(57)【要約】【課題】露光装置の鏡筒内に供給されるガスの温度を、より細密に調整することができるガス温度調整装置、鏡筒、露光装置並びにデバイスの製造方法、ガス温度調整方法を提供する。【解決手段】鏡筒１８の近傍に配置される温度調整ユニット２２と、この温度調整ユニット２２の内部に一部が配設され、一端部が窒素ガス供給源に連通され、他端部が鏡筒１８に連通するガス供給管２３と、温度調整ユニット２２内に充填される冷媒２４とを有する。これによれば、温度調整ユニット２２内において、ガス供給管２３を通過する窒素ガスが、ガス供給管２３を冷却する冷媒２４との熱交換により所定の温度に調整される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡筒内に供給されるガスの温度を調整するガス温度調整装置であって、
前記鏡筒の近傍に配置される温度調整ユニットと、
当該温度調整ユニット内に供給される冷媒と
を有し、前記温度調整ユニット内で前記ガスと前記冷媒との間の熱交換により前記ガスの温度が調整されることを特徴とするガス温度調整装置。
【請求項２】
前記温度調整ユニットの内部に一部が配設され、一端部がガス供給源に連通され、他端部が前記鏡筒に連通するガス供給管を有し、
前記温度調整ユニット内において前記ガス供給管を通過するガスが、当該ガス供給管を冷却する前記冷媒との熱交換により温度調整されることを特徴とする請求項１に記載のガス温度調整装置。
【請求項３】
前記温度調整ユニットの内部に配設される部分であるユニット内配管部は、前記温度調整ユニット内を屈曲させて配設されることを特徴とする請求項２に記載のガス温度調整装置。
【請求項４】
前記ユニット内配管部は、露光光を吸収する物質を発生せず、又は、光学素子に付着する物質を発生せず、かつ熱伝導性を有する金属配管又は樹脂配管であることを特徴とする請求項３に記載のガス温度調整装置。
【請求項５】
前記ユニット内配管部の前記温度調整ユニットの出口側端部から前記鏡筒までを連結する連結配管部は、露光光を吸収する物質を発生せず、又は、光学素子に付着する物質を発生せず、かつ柔軟性のある断熱材で形成されることを特徴とする請求項３又は４に記載のガス温度調整装置。
【請求項６】
前記連結配管部は、最内部は露光光を吸収する物質を発生しない、又は、光学素子に付着する物質を発生しない材質で構成された第１の層と、当該第１の層の外部に配置された断熱性を有する第２の層とを少なくとも備えた多層構造であることを特徴とする請求項５に記載のガス温度調整装置。
【請求項７】
前記連結配管部に設けられたガス温度検出手段と、
当該ガス温度検出手段の検出結果に基づいて冷媒の供給を制御するガス温度制御手段と
を備え、前記鏡筒内に供給される前記ガスの温度を一定の温度に保持することを特徴とする請求項５又は６に記載のガス温度調整装置。
【請求項８】
前記一定の温度は、前記鏡筒が設置される雰囲気の温度であることを特徴とする請求項７に記載のガス温度調整装置。
【請求項９】
内部に投影光学系を保持し、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガス温度調整装置により温度調整されたガスが供給されることを特徴とする鏡筒。
【請求項１０】
露光光のもとで、マスク上に形成された所定のパターンの像を基板上に露光する露光装置において、前記所定のパターンの像を請求項９に記載の鏡筒に保持される投影光学系を介して前記基板上に転写することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程で請求項１０に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１２】
鏡筒内に供給されるガスの温度を調整するガス温度調整方法であって、
前記鏡筒内に供給されるガス温度を検出し、
検出されたガス温度に基づいて冷媒の供給を制御し、
供給が制御された前記冷媒と前記ガスとの間の熱交換により前記鏡筒内に供給される前記ガスの温度を調整することを特徴とするガス温度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイス、あるいはレチクル、フォトマスク等のマスクなどの製造プロセスにおけるリソグラフィ工程で使用される露光装置の鏡筒内に供給されるガスの温度を調整するガス温度調整装置及びガス温度調整方法に関するものである。また、本発明は、そのガス温度調整装置を備えた鏡筒及び露光装置に関するものである。さらに、本発明は、その露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
露光装置では、所定のパターンが形成されたレチクル、フォトマスク等のマスクを所定の露光光で照明し、投影光学系を介して所定のパターンの像をフォトレジスト等の感光性樹脂が塗布されたウエハ、ガラスプレート等の基板上に露光するようになっている。
【０００３】
この種の露光装置における投影光学系は、互いの光軸が一致するように配列された複数のレンズ等の光学素子からなっている。そして、各光学素子が光学素子保持装置を介してほぼ水平（いわゆる横置きタイプ）に保持された状態で、鏡筒内に収容されている。一般に、この種の鏡筒は、光の透過率の低下や不純物の発生を回避するために、その鏡筒内の空気を窒素ガス等の不活性ガスで置換している。
【０００４】
ところで、この置換に際して、温度変動（例えば±１０℃）を伴う不活性ガスが鏡筒内に供給されると、鏡筒内部の設定温度に対して温度差が生じ、結像特性に影響を及ぼし露光精度の悪化を招くことがある。そこで、鏡筒内部に供給される不活性ガスを温度調整する調整装置を備えた露光装置が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００５】
この特許文献１に記載の露光装置は、鏡筒内へ供給される前に窒素ガスが通過する温度調整室と、この温度調整室内に螺旋状態で所定長さ配設される供給管とを備える。そして、温度調整室内には、既に鏡筒内へ供給された窒素ガスが連通孔を通じて充填されるようになっている。従って、供給管を通って鏡筒に供給される窒素ガスが温度調整室を通過すると、熱交換により窒素ガスは鏡筒内の温度に対応した温度に調整される。一方、鏡筒の温度は、鏡筒の内壁と外壁の間に設けられた流路を媒体が循環することで所定の設定温度に調整されているため、鏡筒内の空気が充填される温度調整室内も常に予め定められた設定温度に保たれるようになっている。
【０００６】
この装置によれば、窒素ガスが温度調整室内に配設された供給管内を通過する際に熱交換により温度調整された後、鏡筒内に供給されるため、投影光学系の光学特性が損なわれることがないとされていた。
【特許文献１】特開平１１−３１２６３３（請求項１、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、このような露光装置では、近年の回路パターンの微細化に対応すべく、露光光の短波長化が進められてきている。最近では、遠紫外光、例えばＫｒＦエキシマレーザ（λ＝２４８ｎｍ）、さらに真空紫外域のＡｒＦエキシマレーザ（λ＝１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（λ＝１５７ｎｍ）等を露光光としたものが開発されている。
【０００８】
一般に、露光光が通過する空間（鏡筒の内部空間等）内に存在する酸素、水蒸気、炭化水素ガス、あるいは露光光と反応してレンズエレメント等の光学素子の表面に曇り物質を生ずる有機物質のガスなどは、露光光を吸収する吸光物質となる。そして、露光光として特にＡｒＦエキシマレーザ以下の短波長の光を採用した場合には、光源から出射された露光光は、ｉ線等の紫外光の露光光に比べて上記した吸光物質による吸収が大きく、基板に到達するまでにそのエネルギが著しく低下することがある。
【０００９】
従って、露光装置において、今後ますます進む露光光の短波長化に対応するためには、露光装置の露光精度のさらなる向上が望まれる。そして、この要求を満たすには、鏡筒内をパージする不活性ガスの温度のさらなる安定化を図る必要があり、より高い精度で制御することが重要となる。
【００１０】
この点、特許文献１に記載の露光装置（温度調整装置）では、温度調整室内を鏡筒内の空気と対応した空気で満たし、窒素ガスを温度調整室内に配設される供給管を通過させる際に熱交換により温度調整している。すなわち、鏡筒内の空気を主な温度調整媒体としており、供給管内の窒素ガスを積極的に所望の温度に設定するというよりは、鏡筒内の空気温度になるべくなじませるといった程度に留まっている。しかし、今後は、上記したようにより細密な温度調整が可能な温度調整装置が望まれる。
【００１１】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的としては、露光装置の鏡筒内に供給されるガスの温度を、より細密に調整することができるガス温度調整装置及びガス温度調整方法を提供することにある。また、本発明のその他の目的は、露光精度の向上可能な鏡筒及び露光装置を提供することにある。さらに、本発明のその上の目的は、高集積度のデバイスを歩留まりよく生産することのできるデバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載のガス温度調整装置は、鏡筒内に供給されるガスの温度を調整するガス温度調整装置であって、前記鏡筒の近傍に配置される温度調整ユニットと、当該温度調整ユニット内に供給される冷媒とを有し、前記温度調整ユニット内で前記ガスと前記冷媒との間の熱交換により前記ガスの温度が調整されることを特徴とする。
【００１３】
従って、請求項１の発明によれば、温度調整ユニット内でガスと冷媒との間で熱交換が行われるため、ガスの温度を所望に調整することができるという効果がある。そして、このように鏡筒内に供給されるガスの細密な温度調整が可能となることで、今後ますます進む露光光の短波長化に対しても投影光学系の光学特性が損なわれることのない構成とすることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガス温度調整装置において、前記温度調整ユニットの内部に一部が配設され、一端部がガス供給源に連通され、他端部が前記鏡筒に連通するガス供給管を有し、前記温度調整ユニット内において前記ガス供給管を通過するガスが、当該ガス供給管を冷却する前記冷媒との熱交換により温度調整されることを特徴とする。
【００１５】
従って、請求項２に記載の発明によれば、冷媒が循環する温度調整ユニット内にガス供給管が配設されているため、ガス供給管との間の熱交換により、ガス供給管内を通過するガスの温度を調整することができるという効果がある。請求項１に記載のガス温度調整装置を好適な態様で実施できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のガス温度調整装置において、前記温度調整ユニットの内部に配設される部分であるユニット内配管部は、前記温度調整ユニット内を屈曲させて配設されることを特徴とする。
【００１７】
従って、請求項３に記載の発明によれば、ユニット内配管部を屈曲させることで、ユニット内配管部の表面積を大きく確保でき、温度調整ユニット内での熱交換をより効率良く行うことができるという効果がある。特に、ユニット内配管部を複数回屈曲させ蛇行させた形状とすれば、さらにその効果は顕著なものとなる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のガス温度調整装置において、前記ユニット内配管部は、露光光を吸収する物質を発生せず、又は、光学素子に付着する物質を発生せず、かつ熱伝導性を有する金属配管又は樹脂配管であることを特徴とする。
【００１９】
従って、請求項４に記載の発明によれば、鏡筒内に露光光を吸収する物質を発生させないため、又は光学素子に付着する物質を発生させないため、露光装置の結像特性に悪影響を及ぼすこともなく露光精度の悪化を招くことがない。さらに、ユニット内配管部が熱伝導性を有する金属配管又は樹脂配管であるため、さらに効率的な熱交換を行うことができるという効果がある。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載のガス温度調整装置において、前記ユニット内配管部の前記温度調整ユニットの出口側端部から前記鏡筒までを連結する連結配管部は、露光光を吸収する物質を発生せず、又は、光学素子に付着する物質を発生せず、かつ柔軟性のある断熱材で形成されることを特徴とする。
【００２１】
従って、請求項５に記載の発明によれば、連結配管部においても露光光を吸収する物質を発生させないため、又は光学素子に付着する物質を発生させないため、露光装置の結像特性に悪影響を及ぼすことがない。さらに、連結配管部は柔軟性を有するため、冷媒やガスの供給の際における温度調整ユニットの振動が吸収され、投影光学系までその振動が伝達されることがないため、光軸がずれることもなくさらに露光精度を良好に維持することができるという効果がある。また、断熱材で形成されているため、温度調整ユニット内で温度が調整されたガスをその温度のまま良好な状態で鏡筒内へ供給することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のガス温度調整装置において、前記連結配管部は、最内部は露光光を吸収する物質を発生しない、又は、光学素子に付着する物質を発生しない材質で構成された第１の層と、当該第１の層の外部に配置された断熱性を有する第２の層とを少なくとも備えた多層構造であることを特徴とする。
【００２３】
従って、請求項６に記載の発明によれば、連結配管部を構成する最内部の第１の層は、露光光を吸収する物質を発生しない、又は、光学素子に付着する物質を発生しない構成とされる。そして、第２の層は断熱性を有するため、温度が調整されたガスを良好な状態で鏡筒内へ供給することができるという効果がある。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載のガス温度調節装置において、前記連結配管部に設けられたガス温度検出手段と、当該ガス温度検出手段の検出結果に基づいて冷媒の供給を制御するガス温度制御手段とを備え、前記鏡筒内に供給される前記ガスの温度を一定の温度に保持することを特徴とする。
【００２５】
従って、請求項７に記載の発明によれば、連結配管部内を通過するガスの温度に基づいて温度制御がなされる。特に、鏡筒内に供給される直前のガスの温度をもとに、冷媒（冷媒温度、冷媒流入量等）を調整しガス温度を調整するため、より正確な温度調整をすることができるという効果がある。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のガス温度調節装置において、前記一定の温度は、前記鏡筒が設置される雰囲気の温度であることを特徴とする。
従って、請求項８に記載の発明によれば、鏡筒内に供給されるガスの温度を鏡筒が設置される雰囲気、即ち、露光装置全体を覆うチャンバ内の温度に調整することができるという効果がある。
【００２７】
請求項９に記載の鏡筒は、内部に投影光学系を保持し、請求項１〜８のいずれか一項に記載のガス温度調整装置により温度調整されたガスが供給されることを特徴とする。
従って、請求項９に記載の発明によれば、投影光学系の光学特性の悪化が抑制されているため、光学特性の安定した鏡筒とすることができるという効果がある。
【００２８】
請求項１０に記載の露光装置は、露光光のもとで、マスク上に形成された所定のパターンの像を基板上に露光する露光装置において、前記所定のパターンの像を請求項９に記載の鏡筒に保持される投影光学系を介して前記基板上に転写することを特徴とする。
【００２９】
従って、請求項１０に記載の発明によれば、投影光学系の光学特性の悪化が抑制されているため、光学特性の安定した露光装置とすることができるという効果がある。
請求項１１に記載のデバイスの製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程で請求項１０に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とする。
【００３０】
従って、請求項１１に記載の発明によれば、光学特性の安定した露光装置を用いることにより品質の高いデバイスを歩留まり良く製造することができるという効果がある。
請求項１２に記載のガス温度調整方法は、鏡筒内に供給されるガスの温度を調整するガス温度調整方法であって、前記鏡筒内に供給されるガス温度を検出し、検出されたガス温度に基づいて冷媒の供給を制御し、供給が制御された前記冷媒と前記ガスとの間の熱交換により前記鏡筒内に供給される前記ガスの温度を調整することを特徴とする。
【００３１】
従って、請求項１２に記載の発明によれば、鏡筒内に供給されるガス温度に基づいて冷媒の供給が制御されるため、ガスの温度をより細密に調整することができるという効果がある。
【００３２】
次に、前記各請求項に記載の発明にさらに含まれる技術的思想について、それらの作用とともに以下に記載する。
（１）前記鏡筒内のガス供給口、前記鏡筒内のガス排出口、前記鏡筒へのガス供給管内のいずれかに設けられた供給ガス温度検出手段によってガス温度を検出することを特徴とする請求項１２に記載のガス温度調整方法。
【００３３】
従って、この（１）に記載の発明によれば、鏡筒内のガス供給口、前記鏡筒内のガス排出口、前記鏡筒へのガス供給管内のいずれかに設けられた供給ガス温度検出手段によってガス温度を検出することができるという効果がある。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、露光装置の鏡筒内に供給されるガスの温度を、より細密に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明のガス温度調整装置及び露光装置を、半導体素子製造用の露光装置及びその投影光学系を収容する鏡筒のガス温度調整装置に具体化した一実施形態について図１〜図５にしたがって説明する。
【００３６】
図１は、露光装置１１の概略構成を、その投影光学系１５を中心として示している。図１に示すように、この実施形態の露光装置１１は、光源１２と、照明光学系１３と、マスクとしてのレチクルＲｔを保持するレチクルステージ１４と、投影光学系１５と、基板としてのウエハＷを保持するウエハステージ１６とから構成されている。
【００３７】
光源１２は、本実施形態では、波長１５７ｎｍのＦ２レーザを発振する。その他、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザや波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザなども使用できる。
【００３８】
照明光学系１３は、図示しないフライアイレンズやロッドレンズ等のオプティカルインテグレータ、リレーレンズ、コンデンサレンズ等の各種レンズ系及び開口絞り等を含んで構成されている。そして、光源１２から出射される露光光ＥＬが、この照明光学系１３を通過することにより、レチクルＲｔ上のパターンを均一に照明するように調整される。
【００３９】
レチクルステージ１４は、照明光学系１３の射出側、すなわち、後述する投影光学系１５の物体面側（露光光ＥＬの入射側）において、そのレチクルＲｔの載置面が投影光学系１５の光軸ＡＸ方向とほぼ直交するように配置されている。
【００４０】
投影光学系１５は、複数の光学素子１７、例えばレンズ等からなっている。投影光学系１５は、複数の鏡筒モジュール１８ａが積層されて構成された鏡筒１８内に光学素子１７が光軸ＡＸが一致するように収容されている。複数の鏡筒モジュール１８ａのそれぞれは、１つ又は２つ以上の光学素子１７を保持する。なお、この鏡筒１８内の空気は、光の透過率の低下や不純物の発生を回避するために、ガス温度調整装置２１を介して供給される窒素ガスで置換されている。
【００４１】
ウエハステージ１６は、投影光学系１５の像面側（露光光ＥＬの射出側）において、ウエハＷの載置面が投影光学系１５の光軸方向と交差するように配置されている。そして、露光光ＥＬにて照明されたレチクルＲｔ上のパターンの像が、投影光学系１５を通して所定の縮小倍率に縮小された状態で、ウエハステージ１６上のウエハＷに投影転写されるようになっている。
【００４２】
次に、鏡筒１８内へ供給される窒素ガスの温度を調整するガス温度調整装置２１の詳細構成について説明する。図２は、ガス温度調整装置２１の詳細構成を示す図である。図２に示すように、ガス温度調整装置２１は、鏡筒１８の近傍に配置される温度調整ユニット２２と、この温度調整ユニット２２の内部に一部が配設されるガス供給管２３と、ユニット内に供給される冷媒２４とを含んで構成されている。なお、温度調整ユニット２２は、露光装置１１全体を覆うチャンバ３６（図３参照）内に、鏡筒１８に当接しないように離間して設けられているものである。また、冷媒２４としては、フッ素系不活性液体のＨＦＥ（ハイドロフルオロエーテル）を用いる。この他に冷媒としては、その他のフロン系液体や気化熱を利用しない水等でも良い。
【００４３】
ガス供給管２３は、一端部がガス供給源（ガス供給ユニット３７、図３参照）に連通される一方、他端部が鏡筒１８に連通しており、温度調整ユニット２２の内部に配設される部分であるユニット内配管部２５と、ユニット内配管部２５の温度調整ユニット２２の出口側端部２６から鏡筒１８までを連結する連結配管部２７とで構成されている。
【００４４】
ユニット内配管部２５は、温度調整ユニット２２内で複数回蛇行した形状にて配設されており、熱伝導性の良い銅管で形成されている。連結配管部２７は、露光光ＥＬを吸収する物質を発生せず、かつ柔軟性のある断熱材で形成されている。より詳しく説明すると、この連結配管部２７は２層構造になっており、最内部である第１層は露光光ＥＬを吸収する物質を発生することのない、あるいは、レンズ等の光学素子１７に付着する物質の発生が抑制された熱可塑性の軟質フッ素樹脂製であり、第１層の外部に配置される第２層は断熱性を有するフッ素樹脂で成形されている。これにより、連結配管部２７から吸光物質が発生して窒素ガス中に混在することがないため、鏡筒１８内の窒素ガスによるパージ環境を壊さず、連結配管部２７全体として柔軟性かつ断熱性を有する配管材として構成される。
【００４５】
一方、温度調整ユニット２２の外側壁には、冷媒入口管３１及び冷媒出口管３２がそれぞれ設けられており、冷媒入口管３１から供給される冷媒２４が冷媒出口管３２へと温度調整ユニット２２内を循環するようになっている。また、温度調整ユニット２２の上側壁には、冷媒２４の温度制御に用いるための温度計３３が、上側壁を貫通して取り付けられている。
【００４６】
図３は、本実施形態のガス温度調整装置２１を備えた露光装置１１の主に内部における冷媒２４及び窒素ガスの循環を説明するための概略構成図である。図３に示すように、連結配管部２７の内部には、鏡筒１８内に供給される窒素ガスの温度を検出するためのガス温度センサ３４（ガス温度検出手段）が設けられている。そして、このガス温度センサ３４には、ガス温度センサ３４の検出結果に基づいて温度調整ユニット２２内の温度を調整する制御部３５が接続されている。なお、本実施形態では、鏡筒１８の内部に供給される窒素ガスは、鏡筒１８が設置される露光装置１１全体を覆うチャンバ３６内の空気の温度に設定されるようになっている。
【００４７】
そして、窒素ガスは、液体窒素タンクやレギュレータで構成されるガス供給ユニット３７によって所定圧で鏡筒１８内まで供給されるようになっている。一方、冷媒２４は、冷媒供給ユニット３８によって冷媒入口管３１から温度調整ユニット２２内を循環するように温度調整ユニット２２内に充填される。そして、温度調整ユニット２２内で、温度調整ユニット２２内に充填される冷媒２４とユニット内配管部２５内を流れる窒素ガスとの間で熱交換が行われて（即ち、冷媒によって温度調整されたユニット内配管部２５との熱交換により）窒素ガスの温度が調整されるようになっている。
【００４８】
（作用）
上記のように構成されるガス温度調整装置２１を有する露光装置１１では、鏡筒１８内に供給される窒素ガスの温度が細密に調整される。次に、ガス温度調整装置２１の作用について説明する。
【００４９】
冷媒２４は、冷媒入口管３１から供給され冷媒出口管３２から排出するように温度調整ユニット２２内を循環するように充填されている。この冷媒２４の温度及び供給量は、上記したガス温度センサ３４から検出されたガス温度に基づいて、鏡筒１８内に供給される窒素ガスがチャンバ３６内の空気温度と同じになるように調整されている。
【００５０】
まず、気相状態の窒素ガスが、液体窒素タンク（図示略）から所定圧でガス供給管２３内に供給される。そして、この窒素ガスは、ガス供給管２３のうち温度調整ユニット２２内に配設されるユニット内配管部２５に到達すると、熱伝導により冷媒２４と同じ温度になっているユニット内配管部２５との間で熱交換される。
【００５１】
このとき、ユニット内配管部２５は、窒素ガスがチャンバ３６内の温度に調整されるように、予め窒素ガスの温度変動に応じた十分な長さが確保されている。また、ユニット内配管部２５は温度調整ユニット２２内で、複数回屈曲して蛇行した形状に形成されているため、ユニット内配管部２５の表面積を大きく確保でき、温度調整ユニット２２内での熱交換が効率良く行われる。
【００５２】
従って、ユニット内配管部２５を通過した窒素ガスは、チャンバ３６内の空気温度に対応した温度に調整される。そして、温度が調整された窒素ガスはユニット内配管部２５の出口側端部２６から連結配管部２７内を通過して鏡筒１８の内部へ供給される。この際、連結配管部２７は、温度調整ユニット２２を通過した窒素ガスの温度が変動しない程度に十分短く、また、断熱材で形成されているため、温度調整ユニット２２内で温度が調整されたガスはその温度のまま鏡筒１８内へ供給される。
【００５３】
また、連結配管部２７の最内部である第１層は、露光光ＥＬを吸収する物質を発生させない材質、あるいは、レンズ等の光学素子１７に付着する物質の発生が抑制された材質であるため、露光装置１１の結像特性に悪影響を及ぼすことがない。さらに、温度調整ユニット２２は鏡筒１８（投影光学系１５）に直接固定されておらず、かつ、連結配管部２７は柔軟性を有する構成となっている。よって、冷媒２４やガスの供給制御における温度調整ユニット２２の振動が吸収され、投影光学系１５までその振動が伝達されることがないため、光軸ＡＸがすれることがなくさらに露光精度を良好に維持することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、連結配管部２７内にガス温度センサ３４を設けることで、鏡筒１８内に供給される直前のガスの温度をもとに、冷媒２４（冷媒流入量等）を調整しガス温度を調整するため、正確な温度調整がなされることになる。
【００５５】
なお、このように構成されたガス温度調整装置２１を備える鏡筒１８を用いた図１に示す露光装置１１は、例えば次のように製造される。
まず、投影光学系１５を構成する複数の光学素子１７を光学素子保持装置で保持し、鏡筒１８内に収容されたこの投影光学系１５を露光装置１１の本体に組み込み、光学調整を行う。
【００５６】
次いで、多数の機械部品からなるウエハステージ１６（スキャンタイプの露光装置の場合は、レチクルステージ１４も含む）を露光装置１１の本体に取り付けて配線を接続する。そして、露光光ＥＬの光路内にガスを供給するガス供給配管や上記詳述したガス温度調整装置２１を接続した上で、鏡筒内のパージを行う。この場合、鏡筒内のＯ２、水分を徹底的に排除した上でＮ２を充填する。さらに総合調整（電気調整、動作確認など）を行う。
【００５７】
ここで、光学素子保持装置を構成する各部品や、Ｏリング等のシール部材は、超音波洗浄などにより、加工油や、金属物質などの不純物を落とし、アウトガス放出源にならないように処理を行い、組み上げられる。なお、露光装置１１の製造は、温度、湿度や気圧が制御され、かつクリーン度が調整されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。
【００５８】
次に、上述した露光装置１１をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
図４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図である。図４に示すように、まず、ステップＳ１０１（設計ステップ）において、デバイス（マイクロデバイス）の機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップＳ１０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスク（レクチルＲｔ等）を製作する。一方、ステップＳ１０３（基板製造ステップ）において、シリコン、ガラスプレート等の材料を用いて基板（シリコン材料を用いた場合にはウエハＷとなる。）を製造する。
【００５９】
次に、ステップＳ１０４（基板処理ステップ）において、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３で用意したマスクと基板を使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によって基板上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップＳ１０５（デバイス組立ステップ）において、ステップＳ１０４で処理された基板を用いてデバイス組立を行う。このステップＳ１０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入等）等の工程が必要に応じて含まれる。
【００６０】
最後に、ステップＳ１０６（検査ステップ）において、ステップＳ１０５で作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【００６１】
図５は、半導体デバイスの場合における、図４のステップＳ１０４の詳細なフローの一例を示す図である。図５において、ステップＳ１１１（酸化ステップ）では、ウエハＷの表面を酸化させる。ステップＳ１１２（ＣＶＤステップ）では、ウエハＷ表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１１３（電極形成ステップ）では、ウエハＷ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１１４（イオン打込みステップ）では、ウエハＷにイオンを打ち込む。以上のステップＳ１１１〜Ｓ１１４のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
【００６２】
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップＳ１１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハＷに感光剤を塗布する。引き続き、ステップＳ１１６（露光ステップ）において、先に説明したリソグラフィシステム（露光装置１１）によってマスク（レチクルＲｔ）の回路パターンをウエハＷ上に転写する。次に、ステップＳ１１７（現像ステップ）では露光されたウエハＷを現像し、ステップＳ１１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップＳ１１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
【００６３】
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハＷ上に多重に回路パターンが形成される。
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップＳ１１６）において上記の露光装置１１が用いられ、Ｆ２レーザの露光光ＥＬにより解像力の向上が可能となり、しかも露光量制御を高精度に行うことができる。従って、結果的に最小線幅が０．１μｍの高集積度のデバイスを歩留まりよく生産することができる。
【００６４】
上記実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、温度調整ユニット２２が鏡筒１８の近傍に配置され、温度調整ユニット２２の内部に一部が配設されたガス供給管２３を通過する窒素ガスが、ガス供給管２３を冷却する冷媒２４と熱交換するようになっている。このため、鏡筒１８内に供給される窒素ガスの温度を所望の温度に調整することができ、温度変動によって投影光学系１５の光学素子１７の屈折率が変化してしまうことが防止されるため、光学特性が損なわれることもない。
【００６５】
（２）上記実施形態では、温度調整ユニット２２内に配設されるユニット内配管部２５は、複数回屈曲して蛇行した形状に形成されているため、ユニット内配管部２５の表面積を大きく確保でき、窒素ガスと冷媒２４との間で熱交換を効率良く行うことができる。
【００６６】
（３）また、ユニット内配管部２５が露光光ＥＬを吸収する物質を発生させない金属製であることに加え、連結配管部２７においても露光光ＥＬを吸収する物質を発生させない材質で構成されている。このため、窒素ガスに吸光物質が混在することがなく、鏡筒１８内のパージ環境を壊すことがないため、露光装置１１の結像特性に悪影響を及ぼすことがない。また、ユニット内配管部２５及び連結配管部２７が、光学素子１７に付着する物質を発生させない材質で構成される場合も同様に、露光装置１１の結像特性に悪影響を及ぼすことを回避できる。
【００６７】
（４）さらに、連結配管部２７は柔軟性を有しており、冷媒２４や窒素ガスの供給の際における温度調整ユニット２２の振動が吸収されて、投影光学系１５までその振動が伝達されることがないため、光軸ＡＸがずれることがなくさらに露光精度を良好に維持することができる。
【００６８】
（５）また、連結配管部２７は断熱性を有しているため、温度調整ユニット２２内で温度が調整されたガスをその温度のまま良好な状態で鏡筒１８内へ供給することができる。
（６）上記実施形態では、連結配管部２７内に窒素ガスの温度を検出するガス温度センサ３４を設けており、鏡筒１８内に供給される直前のガスの温度をもとに、冷媒２４（冷媒流入量等）を調整しガス温度を調整するため、より正確な温度調整をすることができるとともに、温度変動に伴う調整に対して容易に対応できる。
【００６９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  上記実施形態の連結配管部２７は、熱可塑性の軟質フッ素樹脂でなる第１層と、断熱性を有するフッ素樹脂（例えば、テフロン（登録商標）発泡体）でなる第２層とで構成されるものとしたが、全体として露光光ＥＬを発生せず適度な柔軟性及び断熱性を有していれば、その他の材質で構成してよい。また、３層以上の多層構造としてもよい。
【００７０】
○  上記実施形態では、ガス温度センサ３４を連結配管部２７内に設けたが、その他、鏡筒１８内の窒素ガス供給口や、鏡筒１８内の窒素ガス排出口、ユニット内配管部２５内等に設けてもよい。
【００７１】
○  ガス供給管２３のユニット内配管部２５は、銅管に限らず、アルミニウム管、クロム管、ステンレス管、鋼管等の金属管として構成できる。また、熱伝導性させ確保されていれば、金属製に限らず樹脂製でもよい。
【００７２】
○  上記実施形態に加え、窒素ガスの供給圧を制御する制御手段を有する構成としてもよい。この場合、窒素ガスが鏡筒１８内に供給された際に、圧力の低下により窒素ガスの温度が下がってしまうことを防止できる。
【００７３】
○  上記実施形態のユニット内配管部２５は、複数回蛇行させた形状としたが、この形状に限定されることはなく、その他、例えば螺旋状に形成してもよい。
○  上記実施形態において、ガス温度センサ３４からの検出されたガス温度と投影光学系１５の収差との相関を求め、ガス温度調整装置２１により窒素ガスの温度を調整して、微少な投影光学系１５の収差をコントロールするように構成してもよい。
【００７４】
○  本発明の露光装置１１は、縮小露光型の露光装置に限定されるものではなく、例えば等倍露光型、拡大露光型の露光装置であってもよい。
○  また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクルまたはマスクを製造するために、マザーレチクルからガラス基板やシリコンウエハなどへ回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（深紫外）やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては、石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、または水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置や電子線露光装置などでは、透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【００７５】
○  さらに、露光装置１１としては、焦点深度を広く確保するために液浸法を用いた露光装置であってもよい。この液浸法とは、投影光学系の下面と基板表面との間を、所定の液体（水や有機溶媒等）で満たして液浸領域を形成し、液体中での露光光ＥＬの波長が空気中の１／ｎ（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上すると共に、焦点深度を約ｎ倍に拡大するものである。
【００７６】
○  もちろん、半導体素子の製造に用いられる露光装置だけでなく、液晶表示素子（ＬＣＤ）などを含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンをガラスプレート上へ転写する露光装置にも、本発明を適用することができる。また、薄膜磁気ヘッド等の製造に用いられて、デバイスパターンをセラミックウエハ等へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置などにも本発明を適用することができる。
【００７７】
○  さらに、本発明は、マスクと基板とが相対移動した状態でマスクのパターンを基板へ転写し、基板を順次ステップ移動させるスキャニング・ステッパに適用することができる。また、本発明は、マスクと基板とが静止した状態でマスクのパターンを基板へ転写し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式のステッパにも適用することができる。
【００７８】
○  また、露光装置１１の光源としては、実施形態に記載のＦ２レーザ（１５７ｎｍ）の他、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、例えばｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｋｒ２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）等を用いてもよい。また、ＤＦＢ半導体レーザまたはファイバレーザから発振される赤外域、または可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（またはエルビウムとイッテルビウムの双方）がドープされたファイバアンプで増幅し、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てもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本実施形態のガス温度調整装置２１を備えた露光装置１１の一実施形態を示す概略構成図。
【図２】本実施形態のガス温度調整装置２１の詳細構成を示す図。
【図３】本実施形態のガス温度調整装置２１を備えた露光装置１１の主に内部における冷媒２４及び窒素ガスの循環を説明するための概略構成図。
【図４】デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートを示す図。
【図５】半導体デバイスの場合における、図４のステップＳ１０４の詳細なフローの一例を示す図。
【符号の説明】
【００８０】
ＥＬ…露光光、ＡＸ…光軸、１１…露光装置、１５…投影光学系、１７…光学素子、１８…鏡筒、２１…ガス温度調整装置、２２…温度調整ユニット、２３…ガス供給管、２４…冷媒、２５…ユニット内配管部、２６…出口側端部、２７…連結配管部、３１…冷媒入口管、３２…冷媒出口管、３４…ガス温度センサ（ガス温度検出手段）、３５…制御部（ガス温度制御手段）、３６…チャンバ、３７…ガス供給ユニット、３８…冷媒供給ユニット。
【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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