WO1999036950A1 - Systeme d'exposition, appareil d'exposition, et dispositif revelateur du revetement - Google Patents

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WO1999036950A1
WO1999036950A1 PCT/JP1999/000142 JP9900142W WO9936950A1 WO 1999036950 A1 WO1999036950 A1 WO 1999036950A1 JP 9900142 W JP9900142 W JP 9900142W WO 9936950 A1 WO9936950 A1 WO 9936950A1
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exposure
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exposure apparatus
gas
optical system
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PCT/JP1999/000142
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Noriaki Tokuda
Shigeru Hagiwara
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Nikon Corporation
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    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
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Definitions

  • the present invention relates to an exposure system having a light source such as an ArF excimer laser in a lithography process for manufacturing a semiconductor element or a liquid crystal substrate. It relates to an exposure apparatus.
  • the present invention relates to a projection exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, and the like, and a photoconductor (photoresist) coating and developing apparatus connected to the projection exposure apparatus for use.
  • a projection exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, and the like
  • a photoconductor (photoresist) coating and developing apparatus connected to the projection exposure apparatus for use.
  • the harmonics of a wavelength-tunable laser such as a Ti-sapphire laser, the fourth harmonic of a YAG laser with a wavelength of 266 nm, the fifth harmonic of a YAG laser with a wavelength of 212 nm, and a wavelength of 220 nm
  • a mercury lamp near or at 184 nm, an ArF excimer laser with a wavelength of 193 nm, and the like have attracted attention as candidates for short-wavelength light sources.
  • the emission spectrum line of these light sources emits oxygen. It does not overlap with the absorption spectrum region, and the light utilization effect by absorption of oxygen There were no disadvantages due to the reduced rate and the generation of ozone due to oxygen absorption. Therefore, these exposure apparatuses were basically capable of exposing in the atmosphere.
  • the emission spectrum line is an oxygen absorption spectrum region, so that the above-described decrease in light utilization efficiency due to oxygen absorption and ozone absorption due to oxygen absorption.
  • the decrease in transmittance is thought to be due to the absorption by oxygen and the effect of the generated ozone.
  • the generation of ozone not only adversely affects the transmittance (light use efficiency), but also causes problems such as deterioration of the device performance due to reaction with the optical member surface and other components, and contamination of the surrounding environment. Therefore, in an exposure apparatus having a light source such as an ArF excimer laser, it is necessary to fill (purge) the entire optical path with an inert gas such as nitrogen in order to avoid generation of a poson which lowers the light transmittance. There is.
  • FIG. 5 shows an example of an exposure apparatus having a light source such as an ArF excimer laser.
  • reference numeral 31 denotes a laser unit
  • 32 denotes an exposure apparatus main body
  • 33 denotes a chamber for accommodating a laser unit 31 therein
  • 34 denotes a laser beam emitted from the laser unit 31.
  • 2 is a light transmission system
  • 3 is an illumination optical system that irradiates the laser beam transmitted through the light transmission system 3 toward the reticle R
  • 3 is a reticle R illuminated by the illumination optical system 3
  • Projection optics system that projects the pattern image of 1 C on W
  • 37 is a wafer stage that moves the wafer W in two horizontal directions
  • 38 is a chamber that houses the exposure apparatus main body 32
  • 39 is a chamber.
  • Gas exhaust means for exhausting the gas in the chamber, and gas supply means 40 for individually supplying nitrogen gas to each of the light transmitting system 34 and the illumination optical system 35.
  • the laser unit 31 is composed of a laser oscillator 41 having a laser reaction chamber (both not shown) including a band narrowing module and a discharge electrode, and a chamber 33 for accommodating the laser oscillator.
  • Narrowing modules include, for example, prisms and diffraction gratings.
  • an optical element called an etalon (Fabry-Perot etalon) such as an interference type band-pass filter in which two plane mirrors are made parallel.
  • band narrowing modules are housed in a storage chamber (not shown) filled with an inert gas such as nitrogen.
  • the nitrogen gas is supplied from the above-described gas supply means 40 into the optics chamber via a piping (not shown).
  • the laser reaction chamber is filled with a reactive gas such as F 2 (fluorine), krypton (Kr), and Ne (neon). Then, by applying a predetermined voltage to the discharge electrode, laser light is oscillated from the laser reaction chamber, and the laser light is adjusted to a desired wavelength by the band narrowing module.
  • the light transmission system 34 is composed of a plurality of optical members including a mirror 43, and each optical member is disposed in a lens barrel 44 that covers an optical path.
  • the illumination optical system 35 includes a mirror 45, an optical member including a fly-eye lens, and a field stop (both not shown). These optical members are also arranged in a casing 46 that covers the optical path, similarly to the light transmission system 34.
  • the entire optical path of the exposure light is surrounded by the lens barrel 43 and the casing 46.
  • the opto-take chamber (not shown) of the laser oscillator, the lens barrel 44 containing the light transmitting system 34, and the casing 46 containing the illumination optical system 35 are respectively Nitrogen gas is individually supplied from the gas supply means 40, and the entire optical path in the laser oscillator, the light transmission system, and the illumination system is purged with nitrogen gas.
  • the lens barrel 44 and the casing 46 are not completely airtight, there is a gap between the lens barrel 44 and the optical member housed therein. Gas can enter and exit between the casings 46. Further, since the lens barrel 44 and the casing 46 have screw holes and gaps for adjusting the positions of the optical members and the like to be housed therein, the gas in the lens barrel 44 and the chamber 38 can be removed. In and out of the chamber 33, gas can enter and exit. Therefore, when purging nitrogen gas into each space, high-purity nitrogen gas is supplied from the gas supply means 40. The pressure in each space is set higher than the external pressure in order to flow out of the gap. You. Therefore, the nitrogen gas that purges the entire optical path of the exposure light flows out of the lens barrel 44 and the casing 46, and a part of the nitrogen gas flows out of the chamber 38 and the clean room. Prevents gas inflow.
  • fluorine gas is used for the laser reaction chamber in the laser unit 31.
  • the laser reaction chamber always contains the laser oscillator 41 in the chamber 33.
  • the gas is discharged outside through a gas (housing) exhaust means 39 provided with a processing facility (not shown). That is, it is prepared for the outflow of fluorine gas from the gas reaction chamber.
  • the gas exhaust means 39 Due to the degree of negative pressure, nitrogen gas flows out of the optics chamber and the lens barrel 44 into the chamber 33, and the pressure in the lens barrel 44 decreases, and the pressure in the casing 46 communicating with them also decreases. It may decrease at the same time. Furthermore, when the pressure in the casing 46 and the lens barrel 44 becomes lower than the pressure in the chamber 32 and the clean room, the air in the clean room flows into the casing 46 and the lens barrel 44 from the screw holes and gaps mentioned above. There is a risk of doing it. In particular, the air in the clean room enters the lens barrel 44.
  • the oxygen concentration in the clean room is much higher than that of the purge space in the casing 46 and lens barrel 44, so the air in the clean room is 2, 46, and penetration into the lens barrel 44 causes a reduction in the transmittance of the laser beam, and furthermore, a problem arises when the performance of the device is degraded due to the reaction with the optical member surface or other components. .
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and in an exposure apparatus having a light source such as an ArF excimer laser, the state of an inert gas filled in a light transmission system is always kept constant, and The purpose is to maintain a high transmittance so that stable exposure processing can be performed continuously.
  • a light source such as an ArF excimer laser
  • the lithography process for manufacturing semiconductor devices can be roughly divided into the following two steps: 1) a step of applying a photoreceptor onto a substrate, and 2) an image of a pattern on a mask under exposure illumination through a projection optical system. Projection exposure on substrate coated with photoreceptor by step And developing the photoreceptor on the substrate on which the image of the pattern has been projected and exposed in the steps (3) and (4).
  • processes 1) and 3) are implemented by a coating and developing device (coater / tepper) installed in a clean room, and process 2) is realized by a projection exposure apparatus installed in a clean room. It is common.
  • the coating phenomenon device and the projection exposure device are used in a clean room. Rather than being installed in isolation, it is relatively common to install them in an interconnected manner.
  • the equipment configuration in this interconnected state is collectively referred to as a coating phenomenon exposure apparatus. I have.
  • FIG. 6 shows a connection form (in-line configuration) between such a conventional projection exposure apparatus and a coating and developing apparatus.
  • the substrate is connected to the coating and developing apparatus 52 by a built-in substrate transport device (not shown). It is configured to be transferred to and from the projection exposure apparatus 51.
  • a coating and developing exposure apparatus in which a projection exposure apparatus and a coating and developing apparatus are interconnected in an inline configuration, coating of a photoreceptor on a substrate, exposure of a pattern image on a mask to a substrate, and By continuously performing the photoreceptor development processes, the substrate is isolated from the clean room atmosphere so that contaminants in the clean room do not act on the substrate.
  • various chemicals are generally used for processing, and the chemicals penetrate into the projection exposure apparatus through a connection portion having an in-line configuration, and the substrate in the projection exposure apparatus is exposed. And consequently, a desired semiconductor element cannot be manufactured.
  • the excimer which is a light source with a shorter wavelength than the conventional mercury lamp 9-line, i-line, etc.
  • a projection exposure apparatus (hereinafter, referred to as an excimer exposure apparatus) using a laser (eg, a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm) as a light source of the illumination light for exposure has begun to be widely used.
  • a laser eg, a KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm
  • a photoreceptor photoresist
  • a so-called chemically amplified resist has become mainstream, and the chemically amplified resist has been used in an atmosphere.
  • each air conditioning system of the projection exposure apparatus and the coating and developing apparatus is equipped with a filter called a chemical filter to remove basic substances. Things are becoming more common.
  • HMDS a surface treatment agent used to improve the adhesion of photoresist to substrates
  • HMDS a surface treatment agent used to improve the adhesion of photoresist to substrates
  • an object of the present invention is to provide a coating / developing exposure apparatus which prevents the intrusion of a substance which adversely affects a projection exposure step from a coating / developing apparatus to a projection exposure apparatus.
  • an exposure system includes a first unit including a second device (2, 51) for transferring an image of a mask pattern onto a substrate. And a second unit including a second device (1, 52) having a function different from that of the first device, and a connection unit (15, 53) connecting the first unit and the second unit.
  • the internal pressure of the connection unit is set lower than the internal pressure of either the first unit or the second unit, and is set higher than the surrounding pressure where the connection unit is installed.
  • the first apparatus includes: a light source that emits exposure light; an illumination optical system that illuminates the mask with the exposure light from the light source via a light transmission optical system; and an image of the illuminated mask pattern.
  • a projection optical system (51) having a projection optical system for projecting the photoreceptor onto a substrate coated with a photoreceptor, and the second apparatus applies the photoreceptor onto the substrate, It is a coating and developing device (52) for developing a photoconductor on which a pattern image is projected.
  • the first apparatus is a projection exposure apparatus (2) having an illumination optical system for illuminating the mask and a projection optical system for projecting an image of the illuminated pattern on the substrate.
  • the apparatus is a light source (1) for emitting exposure light
  • the connection part (15) houses a light transmission optical system (4) for guiding the exposure light emitted from the light source to an illumination optical system.
  • the exposure system has a first unit (2, 51) including a first device for transferring an image of a pattern of a mask onto a substrate, and has a function different from that of the first device.
  • a supply amount adjusting device (22) for adjusting the supply amount of the predetermined gas by the vessel.
  • an exposure apparatus having the following configuration is employed. That is, as shown in FIG. 1, the exposure apparatus according to the present invention provides an illumination optical system for illuminating a mask (R) with exposure light emitted from an I-type unit (1) via a light transmission system (4).
  • An exposure apparatus comprising: a system (5); and an exposure apparatus body (2) for projecting an image of the illuminated mask pattern onto a photosensitive substrate (W), wherein a housing (4) accommodating the light transmission system (4) is provided.
  • a gas supply means for supplying an inert gas into the inside
  • a first detection means (20) for detecting a change in the state of the gas in the housing (15)
  • a first detection means for detecting a change in the state of the gas in the housing (15)
  • a supply amount adjusting means (22) for adjusting the supply amount of the inert gas by the gas supply means (10) based on the detection result of (20).
  • the pressure of the gas in the housing (15) decreases or the concentration changes due to the inert gas filled in the housing (15) leaking outside through the gap between the optical members. Then, the state change of the gas is detected by the first detection means (20), and the supply amount of the inert gas is adjusted based on the detection result. As a result, the inside of the housing (15) is restored to a normal state.
  • the first detecting means (20) a differential pressure gauge for detecting a pressure difference between the inside and the outside of the housing (15) or a plurality of oximeters is employed. It is desirable to be installed at various places in the body (15).
  • the coating / developing exposure apparatus (60) of the present invention provides an air conditioning system for projecting and exposing an image of a pattern on a mask onto a substrate coated with a photoreceptor through a projection optical system under exposure illumination light.
  • a coating exposure apparatus (52) having an air conditioning system for applying the photoreceptor onto the substrate and developing the photoreceptor on which the pattern image is projected and exposed;
  • a connection section (53) for connecting the projection exposure apparatus (51) and the coating and developing apparatus (52); and a coating development and exposure apparatus (60) installed in a clean room (58) comprising:
  • the internal pressure of the section (53) is set lower than the internal pressure of any one of the projection exposure apparatus (51) and the coating and developing apparatus (52) and higher than the pressure of the clean room (58). That is.
  • the connecting portion (53) since the internal pressure of the connecting portion (53) is set lower than the internal pressures of the projection exposure device (5 mm) and the coating and developing device (52), the connecting portion (53) The gas inside does not enter into the projection exposure apparatus (51) and the coating and developing apparatus (52), and therefore, the projection exposure step from the coating and developing apparatus (52) to the projection exposure apparatus (51) It is possible to provide a coating, developing, and exposing apparatus that prevents the intrusion of a substance having an adverse effect.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing spaces filled with nitrogen gas and the flow of nitrogen gas into and out of each space in the exposure apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a coating, developing, and exposing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram mainly showing the operation principle of an air conditioning system of an example of the coating and developing exposure apparatus according to the present invention.
  • FIG. 5 is an overall configuration diagram showing an example of a conventional exposure apparatus.
  • FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional coating and developing exposure apparatus having an in-line configuration.
  • FIG. 1 shows the overall configuration of an exposure apparatus having a light source such as an ArF excimer laser.
  • reference numeral 1 denotes a laser unit
  • 2 denotes an exposure apparatus main body
  • 3 denotes a chamber for accommodating a laser oscillator 12
  • 4 denotes a laser beam transmitted from the laser oscillator 12 to the exposure apparatus main body 2.
  • the optical system, 5 is an illumination optical system that irradiates the laser beam transmitted through the light transmission system 4 toward the reticle (mask) R, and 6 is the pattern image of the reticle R illuminated by the illumination optical system 5: ⁇ : ⁇ C (photosensitive substrate) Projection optical system for projecting onto W, 7: ⁇ ; c: Move W in two horizontal directions: c: C stage, 8: chamber for housing the exposure apparatus body 2, 9: chamber 3
  • Gas exhaust means for exhausting the gas of the gas; 10 is a nitrogen gas (inert gas) for each of the opto-chambers 12a and 12b, the light transmitting system 4, and the illumination optical system 5 provided in the laser oscillator described later.
  • Gas supply means for individually supplying Scan supply means 1 0 is a control unit for controlling the other working.
  • the laser unit 1 is in the utility room, and the exposure apparatus body 2 is in the clean room adjacent to the utility room. Each is installed. With this installation, the clean room can be effectively used.
  • the laser unit 1 includes a laser oscillator 12 including a laser reaction chamber including a narrow-band module and a discharge electrode, and a chamber 3 that houses the laser oscillator.
  • the narrow-band module is composed of, for example, a combination of a prism and a diffraction grating, or an optical element such as an interference type band filter called an etalon (Fabry-Perot etal on) in which two resonator mirrors are arranged in parallel. You. In the present embodiment, a case where two resonator mirrors are used will be described as an example.
  • One of the two resonator mirrors is a total reflection type (reflection type resonator mirror A M), and the other is a semi-transmission / semi-reflection type (resonator half mirror H M).
  • the mirror H M and the mirror A M are arranged with the laser reaction chamber 13 interposed therebetween, and are housed in the optics chambers 12a and 12b.
  • the optics chamber 12 a forms a repurge space between the lens barrel 15 and the laser reaction chamber 13 with nitrogen gas supplied from the gas supply means 10.
  • the laser reaction chamber is filled with a reactive gas such as F 2 (fluorine), K r (krypton) or Ar (argon), Ne (neon) or the like.
  • a reactive gas such as F 2 (fluorine), K r (krypton) or Ar (argon), Ne (neon) or the like.
  • the gas exhaust means 9 is made of fluorine gas in the laser reaction chamber 13 in the laser unit 1, in order to ensure safety, the gas exhaust means 9 is provided in the chamber 3 in which the laser oscillator 12 is housed. It is provided for discharging gas to the outside. That is, it is prepared for the outflow of fluorine from the gas reaction chamber.
  • the light transmission system 4 is composed of a plurality of optical members including a mirror 14, and each optical member is arranged (accommodated) inside a lens barrel 15 (housing) that covers an optical path.
  • the lens barrel 15 is installed so as to penetrate the laser unit 1 through the chamber 3, the partition 16 separating the clean room and the utility room, and the chamber 8. High airtightness is ensured in the chambers 3 and 8 and in the penetrating part of the partition wall 16.
  • the illumination optical system 5 is composed of a mirror 17 and optical members including an optical integrator and a field stop (both not shown). Each of these optical members Like the light transmission system 4, it is arranged inside a casing 18 that covers the optical path.
  • the supply path 19 for supplying nitrogen gas from the gas supply means 10 to each of the opto-take chambers 12 a and 12 b, the light transmitting system 4 and the illumination optical system 5 includes an op-take chamber 12 a and 1 Supply path 19 connected to 2 b, supply path connected to casing 18 ⁇ In addition to each system of 9 b, supply path 19 connected to a position close to laser unit ⁇ of lens barrel 15 and a supply path 19 d connected to a position near the exposure apparatus main body 2 of the lens barrel 15.
  • the gas supply means 10 can individually adjust the supply amount of nitrogen gas to each unit of the laser unit 1, the light transmission system 4, and the illumination optical system 5 through each of the supply paths 19a to l9d. .
  • the supply system 19c and the supply system 19d are provided for the lens barrel 15, but the number of systems is not limited to this. This is to increase the efficiency of supplying nitrogen gas into the lens barrel 15 and to make the inside of the lens barrel 15 a uniform purge space.
  • the lens barrel 15 is provided with a differential pressure gauge (first detecting means) 20 for detecting a pressure difference between the optical path and the clean room, and the control unit 11 includes a differential pressure gauge 20 for detecting the differential pressure.
  • An exhaust amount adjusting means 21 for adjusting the exhaust amount of the gas in the chamber 3 by the gas exhaust means 9 based on the exhaust amount is provided.
  • the control unit 11 includes a supply amount adjusting means 22 for adjusting the supply amount of the nitrogen gas by the gas supply means 10 based on the detection result of the differential pressure gauge 20, and a detection of the differential pressure gauge 20 as well. Stop means 23 for stopping the operation of the laser unit 1 based on the result is provided.
  • Oxygen meters 24, 2 for measuring the oxygen concentration in each chamber are provided inside the chamber 3 containing the laser unit 1 (the optics chamber 12a) and inside the casing 18 containing the illumination optical system 5.
  • 5 (second and third detection means) are provided, respectively, and the gas supply means 10 is provided with an optics chamber 12 a and a light transmission section based on the measurement results of the oxygen concentration meters 24 and 25. The supply amount of nitrogen gas to each part of the system 4 and the illumination optical system 5 is adjusted.
  • the configuration chamber 12b has the same configuration.
  • FIG. 2 schematically shows a space filled with nitrogen gas inside the exposure apparatus, where A is a purge space in a lens barrel 15 constituting the light transmission system 4, and A 2 is an opto-chamber 1 2 A purge space in a, and A 3 is a purge space in the casing 18 that houses the illumination optical system 5.
  • a ,, A 2, A 3 constitute a transmission path required laser light exposure, it is possible to output entering the air between each purge space adjacent.
  • the pressure in the clean room is P.
  • the pressure in the utility room should be the same as the pressure in the clean room, or it should be lower than in the lens barrel 15 and chamber 3.
  • a gas containing impurities to prevent backflow of (clean room, utility room, including air from Chang Ba), P ,, Pz, P 3 always P.
  • C, Q 2 , Q 3 , and Q 4 are set appropriately so as to be higher than the above.
  • a ,, A 2 the flow of nitrogen gas generated in the A 3 are, A, from A 2, A Me other is preferably formed toward the 3, Q 3, Q 4 is Q ,, Q 2 It is set to be more than that. That is, P is set higher than P 2 and P 3 .
  • the pressure difference between A and the clean room is determined by the differential pressure gauge 20.
  • QQ 2 , Q 3 , and Q 4 are adjusted as necessary based on the value of ⁇ detected by the differential pressure gauge 20.
  • the exposure apparatus, the oxygen concentration meter 24, 25 2 I Nyo, A oxygen concentration in 3 are always detected, the value of the detected delta P or the oxygen concentration meter 24 to the differential pressure gauge 20, Laser unit 1 as needed based on the oxygen concentration detected in 25 The operation of is stopped. Based on the differential pressure gauge 2 0 detection result A ,, A 2, A 3 A 2 Do If considered fell into the state of FIG. 2 (b), or by an oxygen concentration meter 2 4, 2 5, A 3 When either one of the oxygen concentrations exceeds a predetermined value, the operation of the laser unit 1 is controlled by the stopping means 23, and the emission of the laser beam is temporarily stopped.
  • the pressure in the A ,, A 2, A 3 is, the amount of the supplied nitrogen gas, supply pressure, changing the gas (housing) amount of exhaust, if not recovered, the alarm and, Ya flashing warning lamp It can output an error signal etc. As a result, the cause can be determined.
  • the light transmitting system 4 is provided with a differential pressure gauge 20 for detecting the pressure difference ⁇ ⁇ between A and the clean room, and based on the detection result, the nitrogen to A, A 2 and A 3 is measured.
  • the same effect can be obtained by installing an oximeter.
  • the laser unit 1 and each part of the lens barrel 15 that constitutes the light transmission system 4 (both ends adjacent to the laser unit 1 and the exposure apparatus main body 2, each side of the lens barrel 15 adjacent to the clean room and the utility room, etc.) their respective established the oximeter, by equal to control the supply amount of nitrogen gas to the a ,, a 2, a in response to the portion where rising oxygen concentration is detected, a ,, a 2, it is to promote the recovery of purge rate in a 3.
  • a flow meter for measuring the flow rate of the nitrogen gas may be provided for each of the supply paths 19c and 19b for supplying the nitrogen gas into the lens barrel 15. And the pressure P in the clean room. And the pressure relationship between the pressure P of the lens barrel 15 and ⁇ .
  • the value of the gas flow rate when ⁇ is set as the reference. If the pressure ⁇ in the lens barrel 15 fluctuates, the value of the gas flow supplied from the supply paths 19c and 19b changes. Therefore, a pressure change in the lens barrel 15 can be detected based on a change in the value of the gas flow rate. If the gas flow rate changes, a signal to that effect is output to the gas supply means 10 so that the pressure relationship is always P even if the gas flow rate is increased. It is also possible to set ⁇ P.
  • nitrogen gas is used for purging.
  • inert gas for example, inert gas such as dry air, helium gas or the like, which is chemically and humidity controlled, may be used. .
  • the relationship between the pressure P in the purge space A and the pressure P 2 in the purge space A 2 and the pressure P 3 in the purge space A 3 is such that the pressure P is set to be higher than the pressure P 2 and the pressure P 3. that it has been described configuration, the purge space a, the pressure of, but the pressure P 2 of the purge space a 2, together with the set lower than the pressure P 3 of the purge space a 3, set higher than the pressure of the clean room little utility room
  • the configuration may be as follows.
  • the amount of gas supply from the gas supply means 10 may be adjusted based on the results of the first, second, and third detection means so as to maintain this pressure relationship. By doing so, the purge space A 2, between the path over di space A 3, it is possible to prevent the inflow ⁇ outflow of gas.
  • the laser unit 1 is installed in the utility room, and the exposure unit 2 is installed in the clean room adjacent to the utility room.
  • the laser unit 1 is installed in the clean room like the exposure unit 2. It may be installed.
  • the laser unit 1 may be arranged under the floor of a clean room.
  • the optical system housed in the lens barrel 15 and the chamber 18 in the present embodiment is composed of a plurality of optical elements and optical members, and these optical members and optical elements are arranged in independent purge spaces. May be.
  • the laser used in the above embodiment is not limited to the laser light source described above, but may emit any wavelength of light.
  • an excimer laser having a wavelength of 248 nm, 193 nm, 157 nm, or another oscillation spectrum may be used.
  • the projection optical system in the exposure apparatus may use not only a reduction system but also a 1: 1 system or an enlarged type (for example, an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display).
  • the present invention is used not only for exposure equipment used in the manufacture of semiconductor elements, but also for the manufacture of displays including liquid crystal display elements, etc., which are used for the manufacture of exposure equipment for transferring device patterns onto glass plates, and for the manufacture of thin-film magnetic heads.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus for transferring a device pattern onto a ceramic wafer, an exposure apparatus used for manufacturing an imaging device (such as a CCD), and the like. Further, the present invention can be applied to an exposure apparatus for transferring a circuit pattern to a glass substrate, a silicon wafer, or the like in order to manufacture a reticle or a mask.
  • the illumination optical system and projection optical system composed of multiple lenses are incorporated into the main body of the exposure apparatus for optical adjustment, and the reticle stage and wafer stage consisting of many mechanical parts are attached to the main body of the exposure apparatus to perform wiring and piping.
  • the exposure apparatus of this embodiment can be manufactured by connecting and making overall adjustments (electrical adjustment, operation confirmation, etc.). It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, etc. are controlled.
  • a step of designing the function of the device and a performance a step of manufacturing a reticle based on this design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and a step of forming a reticle pattern by the exposure apparatus of the above-described embodiment It is manufactured through the steps of exposing to a wafer, device assembling steps (including dicing, bonding, and packaging), and inspection steps.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is also possible to adopt a configuration in which each of the embodiments is combined as needed.
  • the entire exposure apparatus including the laser unit and the lens barrel 15 is housed in the chamber 8, and instead of the laser unit 1, the wafer is exchanged with the exposure apparatus.
  • It may be a coating and developing apparatus that carries out the unloading and applies the photoreceptor to the wafer and develops the pattern image.
  • the coating and developing device and the entire exposure device are connected, and the internal pressure is reduced by the entire exposure device and the coating and developing device.
  • the connection may be set lower than any internal pressure of the device and higher than the pressure in the clean room.
  • the configuration of the present embodiment can be applied to maintain such a pressure relationship.
  • the gas discharging means in the present embodiment may be provided in a chamber accommodating the coating and developing device.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an example of an embodiment of a coating and developing exposure apparatus according to the present invention.
  • the connecting section (air conditioning buffer space) 3 for connecting the projection and exposure apparatus 51 to the coating and developing apparatus 52 is shown. Is set lower than the internal pressure of the projection exposure apparatus 51 and the coating / developing apparatus 52, and is set higher than the pressure of the clean room 58 where the coating / developing exposure apparatus 60 is installed. It is configured.
  • FIG. 4 is a diagram mainly illustrating the operation principle of an air conditioning system in an example of the coating and developing exposure apparatus according to the present invention, and the arrows in the figure indicate the direction in which air flows.
  • the exposure apparatus 51 Since the exposure apparatus 51 does not use contaminants such as chemicals inside, the exposure apparatus 51 is basically air-conditioned by an internal circulation air-conditioning system. According to this method, the load of the temperature control system for compensating the operation accuracy of the exposure device, that is, the capacity of the heater and the cooler can be reduced, and the clean room in which the exposure device is installed can be reduced.
  • the chemically contaminated atmosphere for example, an atmosphere in which the concentration of ammonium ions is 0 to several tens of ppb, which is a typical example of a basic substance
  • the chemically contaminated atmosphere for example, an atmosphere in which the concentration of ammonium ions is 0 to several tens of ppb, which is a typical example of a basic substance
  • the exposure apparatus always passes through the chemical filter of the air conditioning system of the exposure apparatus. Can be prevented from being shortened.
  • a chemical filter belonging to the air conditioning system of the exposure apparatus 51 is constituted by chemical filters 54 and 55.
  • the chemical filter 55 filters an air flow circulating inside the exposure apparatus 51.
  • the exposure unit 51 is set to have an internal pressure higher than that of the clean room 58, and the housing (the chamber 1) is not completely airtight.
  • Outflow air flow 61 is generated through the structure (micropores, etc.).
  • the chemical filter 54 is installed in an air inlet section for taking in air equivalent to the outflow air from the clean room 58, and filters the air flowing from the clean room 58 to the exposure device 51.
  • the flow of air in the exposure apparatus is generated by a fan blower 57 for pumping.
  • the air system of the coating and developing exposure unit 52 does not allow the chemically dirty air containing substances generated from the chemicals used inside it to touch the substrate. Instead, a single-pass air conditioning system is used instead of a circulation system. That is, in the air conditioning system of the coating and developing apparatus 52, the air flow flowing from the clean room 58 is air-filtered by the chemical filter 56 installed in the air inlet portion, and the air flow is processed by the substrate being processed. And is discharged outside through the ventilation port 62 without being circulated.
  • the ventilation port 62 is normally connected to a factory exhaust treatment device (not shown) so that chemically dirty air does not diffuse into the clean room 58.
  • the air flow is generated by a fan blower 57 (not shown) installed in the coating and developing device 52.
  • connection portion 53 incorporates a substrate transfer or transfer device (not shown).
  • the connection portion 53 has a ventilation port 63, and a negative suction pressure of a clean room exhaust device (not shown) connected to the ventilation port or a ventilation port installed in the ventilation port.
  • the air in the connection portion 53 is exhausted by the exhaust pressure of the illustrated exhaust fan.
  • the internal pressure of the connection portion 53 serving as a buffer space between the exposure device 51 and the coating and developing device 52 is lower than the internal pressure of the exposure device 51 and the coating and developing device 52. Therefore, the flow of air between the exposure device 51 and the coating and developing device 52 passing through the connecting portion 53 can be blocked.
  • the internal pressure of the connecting portion 53 is set to be higher than the pressure of the clean room 58. This prevents the atmosphere of the clean room 58 containing dust and chemically contaminated substances from entering the connection portion 53.
  • Exposure equipment 5 1 A ventilation port is provided in the in-line interface part (small room for connection used for delivery and temporary standby of the substrate) which is usually provided in the in-line configuration of the coating and developing device 52. , The above configuration can be easily realized.
  • filters used here include organic filters that remove silicon-based organic substances (for example, siloxane and silazane), activated carbon that removes plasticizers (phthalate ester, etc.), and flame retardants (phosphoric acid, chlorine-based substances).
  • Filter for example, Gigasoap manufactured by Nidda Corporation
  • a zeolite filter or the like can be used.
  • a coating / developing exposure apparatus including a projection exposure apparatus 51, a coating / developing apparatus 52, and a connection portion 53 connecting the projection exposure apparatus 51 and the coating / developing apparatus 52 is provided.
  • the present embodiment can be applied to a single structure of the projection exposure apparatus 51.
  • the projection exposure apparatus 51 is roughly composed of three parts. First, a light source that emits exposure light, second, an illumination optical system that illuminates the mask with the exposure light emitted from the light source, a projection optical system that transfers the pattern image of the illuminated mask onto a substrate, and a mask Thirdly, an exposure apparatus main body including a stage on which the substrate is mounted and a stage on which the substrate is mounted; and It consists of an optical system and The light source is housed in the laser unit, and the light transmission optical system is housed in the connection unit. Each of these units and the main chamber is configured to be installed in a clean room.
  • the respective relationships among the pressure in the laser unit, the pressure in the connection unit, and the pressure in the main chamber are very important as in the present embodiment. is there. That is, the impurities in the clean room are prevented from flowing into the laser unit, the connection unit, and the main chamber, and the gas flow is prevented from being generated between the laser unit and the main chamber. Even if impurities are mixed in the gas inside, it is important that these impurities do not flow out to the laser unit.
  • the projection exposure apparatus 51 in the present embodiment is a main body chamber that houses the projection exposure apparatus main body
  • the coating and developing apparatus 2 is a laser unit that houses the light source
  • the connection unit May be used as a connection unit for housing the light transmission optical system.
  • the pressure inside the lens barrel (connection unit) may be set lower than the internal pressure of the chamber that houses the exposure apparatus main body and the internal pressure of the laser unit, and may be set higher than the pressure of the clean room. .
  • the pressure inside the lens barrel (connection unit) may be set lower than the internal pressure of the chamber that houses the exposure apparatus main body and the internal pressure of the laser unit, and may be set higher than the pressure of the clean room. .
  • the chamber that houses the projection exposure apparatus or the exposure apparatus body is the first unit
  • the chamber that houses the laser unit or the coating and developing apparatus is the second unit
  • the first unit and the first unit are the same.
  • the lens barrel and the connection part provided between the two units may be used as the connection unit. That is, the connection unit connects the first and second units that house devices that perform different control operations.
  • the device accommodated in the second unit may be an apparatus having the same configuration as the device accommodated in the second unit, and may have a different mask pattern shape.
  • the present invention is not limited to the first unit and the second unit, but may be configured to include a plurality of units. In this case, the devices housed in the plurality of units may perform the same control operation or may perform different control operations.
  • INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the exposure system of the present invention, the internal pressure of the connecting portion connecting the first unit and the second unit is the internal pressure of the first unit and the second unit. Since it is set lower, it is possible to prevent chemically contaminated substances in the second unit from entering the first unit. A desired semiconductor device or the like can be manufactured without being contaminated by a substance.
  • the inflow of air at different temperatures from the second unit to the first unit is also considered. Since it can be cut off, better temperature stability can be maintained, which also contributes to improvement of operation accuracy.
  • the first detection means detects a change in the state of the gas inside the housing, and further adjusts the supply amount of the inert gas based on the detection result, thereby recovering the inside of the housing to a normal state.
  • the state of the gas in the light transmission system is always kept constant and the transmittance of the laser light is kept high, so that stable exposure processing can be continued.
  • the pressure inside the housing will be lower than the outside pressure, that is, the housing will be contaminated from the outside. Since a state where there is a danger of inflow of air can be quickly detected and the pressure in the housing can be recovered based on the detection result, a change in the state of the gas in the housing can be suppressed to a small amount.
  • the state where the oxygen concentration exceeds a predetermined value at each point in the housing that is, the laser light
  • the state where the oxygen concentration exceeds a predetermined value at each point in the housing that is, the laser light
  • the laser light can quickly detect situations where the performance of the device may be degraded due to the reaction with the optical member surface or other components due to a decrease in the transmittance of the optical member, and can recover the concentration of the inert gas in the housing based on the result. Therefore, a change in the state of the gas in the housing can be suppressed to a slight change.
  • the operation of the laser unit is stopped. If a stop unit is further provided, the laser beam irradiation is interrupted when the transmittance of the laser beam is reduced to reduce the transmittance. Exposure in the lowered state can be prevented, and the exposure accuracy can be improved.
  • the inert gas filled in the laser unit and in the exposure apparatus main body leaks out of the gap between the optical members and the like.
  • the pressure of the gas in the housing decreases or the concentration changes.
  • the first detection means detects a change in the state of the gas in the housing, and further adjusts the exhaust amount of unnecessary gas in the I-unit based on the detection result.
  • the body recovers to a normal state filled with inert gas. With this, the state of the gas in the light transmission system is always kept constant, and the transmittance of the laser beam is kept high, so that stable exposure processing can be continued.
  • the inside of the laser unit is provided. If the concentration of the gas in the housing is reduced due to the inert gas filled in the exposure apparatus body leaking out of the gap between the optical members and the like, the second and third detection means The change in the state of the gas in the laser unit and the exposure apparatus main body is detected by this, and the supply amount of the inert gas is adjusted based on the detection result, so that the inside of the body becomes a normal state filled with the inert gas. Recover. As a result, the gas state in the optical path including the laser unit and the exposure device main body as well as the light transmission system is always kept constant, and the transmittance of the laser beam is kept high, so that stable exposure processing is continued. can do.
  • the internal pressure of the connection portion (air conditioning buffer space) connecting the exposure apparatus and the coating and developing apparatus is set lower than the internal pressures of the exposure apparatus and the coating and developing apparatus. It is possible to prevent a chemically contaminated substance in the coating and developing apparatus from entering the exposure apparatus, so that the substrate and the like are not contaminated by the substance in the exposure apparatus and a desired semiconductor element or the like can be prevented. Can be manufactured. This effect is particularly advantageous in an excimer exposure apparatus that frequently uses a chemically amplified resist as a photoreceptor, since the presence of a basic substance can be suppressed when a chemical filter is installed in the air conditioning system of the exposure apparatus or the coating and developing apparatus. Notable.
  • the inflow of air at different temperatures from the coating and developing device to the exposure device may be cut off. Because of this, it is possible to maintain better temperature stability and contribute to the improvement of operation accuracy.
  • connection air conditioning buffer space
  • the connection air conditioning buffer space
  • the connection must be fitted with a chemical filter. Since the air that has flowed in, the chemical filtering of the connection (air conditioning buffer space) is promoted.

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Description

明 細 書 露光システム、 露光装置及び塗布現像露光装置 技術分野 本発明は、 半導体素子または液晶基板等を製造するためのリソグラフイエ程に おいて、 A r Fエキシマレーザ等の光源を有する露光システム及び露光装置に関 するものである。
また、 本発明は、 半導体素子、 液晶表示素子等の製造に使用される投影露光装 置と該投影露光装置に接続されて使用される感光体 （フォトレジスト） の塗布現 像装置とに関する。 景技術 半導体素子または液晶基板等を製造するためのリソグラフイエ程において、 レ チクル （マスク） のパターン像を投影光学系を介して感光基板上に露光する露光 装置が使用されている。
近年、 半導体集積回路は微細化の方向で開発が進み、 リソグラフイエ程におい ては、 よリ微細化を図る手段としてリソグラフィ光源の短波長化が進められてお リ、 現在では波長 2 4 8 n mの K r Fエキシマレーザをステツパ光源として採用 した露光装置がすでに開発されている。 また、 T i -サファイアレーザ等の波長可 変レーザの高調波、 波長 2 6 6 n mの Y A Gレーザの 4倍高調波、 波長 2 1 3 n mの Y A Gレーザの 5倍高調波、 波長 2 2 0 n m近傍または 1 8 4 n mの水銀ラ ンプ、 波長 1 9 3 n mの A r Fエキシマレーザ等が短波長光源の候補として注目 されている。
従来の 9線、 i線、 K r Fエキシマレーザあるいは波長 2 5 0 n m近傍の光を 射出する水銀ランプを光源とした露光装置においては、 これらの光源の発光スぺ ク卜ル線は酸素の吸収スぺク卜ル領域とは重ならず、 酸素の吸収による光利用効 率の低下および酸素の吸収によるォゾンの発生に起因する不都合はなかつた。 し たがって、 これらの露光装置では基本的に大気雰囲気での露光が可能であった。 ところが、 A r Fエキシマレーザ等の光源では、 発光スぺク 卜ル線が酸素の吸 収スぺクトル領域となるため、 上述の酸素の吸収による光利用効率の低下および 酸素の吸収によるオゾンの発生に起因する不都合が発生する。 例えば、 真空中ま たは窒素あるいはヘリウムのような不活性ガス中での A r Fエキシマレーザ光の 透過率を 1 0 0 % mとすれば、 フリーラン状態 （自然発光状態） すなわち A r F広蒂レーザでは約 9 0 %Z m、 スペク トル幅を狭め、 かつ酸素の吸収線を避け た A r F狭蒂レーザを使用した場合でさえ、 約 9 8 %Zmと透過率が低下するの である。
透過率の低下は、 酸素による吸収および発生したォゾンの影響によるものと考 えられる。 オゾンの発生は透過率 （光利用効率） に悪影響を及ぼすばかりでなく、 光学部材表面や他の部品との反応による装置性能の劣化、 周辺環境の汚染といつ た問題を引き起こすのである。 そのため、 A r Fエキシマレーザ等の光源を有す る露光装置においては、 光の透過率の低下ゃォゾンの発生を回避するために光路 全体を窒素等の不活性ガスで満たす （パージする） 必要がある。
A r Fエキシマレーザ等の光源を有する露光装置の一例を図 5に示す。
図 5において、 符号 3 1 はレーザユニット、 3 2は露光装置本体、 3 3はレー ザュニット 3 1を内部に収納するチャンバ、 3 4はレーザュニッ卜 3 1から射出 されるレーザ光を露光装置本体 3 2に伝送する送光系、 3 5は送光系 3 4を通じ て伝送されたレーザ光をレチクル Rに向けて照射する照明光学系、 3 6は照明光 学系 3 5により照明されたレチクル Rのパターン像をゥ 1ハ Wに投影する投影光 学系、 3 7はウェハ Wを水平な 2方向に移動させるウェハステージ、 3 8は露光 装置本体 3 2を内部に収納するチャンバ、 3 9はチャンバ内の気体を排気するガ ス排気手段、 4 0は送光系 3 4と照明光学系 3 5のそれぞれに対し窒素ガスを個 別に供給するガス供給手段である。
レーザュニッ卜 3 1は、 狭帯域化モジュール及び放電電極を含むレーザ反応室 (いずれも不図示） を備えるレーザ発振器 4 1 と、 それを収納するチャンバ 3 3 とから構成されている。 狭帯域化モジュールは、 例えば、 プリズムと回折格子と の組み合わせ、 又はエタロン （Fabry-Perot eta l on) と呼ばれる 2枚の平面鏡を 平行にした干渉型の帯域フィルタ等の光学素子で構成される。
これら狭帯域化モジュールは、 窒素等の不活性ガスで満たされた不図示の才プ テイクスチャンバ内に収容されている。 この窒素ガスは、 前述したガス供給手段 4 0から、 不図示の配管を介して、 ォプテイクスチャンバ内に供給される。 また、 レーザ反応室は、 F 2 (フッ素） 、 クリプトン （K r ) 、 N e (ネオン） 等の反応 性ガスで満たされている。 そして、 放電電極に所定電圧を印可することにより、 レーザ反応室からレーザ光が発振され、 そのレーザ光は、 狭帯域化モジュールで 所望の波長に調整される。
送光系 3 4はミラー 4 3を含む複数の光学部材から構成されており、 各光学部 材は光路を覆う鏡筒 4 4内に配置されている。 照明光学系 3 5はミラー 4 5なら びにフライアイレンズ、 視野絞り （いずれも図示せず） を含む光学部材から構成 されている。 これら各光学部材も送光系 3 4と同様に光路を覆うケーシング 4 6 内に配置されている。
従って、 露光光の光路全体は、 鏡筒 4 3及びケーシング 4 6により囲まれてい る。
上記露光装置においては、 レーザ発振器のォプテイクスチャンバ （不図示） 、 送光系 3 4を収容する鏡筒 4 4、 照明光学系 3 5を収容するケーシング 4 6のそ れぞれに対し、 ガス供給手段 4 0から個別に窒素ガスが供給され、 レーザ発振器、 送光系、 照明系における光路全体が窒素ガスでパージされている。
ここで、 鏡筒 4 4、 ケーシング 4 6は、 その構造が完全な気密構造ではないた め、 その内部に収納されている光学部材との間に隙間があり、 その隙間により鏡 筒 4 4、 ケーシング 4 6の間で、 気体の出入りが可能となっている。 さらに、 鏡 筒 4 4， ケーシング 4 6には、 それぞれが収納する光学部材等の位置を調整する ためのネジ穴や隙間があるため、 鏡筒 4 4内の気体がクリーンルーム内、 チャン バ 3 8内、 チャンバ 3 3内で気体の出入りが可能となっている。 そこで、 各空間 に対して、 窒素ガスのパージを行う際に、 ガス供給手段 4 0から高純度の窒素ガ スが供給されるが、 それまでに各空間に入っていた空気及び不純物ガスを上記隙 間から流出するために、 各空間の圧力が、 外部の圧力よりも高めに設定されてい る。 従って、 露光光の光路全体をパージする窒素ガスは、 鏡筒 4 4、 ケーシング 4 6から、 その一部がチャンバ 3 8内、 又はクリーンルーム内に流出させると共 に、 チャンバ 3 8及びクリーンルーム内から気体の流入を防いでいる。
また、 上記露光装置では、 レーザユニッ ト 3 1内のレーザ反応室には、 フッ素 ガスが使用されているが、 安全性確保の為に、 常時、 レーザ発振器 4 1を収納す るチャンバ 3 3内の気体を処理設備 （図示せず） を備えたガス （筐体） 排気手段 3 9を介して外に排出している。 即ち、 ガス反応室からのフッ素ガスの流出に備 えている。
しかしながら、 ガス排気手段によるチャンバ 3 3内の気体を排気する場合、 ォ プテイクスチャンバや鏡筒 4 4の密閉度が低い （すき間からの窒素ガスの流出が 多い） と、 ガス排気手段 3 9による陰圧度に負けて、 ォプテイクスチャンバや鏡 筒 4 4から窒素ガスがチャンバ 3 3に流出して鏡筒 4 4内の圧力が低下し、 これ らと連通するケーシング 4 6内の圧力も同時に低下する可能性がある。 さらに、 ケーシング 4 6、 鏡筒 4 4内の圧力がチャンバ 3 2ゃクリーンルームの圧力より も低下すると、 ケーシング 4 6、 鏡筒 4 4内に上述したネジ穴やすき間などから クリーンルーム内の空気が流入してしまう恐れがある。 特に、 鏡筒 4 4にクリー ンルーム内の空気が混入してくる。
クリーンルーム内の空気は十分に浄化が図られてはいるが、 ケーシング 4 6、 鏡筒 4 4内の各パージ空間に比べれば遙かに酸素濃度が高いので、 クリーンルー ム内の空気がケーシング 4 2， 4 6、 鏡筒 4 4内に侵入することでレーザ光の透 過率が低下し、 さらには光学部材表面や他の部品との反応により装置性能が劣化 するといつた問題が生じるのである。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、 A r Fエキシマレーザ等の 光源を有する露光装置において、 送光系内に満たされる不活性ガスの状態を常に 一定に保ち、 レーザ光の透過率を高く維持することで安定した露光処理を継続的 に行えるようにすることを目的としている。
また、 半導体素子等を製造するためのリソグラフィー工程は、 大別すると、 ① 基板上に感光体を塗布する工程と、 ②露光用照明のもとでマスク上のパターンの 像を投影光学系を介して①の工程によって感光体が塗布された基板上に投影露光 する工程と、 ③②の工程によつて前記バターンの像が投影露光された基板上の感 光体を現像する工程と、 からなつている。 これらの工程のうち、 ①及び③の工程 はクリーンルーム内に設置された塗布現像装置 （コーター テぺロッパー） によ つて実装され、 ②の工程はクリーンルーム内に設置された投影露光装置によって 実現されるのが一般的である。 そして、 塗布現像装置と投影露光装置との間の前 記基板の受け渡し時間の短縮及び該受け渡し工程中に生ずる基板の汚染等の防止 のために、 クリーンルーム内において塗布現象装置と投影露光装置とは隔離して 設置されるのではなく、 相互に接続されて設置されることが比較的に多く、 この 相互に接続された状態での装置構成は、 総称されて、 塗布現象露光装置と呼ばれ ている。
図 6はこのような従来の投影露光装置と塗布現像装置との接続形態 （インライ ン構成） を示しており、 内設された不図示の基板搬送装置によって、 前記基板が 塗布現像装置 5 2と投影露光装置 5 1 との間で受け渡される構成となっている。 上記の如くにインライン構成で投影露光装置と塗布現像装置とを相互に接続し た塗布現像露光装置内で、 基板への感光体の塗布、 マスク上のパターンの像の基 板への露光、 及び感光体の現像の各工程を連続的に行うことによって、 クリーン ルームの雰囲気から基板を隔離してクリーンルーム内の汚染性物質が基板に作用 しないようにしている。 しかしながら、 塗布現像装置においては一般にプロセス 処理のために様々な化学薬品が使用されているため、 該化学薬品がインライン構 成の接続部を通じて投影露光装置内に侵入して、 投影露光装置内の基板を汚染し、 ひいては所望の半導体素子等が製造できなくなるという問題が生じていた。
また近年においては特に、 半導体素子等の高集積化に対応するための投影光学 系の分解能向上のために、 従来の水銀ランプの 9線、 i線等に比べてより短波長 の光源であるエキシマレーザ （例えば、 波長が 2 4 8 n mの K r Fエキシマレー ザ） を露光用照明光の光源として用いる投影露光装置 （以下、 エキシマ露光装置 という） が多用され始めている。 ところが、 近年おいては、 エキシマ露光装置に 適用される感光体 （フォ トレジスト） としては、 化学増幅型レジス卜と呼ばれる ものが主流となってきているが、 該化学増幅型レジス卜は、 雰囲気中に含まれる 塩基性物質によって、 その増幅作用が著しく阻害されるという特性を有している。 従って、 このような増幅作用の阻害を防止するために、 前記の如くインライン 構成で投影露光装置と塗布現像装置とを相互に接続した塗布現像露光装置内で、 基板へ感光体の塗布、 マスク上のパターンの像の基板への露光、 及び感光体の現 像の各工程を連続的に行うことによって、 クリーンルームの雰囲気から基板を隔 離してクリーンルーム内の塩基性物質が基板に作用しないようにするとともに、 投影露光装置及び塗布現像装置内部での塩基性物質の存在の抑制のために、 投影 露光装置及び塗布現像装置のそれぞれの空調系にケミカルフィルターと呼ばれる 塩基性物質を除去するフィルターを装備することが一般的になってきている。
しかしながら、 塗布現像装置においては、 プロセス処理のために様々な化学薬 品が使用されており、 例えば、 基板へのフォトレジストの密着性向上のために使 用される表面処理剤 H M D Sの分解生成物が塩基性物質であることから、 該分解 生成物質がィンライン構成の接続部を通じてエキシマ露光装置内に侵入して、 化 学増幅型レジス卜の増幅作用を阻害するという問題も生じていた。
本発明はかかる点に鑑み、 塗布現像装置から投影露光装置への投影露光工程に 悪影響をもたらす物質の侵入を防止する塗布現像露光装置を提供することを目的 とする。
発明の開示 上記の課題を解決するための手段として、 本発明に係る露光システムは、 マス クのパターンの像を基板に転写するための第 Ίの装置 （2， 5 1 ) を備える第 1 ユニットと、 第 1の装置と異なる機能を有する第 2の装置 （ 1， 5 2 ) を備える 第 2ユニットと、 第 1ユニットと、 第 2ユニットとを接続する接続ユニット （ 1 5， 5 3 ) と、 からなリ、 接続部の内圧が、 第 1ユニット及び第 2ユニットのい ずれの内圧よりも低く設定され、 かつ、 接続ユニットが設置される周囲の圧力よ リ高く設定されていることを特徴とする。
上記露光システムにおいては、 第 1の装置は、 露光光を射出する光源と、 光源 からの露光光を送光光学系を介してマスクを照明する照明光学系と、 照明された マスクのパターンの像を、 感光体が塗布された基板上に投影する投影光学系とを 有する投影露光装置 （5 1 ) であり、 第 2の装置は、 基板上に感光体を塗布し、 パターンの像が投影された感光体を現像する塗布現像装置 （52) であることを 特徴とする。
また、 第 1の装置は、 マスクを照明する照明光学系と、 照明されたマスクのパ ターンの像を基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置 （2) であり、 第 2の装置は、 露光光を射出する光源 （ 1 ) であり、 接続部 （ 1 5) は、 光源か ら射出された露光光を照明光学系に導く送光光学系 （4) を収容することを特徴 とする。
さらに、 本発明に係る露光システムは、 マスクのパターンの像を基板に転写す るための第 1の装置を備える第 1のユニット （2， 51 ) と、 第 1の装置と異な る機能を有する第 2の装置を備える第 2ユニット （ 1， 52) と、 第 1ユニット と、 第 2ユニッ トとを接続する接続ユニッ ト （ 1 5， 53) と、 からなリ、 接続 ュニッ卜内に所定のガスを供給するガス供給器 （ 1 0) と、 接続ュニッ卜内の気 体の状態変化を検出する第 1のセンサ （20) と、 該第 1のセンサの検出結果に 基づいて、 ガス供給器による所定のガスの供給量を調節する供給量調節装置 （2 2) とを備えることを特徴とする。
また、 上記の課題を解決するための手段として、 次のような構成を有する露光 装置を採用する。 すなわち、 本発明に係る露光装置は、 図 1に示すように、 I ^一 ザユニット （ 1 ) から射出された露光光を送光系 （4) を介してマスク （R) を 照明する照明光学系 （5) と、 照明されたマスクパターンの像を感光基板 （W) 上に投影する露光装置本体 （2) とを備える露光装置であって、 送光系 （4) を 収容する筐体 （ 1 5) 内に不活性ガスを供給するガス供給手段 （ 10) と、 筐体 (1 5) 内の気体の状態変化を検出する第 1の検出手段 （20) と、 第 1の検出 手段 （20) の検出結果に基づいてガス供給手段 （ 1 0) による不活性ガスの供 給量を調節する供給量調節手段 （22) とを備える。
上記露光装置においては、 筐体 （ 1 5) 内に満たされた不活性ガスが光学部材 の隙間から外部に漏れる等して筐体 （ 1 5) 内の気体の圧力が低下したり濃度が 変化したりすると、 第 1の検出手段 （20) によって当該気体の状態変化が検出 され、 さらにその検出結果に基づいて不活性ガスの供給量が調節される。 これに より、 筐体 （ 1 5) 内が正常な状態に回復するのである。 なお、 第 1の検出手段 （20) としては、 筐体 （ 1 5) の内部と外部との圧力 差を検出する差圧計、 または複数の酸素濃度計が採用されるが、 酸素濃度計は筐 体 （1 5) 内の各所に設置されることが望ましい。
さらに、 本発明の塗布現像露光装置 （60) は、 露光用照明光のもとでマスク 上のパターンの像を投影光学系を介して感光体が塗布された基板上に投影露光す る空調系を有する投影露光装置 （51 ) と、 前記基板上に前記感光体を塗布し、 前記パターンの像が投影露光された前記感光体を現像する空調系を有する塗布現 像装置 （52) と、 前記投影露光装置 （51 ) と前記塗布現像装置 （52) とを 接続する接続部 （53) と、 からなるクリーンルーム （58) 内に設置された塗 布現像露光装置 （60) であって、 前記接続部 （53) の内圧が、 前記投影露光 装置 （51 ) 及び前記塗布現像装置 （52) のいずれの内圧より低く設定され、 かつ、 前記クリーンルーム （58) の圧力より高く設定されていることを特徴と するものである。 この構成によれば、 前記接続部 （53) の内圧が、 前記投影露 光装置 （5 Ί ) 及び前記塗布現像装置 （52) の内圧より低く設定されているの で、 前記接続部 （53) 内の気体が前記投影露光装置 （51 ) と前記塗布現像装 置 （52) 内に侵入することなく、 従って、 前記塗布現像装置 （52) から前記 投影露光装置 （51 ) への投影露光工程に悪影響をもたらす物質の侵入を防止す る塗布現像露光装置を提供できる。
上記塗布現像露光装置 （60) においては、 前記投影露光装置 （51 ) 及び前 記塗布現像装置 （52) が有するに空調系うちの少なくとも一方の空調系が不純 物質を除去または不活性化するケミカルフィルター （54， 55， 56) を装備 されてもよい。 前記投影露光装置 （51 ) の露光用照明光の光源としてエキシマ レーザを用いてもよい。 このような塗布現像露光装置 （60) によれば、 該塗布 現像露光装置の投影露光装置としてエキシマ露光装置を用いる場合において特に、 化学増幅型レジス卜の増幅作用を阻害する塩基性物質の存在を抑制する塗布現像 露光装置を提供できる。 図面の簡単な説明 図 1は、 本発明に係る第 1の実施の形態である露光装置を示す全体構成図であ o
図 2は、 図 1の露光装置において窒素ガスが満たされる空間と各空間への窒素 ガスの出入りを示す模式図である。
図 3は、 本発明に係る第 2の実施の形態である塗布現像露光装置を示す概略構 成図である。
図 4は、 本発明による塗布現像露光装置の一例を空調系の動作原理を主に示し た図である。
図 5は、 従来の露光装置の一例を示す全体構成図である。
図 6は、 従来のィンライン構成での塗布現像露光装置の一例を示す概略構成図 である。 実施例 本発明に係る露光装置の第 1の実施形態を図 1および図 2に示して説明する。 図 Ίは A r Fエキシマレーザ等の光源を有する露光装置の全体構成を示してい る。 図 1において、 符号 1はレーザユニッ ト、 2は露光装置本体、 3はレーザ発 振器 1 2を収納するチャンバ、 4はレーザ発振器 1 2から射出されるレーザ光を 露光装置本体 2に伝送する送光系、 5は送光系 4を通じて伝送されたレーザ光を レチクル （マスク） Rに向けて照射する照明光学系、 6は照明光学系 5により照 明されたレチクル Rのパターン像をゥ: πハ （感光基板） Wに投影する投影光学系、 7はゥ; cハ Wを水平な 2方向に移動させるゥ： cハステージ、 8は露光装置本体 2 を収納するチャンバ、 9はチャンバ 3内の気体を排気するガス排気手段、 1 0は 後述するレーザ発振器が備えるォプテイクスチャンバ 1 2 a , 1 2 b、 送光系 4、 照明光学系 5のそれぞれに対し窒素ガス （不活性ガス） を個別に供給するガス供 給手段、 1 1はガス排気手段 9、 ガス供給手段 1 0その他の作動を制御する制御 部である。
図からわかるように、 当該露光装置では、 レーザュニッ卜 1がユーティリティ ルームに、 露光装置本体 2がユーティリティルームに隣接するクリーンルームに それぞれ設置されている。 このように設置することにより、 クリーンルーム内を 有効に活用できる。
レーザュニット 1は、 狭帯域化モジュール及び放電電極を含むレーザ反応室を 備えるレーザ発振器 1 2と、 それを収納するチャンバ 3とから構成されている。 狭帯域化モジュールは、 例えば、 プリズムと回折格子との組み合わせ、 又はエタ ロン （Fabry-Perot etal on) と呼ばれる 2枚の共振器ミラーを平行にした干渉型 の帯域フィルタ等の光学素子で構成される。 本実施の形態では、 2枚の共振器ミ ラーを用いた場合を例にとって説明する。 2枚の共振器ミラーは、 一方が全反射 型 （反射型共振器ミラー A M ) であり、 他方が半透過■半反射型 （共振器ハーフ ミラー H M ) である。 ミラー H Mと、 ミラー A Mは、 レーザ反応室 1 3を挟んで 配置されると共に、 ォプテイクスチャンバ 1 2 a， 1 2 b内に収納される。 ォプ テイクスチャンバ 1 2 aは、 鏡筒 1 5と、 レーザ反応室 1 3との間で、 ガス供給 手段 1 0から供給される窒素ガスによリパージ空間を形成している。
また、 レーザ反応室は、 F 2 (フッ素） 、 K r (クリプトン） 又は A r (ァルゴ ン） 、 N e (ネオン） 等の反応性ガスで満たされている。 そして、 放電電極に所 定電圧を印可することにより、 レーザ反応室からレーザ光が発振され、 そのレー ザ光は、 ミラー A M、 ミラー H Mとの間で反射を繰り返した後、 送光系 4に出力 される。
また、 ガス排気手段 9は、 レーザュニッ ト 1内のレ一ザ反応室 1 3にフッ素ガ スが使用されているので、 安全性確保の為に、 レーザ発振器 1 2を収納するチヤ ンバ 3内の気体を外に排出するために設けられている。 即ち、 ガス反応室からの フッ素の流出に備えている。
送光系 4はミラー 1 4を含む複数の光学部材から構成されており、 各光学部材 は光路を覆う鏡筒 1 5 (筐体） の内部に配置 （収容） されている。 鏡筒 1 5は、 レーザュニッ卜 1からチャンバ 3、 クリーンルームとユーティリティルームとを 隔てる隔壁 1 6、 チャンバ 8を貫通して設置されている。 チャンバ 3， 8ならび に隔壁 1 6の貫通部分はいずれにおいても高い気密性が確保されている。
照明光学系 5はミラー 1 7ならびにオプティカルインテグレータ、 視野絞り (いずれも図示せず） を含む光学部材から構成されている。 これら各光学部材も 送光系 4と同様に光路を覆うケーシング 1 8の内部に配置されている。
ガス供給手段 1 0からォプテイクスチャンバ 1 2 a， 1 2 b、 送光系 4、 照明 光学系 5のそれぞれに窒素ガスを供給する供給路 1 9は、 ォプテイクスチャンバ 1 2 a， 1 2 bに接続される供給路 1 9 a、 ケーシング 1 8に接続される供給路 Ί 9 bの各系統の他、 鏡筒 1 5のレーザュニッ卜 Ίに近接する位置に接続される 供給路 1 9 cと、 鏡筒 1 5の露光装置本体 2に近接する位置に接続される供給路 1 9 dの 2系統が設けられている。 そして、 ガス供給手段 1 0は、 各供給路 1 9 a〜 l 9 dを通じてレーザュニット 1、 送光系 4、 照明光学系 5の各部への窒素 ガスの供給量を個別に調節可能となっている。
なお、 本実施の形態では、 鏡筒 1 5に対して供給路 1 9 cと、 供給路 1 9 dと の 2系統を設けたが、 系統の数は、 これに限定されることはない。 これは鏡筒 1 5内への窒素ガスの供給効率を上げる共に、 鏡筒 1 5内を均一なパージ空間とす るためのものである。
鏡筒 1 5には、 光路内とクリーンルームとの圧力差を検出する差圧計 （第 1の 検出手段） 2 0が設けられており、 制御部 1 1には、 差圧計 2 0の検出結果に基 づいてガス排気手段 9によるチャンバ 3内の気体の排気量を調節する排気量調節 手段 2 1が設けられている。
また、 制御部 1 1には、 差圧計 2 0の検出結果に基づいてガス供給手段 1 0に よる窒素ガスの供給量を調節する供給量調節手段 2 2と、 同じく差圧計 2 0の検 出結果に基づいてレーザュニッ卜 1の作動を停止する停止手段 2 3とが設けられ ている。
レーザュニッ卜 1を収容するチャンバ 3の内部 （ォプテイクスチャンバ 1 2 a ) 、 照明光学系 5を収容するケーシング 1 8の内部には、 各内部の酸素濃度を 計測する酸素濃度計 2 4， 2 5 (第 2、 第 3の検出手段） がそれぞれ設けられて おり、 ガス供給手段 1 0は、 これら酸素濃度計 2 4， 2 5の計測結果に基づいて ォプテイクスチャンバ 1 2 a、 送光系 4、 照明光学系 5の各部への窒素ガスの供 給量を調節するようになっている。 尚、 才プテイクスチャンバ 1 2 bも同様の構 成である。
上記のように構成された露光装置について、 ォプテイクスチャンバ 1 2 a、 送 光系 4、 照明光学系 5内の窒素ガスの状態変化を図 2に示す。 尚、 図 2では、 図 1におけるレーザ反応室 1 3、 ォプテイクスチャンバ 1 2 bを省略し、 ォプティ クスチャンバ 1 2 aのみを示している。 図 2は露光装置内部において窒素ガスが 満たされる空間を模式的に示したもので、 A，は送光系 4を構成する鏡筒 1 5内の パージ空間、 A2はォプテイクスチャンバ 1 2 a内のパージ空間、 A3は照明光学 系 5を収容するケーシング 1 8内のパージ空間である。 A，， A2， A3は露光に必 要なレーザ光の伝送経路を構成しており、 隣接する各パージ空間の間で空気の出 入りが可能である。
ここで、 クリーンルーム内の圧力を P。、 パージ空間 A，， A 2， A 3内の圧力を それぞれ P，， P2， P3とする。 尚、 ユーティリティルーム内の圧力は、 クリーン ルーム内の圧力と同じにするか、 鏡筒 1 5内及びチャンバ 3内より低く背呈され ているものとする。 また、 窒素ガス供給系を構成する供給路 1 9 aを通じて A2に 供給される窒素ガスの供給量を Q，、 供給路 1 9 bを通じて A,に供給される窒素 ガスの供給量を Q3、 供給路 1 9 cを通じて A，に供給される窒素ガスの供給量を Q4、 供給路 1 9 dを通じて A3に供給される窒素ガスの供給量を Q2とし、 チャン バ 3からのガスの排気量を QBする。
露光を開始するに際し、 A，， A2， A3に向けて高純度の窒素ガスが供給される と、 図 2(a)に示すように、 それまで A，， A2， A3を満たしていた空気ならびに 不純物を含むガスは各プロック間の僅かな隙間から押し出されるようにしてチヤ ンバ 3， 8ならびにクリーンルームに排出される。
このとき不純物を含むガス （クリーンルーム、 ユーティリティルーム、 チャン バからの空気を含む） の逆流を阻止するため、 P，， Pz, P 3は常に P。よりも高 くなるように C , Q2， Q3， Q4が適切に設定される。 なお、 A，， A2， A3内に 生じる窒素ガスの流れは、 A,から A2， A3に向けて形成されることが望ましいた め、 Q3， Q4は Q，， Q2よりも多めに設定される。 即ち、 P，は P2， P3よりも高 く設定されている。
ところで、 ガス供給手段 1 0による A，， A2， A3への窒素ガスの供給が十分で はない場合、 窒素ガスの供給不足から P，， Pz, P が除々に低下し、 Ρ。>Ριと なってしまう可能性がある。 P。〉P，となると、 A，には鏡筒 1 5の僅かな隙間等 からクリーンルーム内の空気が流入するようになる。 さらに、 A，， A 2， A 3間で は空気の出入りが可能であるため、 A，， A 2， A 3すべてのパージ率が低下し、 レ 一ザ光の透過率が低下したり、 光学材料表面や他の部品との反応によリ装置性能 が劣化する危険がある。
この場合、 当該露光装置では、 差圧計 20によって A，とクリーンルームとの圧 力差 ΔΡ
Figure imgf000015_0001
が常時検出されており、 差圧計 20に検出された ΔΡの 値に基づき、 必要に応じて Q Q2， Q3， Q4が調節される。 ΔΡが差圧計 20 の分解能以上の正の値を示していれば、 P。く であり、 図 2(a)の状態が保た れていると見なされるが、 ΔΡが差圧計 20の分解能より小さい値を示せば、 図 2(b)の状態に陥ったと見なされる。 そして、 供給量調節手段 1 1において流出 量 qく Q， + Q2+Q3 + Q4となるように Q,, Q2， Q3， Q4が調節されて A，， A 2， A 3内のパージ率の回復が図られる。 尚、 上述の説明では、 図 2の排気手段に よる排気量 QBを考慮する必要はない。
また、 他の実施形態として図 2(a)の状態から、 チャンバ 3内のガス （筐体） 排気のために QBが増やされた場合、 A2の密閉度及び A，のチャンバ 3内に収納さ れる一部の密閉度が十分でないと、 ガス排気によるチャンバ 3内の圧力低下をう けてチャンバ 3内の圧力が小さくなる。 これにより、 A2又は A，からチャンバ 3 内に流出する窒素ガス （不純物を含む） の流出量 qが増加するようになる。 qが 増加すると、 図 2(b)に示すように、 A3から A,へと向かう窒素ガスの流れが形 成されるようになり、 q>Q， + Q2+Q3 + Q4となると、 A，， A2， A3への窒素 ガスの供給が十分でない場合と同様に P。> P，となってしまう可能性がある。 この場合、 当該露光装置では、 差圧計 20の検出結果に基づき、 必要に応じて QBが調節される。 差圧計 20の検出結果に基づいて A，， A2， A3が図 2(b)の 状態に陥ったと見なされた場合、 q<Q， + Q2 + Q3+Q4となるように排気量調 節手段 21において QBが調節されて A，， A2， A3内のパージ率の回復が図られ O
さらに、 当該露光装置では、 酸素濃度計 24， 25にょって 2， A3内の酸素 濃度が常時検出されており、 差圧計 20に検出された Δ Pの値もしくは各酸素濃 度計 24， 25に検出された酸素濃度に基づき、 必要に応じてレーザユニット 1 の作動を停止させるようになつている。 差圧計 2 0の検出結果に基づいて A，， A 2， A 3が図 2 ( b )の状態に陥ったと見なされた場合か、 もしくは酸素濃度計 2 4， 2 5によって A 2， A 3内の酸素濃度がいずれか一方でも所定値を上回った場合に おいて、 停止手段 2 3によリレーザュニッ 卜 1の作動が制御され、 レーザ光の射 出が一時的に停止する。 そして、 A，， A 2， A 3内のパージ率の回復が図られ、 レ 一ザ光の透過率が正常な状態に戻れば、 露光処理の再開が可能な状態となる。 以上説明したように、 上記のように構成された露光装置によれば、 レーザュニ ッ卜 1 (ォプテイクスチャンバ 1 2 a ) 、 送光系 4ならびに照明光学系 5内の気 体の状態が常に一定に保たれてレーザ光の透過率が高く維持されるので、 安定し た露光処理を継続することができる。
なお、 A，、 A 2， A 3内の圧力が、 窒素ガスの供給量や、 供給圧力、 ガス （筐 体） 排気量を変えても、 回復しない場合は、 警報や、 警告ランプの点滅や点灯等 エラー信号を出力することもできる。 これにより、 原因究明を行うことができる。 なお、 本実施形態においては、 送光系 4に A ,とクリーンルームとの圧力差 Δ Ρ を検出する差圧計 2 0を設け、 その検出結果に基づいて A，， A 2， A 3 への窒素 ガスの供給量を制御するか、 Q Bを制御するかによって A，， A 2， A 3内のパージ 率の回復を図ったが、 差圧計 2 0にかえて、 送光系 4に複数の酸素濃度計を設置 しても同様の効果が得られる。 レーザユニット 1、 送光系 4を構成する鏡筒 1 5 の各所 （レーザユニット 1ならびに露光装置本体 2に隣接する両端部、 クリーン ルームならびにユーティリティルームに隣接する鏡筒 1 5の各側面等） にそれぞ れ酸素濃度計を設置し、 酸素濃度の上昇が検出された箇所に応じて A，， A 2， A への窒素ガスの供給量を制御する等することで、 A，， A 2， A 3内のパージ率の 回復を図るのである。
また、 鏡筒 1 5内に窒素ガスを供給するための供給路 1 9 c、 1 9 bのそれぞ れに対し、 窒素ガスの流量を計測する流量計を設けてもよい。 そして、 クリーン ルーム内の圧力 P。と、 鏡筒 1 5の圧力 P，との圧力関係を Ρ。< Ρ，とした時のガ ス流量の値をリファレンスとする。 そして、 鏡筒 1 5内の圧力 Α，に変動が起きれ ば、 供給路 1 9 c， 1 9 bから供給されるガス流量の値に変化が生じる。 従って、 ガス流量の値の変化に基づいて、 鏡筒 1 5内の圧力変化を検出することができる。 また、 ガス流量の値に変化が生じた場合、 ガス供給手段 1 0にその旨の信号を出 力し、 ガス流量を増加させても、 常に圧力関係が P。< P，となるようにすること も可能である。
また、 本実施形態においては、 パージ用に窒素ガスを採用したが、 その他の不 活性ガス、 例えば、 化学的にケミカルで湿度が調整されたドライエア、 ヘリウム ガス等の不活性ガスを用いてもよい。
本実施の形態では、 パージ空間 A，の圧力 P パージ空間 A 2の圧力 P 2， パー ジ空間 A 3の圧力 P 3の関係は、 圧力 P，が圧力 P 2、 圧力 P 3より高く設定される構 成について説明したが、 パージ空間 A，の圧力が が、 パージ空間 A 2の圧力 P 2、 パージ空間 A 3の圧力 P 3より低く設定すると共に、 クリーンルームややユーティ リティルームの圧力より高く設定する構成であってもよい。 この圧力関係を維持 するように、 第 1， 第 2， 第 3の検出手段の結果に基づいて、 ガス供給手段 1 0 からのガス供給量を調節すればよい。 そうすることにより、 パージ空間 A 2と、 パ ージ空間 A 3との間で、 気体の流入■流出を防ぐことができる。
さらに、 本実施形態においては、 レーザュニッ卜 1をユーティリティルームに、 露光装置本体 2をユーティリティルームに隣接するクリーンルームにそれぞれ設 置しているが、 レーザュニッ 卜 1は露光装置本体 2と同じようにクリーンルーム に設置しても構わない。 又は、 レーザュニッ卜 1をクリーンルームの床下に配置 してもよい。
本実施の形態における鏡筒 1 5及びチャンバ 1 8に収容される光学系は、 複数 の光学素子や光学部材で構成されるが、 これら光学部材ゃ光学素子のそれぞれを 独立したパージ空間内に配置してもよい。
独立したパージ空間を鏡筒 1 5及びチャンバ 1 8内に形成したとしても、 完全 な密閉空間を形成することが困難であるため、 本実施の形態と同様の構成で対応 することも可能である。
さらに、 上記実施形態で用いられるレーザとしては、 上述したレーザ光源に限 られず、 どのような波長の光を発振するものでもよい。 例えば、 波長 2 4 8 n m、 1 9 3 n m、 1 5 7 n m、 その他の発振スペクトルを持つエキシマレーザであつ てもよい。 また、 露光装置における投影光学系は、 縮小系だけではなく、 等倍系、 又は拡 大形 （例えば液晶ディスプレイ製造用露光装置など） を用いても良い。
さらに、 半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、 液晶表示素子な どを含むデイ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卜 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 をセラミックウェハ上に転写する露光装置、 撮像素子 （C C Dなど） の製造に用 いられる露光装置などにも本発明を適用することができる。 また、 レチクル、 又 はマスクを製造するために、 ガラス基板、 又はシリコンウェ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。
複数のレンズから構成される照明光学系、 投影光学系を露光装置本体に組み込 み光学調整をするとともに、 多数の機械部品からなるレチクルステージやウェハ ステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、 更に総合調整 （電気 調整、 動作確認等） をすることにより本実施例の露光装置を製造することができ る。 なお、 露光装置の製造は温度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。
半導体デバイスは、 デバイスの機能 '性能設計を行うステップ、 この設計ステ ップに基づいたレチクルを製作するステップ、 シリコン材料からウェハを製作す るステップ、 前述した実施例の露光装置によりレチクルのパターンをウェハに露 光するステップ、 デバイス組み立てステップ （ダイシング工程、 ボンディングェ 程、 パッケージ工程を含む） 、 検査ステップ等を経て製造される。 以上の通り、 本発明は上述した実施の形態に限定されず、 また、 各実施の形態のそれぞれを必 要に応じて組み合わせた構成をとりうることも可能である。
第 1の実施の形態では、 投影露光装置本体 5と、 レーザユニッ ト 1と、 その間 に鏡筒 1 5とを備えた露光装置を対象に説明したが、 これに限られることはない。 例えば、 投影露光装置本体 5の代わりに、 レーザユニット及び鏡筒 1 5を含めて 構成される露光装置全体をチャンバ 8内に収容し、 レーザュニッ卜 1の代わりに、 露光装置との間でウェハの搬出 '搬入を行い、 ウェハに感光体の塗布や、 パター ン像の現像を行う塗布現像装置としてもよい。 また、 鏡筒 1 5の代わりに、 塗布 現像装置と露光装置全体とを接続し、 内部の圧力が、 露光装置全体及び塗布現像 装置の何れの内圧よリ低く設定され、 かつクリーンルーム内の圧力より高く設定 された接続部としてもよい。
このような構成においても、 このような圧力関係を保っために、 本実施の形態 の構成を適用することが可能である。 この場合、 本実施の形態におけるガス排出 手段は、 塗布現像装置を収容するチャンバに設ければよい。
以下、 本発明による第 2の実施の形態である塗布現像露光装置を図面を参照し て説明する。
図 3は、 本発明による塗布現像露光装置の実施の形態の一例を示す概略構成図 であって、 投影露光装置 5 1 と塗布現像装置 5 2とを接続する接続部 （空調バッ ファー空間） 3の内圧が、 上記投影露光装置 5 1及び塗布現像装置 5 2の各内圧 より低く設定され、 かつ、 塗布現像露光装置 6 0が設置されているクリーンルー ム 5 8の圧力より高く設定されている構成としたものである。 この構成を実現す るための空調系の構成の一実施形態について、 図 4を参照して以下に説明する。 図 4は、 本発明による塗布現像露光装置の一例を空調系の動作原理を主にした 図であって、 図中の矢印は空気の流れる方向を示している。
露光装置 5 1は、 その内部で化学薬品等の汚染性物質を使用しないので、 基本 的には、 内部循環式空調方式によって空調を行っている。 この方式によれば、 露 光装置の動作精度を補償するための温調制御系の負荷、 即ち、 ヒータ及びクーラ 一の容量を小さくすることができると共に、 露光装置が設置されているクリーン ルーム 5 8内の化学的に汚れた雰囲気 （例えば、 塩基性物質の代表的例であるァ ンモニアイオン濃度が 0〜数十 p p bの雰囲気） が露光装置の空調系のケミカル フィルターを常時通過してケミカルフィルターの寿命が短くなるという不都合を 防止できる。
より具体的には、 露光装置 5 1の空調系に属するケミカルフィルタ一としては、 ケミカルフィルター 5 4及び 5 5によって構成されている。 ケミカルフィルター 5 5は、 露光装置 5 1の内部を循環する空気流をフィルターリングする。 露光装 置 5 1は、 基板を外部から侵入する塵埃による汚染から守るため、 その内圧をク リーンルーム 5 8の圧力より高く設定して、 その筐体 （チャンバ一） の完全に気 密ではない構造 （微小孔等） を通じて流出空気流 6 1を生じさせている。 ケミカルフィルター 5 4は、 この流出空気相当分の空気をクリーンルーム 5 8 から取り入れるエアインレツ卜部に設置されて、 クリーンルーム 5 8から露光装 置 5 1に流入する空気をフィルターリングする。 露光装置内の空気の流れは、 圧 送用のファンブロア 5 7によって生成される。
露光装置 5 1の空調系に対し、 塗布現像露光装置 5 2の空気系は、 その内部で 使用される化学薬品から発生する物質を含んだ化学的に汚れた空気が基板に触れ ることがないようにするために、 循環方式ではなく、 シングルパスの空調方式を 採っている。 すなわち、 塗布現像装置 5 2の空調系においては、 エアインレツ卜 部に設置されたケミカルフィルター 5 6によって、 クリーンルーム 5 8から流入 する空気流をエアフィルターリングしたうえで、 該空気流を処理中の基板に当て、 循環されることなく、 ベンチレーシヨンポー卜 6 2を通じて外部に排出される。 ベンチレーシヨンポート 6 2は、 通常、 化学的に汚れた空気がクリーンルーム 5 8内に拡散しないように、 不図示の工場の排気処理装置に接続されている。 なお、 上記空気流は塗布現像装置 5 2内に設置された不図示のファンブロア 5 7によつ て生成される。
さて、 上記のように構成された露光装置 5 1 と塗布現像装置 5 2は、 接続部 (空調バッファー空間） 5 3を介して相互に接続される。 接続部 5 3には、 不図 示の基板搬送又は受け渡し装置が組み込まれている。 接続部 5 3は、 ベンチレー シヨンポー卜 6 3を有し、 該ベンチレーシヨンポー卜に接続された不図示のクリ ーンルーム排気装置の負の引き込み圧力又は該ベンチレーシヨンポー卜に設置さ れた不図示の排気ファンの排圧によって、 接続部 5 3内の空気が排気される構成 となっている。
このような構成を採ることによって、 露光装置 5 1 と塗布現像装置 5 2との間 のバッファー空間となる接続部 5 3の内圧は、 露光装置 5 1及び塗布現像装置 5 2の各内圧より低くなリ、 従って、 この接続部 5 3を通過しての露光装置 5 1 と 塗布現像装置 5 2との間での空気の流れを遮断することができる。 また、 この構 成においては、 接続部 5 3の内圧がクリーンルーム 5 8の圧力により高くなるよ うに設定する。 これによつて、 塵埃や化学的に汚れた物質を含むクリーンルーム 5 8の雰囲気が接続部 5 3に侵入してくることを防止する。 なお、 露光装置 5 1 と塗布現像装置 5 2とのインライン構成において通常設けられるインラインイン ターフェイス部 （基板の受け渡しや一時的待機に利用される接続用の小部屋） に ベンチレーシヨンポー卜を設けて接続部 5 3を形成すれば、 上記の構成を簡便に 実現できる。
ここで用いられるフィルターの種類としては、 シリコン系の有機物 （例えば、 シロキサンゃシラザン） を除去する有機物フィルターや、 可塑剤 （フタルサンェ ステルなど） 、 難燃剤 （燐酸、 塩素系物質） などを除去する活性炭フィルター (例えば、 ニッダ （株） 製のギガソープ） ゃゼオライトフィルターなどを用いる ことができる。
第 2の実施の形態では、 投影露光装置 5 1 と、 塗布現像装置 5 2と、 投影露光 装置 5 1 と塗布現像装置 5 2とを接続する接続部 5 3とからなる塗布現像露光装 置を対象に説明したが、 投影露光装置 5 1の単体の構成についても、 本実施の形 態を適用することが可能である。
以下、 そのような投影露光装置 5 1の構成について詳細に説明する。 投影露光 装置 5 1は、 大きく分けて 3つの部分から構成される。 第 1に、 露光光を射出す る光源、 第 2に、 光源から射出した露光光でマスクを照明する照明光学系、 照明 されたマスクのパターンの像を基板状に転写する投影光学系、 マスクが載置され るステージ、 及び基板が載置されるステージを備える露光装置本体と、 第 3に、 光源と照明光学系との間に配置され、 光源からの露光光を照明光学系に導く送光 光学系と、 で構成される。 そして、 光源はレーザユニット内に収容され、 送光光 学系は接続ユニット内に収容される。 これら各ユニット及び本体チャンバは、 ク リーンルーム内に設置される構成である。
このように構成された投影露光装置単体でも、 レーザユニット内の圧力と、 接 続ュニット内の圧力と、 本体チャンバ内の圧力とのそれぞれの関係は本実施の形 態と同様に非常に重要である。 即ち、 クリーンルーム内の不純物が、 レーザュニ ッ卜、 接続ユニット、 本体チャンバ内に流入させないようにすると共に、 レーザ ユニットと本体チャンバとの間で気体の流れが生じさせないようにし、 一方、 例 えば本体チャンバ内の気体に不純物が混入したとしても、 この不純物がレーザュ ニッ卜に流出しないようにすることが重要である。 したがって、 第 2の実施の形態の変形例として、 本実施の形態における投影露 光装置 5 1を投影露光装置本体を収容する本体チャンバとし、 塗布現像装置 2を 光源を収容するレーザュニットとし、 接続部を送光光学系を収容する接続ュニッ 卜としてもよい。
即ち、 鏡筒 （接続ュニッ卜） 内部の圧力が、 露光装置本体を収容するチャンバ や、 レーザユニット側のそれぞれの内部圧力より低く設定し、 かつクリーンルー 厶の圧力より高 <く設定すればよい。 このような構成にすると、 露光装置本体とレ 一ザ光との間の露光光路全体がパージされていたとしても、 投影露光本体とレー ザユニットとの間で気体の流れを防ぐことができる。 しかも、 送光系を構成する 光学素子に露光装置本体やレーザュニットからの不純物の混入を抑えることがで き、 光学素子の曇りを防ぐことができる。
従って、 本実施の形態において、 投影露光装置又は露光装置本体を収容するチ ヤンバを第 Ίュニッ卜とし、 レーザュニット又は塗布現像装置を収容するチャン バを第 2ュニッ卜とし、 第 1ュニッ卜と第 2ュニットとの間に設けられる、 鏡筒 や接続部を接続ュニッ卜としてもよい。 即ち、 接続ュニットは、 異なる制御動作 を行う装置を収納する各第 1、 第 2ュニッ卜を連結するものである。
また、 第 2ユニットが収容する装置としては、 第 Ίユニットが収容する装置と 同じ構成の装置であって、 マスクのパターンの形状が異なるものであってもよい。 さらに、 第 1ュニッ卜、 第 2ュニッ卜に限られることなく、 複数のュニッ卜を 備える構成でもよい。 この場合、 複数のユニットに収納される装置は、 同じ制御 動作を行うものであっても、 異なる制御動作を行うものであってもよい。 産業上の利用可能性 以上説明したように、 本発明による露光システムによれば、 第 1ユニットと第 2ュニッ卜とを接続する接続部の内圧が第 1ュニッ卜及び第 2ュニッ卜の各内圧 より低く設定されているので、 第 2ュニッ卜内の化学的に汚れた物質が第 1ュニ ット内に侵入してくることを防ぐことができ、 従って、 露光システム内で基板等 が該物質によって汚染されることなく、 所望の半導体素子等を製造できる。 また、 露光システムの動作精度 （干渉計の計測精度等） に影響する露光システ ム内の空調の温度安定性に関しても、 第 2ュニッ卜から第 1ュニッ卜への温度の 異なつた空気の流入を絶つことができるので、 より良好な温度安定性を保つこと ができ、 動作精度の向上にも寄与する。
また、 本発明に係る露光装置によれば、 筐体内に満たされた不活性ガスが光学 部材の隙間から外部に漏れる等して筐体内の気体の圧力が低下したり濃度が変化 したりすると、 第 1の検出手段によって筐体内の気体の状態変化が検出され、 さ らにその検出結果に基づいて不活性ガスの供給量が調節されることで筐体内が正 常な状態に回復する。 これにより、 送光系内の気体の状態が常に一定に保たれレ 一ザ光の透過率が高く維持されるので、 安定した露光処理を継続することができ o
上記第 1の検出手段として筐体の内部と外部との圧力差を検出する差圧計を設 けた場合は、 筐体内の圧力が外部の圧力よりも低下した状態、 つまり外部から筐 体内に汚染された空気が流入する危険がある状態を迅速に検出でき、 その検出結 果に基づいて筐体内の圧力回復を図れるので、 筐体内の気体の状態変化を僅かな ものに抑えることができる。
上記第 1の検出手段として筐体内の各所に設置した複数の酸素濃度計を設けた 場合は、 筐体内の各所において酸素濃度が所定の値を上回った状態、 つまり酸素 濃度の上昇によリレーザ光の透過率が低下し光学部材表面や他の部品との反応に よリ装置性能が劣化する危険がある状態を迅速に検出でき、 その結果に基づいて 筐体内の不活性ガス濃度の回復を図れるので、 筐体内の気体の状態変化を僅かな ものに抑えることができる。
筐体内の気体の状態変化が検出された場合にレーザュニッ卜の作動を停止する 停止手段をさらに備えた場合は、 レーザ光の透過率が低下した状態ではレーザ光 の照射を中断して透過率が低下した状態での露光を防止して露光の精度を向上さ せることができる。
さらにレーザュニッ卜からのガスの排気量を調節する排気量調節手段を備えた 場合、 レーザユニット内、 ならびに露光装置本体内に満たされた不活性ガスが光 学部材の隙間から外部に漏れる等して筐体内の気体の圧力が低下したり濃度が変 化したりすると、 第 1の検出手段によって筐体内の当該気体の状態変化が検出さ れ、 さらにその検出結果に基づいて I ^一ザュニット内の不要なガスの排気量が調 節されることで筐体内が不活性ガスに満たされた正常な状態に回復する。 これに よリ、 送光系内の気体の状態が常に一定に保たれレーザ光の透過率が高く維持さ れるので、 安定した露光処理を継続することができる。
また、 レーザュニッ卜内の気体の状態変化を検出する第 2の検出手段および照 明光学系を収容する筐体内の気体の状態変化を検出する第 3の検出手段を設けた 場合は、 レーザユニット内、 ならびに露光装置本体内に満たされた不活性ガスが 光学部材の隙間から外部に漏れる等して筐体内の気体の圧力が低下したリ濃度が 変化したりすると、 第 2、 第 3の検出手段によってレーザユニットならびに露光 装置本体内の気体の状態変化が検出され、 さらにその検出結果に基づいて不活性 ガスの供給量が調節されることで箧体内が不活性ガスに満たされた正常な状態に 回復する。 これにより、 送光系のみならず、 レーザユニット、 露光装置本体を含 めた光路内の気体の状態が常に一定に保たれレーザ光の透過率が高く維持される ので、 安定した露光処理を継続することができる。
また、 本発明による塗布現像露光装置によれば、 露光装置と塗布現像装置とを 接続する接続部 （空調バッファー空間） の内圧が露光装置及び塗布現像装置の各 内圧より低く設定されているので、 塗布現像装置内の化学的に汚れた物質が露光 装置内に侵入してくることを防ぐことができ、 従って、 露光装置内で基板等が該 物質によって汚染されることなく、 所望の半導体素子等を製造できる。 この効果 は、 化学増幅型レジス卜を感光体として多用するエキシマ露光装置において、 露 光装置又は塗布現像装置の空調系にケミカルフィルターを装備した場合において、 塩基性物質の存在を抑制できるので、 特に顕著である。
また、 露光装置の動作精度 （干渉計の計測精度等） に影響する露光装置内の空 調の温度安定性に関しても、 塗布現像装置から露光装置への温度の異なった空気 の流入を絶つことができるので、 より良好な温度安定性を保つことができ、 動作 精度の向上にも寄与する。
更には、 露光装置又は塗布現像装置の空調系にケミカルフィルターを装備した 場合においては、 接続部 （空調バッファー空間） にケミカルフィルターリングさ れた空気が流入してくるので、 接続部 （空調バッファー空間） のケミカルフィル ターリングが促進されるという効果も生む。

Claims

請求の範囲
Ί . マスクのパターンの像を基板に転写するための第 1の装置を備える第 1ュニ ッ卜と、
前記第 1の装置と異なる機能を有する第 2の装置を備える第 2ュニットと、 前記第 1ュニッ卜と、 前記第 2ュニッ 卜とを接続する接続ュニッ卜と、 からな る露光システムにおいて、
前記接続部の内圧が、 前記第 1ュニッ卜及び前記第 2ュニッ卜のいずれの内圧 よりも低く設定され、 かつ、 前記接続ユニットが設置される周囲の圧力より高く 設定されていることを特徴とする露光システム。
2 . 前記第 1の装置は、 露光光を射出する光源と、 前記光源からの露光光を送光 光学系を介して前記マスクを照明する照明光学系と、 照明された前記マスクのパ ターンの像を、 感光体が塗布された前記基板上に投影する投影光学系とを有する 投影露光装置であり、
前記第 2の装置は、 前記基板上に前記感光体を塗布し、 前記パターンの像が投 影された前記感光体を現像する塗布現像装置であることを特徴とする請求項 1に 記載の露光装置。
3 . 前記第 1の装置は、 前記マスクを照明する照明光学系と、 照明された前記マ スクのパターンの像を前記基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置 であり、
前記第 2の装置は、 露光光を射出する光源であり、
前記接続部は、 前記光源から射出された前記露光光を前記照明光学系に導く送 光光学系を収容することを特徴とする請求項 1に記載の露光システム。
4 . マスクのパターンの像を基板に耘写するための第 1の装置を備える第 1のュ ニッ卜と、
前記第 1の装置と異なる機能を有する第 2の装置を備える第 2ュニッ卜と、 前記第 1ュニッ卜と、 前記第 2ュニッ卜とを接続する接続ュニッ卜と、 からな る露光システムにおいて、
前記接続ュニット内に所定のガスを供給するガス供給器と、 前記接続ュニッ卜 内の気体の状態変化を検出する第 1のセンサと、 該第 1のセンサの検出結果に基 づいて、 前記ガス供給器による前記所定のガスの供給量を調節する供給量調節装 置とを備えることを特徴とする露光システム。
5 . 前記第 1の装置は、 露光光を射出する光源と、 前記光源からの露光光を送光 光学系を介して前記マスクを照明する照明光学系と、 照明された前記マスクのパ ターンの像を、 感光体が塗布された前記基板上に投影する投影光学系とを有する 投影露光装置であり、
前記第 2の装置は、 前記基板上に前記感光体を塗布し、 前記パターンの像が投 影された前記感光体を現像する塗布現像装置であることを特徴とする請求項 4に 記載の露光装置。
6 . 前記第 1の装置は、 前記マスクを照明する照明光学系と、 照明された前記マ スクのパターンの像を前記基板上に投影する投影光学系とを有する投影露光装置 であり、
前記第 2の装置は、 露光光を射出する光源であり、
前記接続部は、 前記光源から射出された前記露光光を前記照明光学系に導く送 光光学系を収容することを特徴とする請求項 4に記載の露光システム。
7 . レーザュニッ卜から射出された露光光を送光系を介してマスクを照明する照 明光学を有し、 照明されたマスクパターンの像を感光基板上に投影する露光装置 であって、
前記送光系を収容する筐体内に不活性ガスを供給するガス供給手段と、 前記筐 体内の気体の状態変化を検出する第 1の検出手段と、 該第 1の検出手段の検出結 果に基づいて前記ガス供給手段による不活性ガスの供給量を調節する供給量調節 手段とを備えることを特徴とする露光装置。
8 . 前記第 1の検出手段として、 前記筐体の内部と外部との圧力差を検出する差 圧計を備えることを特徴とする請求項 7記載の露光装置。
9 . 前記第 1の検出手段として、 前記筐体内に複数の酸素濃度計を設置すること を特徴とする請求項 7記載の露光装置。
1 0. 前記第 1の検出手段により前記筐体内の気体の状態変化が検出された場合 に、 前記レーザュニッ卜の作動を停止する停止手段を備えることを特徴とする請 求項 7、 8または 9記載の露光装置。
1 1 - 前記レーザユニットからの不要なガスを排気するガス排気手段と、 前記第 1の検出手段の検出結果に基づいて前記レーザュニッ卜からのガスの排気量を調 節する排気量調節手段とを備えることを特徴とする請求項 7、 8、 9または 1 0 記載の露光装置。
1 2. 前記ガス供給手段が、 前記レーザュニット内に不活性ガスを供給する系統 と前記照明光学系を収容する筐体内に不活性ガスを供給する系統の 2系統設けら れ、
前記レーザュニット内の気体の状態変化を検出する第 2の検出手段が設けられ るとともに前記照明光学系を収容する筐体内の気体の状態変化を検出する第 3の 検出手段が設けられ、
前記供給量調節手段が、 前記第 2、 第 3の検出手段の検出結果に基づいて前記 ガス供給手段の各系統ことに不活性ガスの供給量を調節することを特徴とする請 求項 7、 8、 9または 1 0記載の露光装置。
1 3 . 露光用照明光のもとでマスク上のパターンの像を投影光学系を介して感光 体が塗布された基板上に投影露光する空調系を有する投影露光装置と、 前記基板 上に前記感光体を塗布し、 前記パターンの像が投影露光された前記感光体を現像 する空調系を有する塗布現像装置と、 前記投影露光装置と前記塗布現像装置とを 接続する接続部と、 からなるクリーンルーム内に設置された塗布現像露光装置で あって、
前記接続部の内圧が、 前記投影露光装置及び前記塗布現像装置のいずれの内圧 より低く設定され、 かつ、 前記クリーンルームの圧力より高く設定されているこ とを特徴とする塗布現像露光装置。
1 4 . 前記投影露光装置及び前記塗布現象装置が有する空調系のうちの少なくと も一方の空調系が、 不純物質を除去又は不活性化するケミカルフィルターを装備 してしることを特徴とする請求項 1 3記載の塗布現像露光装置。
1 5 . 前記露光用照明光の光源としてエキシマレーザを用いることを特徴とする 請求項 1 3又は 1 4記載の塗布現像露光装置。
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