface of the flat mirror 91c, and the position of the reticle R in the X-axis direction is set to, for example, 0. 0 by the reticle laser interferometer 9c. It is always detected with a resolution of about 5 to 1 nm.
Further, on the outside of the partition wall 52 (outside of the holding space SS) and in the vicinity of the −Y side end portion of the bottom surface member 55, prism-shaped corner cubes (retro reflectors) 91a and 91b as reflecting surfaces are attached to the mounting member 104a. , 104b (see FIG. 2). The corner cubes 91a and 91b are irradiated with a laser beam from the reticle laser interferometers 9a and 9b, and the position of the reticle R in the Y-axis direction is, for example, 0.5 to 1 nm by the reticle laser interferometers 9a and 9b. It is always detected with a resolution of the order. Instead of the plane mirror 91c and the corner cubes 91a and 91b, for example, the + X side end surface and the −Y side end surface of the bottom member 55 may be mirror-finished.
Here, the gas hydrostatic bearing provided in the reticle coarse movement stage 4 will be described in detail with reference to FIG.
First, a differential exhaust type hydrostatic bearing (hereinafter referred to as “first bearing”) that forms a minute gap between the reticle coarse movement stage 4 and the projection system side surface plate 3 will be described.
On the bottom surface of the lower plate portion 46 c of the reticle coarse movement stage 4, an air supply side annular groove 31 is formed slightly inside the outer edge portion, and an exhaust side annular groove 32 is formed outside the air supply side annular groove 31. Is formed. The air supply side annular groove 31 is connected to an air supply passage 131 branched from one end of a substantially T-shaped air supply pipe 35 formed inside the reticle coarse movement stage 4. One end of an air supply pipe 37 is connected to the other end of the air supply pipe 35, and the other end of the air supply pipe 37 is connected to a gas supply device (not shown). Further, the exhaust-side annular groove 32 is connected to an exhaust passage 132 branched from one end of a substantially T-shaped exhaust pipe 36 formed inside the reticle coarse movement stage 4. One end of an exhaust pipe 38 is connected to the other end of the exhaust pipe 36, and the other end of the exhaust pipe 38 is connected to a vacuum pump (not shown).
With such a configuration, the low absorption gas such as nitrogen or rare gas sent from the gas supply device via the air supply pipe 37 is supplied to the air supply line 35 and the air supply formed in the reticle coarse movement stage 4. While being ejected from the supply side annular groove 31 through the passage 131, the gas around the exhaust side annular groove 32 passes through the exhaust side annular groove 32, the exhaust passage 132, the exhaust pipe 36 and the exhaust pipe 38. Via a vacuum pump (not shown). Thus, the reticle coarse movement stage 4 can be lifted by a small distance from the projection system side surface plate 3, and the outside exhaust side from the inner air supply side annular groove 31 inside the clearance (clearance) between the both. Since a gas flow toward the annular concave groove 32 (see the dotted arrow in FIG. 3) is formed, outside air (oxygen, oxygen) from the outside of the reticle coarse movement stage 4 to the inside of the reticle coarse movement stage 4, that is, the opening 4b side. It is possible to prevent the entry of (steam). Thus, the first bearing is substantially constituted by the entire lower plate portion 46c.
Next, a differential exhaust type static gas bearing (hereinafter referred to as “second bearing”) that seals between the reticle coarse movement stage 4 and the illumination system side surface plate 2 will be described.
On the upper surface of the upper plate portion 46 a of the reticle coarse movement stage 4, an air supply side annular groove 27 is formed slightly inside the outer edge, and an exhaust side annular groove 28 is formed outside the air supply side annular groove 27. Is formed. An air supply passage 133 branched from the other end of the above-described air supply pipe 35 formed in the reticle coarse movement stage 4 is connected to the air supply side annular groove 27. Further, an exhaust passage 134 branched from the other end portion of the exhaust pipe 36 formed in the reticle coarse movement stage 4 is connected to the exhaust-side annular groove 28.
With such a configuration, a low-absorbing gas such as nitrogen or a rare gas sent from the gas supply device via the air supply pipe 37 is supplied to the air supply line 35 formed in the reticle coarse movement stage 4 and the air supply line 35. While being ejected from the air supply side annular groove 27 through the air passage 133, the gas around the exhaust side annular groove 28 is exhausted from the exhaust side annular groove 28, the exhaust passage 134, the exhaust pipe 36 and the exhaust pipe 38. Is sucked by a vacuum pump (not shown). As a result, a predetermined clearance can be maintained between the reticle coarse movement stage 4 and the illumination system side surface plate 2, and the gas flow from the inside to the outside within the clearance (see the dotted arrow in FIG. 3). ) Is formed, it is possible to prevent outside air (oxygen, water vapor) from entering (inflowing) from the outside of the reticle coarse movement stage 4 to the inside of the reticle coarse movement stage 4, that is, the opening 4a side. It has become. As described above, the second bearing is substantially constituted by the entire upper plate portion 46a.
Next, a differential exhaust type static gas bearing (hereinafter referred to as “third bearing”) that forms a minute gap between the lower plate portion 46c of the reticle coarse movement stage 4 and the reticle fine movement stage 5 will be described. To do.
On the upper surface of the lower plate portion 46 c of the reticle coarse movement stage 4, an air supply side annular groove 33 is formed outside the opening 4 b, and an exhaust side annular groove 34 is formed further outside the air supply side annular groove 33. Is formed. The aforementioned air supply passage 131 formed inside the reticle coarse movement stage 4 is connected to the air supply side annular groove 33. Further, the exhaust-side annular groove 34 is connected to the exhaust passage 132 formed inside the reticle coarse movement stage 4.
With such a configuration, a low-absorbing gas such as nitrogen or a rare gas sent from the gas supply device via the air supply pipe 37 is supplied to the air supply line 35 formed in the reticle coarse movement stage 4 and the air supply line 35. While being ejected from the supply side annular groove 33 through the air passage 131, the gas around the exhaust side annular groove 34 is discharged into the exhaust side annular groove 34, the exhaust passage 132, the exhaust pipe 36 and the exhaust pipe 38. Is sucked by a vacuum pump (not shown).
Here, in reality, the lower end surface of the reticle fine movement stage 5 is disposed close to the annular concave grooves 33, 34, so that the gas injected from the air supply side annular concave groove 33 is the reticle fine movement stage 5. The air flows around it while being pushed up, and is sucked by the exhaust-side annular groove 34. That is, the above-mentioned close arrangement (floating support) is achieved by slightly raising the reticle fine movement stage 5 from the reticle coarse movement stage 4 by the pushing-up action by the gas injected from the air supply side annular groove 33, and In the clearance (clearance) between the reticle coarse movement stage 4 and the reticle fine movement stage 5, the gas flows from the supply side annular groove 33 toward the exhaust side annular groove 34 (see the dotted arrows in FIG. 3). ) To prevent outside air (oxygen, water vapor) from entering (inflowing) from the outside of the reticle fine movement stage 5 into the inside of the reticle fine movement stage 5, that is, the space side where the reticle R is held. It is possible. Thus, the third bearing is substantially constituted by the lower plate portion 46c.
Next, a differential exhaust type static gas bearing (hereinafter referred to as “fourth bearing”) that seals the space between the upper plate portion 46a of the reticle coarse movement stage 4 and the reticle fine movement stage 5 will be described.
An air supply side annular groove 58 is formed outside the opening 4 a on the lower surface of the upper plate portion 46 a of the reticle coarse movement stage 4, and an exhaust side annular groove 59 is formed further outside the air supply side annular groove 58. Is formed. The above-described air supply passage 133 formed in the reticle coarse movement stage 4 is connected to the air supply side annular groove 58. Further, the exhaust-side annular groove 59 is connected to the above-described exhaust passage 134 formed inside the reticle coarse movement stage 4.
With such a configuration, a low-absorbing gas such as nitrogen or a rare gas sent from the gas supply device via the air supply pipe 37 is supplied to the air supply line 35 formed in the reticle coarse movement stage 4 and the air supply line 35. The gas around the exhaust-side annular groove 59 is ejected from the supply-side annular groove 58 through the air passage 133, and the exhaust-side annular groove 59, the exhaust passage 134, the exhaust pipe 36, and the exhaust pipe 38. Is sucked by a vacuum pump (not shown).
Actually, the upper end surface of the reticle fine movement stage 5 is disposed close to the annular concave grooves 58 and 59, so that a predetermined distance between the reticle fine movement stage 5 and the upper plate portion 46a of the reticle coarse movement stage is set. In this clearance, a gas flow (see the dotted arrow in FIG. 3) is formed from the supply-side annular groove 58 to the exhaust-side annular groove 59. Therefore, it is possible to prevent outside air (oxygen, water vapor) from entering (inflowing) from the outside of the reticle fine movement stage 5 to the inside of the reticle fine movement stage 5, that is, the space side where the reticle R is held. . Thus, the fourth bearing is substantially constituted by the upper plate portion 46a.
Note that the relative movement amount of the reticle coarse movement stage 4 and the reticle fine movement stage 5 is a very small amount that corrects the position control of the reticle coarse movement stage 4 by the linear motors RM1 and RM2, and is specifically about several μm. It is an amount within the range of the width. Therefore, the differential exhaust performed by the reticle coarse movement stage 4 with respect to the upper and lower end surfaces of the reticle fine movement stage 5 described above (that is, the differential exhaust by the third and fourth bearings) is the gas injection amount and the suction amount. Even a small amount may not be a problem. Further, when both end surfaces arranged close to each other have sufficient slip and airtightness, a bearing (that is, a third and a third) between the reticle coarse movement stage 4 and the reticle fine movement stage 5 is used. 4 bearing) may not be provided.
Each stage is supported in a non-contact manner by the first to fourth bearings described above, and the reticle coarse movement stage 4, the illumination system side surface plate 2, and the projection system side surface are fixed to the space where the reticle R is held. Inflow of gas from the outside through the gap (clearance) between the disk 3 and the gap (clearance) between the reticle coarse movement stage 4 and the reticle fine movement stage 5 is almost completely prevented.
Here, as shown in FIG. 3, a part of nitrogen or a rare gas flowing in the air supply pipe 37 connected to the reticle coarse movement stage 4 is branched from the air supply pipe 35 in the reticle coarse movement stage 4. A gas supply mechanism for supplying nitrogen or a rare gas into the holding space SS by flowing into the opening from the side walls of the opening 4a and the opening 4b formed in the reticle coarse movement stage 4 through the supply branch pipes 221a and 221b. Can be realized. On the other hand, a gas exhaust mechanism is realized by exhausting the gas in the holding space SS from the side walls of the openings 4a and 4b via the exhaust branch pipes 222a and 222b branched from the exhaust pipe line 36. Can do. With the gas supply mechanism and the gas exhaust mechanism, it is possible to replace the inside of the space where the reticle R is held with nitrogen or a rare gas with little exposure light absorption in conjunction with the above airtightness. The supply branch pipes 221a and 221b may be provided between the supply side annular groove 58 and the opening 4a and between the supply side annular groove 33 and the opening 4b.
Returning to FIG. 1, the illumination system side shielding mechanism 7 is held by a holding mechanism (not shown) through a predetermined clearance with respect to the illumination system housing 102 and the illumination system side surface plate 2, and is shown in FIG. 5A. As shown, it is configured to include a shielding member 7a having a cylindrical shape having an internal space IS.
A first air supply groove 89 having an annular shape and an annular first exhaust groove 87 having a diameter larger than that of the first air supply groove 89 are formed on the upper end surface of the shielding member 7a. A second air supply groove 88 having an annular shape and a second exhaust groove 86 having a larger diameter than the second air supply groove 88 are formed on the lower end surface of the shielding member 7a. The first air supply groove 89 and the second air supply groove 88 are connected to a plurality of (for example, three) air supply pipes 85 formed in the shielding member 7a, respectively. The exhaust groove 86 is connected to a plurality of (for example, three) exhaust pipes 84 formed in the shielding member 7a. Each of the air supply pipes 85 is connected to the other end of an air supply pipe 81 whose one end is connected to a gas supply device (not shown) from the outside of the shielding member 7a. The exhaust pipe 84 is connected to the other end of the exhaust pipe 82, one end of which is connected to a vacuum pump (not shown) from the outside of the shielding member 7 a.
Apart from these, the shielding member 7 a is formed with a gas supply pipe 118 and a gas exhaust pipe 117 so as to communicate with the internal space IS from the outside, and one end of the gas supply pipe 118 is formed. The other end of a gas supply pipe 83 whose one end is connected to a gas supply device (not shown) is connected to the other end, and a nozzle 119 is connected to the other end. Further, the other end of the gas exhaust pipe 90 whose one end is connected to a vacuum pump (not shown) is connected to one end outside the gas exhaust pipe line 117.
According to the illumination system side shielding mechanism 7 configured as described above, nitrogen and rare gas are supplied from the gas supply mechanism to the internal space IS through the gas supply pipe 83, the gas supply pipe 118, and the nozzle 119. At the same time, the gas in the internal space IS is exhausted by the vacuum pump through the gas exhaust pipe 117 and the gas exhaust pipe 90. In this way, the gas in the internal space IS is replaced with nitrogen or a rare gas.
Further, when a gas such as nitrogen or a rare gas is supplied from the gas supply mechanism via the supply pipe 81 and the supply pipe 85, the lower end of the illumination system housing 102 and the upper end of the shielding member 7a are supplied from the supply groove 89. The gas is supplied into a gap (clearance) between the gas and the gas, and the gas in the gap is vacuumed by the vacuum pump through the exhaust pipe 84 and the exhaust pipe 82, so that the inside of the gap is inside. A gas flow from the outside toward the outside is formed.
Similarly, on the lower surface side of the shielding member 7b, the gas is supplied from the air supply groove 88 to the gap (clearance) between the lower end surface of the shielding member 7b and the upper end surface of the illumination system side surface plate 2. At the same time, the gas in the gap is exhausted from the exhaust groove 86, whereby a gas flow from the inside toward the outside is formed in the gap.
That is, as in the case of the reticle stage RST described above, it is possible to prevent the inflow of gas from the outside to the internal space IS through the upper and lower gaps of the illumination system side shielding mechanism 7. That is, such a configuration realizes the first sealing mechanism on the upper and lower end surfaces of the shielding member 7a.
Here, since the illumination system side shielding mechanism 7 is not in contact with both the illumination system housing 102 and the illumination system side surface plate 2, the vibration of the illumination system side surface plate 2 is transmitted to the illumination system housing 102, and the illumination unit ILU performance is not degraded. However, actually, even if the illumination system side shielding mechanism 7 is in contact with either one of the illumination system housing 102 or the illumination system side surface plate 2, vibration is not transmitted to the other, so either It is good also as making an end surface contact and fixing. In this case, it is desirable to improve the airtightness by providing an O-ring or the like on the contact surface.
In addition, when a bearing is employ | adopted for both end surfaces, it is desirable to provide the holding mechanism holding the illumination system side shielding mechanism 7 separately from the support base BD.
Further, the bellows and the drive capable of adjusting the expansion and contraction and tilt so that the distance between the illumination system side shielding mechanism 7 and the object (the illumination system housing 102 or the illumination system side surface plate 3) arranged in the vicinity thereof can be adjusted optimally. A mechanism may be provided.
Returning to FIG. 1, the projection system side shielding mechanism 8 is configured similarly to the illumination system side shielding mechanism 7.
That is, as shown in FIG. 5B, the projection system side shielding mechanism 8 is disposed between the projection system side surface plate 3 and the projection unit PU, and a holding mechanism (not shown) is provided with respect to each through a predetermined clearance. And a cylindrical shielding member 8a having an internal space SP and the like.
Nitrogen or a rare gas is supplied to the internal space SP of the shielding member 8a from a gas supply device (not shown) through a gas supply pipe 183, a gas supply pipe 218, and a nozzle 219, a gas exhaust pipe 217, and a gas Gas in the internal space SP is replaced by exhausting the gas in the internal space SP by a vacuum suction mechanism (not shown) through the exhaust pipe 190.
Also, nitrogen or a rare gas is supplied from the supply grooves 188 and 189 to the upper and lower gaps (clearances) of the shielding member 8a, and the gas in the gap is sucked from the exhaust grooves 186 and 187. As a result, a gas flow from the inside to the outside of the shielding member 8a is formed in any gap, so that it is possible to prevent the gas from flowing into the space SP from the outside of the shielding member 8a. Yes. That is, the second sealing mechanism on the upper and lower end surfaces of the shielding member 8a is realized by such a configuration.
Further, since the projection system side shielding mechanism 8 is in non-contact with both the projection system side surface plate 3 and the projection unit PU, the vibration of the projection system side surface plate 3 is transmitted to the projection unit PU, and the imaging performance is deteriorated. There is nothing. However, in actuality, even if the projection system side shielding mechanism 8 is in contact with either the projection system side surface plate 3 or the projection unit PU, vibration is not transmitted to the other, so that either end face is brought into contact. It may be fixed. In this case, it is desirable to improve the airtightness by providing an O-ring or the like on the contact surface.
With the configuration as described above, the optical path of exposure light from the illumination system unit ILU (housing 102) to the projection unit PU (lens barrel 109) can be shielded from the outside air.
Returning to FIG. 1, the wafer side shielding mechanism 22 is held between the lower surface of the flange FLG of the lens barrel 109 of the projection optical system PL and the upper surface of the partition wall 20 of the wafer chamber 40 by a holding mechanism (not shown). A predetermined clearance is formed between the upper surface of the third shielding mechanism 22 and the lower surface of the flange FLG, and between the lower surface of the third shielding mechanism 22 and the upper surface of the partition wall 20 of the wafer chamber 40. Yes.
The wafer side shielding mechanism 22 is also configured in the same manner as the first and second shielding mechanisms 7 and 8 described above, and the upper and lower end surfaces of the wafer side shielding mechanism 22 are filled with gas from the inside toward the outside. A flow is formed. Thereby, it is possible to prevent the gas outside the wafer side shielding mechanism 22 from flowing into the internal space of the third shielding mechanism 22.
By providing the wafer side shielding mechanism 22 in this way, the inflow of outside air into the wafer chamber 40 can be suppressed as much as possible.
As is apparent from the above description, the gas supply mechanism of the illumination system side shielding mechanism 7 is constituted by the gas supply mechanism (not shown), the gas supply pipe 83, the gas supply pipe 118, and the nozzle 119, and a vacuum pump (not shown). The gas exhaust pipe 90 and the gas exhaust pipe line 117 constitute an exhaust mechanism of the illumination system side shielding mechanism 7. Further, a gas supply mechanism of the projection system side shielding mechanism 8 is constituted by a gas supply mechanism (not shown), a gas supply pipe 183, a gas supply pipe 218, and a nozzle 219, and a vacuum pump, a gas exhaust pipe 190, and a gas exhaust not shown. An exhaust mechanism of the projection system side shielding mechanism 8 is configured by the pipe line 217.
As described above in detail, according to the exposure apparatus 100 of the present embodiment, the holding space SS is formed inside the reticle stage RST that can move at least in the Y-axis direction within a moving plane substantially perpendicular to the optical path of the exposure light EL. The reticle R is held in the holding space SS. An illumination system side surface plate 2 and a projection system side surface plate 3 are arranged on the illumination unit ILU side and the projection unit PU side of the reticle stage RST with a predetermined clearance therebetween. The illumination system side surface plate 2 and the projection system side surface plate 3 are formed with openings 2a and 3a serving as passages for the exposure light EL in a part of each of the illumination system side surface plate 2 and the surface facing the reticle stage RST. The moving guide surface of the RST is used. That is, the exposure light EL enters the holding space SS of the reticle stage RST through the opening 2a of the illumination system side surface plate 2, the reticle R is illuminated by the exposure light EL, and light transmitted through the reticle R is projected. Injected from the opening 3 a of the system side surface plate 3. In addition, a reticle stage is disposed between the illumination system side surface plate 2 and the projection system side surface plate 3 with a predetermined clearance therebetween, so that a gap (clearance) between each surface plate and the reticle stage RST is respectively provided. Thus, it is possible to effectively prevent outside air from entering (flowing into) the holding space SS.
Therefore, by adopting the above-described configuration, it is possible to obtain the same effect as when the entire reticle stage is covered with a large partition, and the entire exposure apparatus can be reduced in size and weight. In addition, when the inside of the holding space SS is replaced with a gas having a small absorption of the exposure light EL, the entire amount of the reticle stage is covered with a partition wall, and the amount of gas used is reduced compared to the case where the inside is replaced with the gas, Cost can be reduced.
Further, by the first bearing and the second bearing, between the reticle stage RST (more specifically, the reticle coarse movement stage 4), the illumination system side surface plate 2, and the projection system side surface plate 3, from the inside to the outside. Since the flow of the gas which goes is formed, the inflow of the external air with respect to the inside of the holding space SS can be prevented, and the airtightness of the holding space SS can be further improved.
In addition, the third bearing and the fourth bearing can prevent the outside air from flowing into the holding space SS through the gap between the reticle coarse movement stage 4 and the reticle fine movement stage 5.
Further, since all the bearings of reticle stage RST are provided on the reticle coarse movement stage 4 side, the reticle fine movement stage 5 can be reduced in weight, and the position control accuracy of the reticle fine movement stage is improved, and as a result, the exposure precision. Can be improved.
Further, since the adsorption of the reticle R on the reticle fine movement stage 5 is realized by the vacuum pipe 54 introduced from the reticle coarse movement stage 4 side, the reticle fine movement stage 5 is compared with the case where the vacuum pipe 54 is directly introduced into the reticle fine movement stage 5. The movement of fine movement stage 54 is restricted as much as possible by the piping.
Further, by providing the illumination system side shielding mechanism 7 and the projection system side shielding mechanism 8, the optical path of the exposure light from the illumination unit ILU (illumination system housing 102) to the projection unit PU (lens barrel 109) is shielded from the outside air. Is possible. Then, by replacing the space where the optical path of the exposure light is arranged with a low-absorbing gas such as nitrogen or a rare gas, the absorption of the exposure light is suppressed, and high-accuracy exposure can be realized.
In the present embodiment, a reflection mirror used for position measurement of the reticle fine movement stage 5 is provided outside the holding space of the reticle fine movement stage 5, and the reflection mirror is irradiated with laser light from the laser interferometer. Thus, since the position of the reticle fine movement stage is measured, the interferometer optical path is not arranged in the purge space, so that it is not affected by measurement errors due to fluctuations in gas purge accuracy. Therefore, the position control performance of the reticle stage is improved, and as a result, the exposure accuracy can be improved.
Further, in the present embodiment, the reticle stage RST and wafer stage WST, which are vibration sources, and other portions are separately supported, and the exposure accuracy is hardly transmitted to the optical system or the like. The influence of vibration on the is reduced as much as possible.
In the above embodiment, the openings are formed as the light transmitting portions of the illumination system side surface plate 2 and the projection system side surface plate 3, but the present invention is not limited to this, and the entire surface plate may be formed of a transparent member. It is good also as a part which the exposure light permeate | transmits is comprised with a transparent member. As the transparent member in this case, fluorite or modified quartz can be used as in the projection optical system and the illumination optical system.
Note that it is not always necessary to provide both the gas supply mechanism and the gas exhaust mechanism in any of the shielding mechanisms 7, 8, 22 and the holding space SS in the reticle stage RST.
In the above embodiment, the low exhaust gas such as nitrogen or rare gas is adopted as the gas used for the differential exhaust type gas static pressure bearing and the seal mechanism. If the amount of exhaust due to is greater than the amount of air supplied by the gas supply device, air or the like may be employed.
In the above embodiment, it is assumed that the projection unit PU is provided with a straight barrel type barrel. However, when the projection optical system is a catadioptric type, the barrel is bent or projected in the middle. Needless to say, it may occur. Even in such a case, the present invention can be applied by disposing a differential exhaust type air seal mechanism on the reticle side end face or wafer side end face of the lens barrel.
In the above embodiment, the upper plate portion 46a and the lower plate portion 46c constituting the reticle coarse movement stage 4 are connected only by the intermediate portion 46b. However, the present invention is not limited to this, and the reticle coarse movement stage 4 is not limited thereto. It is also possible to further provide a support column that connects the upper plate portions 46a and 46b to the Y-side front portion (−Y side) of the Y-side, thereby further improving the rigidity.
In the above embodiment, the gas supplied to each bearing and the gas supplied into the holding space SS in which the reticle is held are temperature-controlled to a predetermined temperature (for example, 22 ° C.), and particles, organic substances, water vapor It is desirable to use a material from which foreign matter such as has been sufficiently removed.
Further, in the above embodiment, the case where each bearing has a double structure having an air supply annular groove and an exhaust annular groove has been described. However, the present invention is not limited to this, and the groove has a triple structure. A similar airtight effect can be obtained by supplying gas from a groove located in the middle of the two and sucking gas from two grooves sandwiching the middle groove. Furthermore, it goes without saying that a quadruple bearing in which the above double structure is doubled can be employed. That is, the number of grooves can be arbitrarily selected for each bearing.
When supplying a part of nitrogen or rare gas into the holding space SS, nitrogen or rare gas is supplied from at least one of the illumination system side shielding mechanism and the projection system side shielding mechanism instead of the supply branch pipes 221a and 221b. It is good also as supplying a part. Further, nitrogen or a rare gas may be supplied into the holding space SS by using at least one of the illumination system side shielding mechanism and the projection system side shielding mechanism together with the air supply branch pipes 221a and 221b.
In the above embodiment, the case where the gas purge method of the present invention is adopted in the step-and-scan type exposure apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and a step-and-repeat type exposure apparatus. It can apply suitably also about (what is called a stepper).
In the exposure apparatus of the above embodiment, F is used as the exposure light source. 2 Laser, Kr 2 Laser, Ar 2 Although a laser light source such as a laser, an ArF excimer laser, or a KrF excimer laser is used, the present invention is not limited to this. For example, when vacuum ultraviolet light is used as the illumination light for exposure, for example, a single-wavelength laser beam oscillated from a DFB semiconductor laser or fiber laser, or a single wavelength laser beam in the visible range, for example, erbium (or erbium and ytterbium Both of them may be amplified with a fiber amplifier doped and then a harmonic wave converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal may be used. Further, the magnification of the projection unit may be not only a reduction system but also an equal magnification or an enlargement system.
An illumination unit and projection unit composed of a plurality of lenses are incorporated in the exposure apparatus main body, optical adjustment is performed, and a wafer stage (including a reticle stage in the case of a scan type) is formed in the exposure apparatus main body. Install and connect the wiring and piping, assemble the partition walls constituting the reticle chamber and wafer chamber, connect the gas piping system, connect each part to the control system, and further adjust the overall (electrical adjustment, operation check, etc.) ), An exposure apparatus according to the present invention such as the exposure apparatus 100 of the above embodiment can be manufactured. The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room where the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
Further, the present invention is not only an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element, but also an exposure apparatus for transferring a device pattern onto a glass plate, which is used for manufacturing a display including a liquid crystal display element, a plasma display, an organic EL, or the like. The present invention can also be applied to an exposure apparatus used for manufacturing a thin film magnetic head, an exposure apparatus for transferring a device pattern onto a ceramic wafer, an imaging device (such as a CCD), a micromachine, and an exposure apparatus used for manufacturing a DNA chip. Further, in order to manufacture reticles or masks used in not only microdevices such as semiconductor elements but also light exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X-ray exposure apparatuses, electron beam exposure apparatuses, etc., glass substrates or silicon wafers, etc. The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
<Device manufacturing method>
Next, an embodiment of a device manufacturing method that uses the above-described exposure apparatus in a lithography process will be described.
FIG. 6 shows a flowchart of a manufacturing example of a device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). As shown in FIG. 6, first, in step 301 (design step), device function / performance design (for example, circuit design of a semiconductor device) is performed, and pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step 302 (mask manufacturing step), a mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step 303 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.
Next, in step 304 (wafer processing step), using the mask and wafer prepared in steps 301 to 303, an actual circuit or the like is formed on the wafer by lithography or the like as will be described later. Next, in step 305 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step 304. Step 305 includes processes such as a dicing process, a bonding process, and a packaging process (chip encapsulation) as necessary.
Finally, in step 306 (inspection step), the device created in step 305 is inspected, such as an operation confirmation test and an endurance test. After these steps, the device is completed and shipped.
FIG. 7 shows a detailed flow example of step 304 in the semiconductor device. In FIG. 7, in step 311 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. In step 312 (CVD step), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 313 (electrode formation step), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 314 (ion implantation step), ions are implanted into the wafer. Each of the above steps 311 to 314 constitutes a pre-processing process at each stage of the wafer processing, and is selected and executed according to a necessary process at each stage.
At each stage of the wafer process, when the above pre-process is completed, the post-process is executed as follows. In this post-processing process, first, in step 315 (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Subsequently, in step 316 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred to the wafer by the lithography system (exposure apparatus) and the exposure method described above. Next, in step 317 (development step), the exposed wafer is developed, and in step 318 (etching step), the exposed members other than the portion where the resist remains are removed by etching. In step 319 (resist removal step), the resist that has become unnecessary after the etching is removed.
By repeatedly performing these pre-processing steps and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
If the device manufacturing method of the present embodiment described above is used, the exposure apparatus of the above-described embodiment is used in the exposure step (step 316). Therefore, an exposure apparatus that is miniaturized with almost no decrease in exposure accuracy is provided in a semiconductor factory. By providing a large number of them in the inside, productivity of a highly integrated device can be improved.
Industrial applicability
As described above, the exposure apparatus of the present invention is suitable for transferring a device pattern onto an object such as a wafer. The device manufacturing method of the present invention is suitable for the production of highly integrated devices.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 schematically shows an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view in which the reticle stage and the vicinity thereof are partially omitted.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the reticle stage.
4A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 5A is a longitudinal sectional view showing the configuration of the first shielding mechanism, and FIG. 5B is a longitudinal sectional view showing the configuration of the second shielding mechanism.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the device manufacturing method according to the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing a specific example of step 304 in FIG.

Claims (19)

照明光によりマスクを照明する照明ユニットと；
前記マスクに形成されたパターンを物体上に投影する投影ユニットと；
前記マスクを保持する保持空間がその内部に形成され、前記照明光の光路にほぼ垂直な移動面内で少なくとも一軸方向に移動可能なマスクステージと；
前記マスクステージの前記照明ユニット側に所定の第１クリアランスを介して配置され、前記照明光が透過する光透過部が一部に設けられ、前記マスクステージに対向する対向面が形成された第１のマスク定盤と；
前記マスクステージの前記投影ユニット側に所定の第２クリアランスを介して配置され、前記照明光が透過する光透過部が一部に設けられ、前記マスクステージに対向する対向面が形成された第２のマスク定盤と；を備える露光装置。An illumination unit that illuminates the mask with illumination light;
A projection unit that projects a pattern formed on the mask onto an object;
A holding stage for holding the mask formed therein, and a mask stage movable in at least one axial direction within a moving plane substantially perpendicular to the optical path of the illumination light;
A first light-transmitting part that is disposed on the illumination unit side of the mask stage via a predetermined first clearance, is provided in part with a light transmission part through which the illumination light is transmitted, and has a facing surface that faces the mask stage. Mask surface plate of;
A second light-transmitting portion that is disposed on the projection unit side of the mask stage via a predetermined second clearance, is provided in part with a light transmission portion through which the illumination light is transmitted, and has a facing surface that faces the mask stage. An exposure apparatus comprising: a mask surface plate. 請求項１に記載の露光装置において、
前記マスクステージに設けられ、前記第２のマスク定盤の前記対向面に対して所定ガスを噴射するとともに、前記対向面近傍の空間内のガスを吸引して外部に排気することにより、前記第２クリアランスを形成する差動排気型の第１の気体静圧軸受を更に備えることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 1,
A predetermined gas is provided on the mask stage and injects a predetermined gas onto the facing surface of the second mask surface plate, and sucks and exhausts the gas in the space near the facing surface to the outside. An exposure apparatus, further comprising a differential exhaust type first gas hydrostatic bearing that forms two clearances. 請求項２に記載の露光装置において、
前記マスクステージに設けられ、前記第１のマスク定盤の前記対向面に対して所定ガスを噴射するとともに、前記対向面近傍の前記第１クリアランス内のガスを吸引して外部に排気する差動排気型の第２の気体静圧軸受を更に備えることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 2, wherein
A differential that is provided on the mask stage and injects a predetermined gas to the facing surface of the first mask surface plate and sucks the gas in the first clearance near the facing surface and exhausts it to the outside. An exposure apparatus further comprising an exhaust-type second gas static pressure bearing. 請求項３に記載の露光装置において、
前記第１、第２の気体静圧軸受の少なくとも一方は、前記所定ガスの噴射口に連通する給気側環状凹溝と、該給気側環状凹溝の外周側に配置され前記所定ガスの排気口に連通する排気側環状凹溝とを有することを特徴とする露光装置。In the exposure apparatus according to claim 3,
At least one of the first and second gas hydrostatic bearings is disposed on an air supply side annular groove that communicates with the predetermined gas injection port and on an outer peripheral side of the air supply side annular groove. An exposure apparatus having an exhaust-side annular groove communicating with an exhaust port. 請求項１に記載の露光装置において、
前記マスクステージは、前記マスク保持空間が形成され前記マスクを保持する微動ステージと、該微動ステージを前記移動面に平行な面内で微動可能に保持し、前記第１、第２のマスク定盤にそれぞれ対向する面が形成された粗動ステージとを有することを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 1,
The mask stage has a fine movement stage in which the mask holding space is formed and holds the mask, and holds the fine movement stage so that the fine movement stage can be finely moved in a plane parallel to the moving surface, and the first and second mask surface plates And a coarse movement stage having surfaces facing each other. 請求項５に記載の露光装置において、
前記微動ステージに対向する前記粗動ステージの対向面のうち、前記投影ユニット側の対向面に設けられ、該対向面に対向する前記微動ステージの面に所定ガスを噴射するとともに、前記微動ステージの面近傍のガスを吸引して外部に排気する差動排気型の第１の気体静圧軸受を更に備えることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 5, wherein
Among the opposed surfaces of the coarse movement stage facing the fine movement stage, the predetermined surface is provided on the opposite surface on the projection unit side, injects a predetermined gas onto the surface of the fine movement stage facing the opposed surface, and the fine movement stage An exposure apparatus, further comprising: a differential exhaust type first gas static pressure bearing that sucks a gas in the vicinity of the surface and exhausts the gas to the outside. 請求項６に記載の露光装置において、
前記微動ステージに対向する前記粗動ステージの対向面のうち、前記照明ユニット側の対向面に設けられ、該対向面に対向する前記微動ステージの面に所定ガスを噴射するとともに、前記微動ステージと前記粗動ステージとの間のクリアランス内部のガスを吸引して外部に排気する差動排気型の第２の気体静圧軸受を更に備えることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 6, wherein
Among the opposed surfaces of the coarse movement stage facing the fine movement stage, the predetermined gas is sprayed onto the surface of the fine movement stage facing the illumination unit, and the fine movement stage, An exposure apparatus, further comprising: a differential exhaust type second gas hydrostatic bearing that sucks gas inside the clearance between the coarse movement stage and exhausts the gas outside. 請求項７に記載の露光装置において、
前記第１、第２の気体静圧軸受の少なくとも一方は、前記所定ガスの噴射口に連通する給気側環状凹溝と、該給気側環状凹溝の外周側に配置され前記所定ガスの排気口に連通する排気用凹溝とを有することを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 7, wherein
At least one of the first and second gas hydrostatic bearings is disposed on an air supply side annular groove that communicates with the predetermined gas injection port and on an outer peripheral side of the air supply side annular groove. An exposure apparatus having an exhaust recessed groove communicating with an exhaust port. 請求項５に記載の露光装置において、
前記微動ステージは、前記保持空間を形成することを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 5, wherein
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the fine movement stage forms the holding space. 請求項９に記載の露光装置において、
前記微動ステージは、前記保持空間を形成する側壁を備え、
前記側壁の外面側に設けられる反射部材にレーザ光を照射し、前記反射部材の反射面で反射した反射光に基づいて前記微動ステージの位置を計測するレーザ干渉計を、更に備えることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 9, wherein
The fine movement stage includes a side wall that forms the holding space,
It further comprises a laser interferometer that irradiates a reflecting member provided on the outer surface side of the side wall with laser light and measures the position of the fine movement stage based on the reflected light reflected by the reflecting surface of the reflecting member. Exposure equipment. 請求項１に記載の露光装置において、
前記保持空間に対して、特定ガスを供給するガス供給機構と、前記保持空間内のガスを排気するガス排気機構との少なくとも一方を更に備えることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 1,
An exposure apparatus, further comprising at least one of a gas supply mechanism that supplies a specific gas to the holding space and a gas exhaust mechanism that exhausts the gas in the holding space. 請求項１１に記載の露光装置において、
前記照明光は、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光であり、
前記特定ガスは、窒素及び希ガスのいずれかであることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 11, wherein
The illumination light is vacuum ultraviolet light having a wavelength of 190 nm or less,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the specific gas is one of nitrogen and a rare gas. 請求項１に記載の露光装置において、
前記第１のマスク定盤と前記照明ユニットとの少なくとも一方に対して接することなく所定のクリアランスを介して配置され、前記第１のマスク定盤と前記照明ユニットとの間の空間をほぼ遮蔽する遮蔽部材と；
前記遮蔽部材に設けられ、前記第１のマスク定盤と前記照明ユニットの少なくとも一方に所定のガスを噴射するとともに前記クリアランス内のガスを吸引して外部に排気する差動排気型のシール機構と；を更に備えることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 1,
The first mask surface plate and the illumination unit are arranged through a predetermined clearance without contacting each other, and substantially shield the space between the first mask surface plate and the illumination unit. A shielding member;
A differential exhaust type seal mechanism that is provided on the shielding member and injects a predetermined gas to at least one of the first mask surface plate and the illumination unit and sucks the gas in the clearance to exhaust the gas to the outside; An exposure apparatus. 請求項１３に記載の露光装置において、
前記遮蔽部材の内部の前記照明光の光路を形成する光路空間に特定ガスを供給するガス供給機構と、前記光路空間内のガスを排気する排気機構との少なくとも一方を更に備えることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 13, wherein
The apparatus further includes at least one of a gas supply mechanism that supplies a specific gas to an optical path space that forms an optical path of the illumination light inside the shielding member, and an exhaust mechanism that exhausts the gas in the optical path space. Exposure device. 請求項１４に記載の露光装置において、
前記照明光は、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光であり、
前記特定ガスは、窒素及び希ガスのいずれかであることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 14, wherein
The illumination light is vacuum ultraviolet light having a wavelength of 190 nm or less,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the specific gas is one of nitrogen and a rare gas. 請求項１に記載の露光装置において、
前記第２のマスク定盤と前記投影ユニットとの少なくとも一方に対して接することなく所定のクリアランスを介して配置され、前記第２のマスク定盤と前記投影ユニットとの間の空間をほぼ遮蔽する遮蔽部材と；
前記遮蔽部材に設けられ、前記第２のマスク定盤と前記投影ユニットとの少なくとも一方に所定のガスを噴射するとともに前記クリアランス内のガスを吸引して外部に排気する差動排気型のシール機構と；を更に備えることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 1,
Arranged through a predetermined clearance without contacting at least one of the second mask surface plate and the projection unit, the space between the second mask surface plate and the projection unit is substantially shielded. A shielding member;
A differential exhaust type seal mechanism that is provided on the shielding member and injects a predetermined gas to at least one of the second mask surface plate and the projection unit, and sucks the gas in the clearance to exhaust it to the outside. And an exposure apparatus. 請求項１６に記載の露光装置において、
前記遮蔽部材の内部の前記照明光の光路を形成する光路空間に特定ガスを供給するガス供給機構と、前記光路空間内のガスを排気する排気機構との少なくとも一方を更に備えることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 16, wherein
The apparatus further includes at least one of a gas supply mechanism that supplies a specific gas to an optical path space that forms an optical path of the illumination light inside the shielding member, and an exhaust mechanism that exhausts the gas in the optical path space. Exposure device. 請求項１７に記載の露光装置において、
前記照明光は、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外光であり、
前記特定ガスは、窒素及び希ガスのいずれかであることを特徴とする露光装置。The exposure apparatus according to claim 17, wherein
The illumination light is vacuum ultraviolet light having a wavelength of 190 nm or less,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the specific gas is one of nitrogen and a rare gas. リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。A device manufacturing method including a lithography process,
In the said lithography process, it exposes using the exposure apparatus as described in any one of Claims 1-18, The device manufacturing method characterized by the above-mentioned.
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