CN1235091C - 惰性气体置换方法和装置、曝光装置及标线片装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是，提供：在采用紫外线光做曝光光，以惰性气体时装置内部进行置换，经投影光学系统将底版图形照射到感光基板上的曝光装置中，用惰性气体有效地置换由底版和薄膜大致围成的空间的技术。为了实现此目的，在用包围部件对要以惰性气体置换的气体置换空间进行围合的构造体上设置多个通气孔，把在构造体的周围形成空间的容器内充满惰性气体，从而使惰性气体侵入气体置换空间内，以惰性气体对气体置换空间内部进行置换。

Description

惰性气体置换方法和装置、曝光装置及 标线片装置

技术领域

本发明适用于以紫外线光作为曝光光、用惰性气体将装置内部进行置换、通过投影光学系统将掩模等底版图形照射到感光基板上的曝光装置，涉及为了防止图形表面粘附异物而设置的、由薄膜和底版围成的薄膜空间内的惰性气体置换方法。并且涉及具备将该薄膜空间内进行惰性气体置换的惰性气体置换装置的曝光装置。还涉及采用惰性气体置换装置的标线片(レチクル)保管库、标线片检查装置、标线片搬运箱、和装置的制造方法。

背景技术

在现有的由LSI(大规模集成电路)或超LSI等极小的晶体点阵构成的半导体元件等的制造工序中，采用将描绘在掩模等底版上的电路图形缩小投影在涂有感光剂的感光基板上，从而形成印相的缩小型投影曝光装置。随着半导体元件的安装密度的提高要求晶体点阵的进一步细微化，在发展抗蚀工序的同时还要对应曝光装置的微细化。

作为提高曝光装置析像度的手段，具有将曝光波长进一步变为短波长的方法，和加大投影光学系统的数值孔径(NA)的方法。

关于曝光波长，最近正在从365nm的i谱线开发具有248nm附近的振荡波长的KrF激元激光，以及具有193nm附近的振荡波长的ArF激元激光。还在开发具有157nm附近的振荡波长的氟(F₂)激元激光。

大家知道：在具有远紫外线尤其在193nm附近的波长的ArF激元激光器和具有157nm附近的振荡波长的氟(F₂)激元激光中，于这些波长附近的波段中存在多个氧(O₂)吸收带。

例如：由于氟激元激光其波长为157nm比较短，所以正在推进将其用在曝光装置上，一般情况下，157nm的波长处于被称为真空紫外线的波长领域。在此波长领域中，通过氧分子吸收的光较多，空气几乎不透射光，气压下降到接近真空，所以，只能用在氧浓度充分降低的环境中。根椐文献「Photochemistry of Small Molecules」(Hideo Okabe著、A Wiley-Interscience Publication、1978年、178页)记载，对于波长157nm的光，氧的吸收系数是约190atm-1cm-1。这里表示在1大气压中1％氧浓度的气体中透射波长157nm的光时，每1cm的透射率只有T＝exp(-190×1cm×0.01atm)＝0.150。

而且，氧由于吸收上述光而生成臭氧(O₃)，该臭氧进一步加强了光的吸收，使透射率显著下降，并且，由于臭氧而生成的各种生成物附着在光学元件的表面，致使光学系统的效率下降。

因此，在ArF激元激光、氟(F₂)激元激光等，以远紫外线做光源的投影曝光装置的曝光光学系统的光程中，采取通过氮等惰性气体进行净化的机构，将光程中存在的氧浓度控制在几ppm级以下的低水准的方法。

因此，在利用具有远紫外线尤其具有193nm附近的波长的ArF激元激光，和具有157nm附近的波长的氟(F₂)激元激光的曝光装置中，为了将ArF激元激光、和氟(F₂)激元激光非常容易地吸收到物质中，必须将光程内净化到几ppm以下。而且，对于水分也一样，要将其去除控制在ppm级以下。

因此，对于曝光装置内，尤其是成为紫外线光的光程部分，要通过惰性气体进行净化。而且，在连接曝光装置内部和外部的部分设置通道闭锁机构，在从外部搬入标线片或半导体晶片的过程中，暂且与外部空气隔开，用惰性气体将通道闭锁机构内的杂质净化之后，再搬入曝光装置内部。

图1是表示以氟(F₂)激元激光做光源，并且设有通过闭锁机构的半导体曝光装置的一个例子的模式截面图。

图1中，1是装载描绘了图形的标线片的标线片台，2是将作为底版的标线片上的图形投影到作为感光基板的半导体晶片上的投影光学系统，3是装载半导体晶片并在X、Y、Z、Q以及倾斜方向进行驱动的晶片台，4是用以将照明光照射到标线片上的照明光学系统，5是将光源的光引导到照明光学系统4上的导光系统、6是光源即氟(F₂)激元激光部，7是用以不照射到标线片上的图形领域之外的遮蔽曝光光的屏蔽叶片，8和9分别是覆盖各标线片台1以及半导体晶片台3的周围的曝光光轴的壳体，10是将投影光学系统2以及照明光学系统4的内部调节至规定的He气体介质的He空调机，11及12是将壳体8及9的各自内部调节至规定的N₂气体介质的N₂空调机，13和14是将标线片和半导体晶片搬入各自壳体8和9时使用的标线片闭锁机构和半导体晶片闭锁机构，15和16是用以搬送各标线片以及半导体晶片的标线片搬运柄和半导体晶片搬运柄，17是用于调节标线片位置的标线片校准标志，18是将多个标线片保管在壳体8内的标线片临时保管库，19是进行半导体晶片的预校准的预校准部。而且，根椐需要将整个装置收容收容到无图示的环境室中，使被控制在规定温度的空气在环境室内进行循环，从而将室内的温度保持固定。

图2是表示以氟(F₂)激元激光为光源，并且具有通道闭锁机构的半导体曝光装置的另外一个例子的模式截面图。图2中与图1相同的部分标有相同的符号。

在图2所示的曝光装置中，整个曝光装置被壳体20覆盖，其内部的O₂及H₂O通过N₂气体被净化。21是用以将整个壳体20变为N₂气体介质的空调机。在本曝光装置中，将投影光学系统2的镜筒和照明光学系统4的内部空间与各自壳体20的内部空间(驱动系统空间)隔离，独立地进行调节至He气体介质。13和14是将标线片和半导体晶体搬入壳体20内时使用的标线片通道闭锁机构、和半导体晶片通道闭锁机构。

另外，一般情况下在标线片上附有被称为薄膜的图形保护装置。这是由于防止尘埃等异物粘附到标线片图形面上，从而控制了由于异物复制到半导体晶片上导致次品产生的频率。图3是表示该薄膜的结构的模式图。

使用粘接剂等将薄膜24粘贴到标线片23的图形面一侧。薄膜24由围住该标线片图形的大小的支持框架25，和粘贴到其一端面上的透射曝光光的薄膜26构成。而且，当使由该薄膜24与标线片23围成的空间(以下称薄膜空间)完全密闭时，由于薄膜空间内外的气压差或氧浓度差而导致产生薄膜膨胀或凹陷等问题，所以在薄膜支持框架25上设置通气孔27，使薄膜空间内外能够流通气体。另外，为了防止外部的异物从该通气孔27进入薄膜空间内，还在该通气孔27上设置无图示的除尘滤清器。

图4是表示图1及图2所示的曝光装置中标线片的输送路径的一个例子的模式图。

图4中，22是测量附着在标线片23的表面或薄膜26的表面的尘埃等异物的大小或个数的异物检查装置。通过手动或如图所示的搬送装置，将标线片23搬入成为曝光装置的入口的标线片通道闭锁机构13中。此时，一般情况下，为了在曝光装置的外面将标线片23与薄膜24粘在一起，在被搬入的标线片23上事先将薄膜24贴上。然后，通过惰性气体净化标线片通道闭锁机构13内部，变为与壳体8相同的惰性气体介质之后，通过标线片搬运柄15，将标线片23搬送到标线片台1或标线片临时保管库18或异物检查装置22中的任一个。

如上所述，在利用紫外线尤其是ArF激元激光或F(F₂)激元激光的曝光装置中，ArF激元激光或F(F₂)激元激光的波长中因氧及水分导致吸收较大，所以为了保证充分的透射率和稳定性，要降低氧及水分浓度，并且，为了严格控制这些的浓度，在连接曝光装置内部与外部的部分设置通道闭锁装置，从外部将标线片和半导体晶片进行搬入时，暂时与外部空气隔断，用惰性气体将通道闭锁机构内的杂质净化之后，再搬入曝光装置内部。

这样，为了确保氟(F₂)激元激光的透射率或其稳定性，要将包括投影透镜端面或测长用干涉光学系统的整个标线片台(半导体晶片)配置在密封室内部，不仅要用高纯度惰性气体将该整个内部进行净化，还要将内部的惰性气体浓度保持固定，为了将半导体晶片或标线片搬入搬出该密封室内，要将通道闭锁室与密封室邻接设置。但是，由于在被搬入通道闭锁室中的标线片上粘贴薄膜，所以，如果由薄膜或薄膜支持框架以及标线片围成的薄膜空间不用惰性气体进行净化，则透射率较低，就会成为生产效率低下的原因。

在日本特开平9-73167号公报中，公开了预先在惰性气体介质中将标线片和薄膜粘在一起，用1％氧浓度以下的惰性气体充入薄膜空间的技术。然而，如前所述，在氧浓度1％的大气压气体中，波长157nm的光的透射率每1cm只有15％。目前，标线片与薄膜之间的空气间隔是约6mm，即使用例如氧浓度0.1％的气体进行填充，该空隙中波长157nm的光的透射率也只能达到89.2％。另一方面，从曝光装置的光源到半导体晶片的光程的空间总距离至少要超过1m。为了保证1m的空间的透射率超过80％，必须将氧浓度控制在约10ppmv/v以下，理想的目标是1ppm以下。从与其他空间的平衡或维持总空间距离上的透射率的观点出发，对于薄膜空间也至少要求其氧浓度在1～100ppm以下。当然水分或二氧化碳的浓度亦同。

另外，关于用惰性气体净化薄膜空间的方法，在特开平9-197652号公报中，公开了设置栓，从而将气体注入到薄膜框架或者将其排出的开口部和开口封住，预先用氮气将由薄膜框架与薄膜及标线片围成的空间充满的技术；但是由于薄膜具有氧透射率，所以在对标线片进行保管中等将其长时间置于氧浓度较高的空间时，由于与外部的氧浓度差，氧进入薄膜空间，从而产生曝光光被吸收的问题。另外，将薄膜空间密封时，由于气压的变动，薄膜有可能变形破损。

发明内容

本发明是借鉴了上述现有课题的问题点而提出的，目的是提供在采用紫外线光做曝光光，以惰性气体对装置内部进行置换，经投影光学系统将底版图形照射到感光基板上的曝光装置中，用惰性气体有效地置换由底版和薄膜大致围成的空间的技术。

为了解决上述课题，实现上述目的，根据本发明第一方面一种用于置换第一空间的方法，所述第一空间由一个标线片和一个薄膜围成，所述薄膜附在所述标线片上并且具有一个通气孔，所述方法包括以下步骤：将附有薄膜的标线片设置在一个容器上，作为容器的盖子；并且，用惰性气体填充由所述标线片和所述容器围成的第二空间，以便置换第一空间。

优选地，所述填充步骤包括：将惰性气体供应到第二空间中的供应步骤，和从第二空间中排出气体的排出步骤。

优选地，所述供应步骤通过一个设置在容器中的供给口提供惰性气体。

优选地，所述供给口设置在所述通气孔的附近。

优选地，所述排出步骤通过一个设置在容器中的排出口从第二空间排出气体。

优选地，所述排出步骤通过一个形成于容器和标线片之间的间隙、从第二空间排出气体。

优选地，进一步包括一个第一测量步骤，该第一测量步骤用于获得关于第二空间内的杂质浓度的信息，其中，所述供应步骤根据所获得的信息改变惰性气体的流速。

优选地，所述填充步骤在容器内相对于容器外部的压力保持正压。

优选地，进一步包括一个第二测量步骤，该第二测量步骤用于测量容器内的压力，其中，所述填充步骤根据测量的压力控制容器中的压力。

根据本发明，提供一种置换设备，用于对第一空间进行置换，所述第一空间由一个标线片和一个薄膜围成，所述薄膜附在所述标线片上并且具有一个通气孔，所述设备包括：一个容器，在该容器上设置附有薄膜的标线片，作为容器的盖子；一个填充系统，该填充系统向第二空间中填充惰性气体以置换第一空间，所述第二空间由标线片和所述容器围成。

根据本发明，提供一种曝光设备，用于向一个基板上复制标线片的图形，所述标线片上附有一个带有通气孔的薄膜，所述设备包括：一个如本发明所限定的置换设备，用于置换第一空间，所述第一空间由标线片和附于标线片上的薄膜围成。

根据本发明，提供一种标线片保管库，用于保管标线片，一个带有通气孔的薄膜被附在所述标线片上，所述保管库包括：一个如本发明所限定的置换设备，用于置换第一空间，所述第一空间由标线片和附于标线片上的薄膜围成。

根据本发明，提供一种标线片检查设备，用于检查一个标线片，一个带有通气孔的薄膜被附在所述标线片上，所述设备包括：一个如本发明所限定的置换设备，用于置换第一空间，所述第一空间由标线片和附于标线片上的薄膜围成。

根据本发明，提供一种用于搬运标线片的箱子，所述标线片上附有一个薄膜，所述箱子包括：一个如本发明所限定的置换设备，用于置换第一空间，所述第一空间由标线片和附于标线片上的薄膜围成。

根据本发明，提供一种半导体装置制造方法，包括以下步骤：利用本发明所限定的曝光设备将一个标线片的图形复制到一个基板上；并且对已经复制了所述图形的基片进行显影。

另外，在下面的具体实施方式中，将记载本发明其它的内容和其发挥的有益效果。并且，作为说明书的一部分，参照附图进行举例说明，但是，本发明并不限于这些实施例。

附图说明

图1是表示适用本发明的投影曝光装置的概略结构的截面图。

图2是表示适用本发明的另一个投影曝光装置的概略结构的截面图。

图3是表示粘贴在标线片上的薄膜的概略结构的轴测图。

图4是表示适用本发明的投影曝光装置的、特别是标线片搬运路径的概略结构图。

图5是表示本发明第一实施例的概略结构图。

图6是表示在本发明第一实施例中使用的粘贴到标线片上的薄膜的概略结构的轴测图。

图7是将本发明第一实施例配置于标线片临时保管库上的概略结构图。

图8是将本发明第一实施例配置于标线片台上的概略结构图。

图9A是表示本发明第二实施例的概略结构的截面图。

图9B是表示本发明第二实施例的概略结构的侧视图。

图10是表示本发明第三实施例的概略结构图。

图11是表示本发明第三实施例中惰性气体供给位置的另一个例子的概略结构图。

图12是表示本发明第四实施例的概略结构图。

图13是半导体装置的整个制造工序的流程图。

图14是图13的半导体晶片工序的详细流程图。

具体实施方式

下面，介绍适用本发明的实施例。

本发明的实施例的曝光装置适用众所周知的采用紫外线光做曝光光，用惰性气体置换装置内部，通过投影光学系统将作为底版的掩模等图形照射到感光基板上的曝光装置。

用于本发明实施例涉及的曝光装置的作为曝光光的紫外线不受限定，如背景技术中所述，对于远紫外线，尤其是具有193nm附近的ArF激元激光、或具有157nm附近的波长的氟(F₂)激元激光都是有效的。

下面，参照图来具体说明本发明的实施例。

(第一实施例)

图5是表示本发明第一实施例的用惰性气体净化薄膜空间的净化机构的概略图。

图5中密封室36相当于图1中收容标线片台1或标线片临时保管库18的壳体8，于是，通过惰性气体供给通道34导入惰性气体，通过惰性气体导出通道35将惰性气体排出，从而该密封室36内通过惰性气体被净化。

从保持曝光光的透射率的观点出发，该密封室36内的氧及水分的浓度应在1～100ppm，优选地在10ppm以下，然而，由于密封室36内是装有无图示的标线片搬运装置等执行元件的容量较大的空间，所以要将氧及水分的浓度控制在10ppm以下是很难的。为了该密封室36内的氧及水分的浓度达到10ppm以下，惰性气体的消耗量很大，要花费装置的启动成本，因此，本实施例中，将密封室36内的氧及水分的浓度设定在100～1000ppm。

标线片支持台28配置于密封室36内的标线片临时保管库18上。通过手动或者设置于无图示的标线片柄或密封室36外的无图示的搬运机械手，将粘贴有薄膜24(设有支持框架25和粘贴在其一端面上的薄膜26)的标线片23定位并装载于支持台28上的规定位置。根椐需要可以在该支持台28上设置吸附固定标线片23的吸附槽。而且，还可另行设置将支持台28上的标线片23进一步进行精密定位的定位装置(无图示)。

标线片支持台28由标线片支持部29和底面30构成，还有将薄膜24装入其中的空间，装上标线片23作为盖，从而构成大致封闭的空间39。在该大致封闭的空间39中，从惰性气体供给通道40供给惰性气体，在薄膜框架与薄膜以及标线片的周围填充惰性气体。

惰性气体从惰性气体供给通道40被供给到大致封闭的空间39中，从惰性气体排放通道41排向封闭室36外，从而，不断地通过纯度较高的惰性气体进行置换，可以实现纯度较高的净化。

如图6所示，在薄膜上开出多个通气孔27。于是，填充在大致封闭的空间39中的惰性气体由于气体的扩散通过薄膜框架的通气孔27侵入薄膜空间。薄膜空间中的氧及水分，由于气体的扩散通过薄膜框架的通气孔27向薄膜空间外移动，通过惰性气体的流动，从惰性气体排放通道41被排出。

这样，薄膜空间的惰性气体浓度徐徐上升，氧及水分浓度实现10ppm以下的净化。从而，即使密封室36内的氧及水分浓度在100～1000ppm，也可将薄膜空间内的氧及水分浓度变为0～100ppm。

而且，当大致封闭的空间39内的压力变为正压时，还可防止从惰性气体排放通道41或标线片支持台28和标线片23之间的微小空隙侵入氧及水分。本实施例中，用测压计37测量提供惰性气体和排放惰性气体的大致封闭的空间39内的压力，调节安装于应将大致封闭的空间39内的压力变为正压的惰性气体排放通道41上的节气门38。

大致封闭的空间39内的压力越高就越能防止氧和水分的侵入，但是如果压力过高，就会导致标线片23浮起。为了防止标线片23浮起，还可在标线片支持台28上设置吸附固定标线片23的吸附槽。还可设置标线片偏移防止部48。另外，还可取代调节安装在惰性气体排放通道41上的节气门38，根椐压力计37的测量值，通过无图示的控制运算装置，来控制惰性气体供给量、惰性气体供给速度、惰性气体供给压力、惰性气体排放量、惰性气体排放速度、惰性气体排放压力的任一种或其组合物，从而将大致封闭的空间39内的压力变为正压。

另外，在标线片23在通过手动或设置于无图示的标线片柄或密封室36外的无图示的搬运机械手装载于支持台28上的规定位置上的同时，或者在这之前，将惰性气体从惰性气体供给通道40供给到大致封闭的空间39内。在被供给的惰性气体通过大致封闭的空间39内从惰性气体的排放通道41排出时，用配置于惰性气体排放通道41上的氧、水分浓度测量计42来测量其中的氧、水分浓度。

在净化的初级阶段，大致封闭的空间39内的氧、水分浓度显示与密封室36大致相同的100～1000ppm，随着净化的进行，氧、水分浓度下降。具体地讲，在用惰性气体将大致封闭的空间39内的气体介质置换之前的比较短的时间期间，氧·水分浓度急剧下降。然后，在薄膜空间内的气体介质中的氧·水分的由于分子扩散被置换之前的比较长的时间期间，氧·水分浓度慢慢地下降。于是，将位于惰性气体的排放通道41上的氧、水分浓度测量计42测出的测量值进行显示，从而可以测量大致封闭的空间39及薄膜空间内的氧·水分达到的浓度。

氧·水分浓度测量计42测出的测量值在达到薄膜空间的目标净化浓度即0～100ppm的比较短的时间期间，通过无图示的惰性气体流量调整机构将比较多的惰性气体流入惰性气体供给通道40中。在大致封闭空间39内mp氧·水分浓度在1～10分的程度以下的情况下，将此时的惰性气体供给量定为0～100ppm。大致封闭的空间39内的氧·水分浓度变为0～100ppm之后的较长的时间期间，通过无图示的惰性气体流量调整机构对流入惰性气体导入通道40中的流量进行切换。此时惰性气体供给量以大致封闭的空间39内氧·水分浓度维持在0～100ppm的流量，是充足的。

此时，根椐氧·水分浓度测量计的测量值，来调整惰性气体的流量，使其同时满足较少的惰性气体消耗量和较快的置换速度。本实施方式中，将大致封闭的空间39内的容积设为小于10倍的薄膜空间的容积。尤其是，为了加快置换速度，最好将大致封闭的空间39内的容积控制在薄膜空间的容积的10倍以下。

特别是，通过无图示的计算机输送薄膜空间内的惰性气体浓度信息，因此，在搬运标线片之前，就可知道薄膜空间内的氧·水分浓度，从而，在配置于标线片临时保管库18上时，可以判断是否向标线片台搬运，在配置于标线片台1上时，可以判断是否可以开始曝光或者预测净化是否完了。

搬运标线片的过程中，虽然被惰性气体净化的薄膜通过密封室36内的氧·水分浓度较高的空间，但是如果时间较短，薄膜空间内的净化浓度也不下降。例如：从曝光装置内的标线片临时保管库18搬运到标线片台1在60秒的程度就结束。与此时间相比，氧·水分的扩散速度是相当慢的。由于在位于薄膜框架上的均压孔上粘贴薄膜，所以，在搬运过程中，薄膜空间内的气体介质几乎不被置换。

图7是表示将本实施例的薄膜空间内净化装置配置于曝光装置内的标线片临时保管库18上的状态的概要图。

本发明的薄膜空间内净化装置具有在上下方向上进行小配置的特点，所以标线片临时保管库18是多级配置的。各薄膜空间内净化装置在等待曝光的期间，用惰性气体净化薄膜空间内。此种情况下，密封室36内的氧及水分浓度即使还是100～1000ppm，也可将薄膜空间内的氧及水分浓度变为0～100ppm。而且，由于上下多级的装置内分别是独立的，将标线片插到临时保管架上或排出时，不致使其他的净化浓度恶化。另外，亦可将薄膜空间内净化装置在水平方向上排列配置。还可在上下左右上排列配置。净化完了后可以搬运到标线片台。将标线片从本实施例的薄膜空间内净化装置搬出之后，可以代替标线片盖上盖。

图8是表示将本实施例的薄膜空间内净化装置配置到曝光装置内的标线片台1上的状态的概要图。

配置到标线片台上时，将密封玻璃43设置到标线片支持台28的底面30上，同时确保净化空间和曝光光的透射。在标线片台上，在曝光的过程中，也可用惰性气体净化薄膜空间内。而且，由于进行高浓度净化的容积较小，所以大致封闭的空间39内的置换速度较快，其优点是可以减少N_<SUB>2</SUB>的消耗量。净化完成之后，可以开始曝光。

(第二实施例)

在上述第一实施例中，将填充于大致封闭的空间39中的惰性气体从惰性气体排放通道41排出，亦可于标线片23与标线片支持台28之间设置微小的间隙，从那里排出惰性气体。参照图9A(截面图)来说明本发明的第二实施例。

从惰性气体供给通道40将惰性气体供给到标线片支持台28上。被提供的惰性气体通过多孔板28a侵入大致封闭的空间39。此时，由于通过了多孔板28a，所以将惰性气体均匀地供给到了大致封闭的空间39内。

标线片支持台28的标线片支持部29将标线片23的三处或四处进行支撑。如图9B(侧视图)所示，在与标线片23的接触部分47以外设有微小的间隙。由于从该微小间隙将惰性气体排出时的压力损失将大致封闭的空间39内变为正压。为了控制惰性气体的消耗量，要将该间隙的尺寸控制在1mm以下，优选地为10～100μm。

如图6所示，在薄膜上打＝开出多个通气孔27。从而，填充在大致封闭的空间39内的惰性气体由于气体的扩散通过薄膜的通气孔27侵入薄膜空间。薄膜空间中的氧及水分由于气体的扩散通过薄膜框架的通气孔27向薄膜空间外移动，由于惰性气体的流动从薄膜23与标线片支持台28之间的微小间隙被排出。这样，薄膜空间的惰性气体浓度徐徐上升，氧及水分浓度达到10ppm以下的净化。另外，由于本实施例中标线片支持台29与标线片23以三处或四处进行接触，所以与全部接触相比，其优点是减少了因接触而使薄膜里面粘附异物。

(第三实施例)

在上述第一、第二实施例中，惰性气体是相对大致封闭的空间39内，从任意之处或下侧被供给的，然而，亦可通过薄膜框架的通气孔27附近供给到大致封闭的空间39内。参照图10来说明本发明的第三实施例。

将惰性气体从惰性气体供给通道40提供到大致封闭的空间39。此时，由于是从薄膜框架的通气孔27附近提供惰性气体的，所以，可以在惰性气体排出口高效地将由于气体扩散从薄膜空间通过通气孔27移到薄膜空间外的氧及水分除去。而且，常常可以将薄膜框架的通气孔27附近的惰性气体的浓度增大，高效地净化薄膜空间内。也可如图11所示，在与薄膜框架的通气孔27大致正交的方向将惰性气体提供到薄膜框架的通气孔27的附近。

本发明各实施方式中向大致封闭的空间39内提供惰性气体的方法、排出方法并不限定于个实施例，即使任意进行组合，亦可得到薄膜空间内的净化效果。

(第四实施方式)

在第一实施方式中，是在测量薄膜空间内的氧·水分浓度时测量大致封闭的空间39内的氧·水分浓度的，但是也可直接测量薄膜空间内的氧·水分浓度。图12是表示直接测量薄膜空间内的氧·水分浓度的

实施方式的概要图。

本实施方式中，如图12所示，将标线片23与薄膜24对置夹住，并设置薄膜空间内杂质检查装置44。薄膜空间内杂质检查装置44由照射部45和受射部46构成，照射部45将曝光装置的光源即氟激光光源进行分支，用纤维进行导光。

一般地，由于氟激元激光其在纤维中的衰减较大，所以在本实施例中采用透射率较高的石英中空纤维。在纤维的尖端配置无图示的视准透镜等光学零件，使从纤维射出的光形成较细的平行光。

来自纤维的射出光在射到标线片23上的铬图像部分设置没有铬膜的窗口。由于该窗口，射到标线片23中的光不受铬图像的影响，到达受射部46。受射部46由测量光电二极管等光通量的传感器构成。

在本实施方式的薄膜空间内杂质检查装置44中，在从照射部45射出的氟激元激光射入受射部46期间，通过检查在薄膜空间内的氧和水分中被衰减的光通量来算出氧及水分的浓度。

本发明中使用的受射部46的发光二极管输出与输入光通量相应的电流值。在薄膜空间内没有衰减的条件下预先测量初期的光通量，将其输出电流值作为Ia。而且，实际上将在薄膜空间内的氧，水分中被衰减的光通量产生的输出电流值作为Ib时，薄膜空间内的透射率T是

T＝Ib/Ia

并且，由于相对波长157nm的光氧的吸收系数是约190atm-1cm-1，所以，通过以下公式计算出1气压中氧、水分的浓度N由下式计算出。

N＝1n{T/(-190×1)}

这里，1表示光通过薄膜空间内的距离。

从照射部45被射出的氟激元激光相对薄膜面的切线以θ的角度平行地射入薄膜支持框架25中，将薄膜支持框架25的高度设为So时，1＝So/cosθ。于是，通过以下公式计算出氧和水分的浓度N。

N＝1n{(Ib/Ia)/(-190×(So/cosθ))}

如上所述，在从照射部45被射出的氟激元激光射入受射部46期间，通过检查在薄膜空间内的氧、水分中被衰减的光通量，计算出氧及水分的浓度。

在本实施例的薄膜空间内杂质检查装置44中，由于将曝光装置的光源即氟激元激光分支使用，所以比起在曝光装置以外的装置上设置同样的功能，装置的规模变得紧凑，有利于降低成本。然而，也可以将例如波长172nm的疝激元灯作为照射灯使用，可以得到一样的功能。

(第五实施例)

在上述实施例中，将薄膜空间内净化装置设置在半导体曝光装置内，但是本发明的薄膜空间内净化装置也可配置在半导体曝光装置以外，例如，还可配置在设备工厂的净化间中保管标线片的标线片保存库上，或者，配置在净化间中搬运标线片的标线片搬运箱内。

配置在标线片保存库的情况下，也由于将与将标线片保存库整个进行惰性气体净化相比只要将较小的容积空间进行净化就可以了，所以，使用的惰性气体消耗量减少。特别是，由于标线片保存库内的装置内部是分别独立的，所以，在将标线片插到标线片临时保存架上或将其搬出时，不会使其他的净化浓度恶化。在标线片保存库中优选在上下左右进行排列配置。

配置在标线片搬运箱中的情况下，向曝光装置或标线片保存库进行搬运的过程中，可以进行薄膜空间的惰性气体净化。此时，由于将与将标线片整个搬运区域或整个保存库进行惰性气体净化相比只要将较小的容积空间进行净化就可以了，所以，使用的惰性气体消耗量减少。

另外，在上述实施例中，将薄膜空间内净化装置配置在净化到100～1000ppm的净化室内，因此，不影响周围的氧·水分浓度，是可以进行薄膜空间内的净化的，例如，即使是例如氧浓度为20％的大气中，也可进行所希望的薄膜空间内的净化。

(装置的制造方法)

下面，介绍利用上述第一及第五实施例的曝光装置的半导体装置的制造工序。

图13表示半导体装置的整个制造工序的流程。步骤1(电路设计)是进行半导体设备的电路设计。步骤2(制作掩模)是根椐设计的电路图形制作掩模。另一方面，步骤3(半导体晶片制造)是采用硅等材料制造半导体晶片。步骤4(半导体晶片工序)被称为前工序，采用上述掩模和晶片，通过石印技术在晶片上形成实际的电路。接下来的步骤5(装配)被称为后工序，采用步骤4中作成的晶片进行半导体晶片化工序，包括组装工序(切割、结合)，包装工序(密封晶片)等装配工序。步骤6(检查)是检查在步骤5中作成的半导体装置的动作、耐久性试验等。经过这样的工序，作成半导体装置，将其出厂(步骤7)。

图14表示上述半导体晶片工序的详细流程。步骤11(氧化)是使半导体晶片的表面氧化。步骤12(CVD)是在半导体晶片表面上形成绝缘模。步骤13(形成电极)是通过蒸镀在半导体晶片上形成电极。步骤14(离子注入)是在半导体晶片上注入离子。步骤15(抗蚀处理)是在半导体晶片上涂敷感光剂。步骤16(曝光)是通过上述曝光装置将电路图形复制到半导体晶片上。步骤17(显像)是将曝光的半导体晶片进行显像。步骤18(蚀刻)是消除显像的抗蚀图像之外的部分。步骤19(抗蚀剂剥离)是将完成的蚀刻中不要的抗蚀剂去除。反复进行这些步骤，在半导体晶片上形成多重电路图形。

如上所述，应用上述实施例，在以氟激元激光等紫外线为光源的投影曝光装置中，可以进行带薄膜的底版的薄膜空间内的惰性气体净化。从而，不影响曝光装置的生产效率，进行高精度且稳定的曝光控制，可以稳定且良好地进行微细电路图形的投影。

本发明并不限于上述具体实施方式，在本发明的主旨和范围内可以进行各种变化和变更。

Claims (23)

1.一种用于置换第一空间的方法，所述第一空间由一个标线片和一个薄膜围成，所述薄膜附在所述标线片上并且具有一个通气孔，所述方法包括以下步骤：

将附有薄膜的标线片设置在一个容器上，作为容器的盖子；

并且，用惰性气体填充由所述标线片和所述容器围成的第二空间，以便置换第一空间。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述填充步骤包括：将惰性气体供应到第二空间中的供应步骤，和从第二空间中排出气体的排出步骤。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述供应步骤通过一个设置在容器中的供给口提供惰性气体。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述供给口设置在所述通气孔的附近。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述排出步骤通过一个设置在容器中的排出口从第二空间排出气体。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述排出步骤通过一个形成于容器和标线片之间的间隙、从第二空间排出气体。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括一个第一测量步骤，该第一测量步骤用于获得关于第二空间内的杂质浓度的信息，其中，所述供应步骤根据所获得的信息改变惰性气体的流速。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述填充步骤在容器内相对于容器外部的压力保持正压。

9.如权利要求8所述的方法，进一步包括一个第二测量步骤，该第二测量步骤用于测量容器内的压力，其中，所述填充步骤根据测量的压力控制容器中的压力。

10.一种置换设备，用于对第一空间进行置换，所述第一空间由一个标线片和一个薄膜围成，所述薄膜附在所述标线片上并且具有一个通气孔，所述设备包括：

一个容器，在该容器上设置附有薄膜的标线片，作为容器的盖子；

一个填充系统，该填充系统向第二空间中填充惰性气体以置换第一空间，所述第二空间由标线片和所述容器围成。

11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述填充系统包括一个将惰性气体供应到第二空间中的供给单元，和一个从第二空间排出气体的排出单元。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述容器包括一个供给口，并且所述供给单元通过所述供给孔供应惰性气体。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述供给孔靠近所述通气孔设置。

14.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述容器包括一个排出口，并且所述排出单元通过所述排出口从第二空间排出气体。

15.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述排出单元通过一个形成于所述容器和标线片之间的间隙从第二空间排出气体。

16.如权利要求11所述的设备，进一步包括一个第一测量单元，该第一测量单元用于获得关于第二空间中的杂质浓度的信息，其中，所述供给单元根据获得的信息改变惰性气体的流速。

17.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述填充系统在所述容器内相对于容器外部的压力保持正压。

18.如权利要求17所述的设备，进一步包括一个第二测量单元，所述第二测量单元测量容器内的压力，其中，所述填充系统根据所测量的压力，保持容器内的压力为正。

19.一种曝光设备，用于向一个基板上复制标线片的图形，所述标线片上附有一个带有通气孔的薄膜，所述设备包括：

一个如权力要求10所限定的置换设备，用于置换第一空间，所述第一空间由标线片和附于标线片上的薄膜围成。

20.一种标线片保管库，用于保管标线片，一个带有通气孔的薄膜被附在所述标线片上，所述保管库包括：

一个如权力要求10所限定的置换设备，用于置换第一空间，所述第一空间由标线片和附于标线片上的薄膜围成。

21.一种标线片检查设备，用于检查一个标线片，一个带有通气孔的薄膜被附在所述标线片上，所述设备包括：

一个如权力要求10所限定的置换设备，用于置换第一空间，所述第一空间由标线片和附于标线片上的薄膜围成。

22.一种用于搬运标线片的箱子，所述标线片上附有一个薄膜，所述箱子包括：

一个如权力要求10所限定的置换设备，用于置换第一空间，所述第一空间由标线片和附于标线片上的薄膜围成。

23.一种半导体装置制造方法，包括以下步骤：

利用权利要求19所限定的曝光设备将一个标线片的图形复制到一个基板上；并且

对已经复制了所述图形的基片进行显影。

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