JPH11233402A - 光学素子光洗浄方法および投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光学素子の感光基板側の面に付着する汚染物質
を光洗浄する。 【解決手段】露光用レーザ光源１から出射されたレーザ
光の分岐光は逆発光系２１から投影光学系ＰＬに入射す
る。この逆発光光によって投影光学系ＰＬの複数の光学
系のウエハ側の面が光洗浄される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ＬＳＩ等
の半導体素子、ＣＣＤ等の撮像素子、液晶表示素子、あ
るいは薄膜磁気ヘッド等の半導体素子を製造するための
光リソグラフィー工程でマスクもしくはレチクル（以
下、レチクルとする）等の原版のパターンをウエハ等の
感光性基板に露光するための光学素子光洗浄方法および
投影露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の高集積化に伴い、その半導
体素子を製造するために重要な光リソグラフィー工程に
て使用される投影露光装置も急速な進歩を遂げてきてい
る。投影露光装置に搭載されている投影光学系の解像力
は、Ｒａｙｌｅｉｇｈの式で良く知られているように、
Ｒ＝ｋ×λ／ＮＡの関係で表される。ここで、Ｒは投影
光学系の解像力、λは露光用の光の波長、ＮＡは投影光
学系の開口数、ｋはレジストの解像力の他にプロセスに
よって決定される定数である。

【０００３】半導体素子の高集積化に対応して投影光学
系での必要な解像力を実現するために、上式から分かる
ように、露光用の光源の短波長化や投影光学系の開口数
を大きくする、いわゆる、高ＮＡ化への努力が続けられ
ている。近年では、２４８ｎｍの出力波長を持つ弗化ク
リプトンエキシマレーザ（ＫｒＦエキシマレーザ）を露
光用光源として、投影光学系の開口数も０．６以上の露
光装置が実用され、０．２５μｍにも達する微細なパタ
ーンの露光が可能となってきている。

【０００４】特に、最近では、弗化クリプトンエキシマ
レーザに続く光源として、１９３ｎｍの出力波長を持つ
弗化アルゴンエキシマレーザ（ＡｒＦエキシマレーザ）
が注目されてきている。この弗化アルゴンエキシマレー
ザを露光用光源とする露光装置が実現できれば、０．１
８μｍ〜０．１３μｍまで及ぶ微細加工が可能となるこ
とが期待されており、精力的な研究開発が盛んに行われ
ている。

【０００５】この弗化アルゴンエキシマレーザの出力波
長（１９３ｎｍ）の波長域では、透過率、加工性などの
観点からレンズとして使用可能な材料は、現段階では合
成石英ガラス、弗化カルシウム（蛍石）の２つに限定さ
れているので、この種の露光装置用の光学材料として、
十分な透過率と、内部均一性を有する材料の開発が引き
続き精力的に行われている。合成石英ガラスでは内部透
過率が０．９９５／ｃｍ以上、弗化カルシウムでは内部
吸収が無視できるレベルにまで到達している。

【０００６】光学材料の表面にコートされる反射防止膜
用の材料も弗化クリプトンエキシマレーザの出力波長
（２４８ｎｍ）の波長域のものと比べて選択範囲が非常
に狭く、設計上の自由度に大きな制約を受ける。しかし
ながら、精力的な開発努力によりその問題も克服されつ
つあり、各レンズ面での損失が０．００５以下というレ
ベルまで実現されてきている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなＫｒＦエキ
シマレーザ光の波長よりも短い波長域においては、投影
露光装置中の光学系（照明光学系、投影光学系）を構成
する光学素子の表面に水分や有機物が付着して光学系の
透過率が低下するという問題がある。これは、複数の光
学素子に挟まれた空間内の気体、または光学系を支える
鏡筒の内壁や接着剤等から発生する水分やハイドロカー
ボン、有機物が光学系の表面に付着することに起因す
る。

【０００８】図５は光学系の透過率の時間変化特性を示
すもので、レーザ光源からパルスレーザ光を連続して出
射させながら、レーザ光源とレチクルとの間の露光光の
照度とウエハ上の露光光の照度を所定期間間隔で計測
し、その両照度の比である光学系透過率を計測時刻ごと
に算出して表したものである。図５から分かるように、
レーザ光の照射開始直後から徐々に透過率が上昇してあ
る程度時間が経過するとほぼ飽和状態となる。このよう
な透過率変動は、硝材の内部特性の変動や光学系表面に
付着した水分や有機物がレーザの照射により光学系表面
から取除かれるために起きる。

【０００９】このため、投影露光装置における露光動作
中、即ち照明光学系からの露光光でレチクルを照明する
とともに、投影光学系によってそのレチクル上のデバイ
スパターンの少なくとも一部の像を感光性基板上に投影
し、ステップアンドリピート方式、又はステップアンド
スキャン方式でそのパターン像を順次感光性基板上に転
写していくと、照明光学系や投影光学系の透過率が徐々
に上昇する。ただし、この透過率の上昇は一時的な洗浄
効果であり、露光光の照射により光学素子の表面が活性
化された光学系は、その照射を停止すると、却って周囲
の水分や有機物を付着し易くする。そこで、露光光の照
射（露光動作）を長時間ないし長期に停止する場合は必
要に応じて、露光開始前に露光用レーザ光を所定時間照
射して光洗浄を行なうことにより透過率をほぼ飽和状態
にし、しかる後に露光動作を開始することが考えられる
が、所定の透過率まで洗浄するのに時間がかかる。ま
た、露光光と同じ方向から洗浄光を入射すると、洗浄光
の入射面に比べて出射面の光洗浄が不十分である。

【００１０】本発明の目的は、光学素子の感光基板側の
面を十分に光洗浄するようにした光学素子光洗浄方法お
よび投影露光装置を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】実施の形態を示す図１〜
図４に対応づけて説明する。 （１）請求項１の発明は、所定のパターンが形成された
原版Ｒを露光光で照明し、照明されたパターンの像を感
光性基板Ｗに投影する光学素子を備えた投影露光装置の
光学素子光洗浄方法に適用される。そして、上述した目
的は、露光光の進行方向と反対の方向から洗浄光を入射
して光学素子を光洗浄することにより達成される。 （２）請求項２の発明は、請求項１の光洗浄方法におい
て、露光用光源１からの露光光を洗浄光として使用する
ものである。 （３）請求項３の発明は、請求項１の光洗浄方法におい
て、洗浄光を露光用光源１とは別に設けられた洗浄用光
源５１で生成するようにしたものである。 （４）請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記
載の光洗浄方法において、露光光の進行方向と反対の方
向から入射する洗浄光で光学素子を光洗浄するのと並行
して、露光光の進行方向から入射する露光光で光学素子
を光洗浄するようにしたものである。 （５）請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれかに記
載の光洗浄方法において、光学素子の汚染状態を検出
し、その汚染状態に応じて洗浄光で光学素子の表面を走
査するようにしたものである。 （６）請求項６の発明は、所定のパターンが形成された
原版Ｒを露光光で照明し、照明されたパターンの像を感
光性基板Ｗに投影する光学素子を備えた投影露光装置に
適用される。そして、露光光の進行方向と反対の方向か
ら洗浄光を光学素子に射出する光洗浄光学系２１を備え
ることにより、上述の目的は達成される。 （７）請求項７の発明は、請求項６の露光装置におい
て、露光用光源１から射出されている照明光を光洗浄光
学系２１へ洗浄光として導くための分岐光学素子５を有
するものである。 （８）請求項８の発明は、請求項６の露光装置におい
て、洗浄光を生成するための露光用光源１とは別の光洗
浄用光源５１を備え、その光洗浄用光源５１からの光を
光洗浄用光学系２１に導くようにしたものである。 （９）請求項９の発明は、請求項６〜８のいずれかに記
載の投影露光装置において、光洗浄用光学系２１から射
出される洗浄光で光学素子を光洗浄するのと並行して、
照明光学系から露光方向に射出される露光光で光学素子
を光洗浄するものである。 （１０）請求項１０の発明は、請求項６〜８のいずれか
に記載の投影露光装置において、光学素子の汚染状態を
検出する汚染状態検出手段を備え、検出された汚染状態
に応じて洗浄光学系２１を制御して洗浄光で光学素子の
表面を走査するものである。

【００１２】以上の課題を解決するための手段の欄では
実施の形態の図を参照して本発明を説明したが、これに
より本発明が実施の形態に限定されるものではない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
による実施の形態について説明する。図１は本発明によ
る投影露光装置の概略的構成を示している。図１に示す
ように、例えば１９３ｎｍの出力波長を持つパルス光を
発振するＡｒＦエキシマレーザ光源１からほぼ平行光束
としての出射されたレーザ光は、所定断面形状のレーザ
光に整形するビーム整形光学系やビームエキスパンダな
どからなるビームマッチングユニット２を通過して可変
減光器３に入射する。可変減光器３は、露光量制御ユニ
ット４からの指令に応じてパルスレーザ光の減光率を段
階的にもしくは無段階に調節する。減光器３の射出光は
ビームスプリッタ５に入射し、その透過光は照明光学ユ
ニット６に入射する。なお、照明光学系はチャンバ２８
に収容され、レーザ光源１はチャンバ２８の外に設置さ
れるから、チャンバ２８にはレーザ光源１からのレーザ
光を通過させる透過窓（不図示）が設けられている。

【００１４】また図１において、照明光学ユニット６に
は第１フライアイレンズ７が、照明光学ユニット８には
第２フライアイレンズが設けられている。第１フライア
イレンズ７の射出面近傍には２次光源としての面光源が
形成される。第１フライアイレンズ７からの照明光は照
明光学ユニット８に入射し、第２フライアイレンズ９の
射出面近傍に３次光源としての面光源が形成される。

【００１５】第２フライアイレンズ９によって形成され
る面光源の位置にはタレット板１０が配設されている。
石英等の透明基板からなるタレット板１０には、σ値を
変更する開口絞りや変形照明用開口絞りが設けられ、投
影光学系ＰＬの解像力や焦点深度を向上させるためにい
ずれか一つが照明光路中の３次光源位置に挿入される。
そのため、タレット板１０はモータ１０Ａで回転駆動さ
れ、レチクルＲのパターンの種類に応じて１つの開口絞
りが選択されて照明光学系の光路中に挿入される。モー
タ１０Ａは主制御ユニット１１からの指令で制御され
る。

【００１６】第２フライアイレンズ９による３次光源か
らの光束は、可変開口絞りを通過してビームスプリッタ
１２で２つの光路に分岐され、反射光はインテグレータ
センサ（光電検出器）１３に導かれて照明光の照度が検
出される。検出された照度に応じた信号は露光量制御ユ
ニット４に入力される。ビームスプリッタ１２はその透
過率は高いが、反射率は低く設定されている。一方、透
過光は第３照明光学ユニット１４により集光されて重畳
的に照明視野絞りユニット（レチクルブラインド系）１
５を照明する。この照明視野絞りユニット１５は第１照
明光学ユニット６中の第１フライアイレンズ７の入射面
および第２照明光学ユニット８中の第２フライアイレン
ズ９の入射面と共役な位置に配置されている。ここで、
照明視野絞りユニット１５上での照明領域は、第２フラ
イアイレンズ９の各レンズエレメントの断面形状とほぼ
相似形状となる。照明視野絞りユニット１５の視野絞り
の大きさは、主制御ユニット１１からの指令により図示
しない駆動機構により露光対象のショット領域に対応し
た開口に設定され、ウエハＷ上で本来のショット領域以
外の領域に照明光が照射されるのを防止する。

【００１７】照明視野絞りユニット１５を通過した照明
光は第４照明光学ユニット１６を通って反射ミラー１７
で反射された後、複数のレンズ等の屈折性光学素子で構
成されるコンデンサ光学系である第５照明光学ユニット
１８で集光される。これにより、レチクルＲ上に形成さ
れた回路パターンがほぼ均一な照度分布で照明される。
ここで、照明視野絞りユニット１５中のレチクルブライ
ンドとレチクルＲのパターン面とは、第４および第５照
明光学ユニット１６，１８に関してほぼ共役に配置され
ており、ブラインド開口によりレチクルＲ上の照明領域
が規定される。

【００１８】そして投影光学系ＰＬによってウエハＷ上
にレチクルＲ上の回路パターンの像が形成され、ウエハ
Ｗ上に塗布されたレジストが感光して、ウエハＷ上に回
路パターン像が転写される。

【００１９】レチクルＲはレチクルホルダを介してレチ
クルステージＲＳに保持固定される。レチクルステージ
ＲＳは、図１の紙面と直交する面内に沿って２次元的に
移動するように図示しないベースに設けられている。レ
チクルステージＲＳにはミラーが設置され、レーザ干渉
計からのレーザ光がミラーで反射されてレーザ干渉計に
入射し、レーザ干渉計によりレチクルステージＲＳの位
置が計測される。この干渉計とミラーの図示は省略し
た。この位置情報は主制御ユニット１１に入力され、こ
の位置情報に基づいて主制御ユニット１１はレチクルス
テージ駆動用モータを駆動してレチクルＲの位置を制御
している。また、レチクルステージＲＳにはレチクル照
度センサ３１が設けられ、レチクルＲに照射される照明
光の照度が計測されて主制御ユニット１１に入力され
る。

【００２０】ウエハＷはウエハホルダを介してウエハス
テージＷＳに保持固定される。ウエハステージＷＳは、
図１の紙面と直交する面内に沿って２次元的に移動する
ように設けられている。ウエハステージＷＳにはミラー
（図示を省略）が設置され、レーザ干渉計１９からのレ
ーザ光がミラーで反射されてレーザ干渉計１９に入射
し、レーザ干渉計１９によりウエハステージＷＳの位置
が計測される。この位置情報は主制御ユニット１１に入
力され、この位置情報に基づいて主制御ユニット１１は
ウエハステージ駆動系２０を駆動してウエハＷの位置を
制御している。ウエハステージＷＳ上にはウエハ照度セ
ンサ３２が設けられ、ウエハＷに照射される露光光の照
度が検出される。このウエハ照度センサ３２の検出信号
は主制御ユニット１１に入力される。レチクル照度セン
サ３１の出力値をウエハ照度センサ３２の出力値で除し
た値が投影光学系ＰＬの透過率となる。

【００２１】次に、自動合焦系について図２も参照して
説明する。自動合焦系は、ウエハステージＷＳ上に設け
られ、所定の開口パターン２２ａが形成されたフュデュ
ーシャルマーク２２と、このフュデューシャルマーク２
２の開口パターン２２ａに露光光路から分岐された洗浄
光を導く逆発光系２１と、開口パターン２２ａを通過し
た洗浄光によりレチクルパターン面で形成されたパター
ン投影像の反射光を受光する光量検出器２４と、投影光
学系ＰＬの下方に固定されてウエハＷ面の光軸方向の位
置を検出する斜入射フォーカスセンサ２６，２７とを備
える。光量検出器２４と斜入射フォーカスセンサ２７の
検出信号は主制御系４に入力される。

【００２２】逆発光系２１は、露光光路から分岐された
洗浄光を通過遮断するシャッタ３３と、光ファイバケー
ブル２３と、ハーフミラ−２５と、その他の光学系とを
備え、ビームスプリッタ５から分岐された露光光は光フ
ァイバケーブル２３からハーフミラー２５を介してフュ
デューシャルマーク２２の開口パターン２２ａに導かれ
る。なお、ＡｒＦ光などの短波長光は光ファイバケーブ
ルでの減衰が大きいので、光ファイバケーブル２３に代
えてミラーを組合せた光学系を用い、さらに光路を窒素
ガスで置換するのが好ましい。

【００２３】このような自動合焦系は次のようにして、
ウエハステージの傾斜角度を調節するとともに、１ショ
ットごとにウエハ表面にレチクルパターンを合焦させる
ようにする。ウエハを露光する前にシャッタ３３を開い
ておく。これにより、露光用光源１からパルス光を射出
させると、洗浄光がフュデューシャルーマーク２２に導
かれ、開口パターン２２ａを通過する逆発光像は投影光
学系ＰＬを通ってレチクルＲに達し、レチクルパターン
面に投影像が結像される。この投影像がレチクルパター
ン面で反射する光束は投影光学系ＰＬを逆に進行してレ
チクルパターン面の投影光学系ＰＬに関して共役な面に
結像する。開口パターン２２ａの面が投影光学系ＰＬに
関してレチクルパターン面と共役な位置関係にあれば、
レチクルパターン面での第１の投影像はピントがあった
境界が明瞭なものとなる。またこの場合、第１の投影像
の反射光による第２の投影像は、開口パターン２２ａの
面上で結像してピントがあって境界が明瞭となる。第２
の投影像は第１の投影像と同一形状、同一寸法、同一姿
勢であるから、第２の投影像の光束の全てが開口パター
ン２２ａを通って光量検出器２４に達し、受光量は最大
となる。一方、開口パターン２２ａの面がレチクルパタ
ーン面の共役位置からずれている場合には、開口パター
ン２２ａの面上での第２の投影像はピントがずれて境界
がボケたものとなる。その結果、第２の投影像は開口パ
ターン２２ａからはみ出し、光量検出器２４の受光量は
低下する。

【００２４】このような原理を用いて、ウエハステージ
ＷＳの複数の位置におけるＺ軸方向の高さ位置の情報を
検出する。すなわち、開口パターン２２ａをレチクルパ
ターン面上の複数の位置に順番に位置決めし、各位置に
おいて光量検出器２４の出力が最大となるようにする。
こうして得られた高さ情報に基づいてウエハステージＷ
Ｓの傾斜角度が図示しない傾斜角度調節機構によって調
整される。傾斜が調整された後、開口パターン２２ａを
投影光学系ＰＬの光軸に移動させ、再度、開口パターン
２２ａの面が合焦位置となるようにウエハステージＷＳ
のＺ軸高さ方向を調節する。そして、この状態で開口パ
ターン２２ａの面を斜入射フォーカスセンサ２６，２７
で検出し、この検出値、すなわち、フュデューシャルマ
ーク２２の面上でのビームスポット高さが原点として記
憶される。その後ウエハステージＷＳの任意の位置に投
影光学系ＰＬの視野を走査した際には、斜入射フォーカ
スセンサ２６，２７における反射ビームスポットの高さ
により試料の露光面高さが計測され、露光面高さが原点
高さとなるように主制御ユニット１１はウエハステージ
ＷＳをＺ軸方向に調節しながら露光が行なわれる。

【００２５】自動合焦系のフュデューシャルマーク２２
から射出される逆発光はアライメント系としても使用さ
れる。図３はレチクルＲとウエハステージＷＳの位置決
めのアライメント系を説明する図である。レチクルＲに
は黒パターンであるレチクルマークＲＭが形成されてい
る。このレチクルマークＲＭは開口パターン２２ａの像
をレチクルパターン面に投影した投影像と同一形状、同
一寸法のパターンである。フュデューシャルマーク２２
の開口パターン２２ａを透過した逆発光光は投影光学系
ＰＬを通ってレチクルＲのパターン面に照射される。ウ
エハステージＷＳを移動させて開口パターン２２ａから
の逆発光光の投影像を走査する。投影像がレチクルマー
クＲＭとちょうど重なり合うと、光量検出器３４の受光
量は最小となり光量信号も最小となる。このような手法
によりレチクルＲとウエハステージＷＳを位置合せでき
る。

【００２６】また、光量検出器３４に代えてＣＣＤのよ
うな撮像素子で開口パターン２２ａの投影像とレチクル
マークＲＭの位置関係を撮像し、この画像を画像処理し
てアライメントするようにしてもよい。

【００２７】以上に構成される実施の形態の投影露光装
置では、酸素による露光光の吸収を防ぐため、照明光学
系を酸素の含有率を極めて小さく抑えた窒素ガスなどの
不活性ガス雰囲気中に配設する。そのため、照明光学系
のチャンバ２８に不活性ガスを配管２９ａを介して供給
する不活性ガス供給装置と、チャンバ２８から汚染され
た不活性ガスを配管２９ｂを介して排出する不活性ガス
排出装置とが設けられる。また、投影光学系ＰＬを構成
する複数の光学部材間に形成される複数の空間にも窒素
ガスなどの不活性ガスを供給し、汚染された不活性ガス
を複数の空間から排出する。そのため、ガス供給装置は
配管３０ａを介して投影光学系ＰＬの内部へ乾燥した窒
素などの不活性ガスを供給し、排出装置は投影光学系Ｐ
Ｌの内部の気体を配管３０ｂを介して外部へ排出する。
なお、不活性ガスとしては窒素に限ることなく、ヘリウ
ム、アルゴン等の気体を用いることも可能である。

【００２８】チャンバ２８や投影光学系ＰＬの鏡筒の気
密性が高い場合には、いったん大気と窒素を完全に置換
した後は、その置換を頻繁に行なう必要はない。しかし
ながら、光路内に介在する硝材、コート材、接着剤、塗
料、金属、セラミックなどの各種の物質から発生する水
分子やハイドロカーボンなどが光学素子の表面に付着し
て透過率変動が起こるので、常時窒素ガスをチャンバ内
や投影光学系の鏡筒内に流しつつ、ケミカルフィルタや
静電フィルタによってチャンバ内や投影光学系の鏡筒内
の不純物を除去するのが好ましい。

【００２９】次に本例における動作について説明する。
まず、図１に示すように、乾燥した窒素等の不活性ガス
をガス供給装置から配管２９ａ，３０ａを介してチャン
バ２８と投影光学系ＰＬの鏡筒内部に供給し、完全に充
填された後、排出装置によりチャンバ２８と投影光学系
ＰＬの鏡筒内部の気体を配管２９ａ，３０ｂを介して外
部へ排出する。

【００３０】なお、上述したように、露光中もガス供給
装置と排出装置を常時作動させ、チャンバ２８や投影光
学系ＰＬの鏡筒内の光学素子間の雰囲気を常に乾燥清浄
された状態に保持するのが好ましいが、露光動作に先立
ってチャンバ２８や投影光学系ＰＬの鏡筒のレンズ室な
どの光学素子間に形成される空間の気体を清浄化した後
は、供給装置と排出装置を停止させてもよい。

【００３１】次いで、不図示のレチクルローディング機
構により、転写対象となるパターンが描画されたレチク
ルＲをレチクルステージＲＳの上に搬送して載置する。
このとき、そのレチクルＲが所定の位置に設置されるよ
うに、不図示のレチクルアライメント系によりそのレチ
クルＲの位置を計測し、その結果にしたがって、不図示
のレチクル位置制御回路によってレチクルＲの位置を所
定の位置に設定する。

【００３２】レチクルＲのパターンが転写されるウエハ
Ｗの表面には感光材料であるレジストがあらかじめ塗布
されており、その状態で不図示のウエハローディング機
構によりウエハＷが搬送されてウエハステージＷＳ上に
設置される。ウエハＷはウエハステージＷＳ上でアライ
メントされて保持固定される。

【００３３】露光作業を開始する前に、ウエハステージ
ＷＳ上に設けた照度センサ３２を投影光学系ＰＬの光軸
上に移動して、インテグレータセンサ１３の計測値Ｌ１
と照度センサ３２の計測値ＬＷをサンプリングする。一
方、レジスト材の感度特性などに応じてウエハ上での目
標照度ＴＬが設定される。インテグレータセンサ１３は
第１および第２フライアイレンズ７，９で均一化された
露光光の照度に応じた検出信号ＬＩを出力する。照度セ
ンサ３２はウエハステージＷＳ上の露光光の照度に応じ
た検出信号ＬＷを出力する。インテグレータセンサ１３
の検出信号ＬＩと照度センサＷＳの検出信号ＬＷとの比
（センサ３２の出力ＬＷ／センサ１３の出力ＬＩ）を算
出し、この比ＬＷ／ＬＩに所定の係数Ｋ１を乗じてゲイ
ンαを演算する。そして露光作業中は、インテグレータ
センサ１３の出力信号にゲインαが乗じられて推定実照
度ＬＰＲが出力される。すなわち、推定実照度ＬＰＲ
は、露光開始時においてインテグレータセンサ１３の計
測値が１００でウエハ上の照度が５０であるとした場
合、５０／１００の比率に所定の係数Ｋ１を乗じて求め
たゲインαと、露光中のインテグレータセンサ１３の出
力信号とを乗じてウエハ上の照度を推定したものであ
る。そして、推定実照度ＬＰＲが照度目標値ＴＬになる
ように、主制御ユニット１１からの指令にしたがって露
光量制御ユニット４が光源１への印加電圧（充電電圧）
を変更することで、レーザ光源１の出力が調節される。
また、露光量制御ユニット４が減光器３の透過率（減光
率）を調整してもよいし、あるいは光源１と減光器３の
両方を制御してもよい。これにより、光源の劣化に伴う
照度の低減が防止される。

【００３４】ウエハステージＷＳ上に設置されたウエハ
Ｗは第１回目のパターンの転写では、そのウエハＷ上に
パターンは存在せず、ウエハステージＷＳ上の所定の位
置に、例えばウエハＷの外径基準で定められる位置に設
置される。その後、ウエハＷ上にパターンが転写され
る。この転写は、レチクルＲ上のパターンの一部を可変
視野絞り（レチクルブラインド）１５によって選択的に
照明し、レチクルステージＲＳによってレチクルＲをそ
の可変視野絞り１５によって規定される照明領域に対し
て相対移動し、それに同期しながらウエハＷをウエハス
テージＷＳによって投影光学系ＰＬに関してその照明領
域と共役な投影領域に対して相対移動する、いわゆる走
査型の転写（ステップアンドスキャン方式）である。あ
るいは、転写したいレチクルＲ上のパターン領域の全面
を１度に全て照明して転写するステップアンドリピート
方式でもよい。

【００３５】ウエハＷに対する第２回目以降のパターン
の転写の場合には、少なくともウエハＷ上にはパターン
が存在するから、そのあらかじめ転写されたパターンに
付設されるマークを不図示のウエハアライメント系によ
り計測することによりウエハＷ上のそのパターンの位置
を計測し、その結果にしたがって、ウエハＷ上に先に転
写されたパターンに対して、これから転写するパターン
が所定の位置関係になるように、レチクルステージＲＳ
やウエハステージＷＳの位置を制御する。

【００３６】このようなパターン露光中、露光光により
投影光学系ＰＬは光洗浄されるが、露光開始前は汚染物
質が光学系の表面に付着していて透過率が低い値にあ
り、また、露光光の照射を停止すると雰囲気中に浮遊し
ている汚染物質が光学系の表面に再付着して透過率が低
下する。そのため、露光開始前にいわゆるパルスの空打
ちにより光洗浄を行ない、光学系表面から汚染物質を除
去して透過率を所定値以上に高めてから露光を開始す
る。また、この実施の形態では露光開始前に自動合焦系
によりウエハステージＷＳの傾斜角度を調整するが、こ
のとき、逆発光系２１から照射されるパルス光により投
影光学系ＰＬは光洗浄される。この場合、パルス光は露
光光とは逆方向にウエハステージＷＳ側から進行するの
で、露光光により光洗浄される面とは逆の面にパルス光
が照射される。したがって、レチクル側からの露光光で
は除去しきれない投影光学系ＰＬのウエハ側の面に付着
する汚染物質を除去することができる。

【００３７】ここで、露光前のパルス空打ちと並行して
逆発光系２１からも洗浄光を照射しながらウエハステー
ジＷＳを走査すれば、投影光学系ＰＬのウエハステージ
側の面に照射される逆発光系２１からの光でも光洗浄さ
れるので、光洗浄時間が短縮できる。また、逆発光系２
１からの洗浄光を使用するので開口絞りの大きさや形状
に影響を受けることなく、所定の光洗浄を行なうことが
できる。

【００３８】露光中や露光停止中に投影光学系ＰＬの透
過率を演算し、その透過率が所定値以下に低下したとき
に光洗浄を行なうようにしてもよい。演算結果の透過率
が所定値以下の場合には、シャッタ３３を開き、ウエハ
ステージＷＳを移動してフュデューシャルマーク２２を
投影光学系ＰＬの照射領域内で走査しながら、レーザ光
源１からレーザ光を照射する。したがって、投影光学系
ＰＬが露光光と逆発光系からの光の双方で光洗浄され、
露光光だけで光洗浄する場合に比べて光洗浄効率がよ
い。

【００３９】投影光学系ＰＬの汚染ムラを測定し、汚染
が進んでいる領域を逆発光で狙い打ちして光洗浄するこ
とができる。すなわち、ウエハステージＷＳ上の照度セ
ンサ３２を投影光学系ＰＬの照明領域内で走査すること
により、主制御ユニット１１において、投影光学系ＰＬ
の汚染状態を検出する。そして、汚染状態が悪い領域に
逆発光系２１からの照射光が照射されるようにウエハス
テージＷＳを移動させることにより、特定の箇所のみ光
洗浄を行なって汚染ムラを解消できる。

【００４０】逆発光系２１からの光で投影光学系ＰＬを
洗浄する場合、レチクルステージＲＳ上にミラーを設置
し、逆発光系２１から照射される光をそのミラーで全反
射させることにより光洗浄効率を高めることができる。

【００４１】以上では、露光用レーザ光源１の射出光を
洗浄用光学系に分岐して洗浄光を生成したが、露光光量
が不足する場合には、洗浄用光源を用いるのが好まし
い。図４はその場合の投影露光装置の一実施の形態を示
す。図４に示すように、洗浄用光源５１からの出射光は
シャッタ３３を介して光ファイバーケーブル２３に入射
される。洗浄用光源５１は露光用レーザ光源１と同一の
ものでもよいが、光洗浄効果が期待できればその他の光
源でもよく、たとえば、低圧水銀灯を使用できる。

【００４２】さらに以上では自動合焦系やアライメント
系に使用する逆発光光を用いるようにしたが、この逆発
光系とは別にウエハステージＷＳ側から洗浄光を照射す
る光洗浄専用の光学系を用いてもよい。この場合、照明
領域を大きくすることができ、開口パターン２２ａの走
査時間よりも短い時間で洗浄できる。また、図１あるい
は図２に示した逆発光系のＮＡは小さく、洗浄領域も極
めて限られ、洗浄できない領域が残ってしまう。そこ
で、ＮＡを大きくしたり、凹レンズなどにより光束を広
げるレンズを用いてもよい。あるいは、微細な回折格子
を介して洗浄光を投影光学系ＰＬに入射させて、洗浄領
域を広げてもよい。

【００４３】以上の実施の形態と請求項との対応におい
て、レチクルＲが原版を、逆発光系２１が洗浄用光学系
を、主制御ユニット１１が汚染状態検出手段をそれぞれ
構成する。

【００４４】

【発明の効果】（１）以上のように本発明によれば、露
光光の進行方向と反対の方向から入射する洗浄光で光学
素子を光洗浄するようにしたので、露光光では洗浄し切
れない感光基板側の汚れを洗浄することができる。 （２）洗浄光を露光光を分岐して生成すれば、専用の光
源が不要となる、低コスト化を図ることができる。 （３）洗浄光を露光用光源とは別に設けた洗浄用光源で
生成することにより、露光光の光量を落とすことなく大
きな光量で洗浄することができる。 （４）露光光の進行方向と反対の方向から入射する洗浄
光で光学素子を光洗浄するのと並行して、露光光の進行
方向から入射する露光光で光学素子を光洗浄することに
より、短時間で所定の透過率まで洗浄することができ、
スループットが向上する。 （５）光学素子の汚染状態を検出し、その汚染状態に応
じて洗浄光を走査すれば、局部的な汚染状態を除去する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投影露光装置の一実施の形態の概
略的構成を示す図

【図２】図１の自動合焦系の詳細図

【図３】図２の自動合焦系の逆発光光を用いるアライメ
ント系を説明する図

【図４】洗浄用に専用の光源を用いた実施の形態を示す
図

【図５】透過率変動を説明する図

【符号の説明】

１ ＡｒＦエキシマレーザ光源 ４ 露光量制御ユニット １１ 主制御ユニット １３ インテグレータセンサ ２１ 逆発光系 ２４ 光量検出器 ３１ レチクル照度センサ ３２ ウエハ照度センサ ３３ シャッタ ５１ 洗浄用光源 Ｒ レチクル ＲＳ レチクルステージ ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウエハ ＷＳ ウエハステージ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のパターンが形成された原版を露光光
   で照明し、照明された前記パターンの像を感光性基板に
   投影する光学素子を備えた投影露光装置の光学素子光洗
   浄方法において、 前記露光光の進行方向と反対の方向から入射する洗浄光
   で前記光学素子を光洗浄することを特徴とする光学素子
   光洗浄方法。
2. 【請求項２】請求項１の光洗浄方法において、前記洗浄
   光は前記露光光を分岐して生成した光であることを特徴
   とする光学素子光洗浄方法。
3. 【請求項３】請求項１の光洗浄方法において、前記洗浄
   光は露光用光源とは別に設けられた洗浄用光源で生成す
   るようにしたことを特徴とする光学素子光洗浄方法。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の光洗浄方
   法において、前記露光光の進行方向と反対の方向から入
   射する洗浄光で光学素子を光洗浄するのと並行して、前
   記露光光の進行方向から入射する露光光で光学素子を光
   洗浄することを特徴とする光学素子光洗浄方法。
5. 【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の光洗浄方
   法において、前記光学素子の汚染状態を検出し、その汚
   染状態に応じて前記洗浄光で前記光学素子の表面を走査
   することを特徴とする光学素子光洗浄方法。
6. 【請求項６】所定のパターンが形成された原版を露光光
   で照明し、照明された前記パターンの像を感光性基板に
   投影する光学素子を備えた投影露光装置において、 前記露光光の進行方向と反対の方向から洗浄光を前記光
   学素子に射出する光洗浄光学系を備えることを特徴とす
   る投影露光装置。
7. 【請求項７】請求項６の露光装置において、前記露光用
   光源から射出されている照明光を前記光洗浄光学系へ前
   記洗浄光として導くための分岐光学素子を有することを
   特徴とする投影露光装置。
8. 【請求項８】請求項６の露光装置において、前記洗浄光
   を生成するための前記露光用光源とは別の光洗浄用光源
   を備え、その光洗浄用光源からの光を前記光洗浄用光学
   系に導くようにしたことを特徴とする投影露光装置。
9. 【請求項９】請求項６〜８のいずれかに記載の投影露光
   装置において、前記光洗浄用光学系から射出される前記
   洗浄光で光学素子を光洗浄するのと並行して、照明光学
   系から露光方向に射出される前記露光光で前記光学素子
   を光洗浄することを特徴とする投影露光装置。
10. 【請求項１０】請求項６〜８のいずれかに記載の投影露
    光装置において、前記光学素子の汚染状態を検出する汚
    染状態検出手段を備え、検出された汚染状態に応じて前
    記洗浄光学系を制御して前記洗浄光で前記光学素子の表
    面を走査することを特徴とする投影露光装置。