(57)【要約】      （修正有）【課題】投影光学系と基板との間の空間を不活性ガスで置換する上で有利な技術を提供する。【解決手段】基板を露光する露光装置であって、マスク２のパターンを基板５に投影する投影光学系４と、投影光学系４と基板５との間の空間ＳＰを取り囲む壁部材８と、不活性ガス供給源から供給される不活性ガスを分岐して第１供給系３１及び第２供給系３２のそれぞれに供給する分岐部３３とを含み、空間ＳＰを不活性ガスで充填するためのガス供給機構３０と、不活性ガスの供給を制御する制御部７と、を有し、第１供給系３１は、分岐部３３から供給される不活性ガスを蓄積するバッファタンク３５と、不活性ガスを空間ＳＰに供給するための第１供給管３６と、不活性ガスの供給を制御する第１バルブとを含み、第２供給系３２は、分岐部３３から供給される不活性ガスを空間ＳＰに供給するための第２供給管３８、３９と、不活性ガスの供給を制御する第２バルブとを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を露光する露光装置であって、
マスクのパターンを基板に投影する投影光学系と、
前記投影光学系と前記基板との間の空間を取り囲む壁部材と、
第１供給系と、第２供給系と、不活性ガス供給源から供給される不活性ガスを分岐して前記第１供給系及び前記第２供給系のそれぞれに供給する分岐部とを含み、前記空間を不活性ガスで充填するためのガス供給機構と、
前記第１供給系及び前記第２供給系のそれぞれによる不活性ガスの供給を個別に制御する制御部と、を有し、
前記第１供給系は、前記分岐部から供給される不活性ガスを蓄積するバッファタンクと、前記バッファタンクに蓄積された不活性ガスを前記空間に供給するための第１供給管と、前記第１供給系による不活性ガスの供給を制御するために前記第１供給管に配置された第１バルブとを含み、
前記第２供給系は、前記分岐部から供給される不活性ガスを前記空間に供給するための第２供給管と、前記第２供給系による不活性ガスの供給を制御するために前記第２供給管に配置された第２バルブとを含むことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記第１供給系は、前記空間が不活性ガスで充填されるように前記空間に不活性ガスを供給し、
前記第２供給系は、前記壁部材と前記基板との間にエアカーテンを形成するように前記空間に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記第２供給系は、前記第１供給系が前記空間に供給する不活性ガスの流量よりも少ない流量で前記空間に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記投影光学系の下に前記基板が配置されていない期間に、前記分岐部から供給される不活性ガスを前記バッファタンクに蓄積するように、前記バッファタンクへの不活性ガスの蓄積を制御することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記制御部は、
前記基板を前記投影光学系の下に搬入する前に、前記第１供給系によって前記空間に不活性ガスが供給されるように前記第１バルブを制御し、
前記基板を前記投影光学系の下に搬入した後に、前記第１供給系による前記空間への不活性ガスの供給を停止するように前記第１バルブを制御し、且つ、前記第２供給系によって前記空間に不活性ガスが供給されるように前記第２バルブを制御することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記バッファタンクに蓄積された不活性ガスの温度及び圧力の少なくとも一方を調整する調整部を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記空間は、前記壁部材、及び、前記第２供給系によって前記壁部材と前記基板との間に形成されるエアカーテンによって規定され、
前記バッファタンクは、前記空間の容積よりも大きい容積を有することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記第１供給系は、前記バッファタンクの内部を外部に開放する開放バルブを含むことを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記バッファタンクは、前記バッファタンクの内部の容積を変更するピストンを含むことを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記第１供給系は、複数の前記バッファタンクを含むことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された前記基板を現像する工程と、
を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示デバイスにおけるカラーフィルタなどを製造する際に、マスクのパターンを投影光学系によって基板に投影してパターンを転写する露光装置が使用されている。このような露光装置においては、投影光学系と基板との間の空間を窒素などの不活性ガスで置換して基板を露光する技術が提案されている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１には、基板の直上に透過性フィルムを設けて所定空間を形成し、かかる所定空間を不活性ガスで置換して基板を露光する露光装置が開示されている。また、特許文献２には、基板上の露光領域の周辺に不活性ガスによるエアカーテンを形成し、かかるエアカーテンの内側を不活性ガスで置換して基板を露光する露光装置が開示されている。
【０００４】
このように、投影光学系と基板との間の空間を窒素で置換することで、基板に塗布されたレジストの酸素による反応阻害が低減（防止）され、露光に要する時間を短縮することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１５１３２４号公報
【特許文献２】特開２００３−７５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、液晶表示デバイスの大画面化に伴って基板が大型化し、投影光学系と基板との間の空間、即ち、不活性ガスで置換すべき空間（の容積）も拡大してきている。このように拡大した空間を不活性ガスで置換するためには長時間を要するため、露光装置のスループットの低下を招いてしまう。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、投影光学系と基板との間の空間を不活性ガスで置換する上で有利な技術を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、基板を露光する露光装置であって、マスクのパターンを基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系と前記基板との間の空間を取り囲む壁部材と、第１供給系と、第２供給系と、不活性ガス供給源から供給される不活性ガスを分岐して前記第１供給系及び前記第２供給系のそれぞれに供給する分岐部とを含み、前記空間を不活性ガスで充填するためのガス供給機構と、前記第１供給系及び前記第２供給系のそれぞれによる不活性ガスの供給を個別に制御する制御部と、を有し、前記第１供給系は、前記分岐部から供給される不活性ガスを蓄積するバッファタンクと、前記バッファタンクに蓄積された不活性ガスを前記空間に供給するための第１供給管と、前記第１供給系による不活性ガスの供給を制御するために前記第１供給管に配置された第１バルブとを含み、前記第２供給系は、前記分岐部から供給される不活性ガスを前記空間に供給するための第２供給管と、前記第２供給系による不活性ガスの供給を制御するために前記第２供給管に配置された第２バルブとを含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えば、投影光学系と基板との間の空間を不活性ガスで置換する上で有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。
【図２】図１に示す露光装置の投影光学系と基板との間の第１空間を示す概略図である。
【図３】図１に示す露光装置における天板及びマスキングブレードと、酸素濃度センサと、噴射ノズルと、露光領域との位置関係を示す概略図である。
【図４】図１に示す露光装置におけるバッファタンクへの不活性ガスの蓄積、及び、バッファタンクから第１空間への不活性ガスの供給を説明するための図である。
【図５】図１に示す露光装置の投影光学系と基板との間の空間における不活性ガスの置換を説明するための図である。
【図６】図１に示す露光装置の動作を説明するためフローチャートである。
【図７】図１に示す露光装置のガス供給機構の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、本発明の一側面としての露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、基板５を露光する、具体的には、マスク２と基板５とを走査方向（Ｙ軸方向）に同期移動させながら、マスク２のパターンを、投影光学系４を介して基板５に転写する走査型露光装置である。
【００１４】
露光装置１００は、マスク２を照明する照明光学系１と、マスク２を保持して移動するマスクステージ３と、マスク２からの光（マスク２のパターンで回折された光）を基板５に投影する投影光学系４と、基板５を保持して移動する基板ステージ６とを有する。また、露光装置１００は、制御部７と、壁部材８と、酸素濃度センサ９及び１０を含む酸素濃度検出部１１と、開閉可能なマスキングブレード１２と、ガス排出機構２３と、ガス供給機構３０とを有する。露光装置１００は、マスク２と基板５との位置合わせ（アライメント）を行うためのアライメント系（不図示）やマスクステージ３や基板ステージ６の位置を測定するレーザ干渉計（不図示）なども有する。
【００１５】
照明光学系１は、高圧水銀ランプなどの光源からの光を、例えば、円弧状に整形し、マスク２を均一に照明する。マスクステージ３は、マスク２を真空吸着（保持）して走査方向に移動する。
【００１６】
投影光学系４は、所定の倍率（例えば、等倍）を有し、マスク２に形成されたパターン（の像）を、レジストが塗布された基板５に投影する。基板ステージ６は、基板５を真空吸着（保持）して走査方向に移動する。基板５は、例えば、ガラス基板を含み、基板５には、顔料を分散したカラーフィルタ用やブラックマトリックス用などのレジストが塗布されている。
【００１７】
制御部７は、ＣＰＵやメモリなどを含み、露光装置１００の全体（動作）を制御する。例えば、制御部７は、基板５を露光する際に、マスク２と基板５とを位置合わせした状態でマスク２と基板５とが走査露光開始位置に位置するようにマスクステージ３及び基板ステージ６を制御する。そして、制御部７は、マスク２と基板５とを走査方向に同期移動させながら照明光学系１からの光でマスク２を照明し、レジストが塗布された基板５へのパターンの転写を制御する。また、制御部７は、後述するように、投影光学系４と基板５との間の空間ＳＰを不活性ガスで置換するための処理も制御する。
【００１８】
壁部材８は、側壁８１及び天板８２を含み、投影光学系４と基板５との間の空間ＳＰを取り囲む。空間ＳＰは、投影光学系４からの光が通過する光路空間を含む空間であって、本実施形態では、第１空間ＳＰ１と、第２空間ＳＰ２とを含む。また、側壁８１と天板８２とは、本実施形態では、一体的に構成され、開閉可能なマスキングブレード１２を挿入するための隙間が側壁８１の下部に形成されている。天板８２には、供給部３３からガス供給管３９を介して供給される不活性ガスを噴射する噴射ノズル８３が環状に形成されている。噴射ノズル８３から噴射された不活性ガスは、天板８２（壁部材８）と基板５との間にエアカーテンＡＣを形成する。
【００１９】
第１空間ＳＰ１は、投影光学系４の基板側の最終光学素子（最終面）を上面とし、側壁８１を四方の側面とし、マスキングブレード１２を下面とする空間であり、マスキングブレード１２を閉めた状態で略閉空間となる。また、第１空間ＳＰ１には、第１空間ＳＰ１の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ９が配置されている。
【００２０】
第２空間ＳＰ２は、天板８２及びマスキングブレード１２を上面とし、エアカーテンＡＣを四方の側面とし、基板５を下面とする空間である。第２空間ＳＰ２は、基板５が搬入された状態、即ち、投影光学系４の下に基板５が配置された状態において、マスキングブレード１２を開いて第１空間ＳＰ１と連結し、エアカーテンＡＣを形成することで略閉空間となる。また、第２空間ＳＰ２には、第２空間ＳＰ２の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ１０が配置されている。
【００２１】
ガス供給機構３０は、本実施形態では、第１供給系３１と、第２供給系３２と、供給部３３とを含み、空間ＳＰを不活性ガスで充填（置換）する機能を有する。ここで、供給部３３は、工場などに設置された不活性ガス供給源（ガスボンベなど）から供給される不活性ガスを分岐する分岐部として機能する。供給部３３は、温調機構（不図示）を含み、第１空間ＳＰ１の空気の温度とほぼ等しい温度の不活性ガスを、ガス供給管３４を介して、第１供給系３１に供給する。また、供給部３３は、第１空間ＳＰ１の空気の温度とほぼ等しい温度の不活性ガスを、第２供給系３２に供給する。
【００２２】
第１供給系３１は、供給部３３から供給される不活性ガスを蓄積するバッファタンク３５と、バッファタンク３５に蓄積された不活性ガスを空間ＳＰ（第１空間ＳＰ１）に供給するためのガス供給管（第１供給管）３６とを含む。バッファタンク３５は、内部に蓄積された不活性ガスの温度及び圧力の少なくとも一方を調整する調整部３７を含み、本実施形態では、不活性ガスの温度を第１空間ＳＰ１の空気の温度とほぼ等しい温度に維持（調整）する。本実施形態では、不活性ガスの温度を調整する温調機構を、供給部３３及びバッファタンク３５のそれぞれで個別に有しているが、露光装置１００の温度制御のためのチャンバの内部に供給部３３及びバッファタンク３５を配置してもよい。また、ガス供給管３６には、後述するように、第１供給系３１による不活性ガスの供給を制御するために、切替バルブ（第１バルブ）３６３が配置されている。
【００２３】
第２供給系３２は、供給部３３から供給される不活性ガスを空間ＳＰに供給するためのガス供給管（第２供給管）として、不活性ガスを第１空間ＳＰ１に供給するためのガス供給管３８と、不活性ガスを噴射ノズル８３に供給するためのガス供給管３９とを含む。また、ガス供給管３８には、後述するように、第２供給系３２による不活性ガスの供給を制御するために、開閉バルブ（第２バルブ）３８３が配置されている。
【００２４】
ガス排出機構２３は、第２空間ＳＰ２の外周、即ち、エアカーテンＡＣの外側に配置された排気口２２を介して吸引される不活性ガスを、露光装置１００の外部に排気する。
【００２５】
図２は、第１空間ＳＰ１を示す概略図であって、側壁８１に接続されるガス供給管３６及び３８と、第１空間ＳＰ１に配置される酸素濃度センサ９と、円弧形状の露光領域ＥＡとの位置関係を示している。バッファタンク３５に蓄積された不活性ガスを第１空間ＳＰ１に供給するためのガス供給管３６は、２つのガス供給管３６１及び３６２に分岐され、ガス供給管３６１及び３６２のそれぞれは、第１空間ＳＰ１の側面を規定する側壁８１に接続されている。また、供給部３３から供給される不活性ガスを第１空間ＳＰ１に供給するためのガス供給管３８は、２つのガス供給管３８１及び３８２に分岐され、ガス供給管３８１及び３８２のそれぞれは、第１空間ＳＰ１の側面を規定する側壁８１に接続されている。ガス供給管３６及び３８のそれぞれを複数のガス供給管で構成することで、第１空間ＳＰ１における不活性ガスの置換を迅速に行うことができる。また、酸素濃度センサ９は、第１空間ＳＰ１の酸素濃度分布の均一性を検出するために、複数の酸素濃度センサ、例えば、１０個の酸素濃度センサ９０乃至９９を含む。酸素濃度センサ９０乃至９９は、露光領域ＥＡの周囲において上下に分けて配置される。例えば、酸素濃度センサ９０乃至９４は、第１空間ＳＰ１の下側（基板側）に配置され、酸素濃度センサ９５乃至９９は、第１空間ＳＰ１の上側（投影光学系側）に配置される。
【００２６】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、第２空間ＳＰ２の上面を規定する天板８２及びマスキングブレード１２と、第２空間ＳＰ２に配置される酸素濃度センサ１０と、噴射ノズル８３と、露光領域ＥＡとの位置関係を示す概略図である。図３（ａ）は、上側（＋Ｚ方向）を視点とした場合の露光領域ＥＡとマスキングブレード１２との位置関係を示している。マスキングブレード１２は、２枚の遮光板で構成され、基板５に入射する光の領域を制限する。マスキングブレード１２は、円弧形状の露光領域ＥＡのＸ軸方向（走査方向に直交する方向）の端部を遮光し、２枚の遮光板の間隔を変更することによって、露光領域ＥＡの幅を調整することができる。
【００２７】
図３（ｂ）は、下側（−Ｚ方向）を視点とした場合の天板８２と、マスキングブレード１２と、酸素濃度センサ１０と、噴射ノズル８３と、露光領域ＥＡとの位置関係を示している。図３（ｂ）には、第２空間ＳＰ２の外周に配置された環状の排気口２２も図示している。天板８２には、中央に開口ＯＰが形成され、開口ＯＰの外側に環状の噴射ノズル８３が形成されている。酸素濃度センサ１０は、第２空間ＳＰ２の酸素濃度分布の均一性を検出するために、複数の酸素濃度センサ、例えば、８個の酸素濃度センサ１０１乃至１０８を含み、噴射ノズル８３の外側に配置されている。また、空間ＳＰに供給された不活性ガスが基板ステージ６の位置を測定するレーザ干渉計の測長光路に流れ込むことを防止するために、不活性ガスを吸引（排気）する排気口２２が天板８２の外側に環状に配置されている。
【００２８】
図４（ａ）乃至図４（ｃ）を参照して、バッファタンク３５への不活性ガスの蓄積（蓄積処理）、及び、バッファタンク３５から第１空間ＳＰ１への不活性ガスの供給（供給処理）について説明する。かかる蓄積処理及び供給処理は、制御部７がガス供給機構３０の各部を統括的に制御することで行われる。また、制御部７は、後述するように、投影光学系４の下に基板５が配置されていない期間に、供給部３３から供給される不活性ガスをバッファタンク３５に蓄積するように、バッファタンク３５への不活性ガスの蓄積を制御する。
【００２９】
供給部３３は、制御部７の制御下において、不活性ガス供給源から供給される不活性ガスを、３系統のガス供給管３４、３８及び３９のそれぞれに供給する。なお、図４（ａ）乃至図４（ｃ）では、ガス供給管３９への不活性ガスの供給を制御するためのバルブは図示を省略している。
【００３０】
開閉バルブ３８３が配置されたガス供給管３８は、上述したように、ガス供給管３８１及び３８２を含み、第１空間ＳＰ１の側面を規定する側壁８１に接続されている（図２参照）。また、ガス供給管３９は、噴射ノズル８３に接続されている。
【００３１】
バッファタンク３５は、バッファタンク３５の内部の容積を変更可能な構成を有し、図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すように、ピストン３５１と、バッファタンク３５の容積を変更するためにピストン３５１を駆動する駆動部３５２とを含む。また、バッファタンク３５は、開閉バルブ３４１が配置されたガス供給管３４を介して供給部３３に接続し、切替バルブ３６３が配置されたガス供給管３６を介して第１空間ＳＰ１に接続されている。ガス供給管３６は、上述したように、ガス供給管３６１及び３６２を含み、第１空間ＳＰ１の側面を規定する側壁８１に接続されている（図２参照）。
【００３２】
ここで、開閉バルブ３４１は、供給部３３からの不活性ガスの供給を制御するためのバルブである。また、切替バルブ３６３は、バッファタンク３５に蓄積された不活性ガスを、第１空間ＳＰ１に供給する第１状態と、ガス排気管４０を介して外部に排気する第２状態と、第１空間ＳＰ１に供給することを停止する第３状態との切り替えを行うためのバルブである。このように、切替バルブ３６３は、バッファタンク３５の内部を外部に開放する開放バルブとしても機能する。
【００３３】
図４（ａ）を参照して、バッファタンク３５に不活性ガスを蓄積する前に、バッファタンク３５に残存する空気を外部に排気する手順を説明する。まず、供給部３３は、制御部７の制御下において、切替バルブ３６３を第２状態（排気）に切り替えると共に、駆動部３５２によってピストン３５１を駆動してバッファタンク３５に残存する空気を外部に排出させる。この際、図４（ａ）に示すように、バッファタンク３５の容積が０になるまでピストン３５１を押し込まず、ガス供給管３４からガス供給管３６に向かって不活性ガスが移動できる微小空間をバッファタンク３５が有するようにピストン３５１を駆動する。  
【００３４】
次いで、供給部３３は、制御部７の制御下において、開閉バルブ３４１を開いて、ガス供給管３４を介してバッファタンク３５に不活性ガスを供給する。供給部３３から供給された不活性ガスは、バッファタンク３５の微小空間を通過し、ガス供給管３６及びガス排気管４０を介して外部に放出される。ここで、ガス排気管４０から不活性ガスを放出する理由は、ガス供給管３６から供給される不活性ガスが、空間的に開放された第１空間ＳＰ１に流れ込むことで、投影光学系４からの光が通過する空気の密度に変化を与えないためである。
【００３５】
バッファタンク３５からガス排気管４０を介して不活性ガスが外部に放出されたら、供給部３３は、制御部７の制御下において、切替バルブ３６３を第３状態（閉）に切り替える。また、供給部３３は、制御部７の制御下において、開閉バルブ３４１を閉め、供給部３３からバッファタンク３５への不活性ガスの供給を停止する。これにより、切替バルブ３６３及び開閉バルブ３４１によって閉じられたバッファタンク３５の微小空間を不活性ガスで充填（置換）することができる。
【００３６】
図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して、バッファタンク３５に不活性ガスを蓄積する手順を説明する。まず、供給部３３は、制御部７の制御下において、切替バルブ３６３を第３状態（閉）に切り替えると共に、開閉バルブ３４１を開いて、ガス供給管３４を介してバッファタンク３５に不活性ガスを供給する（図４（ａ））。また、供給部３３は、制御部７の制御下において、バッファタンク３５の容積が最大となる位置まで、駆動部３５２によってピストン３５１を駆動する。この際、バッファタンク３５に蓄積される不活性ガスには、不活性ガスの圧力の変動に起因する温度変化が発生するが、後述する処理によって、かかる温度変化は相殺することが可能である。
【００３７】
次いで、供給部３３は、図４（ｂ）に示すように、バッファタンク３５の容積が最大となる状態において、バッファタンク３５に蓄積される不活性ガスの圧力が外部の圧力に対して陽圧となるように、バッファタンク３５に不活性ガスを供給する。そして、供給部３３は、制御部７の制御下において、切替バルブ３６３を第２状態（排気）に切り替える。これにより、外部からの空気がガス排気管４０を介してバッファタンク３５に混入することなく、バッファタンク３５に蓄積された不活性ガスの圧力を外部の圧力と等しくすることができる。バッファタンク３５に蓄積された不活性ガスの圧力を外部の圧力と等しくする理由は、バッファタンク３５に不活性ガスを蓄積する際に発生した不活性ガスの圧力の変動に起因する温度変化を相殺するためである。
【００３８】
次に、供給部３３は、制御部７の制御下において、バッファタンク３５の容積が最大となる状態を維持したまま、切替バルブ３６３を第３状態（閉）に切り替える。また、供給部３３は、開閉バルブ３４１を閉め、供給部３３からバッファタンク３５への不活性ガスの供給を停止する。これにより、供給部３３から供給される不活性ガスの温度と同じ温度の不活性ガスをバッファタンク３５に蓄積することができる。
【００３９】
図４（ｂ）及び図４（ｃ）を参照して、ガス供給機構３０から空間ＳＰへの不活性ガスの供給を説明する。本実施形態では、ガス供給機構３０は、第１空間ＳＰ１及び第２空間ＳＰ２に対して、不活性ガスを２段階に分けて供給する。また、バッファタンク３５は、空間ＳＰの容積、即ち、第１空間ＳＰ１の容積と第２空間ＳＰ２の容積とを合計した容積よりも大きい容積を有するものとする。
【００４０】
供給部３３は、制御部７の制御下において、開閉バルブ３４１を閉めると共に、切替バルブ３６３を第１状態（開）に切り替えて、駆動部３５２によってピストン３５１をバッファタンク３５の容積が減少する方向に駆動する。そして、供給部３３は、バッファタンク３５から第１空間ＳＰ１に所定量の不活性ガスが供給された時点において、駆動部３５２によるピストン３５１の駆動を停止し、切替バルブ３６３を第３状態（閉）に切り替える。
【００４１】
次いで、制御部７から第２空間ＳＰ２への不活性ガスの供給が指示されると、供給部３３は、切替バルブ３６３を第１状態（開）に切り替えて、駆動部３５２によってピストン３５１をバッファタンク３５の容積が減少する方向に駆動する。図４（ｃ）に示すように、バッファタンク３５の容積が最小となる位置までピストン３５１を駆動させたら、供給部３３は、制御部７の制御下において、切替バルブ３６３を第３状態（閉）に切り替える。このように、バッファタンク３５の容積が最大となる状態（図４（ｂ））とバッファタンク３５の容積が最小となる状態（図４（ｃ））との差分の容積の不活性ガスを第１空間ＳＰ１、及び、第１空間ＳＰ１を介して第２空間ＳＰ２に供給することができる。
【００４２】
図４（ｃ）及び図４（ｂ）を参照して、バッファタンク３５に不活性ガスを再び蓄積する手順を説明する。バッファタンク３５に不活性ガスを再び蓄積する場合は、バッファタンク３５、及び、ガス供給管３４及び３６には不活性ガスが充填されている。従って、図４（ａ）を参照して説明したように、バッファタンク３５に残存する空気を外部に排気する必要はない。供給部３３は、制御部７の制御下において、切替バルブ３６３を第３状態（閉）に切り替えると共に、開閉バルブ３４１を開いて、ガス供給管３４を介してバッファタンク３５に不活性ガスを供給する（図４（ａ））。また、供給部３３は、制御部７の制御下において、バッファタンク３５の容積が最大となる位置まで、駆動部３５２によってピストン３５１を駆動する。バッファタンク３５に蓄積された不活性ガスの圧力を外部の圧力と等しくする手順は、上述した通りであるため、ここでの詳細な説明は省略する。  
【００４３】
図５（ａ）乃至図５（ｄ）を参照して、露光装置１００の投影光学系４と基板５との間の空間ＳＰにおける不活性ガスの置換、即ち、ガス供給機構３０による不活性ガスの供給について具体的に説明する。本実施形態では、ガス供給機構３０が供給する不活性ガスとして、窒素ガスを例に説明する。また、バッファタンク３５には、上述した手順によって、窒素ガスが予め蓄積されているものとする。
【００４４】
図５（ａ）は、投影光学系４の下に基板５が配置されていない（即ち、基板５を投影光学系４の下に搬入する前の）状態を示している。まず、第１空間ＳＰ１の酸素を含んだ空気を窒素ガスで置換する。具体的には、バッファタンク３５に蓄積された窒素ガスを、ガス供給管３６を介して、第１空間ＳＰ１に供給する。窒素ガスは、空気よりも比重が軽いため、第１空間ＳＰ１における窒素ガスの置換は、第１空間ＳＰ１の上部から進行する。この際、側壁８１の下部に挿入されたマスキングブレード１２の一部を開くことで、第１空間ＳＰ１の空気ＡＲが第２空間ＳＰ２に押し出され、第１空間ＳＰ１における窒素ガスの置換が速やかに行われる。
【００４５】
図５（ａ）に示すように、第１空間ＳＰ１が外部に対して開放されているため、バッファタンク３５から第１空間ＳＰ１に供給される窒素ガスは、外部の気圧と等しい圧力となる。また、バッファタンク３５から第１空間ＳＰ１に供給される窒素ガスは、バッファタンク３５に蓄積された状態と同じ温度で供給される。図５（ａ）に示す状態での窒素ガスの供給は、第１空間ＳＰ１に配置された酸素濃度センサ９（酸素濃度センサ９０乃至９９）の検出値が所定値以下になるまで行う。
【００４６】
図５（ｂ）は、第１空間ＳＰ１が窒素ガスで置換された状態を示している。第１空間ＳＰ１に配置された酸素濃度センサ９の検出値が所定値以下になったら、マスキングブレード１２を閉める。マスキングブレード１２を閉める理由は、基板５を投影光学系４の下に搬入した際に、窒素ガスで置換された第１空間ＳＰ１に酸素を含む空気が混入することを防止するためである。
【００４７】
第１空間ＳＰ１は、上述したように、マスキングブレード１２を閉めた状態で略閉空間となるが、例えば、マスキングブレード１２を挿入するための隙間から外部に漏れ出る（リークする）リークガスＬＧが存在する。従って、第１空間ＳＰ１を陽圧に維持するためには、リークガスＬＧの量に相当する量の窒素ガスを、ガス供給機構３０から供給する必要がある。そこで、本実施形態では、第１空間ＳＰ１を陽圧に維持するための窒素ガスを、ガス供給管３８を介して供給する。この際、供給部３３からガス供給管３８を介して供給される窒素ガスの供給量（図５（ｂ）に示す状態）は、バッファタンク３５からガス供給管３６を介して供給される窒素ガスの供給量（図５（ａ）に示す状態）に対して減少している。このように、第２供給系３２は、第１供給系３１が第１空間ＳＰ１に供給する窒素ガスの流量よりも少ない流量で第１空間ＳＰ１に窒素ガスを供給する。
【００４８】
図５（ｃ）は、投影光学系４の下に基板５が配置された（即ち、基板５を投影光学系４の下に搬入した後の）状態を示している。投影光学系４の下に搬入された基板５は、投影光学系４の結像面の近傍に基板５の表面が位置するように位置決めされる（即ち、基板５のＺ軸方向の位置が位置決めされる）。また、投影光学系４の下に搬入された基板５は、基板５の表面が天板８２の全面に対向するように位置決めされる（即ち、基板５のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置が位置決めされる）。この状態において、マスキングブレード１２を徐々に開くと共に、ガス供給管３８からの窒素ガスの供給を停止し、バッファタンク３５からガス供給管３６を介して供給する窒素ガスの流量を徐々に増加させる。マスキングブレード１２を開くことに伴い、第１空間ＳＰ１から第２空間ＳＰ２に流入する窒素ガスＩＧは、ＸＹ平面内に放射状に広がり、天板８２と基板５との間を外側に向かって通過する気体ＡＲの流れを形成する。このように、第２空間ＳＰ２の酸素を含む空気を、第２空間ＳＰ２の中心部から外周に向かって広がる窒素ガスで押し出すことによって、第１空間ＳＰ１における窒素ガスの置換が速やかに行われる。図５（ｂ）に示す状態での窒素ガスの供給は、第２空間ＳＰ２に配置された酸素濃度センサ１０（酸素濃度センサ１０１乃至１０８）の検出値が所定値以下になるまで行う。なお、天板８２は、天板８２と基板５との間を通過する気体ＡＲ（酸素を含む空気や窒素ガスＩＧ）に外部の空気が混入しないように、十分な大きさで構成されている。これにより、酸素濃度センサ１０による酸素濃度の検出を安定させることができる。
【００４９】
図５（ｄ）は、第２空間ＳＰ２が窒素ガスで置換された状態を示している。第２空間ＳＰ２に配置された酸素濃度センサ１０の検出値が所定値以下になったら、ガス供給管３９を介して噴射ノズル８３から窒素ガスを噴射してエアカーテンＡＣを形成する。このように、エアカーテンＡＣを形成して第２空間ＳＰ２を外部の空気と遮断することによって、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とを含む空間ＳＰにおける窒素ガスの均一性を向上させることができる。第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とを含む空間ＳＰは、エアカーテンＡＣを形成した状態で略閉空間となるが、リークガスＬＧに加えて、エアカーテンＡＣと共に外部に向かう（押し出される）気体ＧＧが存在する。従って、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とを含む空間ＳＰを陽圧に維持するためには、リークガスＬＧ及び気体ＧＧの量に相当する量の窒素ガスを、ガス供給機構３０から供給する必要がある。そこで、本実施形態では、ガス供給管３９を介して噴射ノズル８３から窒素ガスを噴射してエアカーテンＡＣを形成すると共に、ガス供給管３６によるバッファタンク３５からの窒素ガスの供給を停止する。そして、ガス供給管３８から第１空間ＳＰ１に窒素ガスを供給して、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とを含む空間ＳＰを陽圧に維持する。この際、供給部３３からガス供給管３８を介して供給される窒素ガスの供給量（図５（ｄ）に示す状態）は、バッファタンク３５からガス供給管３６を介して供給される窒素ガスの供給量（図５（ａ）及び図５（ｃ）に示す状態）に対して減少している。
【００５０】
以下、露光装置１００において、ガス供給機構３０による窒素ガス（不活性ガス）の供給量を具体的な数値を例に説明する。まず、第１空間ＳＰ１の容積及び第２空間ＳＰ２の容積について考える。露光装置１００を、第八世代の基板（Ｘ軸方向：２２００ｍｍ、Ｙ軸方向：２４００ｍｍ）を露光する露光装置とすると、投影光学系４による露光領域ＥＡは、幅（Ｘ軸方向）７５０ｍｍ、奥行き（Ｙ軸方向）２５０ｍｍの大きさとなる。投影光学系４は、一般的には、０．１未満の開口数を有し、マスキングブレード１２で遮光する露光領域ＥＡの端部のボケが、例えば、基板上で５ｍｍ以下となるようにすると、マスキングブレード１２は、基板５から約２５ｍｍ上の位置に配置される。投影光学系４と基板５との間の距離は、２００ｍｍ程度である。この場合、第１空間ＳＰ１の底面は、露光領域ＥＡよりも一回り大きく、幅（Ｘ軸方向）８００ｍｍ、奥行き（Ｙ軸方向）３００ｍｍとし、高さを１７５ｍｍとすると、第１空間ＳＰ１の容積は、約４０リットルとなる。また、第２空間ＳＰ２の噴射ノズル８３（エアカーテンＡＣ）までの底面は、第１空間ＳＰ１の底面よりも一回り大きく、幅（Ｘ軸方向）９００ｍｍ、奥行き（Ｙ軸方向）４００ｍｍとし、高さを２５ｍｍとする。この場合、第２空間ＳＰ２の噴射ノズル８３までの容積は、約１０リットルとなる。更に、第２空間ＳＰ２の酸素濃度センサ１０までの底面を、幅（Ｘ軸方向）１０００ｍｍ、奥行き（Ｙ軸方向）５００ｍｍとし、高さを２５ｍｍとすると、第２空間ＳＰ２の酸素濃度センサ１０までの容積は、約１２．５リットルとなる。  
【００５１】
次に、バッファタンク３５の容積について説明する。バッファタンク３５は、少なくとも、第１空間ＳＰ１の容積（４０リットル）と、第２空間ＳＰ２の酸素濃度センサ１０までの容積（１２．５リットル）と、ガス供給管３６の切替バルブ３６３から第１空間ＳＰ１までの容積との和よりも大きい容積を有する。ガス供給管３６の直径φを８０ｍｍ、長さを３０００ｍｍとすると、ガス供給管３６の容積は、約１５リットルとなる。従って、バッファタンク３５の容積は、４０リットル（第１空間ＳＰ１の容積）と、１２．５リットル（第２空間ＳＰ２の容積）と、１５リットル（ガス供給管３６の容積）との和である６７．５リットルよりも大きい容積、例えば、７０リットルにすればよい。
【００５２】
ここで、バッファタンク３５に蓄積された窒素ガスの量（最大供給量）を７０リットルとして、図５（ａ）乃至図５（ｄ）のそれぞれの状態で供給される窒素ガスの量（供給量）について説明する。
【００５３】
図５（ａ）に示す状態では、ガス供給機構３０は、第１空間ＳＰ１に対して、バッファタンク３５に蓄積された窒素ガスを、ガス供給管３６を介して、流量２００リットル／ｍｉｎで供給する。この場合、ガス供給管３６の容積と第１空間ＳＰ１の容積との和は約５５リットルであるため、ガス供給機構３０は、約１５秒で第１空間ＳＰ１を窒素ガスで置換することができる。
【００５４】
図５（ｂ）に示す状態では、ガス供給機構３０は、第１空間ＳＰ１を陽圧に維持するために、第１空間ＳＰ１に対して、リークガスＬＧの量に相当する量の窒素ガスを、供給部３３からガス供給管３８を介して、流量５リットル／ｍｉｎで供給する。
【００５５】
図５（ｃ）に示す状態では、ガス供給機構３０は、第２空間ＳＰ２と連結された第１空間ＳＰ１に対して、バッファタンク３５に蓄積された窒素ガスを、ガス供給管３６を介して、流量２００リットル／ｍｉｎで供給する。この場合、第２空間ＳＰ２の容積は約１２．５リットルであるため、ガス供給機構３０は、数秒で第２空間ＳＰ２を窒素ガスで置換することができる。
【００５６】
図５（ｄ）に示す状態では、ガス供給機構３０は、エアカーテンＡＣを形成するために、噴射ノズル８３に対して、窒素ガスを、供給部３３からガス供給管３９を介して、流量３０リットル／ｍｉｎで供給する。更に、ガス供給機構３０は、第２空間ＳＰ２と連結された第１空間ＳＰ１に対して、リークガスＬＧの量に相当する量と気体ＧＧの量に相当する量の窒素ガスを、供給部３３からガス供給管３８を介して供給する。例えば、リークガスＬＧの流量を５リットル／ｍｉｎ、気体ＧＧの流量を１５リットル／ｍｉｎとすると、窒素ガスを、ガス供給管３８を介して、流量２０リットル／ｍｉｎで供給する。これにより、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とを含む空間ＳＰを陽圧に維持することができる。このように、図５（ｄ）に示す状態では、ガス供給機構３０は、窒素ガスを、ガス供給管３８及び３９を介して、流量５０リットル／ｍｉｎで供給する。
【００５７】
図６を参照して、露光装置１００における動作（露光処理）について説明する。かかる動作は、上述したように、制御部７が露光装置１００の各部を統括的に制御することで行われる。バッファタンク３５には、窒素ガスが予め蓄積されているものとする。
【００５８】
Ｓ６０２では、露光処理の対象となる基板５を露光装置１００に搬入する。但し、ここでは、投影光学系４の下に基板５を配置するのではなく、基板５を投影光学系４の下に搬入する前の状態を維持する。
【００５９】
Ｓ６０４では、Ｓ６０２で搬入した基板５が１枚目の基板であるかどうかを判定する。Ｓ６０２で搬入した基板５が１枚目の基板である場合には、Ｓ６０６に移行する。また、Ｓ６０２で搬入した基板５が１枚目の基板ではない場合には、Ｓ６１０に移行する。
【００６０】
Ｓ６０６では、図５（ａ）を参照して説明したように、バッファタンク３５に蓄積された窒素ガスを、ガス供給管３６を介して第１空間ＳＰ１に供給し、第１空間ＳＰ１を窒素ガスで置換する。
【００６１】
Ｓ６０８では、図５（ｂ）を参照して説明したように、リークガスＬＧの量に相当する量の窒素ガスを、供給部３３からガス供給管３８を介して第１空間ＳＰ１に供給し、第１空間ＳＰ１を陽圧に維持する。
【００６２】
Ｓ６１０では、Ｓ６０２で露光装置１００に搬入した基板５を基板ステージ６で保持し、投影光学系４の下に基板５を配置する。この際、投影光学系４に対する基板５の位置決めも行う。
【００６３】
Ｓ６１２では、図５（ｃ）を参照して説明したように、マスキングブレード１２を開きながら、バッファタンク３５に蓄積された窒素ガスを、ガス供給管３６を介して第１空間ＳＰ１に供給し、空間ＳＰ（第１空間ＳＰ１及び第２空間ＳＰ２）を窒素ガスで置換する。この際、ガス供給管３８からの窒素ガスの供給は停止する。
【００６４】
Ｓ６１４では、図５（ｄ）を参照して説明したように、リークガスＬＧの量に相当する量と気体ＧＧの量に相当する量の窒素ガスを、供給部３３からガス供給管３８を介して第１空間ＳＰ１に供給し、空間ＳＰを陽圧に維持する。また、窒素ガスを、供給部３３からガス供給管３９を介して噴射ノズル８３に供給し、エアカーテンＡＣを形成する。
【００６５】
Ｓ６１６では、投影光学系４と基板５との間の空間ＳＰを窒素ガスで置換した状態で、Ｓ６１０で投影光学系４の下に配置した基板５を露光する（即ち、マスク２のパターンを基板５に転写する）。
【００６６】
Ｓ６１８では、マスキングブレード１２を閉めて、図５（ｂ）を参照して説明したのと同様に、リークガスＬＧの量に相当する量の窒素ガスを、供給部３３からガス供給管３８を介して第１空間ＳＰ１に供給し、第１空間ＳＰ１を陽圧に維持する。
【００６７】
Ｓ６２０では、ガス供給管３９による噴射ノズル８３への窒素ガスの供給を停止して（即ち、エアカーテンＡＣの形成を停止して）第２空間ＳＰ２を外部に開放し、第２空間ＳＰ２の陽圧を解除する。
【００６８】
Ｓ６２２では、Ｓ６１６で露光された基板５を露光装置１００から搬出する。
【００６９】
Ｓ６２４では、第２空間ＳＰ２を窒素ガスで置換するために必要な窒素ガスを、バッファタンク３５に蓄積する。バッファタンク３５への窒素ガスの蓄積は、図４（ａ）乃至図４（ｃ）を参照して説明した通りである。
【００７０】
Ｓ６２６では、全ての基板５を露光したかどうかを判定する。全ての基板５を露光していない場合には、Ｓ６０２に移行して、露光処理の対象となる次の基板５を露光装置１００に搬入する。また、全ての基板５を露光している場合には、Ｓ６２８に移行する。
【００７１】
Ｓ６２８では、ガス供給管３６及び３８による第１空間ＳＰ１への窒素ガスの供給を停止し、マスキングブレード１２を開けて第１空間ＳＰ１を外部に開放し、第１空間ＳＰ１の陽圧を解除する。
【００７２】
Ｓ６３０では、第１空間ＳＰ１と第２空間ＳＰ２とを含む空間ＳＰを窒素ガスで置換するために必要な窒素ガス、即ち、バッファタンク３５に蓄積可能な最大量の窒素ガスを、バッファタンク３５に蓄積する。
【００７３】
なお、第１ジョブから第ｎジョブまでを含む複数のジョブを処理する場合には、第１ジョブにおいてはＳ６２８（第１空間ＳＰ１の陽圧の解除）を行わず、第１空間ＳＰを陽圧に維持したまま第２ジョブを開始する。この場合、第１ジョブに続く第２ジョブから第ｎジョブでは、Ｓ６０６（第１空間ＳＰ１を窒素ガスで置換）は不要となる。これにより、複数のジョブを処理する場合のタクトタイムを向上させることができる。
【００７４】
Ｓ６０６（第１空間ＳＰ１を窒素ガスで置換）及びＳ６０８（第１空間ＳＰ１を陽圧に維持）は、必ずしもジョブにおいて行う必要はなく、露光装置１００を動作させる前に行ってもよい。ジョブに関係なくＳ６０８（第１空間ＳＰ１を陽圧に維持）の状態を維持する場合には、Ｓ６０４乃至Ｓ６０８及びＳ６３０を行わずにジョブを処理すればよい。
【００７５】
このように、本実施形態の露光装置１００によれば、投影光学系４と基板５との間の空間ＳＰを不活性ガスで置換するために要する時間を短縮し、スループットの低下を低減（防止）することができる。
【００７６】
また、ガス供給機構３０は、第１供給系３１として、複数のバッファタンク、例えば、図７に示すように、２つのバッファタンク３５Ａ及び３５Ｂを含んでいてもよい。バッファタンク３５Ａは、バッファタンク３５Ａの内部の容積を変更可能な構成を有し、ピストン３５１Ａと、バッファタンク３５Ａの容積を変更するためにピストン３５１Ａを駆動する駆動部３５２Ａとを含む。同様に、バッファタンク３５Ｂは、バッファタンク３５Ｂの内部の容積を変更可能な構成を有し、ピストン３５１Ｂと、バッファタンク３５Ｂの容積を変更するためにピストン３５１Ｂを駆動する駆動部３５２Ｂとを含む。
【００７７】
バッファタンク３５Ａは、開閉バルブ３４１Ａが配置されたガス供給管３４Ａを介して供給部３３に接続し、切替バルブ３６３Ａが配置されたガス供給管３６Ａを介して第１空間ＳＰ１に接続されている。同様に、バッファタンク３５Ｂは、開閉バルブ３４１Ａが配置されたガス供給管３４Ｂを介して供給部３３に接続し、切替バルブ３６３Ｂが配置されたガス供給管３６Ｂを介して第１空間ＳＰ１に接続されている。
【００７８】
ここで、開閉バルブ３４１Ａ及び３４１Ｂは、供給部３３からの不活性ガスの供給を制御するためのバルブである。切替バルブ３６３Ａは、バッファタンク３５Ａに蓄積された不活性ガスを、第１空間ＳＰに供給する第１状態と、ガス排気管４０Ａを介して外部に排気する第２状態と、第１空間ＳＰ１に供給することを停止する第３状態との切り替えを行うためのバルブである。切替バルブ３６３Ｂは、バッファタンク３５Ｂに蓄積された不活性ガスを、第１空間ＳＰ１に供給する第１状態と、ガス排気管４０Ｂを介して外部に排気する第２状態と、第１空間ＳＰに供給することを停止する第３状態との切り替えを行うためのバルブである。
【００７９】
図７に示すガス供給機構３０による窒素ガス（不活性ガス）の供給量を具体的な数値を例に説明する。ここでは、上述したように、第１空間ＳＰ１の容積を４０リットル、第２空間ＳＰ２の酸素濃度センサ１０までの容積を１２．５リットルとする。また、ガス供給管３６Ａの切替バルブ３６３Ａから第１空間ＳＰ１までの容積、及び、ガス供給管３６Ｂの切替バルブ３６３Ｂから第１空間ＳＰ１までの容積のそれぞれを１５リットルとする。また、バッファタンク３５Ａ及び３５Ｂのそれぞれの容積を７０リットルとすると、バッファタンク３５Ａ及び３５Ｂのそれぞれは、第１空間ＳＰ１に対して、窒素ガスを流量２００リットル／ｍｉｎで供給することができる。従って、図７に示すガス供給機構３０は、図５（ａ）に示す状態では、１０秒以下で第１空間ＳＰ１を窒素ガスで置換することができる。
【００８０】
また、図７に示すガス供給機構３０では、例えば、バッファタンク３５Ａの容積を６０リットルとし、バッファタンク３５Ｂの容積を１５リットルとしてもよい。この場合、第１空間ＳＰ１を窒素ガスで置換するための専用のバッファタンクとしてバッファタンク３５Ａを使用し、第２空間ＳＰ２（即ち、空間ＳＰ）を窒素ガスで置換するための専用のバッファタンクとしてバッファタンク３５Ｂを使用することができる。第２空間ＳＰ２を窒素ガスで置換するためのバッファタンクとしてバッファタンク３５Ｂを専用化する理由は、バッファタンク３５Ｂの容積を小さくすることで、バッファタンク３５Ｂが供給する窒素ガスの流量を大きくするためである。これにより、第２空間ＳＰ２を窒素ガスで置換するために要する時間を短縮することができる。
【００８１】
本実施形態の露光装置１００によれば、投影光学系４と基板５との間の空間ＳＰを、短時間で、且つ、効率的に不活性ガスで置換することができる。従って、露光装置１００は、高いスループットで経済性よく高品位な半導体デバイス、液晶表示デバイス、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなどの物品を提供することができる。このよう物品は、露光装置１００を用いてレジスト（感光剤）が塗布された基板（ウエハ、ガラス基板など）を露光する工程と、露光された基板を現像する工程と、その他の周知の工程と、を経ることにより製造される。
【００８２】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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