JP2000200745A

JP2000200745A - 投影露光装置

Info

Publication number: JP2000200745A
Application number: JP11002358A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Takeuchi; 仁竹内
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-01-07
Filing date: 1999-01-07
Publication date: 2000-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】感光剤を塗布した基板に高エネルギの露光光
を照射した際にも、投影光学系等に微粒子が付着して汚
染されることを防止する。【解決手段】感光剤Ｋを塗布した基板Ｗに、露光光Ｂ
によりマスクのパターンを投影露光する投影露光装置に
おいて、露光光Ｂを透過させるとともに、基板Ｗの感光
剤塗布面１８を少なくとも収納するチャンバ１５を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクのパターン
を半導体ウエハやガラスプレート等の基板に投影転写す
る投影露光装置に関し、特に、表面に感光剤が塗布され
た基板に対して、マスクのパターンを露光する投影露光
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体素子や液晶表示素子等を
フォトリソグラフィ工程で製造する際には、フォトマス
クやレチクル（以下、マスクと称する）に形成されたパ
ターンの像を投影光学系を介してフォトレジスト等の感
光剤が塗布された半導体ウエハやガラスプレート等の基
板上に投影・転写処理を行う投影露光装置が使用されて
いる。

【０００３】ところで、半導体素子の大集積化に対する
要望は年々高くなっており、それに伴って回路パターン
の線幅は小さくなっている。投影光学系を介して、より
小さな線幅の回路パターンを露光するためには、露光に
使用する光の波長を短くすることが知られている。その
ため、近年、この種の露光光の光源として、ＫｒＦエキ
シマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１
９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）などが多く用い
られるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の投影露光装置には、以下のような問題が
存在する。上記のように波長の短い光は、高いエネルギ
を有しているので、ウエハ上に照射した際に、ウエハ自
身から微粒子が飛散する、いわゆるアブレーションが発
生したり、レジストが分離・気化（蒸発）して拡散す
る。さらには、空気中に含まれる有機物等が高エネルギ
の光により光化学反応を起こすことで微小な不純物を生
成してしまう。

【０００５】このようなガスや微粒子が周囲の構成物、
例えば、ウエハ近傍に配置された投影光学系に付着する
と、露光時の光量が設定値よりも減少してしまう等、特
に上記のように微細な線幅を有する回路パターンを露光
する際に、露光精度に悪影響を及ぼす虞があった。

【０００６】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、感光剤を塗布した基板に高エネルギの露光
光を照射した際にも、投影光学系等にガスや微粒子が付
着して汚染されることを防止する投影露光装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、実施の形態を示す図１ないし図１１に対
応付けした以下の構成を採用している。本発明の投影露
光装置は、感光剤（Ｋ）を塗布した基板（Ｗ）に、露光
光（Ｂ）によりマスク（Ｍ）のパターンを投影露光する
投影露光装置（１）において、露光光を透過させるとと
もに、基板（Ｗ）の感光剤塗布面（１８）を少なくとも
収納するチャンバ（１５、１５ａ）を備えてなることを
特徴とするものである。

【０００８】従って、本発明の投影露光装置では、高エ
ネルギの露光光（Ｂ）によりマスク（Ｍ）のパターンを
基板（Ｗ）の感光剤塗布面（１８）に投影露光した際に
基板（Ｗ）または感光剤（Ｋ）からガスや微粒子が発生
しても、これらのガスや微粒子をチャンバ（１５、１５
ａ）内に閉じこめることで、周囲の構成物（９）から分
離することができる。ここで、チャンバ（１５、１５
ａ）は、露光光（Ｂ）を透過させるものなので、露光処
理自体に支障を来すことはない。

【０００９】また、本発明の投影露光装置は、感光剤
（Ｋ）を塗布した基板（Ｗ）に、露光光（Ｂ）によりマ
スク（Ｍ）のパターンを投影光学系（９）を介して投影
露光する投影露光装置（１）において、基板（Ｗ）の感
光剤塗布面（１８）側のエアを吸引する吸引装置（２
３）を備えてなることを特徴とするものである。

【００１０】従って、本発明の投影露光装置では、高エ
ネルギの露光光によりマスク（Ｍ）のパターンを基板
（Ｗ）の感光剤塗布面（１８）に投影露光した際に基板
（Ｗ）または感光剤（Ｋ）からガスや微粒子が発生して
も、吸引装置（２３）がエアとともにこれらのガスや微
粒子を吸引することで、周囲の構成物（９）に付着する
ことを防止できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の投影露光装置の第
１の実施の形態を、図１ないし図３を参照して説明す
る。ここでは、例えば、ステップ・アンド・リピート方
式の投影露光装置（ステッパー）を用いて、マスクに形
成された回路パターンをウエハに転写する場合の例を用
いて説明する。

【００１２】図３は、投影露光装置１の概略構成図であ
る。投影露光装置１は、マスクＭに形成されたパターン
（例えば、半導体素子パターン）を、感光剤が塗布され
た略円形のウエハ（基板）Ｗ上へ投影転写するものであ
って、光源ユニット６、照明光学系７、マスクステージ
８、投影光学系９、ウエハステージ（基板ステージ）１
０および焦点検出系１１から概略構成されている。

【００１３】光源ユニット６は、ＡｒＦを媒体としたエ
キシマレーザ光を露光光Ｂとして射出するものである。
光源ユニット６から射出された露光光Ｂは、反射ミラー
４で反射されて照明光学系７に入射する。

【００１４】照明光学系７は、いずれも不図示のリレー
レンズ、露光光Ｂを均一化するためのオプチカルインテ
グレータ（フライアイレンズ等）、露光光Ｂをオプチカ
ルインテグレータに入射させるインプットレンズ、オプ
チカルインテグレータから射出した露光光ＢをマスクＭ
上に集光するためのリレーレンズ、コンデンサーレンズ
等を有している。照明光学系７から射出された露光光Ｂ
は、反射ミラー５によって反射されて、ウエハＷ上に露
光すべきパターンを有しマスクステージ８上に保持され
たマスクＭに入射する。

【００１５】投影光学系９は、マスクＭの照明領域に存
在するパターンの像をウエハＷ上に結像させるものであ
る。ウエハステージ１０は、ウエハＷを保持するもので
あって、互いに直交する方向（Ｘ、Ｙ、Ｚの三次元方
向）へ移動自在とされている。このウエハステージ１０
上には、移動鏡１０ａが設けられている。移動鏡１０ａ
には、位置計測装置である不図示のレーザ干渉計からレ
ーザ光１２が射出され、その反射光と入射光との干渉に
基づいて移動鏡１０ａとレーザ干渉計との間の距離、す
なわちウエハステージ１０（ひいてはウエハＷ）の位置
が検出される構成になっている。また、ウエハステージ
１０には、リニアモータ等、ウエハステージ１０を駆動
させる駆動機構（不図示）が付設されている。

【００１６】焦点検出系１１は、ウエハＷの高さ位置
（Ｚ方向の位置）を光学的に検出するものであって、ウ
エハＷに斜めから計測光を入射する投光系１３と、ウエ
ハＷの表面で反射された計測光を受光する受光系１４と
を主体として構成されるものである。

【００１７】一方、投影露光装置１の近傍には、当該投
影露光装置１とコータ・デベロッパ（不図示）との間で
ウエハＷを搬送するウエハ搬送装置（不図示）が配設さ
れている。投影露光装置１には、このウエハ搬送装置と
の間でウエハＷの受け渡しを行うとともに、ウエハステ
ージ１０との間でウエハＷを搬送するウエハローダ（不
図示）が配設されている。なお、これらウエハ搬送装置
およびウエハローダは、従来と同様の構成のものが用い
られる。

【００１８】そして、このウエハ搬送装置の近傍には、
投影露光装置１に搬入されるウエハＷに減圧下でチャン
バ１５を取り付けるとともに、投影露光装置１から搬出
されるウエハＷからチャンバ１５を取り外すチャンバ搬
送装置（不図示）が投影露光装置１と分離して配設され
ている。

【００１９】図１に示すように、チャンバ１５は、レジ
スト（感光剤）Ｋが塗布されたウエハＷの上面（感光剤
塗布面）１８を収納するように取り付けられる。また、
チャンバ１５は、図２に示すように、ウエハＷの外周に
沿って設置される周壁部１６と、周壁部１６の端縁上方
に設けられウエハＷと対向配置された平面視円形の天壁
部１７とから構成されている。

【００２０】周壁部１６の下方端縁には、Ｏリング等、
チャンバ１５内を気密に保つ密閉手段が設けられてい
る。また、周壁部１６の厚さは、チャンバ１５の有無に
拘わらず、上記ウエハ搬送装置およびウエハローダによ
るウエハＷの搬送に支障を来さない程度に薄く設定され
ている。一方、天壁部１７は、焦点検出系１１で用いら
れる計測光および露光光Ｂが透過可能な石英等の硝材で
形成されている。

【００２１】上記の構成の投影露光装置を用いてマスク
ＭのパターンをウエハＷに投影露光する手順を説明す
る。まず、ウエハ搬送装置によりコータ・デベロッパか
ら投影露光装置１へ搬送されるウエハＷに対して、チャ
ンバ搬送装置がチャンバ１５をウエハＷの所定位置に載
置して取り付ける。

【００２２】次に、投影露光装置１側では、ウエハロー
ダがウエハ搬送装置から、チャンバ１５が取り付けられ
たウエハＷを受け取る。ここでの受け渡しは、大気圧下
で行われるが、チャンバ１５内は外気に対して負圧なの
で、チャンバ１５はウエハＷに押し付けられる。加え
て、チャンバ１５とウエハＷとの間には、Ｏリング等の
密閉手段が介在しているので、チャンバ１５はウエハＷ
の上面を密閉状態で収納する。

【００２３】ウエハローダがウエハＷをウエハステージ
１０に搬送した後、ウエハステージ１０は、ウエハＷを
投影光学系９に対して所定位置に位置させるように移動
する。このウエハステージ１０の移動の際には、不図示
のレーザ干渉計が、ウエハステージ１０上の移動鏡１０
ａに向けてレーザ光１２を射出し、その反射光と入射光
との干渉に基づいて距離を測定し、ウエハステージ１０
の位置、すなわちウエハＷの位置を正確に検出する。

【００２４】同様に、焦点検出系１１においては、ウエ
ハＷの高さ位置（Ｚ方向の位置）が検出される。すなわ
ち、投光系１３から射出された計測光は、図１に示すよ
うに、チャンバ１５の天壁部１７を通ってウエハＷの表
面に入射し、ウエハＷの表面で反射された後に受光系１
４に入射する。そして、反射された計測光と受光光との
位置関係に基づいて、ウエハＷの表面が投影光学系９に
よるマスクＭのパターンの像の位置とほぼ一致するよう
にウエハステージ１０を高さ方向（Ｚ方向）に移動させ
る。

【００２５】ウエハＷの位置決めが完了すると、光源ユ
ニット６から露光光Ｂが射出される。射出された露光光
Ｂは、反射ミラー４で反射されて照明光学系７に入射し
て照度を均一化される。照明光学系７から射出された露
光光Ｂは、反射ミラー５で反射された後に、マスクＭに
入射してマスクＭを照明する。マスクＭを透過した露光
光Ｂは、投影光学系９およびチャンバ１５の天壁部１７
を介してウエハＷに入射し、ウエハＷ上のレジストＫを
感光させることにより、マスクＭのパターンの像をウエ
ハＷ上に形成する。

【００２６】このとき、露光光Ｂの入射によって、ウエ
ハＷにアブレーションが発生したり、ウエハＷの上面１
８からレジストＫのガス、微粒子が発生するが、この上
面１８がチャンバ１５で密閉されているため、これらの
ガス、微粒子は外部へ漏れ出ることなく、チャンバ１５
内に密封される。

【００２７】露光処理が完了すると、ウエハＷは、チャ
ンバ１５が取り付けられた状態で、ウエハローダによっ
てウエハステージ１０から搬出される。そして、ウエハ
Ｗは、ウエハ搬送装置に受け渡されて、投影露光装置１
からコータ・デベロッパへ搬送される。この際、ウエハ
Ｗがコータ・デベロッパへ到る前に、チャンバ搬送装置
がウエハＷからチャンバ１５を取り外す。

【００２８】本実施の形態の投影露光装置では、ウエハ
Ｗの感光剤塗布面１８がチャンバ１５によって収納され
ているので、露光光Ｂが入射した際にウエハＷから発生
し周囲の構成物、例えば投影光学系９に付着して当該投
影光学系９に悪影響を及ぼすガス、微粒子をチャンバ１
５内に密封することができる。そのため、これらのガ
ス、微粒子が投影光学系９に付着して露光精度を低下さ
せてしまうという事態を未然に防ぐことができる。

【００２９】また、本実施の形態の投影露光装置では、
あらかじめ減圧下でチャンバ１５をウエハ上に取り付け
ているので、大気圧下での露光処理の際にチャンバ１５
とウエハＷとを密着させる手段を別途設ける必要がな
く、コストの低減につながる。さらに、ウエハＷを一旦
減圧下に曝すことでレジストＫ等に含まれる初期揮発成
分を除去することができるので、汚染物飛散防止にも寄
与することができる。

【００３０】また、本実施の形態の投影露光装置では、
チャンバ１５をウエハＷに直接取り付けているので、チ
ャンバ搬送装置を投影露光装置１内に設けることなく、
投影露光装置１と分離して配置することが可能になり、
投影露光装置１が必要以上に大きくなってしまうことも
防止でき、装置の小型化が実現する。

【００３１】さらに、本実施の形態の投影露光装置で
は、チャンバ１５の厚さがウエハ搬送装置およびウエハ
ローダの搬送機能に支障を来さない程度に薄いので、チ
ャンバ搬送装置を設置するに当たってウエハ搬送装置お
よびウエハローダをチャンバ１５に対応させるように別
途新設することなく、従来から設置されているものをそ
のまま用いることができる。

【００３２】なお、本実施の形態の投影露光装置では、
チャンバ搬送装置が単に、減圧下でチャンバ１５をウエ
ハＷに取り付ける構成としたが、窒素、Ｈｅ等の光学的
に不活性なガス雰囲気中で減圧し、チャンバ１５をウエ
ハＷに取り付ける構成としてもよい。この場合、投影光
学系９とチャンバ１５とを近付けることにより、露光光
Ｂが空気中を通過する距離を短くすることができるの
で、有害ガスであるオゾンの発生を抑制することができ
る。

【００３３】また、ＡｒＦを媒体としたエキシマレーザ
からのレーザ光のように、約２００ｎｍ以下の波長の光
は、酸素に対して吸収特性を有する波長域（スペクトル
成分）を含んでおり、空気中の酸素による吸収が大き
い。ところが、上記のように、チャンバ１５内を光学的
に不活性な雰囲気にすることにより、チャンバ１５内に
酸素が存在していないので、露光光Ｂの光量（エネルギ
量）が低下してしまうことも防止できる。

【００３４】なお、本実施の形態の投影露光装置で、チ
ャンバ１５によってウエハＷ上の露光領域が狭くなる可
能性があるときは、図１中、二点鎖線で示すように、チ
ャンバ１５の周壁部１６を、下部端縁を始端として上方
に向かうに従って漸次拡径するように構成することで、
所定の露光領域を維持することができる。

【００３５】また、チャンバ搬送装置を投影露光装置１
の外側に設置する構成としたが、これに限られることな
く、例えば、投影露光装置１の内側に設置する構成とし
てもよい。

【００３６】図４および図５は、本発明の投影露光装置
の第２の実施の形態を示す図である。これらの図におい
て、図１ないし図３に示す第１の実施の形態の構成要素
と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省
略する。（なお、図５においては、焦点検出系１１の投
光系１３、受光系１４の表示を省略している。）第２の
実施の形態と上記の第１の実施の形態とが異なる点は、
チャンバ１５内を排気する排気装置およびチャンバ１５
内に置換ガスを供給する置換ガス供給装置を設けたこと
である。

【００３７】すなわち、図４および図５に示すように、
この投影露光装置１には、真空ポンプ等の排気装置１９
がチャンバ１５に接続されている。排気装置１９は、チ
ャンバ１５内を負圧吸引することによって、当該チャン
バ１５内を排気する構成になっている。また、チャンバ
１５には、当該チャンバ１５内に、窒素、Ｈｅ等の光学
的に不活性な置換ガスを供給する置換ガス供給装置２０
が接続されている。

【００３８】なお、この排気装置１９および置換ガス供
給装置２０は、チャンバ１５内の気体が層流状態で移動
し、該チャンバ１５内に空気ゆらぎが発生しない程度の
出力で排気およびガス供給を実施するように駆動されて
いる。他の構成は、上記第１の実施の形態と同様であ
る。

【００３９】本実施の形態の投影露光装置では、上記第
１の実施の形態と同様の作用・効果が得られることに加
えて、チャンバ１５内の空気を光学的に不活性ガスに置
換することができるとともに、露光光Ｂの入射により発
生したチャンバ１５内のガスや微粒子を排気して除去す
ることができる。そのため、チャンバ１５内を常時不活
性ガスで置換した状態を維持することができ、これらの
ガスや微粒子がチャンバ１５の天壁部１７に付着して露
光精度に悪影響を及ぼしたり、露光光Ｂと光化学反応を
起こして露光光Ｂの露光エネルギ量を低下させるといっ
た事態を未然に防ぐことができる。また、チャンバ１５
内の酸素も排気するので、露光光Ｂの光量（エネルギ
量）が低下してしまうことも防止できる。

【００４０】なお、本実施の形態の投影露光装置では、
置換ガス供給装置２０は必ずしも必要ではなく、排気装
置１９のみがチャンバ１５に接続される構成であっても
よい。この場合でも、露光光Ｂの入射により発生したチ
ャンバ１５内のガスや微粒子を排気して除去することが
できるため、ガスや微粒子がチャンバ１５の天壁部１７
に付着して露光精度に悪影響を及ぼしたり、露光光Ｂと
光化学反応を起こして露光光Ｂの露光エネルギ量を低下
させるといった事態を抑制することができる。

【００４１】図６および図７は、本発明の投影露光装置
の第３の実施の形態を示す図である。これらの図におい
て、図１ないし図３に示す第１の実施の形態の構成要素
と同一の要素については同一符号を付し、その説明を省
略する。第３の実施の形態と上記の第１の実施の形態と
が異なる点は、チャンバをウエハステージに取り付けた
ことである。

【００４２】すなわち、図６に示すように、ウエハステ
ージ１０には、チャンバ１５ａが取り付けられている。
図７に示すように、チャンバ１５ａは、レジストＫが塗
布された上面１８を含むウエハＷ全体を収納するように
取り付けられている。また、チャンバ１５ａは、ウエハ
Ｗの外周にほぼ一定の間隔をあける直径を有する周壁部
１６ａと、当該周壁部１６ａの端縁上方に設けられウエ
ハＷと対向配置された平面視円形の天壁部１７ａとから
構成されている。

【００４３】なお、本実施の形態の投影露光装置では、
ウエハＷを保持したウエハステージ１０にチャンバ１５
ａを搬送して取り付けるとともに、露光処理完了後に、
このチャンバ１５ａを取り外すチャンバ搬送装置（不図
示）が投影露光装置１内のウエハステージ１０近傍に設
置されている。他の構成は、上記第１の実施の形態と同
様である。

【００４４】本実施の形態の投影露光装置では、上記第
１の実施の形態と同様の作用・効果が得られることに加
えて、チャンバ１５ａ内の収納空間が大きいので、露光
光Ｂの入射により発生したチャンバ１５ａ内のガスや微
粒子の濃度を低く抑えることができる。また、チャンバ
１５ａとウエハＷとが直接接触していないので、チャン
バ１５ａの搬送時にウエハＷに傷等が発生することも防
ぐことができる。

【００４５】図８は、本発明の投影露光装置の第４の実
施の形態を示す図である。この第４の実施の形態は、図
６および図７に示した第３の実施の形態に対してチャン
バ１５ａ内を負圧吸引することで該チャンバ１５ａ内を
排気する排気装置１９およびチャンバ１５ａ内に、光学
的に不活性な置換ガスを供給する置換ガス供給装置２０
を設けたことである。他の構成は、上記第３の実施の形
態と同様であるため、同一の要素については同一符号を
付し、その説明を省略する。

【００４６】本実施の形態の投影露光装置では、上記第
３の実施の形態と同様の作用・効果が得られることに加
えて、露光光Ｂの入射により発生したチャンバ１５ａ内
のガスや微粒子を排気して除去することができる。その
ため、これらのガスや微粒子がチャンバ１５ａの天壁部
１７ａに付着して露光精度に悪影響を及ぼしたり、露光
光Ｂと光化学反応を起こして露光光Ｂの露光エネルギ量
を低下させるといった事態を未然に防ぐことができる。

【００４７】なお、上記第２の実施の形態と同様に本実
施の形態でも、置換ガス供給装置２０は必ずしも必要で
はなく、排気装置１９のみがチャンバ１５ａに接続され
る構成であってもよい。この場合でも、ガスや微粒子が
チャンバ１５ａの天壁部１７ａに付着して露光精度に悪
影響を及ぼしたり、露光光Ｂと光化学反応を起こして露
光光Ｂの露光エネルギ量を低下させるといった事態を抑
制することができる。

【００４８】図９および図１０は、本発明の投影露光装
置の第５の実施の形態を示す図である。これらの図にお
いて、図１ないし図３に示す第１の実施の形態の構成要
素と同一の要素については同一符号を付し、その説明を
省略する。第５の実施の形態と上記の第１の実施の形態
とが異なる点は、ウエハＷの上面１８側のエアを吸引す
るための吸引装置２３を設けたことである。

【００４９】吸引装置２３は、真空ポンプ等の負圧吸引
源２４と、該負圧吸引源２４に接続されたチャンバ１５
ｂとから構成されている。負圧吸引源２４は、上記排気
装置１９と同様に、チャンバ１５ｂ内のエアが層流状態
で移動し、該チャンバ１５ｂ内に空気ゆらぎが発生しな
い程度の出力でエア吸引するようになっている。

【００５０】チャンバ１５ｂは、投影光学系（投影レン
ズ）９の下端部に、ウエハＷとの間に微小隙間をあけて
一体的に支持されている。この微小隙間は、ウエハステ
ージ１０の上下移動時のぶれ量も考慮して、チャンバ１
５ｂとウエハＷとが常に離間する距離に設定されてい
る。

【００５１】図１０に示すように、チャンバ１５ｂは、
上縁が投影光学系９に支持される断面円形の周壁部１６
ｂと、該周壁部１６ｂの下縁に、ウエハＷに対向して設
けられた円盤状の底壁部３２ｂと、該底壁部３２ｂの上
方に配置され、該底壁部３２ｂとの間に吸引空間２１を
形成する内壁部２２ｂとから構成されている。そして、
上記負圧吸引源２４は、露光光Ｂの光路近傍に設けられ
た吸引空間２１内のエアを吸引するように、吸引管２５
を介して接続されている。

【００５２】内壁部２２ｂには、露光光Ｂへ接近するに
したがって漸次下方へ向くように延出する延出部２６が
設けられている。そして、延出部２６および底壁部３２
ｂには、露光光Ｂの通過範囲よりも大径の貫通孔２７，
２８がそれぞれ形成され、露光に影響を与えない構成に
なっている。さらに、底壁部３２ｂに形成された貫通孔
２８は、貫通孔２７よりも大径に設定されている。すな
わち、延出部２６は、底壁部３２ｂに対して露光光Ｂ側
に突出するように延出している。また、貫通孔２７，２
８の存在により、吸引空間２１には、露光光Ｂの周囲を
取り囲むように開口する飛散物質吸引口２９が形成され
る。他の構成は、上記第１の実施の形態と同様である。

【００５３】なお、周壁部１６ｂは、焦点検出系１１で
用いられる計測光が透過可能な石英等の硝材で形成され
ている。

【００５４】上記の構成の投影露光装置１では、負圧吸
引源２４を作動させると、ウエハＷの上面１８側のエア
を飛散物質吸引口２９から吸引空間２１へ吸入するエア
の流れが形成される。そして、露光光Ｂの入射によりウ
エハＷの上面１８側に発生したガスや微粒子等の飛散物
は、この流れに沿って飛散物質吸引口２９から吸引空間
２１へ吸入・除去される。

【００５５】本実施の形態の投影露光装置でも、上記第
１の実施の形態と同様に、露光光Ｂの入射により発生し
た飛散物を吸引・除去できるので、これらの飛散物が投
影光学系９に付着して露光精度を低下させてしまうとい
う事態を未然に防ぐことができる。また、飛散物質吸引
口２９は、露光光Ｂの近傍に、該露光光Ｂの周囲を取り
囲むように開口しているので、露光処理に支障を来すこ
となく上記飛散物を効率的に吸引・除去することができ
る。

【００５６】また、本実施の形態の投影露光装置では、
チャンバ１５ｂが投影光学系９に支持されているので、
一度チャンバ１５ｂを投影光学系９に装着してしまえ
ば、露光毎にウエハＷやウエハステージ１０にチャンバ
を取り付ける必要がなくなる。そのため、ウエハＷ毎の
チャンバ搬送にかかる工程時間を削減することができ、
スループットを向上させることができるとともに、チャ
ンバ搬送機構を設ける必要がなくなるので、装置の小型
化およびコストダウンも実現することができる。

【００５７】また、本実施の形態の投影露光装置では、
延出部２６が底壁部３２ｂよりも露光光Ｂ側に突出し、
且つ露光光Ｂへ接近するにしたがって漸次下方に向くよ
うに延出しているので、露光光Ｂの入射により発生し、
投影光学系９へ向けて上昇する飛散物質を飛散物質吸引
口２９へ向けて誘導しやすくなり、飛散物質を効果的に
除去することができるようになる。

【００５８】なお、本実施の形態では、吸引空間２１を
チャンバ１５ｂにより構成したが、必ずしもチャンバ１
５ｂを設ける必要はなく、飛散物質吸引口２９を露光光
Ｂの近傍に設ければ、投影光学系９以外の部材に支持さ
れた別部材に吸引空間２１を設けるような構成であって
もよい。

【００５９】図１１は、本発明の投影露光装置の第６の
実施の形態を示す図である。この図において、図９およ
び図１０に示す第５の実施の形態の構成要素と同一の要
素については同一符号を付し、その説明を省略する。
（なお、図１１においては、焦点検出系１１の投光系１
３、受光系１４の表示を省略している。）第６の実施の
形態と上記の第５の実施の形態とが異なる点は、投影光
学系９側からウエハＷの上面１８へ向けてガスを送出す
るガス送出装置３０を設けたことである。

【００６０】図１１に示すように、ガス送出装置３０
は、投影光学系９を収納する鏡筒の下端部の外周面に設
けられたガス供給路３１と、該ガス供給路３１を介して
窒素、Ｈｅ等の光学的に不活性なガスを供給するガス供
給源（不図示）とから構成されている。ガス供給路３１
は、上方から下方へ向かうにしたがって、漸次露光光Ｂ
に接近するように傾斜して配置されている。他の構成
は、上記第５の実施の形態と同様である。

【００６１】本実施の形態の投影露光装置では、上記第
５の実施の形態と同様の作用・効果が得られることに加
えて、投影光学系９とウエハＷとの間のエアを除去して
不活性なガスに置換することができるので、酸素により
露光光Ｂの光量（エネルギ量）が低下してしまうことを
防止できる。

【００６２】また、本実施の形態の投影露光装置では、
ガス供給路３１からウエハＷへ向けて送出された不活性
ガスの流れがダウンフローになるので、この不活性ガス
の濃淡によるゆらぎを減少させることもでき、またガス
濃度にも効果的である。なお、この吸引装置２３は必ず
しも必要ではなく、ガス送出装置３０のみが設けられる
構成であってもよい。

【００６３】なお、上記実施の形態において、投影光学
系９の下端部に支持されたチャンバ１５ｂがウエハＷと
微小隙間をあけて配置される構成としたが、チャンバ１
５ｂ内に少なくともウエハＷを密封収納する構成であっ
てもよい。この場合、ウエハＷの移動は、チャンバ１５
ｂの外に設けた駆動源によって行う。例えば、チャンバ
１５内にウエハＷと、該ウエハＷを保持し、且つ裏面に
磁石が設けられたウエハホルダとを収納し、さらに上記
磁石と対向するチャンバ１５ｂの外側に該磁石を移動さ
せる駆動機構（磁気コイル等）を設けるような構成であ
ってもよい。

【００６４】また、上記実施の形態において、不活性ガ
スとして、窒素やＨｅガスを用いて説明したが、他のガ
ス、例えば、水素、ネオン、アルゴン、クリプトン、キ
セノン、ラドン等の不活性ガスを用いてもよい。好まし
くは、化学的にクリーンなドライエア（レンズの曇りの
原因となる物質、例えば、クリーンルーム内を浮遊する
アンモニウムイオン等が除去されたエア、又は湿度が５
％以下のエア）を用いてもよい。

【００６５】また、チャンバ内に不活性ガスを供給する
場合、チャンバ内の圧力が微妙に変化して露光光Ｂの屈
折率に影響を及ぼす可能性があるが、この場合、チャン
バ内の圧力を検知する検知手段を設け、検知手段の検知
結果をフィードバックすることでチャンバ内の圧力を補
正したり、パターン倍率を補正するような構成としても
よい。

【００６６】なお、基板としては、半導体デバイス用の
半導体ウエハのみならず、液晶ディスプレイデバイス用
のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、
あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの
原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

【００６７】投影露光装置１としては、マスクＭとウエ
ハＷとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、
ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・
リピート方式の投影露光装置（ステッパー）でも、マス
ク（レチクル）Ｍとガラス基板とを同期移動してマスク
Ｍのパターンを露光するステップ・アンド・スキャン方
式の走査型投影露光装置（スキャニング・ステッパー）
にも適用することができる。

【００６８】投影露光装置１の種類としては、上記半導
体製造用のみならず、液晶ディスプレイデバイス製造用
の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あ
るいはマスク、レチクルなどを製造するための露光装置
などにも広く適用できる。

【００６９】また、照明光学系７の光源として、ＫｒＦ
エキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ
（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）、Ｘ線など
を用いることができる。また、ＹＡＧレーザや半導体レ
ーザ等の高周波などを用いてもよい。

【００７０】投影光学系９の倍率は、縮小系、等倍およ
び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系９として
は、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材
として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用
い、Ｆ₂レーザを用いる場合は反射屈折系または屈折系
の光学系にする。

【００７１】ウエハステージ１０やマスクステージ８に
リニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いた
エア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を
用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ス
テージ８，１０は、ガイドに沿って移動するタイプでも
よく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよ
い。

【００７２】ウエハステージ１０の移動により発生する
反力は、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃
がしてもよい。マスクステージ８の移動により発生する
反力は、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃
がしてもよい。

【００７３】複数の光学素子から構成される照明光学系
７および投影光学系９をそれぞれ露光装置本体に組み込
んでその光学調整をするとともに、多数の機械部品から
なるマスクステージ８やウエハステージ１０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の形
態の投影露光装置１を製造することができる。なお、投
影露光装置１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。

【００７４】半導体デバイスや液晶表示素子等のデバイ
スは、各デバイスの機能・性能設計を行うステップ、こ
の設計ステップに基づいたマスクＭを製作するステッ
プ、ウエハＷ、ガラス基板等を製作するステップ、前述
した実施の形態の投影露光装置１によりマスクＭのパタ
ーンをウエハＷ、ガラス基板に露光するステップ、各デ
バイスを組み立てるステップ、検査ステップ等を経て製
造される。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る投
影露光装置は、チャンバが露光光を透過させ、且つ基板
の感光剤塗布面を少なくとも収納する構成となってい
る。これにより、この投影露光装置では、高エネルギの
露光光が入射した際に発生し周囲の構成物、例えば投影
光学系に付着して当該投影光学系に悪影響を及ぼすガ
ス、微粒子等の飛散物質をチャンバ内に密封することが
できるため、これらのガス、微粒子が投影光学系に付着
して露光精度を低下させてしまうという事態を未然に防
ぐことができるという優れた効果を奏する。

【００７６】請求項２に係る投影露光装置は、チャンバ
が基板に取り付けられる構成となっている。これによ
り、この投影露光装置では、チャンバ用の搬送装置を内
部に設けることなく、投影露光装置と分離して配置する
ことが可能になり、投影露光装置が必要以上に大きくな
ってしまうことを防止でき、装置の小型化が実現すると
いう効果が得られる。また、チャンバの厚さを薄くする
ことで、チャンバ搬送装置を設置するに当たって基板搬
送装置および基板ローダをチャンバに対応させるように
別途新設することなく、従来から設置されているものを
そのまま用いることができるという効果も得られる。

【００７７】請求項３に係る投影露光装置は、チャンバ
が、基板を保持する基板ステージに取り付けられる構成
となっている。これにより、この投影露光装置では、チ
ャンバ内の収納空間が大きいので、露光光の入射により
発生したチャンバ内のガスや微粒子の濃度を低く抑える
ことができるとともに、チャンバと基板とが直接接触し
ていないので、チャンバの搬送時に基板に傷等が発生す
ることも防げるという効果が得られる。

【００７８】請求項４に係る投影露光装置は、排気装置
がチャンバ内を排気する構成となっている。これによ
り、この投影露光装置では、露光光の入射により発生し
たチャンバ内のガスや微粒子を排気して除去することが
できるため、これらのガスや微粒子がチャンバに付着し
て露光精度に悪影響を及ぼしたり、露光光と光化学反応
を起こして露光光の露光エネルギ量を低下させるといっ
た事態を未然に防ぐことができるという効果が得られ
る。

【００７９】請求項５に係る投影露光装置は、置換ガス
供給装置がチャンバ内に置換ガスを供給する構成となっ
ている。これにより、この投影露光装置では、露光光の
入射により発生したチャンバ内のガスや微粒子を不活性
ガスで置換できるため、これらのガスや微粒子がチャン
バに付着して露光精度に悪影響を及ぼしたり、露光光と
光化学反応を起こして露光光の露光エネルギ量を低下さ
せるといった事態を未然に防ぐことができるとともに、
チャンバ内の酸素も排除するので、露光光のエネルギ量
が低下してしまうことも防止できるという効果が得られ
る。

【００８０】請求項６に係る投影露光装置は、吸引装置
が基板の感光剤塗布面側のエアを吸引する構成となって
いる。これにより、この投影露光装置では、光エネルギ
の露光光の入射により発生したガス、微粒子等の飛散物
を吸引・除去できるので、これらの飛散物が周囲の構成
物、例えば投影光学系に付着して露光精度を低下させて
しまうという事態を未然に防ぐことができるという効果
が得られる。

【００８１】請求項７に係る投影露光装置は、吸引装置
が露光光の光路近傍に配置される構成となっている。こ
れにより、この投影露光装置では、露光光による露光処
理に支障を来すことなく、ガス、微粒子等の飛散物を効
率的に吸引・除去できるという効果が得られる。

【００８２】請求項８に係る投影露光装置は、ガス送出
装置が、投影光学系側から感光剤塗布面側へ向けてガス
を送出する構成となっている。これにより、この投影露
光装置では、投影光学系と基板の感光剤塗布面との間の
エアを除去して不活性なガスに置換することができるの
で、酸素により露光光のエネルギ量が低下してしまうこ
とを防止できるとともに、不活性ガスの流れが露光光の
光軸と略平行になるので、この不活性ガスの濃淡による
ゆらぎを減少させることもできるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図であっ
て、ウエハにチャンバが取り付けられた断面図である。

【図２】同外観斜視図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図であっ
て、ウエハにチャンバが取り付けられた投影露光装置の
概略構成図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図であっ
て、ウエハに取り付けられたチャンバに排気装置、置換
ガス供給装置が接続された投影露光装置の概略構成図で
ある。

【図５】図４における要部の詳細図である。

【図６】本発明の第３の実施の形態を示す図であっ
て、チャンバがウエハステージに取り付けられた投影露
光装置の概略構成図である。

【図７】図６における要部の詳細図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態を示す図であっ
て、ウエハステージに取り付けられたチャンバに排気装
置、置換ガス供給装置が接続された断面図である。

【図９】本発明の第５の実施の形態を示す図であっ
て、吸引装置が設けられた投影露光装置の概略構成図で
ある。

【図１０】図９における要部の詳細図である。

【図１１】本発明の第６の実施の形態を示す図であっ
て、吸引装置およびガス送出装置が設けられた投影露光
装置の要部の詳細図である。

【符号の説明】

Ｋレジスト（感光剤）ＭマスクＷウエハ（基板）１投影露光装置９投影光学系（投影レンズ）１０ウエハステージ（基板ステージ）１５、１５ａ、１５ｂチャンバ１８上面（感光剤塗布面）１９排気装置２０置換ガス供給装置２３吸引装置３０ガス送出装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光剤を塗布した基板に、露光光により
マスクのパターンを投影露光する投影露光装置におい
て、前記露光光を透過させるとともに、前記基板の前記感光
剤塗布面を少なくとも収納するチャンバを備えてなるこ
とを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】請求項１記載の投影露光装置において、前記チャンバは、前記基板に取り付けられることを特徴
とする投影露光装置。
【請求項３】請求項１記載の投影露光装置において、前記チャンバは、前記基板を保持する基板ステージに取
り付けられることを特徴とする投影露光装置。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載の投影
露光装置において、前記チャンバ内を排気する排気装置を備えてなることを
特徴とする投影露光装置。
【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載の投影
露光装置において、前記チャンバ内に置換ガスを供給する置換ガス供給装置
を備えてなることを特徴とする投影露光装置。
【請求項６】感光剤を塗布した基板に、露光光により
マスクのパターンを投影光学系を介して投影露光する投
影露光装置において、前記基板の前記感光剤塗布面側のエアを吸引する吸引装
置を備えてなることを特徴とする投影露光装置。
【請求項７】請求項６記載の投影露光装置において、前記吸引装置は、前記露光光の光路近傍に配置されてい
ることを特徴とする投影露光装置。
【請求項８】請求項６または７記載の投影露光装置に
おいて、前記投影光学系側から前記感光剤塗布面へ向けてガスを
送出するガス送出装置を備えてなることを特徴とする投
影露光装置。