JP2001060548A - Exposure method and aligner - Google Patents

Exposure method and aligner

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JP2001060548A
JP2001060548A JP11236211A JP23621199A JP2001060548A JP 2001060548 A JP2001060548 A JP 2001060548A JP 11236211 A JP11236211 A JP 11236211A JP 23621199 A JP23621199 A JP 23621199A JP 2001060548 A JP2001060548 A JP 2001060548A
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JP
Japan
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gas
lens
exposure
chamber
light
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11236211A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Aoki
貴史 青木
Soichi Yamato
壮一 大和
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication of JP2001060548A publication Critical patent/JP2001060548A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the deterioration of the light quantity of exposure beams by efficiently removing substances whose absorption is large from the optical path of exposure beams. SOLUTION: The pattern of a reticle 13 is transferred through a projecting optical system 18 to a wafer 19 under exposing lights IL in a vacuum ultraviolet region. The inside of the projecting optical system 18 is divided into mutually isolated plural lens chambers 76A-76F (a lens chamber 76G is integrated with the lens chamber 76D), so that a light absorbing substrate generated in one lens chamber can be prevented from being mixed in another lens chamber. An oxygen concentration sensor S3A for detecting the concentration of oxygen as a light-absorbing substance is arranged in the lens chambers 76A-76E, and a gas in the lens chambers 76A-76F is sucked though an exhaust pipe 71A based on the measured value, and the lens chambers 76A-76F are packed with a purge gas transmitted via the exposing lights IL through and exhaust pipe 70A.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、プラズマデ
ィスプレイ素子、又は薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製
造するためのリソグラフィ工程で、マスクパターンを投
影光学系を介して基板上に転写するための露光方法及び
露光装置に関し、特に露光ビームとして真空紫外光（Ｖ
ＵＶ光）を使用する場合に好適なものである。The present invention relates to a method of projecting a mask pattern in a lithography process for manufacturing a device such as a semiconductor device, an image pickup device (CCD or the like), a liquid crystal display device, a plasma display device, or a thin film magnetic head. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus for transferring an image onto a substrate via an optical system.
UV light).

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、マスクとしてのレチクルのパター
ンを投影光学系を介して、基板としての感光材料が塗布
されたウエハ（又はガラスプレート等）上に転写するた
めに使用されている投影露光装置においては、集積回路
の微細化及び高密度化に伴い、投影光学系の解像度の一
層の向上が求められている。投影光学系の解像度は、使
用する露光ビームとしての露光光の波長（露光波長）が
短くなるほど、また投影光学系の開口数（ＮＡ）が大き
いほど高くなる。このため、投影露光装置で使用される
露光光は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も
増大してきている。2. Description of the Related Art In recent years, a projection exposure apparatus used for transferring a reticle pattern as a mask onto a wafer (or a glass plate or the like) coated with a photosensitive material as a substrate via a projection optical system. In the field of technology, further improvement in the resolution of the projection optical system is required as the integrated circuit becomes finer and higher in density. The resolution of the projection optical system increases as the wavelength (exposure wavelength) of the exposure light used as the exposure beam decreases and as the numerical aperture (NA) of the projection optical system increases. For this reason, the exposure light used in the projection exposure apparatus is becoming shorter and shorter each year, and the numerical aperture of the projection optical system is also increasing.

【０００３】そして、現在主流の露光光は、波長２４８
ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光であるが、更に短波長で
ほぼ真空紫外域のＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３
ｎｍ）も実用化されつつある。最近では、集積回路の更
なる微細化及び高密度化に対応するために、波長１５７
ｎｍのＦ2 レーザの使用も試みられている。また、投影
露光装置においては、各ウエハに対する露光時間を短縮
して露光工程のスループットの向上を図ることも求めら
れている。そのようにスループットを向上するために
は、露光光の照度、即ちレチクルに単位時間当たりに照
射される光量を増加させる必要がある。しかしながら、
露光光を短波長化すると、屈折部材（レンズ等）による
吸収や光路上の気体（雰囲気）による吸収が次第に大き
くなって来る。[0003] The currently mainstream exposure light has a wavelength of 248.
nm KrF excimer laser light, but a shorter wavelength ArF excimer laser light (wavelength 193) in a substantially vacuum ultraviolet region.
nm) is also being put to practical use. Recently, in order to cope with further miniaturization and higher density of integrated circuits, a wavelength of 157
use of nm of F 2 laser has been attempted. In a projection exposure apparatus, it is also required to shorten the exposure time for each wafer to improve the throughput of the exposure process. In order to improve the throughput in this way, it is necessary to increase the illuminance of the exposure light, that is, the amount of light applied to the reticle per unit time. However,
When the wavelength of the exposure light is shortened, the absorption by a refraction member (such as a lens) and the absorption by a gas (atmosphere) on an optical path gradually increase.

【０００４】即ち、露光光の波長が、真空紫外域でも更
に短い１６０ｎｍ程度以下になると、照明光学系や投影
光学系に用いられている屈折部材の硝材（光学材料）中
で透過率が比較的良好なものは、フッ素等をドープした
石英、蛍石（ＣａＦ2 ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ
2 ）、及びフッ化リチウム（ＬｉＦ）等に限られて来
る。また、露光光の波長が真空紫外域で波長１８０ｎｍ
程度以下になると、露光光の光路の雰囲気（オゾンは十
分に除去されているものとする）中に含まれる酸素、水
蒸気、二酸化炭素、有機物、ハロゲン化物等の物質（以
下、「吸光物質」という。）による露光光の吸収が大き
くなる。更に、その吸光物質中の酸素に関しては、波長
２００ｎｍ程度、即ちほぼ真空紫外域に入った付近の露
光光から吸収が大きくなる。また、投影露光装置中の光
学部材の周囲の雰囲気中の微量の有機物等が、真空紫外
光により光化学反応を起こして曇り物質を生成する場合
があり、この曇り物質が光学部材に付着すると、露光光
の光量の低下量は益々大きくなる。That is, when the wavelength of the exposure light becomes 160 nm or less, which is even shorter in the vacuum ultraviolet region, the transmittance is relatively high in the glass material (optical material) of the refractive member used in the illumination optical system and the projection optical system. Good ones are quartz doped with fluorine or the like, fluorite (CaF 2 ), magnesium fluoride (MgF
2 ) and lithium fluoride (LiF). The wavelength of the exposure light is 180 nm in the vacuum ultraviolet region.
When the temperature is less than or equal to the level, substances such as oxygen, water vapor, carbon dioxide, organic substances, and halides contained in the atmosphere of the optical path of the exposure light (the ozone is assumed to be sufficiently removed) (hereinafter, referred to as “light absorbing substances”) ) Increases the exposure light absorption. Further, the absorption of oxygen in the light-absorbing substance is increased from the exposure light having a wavelength of about 200 nm, that is, a light near the vacuum ultraviolet region. In addition, a trace amount of organic substances and the like in the atmosphere around the optical member in the projection exposure apparatus may cause a photochemical reaction by vacuum ultraviolet light to generate a cloudy substance. The amount of decrease in the amount of light increases.

【０００５】更に、吸光物質が増加すると、ウエハに到
達する露光光の光量が小さくなるだけでなく、露光量制
御精度が低下してウエハ上に転写される回路パターンの
線幅にばらつきが生じたり、製造される電子デバイスの
回路配線に不備が生じて最終製品の歩留りが低下したり
する恐れもある。そこで、露光光として真空紫外光を使
用する場合、露光光をレチクル及び投影光学系を介した
上で十分な照度でウエハの表面に到達させて、実用的な
スループットで露光を行うために、屈折部材を上記の比
較的良好な透過率を持つ材料から形成すると共に、露光
光の光路上から上記の吸光物質等の露光光に対する吸収
率の大きい物質を除去又は低減する必要がある。Further, when the amount of the light-absorbing substance increases, not only does the amount of exposure light reaching the wafer decrease, but also the accuracy of the exposure amount control decreases, causing variations in the line width of the circuit pattern transferred onto the wafer. In addition, the circuit wiring of the manufactured electronic device may be defective, and the yield of the final product may be reduced. Therefore, when vacuum ultraviolet light is used as the exposure light, the exposure light passes through the reticle and the projection optical system and reaches the surface of the wafer with sufficient illuminance to perform exposure at a practical throughput. It is necessary to form the member from the above-mentioned material having a relatively good transmittance, and to remove or reduce a substance having a high absorption rate for the exposure light such as the above-mentioned light absorbing substance from the optical path of the exposure light.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記の如く従来より投
影露光装置では、露光光の短波長化が行われているが、
それに伴う露光光の吸収を少なくするためには、その光
路から吸光物質を除去するか又は低減する必要がある。
このためには、露光光の光路を真空に引く方法も考えら
れるが、この方法では露光光の光路を真空引きに耐える
堅固な気密室内に収める必要があると共に、例えば大気
圧下のウエハカセットとの間でウエハの交換を行う際に
減圧室（予備室）を介する必要があるため、製造コスト
が上昇すると共に、スループットが低下する恐れがあ
る。そこで、現在は、露光光の光路上の大部分の雰囲気
を、露光光が透過する気体、即ち露光光に対する透過率
が上記の吸光物質に比べて大きい気体で置換する（パー
ジする）方法が開発されている。As described above, in a conventional projection exposure apparatus, the wavelength of exposure light is shortened.
In order to reduce the absorption of the exposure light accompanying this, it is necessary to remove or reduce the light absorbing material from the optical path.
For this purpose, a method of drawing the optical path of the exposure light into a vacuum is conceivable.However, in this method, it is necessary to store the optical path of the exposure light in a firm airtight chamber that can withstand the evacuation, and for example, a wafer cassette under atmospheric pressure and When a wafer is exchanged between the two, it is necessary to go through a decompression chamber (preliminary chamber), which may increase manufacturing costs and decrease throughput. Therefore, at present, a method has been developed in which most of the atmosphere on the optical path of the exposure light is replaced (purged) by a gas through which the exposure light is transmitted, that is, a gas having a higher transmittance to the exposure light than the above-described light absorbing substance. Have been.

【０００７】例えば投影光学系内の露光光の光路上の雰
囲気を露光光が透過する気体で置換する方法としては、
投影光学系を構成する所定の２枚のレンズで囲まれた空
間（以下、「レンズ室」と呼ぶ）を他の空間から隔離
し、その内部の密閉性（気密性）を高め、そのレンズ室
にその気体を供給する方法が提案されている。この際
に、その投影光学系内に複数のレンズ室を設けることも
提案されているが、この構成でも従来はそれらの複数の
レンズ室の間の気密性についてはあまり考慮されていな
かった。ところが、それらの複数のレンズ室の間で気体
が簡単に流通できる構造となっている場合には、或るレ
ンズ室内で隔壁等から吸光物質を含む脱ガスが発生する
と、その脱ガスが別のレンズ室内に容易に流入するため
に、別のレンズ室内でも露光光の透過率が低下して、全
体として透過率が大きく低下してしまう恐れがある。For example, as a method of replacing the atmosphere on the optical path of the exposure light in the projection optical system with a gas through which the exposure light passes,
A space (hereinafter, referred to as a “lens room”) surrounded by two predetermined lenses that constitute the projection optical system is isolated from other spaces, the hermeticity (airtightness) inside the space is increased, and the lens room is opened. There has been proposed a method of supplying the gas to the gas. At this time, it has been proposed to provide a plurality of lens chambers in the projection optical system. However, even in this configuration, the airtightness between the plurality of lens chambers has not been considered much in the past. However, in the case where the gas can easily flow between the plurality of lens chambers, if degassing including a light absorbing substance is generated from a partition wall or the like in a certain lens chamber, the degassing is performed by another degassing. Since the exposure light easily flows into the lens chamber, the transmittance of the exposure light is reduced even in another lens chamber, and the transmittance may be largely reduced as a whole.

【０００８】また、従来はレンズ室内での気体の給気口
及び排気口の配置等に関しては特に詳細な検討は行われ
ていなかった。このため、そのレンズ室の内部に吸光物
質を含む気体が局所的に滞留して、露光光の透過率が部
分的に低下する恐れがあった。そこで、現在はそのレン
ズ室内の全部の気体をできるだけ効率的にその露光光が
透過する気体で置換できる方法の開発が望まれている。Conventionally, no detailed study has been made on the arrangement of the gas supply and exhaust ports in the lens chamber. For this reason, the gas containing the light absorbing substance may locally stay inside the lens chamber, and the transmittance of the exposure light may be partially reduced. Therefore, it is now desired to develop a method capable of replacing all the gas in the lens chamber with a gas through which the exposure light passes as efficiently as possible.

【０００９】同様に、照明光学系等においても、露光光
の光路の一部に気密性を高めた空間を形成し、その気密
性の高い空間内の気体を露光光が透過する気体で置換す
る場合には、その他の部分への影響を少なくすると共
に、その置換を効率的に行う必要がある。本発明は斯か
る点に鑑み、露光ビームの光路上から露光ビームに対す
る吸収の大きい物質を効率的に除去して、露光ビームの
光量を高く維持できる露光方法を提供することを目的と
する。Similarly, in an illumination optical system and the like, a space with high airtightness is formed in a part of the optical path of exposure light, and a gas in the highly airtight space is replaced with a gas through which the exposure light passes. In such a case, it is necessary to reduce the influence on other parts and to efficiently perform the replacement. In view of the above, an object of the present invention is to provide an exposure method capable of efficiently removing a substance having a large absorption of an exposure beam from an optical path of the exposure beam and maintaining a high light intensity of the exposure beam.

【００１０】また、本発明はそのような露光方法を実施
できる露光装置を提供することをも目的とする。Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of performing such an exposure method.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
方法は、露光ビームで第１物体（１３）を照明し、この
第１物体のパターンを経た露光ビームで第２物体（１
９）を露光する露光方法において、その露光ビームの光
路上に設けられた複数の気密室（７６Ａ〜７６Ｆ）に対
して互いに独立に内部の不純物を含む気体の排気とその
露光ビームが透過する気体の給気とを制御するものであ
る。本発明において不純物とは、その露光ビームに対す
る透過率の低い物質のことを言い、その不純物の種類は
その露光ビームの波長によって変化する。また、本発明
の気密室とは、他の空間から実質的に隔離されて実質的
に密閉された部屋であり、そのために他の空間との間で
気体の流通が少ない部屋である。According to a first exposure method of the present invention, a first object (13) is illuminated with an exposure beam and a second object (1) is exposed with an exposure beam having passed through the pattern of the first object.
In the exposure method for exposing 9), the gas containing impurities inside and the gas through which the exposure beam passes are independently supplied to a plurality of hermetic chambers (76A to 76F) provided on the optical path of the exposure beam. The air supply is controlled. In the present invention, an impurity refers to a substance having a low transmittance to the exposure beam, and the type of the impurity varies depending on the wavelength of the exposure beam. In addition, the airtight room of the present invention is a room which is substantially isolated from other spaces and is substantially sealed, and therefore has a small flow of gas between the other spaces.

【００１２】斯かる本発明によれば、例えば複数の気密
室間で相互に気体が流通できないか、又は相互の気体の
流通量が少ないようにして、かつその複数の気密室にそ
れぞれ独立に内部の気体の排気口、及びその露光ビーム
が透過する気体の給気口を設けることによって、その露
光ビームが透過する気体の給気、及び内部の気体の排気
をその複数の気密室に対して互いに独立に制御する。こ
れによって、その複数の気密室内の気体はそれぞれ上流
（給気口）側から下流（排気口）側に円滑に流れるた
め、不純物を含む気体を効率的に排気できる。更に、そ
の気密室から排気された不純物を含む気体が他の気密室
に流入又は逆流することを防止できるため、仮に或る気
密室から不純物を含む脱ガスが発生するような場合で
も、露光ビームの透過率が全体として高く維持できる。According to the present invention, for example, the gas cannot be mutually circulated between the plurality of hermetic chambers, or the amount of the gas circulated between the plurality of hermetic chambers is reduced, and the plurality of hermetically sealed chambers are independently provided inside. By providing an exhaust port for the gas of the above, and a gas supply port for the gas through which the exposure beam passes, the gas supply through which the exposure beam passes and the exhaust of the gas inside can be mutually transmitted to the plurality of hermetic chambers. Control independently. This allows the gas in the plurality of hermetic chambers to smoothly flow from the upstream (air supply port) side to the downstream (exhaust port) side, thereby efficiently exhausting the gas containing impurities. Furthermore, since the gas containing impurities exhausted from the hermetic chamber can be prevented from flowing into or flowing back into another hermetic chamber, even if degassing containing impurities occurs from a certain hermetic chamber, the exposure beam Can be kept high as a whole.

【００１３】次に、本発明による第２の露光方法は、露
光ビームで第１物体（１３）を照明し、この第１物体の
パターンを経た露光ビームで第２物体（１９）を露光す
る露光方法において、その露光ビームの光路上に設けら
れた気密室（７６Ａ）に対して排気口（５１Ｂ１〜５１
Ｂ３）を介して内部の不純物を含む気体の排気を行い、
給気口（５０Ｂ１〜５０Ｂ３）を介してその露光ビーム
が透過する気体の給気を行うと共に、その排気口及びそ
の給気口の少なくとも一方を複数個設けたものである。Next, in a second exposure method according to the present invention, an exposure beam illuminates a first object (13) with an exposure beam and exposes a second object (19) with an exposure beam passing through the pattern of the first object. In the method, an exhaust port (51B1 to 51B) is provided to an airtight chamber (76A) provided on the optical path of the exposure beam.
Exhausting gas containing impurities through B3),
The gas through which the exposure beam is transmitted is supplied through the gas supply ports (50B1 to 50B3), and at least one of the gas discharge port and the gas supply port is provided.

【００１４】斯かる本発明によれば、その排気口及びそ
の給気口の少なくとも一方を複数個設けているため、そ
の気密室に対して給気及び排気を行う際のその気密室内
における気体の流路（流速分布）や流量の制御が容易に
なり、その不純物が気密室内に局所的に滞留することを
防止できる。また、例えば複数の給気口に対応させて複
数の排気口を設けるか、又は排気口の数を増やす等によ
って、その気密室内の気体はそれぞれ上流（給気口）側
から下流（排気口）側に円滑に流れるため、不純物を含
む気体を効率的に排気できる。According to the present invention, since at least one of the exhaust port and the air supply port is provided in plurality, the gas in the airtight chamber is supplied when air is supplied and exhausted to the airtight chamber. The flow path (flow velocity distribution) and the flow rate can be easily controlled, and the impurities can be prevented from locally staying in the airtight chamber. Further, for example, by providing a plurality of exhaust ports corresponding to the plurality of intake ports, or by increasing the number of exhaust ports, the gas in the hermetic chamber is downstream (exhaust port) from the upstream (supply port) side. Since the gas flows smoothly to the side, the gas containing impurities can be efficiently exhausted.

【００１５】次に、本発明による第１の露光装置は、露
光ビームで第１物体（１３）を照明し、この第１物体の
パターンを経た露光ビームで第２物体（１９）を露光す
る露光装置において、その露光ビームの光路上に設けら
れた複数の気密室（７６Ａ〜７６Ｆ）に対して互いに独
立に内部の不純物を含む気体の排気とその露光ビームが
透過する気体の給気とを行う給排気機構（３５〜３８）
と、その複数の気密室の少なくとも一部でその不純物の
濃度を計測する濃度計（Ｓ３Ａ〜Ｓ３Ｆ）と、を有する
ものである。斯かる露光装置によれば、本発明の第１の
露光方法を実施できる。Next, a first exposure apparatus according to the present invention illuminates a first object (13) with an exposure beam, and exposes a second object (19) with an exposure beam passing through the pattern of the first object. In the apparatus, a plurality of airtight chambers (76A to 76F) provided on an optical path of the exposure beam are independently exhausted from each other to exhaust gas containing impurities therein and supply gas passing through the exposure beam. Air supply / exhaust mechanism (35-38)
And a densitometer (S3A to S3F) for measuring the concentration of the impurity in at least a part of the plurality of airtight chambers. According to such an exposure apparatus, the first exposure method of the present invention can be performed.

【００１６】次に、本発明による第２の露光装置は、露
光ビームで第１物体（１３）を照明し、この第１物体の
パターンを経た露光ビームで第２物体（１９）を露光す
る露光装置において、その露光ビームの光路上に配置さ
れた気密室（７６Ａ）と、その気密室に対して給気口
（５０Ｂ１〜５０Ｂ３）を介してその露光ビームが透過
する気体を供給する給気管（７０Ｂ１〜７０Ｂ３）と、
その気密室（７６Ａ）から排気口（５１Ｂ１〜５１Ｂ
３）を介して内部の不純物を含む気体を排気する排気管
（７１Ｂ１〜７１Ｂ３）と、その排気管及びその給気管
を介してその気密室の内部の不純物を含む気体の排気と
その露光ビームが透過する気体の給気とを行う給排気機
構（３５〜３８）とを備え、その排気口及びその給気口
の少なくとも一方が複数個設けられているものである。
斯かる露光装置によれば、本発明の第２の露光方法を実
施できる。Next, a second exposure apparatus according to the present invention illuminates a first object (13) with an exposure beam and exposes a second object (19) with an exposure beam having passed through the pattern of the first object. In the apparatus, an airtight chamber (76A) arranged on the optical path of the exposure beam, and an air supply pipe (50B1 to 50B3) for supplying a gas through which the exposure beam passes to the airtight chamber (50B1 to 50B3). 70B1 to 70B3),
From the airtight chamber (76A) to the exhaust port (51B1-51B)
3) Exhaust pipes (71B1 to 71B3) for exhausting gas containing impurities through the exhaust pipe and the exhaust beam and the exposure beam of the gas containing impurities inside the hermetic chamber through the exhaust pipe and the air supply pipe. A supply / exhaust mechanism (35-38) for supplying permeated gas, and a plurality of exhaust ports and at least one of the air supply ports are provided.
According to such an exposure apparatus, the second exposure method of the present invention can be performed.

【００１７】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
につき図１及び図２を参照して説明する。本例は、露光
ビームとして真空紫外光を使用するステップ・アンド・
スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用したもので
ある。図１は本例の投影露光装置を示す概略構成図であ
り、この図１において、本例の投影露光装置は、露光光
源１として発振波長１５７ｎｍのフッ素レーザ（Ｆ2レ
ーザ）を使用している。フッ素レーザ光等の真空紫外光
は、通常の大気中に存在する酸素、水蒸気、炭化水素系
ガス（二酸化炭素等）、有機物、及びハロゲン化物等の
吸光物質によって大きく吸収されるため、露光ビームの
減衰を防止するためには、これらの本発明の不純物に対
応する吸光物質の気体の濃度を１０ｐｐｍ程度以下に抑
える必要がある。そこで本例では、その露光ビームの光
路上の気体を、露光ビームが透過する気体、即ち窒素
（Ｎ2 ）ガス、又はヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎ
ｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノ
ン（Ｘｅ）、若しくはラドン（Ｒｎ）よりなる希ガス等
の露光ビームに対して高透過率で化学的に安定であると
共に、吸光物質が高度に除去された気体（以下、「パー
ジガス」と呼ぶ。）で置換する。窒素ガス及び希ガスを
まとめて不活性ガスとも呼ぶ。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This example is a step-and-step method using vacuum ultraviolet light as the exposure beam.
The present invention is applied to a scanning projection exposure apparatus. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a projection exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 1, the projection exposure apparatus of this embodiment uses a fluorine laser (F 2 laser) having an oscillation wavelength of 157 nm as an exposure light source 1. . Vacuum ultraviolet light, such as fluorine laser light, is greatly absorbed by light-absorbing substances such as oxygen, water vapor, hydrocarbon-based gas (carbon dioxide, etc.), organic substances, and halides that are present in the normal atmosphere. In order to prevent attenuation, it is necessary to suppress the concentration of the gas of the light absorbing substance corresponding to these impurities of the present invention to about 10 ppm or less. Therefore, in the present embodiment, the gas on the optical path of the exposure beam is converted into a gas through which the exposure beam passes, that is, nitrogen (N 2 ) gas, helium (He), neon (N
e), it is chemically stable with a high transmittance to an exposure beam such as a rare gas composed of argon (Ar), krypton (Kr), xenon (Xe), or radon (Rn), and the light-absorbing substance is highly (Hereinafter referred to as “purge gas”). The nitrogen gas and the rare gas are collectively referred to as an inert gas.

【００１８】なお、窒素ガスは、真空紫外域中でも波長
１５０ｎｍ程度までは露光ビームが透過する気体（パー
ジガス）として使用することができるが、波長が１５０
ｎｍ程度以下の光に対してはほぼ吸光物質として作用す
るようになる。そこで、波長が１５０ｎｍ程度以下の露
光ビームに対するパージガスとしては希ガスを使用する
ことが望ましい。また、希ガスの中では屈折率の安定
性、及び高い熱伝導率等の観点より、ヘリウムガスが望
ましいが、ヘリウムは高価であるため、運転コスト等を
重視する場合には他の希ガスを使用してもよい。また、
パージガスとしては、単一の種類の気体を供給するだけ
でなく、例えば窒素とヘリウムとを所定比で混合した気
体のような混合気体を供給するようにしてもよい。The nitrogen gas can be used as a gas (purge gas) through which the exposure beam passes up to a wavelength of about 150 nm even in a vacuum ultraviolet region.
The light substantially acts as a light-absorbing substance with respect to light of about nm or less. Therefore, it is desirable to use a rare gas as a purge gas for an exposure beam having a wavelength of about 150 nm or less. Among rare gases, helium gas is desirable from the viewpoint of stability of refractive index and high thermal conductivity. However, helium is expensive. May be used. Also,
As the purge gas, not only a single kind of gas may be supplied, but also a mixed gas such as a gas obtained by mixing nitrogen and helium at a predetermined ratio may be supplied.

【００１９】以下、本例の投影露光装置の構成につき詳
細に説明する。先ず、露光光源１から射出された露光ビ
ームとしての波長１５７ｎｍのレーザ光よりなる露光光
（露光用の照明光）ＩＬは、第１サブチャンバ３１内の
整形光学系２によって断面形状が整形されて照度分布均
一化用のオプティカル・インテグレータ（ホモジナイザ
ー）としてのフライアイレンズ３に入射する。フライア
イレンズ３から射出された露光光ＩＬは、第１リレーレ
ンズ５、光路折り曲げ用のミラー６、第２リレーレンズ
７を経て視野絞り（レチクルブラインド）８に至り、照
明視野が細長い矩形領域に規定される。視野絞り８を通
過した露光光ＩＬは、第１コンデンサレンズ９、第２コ
ンデンサレンズ１０、光路折り曲げ用のミラー１１、及
び第３コンデンサレンズ１２を経て、マスクとしてのレ
チクル１３のパターン面（下面）のパターン領域を照明
する。露光光源１、整形光学系２、フライアイレンズ
３、リレーレンズ５，７、ミラー６，１１、視野絞り
８、及びコンデンサレンズ９，１０，１２等から照明光
学系が構成されており、整形光学系２〜コンデンサレン
ズ１２が、気密性の高い箱状の第１サブチャンバ３１内
に収納されている。Hereinafter, the configuration of the projection exposure apparatus of this embodiment will be described in detail. First, the exposure light (illumination light for exposure) IL composed of a laser beam having a wavelength of 157 nm as an exposure beam emitted from the exposure light source 1 is shaped into a cross-sectional shape by the shaping optical system 2 in the first sub-chamber 31. The light enters a fly-eye lens 3 as an optical integrator (homogenizer) for uniforming the illuminance distribution. The exposure light IL emitted from the fly-eye lens 3 reaches the field stop (reticle blind) 8 through the first relay lens 5, the mirror 6 for bending the optical path, and the second relay lens 7, and the illumination field becomes a rectangular area that is elongated. Stipulated. The exposure light IL that has passed through the field stop 8 passes through the first condenser lens 9, the second condenser lens 10, the mirror 11 for bending the optical path, and the third condenser lens 12, and the pattern surface (lower surface) of the reticle 13 as a mask. Is illuminated. An illumination optical system is composed of an exposure light source 1, a shaping optical system 2, a fly-eye lens 3, relay lenses 5, 7, mirrors 6, 11, a field stop 8, condenser lenses 9, 10, 12, and the like. The system 2 to the condenser lens 12 are housed in a highly airtight box-shaped first sub-chamber 31.

【００２０】本例において、フライアイレンズ３の射出
側の面は、リレーレンズ５〜コンデンサレンズ１２より
なる光学系によってレチクル１３のパターン面に対して
光学的にフーリエ変換の関係となる面、即ち照明光学系
の瞳面ＩＰに合致するように配置されている。この瞳面
ＩＰには、露光光の開口数を決定するための絞り切り換
え部材４が回転自在に配置され、この絞り切り換え部材
４の回転軸の回りには、通常照明用の開口絞り、小さい
コヒーレンスファクタ（σ値）用の開口絞り、輪帯照明
用の開口絞り、複数の開口を持つ変形照明用の開口絞り
等からなる照明系の開口絞り（σ絞り）が配置されてお
り、装置全体の動作を統轄制御する主制御系（不図示）
が駆動モータ４７を介して絞り切り換え部材４の回転角
を制御することによって、所望のσ絞りを露光光ＩＬの
光路上に設置することができる。In the present embodiment, the surface on the exit side of the fly-eye lens 3 is a surface which has an optical Fourier transform relationship with the pattern surface of the reticle 13 by the optical system including the relay lens 5 and the condenser lens 12, ie, It is arranged so as to match the pupil plane IP of the illumination optical system. An aperture switching member 4 for determining the numerical aperture of the exposure light is rotatably disposed on the pupil plane IP. Around the rotation axis of the aperture switching member 4, an aperture stop for normal illumination, a small coherence An aperture stop (σ stop) of an illumination system including an aperture stop for a factor (σ value), an aperture stop for annular illumination, an aperture stop for modified illumination having a plurality of apertures, and the like is arranged. Main control system (not shown) that controls operation
By controlling the rotation angle of the aperture switching member 4 via the drive motor 47, a desired σ aperture can be set on the optical path of the exposure light IL.

【００２１】図１において、レチクル１３を透過した露
光光ＩＬは、投影光学系１８を介して基板としてのウエ
ハ（wafer)１９上に、レチクル１３のパターンを投影倍
率β（βは１／４，１／５等）で縮小した像を形成す
る。ウエハ１９は例えばシリコン等の半導体又はＳＯＩ
(silicon on insulator)等の円板状の基板であり、その
上にフォトレジストが塗布されている。本例のレチクル
１３及びウエハ１９がそれぞれ本発明の第１物体及び第
２物体（被露光基板）に対応している。以下、投影光学
系１８の光軸ＰＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な
平面内で図１の紙面に平行にＸ軸を、図１の紙面に垂直
にＹ軸を取って説明する。この場合、レチクル１３上の
照明領域は、Ｙ方向に細長いスリット状であり、レチク
ル１３及びウエハ１９の露光時の走査方向はＸ方向であ
る。In FIG. 1, the exposure light IL transmitted through the reticle 13 is projected onto a wafer 19 as a substrate via a projection optical system 18 to project the pattern of the reticle 13 onto a projection magnification β (β is 1/4, (1/5 etc.) to form a reduced image. The wafer 19 is made of, for example, a semiconductor such as silicon or SOI.
(silicon on insulator) or the like, on which a photoresist is applied. The reticle 13 and the wafer 19 of this example correspond to the first object and the second object (substrate to be exposed) of the present invention, respectively. In the following description, the Z axis is taken parallel to the optical axis PAX of the projection optical system 18, the X axis is taken parallel to the plane of FIG. 1 in a plane perpendicular to the Z axis, and the Y axis is taken perpendicular to the plane of FIG. I do. In this case, the illumination area on the reticle 13 has an elongated slit shape in the Y direction, and the scanning direction of the reticle 13 and the wafer 19 at the time of exposure is the X direction.

【００２２】本例においてレチクル１３は、レチクルス
テージ１４上に保持され、レチクルステージ１４はレチ
クルベース１５上でレチクル１３をＸ方向に連続移動
し、Ｘ方向、Ｙ方向及び回転方向に微動してレチクル１
３の同期誤差を補正する。レチクルステージ１４の端部
に固定された移動鏡１６及びレチクルステージ駆動系１
７内のレーザ干渉計によってレチクルステージ１４の位
置及び回転角が計測され、この計測値に基づいて、レチ
クルステージ駆動系１７はレチクルステージ１４の動作
を制御する。レチクルステージ１４、レチクルベース１
５等からレチクルステージ系が構成され、このレチクル
ステージ系は気密性の高い箱状の第２サブチャンバ３２
内に収納されている。In the present embodiment, the reticle 13 is held on a reticle stage 14, and the reticle stage 14 continuously moves the reticle 13 on a reticle base 15 in the X direction, and finely moves in the X, Y, and rotational directions. 1
3 is corrected. Moving mirror 16 fixed to end of reticle stage 14 and reticle stage drive system 1
The position and rotation angle of the reticle stage 14 are measured by the laser interferometer 7, and the reticle stage drive system 17 controls the operation of the reticle stage 14 based on the measured values. Reticle stage 14, Reticle base 1
The reticle stage system is composed of the second sub-chamber 32 having a high airtightness.
Is housed inside.

【００２３】一方、ウエハ１９は不図示のウエハホルダ
を介してウエハステージ２０上に保持され、ウエハステ
ージ２０はウエハベース２１上でウエハ１９をＸ方向に
連続移動すると共に、必要に応じてウエハ１９をＸ方
向、Ｙ方向にステップ移動する。ウエハステージ２０の
端部に固定された移動鏡２２及びウエハステージ駆動系
２３内のレーザ干渉計によってウエハステージ２０の位
置及び回転角が計測され、この計測値に基づいて、ウエ
ハステージ駆動系２３はウエハステージ２０の動作を制
御する。また、不図示のオートフォーカスセンサによっ
て計測されるウエハ１９上の複数の計測点でのフォーカ
ス位置（光軸ＰＡＸ方向の位置）の情報に基づいて、ウ
エハステージ２０はオートフォーカス方式でウエハ１９
のフォーカス位置及び傾斜角を制御することによって、
露光中は継続してウエハ１９の表面を投影光学系１８の
像面に合わせ込む。ウエハステージ２０、ウエハベース
２１等からウエハステージ系が構成され、このウエハス
テージ系は気密性の高い箱状の第３サブチャンバ３３内
に収納されている。On the other hand, the wafer 19 is held on a wafer stage 20 via a wafer holder (not shown), and the wafer stage 20 continuously moves the wafer 19 on the wafer base 21 in the X direction. The step moves in the X and Y directions. The position and the rotation angle of the wafer stage 20 are measured by the movable mirror 22 fixed to the end of the wafer stage 20 and the laser interferometer in the wafer stage drive system 23, and based on the measured values, the wafer stage drive system 23 The operation of the wafer stage 20 is controlled. Further, based on information on the focus positions (positions in the direction of the optical axis PAX) at a plurality of measurement points on the wafer 19 measured by an auto focus sensor (not shown), the wafer stage 20 performs the auto focus method on the wafer 19.
By controlling the focus position and tilt angle of
During the exposure, the surface of the wafer 19 is continuously adjusted to the image plane of the projection optical system 18. A wafer stage system is constituted by the wafer stage 20, the wafer base 21, and the like. This wafer stage system is housed in a highly airtight box-shaped third sub-chamber 33.

【００２４】露光時には、ウエハ１９上の一つのショッ
ト領域への露光が終わると、ウエハステージ２０のステ
ップ移動によって次のショット領域が走査開始位置に移
動した後、レチクルステージ１４及びウエハステージ２
０を投影光学系１８の投影倍率βを速度比としてＸ方向
に同期走査する、即ちレチクル１３とウエハ１９上の当
該ショット領域との結像関係を保った状態でそれらを走
査するという動作がステップ・アンド・スキャン方式で
繰り返される。これによって、ウエハ１９上の各ショッ
ト領域に順次レチクル１３上のパターン像が逐次転写さ
れる。At the time of exposure, when the exposure of one shot area on the wafer 19 is completed, the next shot area is moved to the scanning start position by the step movement of the wafer stage 20, and then the reticle stage 14 and the wafer stage 2 are moved.
0 is synchronously scanned in the X direction using the projection magnification β of the projection optical system 18 as the speed ratio, that is, the operation of scanning the reticle 13 and the shot area on the wafer 19 while maintaining the imaging relationship is a step.・ Repeated in the AND scan method. Thus, the pattern images on the reticle 13 are sequentially transferred to the respective shot areas on the wafer 19.

【００２５】さて、上述したように本例の投影露光装置
には、露光光ＩＬの光路を含む空間内の気体を露光光Ｉ
Ｌが透過する気体（パージガス）で置換する（パージす
る）ための給排気機構が設けられている。即ち、照明光
学系の一部、レチクルステージ系、及びウエハステージ
系は、それぞれ気密性の高いサブチャンバ３１，３２，
３３内に収納されており、投影光学系１８の各光学部材
間の空間が気密性の高いレンズ室とされている。そし
て、サブチャンバ３１〜３３の内部には、高純度のパー
ジガスが供給されており、投影光学系１８内の各レンズ
室にも高純度のパージガスが供給されている。As described above, in the projection exposure apparatus of this embodiment, the gas in the space including the optical path of the exposure light IL is exposed to the exposure light I.
A supply / exhaust mechanism for replacing (purging) with a gas (purging gas) through which L passes is provided. That is, a part of the illumination optical system, the reticle stage system, and the wafer stage system respectively include sub-chambers 31, 32,
The space between the optical members of the projection optical system 18 is housed in the lens 33 and is a highly airtight lens chamber. A high-purity purge gas is supplied into the sub-chambers 31 to 33, and a high-purity purge gas is also supplied to each lens chamber in the projection optical system 18.

【００２６】更に、第１サブチャンバ３１と第２サブチ
ャンバ３２の上部との境界部、第２サブチャンバ３２の
下部と投影光学系１８の上部との境界部、及び投影光学
系１８の下部と第３サブチャンバ３３の上部との境界部
には、それぞれ或る程度の可撓性を有するがそれ程変形
量は大きくならないカバー（例えばベローズ等）４０〜
４２が設けられており、これらのカバー４０〜４２によ
ってそれらの境界部が実質的に密閉されるため、露光光
の光路はほぼ完全に密封されていることになる。このた
め、露光光の光路上への外部からの吸光物質を含む気体
の混入は殆ど無く、露光光の減衰量は極めて低く抑えら
れる。Further, the boundary between the first sub-chamber 31 and the upper part of the second sub-chamber 32, the boundary between the lower part of the second sub-chamber 32 and the upper part of the projection optical system 18, and the lower part of the projection optical system 18. Covers (e.g., bellows) 40-each having a certain degree of flexibility but not so much deforming are provided at the boundary with the upper part of the third sub-chamber 33.
42 are provided, and their boundaries are substantially sealed by the covers 40 to 42, so that the optical path of the exposure light is almost completely sealed. For this reason, there is almost no mixing of the gas containing the light absorbing substance from the outside into the optical path of the exposure light, and the attenuation of the exposure light can be extremely suppressed.

【００２７】そして、本例の給排気機構は、真空ポンプ
を含む排気装置３５、パージガスを回収する回収装置３
６、高純度のパージガスを蓄積する蓄積装置３７、及び
パージガスを温度調整して外部に供給する給気装置３８
等から構成されている。排気装置３５は、必要に応じて
排気管７１Ａ，７５Ｂ及びバルブＶ４を介して投影光学
系１８内の気体を所定の真空状態となるまで吸引し、吸
引された気体を配管７２を介して回収装置３６に供給す
る。回収装置３６は、バルブＶ１１，Ｖ９，Ｖ１０付き
の排気管及び排気管７５Ａを介してそれぞれサブチャン
バ３１，３２，３３内の気体を大気圧付近の気圧のほぼ
定常的な流れによるガスフロー制御によって回収し、更
に排気管７１Ａ，７５Ｂ及びバルブＶ３を介して投影光
学系１８の複数のレンズ室内の気体をガスフロー制御に
よって回収する。ガスフロー制御の場合には、排気する
気体の流量とほぼ同じ流量のパージガスを給気する必要
がある。本例の投影光学系１８の複数のレンズ室内の気
体は、或る程度の真空度への減圧を伴う吸引方式、及び
減圧を伴わないガスフロー制御方式の何れの方式でも排
気することができる。The supply / exhaust mechanism of this embodiment includes an exhaust device 35 including a vacuum pump and a recovery device 3 for recovering purge gas.
6. A storage device 37 for storing a high-purity purge gas, and an air supply device 38 for adjusting the temperature of the purge gas and supplying the purge gas to the outside.
And so on. The exhaust device 35 sucks the gas in the projection optical system 18 through the exhaust pipes 71A and 75B and the valve V4 as required until a predetermined vacuum state is obtained, and collects the sucked gas through the pipe 72. 36. The recovery device 36 controls the gas in the sub-chambers 31, 32, and 33 via an exhaust pipe with valves V11, V9, and V10 and an exhaust pipe 75A, respectively, by gas flow control using a substantially steady flow near the atmospheric pressure. The gas in the plurality of lens chambers of the projection optical system 18 is collected by gas flow control via the exhaust pipes 71A and 75B and the valve V3. In the case of gas flow control, it is necessary to supply a purge gas having a flow rate substantially equal to the flow rate of the gas to be exhausted. The gas in the plurality of lens chambers of the projection optical system 18 of the present example can be exhausted by any of a suction method with a reduced pressure to a certain degree of vacuum and a gas flow control method without a reduced pressure.

【００２８】回収装置３６は、それらの回収された気体
及び排気装置３５より供給される気体からパージガスを
分離して、分離したパージガスを一時的に蓄積し、必要
に応じてその蓄積されたパージガスを配管７３を介して
給気装置３８に供給する。蓄積装置３７は、この内部に
高圧に圧搾されるか、又は液化して蓄積されたパージガ
スを必要に応じてバルブＶ２が設けられた配管７４を介
して給気装置３８に供給する。給気装置３８は、配管７
３及び７４を介して供給されるパージガスの温度を調整
し、ＨＥＰＡフィルタ(high efficiency particulate a
ir-filter)等の除塵フィルタや微量な有機物質等を含む
上記の吸光物質を除去するためのケミカルフィルタ等を
含むフィルタ部６８Ａ，６８Ｂによりそのパージガスか
ら上記の吸光物質等を除去する。The recovery device 36 separates the purge gas from the recovered gas and the gas supplied from the exhaust device 35, temporarily accumulates the separated purge gas, and if necessary accumulates the accumulated purge gas. The gas is supplied to the air supply device 38 via the pipe 73. The accumulating device 37 supplies the purge gas compressed or liquefied therein to a high pressure, as necessary, to the air supply device 38 via a pipe 74 provided with a valve V2. The air supply device 38 is connected to the pipe 7
3 and 74, the temperature of the purge gas supplied was adjusted, and the HEPA filter (high efficiency particulate a) was used.
The above-mentioned light-absorbing substances and the like are removed from the purge gas by filter parts 68A and 68B including a dust filter such as an ir-filter) and a chemical filter for removing the above-mentioned light-absorbing substances containing a trace amount of organic substances.

【００２９】フィルタ部６８Ａ，６９Ｂで除去される物
質には、投影露光装置に使用されている光学素子に付着
してその曇りの原因となる物質、あるいは露光ビームの
光路内に浮遊して照明光学系や投影光学系１８の透過率
（照度）若しくは照度分布等を変動させる物質、又はウ
エハ１９の表面（フォトレジスト）に付着して現像処理
後のパターン像を変形させる物質等も含まれている。フ
ィルタ部６８Ａ，６８Ｂ中の一部のフィルタとして、活
性炭フィルタ（例えば、ニッタ株式会社製のギガソーブ
（商品名））、又はゼオライトフィルタ、あるいはこれ
らを組み合わせたフィルタが使用できる。これにより、
シロキサン（siloxane：Ｓｉ−Ｏ鎖が軸となる物質）又
はシラザン（silazane：Ｓｉ−Ｎ鎖が軸となる物質）等
のシリコン系有機物が除去される。The material removed by the filter sections 68A and 69B may be a substance which adheres to the optical element used in the projection exposure apparatus and causes clouding thereof, or a substance floating in the optical path of the exposure beam and the illumination optical system. A substance that changes the transmittance (illuminance) or the illuminance distribution of the system or the projection optical system 18 or a substance that adheres to the surface (photoresist) of the wafer 19 and deforms the pattern image after the development processing is also included. . As a part of the filters in the filter sections 68A and 68B, an activated carbon filter (for example, Gigasorb (trade name) manufactured by Nitta Corporation), a zeolite filter, or a filter combining these can be used. This allows
Silicon-based organic substances such as siloxane (a substance having an Si-O chain as an axis) or silazane (a substance having an Si-N chain as an axis) are removed.

【００３０】そして、フィルタ部６８Ａを通過したパー
ジガスは、バルブＶ１付きの給気管６９Ａ、及びそれぞ
れバルブＶ７，Ｖ５，Ｖ６付きの分岐した給気管を介し
てサブチャンバ３１，３２，３３内に供給され、フィル
タ部６８Ｂを通過したパージガスは、バルブＶ８付きの
給気管６９Ｂ及び複数の分岐管を備えた給気管７０Ａを
介して投影光学系１８内の複数のレンズ室に供給され
る。この場合、バルブＶ１〜Ｖ１１は、それぞれ電磁的
に開閉自在なバルブであり、それらの開閉動作は互いに
独立にコンピュータよりなる制御装置３４によって制御
されると共に、排気装置３５、回収装置３６、蓄積装置
３７、及び給気装置３８の動作も制御装置３４によって
制御される。そして、給気装置３８からのパージガスの
供給動作と、バルブＶ１，Ｖ５〜Ｖ８の選択的な開閉動
作とによって、サブチャンバ３１〜３３の内部及び投影
光学系１８内の複数のレンズ室の何れに対してもパージ
ガスを所望の流量で給気できるように構成されている。The purge gas that has passed through the filter section 68A is supplied into the sub-chambers 31, 32, and 33 via an air supply pipe 69A with a valve V1 and branch air supply pipes with valves V7, V5, and V6, respectively. The purge gas that has passed through the filter section 68B is supplied to a plurality of lens chambers in the projection optical system 18 via an air supply pipe 69B having a valve V8 and an air supply pipe 70A having a plurality of branch pipes. In this case, the valves V1 to V11 are valves that can be opened and closed electromagnetically, and their opening and closing operations are controlled independently of each other by a control device 34 composed of a computer, and the exhaust device 35, the recovery device 36, and the storage device The operation of the air supply device 37 and the air supply device 38 is also controlled by the control device 34. Then, the supply operation of the purge gas from the air supply device 38 and the selective opening / closing operation of the valves V <b> 1, V <b> 5 to V <b> 8 allow any one of the inside of the sub-chambers 31 to 33 and the plurality of lens chambers in the projection optical system 18. On the other hand, the purge gas can be supplied at a desired flow rate.

【００３１】また、第１サブチャンバ３１、第２サブチ
ャンバ３２、投影光学系１８、及び第３サブチャンバ３
３の内部には、それぞれ吸光物質中の酸素ガスの濃度を
検出するための酸素濃度センサＳ１〜Ｓ４がそれぞれ設
置され、酸素濃度が所定のサンプリングレートで連続的
に計測されている。投影光学系１８の内部は後述のよう
に複数のレンズ室に分かれており、大部分のレンズ室内
にそれぞれ酸素濃度センサＳ３Ａ〜Ｓ３Ｆ（図２参照）
が設置されている。従って、図１の酸素濃度センサＳ３
は、その複数の酸素濃度センサＳ３Ａ〜Ｓ３Ｆを代表す
るものである。酸素濃度センサＳ１〜Ｓ４としては、例
えばガルバニ電池式（galvanic cell)の酸素濃度計、ポ
ーラログラフ式酸素濃度計、ジルコニア式酸素濃度計、
又は黄リン発光式の酸素センサ等が使用できる。それら
の酸素濃度の計測値は制御装置３４に供給されており、
酸素濃度センサＳ１〜Ｓ４の何れかにおいて所定の許容
濃度以上の酸素ガスが検出された場合には、制御装置３
４の指令により酸素ガス濃度が許容濃度以下となるまで
その酸素ガスが検出された空間内の気体のパージガスへ
の置換が行われる。The first sub-chamber 31, the second sub-chamber 32, the projection optical system 18, and the third sub-chamber 3
Oxygen concentration sensors S1 to S4 for detecting the concentration of oxygen gas in the light-absorbing substance are respectively installed inside 3, and the oxygen concentration is continuously measured at a predetermined sampling rate. The interior of the projection optical system 18 is divided into a plurality of lens chambers as described later, and oxygen concentration sensors S3A to S3F are provided in most of the lens chambers (see FIG. 2).
Is installed. Accordingly, the oxygen concentration sensor S3 in FIG.
Represents the plurality of oxygen concentration sensors S3A to S3F. Examples of the oxygen concentration sensors S1 to S4 include a galvanic cell type oxygen concentration meter, a polarographic type oxygen concentration meter, a zirconia type oxygen concentration meter,
Alternatively, a yellow phosphorus emission type oxygen sensor or the like can be used. The measured values of the oxygen concentration are supplied to the control device 34,
If any one of the oxygen concentration sensors S1 to S4 detects an oxygen gas having a predetermined allowable concentration or higher, the control device 3
According to the command of 4, the gas in the space where the oxygen gas is detected is replaced with the purge gas until the oxygen gas concentration becomes equal to or lower than the allowable concentration.

【００３２】次に、本例の投影光学系１８について詳細
に説明する。図２は、図１中の投影光学系１８の内部構
成を示す断面図であり、この図２において、本例の反射
屈折光学系からなる投影光学系１８は、レチクル１３の
パターンの一次像（中間像）Ｉを形成するための第１結
像光学系と、一次像Ｉからの光に基づいてレチクルパタ
ーンの二次像を縮小倍率で感光性基板としてのウエハ１
９上に形成するための第２結像光学系とから構成されて
いる。Next, the projection optical system 18 of this embodiment will be described in detail. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the projection optical system 18 in FIG. 1. In FIG. 2, the projection optical system 18 including the catadioptric optical system of the present embodiment uses a primary image (a primary image of the reticle 13 pattern). A first image forming optical system for forming an intermediate image I, and a wafer 1 as a photosensitive substrate at a reduced magnification of a secondary image of a reticle pattern based on light from the primary image I.
9 and a second imaging optical system for forming the optical system on the second imaging optical system 9.

【００３３】第１結像光学系は、レチクル側から順に正
の屈折力を有する第１レンズ群Ｇ１と、開口絞り（不図
示）と、正の屈折力を有する第２レンズ群Ｇ２とから構
成されている。第１レンズ群Ｇ１と第２レンズ群Ｇ２と
の間のレチクル１３のパターン面に対する光学的なフー
リエ変換面、即ち投影光学系１８の瞳面ＰＰの近傍に開
口絞り２５が配置され、開口絞り２５の中央部に光軸Ｐ
ＡＸを中心として円形の中心遮蔽板ＣＳが設置されてい
る。中心遮蔽板ＣＳは、瞳面ＰＰの近傍で光軸ＰＡＸを
中心とする所定領域を通過する光束を遮蔽するための部
材であり、実際には中心遮蔽板ＣＳは瞳面ＰＰに対して
光軸ＰＡＸに沿ってレチクル１３側に所定量だけずれた
位置に配置されることが望ましい。The first image forming optical system includes, in order from the reticle side, a first lens group G1 having a positive refractive power, an aperture stop (not shown), and a second lens group G2 having a positive refractive power. Have been. An aperture stop 25 is arranged near an optical Fourier transform plane for the pattern surface of the reticle 13 between the first lens group G1 and the second lens group G2, that is, near the pupil plane PP of the projection optical system 18. Optical axis P at the center of
A circular center shielding plate CS centering on AX is installed. The central shielding plate CS is a member for shielding a light beam passing through a predetermined area around the optical axis PAX in the vicinity of the pupil plane PP. It is desirable to be arranged at a position shifted by a predetermined amount toward the reticle 13 along the PAX.

【００３４】そして、第１レンズ群Ｇ１は、レチクル側
から順に、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた正メ
ニスカスレンズＬ１１と、レチクル側に非球面形状の凸
面を向けた正メニスカスレンズＬ１２と、ウエハ側に非
球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズＬ１３とか
ら構成されている。また、第２レンズ群Ｇ２は、レチク
ル側から順に、レチクル側の面が非球面形状に形成され
た両凹レンズＬ２１と、レチクル側の面が非球面形状に
形成された両凸レンズＬ２２と、ウエハ側に非球面形状
の凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２３と、ウエハ側
に非球面形状の凹面を向けた正メニスカスレンズＬ２４
とから構成されている。The first lens group G1 includes, in order from the reticle side, a positive meniscus lens L11 having an aspherical convex surface facing the reticle side, and a positive meniscus lens L12 having an aspherical convex surface facing the reticle side. And a positive meniscus lens L13 having an aspherical concave surface facing the wafer side. The second lens group G2 includes, in order from the reticle side, a biconcave lens L21 having a reticle side surface formed into an aspherical shape, a biconvex lens L22 having a reticle side surface formed into an aspherical shape, and a wafer side A positive meniscus lens L23 having an aspherical convex surface facing the surface thereof, and a positive meniscus lens L24 having an aspherical concave surface facing the wafer side.
It is composed of

【００３５】一方、第２結像光学系は、レチクル側から
順にウエハ側に凹面を向けた表面反射面Ｒ１を有し、且
つ中央に光軸ＰＡＸを中心とする円形の開口部６１を有
する主鏡Ｍ１と、レンズ成分Ｌ２と、このウエハ側のレ
ンズ面上に設けられた反射面Ｒ２を持つ副鏡Ｍ２とから
構成され、副鏡Ｍ２の中央部に光軸ＰＡＸを中心とした
円形の開口部６２が形成されている。別の観点によれ
ば、副鏡Ｍ２とレンズ成分Ｌ２とは裏面反射鏡を構成
し、レンズ成分Ｌ２は裏面反射鏡の屈折部を構成してい
る。この場合、第１結像光学系の結像倍率をβ１、第２
結像光学系の結像倍率をβ２とすると、一例として
０．７＜｜β１／β２｜＜３．５ の関係が満足される
ことが望ましい。On the other hand, the second image forming optical system has a surface reflecting surface R1 having a concave surface facing the wafer side in order from the reticle side, and a circular opening portion 61 centered on the optical axis PAX at the center. A mirror M1, a lens component L2, and a sub-mirror M2 having a reflecting surface R2 provided on the lens surface on the wafer side are provided. A circular opening centered on the optical axis PAX is provided at the center of the sub-mirror M2. A part 62 is formed. According to another viewpoint, the sub-mirror M2 and the lens component L2 constitute a back reflector, and the lens component L2 constitutes a refraction part of the back reflector. In this case, the imaging magnification of the first imaging optical system is β1,
Assuming that the imaging magnification of the imaging optical system is β2, for example,
It is desirable that the relationship of 0.7 <| β1 / β2 | <3.5 is satisfied.

【００３６】図２の例では、第１結像光学系の結像倍率
β１は０．６２４９、第２結像光学系の結像倍率β２は
０．４０００であり、レチクル１３からウエハ１９に対
する投影倍率βは０．２５（１／４倍）となっている。
なお、図２の投影光学系１８の詳細なレンズデータの一
例は、本件出願人による特願平１０−３７０１４３号に
開示されている。In the example of FIG. 2, the imaging magnification β1 of the first imaging optical system is 0.6249, the imaging magnification β2 of the second imaging optical system is 0.4000, and the projection from the reticle 13 to the wafer 19 is performed. The magnification β is 0.25 (１ ／ times).
An example of detailed lens data of the projection optical system 18 shown in FIG. 2 is disclosed in Japanese Patent Application No. 10-370143 filed by the present applicant.

【００３７】また、投影光学系１８を構成する全ての光
学要素（Ｇ１，Ｇ２，Ｍ１，Ｌ２，Ｍ２）は単一の光軸
ＰＡＸに沿って配置されている。更に、主鏡Ｍ１は一次
像Ｉの形成位置の近傍に配置され、副鏡Ｍ２はウエハ１
９に近接して配置されている。また、本例においては、
レチクル１３のパターンからの露光光ＩＬよりなる結像
光束が、第１結像光学系を介して、レチクルパターンの
一次像（中間像）Ｉを形成し、一次像Ｉからの結像光束
は、主鏡Ｍ１の開口部６１及びレンズ成分Ｌ２を介して
副鏡Ｍ２で反射される。そして、副鏡Ｍ２で反射された
光は、レンズ成分Ｌ２を経て主鏡Ｍ１の表面反射面Ｒ１
で反射された後、レンズ成分Ｌ２及び副鏡Ｍ２の開口部
６２を介してウエハ１９の表面にレチクルパターンの二
次像を縮小倍率で形成する。All the optical elements (G1, G2, M1, L2, M2) constituting the projection optical system 18 are arranged along a single optical axis PAX. Further, the primary mirror M1 is arranged near the position where the primary image I is formed, and the secondary mirror M2 is
9 is arranged in the vicinity. Also, in this example,
An image forming light beam composed of exposure light IL from the pattern of the reticle 13 forms a primary image (intermediate image) I of the reticle pattern via the first image forming optical system, and the image forming light beam from the primary image I is The light is reflected by the secondary mirror M2 via the opening 61 of the primary mirror M1 and the lens component L2. The light reflected by the sub-mirror M2 passes through the lens component L2 and is reflected on the surface reflection surface R1 of the primary mirror M1.
Then, a secondary image of the reticle pattern is formed at a reduced magnification on the surface of the wafer 19 via the lens component L2 and the opening 62 of the secondary mirror M2.

【００３８】上記のように、投影光学系１８は、その光
軸ＰＡＸ近傍に開口部６１，６２（物理的貫通孔又は反
射面の形成されていない部分）の形成された主鏡Ｍ１及
び副鏡Ｍ２を含むため、レチクル１３上の任意の１点か
ら発し、ウエハ１９に至る結像光路は、一次像Ｉとウエ
ハ１９との間の瞳面の近傍においてその中心部が実質的
に遮蔽（中心遮蔽）されたものとなっている。しかしな
がら、仮にその瞳面の近傍で光軸ＰＡＸの近傍を通過す
る光束が有ると、この光束は主鏡Ｍ１及び副鏡Ｍ２で反
射されることなく、単に開口部６１，６２を通過してウ
エハ１９上に達してしまい、本来の投影像に対して重畳
される。As described above, the projection optical system 18 has a primary mirror M1 and a secondary mirror M1 having openings 61 and 62 (portions where no physical through-hole or reflection surface is formed) near the optical axis PAX. Since M2 is included, the imaging optical path originating from an arbitrary point on the reticle 13 and reaching the wafer 19 is substantially shielded (centered) in the vicinity of the pupil plane between the primary image I and the wafer 19. Shielded). However, if there is a light beam passing near the optical axis PAX in the vicinity of the pupil plane, this light beam is not reflected by the primary mirror M1 and the secondary mirror M2, but simply passes through the openings 61 and 62 and passes through the wafer. 19 and is superimposed on the original projected image.

【００３９】このように重畳される光の全結像光束に占
める位置は、レチクル１３上の位置に応じて変化してし
まう。これでは、レチクル１３上の位置に応じてウエハ
１９上に形成される像の特性が変化してしまうため、今
後レチクル１３のパターンの微細度や集積度が一層向上
すると、その像の変化量が許容範囲を超える恐れがあ
る。そこで、本例では、レチクル１３と一次像（中間
像）Ｉとの中間に形成される投影光学系１８の瞳面ＰＰ
の近傍に、上記のように中心遮蔽板ＣＳを配置してい
る。中心遮蔽板ＣＳは、中心遮蔽絞りとも呼ぶことがで
きる。この中心遮蔽板ＣＳは、瞳面ＰＰを通る各光束
の、主鏡Ｍ１及び副鏡Ｍ２による遮蔽部分（開口部６
１，６２）を全て含む大きさで、かつ有効な結像光束を
遮らない大きさとする。これによって、各光束の中心遮
蔽部を、一様に光束の中心部とすることができ、位置に
よる像の変化が生じない。The position occupied by the superimposed light in the entire image-forming light flux changes according to the position on the reticle 13. In this case, since the characteristics of the image formed on the wafer 19 change according to the position on the reticle 13, if the fineness or integration degree of the pattern of the reticle 13 further improves in the future, the amount of change of the image will increase. It may exceed the allowable range. Therefore, in this example, the pupil plane PP of the projection optical system 18 formed between the reticle 13 and the primary image (intermediate image) I
Is disposed near the center shield plate CS as described above. The center shielding plate CS can also be called a center shielding stop. The central shielding plate CS shields each light beam passing through the pupil plane PP with the primary mirror M1 and the secondary mirror M2 (opening 6).
1, 62), and a size that does not block an effective imaging light flux. Thus, the central shielding portion of each light beam can be uniformly set as the center portion of the light beam, and the image does not change depending on the position.

【００４０】また、本例において、投影光学系１８を構
成する全ての屈折光学部材（レンズ成分）には蛍石、即
ちＣａＦ2 の結晶を使用している。また、露光光として
のＦ 2 レーザ光の発振中心波長は１５７．６ｎｍであ
り、波長幅が１５７．６ｎｍ±１０ｐｍの光に対して色
収差が補正されていると共に、球面収差、非点収差、及
び歪曲収差などの諸収差も良好に補正されている。更
に、温度変化に対する主鏡Ｍ１の反射面の面変化を抑え
て良好な結像性能を維持するために、主鏡Ｍ１の表面反
射面Ｒ１を支持する支持部材を、線膨張率３ｐｐｍ／℃
以下の物質、例えばチタン珪酸ガラス（Titanium Silic
ate Glass)を用いて形成している。チタン珪酸ガラスと
しては、例えばコーニング社のＵＬＥ（Ultra Low Expa
nsion:商品名）が使用できる。In this embodiment, the projection optical system 18 is
Fluorite is used for all refractive optical components (lens components) to be formed.
Chi CaFTwoThe crystal is used. Also, as the exposure light
F TwoThe oscillation center wavelength of the laser light is 157.6 nm.
Color for light with a wavelength range of 157.6 nm ± 10 pm
Aberrations are corrected, and spherical aberration, astigmatism,
Various aberrations such as distortion and distortion are also well corrected. Change
In addition, the surface change of the reflection surface of the primary mirror M1 due to the temperature change is suppressed.
In order to maintain good imaging performance, the surface
The support member for supporting the launch surface R1 is provided with a linear expansion coefficient of 3 ppm / ° C.
The following substances, for example Titanium Silicate Glass
ate Glass). With titanium silicate glass
For example, Corning ULE (Ultra Low Expa
nsion: trade name) can be used.

【００４１】本例の投影光学系１８は、反射屈折光学系
を構成する全ての光学要素が単一の光軸ＰＡＸに沿って
配置されている直筒型であるため、反射部材を用いて色
収差等を低減できる上に、従来の直筒型の屈折系の延長
線上の技術により鏡筒の設計及び製造を行うことが可能
になり、製造の困難性を伴うことなく高精度化を図るこ
とができる。The projection optical system 18 of this embodiment is of a straight cylinder type in which all optical elements constituting the catadioptric optical system are arranged along a single optical axis PAX. In addition to this, it is possible to design and manufacture a lens barrel by using a technique that is an extension of the conventional straight-tube type refraction system, and it is possible to achieve high accuracy without difficulty in manufacturing.

【００４２】即ち、本例では、第１結像光学系を構成す
るレンズＬ１１〜Ｌ１３，Ｌ２１〜Ｌ２４はそれぞれレ
ンズ枠を介して鏡筒３０の上部内面に保持され、第２結
像光学系を構成する主鏡Ｍ１及びレンズ成分Ｌ２（副鏡
Ｍ２）はそれぞれ支持部Ｍ１ａ及びＭ２ａを介して鏡筒
３０の下部内面に保持され、レンズＬ１１からレンズＬ
２４までの露光光ＩＬの光路は、順次隣接する２枚のレ
ンズ、これらのレンズ枠、及び鏡筒３０によって密閉さ
れた空間であるレンズ室７６Ａ〜７６Ｃ，７６Ｇ，７６
Ｄ，７６Ｆ内を通過している。但し、レンズＬ２１，Ｌ
２２とこれらのレンズ枠とで密閉された空間であるレン
ズ室７６Ｇは極めて狭い空間であるため、レンズ室７６
Ｇはそのレンズ枠に設けられた複数の給排気用の通気孔
７７によってその下のレンズ室７６Ｄと連通している。
言い換えると、極めて狭いレンズ室７６Ｇはそれに隣接
するかなり広いレンズ室７６Ｄに対して実質的に一体化
されている。That is, in this example, the lenses L11 to L13 and L21 to L24 constituting the first imaging optical system are respectively held on the upper inner surface of the lens barrel 30 via the lens frames, and the second imaging optical system is The constituent primary mirror M1 and lens component L2 (sub-mirror M2) are held on the lower inner surface of the lens barrel 30 via supporting portions M1a and M2a, respectively.
The optical path of the exposure light IL up to 24 is a lens chamber 76A to 76C, 76G, 76 which is a space closed by two adjacent lenses, these lens frames, and the lens barrel 30 in order.
D, 76F. However, the lenses L21, L
Since the lens room 76G, which is a space sealed by the lens frame 22 and these lens frames, is an extremely narrow space, the lens room 76G
G communicates with a lens chamber 76D below it through a plurality of air supply / exhaust vents 77 provided in the lens frame.
In other words, the very narrow lens chamber 76G is substantially integrated with the fairly wide lens chamber 76D adjacent thereto.

【００４３】更に、レンズＬ２４からレンズ成分Ｌ２
（副鏡Ｍ２）までの露光光ＩＬの光路は、レンズＬ２
４、このレンズ枠、レンズ成分Ｌ２、及び鏡筒３０によ
って密閉された空間であるレンズ室７６Ｅを通過してい
る。投影光学系１８内のレンズ室７６Ａ〜７６Ｆは高い
気密性を有すると共に、互いに内部の気体の流通ができ
ないように厳密に隔離されている。但し、例外的に狭い
レンズ室７６Ｇだけは隣接するレンズ室７６Ｄと実質的
に一体化されているが、レンズ室７６Ｇをレンズ室７６
Ｄから隔離してもよい。投影光学系１８の鏡筒３０内の
レンズ室７６Ａ〜７６Ｆが本発明の気密室に対応してい
る。なお、図２の鏡筒３０は一体的に表現されている
が、実際には鏡筒３０を光軸ＰＡＸに沿って直列に配置
された複数の鏡筒から構成してもよい。Further, the lens component L2
The optical path of the exposure light IL to (the secondary mirror M2) is
4. The lens passes through a lens chamber 76E which is a space sealed by the lens frame, the lens component L2, and the lens barrel 30. The lens chambers 76A to 76F in the projection optical system 18 have high airtightness and are strictly isolated from each other so that gas inside them cannot flow. However, exceptionally, only the narrow lens chamber 76G is substantially integrated with the adjacent lens chamber 76D.
You may be isolated from D. The lens chambers 76A to 76F in the lens barrel 30 of the projection optical system 18 correspond to the hermetic chamber of the present invention. Although the lens barrel 30 in FIG. 2 is integrally represented, the lens barrel 30 may be actually configured by a plurality of lens barrels arranged in series along the optical axis PAX.

【００４４】図２において、投影光学系１８の内部の複
数のレンズ室７６Ａ〜７６Ｆの側面の鏡筒３０にはそれ
ぞれパージガスを供給するための給気口５０Ａ１〜５０
Ａ７、及び吸光物質を含む気体を排気するための排気口
５１Ａ１〜５１Ａ７が設けられており、給気口５０Ａ１
〜５０Ａ７にそれぞれ給気管７０Ａの分岐管が接続さ
れ、排気口５１Ａ１〜５１Ａ７にそれぞれ排気管７１Ａ
の分岐管が接続されている。給気管７１Ａが給気管６９
Ｂを介して図１の給気装置３８に接続され、排気管７１
Ａが排気管７５Ｂを介して図１の排気装置３５及び回収
装置３６に接続されている。また、レンズ室７６Ａ〜７
６Ｅ内にそれぞれ酸素濃度センサＳ３Ａ〜Ｓ３Ｆが配置
されており、酸素濃度センサＳ３Ａ〜Ｓ３Ｆの計測値が
図１の制御装置３４に供給されている。この場合、比較
的狭いレンズ室７６Ｆ，７６Ｇ内には酸素濃度センサが
設けられていないが、例えば側面のレンズ枠内にセンサ
を配置するための空間を設けて、それらのレンズ室７６
Ｆ，７６Ｇにもそれぞれ酸素濃度センサを配置してもよ
い。In FIG. 2, supply ports 50A1 to 50A5 for supplying purge gas are provided to the lens barrels 30 on the side surfaces of a plurality of lens chambers 76A to 76F inside the projection optical system 18.
A7 and exhaust ports 51A1 to 51A7 for exhausting a gas containing a light absorbing substance are provided, and an air supply port 50A1 is provided.
The branch pipe of the air supply pipe 70A is connected to each of the exhaust pipes 51A1 to 51A7.
Are connected. The air supply pipe 71A is the air supply pipe 69
B, and is connected to the air supply device 38 of FIG.
A is connected to the exhaust device 35 and the recovery device 36 of FIG. 1 via the exhaust pipe 75B. Also, the lens chambers 76A to 76A
Oxygen concentration sensors S3A to S3F are arranged in 6E, respectively, and the measurement values of the oxygen concentration sensors S3A to S3F are supplied to the control device 34 in FIG. In this case, although the oxygen concentration sensors are not provided in the relatively narrow lens chambers 76F and 76G, for example, a space for disposing the sensors is provided in the lens frame on the side surface, and these lens chambers 76F and 76G are provided.
An oxygen concentration sensor may be arranged on each of F and 76G.

【００４５】この場合、投影光学系１８の最下部のレン
ズ室７６Ｅの内部は、中央に開口部６１を有する主鏡Ｍ
１でほぼ２分割されている。そこで、レンズ室７６Ｅ内
に吸光物質を含む気体が局所的に滞留することを防ぐた
め、主鏡Ｍ１の上方に給気口５０Ａ５及び排気口５１Ａ
５を設け、主鏡Ｍ１の下方にも給気口５０Ａ６及び排気
口５１Ａ６を設けている。また、酸素ガスの濃度センサ
についても、主鏡Ｍ１の上方及び下方にそれぞれ酸素濃
度センサＳ３Ｅ及びＳ３Ｆを設けている。このように、
１つのレンズ室内に設置する給気口、排気口、及び吸光
物質検出用のセンサ（酸素濃度センサ等）等の設置数
は、気密室内部の構造等に応じて適宜調整することが望
ましい。In this case, the interior of the lowermost lens chamber 76E of the projection optical system 18 has a primary mirror M having an opening 61 at the center.
It is almost divided into two by one. Therefore, in order to prevent the gas containing the light absorbing substance from locally staying in the lens chamber 76E, the gas supply port 50A5 and the gas discharge port 51A are provided above the primary mirror M1.
5, and an air supply port 50A6 and an exhaust port 51A6 are also provided below the primary mirror M1. As for the oxygen gas concentration sensor, oxygen concentration sensors S3E and S3F are provided above and below the primary mirror M1, respectively. in this way,
It is desirable that the number of air supply ports, exhaust ports, sensors (such as oxygen concentration sensors) for detecting light-absorbing substances, etc., installed in one lens chamber be appropriately adjusted according to the structure of the airtight chamber.

【００４６】また、レンズ室７６Ａ〜７６Ｅの排気口５
１Ａ１〜５１Ａ６はそれぞれ対向するように配置された
給気口５０Ａ１〜５０Ａ６よりも低い位置に設けられて
いる。但し、レンズ室７６Ｆは狭いため、排気口５１Ａ
７の高さは給気口５０Ａ７と同じである。パージガスと
して窒素やヘリウムのように吸光物質よりも比較的分子
量の小さい気体を供給する場合には、パージガスの流れ
によって吸光物質を含む気体を効率的に排気するため
に、本例のように排気口５１Ａ１〜５１Ａ６を給気口５
０Ａ１〜５０Ａ６よりも下方に設けることが望ましい。
逆に吸光物質よりも比較的分子量の大きい気体をパージ
ガスとして供給する場合には、排気口５１Ａ１〜５１Ａ
６を給気口５０Ａ１〜５０Ａ６よりも上方に設けること
が望ましい。The exhaust ports 5 of the lens chambers 76A to 76E
1A1 to 51A6 are provided at positions lower than the air supply ports 50A1 to 50A6 arranged to face each other. However, since the lens chamber 76F is narrow, the exhaust port 51A
The height of 7 is the same as that of the air supply port 50A7. When a gas having a relatively smaller molecular weight than the light-absorbing substance such as nitrogen or helium is supplied as the purge gas, an exhaust port such as this example is used to efficiently exhaust the gas containing the light-absorbing substance by the flow of the purge gas. 51A1 to 51A6 are connected to the air supply port 5
It is desirable to provide below 0A1-50A6.
Conversely, when a gas having a relatively higher molecular weight than the light absorbing substance is supplied as a purge gas, the exhaust ports 51A1 to 51A
6 is preferably provided above the air supply ports 50A1 to 50A6.

【００４７】また、吸光物質を検出するためのセンサ
（酸素濃度センサＳ３Ａ〜Ｓ３Ｆ）の設置場所として
は、検出する吸光物質の分子量がパージガスよりも比較
的大きい場合には、対応する気密室（レンズ室７６Ａ〜
７６Ｅ）の内部又はその気密室を分割した空間内ででき
るだけ下方に設置することが望ましい。逆に検出する吸
光物質の分子量がパージガスよりも比較的小さい場合に
は、そのセンサをその気密室内又はその分割した空間内
でできるだけ上方に設置することが望ましい。When a sensor (oxygen concentration sensors S3A to S3F) for detecting a light-absorbing substance is installed, if the molecular weight of the light-absorbing substance to be detected is relatively larger than the purge gas, a corresponding airtight chamber (lens) Room 76A ~
76E), or in a space where the hermetic chamber is divided as much as possible. Conversely, if the molecular weight of the light-absorbing substance to be detected is relatively smaller than that of the purge gas, it is desirable to install the sensor as high as possible in the airtight chamber or the divided space.

【００４８】本例では露光時に露光光ＩＬの透過率を高
めるために、投影光学系１８内のレンズ室７６Ａ〜７６
Ｆ（レンズ室７６Ｇはレンズ室７６Ｄに含まれている）
内の気体を露光光ＩＬが透過するパージガスで置換す
る。本例の露光光ＩＬはＦ2 レーザ（波長１５７ｎｍ）
であるため、パージガスとしては窒素ガスを使用するこ
とができるが、結像特性の安定性や冷却性を重視する場
合にはヘリウムガスやその他の希ガスを使用してもよ
い。In this embodiment, in order to increase the transmittance of the exposure light IL at the time of exposure, the lens chambers 76A to 76A in the projection optical system 18 are used.
F (the lens chamber 76G is included in the lens chamber 76D)
The inside gas is replaced with a purge gas through which the exposure light IL passes. The exposure light IL of this example is an F 2 laser (wavelength: 157 nm)
Therefore, a nitrogen gas can be used as the purge gas, but a helium gas or another rare gas may be used when importance is placed on the stability of the imaging characteristics and the cooling property.

【００４９】なお、各レンズ室７６Ａ〜７６Ｆのパージ
ガスは、各レンズ室毎に同じパージガスを供給しても、
各レンズ室毎に種類の異なるバージガスを供給してもよ
い。The purge gas in each of the lens chambers 76A to 76F can be supplied even if the same purge gas is supplied to each of the lens chambers.
A different type of barge gas may be supplied to each lens chamber.

【００５０】そして、露光動作を開始する際には、図１
の制御装置３４はサブチャンバ３１，３２，３３の内部
の気体については、例えば上記のガスフロー制御方式で
パージガスによる置換を行う。そして、投影光学系１８
については、制御装置３４は一例としてバルブＶ３，Ｖ
８を閉じてバルブＶ４を開き、排気装置３５を動作させ
て図２の投影光学系１８内のレンズ室７６Ａ〜７６Ｆの
内部を減圧する。その後、排気装置３５を停止させてバ
ルブＶ４を閉じ、バルブＶ８を開いて給気装置３８を動
作させてレンズ室７６Ａ〜７６Ｆの内部に大気圧までパ
ージガスを充填する。この後、酸素濃度センサＳ３Ａ〜
Ｓ３Ｆによって吸光物質の残留濃度として代表的に酸素
濃度を計測し、計測される残留濃度の最大値が許容濃度
以下になるまで減圧とパージガスの充填とを繰り返す。
そして、残留濃度の最大値が許容濃度以下になってから
は、図１の制御装置３４はバルブＶ４を閉じ、バルブＶ
８，Ｖ３の開閉動作と回収装置３６及び給気装置３８の
動作とを制御することによって、ガスフロー制御方式で
レンズ室７６Ａ〜７６Ｆ内の吸光物質の残留濃度の最大
値が許容濃度以下になるようにパージガスの置換（パー
ジ）を行う。When the exposure operation is started, FIG.
The controller 34 replaces the gas inside the sub-chambers 31, 32, 33 with a purge gas by, for example, the above-described gas flow control method. Then, the projection optical system 18
As for the control device 34, the valves V3, V
8, the valve V4 is opened, and the exhaust device 35 is operated to reduce the pressure inside the lens chambers 76A to 76F in the projection optical system 18 in FIG. Thereafter, the exhaust device 35 is stopped, the valve V4 is closed, the valve V8 is opened, and the air supply device 38 is operated to fill the inside of the lens chambers 76A to 76F with the purge gas to the atmospheric pressure. Thereafter, the oxygen concentration sensors S3A-
The oxygen concentration is typically measured as the residual concentration of the light absorbing substance by S3F, and the pressure reduction and the filling of the purge gas are repeated until the maximum value of the measured residual concentration becomes equal to or less than the allowable concentration.
Then, after the maximum value of the residual concentration becomes equal to or less than the allowable concentration, the control device 34 of FIG.
8. By controlling the opening / closing operation of V3 and the operation of the recovery device 36 and the air supply device 38, the maximum value of the residual concentration of the light-absorbing substance in the lens chambers 76A to 76F becomes less than the allowable concentration by the gas flow control method. Replacement (purge) is performed as described above.

【００５１】この際に、図２に示すように、投影光学系
１８のレンズ室７６Ａ〜７６Ｆは互いに独立であるた
め、給気管７０Ａから供給されるパージガスは、例えば
レンズ室７６Ａ内では給気口５０Ａ１から排気口５１Ａ
１に向かって円滑に流れることとなり、各レンズ室７６
Ａ〜７６Ｆ内をそれぞれパージガスが排気口５１Ａ１〜
５１Ａ７に向けて円滑に流れる。その結果、レンズ室７
６Ａ〜７６Ｆ内に混入した吸光物質を含む気体又はその
内部で発生した吸光物質を含む脱ガスは、それぞれ給気
口５０Ａ１〜５０Ａ７から供給されたパージガスの流れ
る方向に沿って排気口５１Ａ１〜５１Ａ７から排気管７
１Ａ側に排気されて、レンズ室７６Ａ〜７６Ｆ内にはそ
れぞれ高純度のパージガスが満たされる。従って、投影
光学系１８内を通過する露光光ＩＬに対する透過率が高
く維持されて、ウエハ１９に入射する露光光ＩＬの照度
（パルス光ではパルスエネルギー）が高くなり、ウエハ
１９の各ショット領域に対する露光時間が短縮できるた
め、スループットが向上する。また、投影光学系１８内
の気体の流れが安定し、屈折率分布の揺らぎが小さくな
るため、ウエハ１９上に転写される投影像の結像特性が
安定に維持され、最終的に形成される回路パターンの線
幅均一性等が向上する。At this time, as shown in FIG. 2, since the lens chambers 76A to 76F of the projection optical system 18 are independent of each other, the purge gas supplied from the air supply pipe 70A is supplied to the air supply port in the lens chamber 76A, for example. Exhaust port 51A from 50A1
1 flows smoothly toward each lens chamber 76.
A purge gas flows through the exhaust ports 51A1
It flows smoothly toward 51A7. As a result, the lens room 7
The gas containing the light absorbing material mixed into the 6A-76F or the degassing containing the light absorbing material generated inside the gas flows from the exhaust ports 51A1 through 51A7 along the flow direction of the purge gas supplied from the air supply ports 50A1 through 50A7, respectively. Exhaust pipe 7
After being exhausted to the 1A side, the inside of the lens chambers 76A to 76F is filled with a high-purity purge gas. Accordingly, the transmittance of the exposure light IL passing through the projection optical system 18 is maintained at a high level, and the illuminance (pulse energy of the pulse light) of the exposure light IL incident on the wafer 19 is increased. Since the exposure time can be shortened, the throughput is improved. Further, since the flow of gas in the projection optical system 18 is stabilized and the fluctuation of the refractive index distribution is reduced, the imaging characteristics of the projection image transferred onto the wafer 19 are stably maintained, and the projection image is finally formed. The line width uniformity of the circuit pattern is improved.

【００５２】また、仮に最も広いレンズ室７６Ｅで吸光
物質を含む脱ガスが発生したとしても、その脱ガスは隣
接するレンズ室７６Ｆ等に流れ込むことがなく、隣接す
るレンズ室７６Ｆ等の内部が汚染されることが無い。更
に、レンズ室７６Ｅ内の吸光物質の残留濃度は酸素濃度
センサＳ３Ｅ，Ｓ３Ｆによって管理されているため、レ
ンズ室７６Ｅ内の吸光物質の濃度が許容濃度を超えるこ
とも無い。Even if the degassing containing the light absorbing substance occurs in the widest lens chamber 76E, the degassing does not flow into the adjacent lens chamber 76F or the like, and the inside of the adjacent lens chamber 76F or the like is contaminated. It is not done. Further, since the residual concentration of the light absorbing substance in the lens chamber 76E is controlled by the oxygen concentration sensors S3E and S3F, the concentration of the light absorbing substance in the lens chamber 76E does not exceed the allowable concentration.

【００５３】なお、不純物としての吸光物質を検出する
ためのセンサとしては、酸素濃度センサＳ３Ａ〜Ｓ３Ｆ
の他に、オゾン（Ｏ3)、水蒸気、及び二酸化炭素（ＣＯ
2)等の炭化水素系分子等を検出するためのセンサをそれ
ぞれレンズ室７６Ａ〜７６Ｅ内に設けるようにしてもよ
い。更にレンズ室７６Ｆ，７６Ｇにもそれらのセンサを
設けるようにしてもよい。この場合、各レンズ室で複数
種類の吸光物質の濃度を計測し、各吸光物質の残留濃度
の最大値がそれぞれ予め定められている許容濃度以下に
収まるようにパージガスの供給が行われる。また、レン
ズ室７６Ａ〜７６Ｅ（更には７６Ｆ，７６Ｇ）毎に吸光
物質の許容濃度を異なる値に設定するようにしてもよ
い。例えば露光光ＩＬの光路が短いレンズ室７６Ｂ，７
６Ｃに比べて光路が長いレンズ室７６Ａ，７６Ｅにおけ
る許容濃度を低く設定することによって、投影光学系１
８の露光光ＩＬに対する透過率を全体として高く維持す
ることができる。As sensors for detecting light-absorbing substances as impurities, oxygen concentration sensors S3A to S3F are used.
Besides ozone (O 3 ), water vapor, and carbon dioxide (CO
Sensors for detecting hydrocarbon-based molecules such as 2 ) may be provided in the lens chambers 76A to 76E, respectively. Further, these sensors may be provided in the lens chambers 76F and 76G. In this case, the concentration of a plurality of types of light-absorbing substances is measured in each lens chamber, and the purge gas is supplied such that the maximum value of the residual concentration of each light-absorbing substance falls below a predetermined allowable concentration. Further, the allowable concentration of the light absorbing substance may be set to a different value for each of the lens chambers 76A to 76E (further, 76F and 76G). For example, the lens chambers 76B and 7 have a short optical path of the exposure light IL.
By setting the allowable density in the lens chambers 76A and 76E having a longer optical path than that of the projection optical system 1C, the projection optical system 1
8 can maintain a high transmittance for the exposure light IL as a whole.

【００５４】また、吸光物質の濃度を検出するためのセ
ンサの代わりに、または吸光物質の濃度を検出するため
のセンサと共に、パージガスの濃度を計測するためのセ
ンサをレンズ室７６Ａ〜７６Ｅ（更にはレンズ室７６
Ｆ，７６Ｇ）内に設けてもよい。この構成では、各レン
ズ室でパージガスの濃度を直接計測し、この計測値の最
小値が所定の許容レベル以上になるようにパージガスの
供給を行うようにすればよい。この構成においても、複
数のレンズ室でパージガスの濃度の許容レベルを互いに
異なる値に設定してもよい。Further, instead of the sensor for detecting the concentration of the light-absorbing substance or together with the sensor for detecting the concentration of the light-absorbing substance, sensors for measuring the concentration of the purge gas are provided in the lens chambers 76A to 76E (further, Lens room 76
F, 76G). In this configuration, the purge gas concentration may be directly measured in each lens chamber, and the purge gas may be supplied such that the minimum value of the measured value is equal to or higher than a predetermined allowable level. Also in this configuration, the allowable levels of the concentration of the purge gas in the plurality of lens chambers may be set to different values.

【００５５】また、本例の投影光学系１８内のレンズ室
７６Ａ〜７６Ｇはそれぞれ非常に高い気密性を有してい
るが、投影光学系１８内には、投影光学系１８の諸収差
を補正するためのレンズ駆動機構（不図示）等も設けら
れるため、これらのレンズ駆動機構の固定部材等を介し
て外気が次第にレンズ室内に混入する恐れがある。更
に、非常に微量ではあるが、そのレンズ駆動機構等から
吸光物質を含む脱ガスがレンズ室内に抜け出ることがあ
る。このような外気の混入量、及び脱ガスの発生量は対
応するレンズ室の内部表面積にほぼ比例して多くなる傾
向があるため、本例では、各レンズ室７６Ａ〜７６Ｇの
内部表面積も考慮してパージガスの供給量、又は排気量
の少なくとも一方を制御することが望ましい。具体的
に、内部表面積の大きいレンズ室ほど、パージガスの流
量を大きくすればよい。Although each of the lens chambers 76A to 76G in the projection optical system 18 of this embodiment has extremely high airtightness, the projection optical system 18 corrects various aberrations of the projection optical system 18. There is also a lens driving mechanism (not shown) for performing such operations, so that outside air may gradually enter into the lens chamber via the fixing members of these lens driving mechanisms. Further, although very small, outgassing containing the light absorbing substance from the lens driving mechanism or the like may escape into the lens chamber. Since the amount of such outside air and the amount of degassing tend to increase substantially in proportion to the internal surface area of the corresponding lens chamber, in this example, the internal surface area of each of the lens chambers 76A to 76G is also taken into consideration. It is desirable to control at least one of the supply amount of the purge gas and the exhaust amount. Specifically, the flow rate of the purge gas may be increased in a lens chamber having a larger internal surface area.

【００５６】また、投影光学系１８内に、投影光学系の
結像特性を含む諸収差を補正するためのレンズ駆動機構
が設けられる場合、そのレンズ駆動機構が設けられるレ
ンズ室の排気口を、レンズ駆動機構の近傍若しくはレン
ズ駆動機構を含むように設ければよい。このように構成
すると、レンズ駆動機構の固定部材等を介して外気がレ
ンズ室内に混入する恐れがなくなる。また、レンズ駆動
機構を構成する部品から発生する有機物等の不純物が、
レンズ室内に侵入する恐れもなくなる。When the projection optical system 18 is provided with a lens driving mechanism for correcting various aberrations including the imaging characteristics of the projection optical system, an exhaust port of a lens chamber provided with the lens driving mechanism is provided. What is necessary is just to provide in the vicinity of a lens drive mechanism or to include a lens drive mechanism. With this configuration, there is no possibility that outside air enters the lens chamber via the fixing member or the like of the lens driving mechanism. In addition, impurities such as organic substances generated from parts constituting the lens driving mechanism are
There is no danger of entering the lens chamber.

【００５７】次に、本発明の第２の実施の形態について
図３を参照して説明する。本例は、気密室から気体を排
気するための排気口、及びその気密室にパージガスを供
給するための給気口をそれぞれ複数個設けたものであ
り、以下では図２の投影光学系１８のレンズ室７６Ａ内
の気体をパージガスで置換する機構につき説明する。図
３は、本例の気密室としての投影光学系１８のレンズ室
７６Ａを示す横断面図であり、この図３において、レン
ズ室７６Ａを囲む鏡筒３０には光軸を中心としてほぼ６
０°間隔で３個の排気口５１Ｂ１，５１Ｂ２，５１Ｂ３
が形成され、これらの排気口に対してほぼ対称に対向す
るように３個の給気口５０Ｂ１，５０Ｂ２，５０Ｂ３が
形成されている。また、排気口５１Ｂ１〜５１Ｂ３はそ
れぞれ排気管７１Ｂ１〜７１Ｂ３を介して図１の排気管
７５Ｂ（排気装置３５及び回収装置３６）に接続され、
給気口５０Ｂ１〜５０Ｂ３はそれぞれ給気管７０Ｂ１〜
７０Ｂ３を介して図１の給気管６９Ｂ（給気装置３８）
に接続され、レンズ室７６Ａは、排気口５１Ｂ１〜５１
Ｂ３を介して内部の気体の排気が行われると共に、給気
口５０Ｂ１〜５０Ｂ３を介してパージガスの供給が行わ
れる。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this example, a plurality of exhaust ports for exhausting gas from the hermetic chamber and a plurality of air supply ports for supplying purge gas to the hermetic chamber are provided. A mechanism for replacing the gas in the lens chamber 76A with the purge gas will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a lens chamber 76A of the projection optical system 18 as an airtight chamber of the present embodiment. In FIG. 3, the lens barrel 30 surrounding the lens chamber 76A has approximately 6 optical axes.
Three exhaust ports 51B1, 51B2, 51B3 at 0 ° intervals
Are formed, and three air supply ports 50B1, 50B2, and 50B3 are formed so as to be substantially symmetrically opposed to these exhaust ports. The exhaust ports 51B1 to 51B3 are connected to the exhaust pipe 75B (the exhaust device 35 and the recovery device 36) of FIG. 1 via the exhaust pipes 71B1 to 71B3, respectively.
The air supply ports 50B1 to 50B3 are connected to the air supply pipes 70B1 to 70B1, respectively.
Air supply pipe 69B of FIG. 1 (air supply device 38) via 70B3
The lens chamber 76A is connected to the exhaust ports 51B1 to 51B.
The internal gas is exhausted through B3, and the purge gas is supplied through air supply ports 50B1 to 50B3.

【００５８】また、本例では給気口５０Ｂ１〜５０Ｂ３
及び排気口５１Ｂ１〜５１Ｂ３の近傍に、それぞれ開閉
自在のバルブＶＢ１〜ＶＢ３及びＶＢ４〜ＶＢ６が設置
されており、給気口５０Ｂ１〜５０Ｂ３及び排気口５１
Ｂ１〜５１Ｂ３をそれぞれ独立に開閉できるように構成
されている。更にレンズ室７６Ａ内には吸光物質として
の酸素を検出するための酸素濃度センサ（不図示）、及
び必要に応じて他の吸光物質を検出するためのセンサも
設置されており、これによって検出される残留濃度が許
容濃度以下になるようにレンズ室７６Ａからの排気、及
びレンズ室７６Ａに対するパージガスの供給が行われ
る。In this embodiment, the air supply ports 50B1 to 50B3
Valves VB1 to VB3 and VB4 to VB6, which can be opened and closed, are installed near the exhaust ports 51B1 to 51B3, respectively, and supply ports 50B1 to 50B3 and exhaust ports 51 are provided.
B1 to 51B3 can be opened and closed independently. Further, an oxygen concentration sensor (not shown) for detecting oxygen as a light-absorbing substance, and a sensor for detecting another light-absorbing substance as necessary are provided in the lens chamber 76A. The exhaust from the lens chamber 76A and the supply of the purge gas to the lens chamber 76A are performed so that the residual concentration becomes equal to or lower than the allowable concentration.

【００５９】本例では一例として、図３において投影露
光装置の使用を開始する際に、レンズ室７６Ａ内での吸
光物質の濃度が高いような場合には、バルブＶＢ１〜Ｖ
Ｂ３を閉じバルブＶＢ４〜ＶＢ６を開いて、排気口５１
Ｂ１〜５１Ｂ３から気体の排気を行ってレンズ室７６Ａ
内を真空状態にする。その後、バルブＶＢ４〜ＶＢ６を
閉じてバルブＶＢ１〜ＶＢ３を開いて給気口５０Ｂ１〜
５０Ｂ３を通してレンズ室７６Ａ内にパージガスを供給
することによって、レンズ室７６Ａ内を効率的に高純度
のパージガスで置換することができる。In this embodiment, as an example, when the use of the projection exposure apparatus in FIG. 3 starts, if the concentration of the light absorbing substance in the lens chamber 76A is high, the valves VB1 to VB
B3 is closed, valves VB4 to VB6 are opened, and exhaust port 51 is opened.
The gas is exhausted from B1 to 51B3 and the lens chamber 76A is exhausted.
The inside is evacuated. Thereafter, the valves VB4 to VB6 are closed, the valves VB1 to VB3 are opened, and the air supply ports 50B1 to 50B1 are opened.
By supplying the purge gas into the lens chamber 76A through 50B3, the inside of the lens chamber 76A can be efficiently replaced with a high-purity purge gas.

【００６０】このようにレンズ室７６Ａ内の気体をパー
ジガスで置換した後、バルブＶＢ１〜ＶＢ６を閉じてレ
ンズ室７６Ａを高い気密状態に維持して露光を行う。そ
の後は、不図示のセンサによって検出される酸素等の吸
光物質の残留濃度が許容濃度を超える恐れがあるときに
のみ、バルブＶＢ１〜ＶＢ６を開いて排気口５１Ｂ１〜
５１Ｂ３からの気体の排気、及び給気口５０Ｂ１〜５０
Ｂ３を介してのパージガスの供給を行う。この結果、給
気口５０Ｂ１〜５０Ｂ３から供給されたパージガスは、
それぞれレンズ室７６Ａの内部をほぼ点線で示す流路に
沿って対応する排気口５１Ｂ１〜５１Ｂ３側に流れて、
その際に吸光物質を含む気体も排気される。After replacing the gas in the lens chamber 76A with the purge gas, the valves VB1 to VB6 are closed and the exposure is performed while maintaining the lens chamber 76A in a highly airtight state. Thereafter, only when the residual concentration of the light-absorbing substance such as oxygen detected by a sensor (not shown) may exceed the allowable concentration, the valves VB1 to VB6 are opened to open the exhaust ports 51B1 to 51B1.
Exhaust of gas from 51B3 and air supply ports 50B1-50
The purge gas is supplied via B3. As a result, the purge gas supplied from the air supply ports 50B1 to 50B3 is
Each flows through the inside of the lens chamber 76A along the flow path indicated by the dotted line to the corresponding exhaust ports 51B1 to 51B3,
At that time, the gas containing the light absorbing substance is also exhausted.

【００６１】本例は、第１の実施の形態と比較して給排
気機構が複雑になるが、給気口５０Ｂ１〜５０Ｂ３及び
排気口５１Ｂ１〜５１Ｂ３の近傍に設けたバルブＶＢ１
〜ＶＢ６によって、レンズ室７６Ａの気密状態を高める
ことができるため、例えば露光開始時等でレンズ室７６
Ａ内の吸光物質の濃度が高い場合に、そのレンズ室７６
Ａ内を効率的にパージガスで置換することができる。ま
た、パージガスとしてヘリウムガスのような高価な気体
を使用する場合には、レンズ室７６Ａ内の吸光物質の濃
度が許容濃度を超える恐れがあるとき、又はそのパージ
ガスの濃度が所定の許容レベル以下になる恐れがあると
きのみ、バルブＶＢ１〜ＶＢ６を開放してパージを行う
こともできる。これによって、投影露光装置の運転コス
トを低減することもできる。In this embodiment, the supply / exhaust mechanism is more complicated than in the first embodiment, but the valve VB1 provided near the intake ports 50B1 to 50B3 and the exhaust ports 51B1 to 51B3 is provided.
To VB6, the airtight state of the lens chamber 76A can be increased.
When the concentration of the light absorbing substance in A is high, the lens chamber 76
A can be efficiently replaced with a purge gas. When an expensive gas such as helium gas is used as the purge gas, the concentration of the light-absorbing substance in the lens chamber 76A may exceed the allowable concentration, or the concentration of the purge gas may be lower than a predetermined allowable level. It is also possible to open the valves VB1 to VB6 and perform purging only when there is a risk of becoming. Thereby, the operation cost of the projection exposure apparatus can be reduced.

【００６２】なお、図３の実施の形態では、排気口５１
Ｂ１〜５１Ｂ３及び給気口５０Ｂ１〜５０Ｂ３を３個ず
つ設けているが、排気口及び給気口をそれぞれ２個又は
４個以上設けてもよい。また、バルブＶＢ１〜ＶＢ６の
設置位置は、レンズ室７６Ａ内の凹凸を少なくして不純
物としての吸光物質がレンズ室７６Ａ内に滞留するのを
防ぐため、できる限り鏡筒３０の内壁に近い位置とする
ことが望ましい。また、より効率的に吸光物質を含む気
体の排気、及びパージガスの供給を行えるようにするた
め、排気管７１Ｂ１〜７１Ｂ３の先端部（排気口５１Ｂ
１〜５１Ｂ３）、及び給気管７０Ｂ１〜７０Ｂ３の先端
部（給気口５０Ｂ１〜５０Ｂ３）がそれぞれレンズ室７
６Ａ内に入るようにすることが望ましい。Note that, in the embodiment of FIG.
Although three B1 to 51B3 and three air supply ports 50B1 to 50B3 are provided, two or four or more exhaust ports and air supply ports may be provided respectively. Further, the installation positions of the valves VB1 to VB6 are set to positions as close as possible to the inner wall of the lens barrel 30 in order to reduce irregularities in the lens chamber 76A and prevent the light absorbing substance as impurities from staying in the lens chamber 76A. It is desirable to do. Further, in order to more efficiently exhaust the gas containing the light absorbing substance and supply the purge gas, the distal ends of the exhaust pipes 71B1 to 71B3 (the exhaust port 51B).
1 to 51B3) and the distal end portions (air supply ports 50B1 to 50B3) of the air supply pipes 70B1 to 70B3, respectively.
It is desirable to be within 6A.

【００６３】また、吸光物質を含む気体がレンズ室内で
局所的に滞留することを防ぎ、且つ効率的にレンズ室内
をパージガスで置換する場合に、給気口５０Ｂ１〜５０
Ｂ３のバルブＶＢ１〜ＶＢ３を開き、そして、排気口５
１Ｂ１〜５１Ｂ３のバルブＶＢ４〜ＶＢ６の開閉を所定
の時間毎に制御する構成にしてもよい。例えば、バルブ
ＶＢ５，ＶＢ６を閉じ、バルブＶＢ４を開けてレンズ室
の気体の排気を行い、所定時間経過後、バルブＶＢ４，
ＶＢ６を閉じ、バルブＶＢ５を開けてレンズ室の気体の
排気を行い、さらに所定時間経過後、バルブＶＢ４，Ｖ
Ｂ５を閉じ、バルブＶＢ６を開けてレンズ室の気体の排
気を行うように構成してもよい。Further, when the gas containing the light absorbing substance is prevented from locally staying in the lens chamber and the lens chamber is efficiently replaced with the purge gas, the air supply ports 50B1 to 50B
Open the valves VB1 to VB3 of B3 and set the exhaust port 5
The opening and closing of valves VB4 to VB6 of 1B1 to 51B3 may be controlled at predetermined time intervals. For example, the valves VB5 and VB6 are closed, the valve VB4 is opened, and the gas in the lens chamber is evacuated.
The valve VB6 is closed, the valve VB5 is opened, and the gas in the lens chamber is exhausted.
B5 may be closed and the valve VB6 may be opened to exhaust the gas in the lens chamber.

【００６４】なお、排気口５１Ｂ１〜５１Ｂ３のバルブ
ＶＢ４〜ＶＢ６の開閉制御は、この構成に限らず、２つ
のバルブを同時に開けて、１つのバルブを閉じるように
構成してもよい。The opening / closing control of the valves VB4 to VB6 of the exhaust ports 51B1 to 51B3 is not limited to this configuration, and two valves may be simultaneously opened and one valve may be closed.

【００６５】次に、本発明の第３の実施の形態について
図４を参照して説明する。本例は給気口の設置数と排気
口の設置数とを調整して、より効率的にパージガスによ
る置換を行えるようにしたものである。図４は、本例の
投影光学系１８のレンズ室７６Ａを示す横断面図であ
り、この図４において、レンズ室７６Ａを囲む鏡筒３０
には一つの給気口５０Ｃ、及び５つの排気口５１Ｃ１〜
５１Ｃ５が光軸を中心としてほぼ等角度間隔で形成さ
れ、給気口５０Ｃには給気管７０Ｃを介してパージガス
が供給され、排気口５１Ｃ１〜５１Ｃ５から排気管７１
Ｃ１〜７１Ｃ５を介してレンズ室７６Ａ内の吸光物質を
含む気体が排気される。この際にパージガスは、ほぼ点
線で示す流路に沿ってレンズ室７６Ａ内を流れることに
なる。このように本例では、パージガスを流通させるた
めの給気口５０Ｃの設置数と排気口５１Ｃ１〜５１Ｃ５
の設置数とを互いに異ならせている。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this example, the number of air supply ports and the number of exhaust ports are adjusted so that the purge gas can be more efficiently replaced. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a lens chamber 76A of the projection optical system 18 of the present embodiment. In FIG. 4, a lens barrel 30 surrounding the lens chamber 76A is shown.
Has one air inlet 50C and five air outlets 51C1-
51C5 are formed at substantially equal angular intervals about the optical axis, a purge gas is supplied to the air supply port 50C via an air supply pipe 70C, and the exhaust pipes 71C1 to 51C5 are supplied from the exhaust ports 51C1 to 51C5.
The gas containing the light absorbing substance in the lens chamber 76A is exhausted through C1 to 71C5. At this time, the purge gas flows in the lens chamber 76A substantially along the flow path indicated by the dotted line. As described above, in this example, the number of the air supply ports 50C for flowing the purge gas and the exhaust ports 51C1 to 51C5
And the number of installations are different from each other.

【００６６】パージガスの給気及び排気の方式には、給
気側でパージガスを加圧して気密室中に流入させる方式
（以下、「給気加圧方式」と呼ぶ）と、排気側で気体の
圧力を低下させて気密室中の気体を吸引する方式（以
下、「排気減圧方式」と呼ぶ）とがある。本例は、前者
の給気加圧方式によりパージを行う場合を想定したもの
であり、パージガスが加圧によりレンズ室７６Ａ内に給
気され、レンズ室７６Ａ内の気体が間接的な加圧によっ
て排気されることから、給気口の設置数を少なく（レン
ズ室７６Ａ中における給気口の総断面積を小さく）し、
排気口の設置数を多くする（レンズ室７６Ａ中における
排気口の総断面積を大きくする）ことによって、より効
率的にパージを行えるようにしている。従って、図４の
実施の形態では、給気口５０Ｃを一つ、排気口５１Ｃ１
〜５１Ｃ５を５つ設けているが、給気口を２個以上設
け、排気口をその給気口の数よりも多く設けるようにし
てもよい。The method of supplying and exhausting the purge gas includes a method in which the purge gas is pressurized on the supply side and flows into an airtight chamber (hereinafter, referred to as a “supply and pressurization method”), and a method in which the gas is released on the exhaust side. There is a method in which the pressure is reduced to suck the gas in the hermetic chamber (hereinafter, referred to as an “exhaust pressure reducing method”). In this example, it is assumed that the purge is performed by the former air supply and pressurization method, and the purge gas is supplied into the lens chamber 76A by pressurization, and the gas in the lens chamber 76A is supplied by indirect pressurization. Since the air is exhausted, the number of air inlets is reduced (the total cross-sectional area of the air inlets in the lens chamber 76A is reduced).
By increasing the number of exhaust ports (to increase the total sectional area of the exhaust ports in the lens chamber 76A), purging can be performed more efficiently. Therefore, in the embodiment of FIG. 4, one air supply port 50C and one exhaust port 51C1 are provided.
Although five to 51C5 are provided, two or more air supply ports may be provided, and the number of exhaust ports may be provided more than the number of the air supply ports.

【００６７】逆に、排気減圧方式によりパージを行う場
合には、給気口の設置数を排気口の設置数よりも多くす
ることによって、効率的にパージガスの置換を行うこと
ができる。なお、本例においても、給気口及び排気口の
近傍にそれぞれ開閉自在のバルブを設置して、レンズ室
７６Ａ内で吸光物質の濃度が高くなるか、又はパージガ
スの濃度が低くなったときにのみ、パージガスの供給を
行うようにしてもよい。Conversely, when purging is performed by the exhaust pressure reduction method, the purge gas can be efficiently replaced by setting the number of air supply ports to be greater than the number of exhaust ports. Note that, in this example as well, valves that can be opened and closed are respectively provided near the air supply port and the exhaust port, and when the concentration of the light-absorbing substance increases or the concentration of the purge gas decreases in the lens chamber 76A. Only the purge gas may be supplied.

【００６８】次に、本発明の第４の実施の形態について
図５を参照して説明する。投影露光装置のメンテナンス
時等には、照明光学系や投影光学系の内部の気密室をク
リーンルーム内の空気（大気）に開放して作業を行う場
合があり、この際にはその気密室の内部に大量の空気が
入り込んでしまう。このような作業の後に、再びその気
密室を密閉して露光を行う場合に、ヘリウムガスのよう
に空気に比べて分子量の非常に小さい気体をパージガス
として用いると、ヘリウムガスの分子量と空気の分子量
（平均分子量）との差から、ヘリウムガスが気密室とし
ての例えば投影光学系のレンズ室の上部に偏って分布
し、レンズ室の下部に吸光物質を含む空気が滞留しやす
くなる傾向がある。そこで、本例では、このような分子
量の差によるパージガスの分布の偏りをなくすように給
気口及び排気口を設置する。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. At the time of maintenance of the projection exposure apparatus, the work may be performed by opening the airtight chamber inside the illumination optical system or the projection optical system to the air (atmosphere) in the clean room. A large amount of air enters the air. After such work, when performing exposure with the airtight chamber closed again, if a gas having a very small molecular weight compared to air, such as helium gas, is used as a purge gas, the molecular weight of helium gas and the molecular weight of air will be reduced. Due to the difference from the (average molecular weight), the helium gas tends to be unevenly distributed, for example, in the upper part of the lens chamber of the projection optical system as an airtight chamber, and air containing the light absorbing substance tends to stay in the lower part of the lens chamber. Therefore, in the present embodiment, the supply port and the exhaust port are provided so as to eliminate the bias of the distribution of the purge gas due to such a difference in molecular weight.

【００６９】図５は、本例の投影光学系１８のレンズ室
７６Ａを示す縦断面に沿う端面図であり、この図５にお
いて、レンズ室７６Ａの上部の鏡筒３０に給気口５０Ｄ
１，５０Ｄ２が形成され、レンズ室７６Ａの下部の鏡筒
３０に排気口５１Ｄ１，５１Ｄ２が形成され、給気口５
０Ｄ１，５０Ｄ２はパージガスを供給するための給気管
７０Ｄ１，７０Ｄ２に接続され、排気口５１Ｄ１，５１
Ｄ２は吸光物質を含む気体を排気するための排気管７１
Ｄ１，７１Ｄ２に接続されている。なお、給気口５０Ｄ
１，５０Ｄ２及び排気口５１Ｄ１，５１Ｄ２を光軸を中
心としてほぼ等角度間隔で３対以上設けてもよい。FIG. 5 is an end view along a longitudinal section showing a lens chamber 76A of the projection optical system 18 of this embodiment. In FIG. 5, an air supply port 50D is provided in the lens barrel 30 above the lens chamber 76A.
1, 50D2 are formed, and exhaust ports 51D1, 51D2 are formed in the lens barrel 30 below the lens chamber 76A.
0D1 and 50D2 are connected to air supply pipes 70D1 and 70D2 for supplying a purge gas, and have exhaust ports 51D1 and 51D2.
D2 is an exhaust pipe 71 for exhausting a gas containing a light absorbing substance.
D1 and 71D2. In addition, air supply port 50D
Three or more pairs of 1, 50D2 and exhaust ports 51D1, 51D2 may be provided at substantially equal angular intervals about the optical axis.

【００７０】本例では、給気管７０Ｄ１，７０Ｄ２内を
流れているパージガスは、給気口５０Ｄ１，５０Ｄ２か
らレンズ室７６Ａ内に流入し、レンズ室７６Ａ内の吸光
物質を含む気体は、排気口５１Ｄ１，５１Ｄ２から排気
管７１Ｄ１，７１Ｄ２に排気される。同様に、窒素ガス
又はネオンガスのように空気に比べて分子量（平均分子
量）が僅かに小さい気体をパージガスとして使用する場
合にも、図５のように排気口５１Ｄ１，５１Ｄ２を給気
口５０Ｄ１，５０Ｄ２よりも低く配置するとよい。ヘリ
ウムガスのように分子量の小さい気体をパージガスとし
て使用する場合には、上述のように、パージガスが上方
に移動しようとするため、レンズ室７６Ａの上部からパ
ージガスの給気を行い、レンズ室７６Ａ内に入り込んだ
分子量の大きい空気（吸光物質を含む気体）をレンズ室
７６Ａの下部から排気することによって、吸光物質がレ
ンズ室７６Ａの下部に滞留することを防ぐことができ、
より効率的にパージガスによる置換を行うことができ
る。In this embodiment, the purge gas flowing in the air supply pipes 70D1 and 70D2 flows into the lens chamber 76A from the air supply ports 50D1 and 50D2, and the gas containing the light absorbing material in the lens chamber 76A is discharged to the exhaust port 51D1. , 51D2 to the exhaust pipes 71D1, 71D2. Similarly, when a gas having a slightly smaller molecular weight (average molecular weight) than air, such as nitrogen gas or neon gas, is used as a purge gas, the exhaust ports 51D1, 51D2 are connected to the air supply ports 50D1, 50D2 as shown in FIG. It is good to arrange it lower than. When a gas having a small molecular weight such as helium gas is used as the purge gas, the purge gas is supplied from the upper portion of the lens chamber 76A because the purge gas tends to move upward as described above. By exhausting air having a high molecular weight (gas containing a light absorbing substance) from the lower part of the lens chamber 76A, it is possible to prevent the light absorbing substance from staying in the lower part of the lens chamber 76A,
The replacement with the purge gas can be performed more efficiently.

【００７１】逆に、空気よりも分子量の大きい気体、例
えばアルゴンガス、又はクリプトンガス等をパージガス
として使用する場合には、気密室の下部からパージガス
を流入させ、気密室の上部から内部の気体を排気するよ
うに構成することが望ましい。即ち、空気に対するパー
ジガスの分子量（同一気圧での密度）の大きさに応じて
給気口及び排気口の位置を考慮することが望ましい。な
お、本例においても、給気口及び排気口の近傍に開閉自
在のバルブを設ける構成としたり、給気口と排気口との
設置数（総断面積）を異ならせる構成としてもよいこと
は勿論である。Conversely, when a gas having a molecular weight larger than that of air, such as argon gas or krypton gas, is used as the purge gas, the purge gas is introduced from the lower part of the airtight chamber, and the gas inside the airtight chamber is removed from the upper part of the airtight chamber. It is desirable to be configured to exhaust air. That is, it is desirable to consider the positions of the supply port and the exhaust port according to the magnitude of the molecular weight (density at the same atmospheric pressure) of the purge gas with respect to air. In this example, it is also possible to adopt a configuration in which an openable and closable valve is provided in the vicinity of the supply port and the exhaust port, or a configuration in which the number of the supply ports and the exhaust ports (the total cross-sectional area) are different. Of course.

【００７２】次に、本発明の第５の実施の形態について
図６を参照して説明する。図６は、本例の投影光学系１
８のレンズ室７６Ａを示す縦断面に沿う端面図であり、
この図６において、パージガスを供給するための給気管
７０Ｅの先端のほぼＵ字型の給気部５０Ｅは、鏡筒３０
を通してレンズ室７６Ａの内部に設置され、吸光物質を
含む気体を排気するための排気管７１Ｅの先端のほぼＵ
字型の排気部５１Ｅも、鏡筒３０を通してレンズ室７６
Ａの内部に給気部５０Ｅに対向するように設置されてい
る。給気部５０Ｅ及び排気部５１Ｅはそれぞれ露光光を
遮らないように鏡筒３０の内面に沿って配置され、給気
部５０Ｅ及び排気部５１Ｅには、それぞれ多数の小さい
通気孔５０Ｅａ及び５１Ｅａが設けられており、これら
の通気孔を介してパージガスの給気及び内部の気体の排
気が行われる。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a projection optical system 1 of the present example.
8 is an end view along a longitudinal section showing a lens chamber 76A of No. 8;
In FIG. 6, a substantially U-shaped air supply section 50E at the tip of an air supply pipe 70E for supplying a purge gas is provided with a lens barrel 30.
Is provided inside the lens chamber 76A through the through hole, and approximately U at the end of an exhaust pipe 71E for exhausting a gas containing a light absorbing substance.
The V-shaped exhaust part 51E also passes through the lens barrel 30 through the lens barrel 76.
A is installed inside A so as to face the air supply unit 50E. The air supply unit 50E and the exhaust unit 51E are respectively arranged along the inner surface of the lens barrel 30 so as not to block the exposure light, and the air supply unit 50E and the exhaust unit 51E are provided with a large number of small ventilation holes 50Ea and 51Ea, respectively. The purge gas is supplied and the internal gas is exhausted through these ventilation holes.

【００７３】また、レンズ室７６Ａ内の凹凸部のように
吸光物質が滞留しやすい部分をパージガスが流れ易くな
るように、給気口及び排気口に対応する通気孔５０Ｅ
ａ，５１Ｅａの位置を調整している。このように給気口
及び排気口の形状、大きさ、設置位置等を調整すること
によって、レンズ室７６Ａ内におけるパージガスの流路
等を細かく調整することができる。従って、投影光学系
の内部のように微細な構造物が多数設置され、吸光物質
が滞留し易くなっているような場所であっても、効率的
にパージガスの供給を行うことができ、吸光物質が局所
的に滞留してレンズ室７６Ａ内に不均一に分布してしま
うことによる照度均一性の低下を防ぐことができる。Further, the air holes 50E corresponding to the air supply port and the air exhaust port are provided so that the purge gas can easily flow in the portion where the light absorbing material easily stays, such as the uneven portion in the lens chamber 76A.
The positions of a and 51Ea are adjusted. By adjusting the shape, size, installation position, and the like of the air supply port and the exhaust port, the flow path of the purge gas in the lens chamber 76A can be finely adjusted. Therefore, even in a place where a large number of fine structures are installed such as inside the projection optical system and the light-absorbing substance tends to stay, the purge gas can be efficiently supplied, and the light-absorbing substance can be efficiently supplied. Can be prevented from deteriorating due to stagnation locally and uneven distribution in the lens chamber 76A.

【００７４】次に、本発明の第６の実施の形態について
図７及び図８を参照して説明する。上述の各実施の形態
では、給気管及び排気管等の配管を投影光学系の鏡筒と
は独立に設けて投影光学系内の気体をパージガスで置換
する方法（以下、「細管利用法」と呼ぶ）を使用した
が、本例では、鏡筒を内筒と外筒とから構成される２重
構造とし、内筒と外筒との間の空間（以下、「筒間空
間」と呼ぶ）を吸光物質を含む気体又はパージガスの流
路として利用する方法（以下、「筒間空間利用法」と呼
ぶ）を使用する。Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In each of the above-described embodiments, a method in which pipes such as an air supply pipe and an exhaust pipe are provided independently of the lens barrel of the projection optical system and the gas in the projection optical system is replaced with a purge gas (hereinafter referred to as a “small tube utilization method”). However, in this example, the lens barrel has a double structure composed of an inner cylinder and an outer cylinder, and a space between the inner cylinder and the outer cylinder (hereinafter, referred to as “inter-cylinder space”). (Hereinafter, referred to as “inter-cylinder space utilization method”).

【００７５】図７は、図３の実施の形態に筒間空間利用
法を適用した場合の投影光学系１８Ａのレンズ室７６Ａ
を示す横断面図であり、この図７の投影光学系１８Ａの
レンズ室７６Ａは内筒３０Ａによって囲まれ、内筒３０
Ａは更に外筒３０Ｂによって囲まれ、内筒３０Ａと外筒
３０Ｂとの間の空間は対称に第１の筒間空間７０Ｆ及び
第２の筒間空間７１Ｆに分割されている。また、第１の
筒間空間７０Ｆに接する内筒３０Ａに給気口５０Ｆ１〜
５０Ｆ３が形成され、第２の筒間空間７１Ｆに接する内
筒３０Ａに排気口５１Ｆ１〜５１Ｆ３が形成され、給気
口５０Ｆ１〜５０Ｆ３及び排気口５１Ｆ１〜５１Ｆ３の
近傍にそれぞれ開閉自在のバルブＶＦ１〜ＶＦ６が設置
されている。そして、図１の給気装置３８から給気管６
９Ｂを介して図７の筒間空間７０Ｆにパージガスが供給
され、供給されたパージガスは給気口５０Ｆ１〜５０Ｆ
３を通してレンズ室７６Ａ内に供給されると共に、レン
ズ室７６Ａ内の吸光物質を含む気体は排気口５１Ｆ１〜
５１Ｆ３を通して筒間空間７１Ｆに流れ、筒間空間７１
Ｆ内の気体が図１の排気管７５Ｂを介して回収装置３６
又は排気装置３５に吸引されるように構成されている。FIG. 7 shows the lens chamber 76A of the projection optical system 18A when the inter-cylinder space utilization method is applied to the embodiment of FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a lens chamber 76A of the projection optical system 18A of FIG. 7 surrounded by an inner cylinder 30A.
A is further surrounded by an outer cylinder 30B, and the space between the inner cylinder 30A and the outer cylinder 30B is symmetrically divided into a first inter-cylinder space 70F and a second inter-cylinder space 71F. Further, the air supply ports 50F1 to 50F1 are provided in the inner cylinder 30A in contact with the first inter-cylinder space 70F.
50F3 is formed, and exhaust ports 51F1 to 51F3 are formed in the inner cylinder 30A that is in contact with the second inter-cylinder space 71F. Valves VF1 to VF6 that can be opened and closed near air supply ports 50F1 to 50F3 and exhaust ports 51F1 to 51F3, respectively. Is installed. Then, the air supply device 38 shown in FIG.
9B, a purge gas is supplied to the inter-cylinder space 70F of FIG. 7, and the supplied purge gas is supplied to the supply ports 50F1 to 50F.
3 and the gas containing the light absorbing material in the lens chamber 76A is supplied to the lens chamber 76A through the exhaust ports 51F1 to 51F1.
51F3 flows to the inter-cylinder space 71F,
The gas in F is collected through the exhaust pipe 75B of FIG.
Alternatively, it is configured to be sucked by the exhaust device 35.

【００７６】同様に、図８は、図４の実施の形態に筒間
空間利用法を適用した場合の投影光学系１８Ｂのレンズ
室７６Ａを示す横断面図であり、この図８の投影光学系
１８Ｂのレンズ室７６Ａを囲む内筒３０Ａと外筒３０Ｂ
との間の筒間空間７１Ｇを通してパージガス供給用の給
気管７０Ｇの先端の給気口５０Ｇが設置され、筒間空間
７１Ｇに接する内筒３０Ａに５箇所の排気口５１Ｇ１〜
５１Ｇ５が形成されている。そして、図１の給気装置３
８から給気管６９Ｂ及び図８の給気管７０Ｇ（給気口５
０Ｇ）を介してレンズ室７６Ａ内にパージガスが供給さ
れ、レンズ室７６Ａ内の吸光物質を含む気体は排気口５
１Ｇ１〜５１Ｇ５を通して筒間空間７１Ｇに流れ、筒間
空間７１Ｇ内の気体が図１の排気管７５Ｂを介して回収
装置３６又は排気装置３５に吸引されるように構成され
ている。Similarly, FIG. 8 is a cross-sectional view showing the lens chamber 76A of the projection optical system 18B when the inter-cylinder space utilization method is applied to the embodiment of FIG. Inner tube 30A and outer tube 30B surrounding 18B lens chamber 76A
An air supply port 50G at the tip of an air supply pipe 70G for supplying purge gas is provided through an inter-cylinder space 71G between the inner cylinder 30G and five exhaust ports 51G1 to 51G in an inner cylinder 30A in contact with the inter-cylinder space 71G.
51G5 are formed. And the air supply device 3 of FIG.
8 to the air supply pipe 69B and the air supply pipe 70G of FIG.
0G), a purge gas is supplied into the lens chamber 76A, and the gas containing the light-absorbing substance in the lens chamber 76A is discharged from the exhaust port 5A.
The gas flows into the inter-cylinder space 71G through 1G1 to 51G5, and the gas in the inter-cylinder space 71G is sucked into the recovery device 36 or the exhaust device 35 via the exhaust pipe 75B in FIG.

【００７７】細管利用法では、給気管及び排気管の内壁
の表面積が比較的小さく、従来の高い気密性と低い漏洩
性とを持つ配管設備が転用できるため、パージガスを容
易に高純度のままで供給できる利点がある。一方、本例
の筒間空間利用法では、パージガスが筒間空間内を移動
するため、筒間空間内とほぼ同一温度のパージガスをレ
ンズ室７６Ａ内に供給することができ、レンズ室７６Ａ
内の気体の温度揺らぎによる露光への悪影響（投影光学
系の結像特性の変動等）を小さくできる利点がある。In the method using a thin tube, the surface area of the inner wall of the supply pipe and the exhaust pipe is relatively small, and the conventional piping equipment having high airtightness and low leakage can be diverted. There are advantages to be able to supply. On the other hand, in the inter-cylinder space utilization method of the present embodiment, since the purge gas moves in the inter-cylinder space, a purge gas having substantially the same temperature as that in the inter-cylinder space can be supplied into the lens chamber 76A.
There is an advantage that adverse effects on exposure due to temperature fluctuations of the gas inside (such as fluctuations in the imaging characteristics of the projection optical system) can be reduced.

【００７８】なお、本例の筒間空間利用法は、上述の図
３及び図４の実施の形態以外の他の実施の形態に対して
も適用できることは言うまでもない。また、所定の気密
室のパージには細管利用法を使用して、他の気密室のパ
ージには筒間空間利用法を使用するなど、細管利用法と
筒間空間利用法とを併用するようにしてもよい。以上の
各実施の形態では、投影光学系内のレンズ室内の気体を
パージガスで置換する場合について説明したが、照明光
学系等の気密室についても同様にパージガスによる置換
を行うことにより同様の効果が得られることは勿論であ
る。また、給気口及び排気口の設置数、形状、設置位置
等は、対応する気密室内において許容される吸光物質の
濃度（又は総量）、パージガスによる置換のために許容
される時間、及び気密室を囲む部材の耐圧性等に応じて
最適化することが望ましい。It is needless to say that the inter-cylinder space utilization method of this example can be applied to other embodiments other than the above-described embodiments of FIGS. In addition, the narrow tube utilization method and the inter-cylinder space utilization method are used in such a manner that a narrow tube utilization method is used for purging a predetermined airtight chamber and a cylinder space utilization method is used for purging other airtight chambers. It may be. In each of the above embodiments, the case where the gas in the lens chamber in the projection optical system is replaced with the purge gas has been described. However, the same effect can be obtained by similarly performing the replacement with the purge gas in the airtight chamber such as the illumination optical system. Of course, it can be obtained. The number, shape, and installation position of the air supply and exhaust ports are determined by the concentration (or total amount) of the light-absorbing substance allowed in the corresponding airtight chamber, the time allowed for replacement with the purge gas, and the airtight chamber. It is desirable to optimize according to the pressure resistance and the like of the member surrounding the.

【００７９】なお、給気機構又は排気機構をそれぞれ１
系統だけに限定する必要はなく、例えば、パージガスを
供給する給気装置とは別に、気密室内に酸素ガスを供給
する酸素ガス給気装置を設けるようにしてもよい。この
場合には、パージガスを気密室内に充填する前等に、化
学汚染が発生している気密室内に酸素ガスを供給し、露
光光を照射することにより酸素分子を励起させてその一
部をオゾン分子とし、オゾン分子を光学部材等に付着し
た汚染物質と反応させ、オゾン分子の高い活性を利用し
て光学部材等から汚染物質を分離すること、即ち、オゾ
ン洗浄を行うことができる。また、露光ビームとして真
空紫外光を使用する場合には、酸素分子を含む気体中を
真空紫外光が殆ど透過しないことから、真空紫外光が照
射される光学部材の近傍のみにオゾン分子を生成させ
て、より効率的にオゾン洗浄を行える利点がある。この
ように、酸素ガスを供給する酸素ガス給気装置を更に設
けることによって、投影露光装置に使用されている光学
部材の洗浄度を高め、より高精度な露光を行うことがで
きる。It should be noted that the air supply mechanism or the exhaust mechanism is
It is not necessary to limit the system to only the system. For example, an oxygen gas supply device that supplies oxygen gas into the hermetic chamber may be provided separately from the supply device that supplies the purge gas. In this case, before the purge gas is filled into the hermetic chamber, oxygen gas is supplied into the hermetic chamber where the chemical contamination has occurred, and the exposure light is irradiated to excite the oxygen molecules to partially ozone the ozone. Ozone molecules can be reacted with contaminants adhering to the optical member or the like to separate the contaminants from the optical member or the like using the high activity of the ozone molecules, that is, ozone cleaning can be performed. When vacuum ultraviolet light is used as an exposure beam, ozone molecules are generated only in the vicinity of the optical member irradiated with vacuum ultraviolet light because vacuum ultraviolet light hardly passes through a gas containing oxygen molecules. Therefore, there is an advantage that ozone cleaning can be performed more efficiently. As described above, by further providing the oxygen gas supply device for supplying the oxygen gas, the cleaning degree of the optical member used in the projection exposure apparatus can be increased, and more accurate exposure can be performed.

【００８０】また、上述のように、パージガスの充填の
前に気密室内に大量の吸光物質が存在するような場合に
は、真空ポンプ等によって一旦真空排気を行ってからパ
ージガスを給気することが最も効率的であり、真空排気
を行った後、その気密室内にパージガスを流入させて外
部との気圧差をなくす場合には、装置にそれ程高い強度
が要求されないという利点がある。Further, as described above, when a large amount of light-absorbing substance is present in the hermetic chamber before filling with the purge gas, it is possible to supply the purge gas after once evacuating by a vacuum pump or the like. This is the most efficient, and has the advantage that the apparatus does not need to be so high in strength when the purge gas is flown into the hermetic chamber after evacuating to eliminate the pressure difference with the outside.

【００８１】また、上記の実施の形態では、サブチャン
バ３１、３２、３３内の気体や、投影光学系内のレンズ
室内の気体を回収装置３６で回収し、回収した気体の中
からパージガスを分離して、そのパージガスを再度、給
気装置３８に供給する構成をとっているが、本発明はそ
の構成に限定されるものではない。例えば、サブチャン
バ３２、３３は、照明光学系や投影光学系に比べて、光
路長が短く、且つウエハステージやレチクルステージ等
の可動部分を収容すると共に、ウエハやレチクル交換が
頻繁に行われるために、吸光物質の許容濃度を照明光学
系や投影光学系に比べて、高く設定してもよい。そこ
で、上記の実施の形態の変形例として、回収したパージ
ガスをリサイクルする際、サブチャンバ３１、３２、３
３、及び投影光学系の全てに、回収したパージガスを供
給するのではなく、投影光学系やサブチャンバ３１に比
べて吸光物質の許容濃度を必ずしも低く設定する必要の
ないサブチャンバ３２、３３に回収したパージガスを供
給し、サブチャンバ３１及び投影光学系内のレンズ室内
に、蓄積装置３７に蓄積されたパージガスを供給しても
よい。In the above embodiment, the gas in the sub-chambers 31, 32 and 33 and the gas in the lens chamber in the projection optical system are collected by the collecting device 36, and the purge gas is separated from the collected gas. Then, the purge gas is supplied to the air supply device 38 again, but the present invention is not limited to this configuration. For example, the sub-chambers 32 and 33 have a shorter optical path length than the illumination optical system and the projection optical system, accommodate movable parts such as a wafer stage and a reticle stage, and frequently exchange wafers and reticles. Alternatively, the allowable concentration of the light absorbing substance may be set higher than that of the illumination optical system or the projection optical system. Therefore, as a modified example of the above embodiment, when the collected purge gas is recycled, the sub-chambers 31, 32, 3
3. Instead of supplying the collected purge gas to all of the projection optical systems, the recovery gas is collected in the sub-chambers 32 and 33 where the allowable concentration of the light-absorbing substance does not necessarily need to be set lower than in the projection optical system and the sub-chamber 31. The purge gas stored in the storage device 37 may be supplied to the sub chamber 31 and the lens chamber in the projection optical system.

【００８２】また、上記の実施の形態では、Ｆ2 レーザ
光を露光ビームとして使用したが、露光ビームとして例
えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、Ｋｒ
2 レーザ光（波長１４７ｎｍ）、又はＡｒ2 レーザ光
（波長１２６ｎｍ）等を用いる露光装置、更には露光ビ
ームとして波長２００ｎｍ〜１００ｎｍ程度の真空紫外
光を使用する露光装置に対しても本発明を適用すること
ができる。In the above embodiment, the F 2 laser beam was used as the exposure beam. However, for example, an ArF excimer laser beam (wavelength 193 nm), Kr
2 laser beam (wavelength 147 nm), or Ar 2 laser beam (wavelength 126 nm) exposure apparatus that uses such, and even application of the present invention to an exposure apparatus that uses vacuum ultraviolet light having a wavelength of about 200nm~100nm as exposure beam can do.

【００８３】更に、露光ビームとして例えば波長２４８
ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍの何れか、又はこれらの
近傍に発振スペクトルを持つＹＡＧレーザ等の固体レー
ザの高調波を用いる場合にも本発明が適用される。ま
た、露光ビームとして、例えばＤＦＢ半導体レーザやフ
ァイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単
一波長レーザを、例えばエルビウム（Ｅｒ）（又はエル
ビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）との両方）がドープさ
れたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用い
て紫外光に波長変換した高調波を用いる場合にも本発明
が適用される。Further, for example, a wavelength of 248 is used as an exposure beam.
The present invention is also applicable to a case where a harmonic of a solid-state laser such as a YAG laser having an oscillation spectrum at any of nm, 193 nm, and 157 nm or in the vicinity thereof is used. As an exposure beam, a single-wavelength laser in the infrared or visible range oscillated from, for example, a DFB semiconductor laser or a fiber laser is doped with, for example, erbium (Er) (or both erbium and ytterbium (Yb)). The present invention is also applicable to a case where harmonics amplified by a fiber amplifier and wavelength-converted to ultraviolet light using a nonlinear optical crystal are used.

【００８４】具体的には、単一波長レーザの発振波長を
１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が
１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発
生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調
波が出力される。特に発振波長を１．５４４〜１．５５
３μｍの範囲内とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内
の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波
長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５
８μｍの範囲内とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内
の１０倍高調波、即ちＦ2 レーザとほぼ同一波長となる
紫外光が得られる。Specifically, assuming that the oscillation wavelength of the single-wavelength laser is in the range of 1.51 to 1.59 μm, the eighth harmonic whose generation wavelength is in the range of 189 to 199 nm, or whose generation wavelength is 151 A 10th harmonic within the range of １５159 nm is output. In particular, the oscillation wavelength is set to 1.544 to 1.55.
When the wavelength is within the range of 3 μm, an eighth harmonic within the range of 193 to 194 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the ArF excimer laser can be obtained, and the oscillation wavelength is 1.57 to 1.5.
When it is within the range of 8 μm, 10th harmonic within the range of 157 to 158 nm, that is, ultraviolet light having substantially the same wavelength as the F 2 laser can be obtained.

【００８５】なお、上記の実施の形態の投影光学系は反
射屈折系であるが、それ以外に屈折系又は反射系よりな
る投影光学系を使用する場合にも本発明が適用できる。
更に、上記の各実施の形態は、本発明をステップ・アン
ド・スキャン方式の投影露光装置に適用したものである
が、本発明はステッパー等の一括露光型の投影露光装
置、更には投影光学系を使用しないプロキシミティ方式
の露光装置等にも適用できることは明らかである。Although the projection optical system of the above embodiment is a catadioptric system, the present invention can be applied to a case where a projection optical system composed of a refraction system or a reflection system is used.
Further, in each of the above embodiments, the present invention is applied to a step-and-scan type projection exposure apparatus, but the present invention is applied to a batch exposure type projection exposure apparatus such as a stepper, and furthermore, a projection optical system. It is apparent that the present invention can be applied to a proximity type exposure apparatus or the like which does not use the above.

【００８６】また、上記の実施の形態の照明光学系及び
投影光学系は、各光学部材を所定の位置関係で支持部材
や鏡筒内に配置して調整を行った後、支持部材及び鏡筒
を不図示のコラムに設置することによって組み上げられ
る。そして、この組立調整と共に、ステージ系、レーザ
干渉計、及び装置内部のパージを行うための給排気機構
等の組立及び調整を行い、各構成要素を、電気的、機械
的又は光学的に連結することによって上記の実施の形態
の投影露光装置が組み上げられる。この場合の作業は温
度管理が行われたクリーンルーム内で行うことが望まし
い。In the illumination optical system and the projection optical system according to the above-described embodiments, the respective optical members are arranged in a support member or a lens barrel in a predetermined positional relationship, and the adjustment is performed. Is installed in a column (not shown). In addition to the assembly adjustment, the stage system, the laser interferometer, and the supply and exhaust mechanism for purging the inside of the apparatus are assembled and adjusted, and the respective components are electrically, mechanically, or optically connected. Thus, the projection exposure apparatus of the above embodiment is assembled. The work in this case is desirably performed in a clean room where the temperature is controlled.

【００８７】そして、上記の投影露光装置によって露光
が行われたウエハが、現像工程、パターン形成工程、ボ
ンディング工程等を経ることによって、半導体素子等の
デバイスが製造される。なお、本発明は上述の実施の形
態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の構成を取り得ることは勿論である。Then, a device such as a semiconductor element is manufactured by subjecting the wafer exposed by the above-mentioned projection exposure apparatus to a developing step, a pattern forming step, a bonding step and the like. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the spirit of the present invention.

【００８８】[0088]

【発明の効果】本発明の第１の露光方法によれば、複数
の気密室内の気体はそれぞれ給気口側から排気口側に円
滑に流れるため、不純物を含む気体を効率的に排気でき
る。更に、仮に或る気密室から不純物を含む脱ガスが発
生するような場合でも、その脱ガスが他の気密室に流入
又は逆流することを防止できる。従って、露光ビームに
対する吸収の大きい物質を効率的に除去して、露光ビー
ムの光量を高く維持できるため、半導体素子等のデバイ
スを製造する際のスループットの向上を図ることができ
る。According to the first exposure method of the present invention, the gas in the plurality of hermetic chambers smoothly flows from the supply port side to the exhaust port side, so that the gas containing impurities can be efficiently exhausted. Furthermore, even in the case where degas including impurities is generated from a certain hermetic chamber, it is possible to prevent the degas from flowing into or flowing back into another hermetic chamber. Accordingly, a substance having a large absorption with respect to the exposure beam can be efficiently removed, and the light amount of the exposure beam can be maintained high, so that the throughput in manufacturing a device such as a semiconductor element can be improved.

【００８９】また、本発明の第２の露光方法によれば、
気密室に対して給気及び排気を行う際のその気密室内に
おける気体の流路や流量の制御が容易であり、露光ビー
ムに対する吸収の大きい不純物が気密室内に局所的に滞
留することを防止できる。また、その気密室内の気体を
一定方向に一様に流通させたりできるため、露光ビーム
に対する吸収の大きい物質を効率的に除去して、露光ビ
ームの光量を高く維持できる。According to the second exposure method of the present invention,
It is easy to control the flow path and flow rate of the gas in the airtight chamber when supplying and exhausting air to the airtight chamber, and it is possible to prevent impurities having a large absorption for the exposure beam from locally staying in the airtight chamber. . Further, since the gas in the airtight chamber can be uniformly circulated in a certain direction, a substance having a large absorption for the exposure beam can be efficiently removed, and the light amount of the exposure beam can be maintained high.

【００９０】次に、本発明の露光装置によれば、本発明
の露光方法を実施できる。Next, according to the exposure apparatus of the present invention, the exposure method of the present invention can be implemented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】 本発明の第１の実施の形態の投影露光装置を
示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図２】 図１中の投影光学系１８の構成を示す断面図
である。FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of a projection optical system 18 in FIG.

【図３】 本発明の第２の実施の形態の気密室としての
レンズ室７６Ａの概略構成を示す横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a lens chamber 76A as an airtight chamber according to a second embodiment of the present invention.

【図４】 本発明の第３の実施の形態のレンズ室７６Ａ
の概略構成を示す横断面図である。FIG. 4 shows a lens chamber 76A according to a third embodiment of the present invention.
It is a cross-sectional view which shows schematic structure of.

【図５】 本発明の第４の実施の形態のレンズ室７６Ａ
を示す縦断面に沿う端面図である。FIG. 5 shows a lens chamber 76A according to a fourth embodiment of the present invention.
It is an end elevation along a longitudinal section which shows.

【図６】 本発明の第５の実施の形態のレンズ室７６Ａ
を示す縦断面に沿う端面図である。FIG. 6 shows a lens chamber 76A according to a fifth embodiment of the present invention.
It is an end elevation along a longitudinal section which shows.

【図７】 本発明の第６の実施の形態のレンズ室７６Ａ
の概略構成を示す横断面図である。FIG. 7 shows a lens chamber 76A according to a sixth embodiment of the present invention.
It is a cross-sectional view which shows schematic structure of.

【図８】 その第６の実施の形態の別の例を示す横断面
図である。FIG. 8 is a transverse sectional view showing another example of the sixth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…露光光源、１３…レチクル、１８…投影光学系、１
９…ウエハ、３５…排気装置、３６…回収装置、３７…
蓄積装置、３８…給気装置、５０Ａ１〜５０Ａ７…給気
口、５１Ａ１〜５１Ａ７…排気口、７０Ａ…給気管、７
１Ａ…排気管、７６Ａ〜７６Ｇ…レンズ室、Ｍ１…主
鏡、Ｍ２…副鏡、Ｓ１〜Ｓ４，Ｓ３Ａ〜Ｓ３Ｆ…酸素濃
度センサ、Ｖ１〜Ｖ１１，ＶＢ１〜ＶＢ６…バルブ1: exposure light source, 13: reticle, 18: projection optical system, 1
9: Wafer, 35: Exhaust device, 36: Recovery device, 37 ...
Storage device, 38: air supply device, 50A1 to 50A7: air supply port, 51A1 to 51A7: exhaust port, 70A: air supply pipe, 7
1A: exhaust pipe, 76A to 76G: lens chamber, M1: primary mirror, M2: secondary mirror, S1 to S4, S3A to S3F: oxygen concentration sensor, V1 to V11, VB1 to VB6: valve

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 露光ビームで第１物体を照明し、該第１
物体のパターンを経た露光ビームで第２物体を露光する
露光方法において、 前記露光ビームの光路上に設けられた複数の気密室に対
して互いに独立に内部の不純物を含む気体の排気と、前
記露光ビームが透過する気体の給気とを制御することを
特徴とする露光方法。Illuminating a first object with an exposure beam;
An exposure method for exposing a second object with an exposure beam having passed through a pattern of an object, wherein a plurality of hermetic chambers provided on an optical path of the exposure beam are each independently evacuated to gas containing impurities therein; An exposure method comprising controlling supply of gas through which a beam passes. 【請求項２】 露光ビームで第１物体を照明し、該第１
物体のパターンを経た露光ビームで第２物体を露光する
露光方法において、 前記露光ビームの光路上に設けられた気密室に対して排
気口を介して内部の不純物を含む気体の排気を行い、給
気口を介して前記露光ビームが透過する気体の給気を行
うと共に、 前記排気口及び前記給気口の少なくとも一方を複数個設
けたことを特徴とする露光方法。Illuminating a first object with an exposure beam;
In an exposure method for exposing a second object with an exposure beam having passed through a pattern of an object, a gas containing impurities therein is exhausted through an exhaust port to an airtight chamber provided on an optical path of the exposure beam. An exposure method, comprising: supplying a gas through which the exposure beam passes through an air port, and providing a plurality of at least one of the exhaust port and the air supply port. 【請求項３】 前記気密室の内部から前記気体及び前記
不純物の排気を行う際に、前記不純物の濃度をモニタす
ることを特徴とする請求項１又は２記載の露光方法。3. The exposure method according to claim 1, wherein the concentration of the impurities is monitored when the gas and the impurities are exhausted from inside the hermetic chamber. 【請求項４】 前記気密室の内壁の表面積の大きさに応
じて、前記不純物を含む気体の排気と前記露光ビームが
透過する気体の給気とを制御することを特徴とする請求
項１〜３の何れか一項記載の露光方法。4. The method according to claim 1, wherein an exhaust of the gas containing the impurities and a supply of a gas transmitted through the exposure beam are controlled in accordance with the surface area of the inner wall of the airtight chamber. 4. The exposure method according to claim 3. 【請求項５】 露光ビームで第１物体を照明し、該第１
物体のパターンを経た露光ビームで第２物体を露光する
露光装置において、 前記露光ビームの光路上に設けられた複数の気密室に対
して互いに独立に内部の不純物を含む気体の排気と前記
露光ビームが透過する気体の給気とを行う給排気機構
と、 前記複数の気密室の少なくとも一部で前記不純物の濃度
を計測する濃度計と、を有することを特徴とする露光装
置。Illuminating a first object with an exposure beam;
An exposure apparatus for exposing a second object with an exposure beam having passed a pattern of an object, wherein a plurality of hermetic chambers provided on an optical path of the exposure beam are each independently evacuated to gas containing impurities therein and the exposure beam. An exposure apparatus comprising: a supply / exhaust mechanism configured to supply a gas through which air passes; and a densitometer that measures a concentration of the impurity in at least a part of the plurality of hermetic chambers. 【請求項６】 露光ビームで第１物体を照明し、該第１
物体のパターンを経た露光ビームで第２物体を露光する
露光装置において、 前記露光ビームの光路上に配置された気密室と、 前記気密室に対して給気口を介して前記露光ビームが透
過する気体を供給する給気管と、 前記気密室から排気口を介して内部の不純物を含む気体
を排気する排気管と、 前記排気管及び前記給気管を介して前記気密室の内部の
不純物を含む気体の排気と前記露光ビームが透過する気
体の給気とを行う給排気機構とを備え、前記排気口及び
前記給気口の少なくとも一方が複数個設けられているこ
とを特徴とする露光装置。6. illuminating a first object with an exposure beam;
An exposure apparatus for exposing a second object with an exposure beam having passed through a pattern of an object, wherein the exposure beam is transmitted through an airtight chamber disposed on an optical path of the exposure beam via an air supply port to the airtight chamber. An air supply pipe for supplying gas; an exhaust pipe for exhausting gas containing impurities from the hermetic chamber via an exhaust port; and a gas containing impurities inside the hermetic chamber via the exhaust pipe and the air supply pipe. And an air supply / exhaust mechanism for supplying air through which the exposure beam passes, wherein at least one of the exhaust port and the air supply port is provided in plurality. 【請求項７】 前記排気口と前記給気口とが互いに上下
に位置ずれして配置されていることを特徴とする請求項
６記載の露光装置。7. The exposure apparatus according to claim 6, wherein the exhaust port and the air supply port are vertically displaced from each other. 【請求項８】 前記給気管の端部及び前記排気管の端部
がそれぞれ前記気密室内に引き込まれていることを特徴
とする請求項６又は７記載の露光装置。8. The exposure apparatus according to claim 6, wherein an end of the air supply pipe and an end of the exhaust pipe are drawn into the hermetic chamber. 【請求項９】 前記気密室はレンズ室であることを特徴
とする請求項５〜８の何れか一項記載の露光装置。9. The exposure apparatus according to claim 5, wherein the airtight chamber is a lens chamber.
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