JPH11283903A - 投影光学系検査装置及び同装置を備えた投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 投影光学系の洗浄タイミングを的確に把握し
得ると共に、投影光学系の不完全洗浄を防止し得る投影
光学系検査装置及び投影露光装置を提供する。 【解決手段】 図２の状態において、発光部１８から一
定間隔タイミングで照射された照射光のうち、分岐ミラ
ー１９を透過した照射光は投影レンズ９の表面で反射さ
れた後、第１の受光部２０により受光され、分岐ミラー
１９で分岐された照射光は第２の受光部２１により受光
される。すると、測定制御系２２では、演算部２３が記
憶部２４から読出した所定反射率Ｒ₀ と、前記両受光部
２０，２１からの光電信号に基づく投影レンズ９表面の
実反射率Ｒ_r との差ΔＲを求める。そして、その差ΔＲ
に基づく汚染度の数値が許容範囲外の場合には、光洗浄
装置１７における照射用光源１６からの照射光が窓材１
１を透過して投影レンズ９の表面全体を照射し、シュー
マン・ルンゲ吸収作用に基づく光洗浄が行われる。

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、半導体集
積回路等の製造過程のフォトリソグラフィ工程で露光光
の照射に基づきマスク上のパターンを基板上に投影露光
する投影光学系の検査装置、及び同検査装置を備えた投
影露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気
ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程で使
用される投影露光装置においては、レチクル等のマスク
に形成された線幅の微細な回路パターンが高解像力の投
影光学系を介してレジスト層を塗布したウエハ等の感光
基板（以下、「ウエハ」を例にして説明する。）上に投
影露光される。即ち、ウエハステージが投影光学系の光
軸に沿って上下動され、ウエハステージ上のウエハ表面
が投影光学系の焦点位置に位置合わせされた後、ウエハ
ステージが投影光学系の光軸と直交する平面内で所定の
方向へ二次元移動される。そして、例えばステップ・ア
ンド・リピート方式の投影露光装置では、その二次元移
動に伴い投影光学系の露光フィールドの中心（光軸）と
ウエハ上の各ショット領域の中心とが一致する位置でウ
エハステージが停止させられ、その位置で前記露光動作
が行われるようになっている。

【０００３】一方、このような投影露光工程において前
記ウエハ上に塗布されるレジスト層としては一般的に感
光性樹脂（例えば、ノボラックレジン）が用いられてい
る。そのため、前記投影露光時には、その感光性樹脂か
ら発生する揮発物質等が投影光学系の最もウエハ側に近
接して位置する光学部材の表面に付着して当該光学部材
表面を汚染してしまうことがあった。従って、従来か
ら、投影露光装置では、作業者による投影光学系の前記
光学部材表面の拭き取り作業、即ち、洗浄作業が必須の
作業となっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記洗
浄作業の実施タイミングについては、作業者が目視によ
り前記汚染状態を確認した時点で行われたり、又は、予
め決定された一定の周期タイミングで定期的に行われた
りしていた。

【０００５】そのため、作業者個々の目視に基づく洗浄
作業の場合は、各作業者の判断基準にバラツキがある
と、洗浄作業の必要性があるにも拘わらず、その実施タ
イミングを徒過してしまうおそれがあった。従って、そ
の場合には、前記光学部材表面の汚染状態が放置される
ため、投影光学系の光学特性が変化してしまい、露光不
良を招くおそれがあった。

【０００６】一方、定期的な洗浄作業の場合には、汚染
状態の確認をすることなく所定時期になると一律に洗浄
作業が行われるため、メンテナンスの上からは必要性の
ない洗浄作業が行われることもあった。従って、その場
合には、洗浄作業のためにクリーンルーム内の雰囲気が
不必要に投影光学系に触れてしまうことになり、良好な
露光条件を維持する観点からは必ずしも好ましくなかっ
た。

【０００７】又、前記洗浄作業による汚染状態の除去具
合は、各作業者の洗浄作業熟練度に依存するため、作業
者によっては洗浄作業を実施しても、前記光学部材表面
の汚染状態を十分に除去できない場合があった。更に、
未熟な作業者による洗浄作業の場合には、却って前記光
学部材表面の汚染状態をひどくしてしまい、作業前以上
に投影光学系の光学特性を悪化させてしまうおそれすら
あった。

【０００８】本発明は、かかる事情に鑑みなされたもの
であり、その目的は、投影露光装置における投影光学系
の洗浄タイミングを的確に把握し得ることにある。又、
別の目的は、投影光学系の不完全洗浄を防止し得ること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記各目的を達成するた
めに、投影光学系検査装置に係る本願請求項１の発明
は、投影露光装置における投影光学系１の最も感光基板
Ｗ側の光学部材９表面の汚染度を測定する測定手段２２
を備えたことを要旨としている。従って、請求項１の発
明においては、測定手段２２によって投影光学系１の最
も感光基板Ｗ側の光学部材９表面の汚染度が測定され、
その測定結果に基づき、洗浄前にあっては、洗浄作業の
必要性有無が判断され、又、洗浄後にあっては、当該洗
浄作業による汚れ除去具合の良否が判断される。

【００１０】又、本願請求項２の発明は、前記請求項１
に記載の発明において、前記測定手段２２は、前記光学
部材９表面で反射する反射光の反射率又は前記光学部材
９表面を透過した透過光の透過率を測定し、その測定結
果に基づき前記光学部材９表面の汚染度を測定すること
を要旨としている。従って、請求項２の発明において
は、前記請求項１に記載の発明の作用に加えて、前記汚
染度の測定が測定対象とされる光学部材９表面の反射率
又は透過率を求めることにより行われる。

【００１１】又、本願請求項３の発明は、前記請求項２
に記載の発明において、前記測定手段２２は、予め設定
した所定反射率Ｒ_O 又は所定透過率と実際に測定した実
反射率Ｒ_r 又は実透過率との対比結果に基づいて前記光
学部材９表面の汚染度を測定するものであることを要旨
としている。従って、請求項３に記載の発明において
は、前記請求項２に記載の発明の作用に加えて、測定対
象とされる光学部材９表面の反射率又は透過率を予め測
定しておき、その測定結果を所定反射率Ｒ_O 又は所定透
過率とし、その後、実際に測定して得た実反射率Ｒ_r 又
は実透過率を前記所定反射率Ｒ_O 又は所定透過率と対比
して得た差により汚染度が測定される。

【００１２】又、本願請求項４の発明は、前記請求項３
に記載の発明において、前記測定手段２２は、所定タイ
ミングで照射された照射光に基づいて、当該照射光が前
記光学部材９表面により反射された後又は当該光学部材
９表面を透過した後に受光された光電信号と、当該照射
光が前記光学部材９表面を介することなく受光された光
電信号との対比結果から前記実反射率Ｒ_r 又は実透過率
を測定するものであることを要旨としている。従って、
請求項４の発明においては、前記請求項３に記載の発明
の作用に加えて、例えば洗浄作業の実施中に照射光を複
数回にわたり照射タイミングをずらせて照射すると、そ
の洗浄具合の進行変化が各回の照射光に基づき測定され
る実反射率Ｒ_r 又は実透過率に反映される。

【００１３】一方、投影露光装置に係る本願請求項５の
発明は、前記請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に
記載の投影光学系検査装置２５と、前記光学部材９表面
に対して光洗浄効果を有する所定の照射光を照射する光
洗浄装置１７とを備えたことを要旨としている。従っ
て、請求項５の発明においては、投影光学系検査装置２
５の測定結果に基づき洗浄作業の必要ありと判断される
と、光洗浄装置１７から所定の照射光が照射され、その
照射に基づき光学部材９表面の汚れが光洗浄される。

【００１４】又、本願請求項６の発明は、前記請求項５
に記載の発明において、前記光洗浄装置１７は、前記光
学部材９表面の近傍に酸化促進ガスを供給するガス供給
手段２７を備えていることを要旨としている。従って、
請求項６の発明においては、前記請求項５に記載の発明
の作用に加えて、光洗浄装置１７による洗浄作業に際し
て光学部材９表面の近傍には酸化促進ガスが供給される
ため、洗浄効果が向上する。

【００１５】又、本願請求項７の発明は、前記請求項６
に記載の発明において、前記光洗浄装置１７は、前記照
射光の光路を含んで前記光学部材９表面近傍の雰囲気を
外部から遮蔽する遮蔽手段３２を備えていることを要旨
としている。従って、請求項７の発明においては、前記
請求項６に記載の発明の作用に加えて、ガス供給手段２
７から酸化促進ガスが供給されるとき、前記光学部材９
表面近傍の雰囲気は照射光の光路を含むようにして遮蔽
手段３２により外部から遮蔽される。そのため、酸化促
進ガスによる洗浄促進がより一層図られる。

【００１６】又、本願請求項８の発明は、前記請求項５
〜請求項７のうちいずれか一項に記載の発明において、
前記光洗浄装置１７は、前記光学部材９に対して交換可
能な窓材１１を通して前記照射光を照射するものである
ことを要旨としている。従って、請求項８の発明におい
ては、前記請求項５〜請求項７のうちいずれか一項に記
載の発明の作用に加えて、窓材１１により光洗浄装置１
７の保護が図られるとともに、当該窓材１１が汚れたと
きには窓材１１を交換することにより、光洗浄効果が良
好に維持される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明をステップ・アンド
・リピート方式の投影露光装置に具体化した第一実施形
態を図１，図２に基づき説明する。なお、図１に示すよ
うに、本実施形態では、投影光学系１の光軸ＡＸに平行
な方向にＺ軸を取り、光軸ＡＸに直交する平面内で図１
の紙面に平行な方向にＸ軸を、また、同様に図１の紙面
に垂直な方向にＹ軸を取っている。

【００１８】図１は投影露光装置全体の概略構成を示し
たものであり、同図において、露光用光源２から射出さ
れる照明光ＩＬは、コリメータレンズ、フライアイレン
ズ、レチクルブラインドなどからなる照度均一化照明系
３により照度分布がほぼ均一な光束に変換されて、ダイ
クロイックミラー４に入射されるように構成されてい
る。そして、ダイクロイックミラー４によって垂直下方
へ折り曲げられた照明光ＩＬがレチクルＲを照射するこ
とにより、前記レチクルＲ上に１μｍ単位の線幅で描画
された回路パターンの像が投影光学系１を介して感光基
板としてのウエハＷ上に投影露光されるようになってい
る。

【００１９】なお、本実施形態における前記光源２に
は、波長１９３ｎｍのレーザ光（紫外光）を発光するＡ
ｒＦエキシマレーザが使用されている。また、本実施形
態の投影露光装置は、露光時において前記Ｘ軸方向及び
Ｙ軸方向へステッピング移動してウエハＷ上の各ショッ
ト領域に回路パターンを投影露光するものであるが、図
１は投影光学系１の汚染度測定時の状態を示すため、同
図においてウエハＷは露光位置に位置していない。

【００２０】前記ダイクロイックミラー４の下方には、
モータ等からなる図示しない駆動系により移動可能とさ
れたレチクルステージ６が設けられている。レチクルス
テージ６上には前記レチクルＲが真空吸着により固定保
持され、このレチクルＲ上には前述した回路パターンの
他に、その回路パターンの周辺に位置するようにして各
種のアライメント用レチクルパターンが形成されてい
る。

【００２１】一方、前記レチクルステージ６の下方に
は、同ステージ６との間に投影光学系１を挟むようにし
てウエハステージ７が移動可能に設けられている。即
ち、ウエハステージ７は前記ＸＹ平面内で二次元移動及
び前記Ｚ軸周りに微小回転が可能とされている。また、
前記ウエハステージ７上には前記Ｚ軸方向に移動可能な
Ｚステージ８が設けられ、これらウエハステージ７及び
Ｚステージ８はモータ等からなる図示しない駆動系によ
り移動可能とされている。そして、Ｚステージ８上に感
光性樹脂の一種であるノボラックレジンを塗布されたウ
エハＷが真空吸着保持され、このＺステージ８をＺ軸方
向へ移動させることにより、ウエハＷの表面と投影光学
系１の結像面とを一致させることができるようになって
いる。なお、投影光学系１において最もウエハステージ
７側に位置する光学部材として本実施形態では投影レン
ズ９が設けられ、投影露光時には同レンズ９のウエハス
テージ７側表面がウエハＷの表面と近接するようになっ
ている。

【００２２】次に、本実施形態における光洗浄装置につ
いて説明する。図１，図２に示すように、前記ウエハス
テージ７上においてＺステージ８の近傍には、筐体１０
がその上部を僅かに露出するようにして埋設固定されて
いる。筐体１０の上部には合成石英等からなる紫外光を
効率よく透過可能な窓材１１が着脱交換可能に嵌合さ
れ、筐体１０内にはミラー１２が斜状に配置されてい
る。また、前記筐体１０の側壁にはビームエキスパンダ
ー光学系１３が設けられ、同光学系１３の近傍にはウエ
ハステージ７の外部から導入された光ファイバ１４の射
出端が配置されている。そして、ウエハステージ７の外
部において前記光ファイバ１４の射入端には集光レンズ
１５が設けられ、同レンズ１５に対し前記露光用光源２
とは別のＡｒＦエキシマレーザからなる照射用光源１６
から紫外光が照射されるようになっている。即ち、本実
施形態では、前記ミラー１２と光ファイバ１４及び照射
用光源１６等により光洗浄装置１７が構成されている。

【００２３】次に、本実施形態における投影光学系検査
装置について説明する。図１，図２に示すように、前記
ウエハステージ７上における筐体１０の露出部位近傍に
は発光部１８が設けられている。この発光部１８は前記
投影レンズ９の表面に対し斜め下方から所定の照射光を
照射するものであり、同レンズ９表面と発光部１８とを
結ぶ光路上には分岐ミラー１９が配置されている。ま
た、前記ウエハステージ７上には前記発光部１８からの
照射に基づく前記レンズ９表面からの反射光を受光する
ための第１の受光部２０が配置されるとともに、前記ウ
エハステージ７の上方位置には前記発光部１８からの照
射に基づく分岐ミラー１９からの分岐光を受光するため
の第２の受光部２１が配置されている。そして、前記第
１及び第２の受光部２０，２１の出力は光電信号として
測定手段を構成する測定制御系２２へ供給されるように
なっている。

【００２４】図２に示すように、前記測定制御系２２に
は演算部２３と記憶部２４とが設けられている。演算部
２３は、前記両受光部２０，２１から出力された光電信
号に基づき前記投影レンズ９表面の光反射率を実反射率
として演算し、演算した実反射率と記憶部２４が記憶し
ている所定反射率との対比結果に基づき前記投影レンズ
９表面の汚染度を測定するように構成されている。ま
た、記憶部２４は、前記投影レンズ９の表面が光学特性
に影響を与えるほど汚染されていないと想定される本装
置完成時に測定された投影レンズ９表面の光反射率を前
記所定反射率として予め記憶している。そして、本実施
形態では、前記発光部１８と第１及び第２の受光部２
０，２１並びに測定制御系２２により投影光学系検査装
置２５が構成されている。なお、投影光学系検査装置２
５による前記表面汚染度の測定結果は表示手段２６によ
り表示され、その表示内容から前記投影光学系１におけ
る投影レンズ９表面の汚染度を客観的に把握できるよう
になっている。

【００２５】次に、以上のように構成された本実施形態
における投影露光装置の作用について説明する。まず、
図示しない主制御系の駆動制御によりウエハステージ７
が図１の汚染度測定位置へ移動させられる。すると、投
影光学系１において最下端に位置する前記投影レンズ９
の直下に筐体１０上部の窓材２０が対向して位置する。
そして、この状態において、主制御系は前記発光部１８
による照射光の照射タイミングを一定間隔で制御する。
そして、この主制御系の発光制御に基づき前記発光部１
８から所定の照射光が照射されると、その照射光のうち
分岐ミラー１９を透過した照射光は前記投影レンズ９の
表面に至り同表面で反射され、その反射光は第１の受光
部２０により受光される。一方、前記分岐ミラー１９に
より分岐された照射光（分岐光）は前記投影レンズ９の
表面に至ることなく第２の受光部２１により受光され
る。そして、両受光部２０，２１により光電変換された
光電信号がそれぞれ測定制御系２２に入力される。

【００２６】すると、測定制御系２２の演算部２３で
は、第１の受光部２０からの光電信号と第２の受光部２
１からの光電信号とに基づき、前記投影レンズ９表面の
反射率を演算する。即ち、一般に、２つの媒質の境界面
に対してある入射角で光が入射するとき、その反射率Ｒ
は、入射光束のエネルギーの強さをＩ₀ とし、反射光束
のエネルギーの強さをＩ_r としたとき、Ｒ＝Ｉ_r ／Ｉ₀
で表される。従って、前記演算部２３では、第１の受光
部２０からの光電信号に基づくエネルギーの強さをＩ_r
とし、第２の受光部２１からの光電信号に基づくエネル
ギーの強さをＩ₀として、前記投影レンズ９表面の実反
射率Ｒ_r を求める。

【００２７】次に、前記測定制御系２２では、演算部２
３が記憶部２４から所定反射率Ｒ₀を読出し、この所定
反射率Ｒ₀ と前記実反射率Ｒ_r との差ΔＲ（＝Ｒ₀ −Ｒ
_r ）を演算する。そして、求められた両反射率Ｒ₀ ，Ｒ
_r の差ΔＲに基づく表示信号を表示手段２６に出力す
る。すると、表示手段２６は当該表示信号に基づき前記
投影レンズ９表面の汚染度を数値表示する。

【００２８】一方、前記両反射率Ｒ₀ ，Ｒ_r の差ΔＲに
基づく表示信号は、主制御系にも出力され、主制御系で
は当該表示信号に基づく汚染度の数値が予め設定された
許容範囲内にあるか否かを判別する。そして、その数値
が許容範囲外であると判別した場合には、前記照射用光
源１６を発光させる。すると、同光源１６からの照射光
が前記集光レンズ１５，光ファイバ１４及びビームエキ
スパンダー光学系１３を介して筐体１０内に導光され
る。そして、筐体１０内へ導光された前記照射光はミラ
ー１２により方向を変更され、窓材１１を透過して投影
レンズ９の表面全体を照射する。

【００２９】すると、この照射に基づき前記投影レンズ
９の表面近傍では、空気中の酸素が前記照射光（紫外
光）を吸収して励起状態となり、酸化力を増したオゾン
に化学変化する。即ち、この酸素による照射光（紫外
光）の吸収はシューマン・ルンゲ吸収として知られ、そ
の場合には、酸素による吸収の大きい２００ｎｍ以下の
波長の光を発するものが照射用光源として使用される。
本実施形態においては、この照射用光源１６として波長
１９３ｎｍの紫外光を発するＡｒＦエキシマレーザを使
用しているため、上記したシューマン・ルンゲ吸収が起
こる。従って、前記ウエハＷ上に塗布された感光性樹脂
（ノボラックレジン）からの揮発物質が付着して汚染さ
れている投影レンズ９の表面は、シューマン・ルンゲ吸
収に基づく酸化力の強化された雰囲気下で、その付着物
が前記照射光により酸化分解される。本実施形態では、
このようにして、投影光学系１における投影レンズ９の
表面が光洗浄される。

【００３０】そして、前述したように、一定間隔をおい
て主制御系により前記発光部１８が繰り返し発光制御さ
れると、前記測定制御系２２は、前記と同様の手順で所
定反射率Ｒ₀ と実反射率Ｒ_r との差ΔＲを、その都度新
たに演算し、その演算結果に基づく新たな表示信号を表
示手段２６に出力する。すると、表示手段２６は当該新
たな表示信号に基づき前記投影レンズ９表面の汚染度を
数値表示する。

【００３１】また、主制御系では当該新たな表示信号に
基づく汚染度の数値が予め設定された許容範囲内にある
か否かを判別する。そして、その数値が依然として許容
範囲外であると判別した場合には、繰り返し、前記照射
用光源１６を発光させる。従って、前記投影レンズ９の
表面は、前記と同様に、照射用光源１６からの照射光の
照射に基づき光洗浄される。そして、このような主制御
系による発光部１８の発光制御が繰り返された後、主制
御系により前記表示信号に基づく汚染度の数値が予め設
定された許容範囲内にあると判別されると、前記照射用
光源１６からの照射光に基づく投影レンズ９表面の光洗
浄作業が終了する。

【００３２】さて、本実施形態では、上記のように投影
露光装置を構成したことにより、次のような効果を得る
ことができる。 （１）本実施形態では、投影光学系１における投影レン
ズ９の表面汚染度を測定するための投影光学系検査装置
２５を備え、同装置２５により前記表面汚染度が測定さ
れる。即ち、この投影光学系検査装置２５の測定制御系
２２から出力される測定結果に基づき前記投影レンズ９
表面の汚染度を把握し、洗浄作業の必要性有無が判断さ
れる構成となっている。

【００３３】従って、洗浄作業の必要性があるにも拘わ
らず、投影レンズ９の表面汚染状態が見過ごされ、洗浄
作業の実施タイミングが徒過されるような事態を防止で
き、前記表面汚染状態の放置に起因する露光不良の発生
を確実に防止できる。

【００３４】また、前記測定制御系２２から出力される
測定結果に基づけば、メンテナンス上において不必要な
洗浄作業が行われるおそれもない。従って、例えば、光
洗浄装置１７によらない手作業での拭き取り洗浄等を実
施する場合においても、装置ケース内が一時的に開放さ
れることにより前記投影光学系１が外気に触れる機会を
必要最小限にでき、露光条件が悪化するおそれを少なく
できる。 （２）また、本実施形態では、前記投影レンズ９の表面
が光学特性に影響を与えるほど汚染されていないと想定
される本装置完成時に測定された同レンズ９表面の光反
射率を所定反射率Ｒ₀ とし、この所定反射率Ｒ₀ と実際
に測定した実反射率Ｒ_r との差ΔＲに基づく汚染度の数
値が一定の許容範囲外の場合にのみ洗浄作業が実施され
る構成となっている。

【００３５】従って、前記洗浄作業の必要性有無を判断
する際の基準が明確かつ客観的であることから、測定さ
れた汚染度の数値に対する信頼性を向上することができ
る。また、洗浄作業の実施タイミングがばらついたりす
るおそれを回避できるので、投影レンズ９表面の洗浄作
業を必要時にのみ効果的に実施することができる。さら
に、投影レンズ９表面の光反射率に基づき汚染度を測定
しているため、投影光学系１の光学特性に変化を与える
おそれのある汚染状態の有無を容易に把握することがで
きる。 （３）また、本実施形態では、照射用光源１６に波長１
９３ｎｍの紫外光を発するＡｒＦエキシマレーザを使用
し、同光源１６からの照射光によりシューマン・ルンゲ
吸収作用を利用した光洗浄によって投影レンズ９の表面
汚染状態を除去する構成としている。そのため、シュー
マン・ルンゲ吸収により酸化力の強化された雰囲気下で
表面汚染状態を形成している付着物を酸化分解でき、効
率良く洗浄作業を実施できるとともに、手作業での拭き
取り洗浄の場合とは異なり、洗浄作業をしたことによっ
て却って投影光学系１の光学特性を悪化させてしまうよ
うなおそれもない。 （４）また、本実施形態では、主制御系により一定間隔
タイミングで投影光学系検査装置２５の発光部１８が繰
り返し発光制御され、光洗浄装置１７による投影レンズ
９の表面洗浄中に、何度も繰り返して投影レンズ９の表
面汚染度が測定される構成となっている。従って、投影
レンズ９表面の表面汚染状態が未だ不完全除去のまま光
洗浄装置１７による洗浄作業が終了されるようなことは
なく、洗浄作業を実施した場合には、前記投影レンズ９
表面の汚染状態を確実に除去することができる。 （５）また、本実施形態では、前記投影光学系検査装置
２５による汚染度測定結果が表示手段２６により表示さ
れるようになっている。そのため、洗浄作業を担当する
作業者も投影レンズ９の表面汚染度を、その都度、的確
に把握することができる。従って、主制御系により照射
用光源１６の発光制御が行われる構成でなく、作業者の
手作業等により洗浄作業が実施される構成の場合にも、
表示手段２６の表示内容に従って的確に洗浄作業を実施
することができる。 （６）また、本実施形態では、光洗浄装置１７における
筐体１０の上部に嵌合された窓材１１が筐体１０に対し
て着脱交換可能であるため、当該窓材１１が傷付いたり
等した場合には簡単に新しい窓材に交換でき、光洗浄作
用を良好に維持できる。

【００３６】次に、本発明の第二実施形態を図３に基づ
き説明する。なお、この第二実施形態は、前記第一実施
形態において光洗浄装置１７にガス供給手段２７を付加
したものであり、その他の点では第一実施形態と同一の
構成になっている。即ち、図３には、発光部１８等から
なる投影光学系検査装置２５が図示されていないが、本
実施形態においても投影光学系検査装置２５は設けられ
ている。従って、以下では前記ガス供給手段２７につい
てのみ説明することとし、第一実施形態と共通する構成
部分については図面上に同一符号を付すことにして重複
した説明を省略する。

【００３７】さて、図３に示すように、本実施形態で
は、投影光学系１における投影レンズ９の近傍にガス供
給手段２７が設けられている。このガス供給手段２７
は、図示しないオゾンガス発生装置から延設されたガス
供給パイプ２８と、同パイプ２８に連結されて前記投影
レンズ９を包囲するように配置されたガス吹出口２９と
からなり、主制御系によりオゾンガスのガス供給が制御
されるようになっている。

【００３８】即ち、主制御系は、光洗浄装置１７による
投影レンズ９表面の光洗浄に際し、照射用光源１６を発
光制御するとともに前記ガス供給手段２７によるガス供
給を開始させる。すると、前記ガス吹出口２９からオゾ
ンガスが投影レンズ９の表面に向けて吹き出し、同レン
ズ９表面近傍の雰囲気がオゾンガスで満たされる。そし
て、その状態において、照射用光源１６から照射光が投
影レンズ９の表面に向けて照射されると、シューマン・
ルンゲ吸収に基づく酸化力の強化された雰囲気下で、投
影レンズ９表面に付着した有機物等が前記照射用光源１
６からの照射光により酸化分解される。

【００３９】従って、本実施形態では、ガス供給手段２
７から供給されるオゾンガスにより投影レンズ９の表面
近傍を酸化力の増したオゾンガス雰囲気にできるので、
前記光洗浄装置１７による光洗浄作用を促進することが
できる。なお、オゾンガスの発生方法には放電方式、紫
外線方式など各種の方式があるが、いずれの方式でも本
実施形態には適用可能である。また、ガス供給手段２７
により供給されるガスは投影レンズ９の表面に付着した
有機物等の酸化分解促進に好適な酸化性ガスであればよ
く、特に、オゾンガスに限定されるものではない。

【００４０】次に、本発明の第三実施形態を図４に基づ
き説明する。この第三実施形態は、前記第一実施形態に
おいて光洗浄装置１７にガス供給手段２７及びガス回収
手段３０を付加したものであり、その他の点では第一実
施形態と同一の構成になっている。従って、以下ではガ
ス供給手段２７及びガス回収手段３０についてのみ説明
し、その他の共通構成部分については重複した説明を省
略する。

【００４１】さて、図４に示すように、本実施形態にお
けるガス供給手段２７においては、図示しないオゾンガ
ス発生装置から延設されたガス供給パイプ２８がウエハ
ステージ７内に埋設されている。そして、このガス供給
パイプ２８に連結されたガス吹出口２９が前記筐体１０
の近傍においてウエハステージ７上に配置され、前記投
影レンズ９の表面に向けてオゾンガスを吹き出すように
なっている。また、ウエハステージ７上において前記ガ
ス吹出口２９とは筐体１０を挟んで反対側となる位置に
は、図示しないガス回収パイプと共にガス回収手段３０
を構成するガス吸入口３１が配置されている。

【００４２】従って、本実施形態においては、前記ガス
吹出口２９からオゾンガスが吹き出すと、そのオゾンガ
スは層流となって投影レンズ９の表面全体に接触した
後、前記ガス吸込口３１から吸入され、その後、ガス回
収パイプを介して回収される。そして、前記投影レンズ
９の表面近傍へオゾンガスが供給されている雰囲気下に
おいて照射用光源１６からの照射光に基づく光洗浄作業
が行われる。そのため、本実施形態では、前記第二実施
形態の場合と同様のオゾンガス雰囲気下における光洗浄
促進効果に加えて、オゾンガスが層流となって投影レン
ズ９の表面全体に接触するので、同レンズ９表面のあら
ゆる箇所に付着した有機物等を万遍なく酸化分解でき
る。また、ガス供給パイプ２８がウエハステージ７内に
埋設されているため、ステージ移動時等において前記パ
イプ２８が他の部材に干渉したりするおそれも無くすこ
とができる。

【００４３】次に、本発明の第四実施形態を図５に基づ
き説明する。この第四実施形態は、前記第一実施形態に
おいて光洗浄装置１７にガス供給手段２７とガス回収手
段３０及び遮蔽手段３２を付加したものであり、その他
の点では第一実施形態と同一の構成になっている。従っ
て、以下では前記ガス供給手段２７とガス回収手段３０
及び遮蔽手段３２についてのみ説明する。

【００４４】さて、図５に示すように、本実施形態で
は、光洗浄装置１７による投影レンズ９の光洗浄に際し
て、同レンズ９表面近傍の雰囲気を外部から遮蔽する遮
蔽手段３２が投影光学系１とウエハステージ７との間に
配置される。即ち、前記遮蔽手段３２は半割状をなす一
対の隔壁３３，３４からなり、一方の隔壁３３にはガス
供給パイプ２８が貫通され、他方の隔壁３４にはガス回
収パイプ３５が貫通されている。そして、一方の隔壁３
３の内周面側に臨むガス供給パイプ２８の先端開口がガ
ス吹出口２９とされ、他方の隔壁３４の内周面側に臨む
ガス回収パイプ３５の先端開口がガス吸入口３１とされ
ている。

【００４５】従って、本実施形態においては、前記隔壁
３３側のガス吹出口２９からオゾンガスが吹き出される
と、そのオゾンガスは両隔壁３３，３４により外部と遮
蔽された内部空間３６内に充満する。そして、その状態
において照射用光源１６からの照射光に基づき投影レン
ズ９の表面が光洗浄される。また、光洗浄作業中は、前
記ガス吹出口２９からのオゾンガス吹き出しが適宜行わ
れる一方、前記ガス吸入口３１を介して内部空間３６に
充満したオゾンガス回収が適宜行われる。そのため、本
実施形態では、前記第二、第三実施形態の場合と同様の
オゾンガス雰囲気下における光洗浄促進効果に加えて、
オゾンガス雰囲気を投影レンズ９の表面近傍へ確実に形
成できるので、より一層、光洗浄効果を促進することが
できる。

【００４６】次に、本発明の第五実施形態を図６に基づ
き説明する。この第五実施形態も、前記第一実施形態に
おいて光洗浄装置１７にガス供給手段２７とガス回収手
段３０及び遮蔽手段３２を付加したものであり、その他
の点では第一実施形態と同一の構成になっている。従っ
て、以下では前記ガス供給手段２７とガス回収手段３０
及び遮蔽手段３２についてのみ説明する。

【００４７】さて、図６に示すように、本実施形態で
は、ウエハステージ７内にガス供給手段２７のガス供給
パイプ２８及びガス回収手段３０のガス回収パイプ３５
が埋設されている。そして、ガス供給パイプ２８の先端
開口がガス吹出口２９として筐体１０の近傍においてウ
エハステージ７上に露出し、このガス吹出口２９とは筐
体１０を挟んで反対側となる位置にガス回収パイプ３５
の先端開口がガス吸入口３１として露出している。ま
た、投影光学系１とウエハステージ７との間には、前記
ガス吹出口２９及びガス吸入口３１よりも外側に位置し
て投影レンズ９表面近傍の雰囲気を外部から遮蔽する遮
蔽手段３２が設けられている。なお、本実施形態におい
ても、遮蔽手段３２は半割状をなす一対の隔壁３３，３
４により構成されている。

【００４８】従って、本実施形態においても、前記第四
実施形態の場合と同様の効果を発揮できるとともに、ガ
ス供給パイプ２８及びガス回収パイプ３５がウエハステ
ージ７内に埋設されているため、ステージ移動時等にお
いて前記各パイプ２８，３５が他の部材に干渉したりす
るおそれも無くすことができる。

【００４９】なお、前記各実施形態は、以下のように変
更して具体化してもよい。 ・ 前記各実施形態では、光洗浄時における照射用光源
１６からの照射光の照射領域を投影レンズ９のウエハス
テージ７側表面全体としたが、これを投影露光時におけ
る露光光の照射領域のみとしてもよい。この場合には、
ウエハステージ７上に埋設される筐体１０の大きさを小
型化できるため、アライメント用マーク等が形成される
ウエハステージ７上のスペースに裕度を持たせることが
できる。

【００５０】・ 前記各実施形態では、投影光学系１の
投影レンズ９直下に筐体１０の窓材１１が対応する位置
でウエハステージ７を停止状態とし、その停止状態にお
いて前記投影レンズ９の表面を光洗浄する構成とした
が、光洗浄装置１７による光洗浄中に投影光学系１に対
してウエハステージ７を相対移動させる構成としてもよ
い。この場合には、前記光洗浄時における照射用光源１
６からの照射光の照射領域を更に狭くすることができる
ので、より一層、ウエハステージ７上のスペースに裕度
を持たせることができる。

【００５１】・ 前記各実施形態では、主制御系の制御
に基づき投影光学系検査装置２５は光洗浄装置１７によ
る光洗浄作業中に一定間隔タイミングで繰り返し汚染度
測定を行う構成としたが、投影光学系検査装置２５によ
る汚染度測定は洗浄作業実施前に一回だけ行われる構成
としてもよい。この場合には、洗浄による汚染状態の除
去具合の良否判断をできないことになるが、主制御系に
よる投影光学系検査装置２５の制御内容を簡略化するこ
とができる。

【００５２】・ 前記各実施形態では、光洗浄装置１７
の照射用光源１６としてＡｒＦエキシマレーザを用いた
が、シューマン・ルンゲ吸収を引き起こす波長２００ｎ
ｍ以下の紫外光を発するものであれば、例えば波長１７
２ｎｍの光を発するキセノン系ランプ、波長１５７ｎｍ
の光を発するＦ２レーザ、軟Ｘ線等のＥＵＶＬ等でもよ
い。即ち、このようにすれば、装置設計の自由度が拡が
る。

【００５３】・ 前記各実施形態では、光洗浄装置１７
の照射用光源１６をウエハステージ７とは別の位置に設
けたが、図７に示すように、照射用光源１６をウエハス
テージ７上の筐体１０内に設置してもよい。この場合に
は、光ファイバ等の導光部材が不要となるため、その
分、装置構成が簡略化でき、コスト低減を図ることがで
きる。

【００５４】・ 前記各実施形態では、実反射率Ｒ_r と
対比される所定反射率Ｒ₀ として、本装置完成時に測定
された投影レンズ９表面の光反射率を用いているが、装
置組立前における投影レンズ９単体の規格上の光反射率
を所定反射率Ｒ₀ としてもよい。即ち、投影レンズ９の
表面が、その光学特性に影響を与えるほど汚染されてい
ないと想定される状態時での光反射率ならば、前記所定
反射率Ｒ₀ として使用可能である。

【００５５】・ 前記各実施形態では、光洗浄装置１７
の照射用光源１６から照射される照射光を使用して投影
光学系１の投影レンズ９表面を光洗浄しているが、作業
者が前記レンズ９表面を払拭洗浄するなど手作業により
洗浄作業を実施してもよい。また、前記第四、第五実施
形態においては、遮蔽手段３２を構成する隔壁３３，３
４を光洗浄作業を実施する度毎に作業者が組み付け設置
する構成としてもよく、図示しない駆動手段の駆動によ
り投影光学系１の鏡筒内又はウエハステージ７内から出
没するように構成してもよい。

【００５６】・ 前記各実施形態では、露光用光源２と
は別に光洗浄装置１７の照射用光源１６を設けている
が、露光用光源２がシューマン・ルンゲ吸収を引き起こ
す波長２００ｎｍ以下の紫外光を発するものであれば、
これを光洗浄に使用する照射用光源として兼用してもよ
い。即ち、露光用光源２からの照明光ＩＬを光ファイバ
等の導光部材によりウエハステージ７上の筐体１０内ま
で導き、前記各実施形態の場合と同様に、ミラー１２に
よって前記投影レンズ９の表面に向け照射するように構
成すればよい。この場合には、投影露光装置全体として
具備する光源の数が節約できるので、その分、装置コス
トを低減することができる。

【００５７】また、前記露光用光源２を光洗浄の照射用
光源として兼用する場合には、図８に示すように、ウエ
ハステージ７上に反射鏡３７を載置固定し、この反射鏡
３７を露光用光源２からの照射光により投影光学系１を
介して照射するようにしてもよい。即ち、前記反射鏡３
７が投影光学系１における前記投影レンズ９直下に位置
するようにウエハステージ７を移動させ、その状態にお
いて露光用光源２を発光させる。すると、前記投影レン
ズ９の表面は、投影光学系１内を透過した露光用光源２
からの照明光ＩＬと前記反射鏡３７からの反射光との双
方の光によって光洗浄されることになる。

【００５８】従って、この場合には、直接的な照射光ば
かりでなく間接的な反射光も利用するため、光洗浄の効
率をより一層高めることができる。また、ウエハステー
ジ７上には反射鏡３７を載置固定するだけでよく、筐体
１０等の部材構成も不要とできるため、より一層、装置
コストを低減することができる。

【００５９】なお、前記露光用光源２からの照明光ＩＬ
を光ファイバ等の導光部材を用いて前記発光部１８まで
導き、この照明光ＩＬが投影レンズ９表面により反射さ
れた反射光に基づき光反射率を求めるようにしてもよ
い。このようにすれば、投影露光装置全体として具備す
る光源の数がより一層節約できるので、その分、装置コ
ストを低減することができる。

【００６０】・ 前記各実施形態では、投影光学系検査
装置２５の発光部１８からの照射光を投影レンズ９の表
面に向けて照射し、その反射光に基づいて得た実反射率
Ｒ_rから同レンズ９表面の汚染度を測定しているが、同
レンズ９を透過する透過光に基づき汚染度を測定するよ
うにしてもよい。即ち、この場合には、前記発光部１８
をその照射光が投影レンズ９を透過するように配置する
一方、同レンズ９を透過した透過光を受光する位置に前
記第１の受光部２０を配置する。また、前記発光部１８
と投影レンズ９との間において、発光部１８からの照射
光の光路上には分岐ミラー１９を配置し、このミラー１
９からの分岐光を受光する位置に前記第２の受光部２１
を配置する。そして、前記両受光部２０，２１から出力
された光電信号に基づき前記投影レンズ９の光透過率を
測定制御系２２の演算部２３により実透過率として演算
し、この実透過率と予め記憶部２４が記憶している所定
透過率との対比結果から汚染度を測定する。このように
しても、前記各実施形態と同様の効果を得ることができ
る。

【００６１】・ 前記各実施形態では、マスクと基板と
を静止した状態でマスクのパターンを露光し、基板を順
次移動させるステップアンドリピート型の投影露光装置
に具体化したが、投影露光装置としては、マスクと基板
とを同期移動してマスクのパターンを露光する走査型の
投影露光装置にも適用可能である。また、露光装置の種
類としては、半導体製造用の露光装置に限定されること
なく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パ
ターンを露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド
を製造するための露光装置にも適用可能である。なお、
本発明における投影光学系検査装置及び投影露光装置
は、既に各実施形態で説明した各構成要素から構成され
ており、これらの構成要素を、前述した各機能を達成す
るように、電気的、又は機械的、光学的に連結すること
で、組み上げられる。

【００６２】次に、前記各実施形態から把握できる請求
項に記載した発明以外の技術的思想について、その効果
と共に以下記載する。 （１）光学部材表面の近傍に酸化促進ガスを供給するガ
ス供給手段を配置し、同ガス供給手段から供給された酸
化促進ガスが満たされた雰囲気下において光洗浄効果を
有する所定の照射光を前記光学部材表面に対して照射す
るようにした光洗浄装置。即ち、この技術的思想（１）
においては、酸化促進ガスの働きにより前記光学部材表
面近傍を酸化力の増した雰囲気にできるので、光洗浄効
果を促進することができる。

【００６３】（２）前記技術的思想（１）において、前
記照射光の光路を含んで前記光学部材表面近傍の雰囲気
を外部から遮蔽する遮蔽手段を備えた光洗浄装置。即
ち、この技術的思想（２）においては、酸化促進ガスの
働きにより酸化力の増した雰囲気を前記光学部材表面の
近傍へ確実に形成できるので、より一層、光洗浄効果を
促進することができる。

【００６４】（３）請求項３に記載の投影光学系検査装
置において、前記測定手段は、前記光学部材表面の汚染
度が許容範囲内にあると想定した所定状態時における当
該光学部材表面の反射率又は透過率を前記所定反射率又
は所定透過率として予め設定するものである投影光学系
検査装置。即ち、この技術的思想（３）においては、請
求項３に記載の発明の作用に加えて、汚染度が一定の許
容範囲内にあって洗浄の必要性がない所定状態時の反射
率又は透過率が前記所定反射率Ｒ_O 又は所定透過率とさ
れ、そのような所定反射率Ｒ_O 又は所定透過率と実反射
率Ｒ_r 又は実透過率が対比されて洗浄の必要性等が判断
される。従って、前記請求項３の発明の効果に加えて、
測定手段の測定結果に基づく判断内容にバラツキが生じ
るおそれを回避できるので、その測定結果に基づき洗浄
作業が必要とされるときには的確に洗浄作業を実施する
ことができる。

【００６５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、測定手段の測
定結果に基づき、洗浄前にあっては、投影光学系の洗浄
タイミングを把握できるとともに、洗浄後にあっては、
当該洗浄に基づく汚れ除去具合を把握して不完全洗浄を
防止することができる。

【００６６】請求項２の発明によれば、前記請求項１の
発明の効果に加えて、光学部材表面の光反射率又は光透
過率に基づき汚染度を測定しているので、その測定結果
から投影光学系の光学特性に変化を与えるおそれのある
汚染状態の有無を容易に把握することができる。

【００６７】請求項３の発明によれば、前記請求項２の
発明の効果に加えて、汚染度測定に際しての判断基準が
明確かつ客観的であるので、測定結果に対する信頼性を
向上することができる。

【００６８】請求項４の発明によれば、前記請求項３の
発明の効果に加えて、例えば、光学部材表面の洗浄作業
実施中に前記汚染度測定を繰り返し行うことにより、当
該洗浄作業に基づく汚れ除去具合の進行変化を把握する
ことができる。

【００６９】請求項５の発明によれば、前記請求項１〜
請求項４のうちいずれか一項に記載の発明の効果に加え
て、洗浄内容にバラツキが生じるおそれを回避できる。
請求項６の発明によれば、前記請求項５の発明の効果に
加えて、酸化促進ガスが満たされた雰囲気下で光学部材
表面の光洗浄を実施できるので、光洗浄作用を促進する
ことができる。

【００７０】請求項７の発明によれば、前記請求項６の
発明の効果に加えて、前記光学部材表面の近傍に酸化促
進ガスの雰囲気を確実に形成できるので、より一層、光
洗浄作用を促進することができる。

【００７１】請求項８の発明によれば、前記請求項５〜
請求項７のうちいずれか一項の発明の効果に加えて、窓
材により光洗浄装置を保護することができるとともに、
窓材が不良となった場合には簡単に当該窓材を交換でき
るので、光洗浄効果を良好に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一実施形態に係る投影露光装置全
体の概略図。

【図２】 第一実施形態の要部概略図。

【図３】 第二実施形態の要部概略図。

【図４】 第三実施形態の要部概略図。

【図５】 第四実施形態の要部概略図。

【図６】 第五実施形態の要部概略図。

【図７】 他の実施形態の要部概略図。

【図８】 同じく他の実施形態の要部概略図。

【符号の説明】

１…投影光学系 ９…投影レンズ（光学部材 １１
…窓材 １７…光洗浄装置 ２２…測定制御系（測定手段） ２
５…投影光学系検査装置 ２７…ガス供給手段 ３２…遮蔽手段 Ｗ…ウエハ
（感光基板）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投影露光装置における投影光学系の最も
   感光基板側の光学部材表面の汚染度を測定する測定手段
   を備えた投影光学系検査装置。
2. 【請求項２】 前記測定手段は、前記光学部材表面で反
   射する反射光の反射率又は前記光学部材表面を透過した
   透過光の透過率を測定し、その測定結果に基づき前記光
   学部材表面の汚染度を測定する請求項１に記載の投影光
   学系検査装置。
3. 【請求項３】 前記測定手段は、予め設定した所定反射
   率又は所定透過率と実際に測定した実反射率又は実透過
   率との対比結果に基づいて前記光学部材表面の汚染度を
   測定するものである請求項２に記載の投影光学系検査装
   置。
4. 【請求項４】 前記測定手段は、所定タイミングで照射
   された照射光に基づいて、当該照射光が前記光学部材表
   面により反射された後又は当該光学部材表面を透過した
   後に受光された光電信号と、当該照射光が前記光学部材
   表面を介することなく受光された光電信号との対比結果
   から前記実反射率又は実透過率を測定するものである請
   求項３に記載の投影光学系検査装置。
5. 【請求項５】 前記請求項１〜請求項４のうちいずれか
   一項に記載の投影光学系検査装置と、前記光学部材表面
   に対して光洗浄効果を有する所定の照射光を照射する光
   洗浄装置とを備えた投影露光装置。
6. 【請求項６】 前記光洗浄装置は、前記光学部材表面の
   近傍に酸化促進ガスを供給するガス供給手段を備えてい
   る請求項５に記載の投影露光装置。
7. 【請求項７】 前記光洗浄装置は、前記照射光の光路を
   含んで前記光学部材表面近傍の雰囲気を外部から遮蔽す
   る遮蔽手段を備えている請求項６に記載の投影露光装
   置。
8. 【請求項８】 前記光洗浄装置は、前記光学部材に対し
   て交換可能な窓材を通して前記照射光を照射するもので
   ある請求項５〜請求項７のうちいずれか一項に記載の投
   影露光装置。