JP2005005395A

JP2005005395A - ガス給排気方法及び装置、鏡筒、露光装置及び方法

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Publication number: JP2005005395A
Application number: JP2003165524A
Authority: JP
Inventors: Takashi Aoki; 貴史青木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-06-10
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】ガスの排気通路を作業性良く容易に構築すること。
【解決手段】密閉室Ｈの壁内部に排気通路１０を形成し、排気通路１０の下端部を排気開口部１１を介して密閉室Ｈの下端部内と連通させる。排気通路１０の上端部はフランジＦＬが形成されている分割鏡筒５０２の高さ位置まで延びている。密閉室Ｈ内のガスは、脱ガスや不純物とともに、密閉室Ｈの下端部の排気開口部１１及び排気通路１０を介して、フランジＦＬに形成された排気通路１０の上端部から排気される。
【選択図】図２

Description

本発明は、密閉室内にガスを供給する一方、該密閉室内から該ガス及び密閉室内の不純物等を排気するガス給排気方法及びガス給排気装置、該ガス給排気装置を備え、光学素子を保持する鏡筒、該鏡筒を備え、マスクに形成されたパターンを基板に転写する露光装置及び露光方法に関する。
【０００１】
【背景技術】
従来より、半導体デバイスや液晶表示デバイスを、リソグラフィ技術を用いて製造する際には、パターンが形成されたマスクに露光用照明光（露光光）を照射し、このマスクのパターンの像を、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハやガラステンプレート等の感光性基板上に投影露光する露光装置が使用されている。近年においては、基板上のショット領域に投影されるパターン形状の微細化の要求に伴い、使用される露光光は短波長化される傾向にあり、これまでの水銀ランプに代わってＫｒＦ（クリプトンフッ素）エキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（アルゴンフッ素）エキシマレーザ（１９３ｎｍ）を用いた露光装置が実用化されつつある。また、更なるパターン形状の微細化を目指してＦ_２（フッ素）レーザ（１５７ｎｍ）を用いた露光装置の開発も進められている。
【０００２】
露光光の波長が１８０ｎｍ以下といった真空紫外線光の場合、露光光の通過する空間である光路空間内に酸素分子、水分子、二酸化炭素分子、有機物などと言った、かかる波長域の光に対し強い吸収特性を備える物質（以下「吸光物質」という）が存在していると、露光光は吸光物質によって吸収されてしまい十分な強度で基板上に到達できない。したがって、真空紫外線光を用いた露光装置では、十分な光量を有する露光光でマスクのパターン像を基板上に転写するために、露光光の通過する光路空間を密閉室として外部からの吸光物質の流入を遮断するとともに、露光処理を行うに際し光路空間内に存在する吸光物質を低減する作業が行われるようになっている。従来、光路空間内の吸光物質を低減する方法としては、露光光に対する吸収性の少ない特性を有する、ヘリウム、アルゴン、窒素などといった物質（以下「不活性ガス」という）を光路空間内に供給してこの光路空間を不活性ガスで満たすといった方法がある。
【０００３】
ところで、上述したような露光装置において、露光光の通過する光路空間には鏡筒により保持されている光学素子（レンズ）が複数配置されており、光路空間はこの鏡筒によって密閉室とされている。そして、密閉室である鏡筒の上部には外部よりガス供給用の配管が接続され、この配管を介して鏡筒の上部に不活性ガスが供給され、不活性ガスが鏡筒の下部まで流れた後、鏡筒の下部に接続した排気用の配管を介して鏡筒の下部から不活性ガスや吸光物質を含む不純物等が鏡筒の外に排気されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
鏡筒は、その外周面の所定高さ位置に形成したフランジを介して露光装置のボディフレーム上に搭載されており、フランジがボディフレームの上端面に固定される。鏡筒のフランジよりも上方部分はボディフレームの上端面から起立して突出するが、鏡筒のフランジよりも下方部分はボディフレームの上端面に形成した取り付け穴から挿入されて、ボディフレーム内に収容される。このため、鏡筒のフランジよりも上方部分は、ボディフレームによって囲まれておらず、その周囲は空間的な余裕が比較的あるのに対し、鏡筒のフランジよりも下方部分は取り付け穴やボディフレームによって囲まれていて、その周囲は空間的な余裕がない。また、鏡筒の最下端部はウエハステージに接近し、該ウエハステージの周囲にはウエハステージ関連の周辺機器が配置されていて、鏡筒の最下端部の周囲は特に空間的な余裕がない。
【０００５】
したがって、鏡筒に対して外部から配管を接続する際、鏡筒のフランジよりも下の下方部分では配管を接続するのが困難であり、特に鏡筒の最下端部では配管を接続するのが非常に困難である。
【０００６】
このように、露光装置のボディフレーム内では、空間的な余裕がなく、配管作業が煩雑となって作業時の負担が大きくなり、作業性が低下する。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ガスの排気通路を作業性良く容易に構築することができるガス給排気方法及びガス給排気装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、ガスの排気通路が作業性良く構築されるとともに、鏡筒自体の組み立て作業や調整作業の能率を向上させることができる鏡筒を提供することを目的とする。
【０００８】
さらに、投影光学系としてこの鏡筒を備えることにより精度良い露光処理を行うことができる露光装置、光路空間内の吸光物質を低減することによって精度のよい露光処理を行うことができる露光方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する、本発明の請求項１に記載のガス給排気方法は、密閉室（Ｈ）の一端部（例えば密閉室の上端部）からガスを供給する一方、該ガスが該密閉室の他端部（例えば密閉室の下端部）に流れた後、前記ガスを、前記密閉室の外に排気するガス給排気方法において、前記密閉室の他端部に流れた前記ガスを、前記密閉室の外周に設けたフランジ（ＦＬ）から又は該フランジ（ＦＬ）と前記密閉室（Ｈ）の一端部との間から前記密閉室の外に排気することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項５に記載の給排気装置は、密閉室の一端部（例えば密閉室の上端部）からガスを供給する一方、該ガスが該密閉室の他端部（例えば密閉室の下端部）に流れた後、前記ガスを、前記密閉室の外に排気するガス給排気装置において、前記密閉室の他端部に流れた前記ガスを、前記密閉室の外周に設けたフランジ（ＦＬ）から又は該フランジと前記密閉室（Ｈ）の一端部との間から前記密閉室の外に排気する排気機構（１０，１１，１２，２０，２１，２１１，２０４）を備えてなることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、密閉室の他端部（下端部）に流れたガスは、該他端部から密閉室の外に排気されるのではなく、一旦フランジやフランジと密閉室の一端部（上端部）との間の位置まで戻され、この後フランジから又はフランジと密閉室の一端部との間の位置から密閉室の外に排気される。
【００１２】
本発明の給排気方法、装置によれば、密閉室を構成する筒体のフランジの下方部分に配管を接続することなく（配管の困難な場所での配管作業を行うことなく）、ガスの給排気を行うことが出来る。また、密閉室に供給されたガスは密閉室の一端部（上端部）から他端部（下端部）に流れた後（密閉室全体を流れた後）、密閉室の壁部自身からの脱ガスや密閉室内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより密閉室内は次第に不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになる。
【００１３】
上述のガス給排気方法、ガス給排気装置において、前記密閉室の壁内部に排気通路（１０）を形成し、この排気通路を介して、前記密閉室の他端部に流れたガスを、前記フランジから又は該フランジと前記密閉室の一端部との間から前記密閉室の外に排気することが好ましい。
【００１４】
これにより、密閉室の他端部（下端部）に流れたガスを一旦フランジやフランジと密閉室の一端部（上端部）との間の位置まで戻すための配管を、密閉室を構成する筒体に接続しなくても済み、煩雑な配管作業を行うことなくガスの給排気が行え、作業性が向上する。
【００１５】
また、前記フランジの内部に前記排気通路と連通するフランジ内排気通路（２０）を形成して、前記密閉室の他端部に流れた前記ガスを、排気通路（１０）及びフランジ内排気通路（２０）を介して前記密閉室の外に排気することが好ましい。
【００１６】
これにより、ガス等を排気するための配管の長さを可及的に短くすることが可能となる。
また、前記フランジと前記密閉室の一端部（上端部）との間の位置に前記排気通路と連通する排気口（１２）を形成して、前記密閉室の他端部に流れた前記ガスを、排気通路（１０）及び排気口（１２）を介して前記密閉室の外に排気することが好ましい。
【００１７】
これにより、ガス等を排気するための配管がより容易となる。
また、本発明の請求項９に記載の鏡筒は、複数の光学素子（Ｌ１乃至Ｌ１３等）を保持し、外周にフランジ（ＦＬ）が形成された鏡筒（ＰＫ）において、前記鏡筒（ＰＫ）の一端部と前記フランジ（ＦＬ）との間からガスを供給するガス給気装置（２０３，２０７，２１５）と、前記鏡筒（ＰＫ）の他端部に流れたガスを、前記フランジから又は該フランジと前記鏡筒の一端部との間から前記鏡筒の外に排気する排気機構（１０，１１，１２，２０，２１，２１１，２０４）とを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の鏡筒によれば、鏡筒のフランジの下方部分に配管を接続することなく（配管の困難な場所での配管作業を行うことなく）、ガスの給排気を行うことが出来る。また、鏡筒に供給されたガスは鏡筒の一端部（上端部）から他端部（下端部）に流れた後（鏡筒全体を流れた後）、鏡筒内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより次第に鏡筒は不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになる。
【００１９】
上述の鏡筒において、前記鏡筒の壁内部に該鏡筒の他端部から一端部に向けて延びる排気通路（１０）を形成し、この排気通路を介して、前記鏡筒の他端部に流れたガスを、前記フランジから又は該フランジと前記鏡筒の一端部との間から前記鏡筒の外に排気することが好ましい。
【００２０】
これにより、鏡筒の他端部（下端部）に流れたガスを一旦フランジやフランジと鏡筒の一端部（上端部）との間の位置まで戻すための配管を、鏡筒に接続しなくても済み、煩雑な配管作業を行うことなくガスの給排気が行え、作業性が向上する。
【００２１】
また、本発明の請求項１３に記載の露光装置は、マスク（２２０）に形成されたパターンを所定面上に転写する投影光学系（１５０）を備える露光装置において、前記投影光学系は複数の光学素子（Ｌ１乃至Ｌ１３等）で構成され、該複数の光学素子は請求項９乃至１２のいずれかに記載の鏡筒（ＰＫ）で保持されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の露光装置によれば、投影光学系の複数の光学素子を保持する鏡筒として上述した本発明の鏡筒を備えることにより、鏡筒のフランジの下方部分に配管を接続することなく（配管の困難な場所での配管作業を行うことなく）、ガスの給排気を行うことが出来る。また、鏡筒に供給されたガスは鏡筒の一端部（上端部）から他端部（下端部）に流れた後（鏡筒全体を流れた後）、鏡筒内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより次第に鏡筒は不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになり、パターンの転写を精度良く行うことが出来る。
【００２３】
また、本発明の請求項１８に記載の露光方法は、露光光（ＥＬ）を用いてパターンを被露光基板（２３０）に転写露光する露光方法において、前記露光光の光路を含む空間を形成する密閉室（Ｈ）内にガスを供給する一方、該ガスが前記密閉室（Ｈ）の他端部に流れた後、前記ガスを前記密閉室（Ｈ）の外に排気するガス給排気を、請求項１乃至４のいずれかに記載のガス給排気方法によって行い、前記密閉室（Ｈ）内の前記ガスの濃度が所定値に達した後、露光処理を行うことを特徴とする。
【００２４】
本発明の露光方法によれば、露光光の光路を含む空間を形成する密閉室のガスの給排気は、密閉室を構成する筒体のフランジの下方部分に配管を接続することなく（配管の困難な場所での配管作業を行うことなく）行うことが出来る。また、密閉室に供給されたガスは密閉室の一端部（上端部）から他端部（下端部）に流れた後（密閉室全体を流れた後）、密閉室内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより密閉室内は不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになり、比較的短時間で密閉室内のガスの濃度が所定値に達する。さらに、密閉室内のガスの濃度が所定値に達した後、露光処理を行うので、精度良く露光処理を行うことが出来る。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下本発明のガス給排気方法、ガス給排気装置、鏡筒、露光装置及び露光方法の実施形態について図１乃至図６を参照して説明する。
【００２６】
図１は本発明のガス供給装置及び露光装置の一実施形態を示す全体構成図、図２は図１の露光装置に装備される投影光学系（鏡筒）の一実施態様を示す縦断面図、図３は図２の投影光学系（鏡筒）の変形例を示す縦断面図、図４（ａ）は図２又は図３の分割鏡筒５０４の壁部内に形成された排気通路を示す横断面図、図４（ｂ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図、図５は分割鏡筒５０３と分割鏡筒５０４とが接続された状態を示す縦断面図、図６は分割鏡筒の接続部の他の実施態様を示す部分縦断面図である。
【００２７】
まず本実施形態の露光装置の全体構成及び動作について、図１を参照して説明する。
本実施形態においては、露光用ビームとしてＦ_２レーザー光を用いるステップ・アンド・スキャン型投影露光装置を例示して本発明を説明する。
【００２８】
露光装置１００は、光源１１０、照明光学系１２０、レチクル操作部１４０、投影光学系（ＰＬ）１５０、ウエハ操作部１６０、アライメント系１７０、局所ガス供給部（パージ部）１８０、環境制御系２００及び図示せぬ制御部等を有する。
【００２９】
なお以下の説明においては、投影光学系１５０の光軸と直交して紙面と垂直な方向をＸ方向、投影光学系１５０の光軸と直交して紙面と平行な方向をＹ方向、また、Ｘ、Ｙ方向と直交して投影光学系１５０の光軸と平行な方向をＺ方向とする。
【００３０】
光源１１０は、真空紫外域である波長１５７ｎｍのパルスレーザー光を発生するＦ_２レーザーである。光源１１０より出射された光ビームは、照明光学系１２０に入射される。
【００３１】
照明光学系１２０は、光源１１０より射出された光ビームの整形及び照度の均一化等の処理を行い、生成した露光光を転写すべきパターンが形成されたレチクル（Ｒ）２２０に照射する。
【００３２】
照明光学系１２０は、可動ミラーを有し光源１１０より射出された光ビームの位置合わせを行うビームマッチングユニット（ＢＭＵ）１２１、光ビームの減光率を調整する可変減光器としての光アッテネータ１２２、光ビームを整形するビーム整形光学系１２３、露光光の光量分布を調整するオプティカル・インテグレータとしてのフライアイレンズ１２４、露光光の光量分布を円形、複数の偏心領域、輪状帯などで決定して照明条件を決定する開口絞り１２５、露光光量検出のために光ビームを分岐するビームスプリッタ１２６、ミラー１２７及び１３１、リレーレンズ１２８及び１３０、照明領域を規定するレチクルブラインド（視野絞り）１２９、コンデンサレンズ系１３２及びこれらを収容する照明系チャンバ１３３を有する。
【００３３】
このような照明光学系１２０においては、光源１１０より射出された光ビームは、ビームマッチングユニット１２１において光軸が照明光学系１２０の光軸と一致するように調整され、光アッテネータ１２２に入射される。光アッテネータ１２２の減光率は、図示せぬ制御部からの制御信号に基づいて段階的又は連続的に調整されるようになっており、これにより露光光量の調整がなされる。なお、露光光量の調整は、光源１１０における光ビームの出力エネルギーの制御と合わせて行われる。
【００３４】
光アッテネータ１２２を通過した光ビームは、ビーム整形光学系１２３において断面形状が整形され、フライアイレンズ１２４において光量分布が均一化された後、開口絞り１２５を介してビームスプリッタ１２６に入射される。
【００３５】
ビームスプリッタ１２６は、透過率が高く反射率が低いビームスプリッタ１２６であって、これにより反射された光は、図示せぬインテグレータセンサに入射され光量が計測される。そして、計測された光量、及び、予め記憶されているビームスプリッタ１２６の透過率あるいは反射率に基づいて、図示せぬ制御部において露光光ＥＬの光量が検出され、これに基づいてその光量の制御が行われる。
【００３６】
ビームスプリッタ１２６を通過した露光光ＥＬは、ミラー１２７によりほぼ水平方向に反射され、リレーレンズ１２８を介してレチクルブラインド１２９に達する。
【００３７】
レチクルブラインド１２９は、レチクル２２０のパターン面と光学的にほぼ共役な面に配置された、レチクル２２０のパターン面の照明領域外（露光範囲外）を覆うことによりレチクル２２０の照明領域を規定する遮光板である。レチクルブラインド１２９は、固定ブラインド及び可動ブラインドを有し、露光光ＥＬが照射されるレチクル２２０の照明領域を、投影光学系１５０の円形視野内で露光光ＥＬの光軸を中心としてＸ方向に延びる矩形形状に規定する。またレチクルブラインド１２９は、走査露光中、レチクル２２０が移動される走査方向（本実施形態ではＹ方向）の照明領域の幅を所定の幅に制御する。
【００３８】
レチクルブラインド１２９を通過した露光光ＥＬは、リレーレンズ１３０、ミラー１３１及びコンデンサレンズ系１３２を介してレチクル操作部１４０に入射され、レチクル２２０のパターン面上の所定の領域を照明する。
【００３９】
照明光学系１２０のこれらビームマッチングユニット１２１からコンデンサレンズ系１３２に至る各構成部は、Ｆ２レーザー光である露光光ＥＬに対してエネルギー吸収の少ない不活性ガス（透過性ガス、例えばヘリウム、窒素等）、若しくはこれらヘリウム、窒素等の混合ガスを充満させた照明系チャンバ１３３内に収容されている。
【００４０】
照明系チャンバ１３３は、バルブ２０９を介して不活性ガス回収装置２０４に接続され、またバルブ２０５を介して不活性ガス供給装置２０３に接続されている。従って、バルブ２０５及びバルブ２０９をそれぞれ開くことによって、照明系チャンバ１３３内の空気が排気される一方、照明系チャンバ１３３内に不活性ガスが供給されて、照明系チャンバ１３３内の空気が不活性ガスに置換される。
【００４１】
レチクル操作部１４０は、投影光学系１５０と照明光学系１２０との間に設けられ、レチクル（マスク）２２０を保持し、照明光学系１２０より出射され投影光学系１５０に入射される露光光ＥＬにレチクル２２０上のパターンの所望の領域が適切に照射されるように、その位置、姿勢を制御する。
【００４２】
レチクル操作部１４０は、レチクルステージ１４１、図示せぬレーザー干渉計システム及びレチクル室１４２を有する。
レチクルステージ１４１は、所定のストロークでＹ方向に移動可能に、またＸＹ平面内で回転方向及び並進方向に微動可能に、レチクル２２０を保持する。レチクルステージ１４１は、図示しない少なくとも６つの測長軸を有するレーザー干渉計システムによって、Ｘ、Ｙ方向の位置、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの３つの回転量（ピッチング量、ローリング量、ヨーイング量）、及び、Ｚ方向の位置（投影光学系１５０との間隔）が計測されている。レチクルステージ１４１は、これらの計測結果より図示せぬ制御部において生成される制御信号に基づいて、レチクル２２０を所望の位置、姿勢に調整し、また、走査露光時に、ウエハ２３０の移動に同期して、露光光ＥＬの照明領域に対してレチクル２２０を走査方向（Ｙ方向）に所定の速度で移動する。
【００４３】
レチクルステージ１４１は、露光光ＥＬに対してエネルギー吸収の少ない不活性ガスを充満させたレチクル室１４２に収容されている。
レチクル室１４２は、バルブ２１０を介して不活性ガス回収装置２０４に接続され、またバルブ２０６を介して不活性ガス供給装置２０３に接続されている。従って、バルブ２０６及びバルブ２１０をそれぞれ開くことによって、レチクル室１４２内の空気が排気される一方、レチクル室１４２内に不活性ガスが供給されて、レチクル室１４２内の空気が不活性ガスに置換される。
【００４４】
投影光学系１５０（ＰＬ）は、レチクル２２０のパターンの縮小像を、露光光ＥＬの照明領域と共役な露光領域（ウエハ２３０での露光光ＥＬの照射領域）に形成する両側テレセントリックな縮小系である。すなわち、レチクル２２０のパターンの像は、投影光学系１５０により所定の縮小倍率α（αは例えば１／４、１／５等）で縮小され、ウエハ操作部１６０のウエハステージ上に載置されている予め表面にフォトレジストが塗布されたウエハ２３０上に投影される。
【００４５】
なお、本実施形態において露光光ＥＬはＦ_２レーザー光であるため、透過率のよい光学硝材は、螢石（ＣａＦ_２）、フッ素や水素をドープした石英ガラス、及び、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）等に限られる。従って、投影光学系１５０を屈折光学部材のみで構成して所望の色収差特性等の結像特性を得るのは難しく、投影光学系１５０は、屈折光学部材と反射鏡を組み合わせた反射屈折系により構成する。
【００４６】
投影光学系１５０においては、レチクル２２０側の光学部材（光学素子）からウエハ２３０側の先端の光学部材までの全ての光学部材（投影光学系１５０内の露光光ＥＬの全光路）は、Ｆ_２レーザー光である露光光ＥＬに対してエネルギー吸収の少ない不活性ガスを充満させた鏡筒ＰＫ内に収容されている。
【００４７】
鏡筒ＰＫは、その外周に形成したフランジＦＬ（図２又は図３参照）を介して露光装置の図示しないボディフレームに搭載され、固定されている。鏡筒ＰＫは、バルブ２１１を介して不活性ガス回収装置２０４に接続され、またバルブ２０７を介して不活性ガス供給装置２０３に接続されている。従って、バルブ２０７及びバルブ２１１をそれぞれ開くことによって、鏡筒ＰＫ内の空気が排気される一方、鏡筒ＰＫ内に不活性ガスが供給され、鏡筒ＰＫ内の空気が不活性ガスに置換される。
【００４８】
不活性ガスの給排気装置Ｓの部分及び該給排気装置を装備した鏡筒ＰＫ及び投影光学系１５０の詳細については後で図２乃至図６を参照して説明する。
ウエハ操作部１６０は、露光対象のウエハ（感応基板）２３０を保持し、その位置を制御して、これを投影光学系１５０から出射される露光光ＥＬによるレチクル２２０のパターンの像の照射対象として供する。また、走査露光時には、レチクル操作部１４０におけるレチクル２２０の移動と同期して、ウエハ２３０の位置を順次移動させる。
【００４９】
ウエハ操作部１６０は、ウエハ２３０を保持するウエハステージ１６１、ウエハステージの位置及び姿勢を検出するレーザー干渉計システム１６２、ウエハステージを駆動するステージ駆動系１６３及びウエハローダ部１６４を有する。
【００５０】
ウエハステージ１６１は、ベース盤上に支持されステージ駆動系によりベース盤上をＸＹ２次元に自在に移動可能なステージ本体、３個のＺ方向アクチュエータによってステージ本体上に支持されＺ方向の位置及びＸＹ平面における傾きを調整する調整用ステージ、及び、調整用ステージ上に支持されウエハ２３０を表面に形成された吸着孔からの真空吸引力の作用により吸着し保持するウエハホルダを有し、ウエハローダ部１６４によって搬送され載置されたウエハ２３０を、ウエハホルダ上に所望の姿勢で保持し、露光に供する。
【００５１】
レーザー干渉計システム１６２は、少なくとも５つの測長軸を有し、調整用ステージに形成される反射面にレーザービームを照射して、ウエハステージのＸ、Ｙ方向の位置情報、及び、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸回りの３つの回転量、すなわち、ピッチング量、ローリング量及びヨーイング量を計測する。
【００５２】
ステージ駆動系１６３は、ベース盤上に支持されたウエハステージをＸ，Ｙ２次元方向に自在に移動させる。
ウエハローダ部１６４は、露光装置１００に投入されたウエハカセットより露光処理対象のウエハ２３０を取り出し、ウエハステージ１６１のウエハホルダ上に載置する。また、露光処理の終了したウエハ２３０をウエハステージより回収して、新たなウエハカセットの所定の位置に収容する。
【００５３】
アライメント系１７０は、ウエハ操作部１６０に保持されたウエハ２３０の位置を検出し所望の位置にウエハ２３０の位置を位置決めするために、ウエハ２３０のアライメントマーク及びウエハ操作部１６０のウエハステージに設けられる基準マーク等を検出し、検出結果を図示せぬ制御部に出力する。
【００５４】
アライメント系１７０は、例えばハロゲンランプから発生される広帯域の光でマークを照射し、当該マークを撮像素子（ＣＣＤ）で検出して得られる画像信号を制御部に出力する。制御部においては、この画像信号を波形処理して、その位置情報を検出する。
【００５５】
局所ガス給排気部（局所流体給排出部）１８０は、投影光学系１５０の先端の光学部材と、ウエハ操作部１６０に保持されたウエハ２３０との間の空間（特定空間）１８１に不活性ガスを所定の方向から流すことにより、特定空間１８１内の吸光物質を排除する。また、これにより、ウエハ２３０のレジストから発生するアウトガスが先端の光学部材に付着するのを抑制する。
【００５６】
環境制御系２００は、露光装置１００本体の設置環境及び露光装置１００内の露光光ＥＬの経路等を所望の状態に整えるための構成部である。
環境制御系２００は、チャンバ２０１、フィルタ２０２及び給排気装置Ｓ（不活性ガス供給装置２０３、不活性ガス回収装置２０４）を有する。
【００５７】
チャンバ２０１は、露光装置１００全体を収容する環境制御チャンバ（エンバイロンメンタル・チャンバ）である。チャンバ２０１内には空調装置が設けられており、露光装置１００に対して温度や湿度が調整されたエアーが送風され、露光装置１００の設置環境が所望の状態に維持されている。
【００５８】
フィルタ２０２は、露光装置１００が設置されているチャンバ２０１内を清浄化するために、化学吸着及び物理吸着によりケミカルコンタミ等の不純物を除去する不純物除去フィルタ及び塵埃を除去するパーティクル除去フィルタである。前述したように、露光装置１００はチャンバ２０１内に設けられており、フィルタ２０２はチャンバ２０１内の空調装置の風上部に設置されている。その結果、チャンバ２０１内においては、露光装置１００に対して清浄なエアーが供給されることとなり、露光装置１００の周囲から露光装置１００へのケミカルコンタミ等の不純物の侵入を防止することができる。
【００５９】
給排気装置Ｓの不活性ガス供給装置２０３は、照明光学系１２０の照明系チャンバ１３３、レチクル操作部１４０のレチクル室１４２、投影光学系１５０の鏡筒１５２及び局所ガス給排出部１８０に、Ｆ_２レーザー光である露光光ＥＬに対してエネルギー吸収の少ない不活性ガスを供給する。
【００６０】
具体的には、不活性ガス供給装置２０３は、露光装置１００の全体が収納されているチャンバ２０１の外部に設置され、不活性ガスが高純度の状態で圧縮又は液化され貯蔵されたボンベである。そして、図示せぬ制御部の制御によりバルブ２０５乃至２０８が各々開閉されることにより、前述した各構成部へ不活性ガスを供給する。
【００６１】
なお、本実施の形態の露光装置１００においては、波長１５７ｎｍの真空紫外光を露光光ＥＬとして使用しており、この露光光ＥＬの吸光物質としては、酸素（Ｏ_２）、水（水蒸気：Ｈ_２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭酸ガス（二酸化炭素：ＣＯ_２）、有機物及びハロゲン化物等があり、一方、エネルギー吸収がほとんどなく、これを透過する気体としては、窒素ガス（Ｎ_２）、水素（Ｈ_２）及び、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）、よりなる希ガスがある。また、投影光学系とウエハとの間に液体を供給する場合は、水やフッ素系不活性オイルがある。
【００６２】
従って、不活性ガス供給装置２０３で供給する不活性ガスとしては、窒素ガス又は希ガスが好適である。本実施の形態においては、不活性ガス供給装置２０３は窒素ガスを供給するものとする。
【００６３】
なお、窒素ガスは、波長が１５０ｎｍ程度までは透過性ガスとして使用することができるが、１５０ｎｍ以下の光に対しては吸光物質として作用する。一方、ヘリウムガスは、波長が１００ｎｍ程度まで透過性ガスとして使用することができる。また、ヘリウムガスは熱伝導率が窒素ガスの約６倍であり、気圧変化に対する屈折率の変動量が窒素ガスの約１／８である。
【００６４】
従って、より透過率を高くし光学系の特性を安定させたい場合や、露光光ＥＬの波長が１５０ｎｍ以下のような場合には、コストは高くなるものの、不活性ガス（透過性ガス）としてヘリウムガスを使用することが望ましい。
【００６５】
給排気装置Ｓの不活性ガス回収装置２０４は、不活性ガス供給装置２０３より不活性ガスが供給される各部、すなわち、前述した照明光学系１２０の照明系チャンバ１３３、レチクル操作部１４０のレチクル室１４２、投影光学系１５０の鏡筒１５２及び局所ガス給排出部１８０の排気を行う真空ポンプである。
【００６６】
不活性ガス回収装置２０４は、照明光学系１２０の照明系チャンバ１３３、レチクル操作部１４０のレチクル室１４２及び投影光学系１５０の鏡筒１５２については、前述したように、不活性ガス供給装置２０３より不活性ガスが供給される前に各容器内の空気を吸引排気する。
【００６７】
また、局所ガス給排出部１８０については、不活性ガス回収装置２０４が、露光処理中常にバルブ２１２，２１３を介して真空吸引力を作用させ続け、不活性ガス供給装置２０３より供給される不活性ガスを含む特定空間１８１内の気体を排気する。これにより不活性ガスが特定空間１８１内をある程度の速度で流れることとなり、ウエハ２３０より発生するアウトガスを特定空間１８１より排気することができる。
【００６８】
図示せぬ制御部は、露光装置１００において全体として所望の露光処理が行われるように、露光装置１００の各構成部を制御する。
具体的には、ウエハローダ部による露光装置１００に投入されたウエハのウエハステージへのローディング及び露光の終了したウエハのアンローディング、アライメント系１７０により検出された信号に基づくアライメントマークの位置検出のための信号処理、検出したウエハステージ及びウエハの位置に基づくステージ駆動系の制御、及び、走査露光時のレチクル２２０及びウエハ２３０の移動、及び、位置及び姿勢の制御等を行う。
【００６９】
また、制御部は、照明光学系１２０のインテグレータセンサで検出したビームスプリッタ１２６での反射光の光量、及び、予め記憶しているビームスプリッタ１２６の透過率あるいは反射率に基づいて、投影光学系１５０に対する光の入射光量及びウエハ２３０上での光量を検出する。この検出結果に基づいて、光源１１０の発光の開始及び停止、発振周波数、及び、パルスエネルギーで定まる出力を制御し、また、光アッテネータ１２２における減光率を調整し、最終的にウエハ２３０に対する露光光ＥＬの光量を制御する。
【００７０】
次に、図２を参照して投影光学系１５０（ＰＬ）について詳細に説明する。
反射屈折光学系からなる投影光学系１５０は、レチクル２２０のパターンの第１中間像を形成するための屈折型の第１結像光学系Ｇ１と、凹面反射鏡ＣＭと２つの負レンズＬ８，Ｌ９とから構成されて第１中間像とほぼ等倍の第２中間像（第１中間像とほぼ等倍像であってレチクルパターンの２次像）を形成するための第２結像光学系Ｇ２と、第２中間像からの光に基づいてウエハ（Ｗ）２３０上にレチクルパターンの最終像（レチクルパターンの縮小像）を形成するための屈折型の第３結像光学系Ｇ３とを備えている。
【００７１】
第１結像光学系Ｇ１と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中において第１中間像の形成位置の近傍には、第１結像光学系Ｇ１からの光を第２結像光学系Ｇ２に向かって偏向するための第１光路折り曲げ鏡１が配置されている。また、第２結像光学系Ｇ２と第３結像光学系Ｇ３との間の光路中において第２中間像の形成位置の近傍には、第２結像光学系Ｇ２からの光を第３光学結像系Ｇ３に向かって偏向するための第２光路折り曲げ鏡２が配置されている。第１中間像および第２中間像は、第１光路折り曲げ鏡１と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中および第２結像光学系Ｇ２と第２光路折り曲げ鏡２との間の光路中にそれぞれ形成される。
【００７２】
また、第１結像光学系Ｇ１は直線状に延びた光軸ＡＸ１を有し、第３結像光学系Ｇ３は直線状に延びた光軸ＡＸ３を有し、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ３とは共通の単一光軸である基準光軸ＡＸと一致するように設定されている。なお、基準光軸ＡＸは、重力方向（すなわち鉛直方向）に沿って位置決めされている。その結果、レチクル２２０及びウエハ２３０は、重力方向と直交する面、すなわち水平面に沿って互いに平行に配置されている。加えて、第１結像光学系Ｇ１を構成するすべてのレンズ及び第３結像光学系Ｇ３を構成するすべてのレンズも、基準光軸ＡＸ上において水平面に沿って配置されている。
【００７３】
一方、第２結像光学系Ｇ２も直線状に延びた光軸ＡＸ２を有し、この光軸ＡＸ２は基準光軸ＡＸと直交するように設定されている。さらに、第１光路折り曲げ鏡１および第２光路折り曲げ鏡２はともに平面状の反射面を有し、２つの反射面を有する１つの光学部材（１つの光路折り曲げ鏡ＦＭ）として一体的に構成されている。なお、この２つの反射面の交線（厳密にはその仮想延長面の交線）が第１結像光学系Ｇ１のＡＸ１、第２結像光学系Ｇ２のＡＸ２、および第３結像光学系Ｇ３のＡＸ３と一点で交わるように設定されている。
【００７４】
レチクル２２０のパターンの１次像（第１中間像）を形成するための第１結像光学系Ｇ１は、各レンズＬ２乃至Ｌ７から構成されている。また、投影光学系１５０のうち最もレチクル２２０側には、投影光学系１５０内のパージ空間の蓋の機能を有する平行平面板Ｌ１が設けられている。平行平面板Ｌ１およびレンズＬ２乃至Ｌ７は、分割鏡筒（サブバレル）３０１乃至３０７にそれぞれ収納されている。
【００７５】
平行平面板１Ｌ及び各レンズＬ２乃至Ｌ７は、分割鏡筒３０１乃至３０７のそれぞれに、フレーム３１１乃至３１７を介して接続されている。なお、フレーム３１１乃至３１７には、投影光学系１５０の内部に流入される不活性ガス（ヘリウム、窒素等）を通過させるための開口が、その周方向に沿った複数の位置に設けられている。なお、平行平面板Ｌ１とフレーム３１１と分割鏡筒３０１との間は気密構造となっている。
【００７６】
第１結像光学系Ｇ１には、レンズＬ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７を光軸方向（Ｚ方向）へ移動させ、θｘ，θｙ方向へ傾斜させるためのアクチュエータが設けられている。このアクチュエータは、光軸から等距離であって周方向（θｚ方法）で異なる３箇所の位置にピッチ１２０°で設けられている。アクチュエータとしては、リニアモータ、ピエゾ素子、加圧流体または気体により駆動されるシリンダ機構などを用いることができる。３箇所のアクチュエータの駆動量を同量とすると、レンズのそれぞれを光軸方向へ移動させることができる。また、３箇所のアクチュエータの駆動量が各々異なるように設定することにより、レンズのそれぞれをθｘ，θｙ方向へ傾斜させることができる。また、レンズＬ３をＸＹ平面内で移動させるためのアクチュエータが設けられている。
【００７７】
投影光学系１５０（ＰＬ）は、第１光路折り曲げ鏡１及び第２光路折り曲げ鏡２が一体に形成された光路折り曲げ鏡ＦＭを備えている。光路折り曲げ鏡ＦＭは、例えば上面及び下面が直角二等辺三角形状である三角柱状の部材における２つの側面にアルミニウム等の金属を蒸着することにより形成されている。なお、金属膜の代わりに、誘電体多層膜を蒸着しても良い。また、第１光路折り曲げ鏡１及び第２光路折り曲げ鏡２を１つの部材上に形成する代わりに、２つの平面鏡を互いに直交するように保持しても良い。
【００７８】
第２結像光学系Ｇ２は、レンズＬ８，Ｌ９と、凹面反射鏡ＣＭとを備えている。この凹面反射鏡ＣＭの材料としては、ＳｉＣ或いはＳｉＣとＳｉとのコンポジット材を用いることができる。このとき、脱ガス防止のために凹面反射鏡ＣＭ全体をＳｉＣでコーティングすることが好ましい。また、凹面反射鏡ＣＭの反射面は、アルミニウム等の金属を蒸着することにより形成される。なお、金属膜の代わりに、誘電体多層膜を蒸着しても良い。凹面反射鏡材料としては、低熱膨張材料を用いても良い。
【００７９】
光路折り曲げ鏡ＦＭ及びレンズＬ８は分割鏡筒４０１に収納され、レンズＬ９は分割鏡筒４０２に収納され、凹面反射鏡ＣＭは分割鏡筒４０３に収納されている。分割鏡筒４０１には、光路折り曲げ鏡ＦＭを保持するための保持部材４１０が取り付けられている。この保持部材４１０と分割鏡筒４０１との間に、光路折り曲げ鏡ＦＭ（第１及び第２光路折り曲げ鏡）のθｘ，θｙ，θｚ方向の姿勢及びＸＹＺ方向の位置を調整するための機構を設けても良い。また、第２結像光学系Ｇ２のレンズＬ８，Ｌ９は、支持部材４１１，４１２によってそれぞれ支持されており、凹面反射鏡ＣＭは、支持部材４１３によって支持されている。
【００８０】
第３結像光学系Ｇ３は、レンズＬ１０乃至Ｌ１３と可変開口絞りユニットＡＳとを備えている。ここで、レンズＬ１０は分割鏡筒５０１に収納され、レンズＬ１１は分割鏡筒５０２に収納されている。この分割鏡筒５０２には、その外周所定高さ位置に露光装置のボディフレーム（図示せず）によって支持されるフランジＦＬが設けられている。
【００８１】
可変開口絞りユニットＡＳは分割鏡筒５０３に収納され、レンズ１２，Ｌ１３は分割鏡筒５０４，５０５にそれぞれ収納されている。レンズＬ１０乃至Ｌ１３は、セルによってそれぞれ保持されている。分割鏡筒５０１，５０２，５０４，５０５とセルはフレーム５２１，５２２，５２４，５２５によってそれぞれ接続されている。なお、フレーム５２１，５２２，５２４には、投影光学系１５０（ＰＬ）内部に流入される不活性ガス（ヘリウム、窒素等）を通過させるための開口が、その周方向に沿った複数の位置に設けられている。そして、レンズＬ１３とセルとの間が気密構造となっている。また、第３結像光学系Ｇ３には、レンズＬ１０乃至Ｌ１２を光軸方向（Ｚ方向）へ移動させ、θｘ，θｙ方向へ傾斜させるためのアクチュエータが設けられている。
【００８２】
上記複数の分割鏡筒によって投影光学系１５０（ＰＬ）の各レンズ（光学素子）を保持する鏡筒ＰＫが構成され、これら分割鏡筒のそれぞれを接続することによって、投影光学系１５０（ＰＬ）における露光光ＥＬの光路空間である鏡筒ＰＫ内は密閉された密閉室Ｈとされている。
【００８３】
次に、投影光学系１５０（ＰＬ）の鏡筒ＰＫ内である密閉室Ｈに不活性ガスを供給し、またこの密閉室Ｈから供給した不活性ガスを密閉室Ｈの壁部自身からの脱ガスや不純物等とともに排気する給排気装置Ｓについて詳細に説明する。
【００８４】
給排気装置Ｓは、密閉室Ｈの上端部から供給された不活性ガスが密閉室Ｈの下端部まで流れた後、該不活性ガスを排気する、密閉室Ｈの壁内部に形成された複数の排気通路１０と、この排気通路１０と連通する、フランジＦＬの内部に形成された複数のフランジ内排気通路２０とを備える。
【００８５】
密閉室Ｈの上端部は、配管２１５及び配管バルブ２０７を介して不活性ガス供給装置２０３に接続されている。
排気通路１０は、第３結像光学系Ｇ３のレンズＬ１１乃至Ｌ１３及び可変絞りユニットＡＳを保持する鏡筒ＰＫ（分割鏡筒５０２，５０３，５０４，５０５）の壁内部に光軸ＡＸ３方向に延びて形成されている。
【００８６】
排気通路１０の下端は、分割鏡筒５０５の内周面に形成した排気開口部１１を介して密閉室Ｈの下端部内と連通しており、密閉室Ｈの下端部まで流れた不活性ガスはこの排気開口部１１から脱ガスや不純物とともに排気通路１０内に流入する。排気通路１０の上端部は、フランジＦＬが形成されている分割鏡筒５０２の高さ位置まで延び、該上端部でフランジ内排気通路２０の内端部（フランジＦＬの分割鏡筒５０２側の端部）と連通しており、排気通路１０内を上昇した不活性ガス等は排気通路１０の上端部からフランジ内通路２０に流入する。フランジ内通路２０の外端部は、フランジＦＬの外周面において配管２１に接続され、該外端部から配管２１及び配管バルブ２１１を介して不活性ガス回収装置２０４に接続されている。フランジ内排気通路２０に流入した不活性ガス等は、配管２１、配管バルブ２１１を介して不活性ガス回収装置２０４に回収される。
【００８７】
排気通路１０は、図４（ａ）に示すように分割鏡筒５０４（５０２，５０３，５０５）の周方向に等間隔に６箇所形成されている。排気通路１０は、例えばドリル加工によって設けられた貫通孔である。排気通路１０をドリル加工などによって形成した貫通孔とすることにより、例えば不活性ガスの流入量に応じた排気量を得るため、孔の内径を任意に設定することが可能である。
【００８８】
フランジＦＬには露光装置のボディフレームに固定するための締結部材（ボルト）用の軸方向に貫通した取付孔（図示せず）が複数箇所設けられており、フランジ内排気通路２０は、この取付孔を避けるようにして、その周方向に等間隔に６箇所放射状に延びるように形成されている。
【００８９】
分割鏡筒５０４の上端面は適度に研磨されており、図４（ａ）に示すように、分割鏡筒５０４の上端面には、分割鏡筒５０４の内周面に対して排気通路１０の外側位置にシール部材３０が配置されている。このシール部材３０は、例えばＯリングによって構成されている。このシール部材３０の配置によれば、鏡筒ＰＫ内の不活性ガスが外部に漏れることがない。このＯリングの代わりに、コーティングや貼り付けなどによって排気通路１０の外側位置に設けられたフッ素系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（テフロン（登録商標））製のシートをシール部材３０として使用することも可能である。
【００９０】
分割鏡筒間のＯリングなどのシール部材を設ける場合の変形例について説明する。
本実施形態では、図４（ａ）に示すように、分割鏡筒５０４の内周面に対して排気通路１０の外側位置にＯリングなどのシール部材３０を配置した場合を示したが、分割鏡筒５０４の内周面に対して排気通路１０の内側位置にＯリングなどのシール部材３０を設ける構成であってもよい。このシール部材３０の配置では排気通路１０のガスが装置外に漏れる可能性があるが、鏡筒ＰＫ内の不活性ガスが外部に漏れることがない。また、Ｏリングなどのシール部材３０を各排気通路１０の周りに配置してもよい。この場合、Ｏリングの形状は、排気通路１０よりも一回り大きい外形を有するものを使用すればよい。
【００９１】
また、分割鏡筒の接合部に溝を形成し、この溝を減圧排気することでリーク物質を排除することでもシール可能である。本減圧溝方式ではＯリング等のシール部材３０との併用も可能で、より好ましい。
【００９２】
以上、分割鏡筒５０４について説明したが、第３結像光学系Ｇ３の他の分割鏡筒５０１，５０２，５０３，５０５についても同様の構成を有している。また、第１結像光学系Ｇ１の分割鏡筒３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６，３０７、第２結像光学系Ｇ２の分割鏡筒４０１等についてもシール部材３０が配置されている。
【００９３】
前述したように、投影光学系１５０（ＰＬ）の鏡筒ＰＫは複数の分割鏡筒を接続することにより構成されている。図５は、分割鏡筒のうち、可変絞りユニットＡＳを支持する分割鏡筒５０３とレンズ１２を支持する分割鏡筒５０４とを接続した状態を示している。図５に示すように、分割鏡筒５０３の排気通路１０と分割鏡筒５０４の排気通路１０も互いに接続されている。
【００９４】
分割鏡筒５０３と分割鏡筒５０４との間で且つ排気通路１０の外側にはシール部材３０が設けられている。したがって、鏡筒ＰＫの外部から分割鏡筒５０３と分割鏡筒５０４との接続面を介して不純物ガス（酸素などの吸光物質）が侵入することがない。万が一侵入したとしても鏡筒ＰＫ内部に至る前に排気通路１０内に流入してしまい、該排気通路１０内を流れる不活性ガス等とともにフランジ内排気通路２０に運ばれて排気されるので問題はない。
【００９５】
分割鏡筒５０３と分割鏡筒５０４とを接続する際には、分割鏡筒５０４の上に分割鏡筒５０３を載せ、それぞれの分割鏡筒５０３，５０４の排気通路１０がつなぎ合わさるように且つ各分割鏡筒５０３，５０４の中心軸（光軸）が互いに一致するようにして、分割鏡筒５０３を分割鏡筒５０４上で摺動させて位置合わせを行う。他の分割鏡筒と同様に、分割鏡筒５０３は、重量が重いので、分割鏡筒５０４上での摺動を可能にするように分割鏡筒５０３を若干持ち上げ、シール部材３０のシール効果を維持しつつ動かして位置合わせを行う。位置合わせの終了後、分割鏡筒５０３と分割鏡筒５０４とをボルト等の固定部材（図示せず）によって固定する。なお、図５に示すように本実施形態では各分割鏡筒が直胴状になっているが、図６に示すように、分割鏡筒の端部にフランジ部３１を設け、このフランジ部３０を介して分割鏡筒どうしをボルトなどの固定部材により互いに接続するようにしてもよい。この場合、接続面が大きくなるので、シール部材３０を設けやすくなるとともに、分割鏡筒を固定する際、ボルトやクランプ等の固定部材も設けやすくなる。
【００９６】
以上、分割鏡筒５０３と分割鏡筒５０４とを接続する場合について説明したが、第３結像光学系Ｇ３の他の分割鏡筒５０１，５０２，５０３，５０５、第１結像光学系Ｇ１の分割鏡筒３０１，３０２，３０３，３０４，３０５，３０６，３０７、第２結像光学系Ｇ２の分割鏡筒４０１等の分割鏡筒どうしの接続についても同様にして行われる。
【００９７】
次に、上述のように構成された給排気装置Ｓによって鏡筒ＰＫ内に形成された露光光ＥＬの光路空間である密閉室Ｈ内に不活性ガスを供給、排気する方法及び密閉室Ｈに不活性ガスが供給された露光装置１００を用いてレチクル２２０に形成されたパターン像をウエハ２３０に露光する方法について説明する。
【００９８】
不活性ガス供給装置２０３から不活性ガスが配管２１５及び配管バルブ２０７を通って密閉室Ｈの上端部に供給される。供給された不活性ガスは各レンズを支持するフレームに形成された開口を介して密閉室Ｈ全体に行き渡る。不活性ガスは、密閉室Ｈの下端部に流れた後、密閉室Ｈの壁部自身からの脱ガスや露光光を吸収する酸素などの不純物とともに密閉室Ｈの下端部の排気開口部１１から排気通路１０内に流入する。次いで、不活性ガス、脱ガス、不純物等は、排気通路１０内を上昇してフランジＦＬが形成される高さ位置とほぼ同じである排気通路１０の上端部に至り、この上端部からフランジ内排気通路２０に流れる。この後、不活性ガス、脱ガス、不純物等は、フランジ内排気通路２０から配管バルブ２１１及び配管２１を通って不活性ガス回収装置２０４に送られる。不活性ガス回収装置２０４では不活性ガスを回収し、再生する。
【００９９】
以上、投影光学系１５０（ＰＬ）の鏡筒ＰＫ内に不活性ガスを供給する方法について説明したが、照明光学系１２０の照明系チャンバ１３３についてもバルブ２０５，２０９を開き、照明系チャンバ１３３内の空気を排気する一方、照明系チャンバ１３３内に不活性ガスを供給して、照明系チャンバ１３３内を不活性ガスで充満させる。また、レチクル室１４２についてもバルブ２０６，２１０を開き、レチクル室１４２内の空気を排気する一方、レチクル室１４２内に不活性ガスを供給して、レチクル室１４２内を不活性ガスで充満させる。さらに、投影光学系１５０の先端とウエハ操作部１６０に保持されたウエハ２３０との間の空間（特定空間）１８１についても、バルブ２０８，２１２，２１３を開き、局所ガス給排気部１８０によって不活性ガスを所定の方向から流すことにより、特定空間１８１内の吸光物質を排除する。
【０１００】
なお、レチクル室１４２も特定空間１８１と同様に密閉しない構造にし、不活性ガスを所定の方向から流してレチクル室１４２内の吸光物質を排除するように局所的にパージするように構成してもよい。
【０１０１】
このようにして光源１１０からウエハ２３０に至るまでの光路全体にわたって露光光ＥＬがほとんど吸収されることのない雰囲気が形成される。光路空間を形成する密閉室Ｈ内の不活性ガスの濃度が所定値に達したら、レチクルステージ１４１に支持されたレチクル２２０に照明光学系１２０より露光光ＥＬを照明し、レチクル２２０に形成されたパターンの像を、投影光学系１５０を介してウエハ２３０に転写する。ここで、不活性ガスの濃度の所定値とは、真空紫外線光である露光光ＥＬの光量を減衰させることなく所望の精度でパターン形成することができる程度の不活性ガス濃度値である。光路空間内の不活性ガスの濃度が所定値に達したか否かは、光路空間の一部に設けられた不活性ガス濃度計、あるいは吸光物質濃度計の計測値に基づいて判断される。
【０１０２】
本実施形態によれば、密閉室Ｈの上端部から不活性ガスを供給し、該不活性ガスが密閉室Ｈの下端部に流れた後、排気開口部１１から排気通路１０を通してフランジＦＬの高さ位置まで引き上げて、該フランジＦＬ内に設けたフランジ内排気通路２０を介して排気するようにしているので、鏡筒ＰＫのフランジＦＬよりも下の部分（配管作業の困難な箇所）に排気用の配管を接続しなくても済む。また、フランジＦＬ内部に排気通路２０を形成しているので、フランジＦＬの有効活用を図ることができ、またこれにより排気用の配管の長さを可及的に短くすることが出来る。また、フランジＦＬ自体は鏡筒ＰＫの重量を支えるもので、充分に強度があり、フランジ内排気通路２０を形成しても問題は生じない。さらに、密閉室Ｈ全体に不活性ガスを行き渡らせてから脱ガス、不純物等とともに排気することができ、密閉室Ｈ全体を比較的短時間のうちに不活性ガスで充満させることができる。
【０１０３】
また、密閉室Ｈ内の不活性ガスの濃度が所定値に達した後、露光処理を行うようにしたので、十分な光量を有する露光光ＥＬで精度良く露光処理を行うことができる。
【０１０４】
図３は、図２の投影光学系（鏡筒）の変形例を示す縦断面図である。図３中、図２に示す部分と同一構成部分には同一符号が付してある。
本変形例では、排気通路１０ａの上端がフランジＦＬの高さ位置を越えるように排気通路１０ａを、鏡筒ＰＫ（分割鏡筒５０２，５０３，５０４，５０５）の壁部内に光軸に沿って形成し、該排気通路１０ａを、鏡筒ＰＫの上端部とフランジＦＬとの間の位置（分割鏡筒５０２のフランジＦＬよりも高い位置）の外周面に形成した排気口１２と連通させている。排気口１２は、配管バルブ２１１及び配管２１を介して不活性ガス回収装置２０４に接続されている。排気通路１０ａは鏡筒ＰＫの周方向に沿って等間隔に６箇所形成され、排気口１２は排気通路１０ａに合わせて鏡筒ＰＫの周方向に沿って等間隔に６箇所形成されている。
【０１０５】
本変形例においても、不活性ガス供給装置２０３から不活性ガスが配管２１５及び配管バルブ２０７を通って密閉室Ｈの上端部に供給され、供給された不活性ガスは各レンズを支持するフレームに形成された開口を介して密閉室Ｈ全体に行き渡る。不活性ガスは、密閉室Ｈの下端部に流れた後、密閉室Ｈの壁部自身からの脱ガスや露光光を吸収する酸素などの不純物とともに密閉室Ｈの下端部の排気開口部１１から排気通路１０ａ内に流入し、該排気通路１０ａ内を上昇して排気通路１０ａの上端部に至り、この上端部からフランジＦＬよりも高い位置にある排気口１２から配管バルブ２１１及び配管２１を通って不活性ガス回収装置２０４に送られる。不活性ガス回収装置２０４では不活性ガスを回収し、再生する。
【０１０６】
本変形例によれば、鏡筒ＰＫのフランジＦＬよりも下の部分（配管作業の困難な箇所）に排気用の配管を接続しなくても済む。また、フランジＦＬ内部にフランジ内排気通路２０を形成する代わりに、排気通路１０ａをフランジＦＬが形成された高さ位置よりも高い位置まで延ばし、鏡筒ＰＫ（分割鏡筒５０２）の外周面に排気通路１０ａに連通する排気口１２を設けているので、フランジＦＬの内部にフランジ内排気通路２０を形成する場合に比して加工が簡単である。また、図２に示す場合にあっては、フランジＦＬの取付孔の位置を回避するようにフランジ内排気通路２０を形成していて、フランジＦＬの取付孔の位置に拘束されるが、図３の変形例では排気口１２の位置にこのような拘束がなく、設計の自由度がある。
【０１０７】
図２の本実施の形態及び図３の変形例では、排気通路１０，１０ａをいずれも鏡筒ＰＫの壁内部に形成した場合を示したが、例えば鏡筒ＰＫの外周面又は内周面にパイプを沿わせて固定し、このパイプを排気通路１０，１０ａとしてもよい。また、このパイプを光軸方向に延びるように直線状に形成する他に螺旋状に形成するようにしてもよい。
【０１０８】
密閉室Ｈから排気された不活性ガス、脱ガス、不純物等から不活性ガスを不活性ガス回収装置２０４によって回収し、再生するようした場合を説明したが、不活性ガスを回収、再生することなく、脱ガス等とともにそのまま外部に排気するようにしてもよい。
【０１０９】
本実施形態では、反射屈折系で構成される投影光学系について説明したが、投影光学系の構成は、この構成に限られるものではない。例えば、屈折光学部材（レンズ）で構成される屈折系の投影光学系、あるいは、反射光学部材（反射ミラー）で構成される反射系の投影光学系であってもよい。
【０１１０】
本実施形態の露光装置として、ステップ・アンド・スキャン型投影露光装置を例示したが、これに限定されるものではなく、例えばレチクル２２０とウエハ２３０とを静止した状態でレチクル２２０のパターンを照明し、ウエハ２３０を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置にも適用することが出来る。
【０１１１】
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば角形のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適用できる。
【０１１２】
本実施形態においては、露光用ビームとしてＦ_２レーザー光を用いた場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えばＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）などを用いることもできる。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のガス給排気方法や請求項５に記載の給排気装置によれば、密閉室の他端部に流れたガスを、該他端部から密閉室の外に排気するのではなく、一旦フランジやフランジと密閉室の一端部との間の位置（フランジよりも上の部分）まで戻し、フランジから又はフランジと密閉室の一端部との間の位置から密閉室の外に排気するようにしているので、密閉室を構成する筒体のフランジと筒体の他端部との間（フランジよりも下の部分）に配管を接続することなく（配管の困難な場所での配管作業を行うことなく）、ガスの給排気を行うことが出来る。また、密閉室に供給されたガスは密閉室の一端部から他端部に流れた後（密閉室全体を流れた後）、密閉室の壁部自身からの脱ガスや密閉室内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより密閉室内は次第に不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになる。
【０１１４】
請求項２に記載のガス給排気方法や請求項６に記載の給排気装置によれば、密閉室の壁内部に排気通路を形成し、この排気通路を介して、密閉室の他端部に流れたガスを、フランジから又は該フランジと密閉室の一端部との間から密閉室の外に排気するようにしているので、密閉室の他端部に流れたガスを一旦フランジやフランジと密閉室の一端部との間の位置まで戻すための配管を、密閉室を構成する筒体に接続しなくても済み、煩雑な配管作業を行うことなくガスの給排気が行え、作業性が向上する。
【０１１５】
請求項３に記載のガス給排気方法や請求項７に記載の給排気装置によれば、フランジの内部に排気通路と連通するフランジ内排気通路を形成して、密閉室の他端部に流れたガスを、排気通路及びフランジ内排気通路を介して密閉室の外に排気するようにしているので、ガス等を排気するための配管の長さを可及的に短くすることが可能となる。
【０１１６】
請求項４に記載のガス給排気方法や請求項８に記載の給排気装置によれば、フランジと密閉室の一端部との間の位置（フランジよりも上の部分）に排気通路と連通する排気口を形成して、密閉室の他端部に流れたガスを、排気通路及び排気口を介して前記密閉室の外に排気するようにしているので、ガス等を排気するための配管がより容易となる。
【０１１７】
請求項９に記載の鏡筒よれば、鏡筒の一端部とフランジとの間からガスを供給するガス給気装置と、鏡筒の他端部に流れたガスを、フランジから又はフランジと鏡筒の一端部との間（フランジよりも上の部分）から鏡筒の外に排気する排気機構とを含むので、鏡筒のフランジと鏡筒の他端部との間（フランジよりも下の部分）に配管を接続することなく（配管の困難な場所での配管作業を行うことなく）、ガスの給排気を行うことが出来る。また、鏡筒に供給されたガスは鏡筒の一端部から他端部に流れた後（鏡筒全体を流れた後）、鏡筒内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより次第に鏡筒は不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになる。
【０１１８】
請求項１０に記載の鏡筒によれば、鏡筒の壁内部に鏡筒の他端部から一端部に向けて延びる排気通路を形成し、この排気通路を介して、鏡筒の他端部に流れたガスを、フランジから又は該フランジと鏡筒の一端部との間から鏡筒の外に排気するようにしているので、鏡筒の他端部に流れたガスを一旦フランジやフランジと鏡筒の一端部との間の位置まで戻すための配管を、鏡筒に接続しなくても済み、煩雑な配管作業を行うことなく、ガスの給排気が行え、作業性が向上する。
【０１１９】
請求項１３に記載の露光装置によれば、投影光学系は複数の光学素子で構成され、該複数の光学素子は請求項９乃至１２のいずれかに記載の鏡筒で保持されているので、鏡筒のフランジと鏡筒の他端部との間（鏡筒のフランジよりも下の部分）に配管を接続することなく（配管の困難な場所での配管作業を行うことなく）、ガスの給排気を行うことが出来る。また、鏡筒に供給されたガスは鏡筒の一端部から他端部に流れた後（鏡筒全体を流れた後）、鏡筒内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより次第に鏡筒は不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになり、パターンの転写を精度良く行うことが出来る。
【０１２０】
請求項１８に記載の露光方法によれば、露光光の光路を含む空間を形成する密閉室内にガスを供給する一方、ガスが密閉室の他端部に流れた後、ガスを密閉室の外に排気するガス給排気を、請求項１乃至４のいずれかに記載のガス給排気方法によって行い、密閉室内の前記ガスの濃度が所定値に達した後、露光処理を行うようにしているので、露光光の光路を含む空間を形成する密閉室のガスの給排気は、密閉室を構成する筒体のフランジと筒体の他端部との間（フランジよりも下の部分）に配管を接続することなく（配管の困難な場所での配管作業を行うことなく）行うことが出来る。また、密閉室に供給されたガスは密閉室の一端部から他端部（下端部）に流れた後（密閉室全体を流れた後）、密閉室内に存在する不純物等とともに排気されるので、ガスの給排気を繰り返すことにより密閉室内は不純物等の殆ど存在しないガスで充満されることになり、比較的短時間で密閉室内のガスの濃度が所定値に達する。さらに、密閉室内のガスの濃度が所定値に達した後、露光処理を行うので、精度良く露光処理を行うことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガス供給装置及び露光装置の実施形態を示す全体構成図である。
【図２】図１の露光装置に装備される投影光学系（鏡筒）の実施態様を示す縦断面図である。
【図３】図２の投影光学系（鏡筒）の変形例を示す縦断面図である。
【図４】図４（ａ）は図２又は図３の分割鏡筒５０４の壁部内に形成された排気通路を示す横断面図である。図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】分割鏡筒５０３と分割鏡筒５０４とが接合された状態を示す縦断面図である。
【図６】分割鏡筒の接続部の他の実施態様を示す部分縦断面図である。
【符号の説明】
１０排気通路
１１排気用開口部
１２排気口
２０フランジ内排気通路
２１配管
１５０投影光学系
２０３不活性ガス供給装置
２０４不活性ガス回収装置
２０７，２１１配管バルブ
２１５配管
ＰＫ鏡筒
Ｈ密閉室
Ｓ給排気装置

Claims

密閉室の一端部からガスを供給する一方、該ガスが該密閉室の他端部に流れた後、前記ガスを、前記密閉室の外に排気するガス給排気方法において、
前記密閉室の他端部に流れた前記ガスを、前記密閉室の外周に設けたフランジから又は該フランジと前記密閉室の一端部との間から前記密閉室の外に排気することを特徴とするガス給排気方法。
請求項１に記載のガス給排気方法において、
前記密閉室の他端部に流れた前記ガスは、前記密閉室の壁内部に形成した排気通路を介して、前記フランジから又は該フランジと前記密閉室の一端部との間から前記密閉室の外に排気されることを特徴とするガス給排気方法。
請求項２に記載のガス給排気方法において、
前記ガスを、前記排気通路と連通する、前記フランジの内部に形成したフランジ内排気通路を介して、前記密閉室の外に排気することを特徴とするガス給排気方法。
請求項２に記載のガス給排気方法において、
前記ガスを、前記排気通路と連通する、前記フランジと前記密閉室の一端部との間の所定位置に形成した排気口を介して、前記密閉室の外に排気することを特徴とするガス給排気方法。
密閉室の一端部からガスを供給する一方、該ガスが該密閉室の他端部に流れた後、前記ガスを、前記密閉室の外に排気するガス給排気装置において、
前記密閉室の他端部に流れたガスを、前記密閉室の外周に設けたフランジから又は該フランジと前記密閉室の一端部との間から前記密閉室の外に排気する排気機構を備えてなることを特徴とするガス給排気装置。
請求項５に記載のガス給排気装置において、
前記排気機構は、前記密閉室の他端部から一端部に向けて延びる、前記密閉室の壁内部に形成された排気通路を含むことを特徴とするガス給排気装置。
請求項６に記載のガス給排気装置において、
前記排気機構は、前記フランジ内に形成されて、前記排気通路に連通するフランジ内排気通路を含むことを特徴とするガス給排気装置。
請求項６に記載のガス給排気装置において、
前記排気機構は、前記フランジと前記密閉室の一端部との間の所定位置に形成されて、前記排気通路に連通する排気口を含むことを特徴とするガス給排気装置。
複数の光学素子を保持し、外周にフランジが形成された鏡筒において、
前記鏡筒の一端部と前記フランジとの間からガスを供給するガス給気装置と、
前記鏡筒の他端部に流れたガスを、前記フランジから又は該フランジと前記鏡筒の一端部との間から前記鏡筒の外に排気する排気機構とを含むことを特徴とする鏡筒。
請求項９に記載の鏡筒において、
前記排気機構は、前記鏡筒の他端部から一端部に向けて延びる、前記鏡筒の壁内部に形成された排気通路を含むことを特徴とする鏡筒。
請求項１０に記載の鏡筒において、
前記排気機構は、前記フランジ内に形成されて、前記排気通路に連通するフランジ内排気通路を含むことを特徴とする鏡筒。
請求項１０に記載の鏡筒において、
前記排気機構は、前記フランジと前記鏡筒の一端部との間の所定位置に形成されて、前記排気通路に連通する排気口を含むことを特徴とする鏡筒。
マスクに形成されたパターンを所定面上に転写する投影光学系を備える露光装置において、
前記投影光学系は複数の光学素子で構成され、該複数の光学素子は請求項９乃至１２のいずれかに記載の鏡筒で保持されていることを特徴とする露光装置。
請求項１３に記載の露光装置において、
前記排気通路は前記投影光学系の光軸方向に延びていることを特徴とする露光装置。
請求項１２又は１３に記載の露光装置において、
前記鏡筒内を通る光が、波長２００ｎｍ以下の光であることを特徴とする露光装置。
請求項１３乃至１５のいずれかに記載の露光装置において、
前記ガスが、前記鏡筒内を通る光を殆ど吸収しないか又は該光の吸収率が低い気体であることを特徴とする露光装置。
請求項１３乃至１６のいずれかに記載の露光装置において、
前記ガスが、窒素ガス又は希ガスであることを特徴とする露光装置。
露光光を用いてパターンを被露光基板に転写露光する露光方法において、
前記露光光の光路を含む空間を形成する密閉室内にガスを供給する一方、該ガスが前記密閉室の他端部に流れた後、前記ガスを前記密閉室の外に排気するガス給排気を、請求項１乃至４のいずれかに記載のガス給排気方法によって行い、前記密閉室内の前記ガスの濃度が所定値に達した後、露光処理を行うことを特徴とする露光方法。
請求項１８に記載の露光方法において、
前記露光光が、波長１８０ｎｍ以下の光であることを特徴とする露光方法。
請求項１８又は１９に記載の露光方法において、
前記ガスが、前記露光光を吸収しないか又は露光光の吸収率が低いガスであることを特徴とする露光方法。
請求項１８乃至２０のいずれかに記載の露光方法において、
前記ガスが、窒素ガス又は希ガスであることを特徴とする露光方法。