(57)【要約】ミラーの反射率やレンズの透過率を維持し、長期に渡って初期性能を維持できるようにするため、真空紫外域の波長の露光光でマスク（２７）を照明し、マスク（２７）上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光装置において、前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給すると共に、前記光路空間の少なくとも一部に供給される前記気体に所定濃度の水素を含ませる気体供給機構（２３〜２６，６９〜７２）を備えて構成される。
2003105203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光でマスクを照明し、前記マスク上のパターンの像を基板上に転写する露光装置において、
前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給すると共に、前記光路空間の少なくとも一部に供給される前記気体に所定濃度の水素を含ませる気体供給機構を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記露光光で前記マスクを照明する照明光学系と、
前記パターンの像を基板上に転写する投影光学系と、
前記照明光学系又は前記投影光学系の少なくとも一方に設けられ、前記露光光を反射する反射光学素子とを有し、
前記光路空間の少なくとも一部は、前記反射光学素子を含む空間であ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】
前記露光光で前記マスクを照明する照明光学系と、
前記パターンの像を基板上に転写する投影光学系とを有し、
前記照明光学系又は前記投影光学系の少なくとも一方は、互いに独立した複数の光路空間を有し、
前記気体供給機構は、前記複数の光路空間のそれぞれに供給される前記気体に所定の濃度の水素を含ませることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
露光光でマスクを照明し、前記マスク上のパターンの像を基板上に転写する露光装置において、
前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給する気体供給機構と、
前記光路空間内に配置される複数の光学素子のうち、特定の光学素子に対して、前記気体を吹き付ける吹付け機構とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
前記吹付け機構は、前記光学素子に対して、前記気体供給機構による前記気体の流れと異なる流れを形成することを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記吹付け機構の気体供給口に設けられ、該気体供給口から吹き出される気体の流れを低速化もしくは均一化させる整流機構を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記吹付け機構の気体供給口から吹き出される気体の流れに沿うように前記気体を供給する補助吹付け機構を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の露光装置。
【請求項８】
前記吹付け機構の気体供給口及び前記補助吹付け機構の気体供給口の少なくとも一方に、該気体供給口から供給される気体の流れを低速化もしくは均一化させる整流機構をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記整流機構は、前記気体供給口の周囲に外側に向かって取り付けられた板状体を有することを特徴とする請求項６又は８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記整流機構は、前記気体供給口に下流側が広くなるように取り付けられた略漏斗状のダクト部を有することを特徴とする請求項６又は８に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記ダクト部の開口部の一部を閉塞するように遮蔽板を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記ダクト部の内部に気体の流れを整流するための複数の拡散板を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記ダクト部の開口部にメッシュ板を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記ダクト部の開口部に複数の通孔を有する多孔板を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記ダクト部の開口部に浄化フィルタ板を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記吹付け機構の前記気体供給口を前記光学素子に向けて複数配置したことを特徴とする請求項４〜１５の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記吹付け機構の前記気体供給口に対して前記光学素子を挟んで略対象な位置に気体排気口を有する排気機構をさらに備えることを特徴とする請求項４〜１６の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記特定の光学素子は、金属膜を有する光学素子であることを特徴とする請求項４〜１７の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記露光光で前記マスクを照明する照明光学系と、
前記パターンの像を基板上に転写する投影光学系とを有し、
前記光学素子は、前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方に設けられ、前記露光光を反射する反射光学素子であることを特徴とする請求項４〜１８の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記気体は、所定濃度の水素を含むことを特徴とする請求項４〜１９の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記光路空間に供給される前記気体は、不活性ガスであることを特徴とする請求項１〜２０の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２２】
前記水素ガスの濃度は、分圧比１０％程度以下であることを特徴とする請求項１〜３，２０，２１の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２３】
露光光でマスクを照明し、前記マスク上のパターンの像を基板上に転写する露光装置において、
前記露光光が通過する光路空間を、反射光学素子を含む第１の空間と、該反射光学素子を含まない第２の空間とに隔離する隔離部材と、
前記第１の空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする第１の気体を供給する第１の気体供給機構と、
前記第２の空間に、前記第１の気体とは異なる第２の気体を供給する第２の気体供給機構とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項２４】
前記第１の空間に対する前記第１の気体の供給量と、前記第２の空間に対する前記第２の気体の供給量とが異なることを特徴とする請求項２３に記載の露光装置。
【請求項２５】
前記第１の気体と、前記第２の気体とは、主成分が異なることを特徴とする請求項２３に記載の露光装置。
【請求項２６】
前記第１の気体は、所定濃度の水素を含むことを特徴とする請求項２３に記載の露光装置。
【請求項２７】
露光光でマスクを照明し、前記マスク上のパターンの像を基板上に転写する露光方法において、
前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給すると共に、前記光路空間の少なくとも一部に供給される前記気体に所定濃度の水素を含ませることを特徴とする露光方法。
【請求項２８】
露光光でマスクを照明し、前記マスク上のパターンの像を基板上に転写する露光方法において、
前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給し、
前記光路空間内に配置される複数の光学素子のうち、特定の光学素子に対して、前記気体を吹き付けることを特徴とする露光方法。
【請求項２９】
露光光でマスクを照明し、前記マスク上のパターンの像を基板上に転写する露光方法において、
前記露光光が通過する光路空間を、反射光学素子を含む第１の空間と、該反射光学素子を含まない第２の空間とに隔離し、
前記第１の空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする第１の気体を供給し、
前記第２の空間に、前記第１の気体とは異なる第２の気体を供給することを特徴とする露光方法。
【請求項３０】
露光光でマスクを照明し、前記マスク上のパターンの像を基板上に転写する露光方法において、
前記露光光の光路上に配置される少なくとも１つの光学素子の該露光光が通過する部分よりも広い領域に気体を吹き付けながら、前記基板を露光することを特徴とする露光方法。
【請求項３１】
リソグラフィ工程を含む電子デバイスの製造方法であって、
前記リソグラフィ工程は、請求項１〜２６の何れか一項に記載の露光装置を用いて、マスク基板に形成されたパターンを基板に転写することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、半導体集積回路、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイス、又はフォトマスク等をフォトリソグラフィ技術を用いて製造する際に使用される露光装置及び露光方法に関する。
背景技術
半導体集積回路、液晶ディスプレイ等の電子デバイスの微細パターンの形成に際しては、形成すべきパターンを４〜５倍程度に比例拡大して描画した、フォトマスク（レチクルとも呼ぶ）のパターンを、投影露光装置を用いて、ウエハ等の被露光基板上に縮小露光転写する方法が用いられている。
転写に使用する投影露光装置は、半導体集積回路の微細化に対応するために、その露光波長を、より短波長側にシフトしてきた。現在、その波長はＫｒＦエキシマレーザーの２４８ｎｍが主流となっているが、より短波長のＡｒＦエキシマレーザーの１９３ｎｍも実用化段階に入りつつある。そして、さらに短波長の波長１５７ｎｍのＦ２レーザーや、波長１２６ｎｍのＡｒ２レーザー等の、いわゆる真空紫外域と呼ばれる波長帯の光源を使用する投影露光装置の開発も行なわれている。
これらの真空紫外域の波長の光束は、酸素や水蒸気、炭化水素ガス等（以後、「吸収性ガス」と称する）による吸収が極めて大きいため、露光光が通る光路から酸素等の吸収性ガスを吸収の少ない窒素や希ガス等の気体（以降「低吸収性ガス」と称する）で光路を置換する必要がある。
例えば、酸素や水蒸気の濃度に関しては、光路中の平均濃度を、ｐｐｍオーダー以下に抑える必要がある。吸収性ガスの残留濃度の規格が、上記のような規格を満たさない場合には、ウエハ等の被露光基板上での露光エネルギーが著しく低下することになる。
なお、これらの真空紫外光を透過する硝材は、蛍石等に限定される。このため、屈折光学系では色収差の補正が困難であり、投影光学系として、反射鏡（凹面鏡）とレンズを組み合わせた光学系である反射屈折光学系が採用される見込みである。この光学系では、凹面鏡に入射する光束と、凹面鏡から反射した光束を分離するための平面鏡も必要になる。
これらの反射鏡や平面鏡は、いずれも大きな入射角度範囲の光束に対して高反射率が要求されるため、金属膜を含んだコートによる反射鏡や平面鏡の採用が有望視されている。
この波長域で高反射率を有する金属膜としては、アルミニウム等が挙げられるが、上記のようにガス置換された光路中に、わずかでも酸素又は水蒸気が残存していると、真空紫外光の照射による光化学反応により、このアルミニウム膜が酸化され、その反射率が急激に低下してしまうという問題がある。
酸化は、アルミニウム膜を含むミラーについてのみ発生する問題ではなく、他の金属を使用しても同様に発生する問題である。さらに、反射鏡や平面鏡のみでなくレンズ表面に形成される反射防止コートも、残留酸素又は水蒸気との光化学反応により酸化し、その透過率が低下してしまうという問題も生じる。
パージガス（置換ガス）中の残留酸素及び水蒸気濃度の低減は、光路を通る露光光の透過率向上のために重要であるが、特に水蒸気については、光学系を構成する鏡筒やレンズ保持機構に吸着した水分が、長時間に渡って緩やかに脱離し続けるために、その濃度を１ｐｐｍ以下に抑えることが難しい。
反射鏡の反射率やレンズ表面の反射防止コートの透過率が低下すれば、ウエハ等の被露光基板に到達する露光エネルギーが低下するため、露光装置の処理能力が低下し、露光装置の初期性能が維持できなくなるという問題が生じてしまう。
また、上記酸化が起こらなくても、真空紫外域では、それほど高反射率のミラーを製造することができず、反射率の上限は９０％程度以下となる。このため、露光光の一部は、ミラーにより吸収されミラーを帯熱させる。その結果、ミラーが熱膨張によって変形する恐れがある。
発明の開示
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、真空紫外光を露光光として用いる場合であっても、光学系に含まれる反射鏡の反射率やレンズの透過率を良好な状態に維持し、長期に渡って初期性能を維持できる露光装置及び露光方法の実現を目的としている。
また、露光光による光学素子（ミラー、レンズ等）の帯熱を防止し、安定した光学性能を長期に渡って発揮できる露光装置及び露光方法の実現も目的としている。
以下、この項に示す説明では、本発明を、実施形態を表す図面に示す参照符号に対応付けて説明するが、本発明の各構成要件は、これら参照符号を付した図面に示すものに限定されない。
上述した課題を解決するため、本発明の第１の観点によると、露光光でマスク（２７）を照明し、前記マスク上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光装置において、前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給すると共に、前記光路空間の少なくとも一部に供給される前記気体に所定濃度の水素を含ませる気体供給機構（７，８，６９，７０）を有する露光装置が提供される。
前記本発明の第１の観点に係る露光装置において、前記露光光で前記マスクを照明する照明光学系（ＩＬ）と、前記パターンの像を基板上に転写する投影光学系（ＰＬ）とを有する場合には、前記光路空間は、前記照明光学系及び前記投影光学系内の一方又は双方に設けられる。前記照明光学系又は前記投影光学系の一方又は双方が、前記露光光を反射する反射光学素子（５３，５６）を有する場合には、該反射光学素子を含む空間に前記気体を供給することが特に望ましい。また、前記照明光学系又は前記投影光学系の少なくとも一方が、互いに独立した複数の光路空間を有する場合には、前記気体供給機構により、前記複数の光路空間のそれぞれに供給される前記気体に所定の濃度の水素を含ませるようにするとよい。
前記不活性ガス又は希ガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス等を例示することができる。前記気体は酸素及び水蒸気を含まないことが望ましい。また、前記水素の濃度としては、分圧比１０％程度以下にすることが望ましい。
本発明によると、水素を含有させた気体を光路空間の一部又は全部に供給するようにしており、水素の還元作用により、光路中の光学素子（ミラーやレンズ等）の光学特性の劣化（例えば、アルミニウム等の金属を含んだミラーコートやレンズ表面の反射防止コート等の酸化による反射率や透過率の低下）が抑制されるので、良好な光学特性を長期に渡って安定的に実現することができる。
上述した課題を解決するため、本発明の第２の観点によると、露光光でマスク（２７）を照明し、前記マスク上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光装置において、前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給する気体供給機構（１６３，１６５，１６６，１６８）と、前記光路空間内に配置される複数の光学素子のうち、特定の光学素子（１１３）に対して、前記気体を吹き付ける吹付け機構（１６４，１６７，２０２，２２１）とを有する露光装置が提供される。この場合において、前記吹付け機構は、前記光学素子に対して、前記気体供給機構による前記気体の流れと異なる流れを形成するようにできる。
前記気体は所定濃度の水素を含むことができる。この場合の水素濃度としては、分圧比１０％程度以下にすることが望ましい。前記不活性ガス又は希ガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス等を例示することができる。前記気体は酸素及び水蒸気を含まないことが望ましい。
本発明によると、光学素子（ミラー、レンズ等）に気体を吹き付けるようにしたので、光学素子近傍に常に新鮮な気体が供給され、他の構造材料（鏡筒、レンズ等）の表面から発生した水蒸気が、該光学素子の表面近傍に拡散及び付着することを防止できる。このため該光学素子の酸化を防止できる。また、温度調節された気体を光学素子に吹き付けるようにすれば、該光学素子の温度調節も行うことができ、該光学素子の帯熱を抑制することができる。この場合に、前記気体としてヘリウムガスを採用すれば、ヘリウムガスの熱伝導の高さにより、該光学素子の露光光の吸収による帯熱を効率良く冷却することが可能になり、熱による該光学素子の変形とそれにより生じる収差を防ぐことが可能になる。この気体に水素を混入させれば、水素の還元作用により、該光学素子の酸化を一層強力に防止できる。
本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記吹付け機構（２０２）の気体供給口に設けられ、該気体供給口から吹き出される気体の流れを低速化もしくは均一化させる整流機構（２０４）をさらに備えることができる。光学素子に局所的に気体を単に吹き付けただけでは、その周囲の汚染物質の濃度が比較的に高い外部雰囲気を当該気体の流れ（気体流）が巻き込んでしまい、僅かではあるが該汚染物質が光学素子表面に到達してしまうことが懸念される。そこで、整流機構により光学素子に吹き付ける気体の流れを低速化もしくは均一化させることによって、汚染物質を含む外部雰囲気の該気体流への巻き込みを抑制し、光学素子の表面に到達することを減少させている。これにより、光学素子表面の汚染（酸化）をさらに防止することができ、光学素子の光学特性の劣化（反射率や透過率の低下、むらの発生）を防止することができる。
本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記吹付け機構（２２１）の気体供給口から吹き出されるガス流に沿うように前記気体を供給する補助吹付け機構（２２２）をさらに備えることができる。光学素子に局所的に気体を単に吹き付けただけでは、その周囲の汚染物質の濃度が比較的に高い外部雰囲気を当該気体の流れ（気体流）が巻き込んでしまい、僅かではあるが該汚染物質が光学素子表面に到達してしまうことが懸念されるのは、上述した通りである。そこで、本発明では、吹付け機構による気体の流れ（以下、主気体流）に沿って補助吹付け機構による気体の流れ（以下、補助気体流）を供給することによって、汚染物質を含む外部雰囲気の主気体流への巻き込みを抑制し、光学素子の表面に到達することを減少させている。これにより、光学素子表面の汚染（酸化）をさらに防止することができ、光学素子の光学特性の劣化（反射率や透過率の低下、むらの発生）を防止することができる。この場合において、前記吹付け機構の気体供給口及び前記補助吹付け機構の気体供給口の少なくとも一方に、該気体供給口から供給される気体の流れを低速化もしくは均一化させる整流機構をさらに備えることができる。
本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記整流機構として、前記気体供給口の周囲に外側に向かって取り付けられた板状体を有するものを採用することができる。また、本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記整流機構として、前記気体供給口に下流側が広くなるように取り付けられた略漏斗状のダクト部を有するものを採用することができる。
本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記整流機構として前記ダクト部を有するものを採用した場合に、前記ダクト部の開口部の一部を閉塞するように遮蔽板を設けることができる。遮蔽板の形状は、気体の吹き付けの対象となる光学素子の形状に応じて選定される。例えば、光学素子としてのミラーの側面から反射面に沿って気体を供給する場合には、当該ミラー側面の形状に対して相似形状の板を対応するように設けると、気体が当該ミラーの側面に衝突して乱流を発生させることが少なくなり、ミラーの反射面に沿って一様な流れとなるので、汚染物質を含む外部雰囲気の巻き込みを少なくでき、光学素子表面の汚染（酸化）をより効率的に防止することができる。
本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記整流機構として前記ダクト部を有するものを採用した場合に、前記ダクト部の内部に気体の流れを整流するための複数の拡散板（ディフューザ）を設け、あるいは前記ダクト部の開口部にメッシュ板（網目板）や複数の通孔を有する多孔板を設けることができる。光学素子に供給される気体の流れがさらに低速化もしくは均一化され、汚染物質を含む外部雰囲気の巻き込みがさらに少なくなる。前記ダクト部の開口部に浄化フィルタ板（パーティクルフィルタ等）を設けてもよい。さらに清浄なパージガスを供給でき、光学素子表面への汚染物質の付着を低減することができる。
本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記気体としては、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体（例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス等）を用いるのが望ましい。また、前記気体は、所定濃度の水素を含むことができ、この場合の前記水素ガスの濃度は、分圧比１０％程度以下であることが望ましい。さらに、前記気体は、酸素及び水蒸気を含まないことが望ましい。
本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記露光光で前記マスク（２７）を照明する照明光学系（ＩＬ）と前記パターンの像を基板（３７）上に転写する投影光学系（ＰＬ）の少なくとも一方に設けられた反射光学素子（２０１）に対して、前記気体を供給することが望ましい。このような反射光学素子は、水分等の汚染物質により反射面が酸化されて、反射率にむらを生じる場合があり、これを高効率的に抑制できるからである。
また、本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記吹付け機構の前記気体供給口を、それぞれを前記光学素子に向けて複数配置することができる。各気体供給口から吹き出された気体の流れは光学素子の略中央部で互いに衝突ないし影響し合いし、光学素子から離間する方向に流れが生成されるので、汚染物質の光学素子への到達が少なくなる。
さらに、本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記吹付け機構の前記気体供給口に対して前記光学素子を挟んで略対象な位置に気体排気口を有する排気機構をさらに備えることができる。気体供給口から光学素子に吹き付けられた気体が気体排気口から積極的に排気されるので、気体が円滑に流れ、乱流の発生が少なくなるので、汚染物質を含む外部雰囲気の巻き込みが少なくなり、汚染物質の光学素子への到達も少なくなる。
上述した課題を解決するため、本発明の第３の観点によると、露光光でマスク（２７）を照明し、前記マスク上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光装置において、前記露光光が通過する光路空間を、反射光学素子（１１３，１１７）を含む第１の空間と、該反射光学素子を含まない第２の空間とに隔離する隔離部材（１００，１０１，１１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１８，１１８ａ，１１８ｂ）と、前記第１の空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする第１の気体を供給する第１の気体供給機構（１４１，１４２，１４３，１４４）と、前記第２の空間に、前記第１の気体とは異なる第２の気体を供給する第２の気体供給機構（１５１，１５２）とを有する露光装置が提供される。
この場合において、前記第１の空間に対する前記第１の気体の供給量と、前記第２の空間に対する前記第２の気体の供給量とを異ならせることができる。また、前記第１の気体と前記第２の気体との互いの主成分を異ならせることができる。さらに、前記第１の気体は、所定濃度の水素を含むことができる。この場合の水素濃度としては、分圧比１０％程度以下にすることが望ましい。前記第１の気体及び／又は第２の気体としては、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス等を例示することができる。これらの気体は酸素及び水蒸気を含まないことが望ましい。
本発明によると、反射光学素子を含む第１の空間と反射光学素子を含まない第２の空間に互いに独立して気体を供給するようにしており、特に酸化に弱い反射光学素子を含む第１の空間を、それを含まない第２の空間と分離したため、該第１の空間に対する気体の供給能力を強化することができる。残留水蒸気は、その光路空間を構成する構造物（鏡筒、レンズ等）の表面から発生するので、残留水蒸気濃度は、その表面積に比例し、流す気体流量に反比例する。従って、反射光学素子を含む空間を極小にして、その部分に大量の気体を流すことで、反射光学素子を含む空間の水蒸気濃度を一層低減することが可能となる。
上述した課題を解決するため、本発明の第４の観点によると、露光光でマスク（２７）を照明し、前記マスク上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光方法において、前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給すると共に、前記光路空間の少なくとも一部に供給される前記気体に所定濃度の水素を含ませるようにした露光方法が提供される。前記第１の観点に係る露光装置と同様の作用効果を達成することができる。
上述した課題を解決するため、本発明の第５の観点によると、露光光でマスク（２７）を照明し、前記マスク上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光方法において、前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給し、前記光路空間内に配置される複数の光学素子のうち、金属膜を有する光学素子（１１３，１１７）に対して、前記気体を吹き付けるようにした露光方法が提供される。前記第２の観点に係る露光装置と同様の作用効果を達成することができる。
上述した課題を解決するため、本発明の第６の観点によると、露光光でマスク（２７）を照明し、前記マスク上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光方法において、前記露光光が通過する光路空間を、反射光学素子（１１３，１１７）を含む第１の空間と、該反射光学素子を含まない第２の空間とに隔離し、前記第１の空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする第１の気体を供給し、前記第２の空間に、前記第１の気体とは異なる第２の気体を供給するようにした露光方法が提供される。前記第３の観点に係る露光装置と同様の作用効果を達成することができる。
上述した課題を解決するため、本発明の第７の観点によると、露光光でマスク（２７）を照明し、前記マスク上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光方法において、前記露光光の光路上に配置される少なくとも１つの光学素子（２０１）の該露光光が通過する部分よりも広い領域に気体を吹き付けながら、前記基板を露光するようにした露光方法が提供される。本発明では、光学素子に気体を吹き付けながら基板を露光するようにしたので、光学素子の表面が該気体によって清浄に保たれた状態で、即ち光学素子の光学特性が良好な状態でパターンを転写することができ、露光精度を向上することができる。
上述した課題を解決するため、本発明の第８の観点によると、リソグラフィ工程を含む電子デバイスの製造方法であって、前記リソグラフィ工程は、上述した本発明の第１〜第３の観点の何れかに係る露光装置を用いて、マスク基板（２７）に形成されたパターンを基板（３７）に転写する電子デバイスの製造方法が提供される。本発明の露光装置は光学素子の表面の汚染が少ないので、品質の良好な電子デバイスを製造することができる。
なお、本発明の露光装置又は露光方法は、波長１２０ｎｍから１９５ｎｍの範囲の真空紫外域の波長の露光光を用いる場合に特に好適である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す図であり、この露光装置は、ステップ・アンド・スキャン型（走査型）の投影露光装置である。波長１５７ｎｍのフッ素レーザ（Ｆ２レーザ）、波長１４６ｎｍのクリプトンダイマーレーザ（Ｋｒ２エキシマレーザレーザ）、波長１２６ｎｍのアルゴンダイマーレーザ（Ａｒ２エキシマレーザ）等の真空紫外域の光源１から発せられた光束は、ビームマッチングユニット（但し、広義には照明光学系の一部である）ＢＭＵ、照明光学系ＩＬを介してマスク２７に照射され、マスク２７上のパターンは投影光学系ＰＬによってウエハ３７上に投影される。
ビームマッチングユニットＢＭＵは、ＢＭＵチャンバ２内に収容された折り曲げミラー３、リレーレンズ４，５を備えて構成され、照明光束を照明系チャンバ１１内に収容された照明光学系ＩＬ中の回折光学素子１２に導く。回折光学素子１２を発した光束は、リレーレンズ１３、折り曲げミラー１４、リレーレンズ１５を介して、オプチカル・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１６に入射される。ここで、フライアイレンズ１６を用いる代わりに、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子などを採用してもよい。なお、フライアイレンズ１６は、照度分布均一性をさらに高めるために、直列に２段配置してもよい。
フライアイレンズ１６の射出面には開口絞り系１７が配置されている。開口絞り系１７には、通常照明用の円形の開口絞り、複数の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り、輪帯照明用の開口絞り等が切り換え自在に配置されている。なお、回折光学素子１２としては、変形照明等の照明条件に対して、照明光束を効率良く収束できる形状を有する位相型回折格子を使用する。
開口絞り系１７を透過した光束は、リレーレンズ群１８、視野絞り１９、リレーレンズ群２０，２１及び折り曲げミラー２２を経て、マスク２７を照明する。
マスク２７は、マスクステージ２８上に真空吸着機構等により保持され、マスクステージ２８は、不図示のコラムに防振装置３６を介して設けられたマスク定盤２９上を、紙面左右方向に走査可能となっている。マスク２７の位置は、マスクステージ２８上に設けられた移動鏡３１の位置が、移動鏡３１に対向して設けられたレーザー干渉計３２によって計測されることにより求められる。また、マスク定盤２９の周囲は、気密性の高い隔壁で覆われており、マスクステージ室３０を形成している。レーザー干渉計３２の測長光路は、ガラス製の透過窓３３を介してマスクステージ室３０内に入射する。
なお、以上のビームマッチングユニットＢＭＵ及び照明光学系ＩＬは、それぞれ気密性の高い隔壁を備えたＢＭＵチャンバ２、照明系チャンバ１１内に収容されることにより、外部空間から隔離されている。ＢＭＵチャンバ２と照明系チャンバ１１は、リレーレンズ５及びその支持部材６により互いの内部空間（光路空間）が分離されている。照明系チャンバ１１のマスク２７側端部の開口は透明板８０により気密的に封止されている。リレーレンズ５と支持部材６は、後述する第２の実施の形態のシール材１９１、支持部材１９２と同様の構成である。
マスク２７を透過した光束は、鏡筒５０内に収容された投影光学系ＰＬによって集光され、ウエハ３７上にマスク２７のパターンの像を形成する。マスク２７から射出し、投影光学系５０に入射した露光光は、レンズ５１，５２を透過し、断面において反射面がＶ字状に形成されたＶブロック型ミラー（ペントルーフ型の平面ミラー）５３の上側反射面５３ａで反射される。次いで、レンズ５４，５５を透過して凹面鏡（凹面ミラー）５６で反射された光束は、再度レンズ５４，５５を透過して、Ｖブロック型ミラー５３の下側反射面５３ｂで反射される。そしてレンズ５７〜６４を透過して、ウエハ３７に至る。投影光学系ＰＬの鏡筒５０も気密構造となっており、マスク２７に最近傍のレンズ５１とウエハ３７に最近傍のレンズ６４と、鏡筒５０で囲まれる空間（光路空間）は、外部に対して気密化されている。Ｖブロック型ミラー５３の代わりに、２枚の平面鏡を組み合わせて、ミラー５３を構成することもできる。
ウエハ３７は、ウエハステージ３８に保持され、ウエハステージ３８は、不図示のコラムないしベースプレート上に防振装置４３を介して設けられたウエハ定盤３９上を、紙面左右方向及び奥行き方向に走査及び移動が可能となっている。ウエハ３７の位置は、ウエハステージ３８上に設けられた移動鏡４０の位置を、該移動鏡４０に対向して設けられたレーザー干渉計４２によって計測されることにより求められる。また、ウエハ定盤３９の周囲も、気密性の高い隔壁で覆われており、ウエハステージ室４４を形成している。レーザー干渉計４２の測長光路は、ガラス製の透過窓４１を介してウエハステージ室４４内に入射する。
前述の通り、波長１２０ｎｍ〜１９５ｎｍの範囲内における真空紫外域の波長の光を露光光とする場合には、その光路から酸素、水蒸気、炭化水素系のガス等、真空紫外域の光に対して強い吸収を有するガス（吸収性ガス）を排除する必要がある。
そこで、本実施の形態では、ＢＭＵチャンバ２、照明光学系ＩＬの照明系チャンバ１１、マスクステージ室３０、投影光学系ＰＬの鏡筒５０、ウエハステージ室４４内の露光光の光路及びその近傍の空間（光路空間）が、上述のように外部に対して実質的に気密になるように構成されている。さらに、各部位２，１１，３０，５０，４４の接合部分についても気密化が図られている。
即ち、ＢＭＵチャンバ２と照明系チャンバ１１の接合部は、接合部にＯリング等のシール材（不図示）を用いることにより気密的に接合されている。但し、マスクステージ室３０と照明系チャンバ１１の接合部、マスクステージ室３０と鏡筒５０の接合部、ウエハステージ室４４と鏡筒５０の接合部は、このようにＯリング等のシール材を用いて接合することは好ましくない。ウエハ３７の露光に際しては、マスク２７及びマスクステージ２８と、ウエハ３７及びウエハステージ３８が同期的に走査してスキャン露光を行なうために、マスクステージ室３０及びウエハステージ室４４には、この走査動作に伴なう振動が生じる恐れがあり、このため、両ステージ室３０，４４と照明系チャンバ１１、鏡筒５０を完全に結合すると、その振動がこれらに伝達され、結像性能を劣化させる恐れがあるからである。
そこで、この実施の形態では、両ステージ室３０，４４と照明系チャンバ１１、鏡筒５０の間の気密性を、フィルム部材６６，６７，６８によって確保している。フィルム部材６６は、鏡筒５０の外周に突出するように設けられた羽根状部材６５とウエハステージ室４４の双方に接続され、これらの間を気密化している。フィルム部材６７は、鏡筒５０の上端部とマスクステージ室３０の双方に接続され、これらの間を気密化している。フィルム部材６８は、照明光学系１１下端部とマスクステージ室３０上方の双方に接続され、これらの間を気密化している。フィルム部材としては、エチレン・ビニル・アルコール樹脂（ＥＶＯＨ樹脂）よりなるフィルム素材の外面に接着剤を介してポリエチレンよりなる伸縮性の良好な保護膜を被着し、さらにそのフィルム素材の内面にアルミニウムを蒸着したものを使用することが好ましい。なお、フィルム部材から脱ガスの発生が抑制された部材であれば、これに限られるものではない。また、フィルム部材は、蛇腹状に形成されていてもよい。
本実施の形態の露光装置では、上記のように気密化された各空間から、上記吸収性ガスを排除するために、真空紫外域に対する吸収の少ない窒素、又はヘリウム、アルゴン若しくはネオンなどの希ガス等の気体（低吸収性ガス）を満たすガス置換機構を有している。
ガス置換機構は、各ユニット（ＢＭＵチャンバ２、照明系チャンバ１１、マスクステージ室３０、鏡筒５０、ウエハステージ室４４）のそれぞれに対応して設置されている。各ガス置換機構は、対応するユニット２，１１，３０，５０，４４にそれぞれパージガスとしての低吸収性ガスを供給するために、各ユニット２，１１，３０，５０，４４にその一端が接続された給気管７，２３，３４，６９，４５、及び各ユニット２，１１，３０，５０，４４内のガスを排気するために、各ユニット２，１１，３０，５０，４４にその一端が接続された排気管９，２５，３５，７１，４６を備えている。
また、各ガス置換機構は、各給気管７，２３，３４，６９，４５の他端にそれぞれ接続された低吸収性ガス供給器８，２４，７０（一部は不図示）、及び各排気管９，２５，３５，７１，４６の他端にそれぞれ接続されたガス排気器１０，２６，７２（一部は不図示）をも備えている。低吸収性ガス供給器８，２４，７０等及びガス排気器１０，２６，７２等が適宜に作動されることにより、各ユニット２，１１，３０，５０，４４内のガスが排気されると同時に新たな低吸収性ガスが供給されることにより、各ユニット２，１１，３０，５０，４４内のガスが該低吸収性ガスで置換される。
本実施の形態では、各ユニット２，１１，５０内は、酸素及び水蒸気濃度が０．１ｐｐｍ以下の低吸収性ガスにより置換されるが、前述したように、酸素は、気密不完全に起因するリークによって、各ユニット２，１１，５０内の光路空間に侵入する。また、水蒸気は、リークと光路空間を画成している鏡筒やチャンバの内壁あるいはレンズやミラーの表面に吸着している水分の脱離（蒸発）により光路空間内に侵入する。従って、光路空間内のこれらの吸収性ガス（酸素や水蒸気）の濃度は、供給される低吸収性ガスに含まれる濃度より、高くなることはやむをえない。
しかしながら、真空紫外光を光源とする露光装置の光路空間に、酸素や水蒸気が存在すると、それらの酸素や水蒸気が、真空紫外光のエネルギーによってラジカル酸素を発生させる等の化学反応が生じ、光学系ＩＬ，ＰＬ内のミラーの表面に使用される金属膜を含む光反射コートやレンズの表面に使用されている金属フッ化物を主成分とする反射防止コートが酸化され、ミラーの反射率低下やレンズの透過率の低下を生じさせてしまう。
そこで、この実施の形態の露光装置では、ＢＭＵチャンバ２、照明系チャンバ１１及び鏡筒５０内に供給する低吸収性ガスに、分圧比１０％程度以下の水素ガスを混入させ、この水素ガスの還元作用により、ミラー及び反射防止コートの酸化を防止する。
ＢＭＵチャンバ２内には、給気管７を介して、低吸収性ガス供給器８より水素を８％含んだ窒素ガスが供給される。照明系チャンバ１１内には、給気管２３を介して、低吸収性ガス供給器２４より水素を１０％含んだ窒素ガスが供給される。そして、鏡筒５０には、給気管６９を介して、低吸収性ガス供給器７０より水素を８％含んだヘリウムガスが供給される。水素も、真空紫外光に対する吸収の小さなガスであるので、光学性能上は水素の含有量は１０％より高くても良いが、水素は取り扱いに注意を要するガスであるので、安全上その濃度は１０％より高くしないことが望ましい。
鏡筒５０内を置換するガスの主成分をヘリウムとするのは、ミラー５３，５６の露光光吸収による帯熱、及びそれに伴なう熱変形を防止するためであり、熱伝導度の高いヘリウムを用いることで、ミラー５３，５６を冷却することが併せて実現される。
従って、ミラー５３，５６の反射率が十分に高く、露光光の吸収が少なく、帯熱も少ない等の理由で、ミラー５３，５６の積極的な冷却が不用であれば、鏡筒５０内を置換するガスの主成分を他の希ガスや窒素としても良い。但し、その場合、窒素やヘリウム以外の希ガスと水素ではその屈折率が大きく異なるので、低吸収性ガス供給器７０によってガスの組成比をｐｐｍオーダーで制御する必要がある。あるいは、窒素と水素の組成比を計測し、その結果に基づいて投影光学系ＰＬ内の所定の光学部材（レンズ又はミラー）を駆動して、上記屈折率の変動を補償する構成とすることが望ましい。
投影光学系ＰＬの鏡筒５０内を置換するガスの主成分をヘリウムとする場合は、水素とヘリウムの屈折率はほぼ同じなので、ガス組成比の変動に伴なう光学性能の変動は小さいが、より高性能な光学系を実現するには、上記と同様の組成比の制御や組成比を計測して投影光学系ＰＬ内の所定の光学部材（レンズ又はミラー）の位置を移動制御する機構を設けた方が良い。
ＢＭＵチャンバ２及び照明系チャンバ１１内を置換するガスの主成分を窒素とするのは、窒素が希ガスに比べて安価であり、装置のランニングコストに優れているからである。もし、ＢＭＵチャンバ２及び照明系チャンバ１１の光学部品についても、積極的に冷却を行なう必要があるなら、その内部を置換するガスの主成分をヘリウムとしても良い。
なお、各ユニット２，１１，５０内のガスは、排気管９，２５，７１を経て、ガス排気器１０，２６，７２に排気されるが、そこでフィルター等により酸素や水蒸気を排除して、かつ所定の温度に制御して、そのガスを再度ガス供給器８，２４，７０に送り、再度各ユニット２，１１，５０内に供給するようにしてもよい。また、第１の実施の形態では、照明系チャンバ１１内及び鏡筒５０内が単一の光路空間となっているが、照明系チャンバ１１内及び鏡筒５０内を複数の光路空間に分割してもよい。複数の光路空間に分割した場合には、各光路空間のそれぞれに低吸収性ガス供給器およびガス排気器を設ける。また、複数の光路空間に分割した場合には、それぞれの空間に供給する低吸収性ガス中の水素の含有量を異ならせてもよい。例えば、ミラーが配置される光路空間に供給される低吸収性ガス中の水素の含有量と、レンズが配置される光路空間に供給される低吸収性ガス中の水素の含有量とを異ならせてもよい。
マスクステージ室３０やウエハステージ室４４内は、真空紫外光が透過及び反射するレンズやミラーが少ないので、純粋な窒素や希ガスでガス置換する。これは、給気管３４，４５からの低吸収性ガスの給気と、内部ガスの排気管３５，４６からの排気により行なう。
次に、本発明の第２の実施の形態を、図２を用いて説明する。図２は本発明の第２の実施の形態に係る投影露光装置に採用される投影光学系の構成を示す図であり、その基本構成は、図１に示した第１の実施の形態に係る投影光学系ＰＬと同様である。
投影光学系ＰＬは、第１鏡筒１００及び第２鏡筒１０１内に収容されている。第１鏡筒１００の側部には開口が形成されており、この開口を介して互いの内部空間が連通するように第２鏡筒１０１が横向きに取り付けられている。第２鏡筒の先端部は閉塞されている。
第１鏡筒１００のマスク側の端部の開口は、レンズ１１０及びその保持機構１１０ａ，１１０ｂにより気密的に閉塞されており、ウエハ側の端部の開口はレンズ１２７及びその保持機構１２７ａ，１２７ｂにより気密的に閉塞されている。また、第１鏡筒１００の内部において、第２鏡筒１０１への開口の上側の部分は、レンズ１１２及びその保持機構１１２ａ，１１２ｂにより気密的に閉塞されており、該開口の下側の部分はレンズ１１８及びその保持機構１１８ａ，１１８ｂにより閉塞されている。これにより、鏡筒１００，１０１の内部には、三つの空間１３０，１４０，１５０が画成されている。
なお、レンズ１１０，１２７，１１２，１１８とその支持機構１１０ａ，１１０ｂ，１２７ａ，１２７ｂ，１１２ａ，１１２ｂ，１１８ａ，１１８ｂの構造は、図５に例示したような構造であり、各レンズ（図５中１９０）の周端部には、円環状の平坦部１９０ｅが形成され、その平坦部１９０ｅの一方の面はＯリング等のシール材１９１を介して、鏡筒１００から延びる支持部材１９２と接触している。そして、第２の保持部材１９３が、ボルト１９４、ナット１９７及びワッシャー１９５，１９６によって、支持部材１９２に固設され、第２の保持部材１９３の先端部近傍に設けられた突起部１９３ａが平坦部１９０ｅの他面を押しつけている。シール材１９１及び支持部材１９２もレンズ１９０の周囲を円環状に取り囲んでおり、これによりレンズ１９０の上方と下方との気密性が保たれるようになっている。
鏡筒１００，１０１内の空間１３０にはレンズ１１１が保持機構１１１ａ，１１１ｂを介して設けられており、空間１５０には複数のレンズ１１９〜１２６がそれぞれ対応する保持機構１１８ａ〜１２６ａ、１１８ｂ〜１２６ｂを介して設けられている。空間１４０の第１鏡筒１００側には、上側反射面１１３ａ及び下側反射面１１３ｂを有するＶブロック型ミラー１１３が支持部材１１４を介して取り付けられており、第２鏡筒１０１側には、レンズ１１５，１１６及び凹面鏡（ミラー）１１７がそれぞれ保持機構１１５ａ〜１１７ａ，１１５ｂ〜１１７ｂを介して設けられている。
本実施の形態では、鏡筒１００，１０１内の空間を、ミラー１１３及びミラー１１７を含む空間１４０とそれ以外の空間１３０，１５０に分離している。そして、ミラー１１３，１１７を含む空間１４０には、低吸収性ガス供給器１４２及び給気管１４１、低吸収性ガス供給器１４４及び給気管１４３によりヘリウムを供給し、内部をヘリウムでガス置換する。一方、それ以外の空間１３０，１５０にも、ガス供給器１３２，１５２及び給気管１３１，１５１によりヘリウムを供給し、内部をヘリウムでガス置換する。それぞれの空間１３０，１４０，１５０内のガスは、排気管１４５，１３３，１５３及びガス排気器１４６，１３４，１５４によって排気される。
但し、その際に、各空間１３０，１４０，１５０の内表面積に対するヘリウムガスの供給流量を、ミラー１１３，１１７を含む空間１４０では高く、それ以外の空間１３０，１５０では低く設定する。具体的には、ミラー１１３，１１７を含む空間１４０では内表面積１ｍ２あたりのヘリウム供給量を５リットル／分程度とするのに対し、それ以外の空間１３０，１５０では内表面積１ｍ２あたりのヘリウム供給量を１リットル／分程度とする。
これにより、特に酸化に弱いミラー１１３（１１３ａ、及び１１３ｂ）、１１７を含む空間１４０内での水蒸気濃度を低減でき、ミラー１１３，１１７の酸化を防止できると共に、他の空間でのヘリウム流量を抑えることで、装置のランニングコストの低減が可能になる。さらに、ミラー１１３，１１７を含む空間１４０では、ミラー１１３，１１７のそれぞれの近傍から、給気管１４１，１４３を介して、ヘリウムガスを供給しているので、ミラー１１３，１１７の近傍を空間１４０内の他の領域に比べて、水蒸気濃度を低減することができる。
また、他の空間１３０，１５０については、その空間内に含まれるレンズ部材１１０〜１１２，１１８〜１２７を特に冷却する必要が無い場合には、置換するガスを窒素とすることで、一層のランニングコストの低減が図れる。
なお、本実施の形態においても、鏡筒１００，１０１内をガス置換する上記ヘリウムや窒素に１０％程度以下の水素を混ぜ、ミラー（高反射率コート）や反射防止コートの酸化を、より強力に防止することもできる。
本実施の形態のように、投影光学系ＰＬの鏡筒１００，１０１の内部空間を細分化して、ミラー１１３，１１７を含む空間１４０内に供給する低吸収性ガスの流量やガス種を、他の空間１３０，１５０に供給するガスと異ならせることは、照明光学系ＩＬのチャンバ１１やビームマッチングユニットＢＭＵのチャンバ２のミラーを含む空間と、他の空間についても適用可能である。
次いで、本発明の第３の実施の形態を、図３を用いて説明する。図３は本発明に係る投影露光装置に採用される投影光学系を示す図であり、その構成は、図２に示した第２の実施の形態の投影光学系ＰＬとほぼ同様であるので、同一の番号を付してその説明は省略する。但し、本第３の実施の形態では、投影光学系ＰＬ内は、細分されておらず、単一の気密空間１６０となっている。
鏡筒１００，１０１内の空間１６０にガス供給器１６２及び給気管１６１によりヘリウムを供給し、その空間１６０内のガスを排気管１７１及びガス排気器１７２により排気するガス置換機構が設けられている。
また、特定の光学素子としてのミラー１１３（反射面１１３ａ，１１３ｂ）の表面に局所的に低吸収性ガスを吹き付けるためのガス吹付け機構として、ガス供給器１６５，１６８、給気管１６３，１６６及びガス噴射器１６４，１６７が、ミラー１１７の表面に局所的に低吸収性ガスを吹き付けるためのガス吹付け機構として、ガス供給器１７０及び給気管１６９が設けられている。
図４は、Ｖブロック型ミラー１１３の近傍の低吸収性ガスの流れを示す図であり、Ｖブロック型ミラー１１３のマスク側反射面１１３ａの近傍には、ガス噴射器１６４から供給される低吸収性ガスがガス流を形成し、ウエハ側反射面１１３ｂの近傍には、ガス噴射器１６７から供給される低吸収性ガスがガス流を形成する。ミラー１１３の基部側から稜線に向かって反射面１１３ａ，１１３ｂに沿ったガスの流れが形成される。そのため、ミラー１１３の反射面１１３ａ，１１３ｂの表面は、その周囲の残留酸素や水蒸気濃度の比較的高いガスに接触することが少なくなり、ミラー１１３の酸化を防止できる。ミラー１１７についても同様である。
なお、この第３の実施の形態では、投影光学系ＰＬの鏡筒１００，１０１内に供給するガスの種類は同一の１種類であるので、ガス供給器１６２，１６５，１６８，１７０は１つの供給器にまとめることもできる。
また、この第３の実施の形態では低吸収性ガスをヘリウムとしたが、ミラー１１３，１１７を積極的に冷却する必要がない場合には、窒素や他の希ガスであっても構わない。また、第１及び第２の実施の形態のように、窒素又は希ガスに所定濃度の水素を混入したガスを使用して、ミラー１１３，１１７の酸化をなお一層防止するようにすることもできる。なお、第３の実施の形態におけるガス吹付け機構を、第１、第２の実施の形態に適用することも可能である。
また、この第３の実施の形態のように、ミラー１１３，１１７に対して局所的に低吸収性ガスを吹き付けてその酸化を防止する方法は、投影光学系ＰＬのレンズ、照明光学系ＩＬやビームマッチングユニットＢＭＵの光学素子（レンズやミラー等）に対しても適用可能である。
上述した第１〜第３の実施の形態で用いるガス供給器は、ガスボンベを含みそれからガスの供給を受けるものでも良く、半導体工場のガス配管からガスの供給を受けるものでも良い。いずれの場合にも、光路内に供給するガスの純度を上げるために、酸素や水蒸気等の吸収性ガスの濃度を低下させるフィルターや塵埃を除去するフィルター、及びその温度を所定の温度に制御する温度制御機構を設けることが好ましいことは言うまでもない。
次いで、本発明の第４の実施の形態について説明する。図６は本発明に係る投影露光装置に採用される投影光学系の反射光学素子としてのＶブロック型ミラーに対して、低吸収性ガス（パージガス）を供給する他の構成の要部を示す図である。投影露光装置の全体的構成、投影光学系の構成、及びガス供給機構等は、上述した第１〜第３の実施の形態で説明したものと同様であるので、その説明は省略する。図６に示すＶブロック型ミラー２０１は、図３のＶブロック型ミラー１１３に相当する光学素子である。
図３及び図４に示したＶブロック型ミラー１１３の表面に局所的に低吸収性ガスを吹き付けるガス吹付け機構は、同図に示した通り、その反射面１１３ａ，１１３ｂに沿って上下から低吸収性ガスの流れが生じるように行っている。これに対し、この実施の形態におけるガス吹付け機構は、図６に示されているように、Ｖブロック型ミラー２０１の両側面、即ち、ミラー２０１の基部から稜線に向かう方向と直交する方向の一方側から給気用配管２０２を介して低吸収性ガスを吹き付けるようにしている。
図６に示されているように、Ｖブロック型ミラー２０１の両側面の一方側に配置された給気用配管２０２の先端部（供給口）には、吹き出されるガス流を低速化もしくは均一化するための整流機構としてのアタッチメントが一体的に取り付けられている。ここでは、アタッチメントとして給気用フード（略漏斗状のダクト）２０４を取り付けた例を示している。このような給気用フード２０４を取り付けることにより、給気用配管２０２の供給口から吹き出される低吸収性ガスの流路断面積が広がる（大きくなる）ので、これにともなって低吸収性ガスの流速が低くなる。このため、Ｖブロック型ミラー２０１の反射面２０１ａ，２０１ｂの近傍が供給された低吸収性ガスで準静的に満たされ、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気の巻き込みを少なくすることができる。
図９に示されているように、給気用配管２０２及び給気用フード２０４と同様の構成の給気用配管２０３及び給気用フード２０５を、Ｖブロック型ミラー２０１の両側面の他方側に設けてもよい。この場合において、給気用フード２０４，２０５は、その開口部（供給口）がＶブロック型ミラー２０１を挟んで互いに対向するように設けることが好ましい。このような給気用配管２０２及び給気用フード２０４をＶブロック型ミラー２０１の片側にのみ設けた場合には、低吸収性ガスのガス流の巻き込みは、必然的に上流側が低く下流側に行くに従って高くなるので、下流側に行くに従って反射率の低下が大きくなることが懸念される。
これに対して、給気用配管２０２，２０３及び給気用フード２０４，２０５を、Ｖブロック型ミラー２０１の両側に設けた場合には、図９に示されているように、給気用フード２０４，２０５の双方から流れでた低吸収性ガスＧＳ１がＶブロック型ミラー２０１の略中央部で互いに衝突し合い、反射面２０１ａ，２０１ｂから外側（離間する側）に向かう流れを生じる。これにより、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気ＧＳ２の巻き込みを反射面２０１ａ，２０１ｂの全面に渡って低くすることができ、Ｖブロック型ミラー２０１の反射面２０１ａ，２０１ｂの反射率の低下や反射率むらの発生をさらに抑制することができる。
なお、ここでは、低吸収ガスの供給対象としての光学素子は、Ｖブロック型ミラー２０１であるので、上述したように給気用配管２０２，２０３及び給気用フード２０４，２０５を、その両側面近傍にそれぞれ１つ、合計２つを設けるのが好適であるが、凹面鏡のような光学素子の場合には、さらに複数（例えば、４つ、６つ、８つ）を設けてもよい。この場合には、低吸収性ガスの各供給口が対象の光学素子を中心として対称となるように、即ち放射状に配置することが好ましい。
このような給気用フード２０４，２０５を給気用配管２０２，２０３に取り付けることにより、給気用フード２０４，２０５の開口部を出た低吸収性ガスは、ゆっくりと流れ、外気の巻き込みを少なくすることができるが、給気用フード２０４，２０５の中央部（給気用配管２０２，２０３の延長線上）の流速が高く、その周囲ほど流速が低くなり、流速の均一性が必ずしも高くない。このため、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気の巻き込みが生じうる。
そこで、この実施の形態では、給気用フード２０４，２０５の開口部に、その一部を閉塞する遮蔽板２０６，２０７を一体的に取り付けている。この遮蔽板２０６，２０７は、給気用配管２０２，２０３の延長線上を含むように、即ち給気用配管２０２，２０３の供給口から吹き出された低吸収性ガスの比較的に流速が早い部分が給気用フード２０４，２０５の開口部から直接吹き出されないように設けることが望ましい。これにより、給気用フード２０４，２０５から吹き出される低吸収性ガスの流速の均一性が高くなり、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気の巻き込みをさらに低減することができる。
この遮蔽板２０６，２０７の形状としては、Ｖブロック型ミラー２０１の側面の形状が三角形であることに着目し、これと相似な三角形とした。遮蔽板２０６，２０７の形状を対象となる光学素子の低吸収性ガスの流路方向の断面形状と同一又は相似形状とすることにより、反射面に沿う円滑な流れを生成することができ、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気の巻き込みをより一層防止することができる。
ここで、給気用配管２０２，２０３に取り付ける気体の流れを低速化もしくは均一化するための整流機構としてのアタッチメントは、図６及び図７に示したものに限定されず、図８〜図１３に例示するようなものを採用することができる。
図８には、ガス流を低速化もしくは均一化するための整流機構としてのアタッチメントとして、略漏斗状のダクト（フード）２１３を用いたものが示されている（漏斗方式）。このダクト２１３は、給気用配管２１１の供給口に、下流側が広くなるように配置して取り付けられている。ダクト２１３の開口部２１３ａの形状としては、同図に示す矩形状（長方形状）に限られず、円形、半円形、正方形、その他、どのような形状でもよいが、その形状は低吸収性ガスの供給対象としての光学素子の構成、形状、低吸収性ガスの供給方向、供給口の数や配置等の観点から選定することが望ましい。
以下の図９〜図１３は、図８に示した漏斗方式のアタッチメントの改良である。図９には、ダクト２１３の開口部２１３ａの略中央部に矩形状の遮蔽板２１４を一体的に取り付けたものが示されている（遮蔽板方式）。図１０には、ダクト２１３の開口部２１３ａの上下（開口部２１３ａの短手方向の両側部）に開口部２１３ａの長手方向に渡る一対の遮蔽板２１５を一体的に取り付けたものが示されている（スリット方式）。これらの遮蔽板２１５の形状は、同図に示されるものに限られず、他の形状でもよく、その形状は、ダクト２１３の開口部２１３ａの形状、低吸収性ガスの供給対象としての光学素子の構成、形状、低吸収性ガスの供給方向、供給口の数や配置等の観点から選定することが望ましい。例えば、中心部のスリット間隔を狭くし、中心部から離れるほどスリット間隔を広くするなどが考えられる。
図１１には、ダクト２１３の内部に給気用配管２１１の供給口からダクト２１３の開口部２１３ａに至る広がりに応じて放射状に複数の拡散板２１６を一体的に設けたものが示されている（ディフューザ方式）。給気用配管２１１の供給口から吹き出された低吸収性ガスは、各拡散板２１６によって誘導されながら開口部２１３ａから吹き出されることになり、低吸収性ガスの流れは、ダクト２１３の広がりによって低速化されるとともに、拡散板２１６によってその流速が均一化される。拡散板２１６の数は同図では５つとしたが、これに限られない。また、拡散板２１６は放射状に均等に配置してもよい。但し、給気用配管２１１の供給口の延長線上に近い中央部ほどその流速が早く、外側ほど遅いので、これを考慮して、ダクト２１３の開口部２１３ａから吹き出される低吸収性ガスが全体として均一な流速となるように、配置ピッチや大きさ（長さ）等を工夫することが望ましい。
図１２には、図８に示したダクト２１３の開口部２１３ａにその全体を覆うように、メッシュ板２１７を取り付けたものが示されている（メッシュ方式）。このようなメッシュ板を取り付けることによっても、ダクトの開口部（メッシュ板）から吹き出される低吸収性ガスの一様性を向上することができる。なお、図示は省略するが、メッシュ板２１７に代えて、多数の通孔を有する多孔板を取り付けても同様の効果を実現することができる。
図１３には、図８に示したダクト２１３の開口部２１３ａにその全体を覆うように、浄化フィルタ板（ここでは、パーティクルフィルタ板）２１８を取り付けたものである（パーティクルフィルタ方式）。このようなフィルタ板を取り付けることによっても、ダクト２１３の開口部２１３ａ（フィルタ板２１８）から吹き出される低吸収性ガスの一様性を向上することができることに加えて、低吸収性ガスに含まれるパーティクル（ほこり、塵等）を除去することができ、便宜である。
なお、図１２及び図１３ではメッシュ板２１７及びフィルタ板２１８を図８に示したダクト２１３の開口部２１３ａに取り付けたが、図９及び図１０のダクト２１３の開口部２１３ａ（遮蔽板２１４，２１５以外の部分）に取り付け、あるいは図１１のダクト２１３の開口部２１３ａに取り付けるようにしてもよい。図８〜図１３に示した給気用配管２１１はその断面が矩形状でなくても、管状であれば、円形、楕円形、多角形、その他どのような形状でもよい。
次いで、本発明の第５の実施の形態におけるガス吹付け機構の構成を、図１４を用いて説明する。上述した第４の実施の形態では、板状体２１２やダクト２１３を設ける構成について説明したが、この実施の形態では、図１４に示されているように、主給気用配管２２１の近傍に、複数の補助給気用配管２２２を設け、主給気用配管２２１から吹き出される低吸収性ガスの沿うように、複数の補助吸気用配管２２２から低吸収性ガスを供給するようにしている。
このような構成を採用することにより、Ｖブロック型ミラー２０１へは、主として主給気用配管２２１からの低吸収性ガスが供給されるが、この流れに略平行して補助給気用配管２２２からの低吸収性ガスが流れているので、主給気用配管２２１からの低吸収性ガスに巻き込まれるのは、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気よりも清浄な補助給気用配管２２２から供給された低吸収性ガスであり、補助給気用配管２２２からの低吸収性ガスがその外側の外気に対する壁となり、主給気用配管２２１からの低吸収性ガスに外気が巻き込まれることが少なくなる。このため、Ｖブロック型ミラー２０１の反射面２０１ａ，２０１ｂの近傍が低吸収性ガスで満たされ、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気の巻き込みを少なくすることができる。
この例では、補助給気用配管２２２から吹き出される低吸収性ガスは、主給気用配管２２１から吹き出される低吸収性ガスと同じガスとしている。このように同じガスとすると、主給気用配管２２１に低吸収性ガスを供給するための供給装置から分岐させて補助給気用配管２２２に低吸収性ガスを供給することができ構成上便宜である。但し、主給気用配管２２１から吹き出される低吸収性ガスと異なる低吸収性ガスを補助給気用配管２２２から供給するようにしてもよく、この場合には補助給気用配管２２２を介して供給する低吸収性ガスは、主給気用配管２２１から供給する低吸収性ガスよりもその純度が低いもの（但し、周囲の雰囲気よりも十分高純度である必要はある）でよい。補助給気用配管２２２から吹き出される低吸収性ガスの流速や流量は、主給気用配管２２１から吹き出される低吸収性ガスの流速及び流量と同じでも、高くても、あるいは低くても、いずれでもよいが、補助給気用配管２２２から供給される低吸収性ガスの流量は、主給気用配管２２１から供給される低吸収性ガスの流量よりも低くて構わない。
図１８に示されているように、主給気用配管２２１及び補助給気用配管２２２と同様の構成の主給気用配管２２３及び補助給気用配管２２４を、Ｖブロック型ミラー２０１の両側面の他方側に設けてもよい。この場合において、対をなす給気用配管２２１，２２２，２２３，２２４は、その開口部（供給口）がＶブロック型ミラー２０１を挟んで互いに対向するように設けることが好ましい。主給気用配管２２１及び補助給気用配管２２２と同様の構成の主給気用配管２２３及び補助給気用配管２２４を、Ｖブロック型ミラー２０１の両側面の他方側にも設けた場合には、図１８に示されているように、主給気用配管２２１，２２３及び補助給気用配管２２２，２２４のそれぞれから流れでた低吸収性ガスＧＳ１がＶブロック型ミラー２０１の略中央部で互いに衝突し合い、反射面２０１ａ，２０１ｂから外側（離間する側）に向かう流れとなる。これにより、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気ＧＳ２の巻き込みをさらに低減することができ、Ｖブロック型ミラー２０１の反射面２０１ａ，２０１ｂの反射率の低下や反射率むらの発生をさらに抑制することができる。
なお、ここでは、低吸収性ガスの供給対象としての光学素子は、Ｖブロック型ミラー２０１であるので、上述したように主給気用配管２２１，２２３及び補助給気用配管２２２，２２４を、その両側にそれぞれ１セット、合計２セットを設けるのが好適であるが、凹面鏡のような光学素子の場合には、さらに複数セット（例えば、４セット、６セット、８セット）を設けてもよい。この場合には、低吸収性ガスの各供給口が対象の光学素子を中心として対称となるように、即ち放射状に配置することが好ましい。
上述した第５の実施の形態では、主給気用配管２２１，２２３、補助給気用配管２２２，２２４のいずれにも、図８及び図９に示した給気用フード２０４、図１０に示した板状体２１２、あるいは図１１〜図１６に示したダクト２１３を設けないものについて説明したが、主給気用配管２２１，２２３、補助給気用配管２２２，２２４のいずれか又は複数（全部でもよい）に、図８及び図９に示した給気用フード２０４、図１０に示した板状体２１２、あるいは図１１〜図１６に示したダクト２１３を設けてもよく、これにより、より高い効果を得ることができる。
なお、図７又は図１５においては、Ｖブロック型ミラー２０１の両側面の両側から低吸収性ガスを供給するようにしたが、その一方側からは上述した通りの低吸収性ガスの供給を行い、他方側は低吸収性ガスを供給するのではなく、排出するように構成することができる。このように構成することにより、Ｖブロック型ミラー２０１の一方の側面側から供給された低吸収性ガスが反射面２０１ａ，２０１ｂ沿って流れて他方側から排出されるので、低吸収性ガスの流れが円滑となり、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気の巻き込みを低減することができる。
上述した実施の形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型露光装置に本発明を適用したものを説明したが、ステップ・アンド・リピート方式又はステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影型露光装置やミラープロジェクション・アライナーなど、いかなる方式の露光装置に対しても本発明を適用することが可能である。
また、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、プラズマディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置、及びレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに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。即ち、本発明は、露光装置の露光方式や用途等に関係なく適用可能である。
露光光源１としては、上述したもの以外に、例えば、波長１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１４６ｎｍ、１２６ｎｍのいずれかに発振スペクトルを持つＹＡＧレーザなどの固体レーザの高調波を用いるようにしてもよい。また、ＤＦＢ半導体レーザ又は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（又はエルビウムとイットリビウムの両方）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てもよい。
また、投影光学系は縮小系だけでなく等倍系、又は拡大系（例えば、液晶ディスプレイ又はプラズマディスプレイ製造用露光装置など）を用いてもよい。さらに、投影光学系は、反射光学系、反射屈折光学系、及び屈折光学系のいずれを用いてもよい。
上述した実施の形態の露光装置は、複数の光学素子（レンズ、ミラー等）から構成される照明光学系及び投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に組み込んで配線や配管を接続し、レーザ干渉計やＡＦ装置を組み込んで光学調整し、照明光学系及び投影光学系のチャンバ、鏡筒ないし空間隔離用の隔壁等にパージガス供給装置、回収装置を配管を介して接続し、別途空調装置を有する環境チャンバを組み立てて、当該露光装置本体を当該環境チャンバ内に設置し、さらに総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。
次に、上述した露光装置をリソグラフィ工程において使用したデバイスの製造方法について、図１６及び図１７を参照して説明する。図１６及び図１７は、例えばＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の電子デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
図１６に示すように、電子デバイスの製造工程においては、まず、電子デバイスの回路設計等のデバイスの機能・性能設計を行い（工程Ｓ９１０）、次に、その機能を実現するためのパターン設計を行い、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する（工程Ｓ９２０）。一方、シリコン等の材料を用いてウエハ（シリコン基板）を製造する（工程Ｓ９３０）。
次に、工程Ｓ９２０で製作したマスク及び工程Ｓ９３０で製造したウエハを使用して、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する（工程Ｓ９４０）。具体的には、図１７に示すように、まず、酸化（工程Ｓ９４１）、ＣＶＤ（工程Ｓ９４２）、電極形成（工程Ｓ９４３）あるいはイオン打ち込み（工程Ｓ９４４）等の処理を行って、ウエハ表面に、絶縁膜、電極配線膜あるいは半導体膜との薄膜を成膜する。次に、この薄膜の全面にレジスト塗布装置（コータ）を用いて感光剤（レジスト）を塗布する（工程Ｓ９４５）。
次に、このレジスト塗布後の基板を、上述した本発明に係る露光装置のウエハホルダ上にロードするとともに、工程Ｓ９２０において製造したマスクをレチクルステージ上にロードして、そのマスクに形成されたパターンをウエハ上に縮小転写する（工程Ｓ９４６）。このとき、露光装置においては、ウエハの各ショット領域を順次位置合わせし、各ショット領域にマスクのパターンを順次転写する。
露光が終了したら、ウエハをウエハホルダからアンロードし、現像装置（デベロッパ）を用いて現像する（工程Ｓ９４７）。これにより、ウエハ表面にマスクパターンのレジスト像が形成される。
そして、現像処理が終了したウエハに、エッチング装置を用いてエッチング処理を施し（工程Ｓ９４８）、ウエハ表面に残存するレジストを、例えばプラズマアッシング装置等を用いて除去する（工程Ｓ９４９）。
これにより、ウエハの各ショット領域に、絶縁層や電極配線等のパターンが形成される。そして、この処理をマスクを変えて順次繰り返すことにより、ウエハ上に実際の回路等が形成される。
ウエハ上に回路等が形成されたら、図１６に示すように、次に、デバイスとしての組み立てを行う（工程Ｓ９５０）。具体的には、ウエハをダイシングして個々のチップに分割し、各チップをリードフレームやパッケージに装着し電極接続するボンディングを行い、樹脂封止等パッケージング処理を行う。そして、製造し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い（工程Ｓ９６０）、デバイス完成品として出荷等する（工程Ｓ９７０）。
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができることは言うまでもない。
以上本発明によれば、真空紫外光を光源とする露光装置であっても、光学素子の光学特性（反射鏡の反射率やレンズの反射防止コートの透過率等）の劣化を抑制することができ、長期に渡って初期性能を維持できる、耐久性の高い投影露光装置を提供することができるという効果がある。
また、露光光による光学素子の帯熱を防止し、安定した光学性能を発揮できる投影露光装置を提供できるという効果もある。
本開示は、２００２年６月１１日に提出された日本国特許出願第２００２−１６９４９６号に含まれた主題に関連し、その開示の全てはここに参照事項として明白に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の第１の実施の形態に係る投影露光装置の全体構成を示す図、
図２は本発明の第２の実施の形態に係る投影露光装置の投影光学系の構成を示す図、
図３は本発明の第３の実施の形態に係る投影露光装置の投影光学系の構成を示す図、
図４は本発明の第３の実施の形態の投影光学系内に設置されるＶブロック型ミラーの近傍の低吸収性ガスの流れを示す図、
図５は本発明の実施の形態のレンズの保持機構を示す図、
図６は本発明の第４の実施の形態の光学素子へ低吸収性ガスを供給するための構成の要部を示す斜視図、
図７は本発明の第４の実施の形態の光学素子へ低吸収性ガスを供給するための構成の要部を示す図、
図８は本発明の第４の実施の形態の給気用配管の供給口に設けられるアタッチメントとしてダクトを用いた構成を示す斜視図、
図９は図８のダクトに遮蔽板を設けた構成を示す斜視図、
図１０は図８のダクトに他の遮蔽板を設けた構成を示す斜視図、
図１１は図８のダクトに拡散板を設けた構成を示す斜視図、
図１２は図８のダクトにメッシュ板を設けた構成を示す斜視図、
図１３は図８のダクトにフィルタ板を設けた構成を示す斜視図、
図１４は本発明の第５の実施の形態の光学素子へ低吸収性ガスを供給するための構成の要部を示す斜視図、
図１５は本発明の第５の実施の形態の光学素子へ低吸収性ガスを供給するための構成の要部を示す図、
図１６は電子デバイスの製造工程を示すフローチャート、
図１７は図１６のウエハプロセスにおける処理を示すフローチャートである。
【図１】
2003105203.tif 000003
【図２】
2003105203.tif 000004
【図３】
2003105203.tif 000005
【図４】
2003105203.tif 000006
【図５】
2003105203.tif 000007
【図６】
2003105203.tif 000008
【図７】
2003105203.tif 000009
【図８】
2003105203.tif 000010
【図９】
2003105203.tif 000011
【図１０】
2003105203.tif 000012
【図１１】
2003105203.tif 000013
【図１２】
2003105203.tif 000014
【図１３】
2003105203.tif 000015
【図１４】
2003105203.tif 000016
【図１５】
2003105203.tif 000017
【図１６】
2003105203.tif 000018
【図１７】
2003105203.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月25日(2005.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイス、又はフォトマスク等をフォトリソグラフィ技術を用いて製造する際に使用される露光装置及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路、液晶ディスプレイ等の電子デバイスの微細パターンの形成に際しては、形成すべきパターンを４〜５倍程度に比例拡大して描画した、フォトマスク（レチクルとも呼ぶ）のパターンを、投影露光装置を用いて、ウエハ等の被露光基板上に縮小露光転写する方法が用いられている。
【０００３】
転写に使用する投影露光装置は、半導体集積回路の微細化に対応するために、その露光波長を、より短波長側にシフトしてきた。現在、その波長はＫｒＦエキシマレーザーの２４８ｎｍが主流となっているが、より短波長のＡｒＦエキシマレーザーの１９３ｎｍも実用化段階に入りつつある。そして、さらに短波長の波長１５７ｎｍのＦ２レーザーや、波長１２６ｎｍのＡｒ２レーザー等の、いわゆる真空紫外域と呼ばれる波長帯の光源を使用する投影露光装置の開発も行なわれている。
【０００４】
これらの真空紫外域の波長の光束は、酸素や水蒸気、炭化水素ガス等（以後、「吸収性ガス」と称する）による吸収が極めて大きいため、露光光が通る光路から酸素等の吸収性ガスを吸収の少ない窒素や希ガス等の気体（以降「低吸収性ガス」と称する）で光路を置換する必要がある。
【０００５】
例えば、酸素や水蒸気の濃度に関しては、光路中の平均濃度を、ｐｐｍオーダー以下に抑える必要がある。吸収性ガスの残留濃度の規格が、上記のような規格を満たさない場合には、ウエハ等の被露光基板上での露光エネルギーが著しく低下することになる。
【０００６】
なお、これらの真空紫外光を透過する硝材は、蛍石等に限定される。このため、屈折光学系では色収差の補正が困難であり、投影光学系として、反射鏡（凹面鏡）とレンズを組み合わせた光学系である反射屈折光学系が採用される見込みである。この光学系では、凹面鏡に入射する光束と、凹面鏡から反射した光束を分離するための平面鏡も必要になる。
【０００７】
これらの反射鏡や平面鏡は、いずれも大きな入射角度範囲の光束に対して高反射率が要求されるため、金属膜を含んだコートによる反射鏡や平面鏡の採用が有望視されている。
【０００８】
この波長域で高反射率を有する金属膜としては、アルミニウム等が挙げられるが、上記のようにガス置換された光路中に、わずかでも酸素又は水蒸気が残存していると、真空紫外光の照射による光化学反応により、このアルミニウム膜が酸化され、その反射率が急激に低下してしまうという問題がある。
【０００９】
酸化は、アルミニウム膜を含むミラーについてのみ発生する問題ではなく、他の金属を使用しても同様に発生する問題である。さらに、反射鏡や平面鏡のみでなくレンズ表面に形成される反射防止コートも、残留酸素又は水蒸気との光化学反応により酸化し、その透過率が低下してしまうという問題も生じる。
【００１０】
パージガス（置換ガス）中の残留酸素及び水蒸気濃度の低減は、光路を通る露光光の透過率向上のために重要であるが、特に水蒸気については、光学系を構成する鏡筒やレンズ保持機構に吸着した水分が、長時間に渡って緩やかに脱離し続けるために、その濃度を１ｐｐｍ以下に抑えることが難しい。
【００１１】
反射鏡の反射率やレンズ表面の反射防止コートの透過率が低下すれば、ウエハ等の被露光基板に到達する露光エネルギーが低下するため、露光装置の処理能力が低下し、露光装置の初期性能が維持できなくなるという問題が生じてしまう。
【００１２】
また、上記酸化が起こらなくても、真空紫外域では、それほど高反射率のミラーを製造することができず、反射率の上限は９０％程度以下となる。このため、露光光の一部は、ミラーにより吸収されミラーを帯熱させる。その結果、ミラーが熱膨張によって変形する恐れがある。
【発明の開示】
【００１３】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、真空紫外光を露光光として用いる場合であっても、光学系に含まれる反射鏡の反射率やレンズの透過率を良好な状態に維持し、長期に渡って初期性能を維持できる露光装置及び露光方法の実現を目的としている。
【００１４】
また、露光光による光学素子（ミラー、レンズ等）の帯熱を防止し、安定した光学性能を長期に渡って発揮できる露光装置及び露光方法の実現も目的としている。
【００１５】
以下、この項に示す説明では、本発明を、実施形態を表す図面に示す参照符号に対応付けて説明するが、本発明の各構成要件は、これら参照符号を付した図面に示すものに限定されない。
【００１６】
上述した課題を解決するため、本発明の第１の観点によると、露光光でマスク（２７）を照明し、前記マスク上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光装置において、前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給すると共に、前記光路空間の少なくとも一部に供給される前記気体に所定濃度の水素を含ませる気体供給機構（７，８，６９，７０）を有する露光装置が提供される。
【００１７】
前記本発明の第１の観点に係る露光装置において、前記露光光で前記マスクを照明する照明光学系（ＩＬ）と、前記パターンの像を基板上に転写する投影光学系（ＰＬ）とを有する場合には、前記光路空間は、前記照明光学系及び前記投影光学系内の一方又は双方に設けられる。前記照明光学系又は前記投影光学系の一方又は双方が、前記露光光を反射する反射光学素子（５３，５６）を有する場合には、該反射光学素子を含む空間に前記気体を供給することが特に望ましい。また、前記照明光学系又は前記投影光学系の少なくとも一方が、互いに独立した複数の光路空間を有する場合には、前記気体供給機構により、前記複数の光路空間のそれぞれに供給される前記気体に所定の濃度の水素を含ませるようにするとよい。
【００１８】
前記不活性ガス又は希ガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス等を例示することができる。前記気体は酸素及び水蒸気を含まないことが望ましい。また、前記水素の濃度としては、分圧比１０％程度以下にすることが望ましい。
【００１９】
本発明によると、水素を含有させた気体を光路空間の一部又は全部に供給するようにしており、水素の還元作用により、光路中の光学素子（ミラーやレンズ等）の光学特性の劣化（例えば、アルミニウム等の金属を含んだミラーコートやレンズ表面の反射防止コート等の酸化による反射率や透過率の低下）が抑制されるので、良好な光学特性を長期に渡って安定的に実現することができる。
【００２０】
上述した課題を解決するため、本発明の第２の観点によると、露光光でマスク（２７）を照明し、前記マスク上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光装置において、前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給する気体供給機構（１６３，１６５，１６６，１６８）と、前記光路空間内に配置される複数の光学素子のうち、特定の光学素子（１１３）に対して、前記気体を吹き付ける吹付け機構（１６４，１６７，２０２，２２１）とを有する露光装置が提供される。この場合において、前記吹付け機構は、前記光学素子に対して、前記気体供給機構による前記気体の流れと異なる流れを形成するようにできる。
【００２１】
前記気体は所定濃度の水素を含むことができる。この場合の水素濃度としては、分圧比１０％程度以下にすることが望ましい。前記不活性ガス又は希ガスとしては、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス等を例示することができる。前記気体は酸素及び水蒸気を含まないことが望ましい。
【００２２】
本発明によると、光学素子（ミラー、レンズ等）に気体を吹き付けるようにしたので、光学素子近傍に常に新鮮な気体が供給され、他の構造材料（鏡筒、レンズ等）の表面から発生した水蒸気が、該光学素子の表面近傍に拡散及び付着することを防止できる。このため該光学素子の酸化を防止できる。また、温度調節された気体を光学素子に吹き付けるようにすれば、該光学素子の温度調節も行うことができ、該光学素子の帯熱を抑制することができる。この場合に、前記気体としてヘリウムガスを採用すれば、ヘリウムガスの熱伝導の高さにより、該光学素子の露光光の吸収による帯熱を効率良く冷却することが可能になり、熱による該光学素子の変形とそれにより生じる収差を防ぐことが可能になる。この気体に水素を混入させれば、水素の還元作用により、該光学素子の酸化を一層強力に防止できる。
【００２３】
本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記吹付け機構（２０２）の気体供給口に設けられ、該気体供給口から吹き出される気体の流れを低速化もしくは均一化させる整流機構（２０４）をさらに備えることができる。光学素子に局所的に気体を単に吹き付けただけでは、その周囲の汚染物質の濃度が比較的に高い外部雰囲気を当該気体の流れ（気体流）が巻き込んでしまい、僅かではあるが該汚染物質が光学素子表面に到達してしまうことが懸念される。そこで、整流機構により光学素子に吹き付ける気体の流れを低速化もしくは均一化させることによって、汚染物質を含む外部雰囲気の該気体流への巻き込みを抑制し、光学素子の表面に到達することを減少させている。これにより、光学素子表面の汚染（酸化）をさらに防止することができ、光学素子の光学特性の劣化（反射率や透過率の低下、むらの発生）を防止することができる。
【００２４】
本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記吹付け機構（２２１）の気体供給口から吹き出されるガス流に沿うように前記気体を供給する補助吹付け機構（２２２）をさらに備えることができる。光学素子に局所的に気体を単に吹き付けただけでは、その周囲の汚染物質の濃度が比較的に高い外部雰囲気を当該気体の流れ（気体流）が巻き込んでしまい、僅かではあるが該汚染物質が光学素子表面に到達してしまうことが懸念されるのは、上述した通りである。そこで、本発明では、吹付け機構による気体の流れ（以下、主気体流）に沿って補助吹付け機構による気体の流れ（以下、補助気体流）を供給することによって、汚染物質を含む外部雰囲気の主気体流への巻き込みを抑制し、光学素子の表面に到達することを減少させている。これにより、光学素子表面の汚染（酸化）をさらに防止することができ、光学素子の光学特性の劣化（反射率や透過率の低下、むらの発生）を防止することができる。この場合において、前記吹付け機構の気体供給口及び前記補助吹付け機構の気体供給口の少なくとも一方に、該気体供給口から供給される気体の流れを低速化もしくは均一化させる整流機構をさらに備えることができる。
【００２５】
本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記整流機構として、前記気体供給口の周囲に外側に向かって取り付けられた板状体を有するものを採用することができる。また、本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記整流機構として、前記気体供給口に下流側が広くなるように取り付けられた略漏斗状のダクト部を有するものを採用することができる。
【００２６】
本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記整流機構として前記ダクト部を有するものを採用した場合に、前記ダクト部の開口部の一部を閉塞するように遮蔽板を設けることができる。遮蔽板の形状は、気体の吹き付けの対象となる光学素子の形状に応じて選定される。例えば、光学素子としてのミラーの側面から反射面に沿って気体を供給する場合には、当該ミラー側面の形状に対して相似形状の板を対応するように設けると、気体が当該ミラーの側面に衝突して乱流を発生させることが少なくなり、ミラーの反射面に沿って一様な流れとなるので、汚染物質を含む外部雰囲気の巻き込みを少なくでき、光学素子表面の汚染（酸化）をより効率的に防止することができる。
【００２７】
本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記整流機構として前記ダクト部を有するものを採用した場合に、前記ダクト部の内部に気体の流れを整流するための複数の拡散板（ディフューザ）を設け、あるいは前記ダクト部の開口部にメッシュ板（網目板）や複数の通孔を有する多孔板を設けることができる。光学素子に供給される気体の流れがさらに低速化もしくは均一化され、汚染物質を含む外部雰囲気の巻き込みがさらに少なくなる。前記ダクト部の開口部に浄化フィルタ板（パーティクルフィルタ等）を設けてもよい。さらに清浄なパージガスを供給でき、光学素子表面への汚染物質の付着を低減することができる。
【００２８】
本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記気体としては、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体（例えば、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス等）を用いるのが望ましい。また、前記気体は、所定濃度の水素を含むことができ、この場合の前記水素ガスの濃度は、分圧比１０％程度以下であることが望ましい。さらに、前記気体は、酸素及び水蒸気を含まないことが望ましい。
【００２９】
本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記露光光で前記マスク（２７）を照明する照明光学系（ＩＬ）と前記パターンの像を基板（３７）上に転写する投影光学系（ＰＬ）の少なくとも一方に設けられた反射光学素子（２０１）に対して、前記気体を供給することが望ましい。このような反射光学素子は、水分等の汚染物質により反射面が酸化されて、反射率にむらを生じる場合があり、これを高効率的に抑制できるからである。
【００３０】
また、本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記吹付け機構の前記気体供給口を、それぞれを前記光学素子に向けて複数配置することができる。各気体供給口から吹き出された気体の流れは光学素子の略中央部で互いに衝突ないし影響し合い、光学素子から離間する方向に流れが生成されるので、汚染物質の光学素子への到達が少なくなる。
【００３１】
さらに、本発明の第２の観点に係る露光装置において、前記吹付け機構の前記気体供給口に対して前記光学素子を挟んで略対称な位置に気体排気口を有する排気機構をさらに備えることができる。気体供給口から光学素子に吹き付けられた気体が気体排気口から積極的に排気されるので、気体が円滑に流れ、乱流の発生が少なくなるので、汚染物質を含む外部雰囲気の巻き込みが少なくなり、汚染物質の光学素子への到達も少なくなる。
【００３２】
上述した課題を解決するため、本発明の第３の観点によると、露光光でマスク（２７）を照明し、前記マスク上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光装置において、前記露光光が通過する光路空間を、反射光学素子（１１３，１１７）を含む第１の空間と、該反射光学素子を含まない第２の空間とに隔離する隔離部材（１００，１０１，１１２，１１２ａ，１１２ｂ，１１８，１１８ａ，１１８ｂ）と、前記第１の空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする第１の気体を供給する第１の気体供給機構（１４１，１４２，１４３，１４４）と、前記第２の空間に、前記第１の気体とは異なる第２の気体を供給する第２の気体供給機構（１５１，１５２）とを有する露光装置が提供される。
【００３３】
この場合において、前記第１の空間に対する前記第１の気体の供給量と、前記第２の空間に対する前記第２の気体の供給量とを異ならせることができる。また、前記第１の気体と前記第２の気体との互いの主成分を異ならせることができる。さらに、前記第１の気体は、所定濃度の水素を含むことができる。この場合の水素濃度としては、分圧比１０％程度以下にすることが望ましい。前記第１の気体及び／又は第２の気体としては、窒素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス等を例示することができる。これらの気体は酸素及び水蒸気を含まないことが望ましい。
【００３４】
本発明によると、反射光学素子を含む第１の空間と反射光学素子を含まない第２の空間に互いに独立して気体を供給するようにしており、特に酸化に弱い反射光学素子を含む第１の空間を、それを含まない第２の空間と分離したため、該第１の空間に対する気体の供給能力を強化することができる。残留水蒸気は、その光路空間を構成する構造物（鏡筒、レンズ等）の表面から発生するので、残留水蒸気濃度は、その表面積に比例し、流す気体流量に反比例する。従って、反射光学素子を含む空間を極小にして、その部分に大量の気体を流すことで、反射光学素子を含む空間の水蒸気濃度を一層低減することが可能となる。
【００３５】
上述した課題を解決するため、本発明の第４の観点によると、露光光でマスク（２７）を照明し、前記マスク上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光方法において、前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給すると共に、前記光路空間の少なくとも一部に供給される前記気体に所定濃度の水素を含ませるようにした露光方法が提供される。前記第１の観点に係る露光装置と同様の作用効果を達成することができる。
【００３６】
上述した課題を解決するため、本発明の第５の観点によると、露光光でマスク（２７）を照明し、前記マスク上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光方法において、前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給し、前記光路空間内に配置される複数の光学素子のうち、金属膜を有する光学素子（１１３，１１７）に対して、前記気体を吹き付けるようにした露光方法が提供される。前記第２の観点に係る露光装置と同様の作用効果を達成することができる。
【００３７】
上述した課題を解決するため、本発明の第６の観点によると、露光光でマスク（２７）を照明し、前記マスク上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光方法において、前記露光光が通過する光路空間を、反射光学素子（１１３，１１７）を含む第１の空間と、該反射光学素子を含まない第２の空間とに隔離し、前記第１の空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする第１の気体を供給し、前記第２の空間に、前記第１の気体とは異なる第２の気体を供給するようにした露光方法が提供される。前記第３の観点に係る露光装置と同様の作用効果を達成することができる。
【００３８】
上述した課題を解決するため、本発明の第７の観点によると、露光光でマスク（２７）を照明し、前記マスク上のパターンの像を基板（３７）上に転写する露光方法において、前記露光光の光路上に配置される少なくとも１つの光学素子（２０１）の該露光光が通過する部分よりも広い領域に気体を吹き付けながら、前記基板を露光するようにした露光方法が提供される。本発明では、光学素子に気体を吹き付けながら基板を露光するようにしたので、光学素子の表面が該気体によって清浄に保たれた状態で、即ち光学素子の光学特性が良好な状態でパターンを転写することができ、露光精度を向上することができる。
【００３９】
上述した課題を解決するため、本発明の第８の観点によると、リソグラフィ工程を含む電子デバイスの製造方法であって、前記リソグラフィ工程は、上述した本発明の第１〜第３の観点の何れかに係る露光装置を用いて、マスク（２７）に形成されたパターンを基板（３７）に転写する電子デバイスの製造方法が提供される。本発明の露光装置は光学素子の表面の汚染が少ないので、品質の良好な電子デバイスを製造することができる。
【００４０】
なお、本発明の露光装置又は露光方法は、波長１２０ｎｍから１９５ｎｍの範囲の真空紫外域の波長の露光光を用いる場合に特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態に係る投影露光装置の全体構成を示す図、
【図２】図２は本発明の第２の実施の形態に係る投影露光装置の投影光学系の構成を示す図、
【図３】図３は本発明の第３の実施の形態に係る投影露光装置の投影光学系の構成を示す図、
【図４】図４は本発明の第３の実施の形態の投影光学系内に設置されるＶブロック型ミラーの近傍の低吸収性ガスの流れを示す図、
【図５】図５は本発明の実施の形態のレンズの保持機構を示す図、
【図６】図６は本発明の第４の実施の形態の光学素子へ低吸収性ガスを供給するための構成の要部を示す斜視図、
【図７】図７は本発明の第４の実施の形態の光学素子へ低吸収性ガスを供給するための構成の要部を示す図、
【図８】図８は本発明の第４の実施の形態の給気用配管の供給口に設けられるアタッチメントとしてダクトを用いた構成を示す斜視図、
【図９】図９は図８のダクトに遮蔽板を設けた構成を示す斜視図、
【図１０】図１０は図８のダクトに他の遮蔽板を設けた構成を示す斜視図、
【図１１】図１１は図８のダクトに拡散板を設けた構成を示す斜視図、
【図１２】図１２は図８のダクトにメッシュ板を設けた構成を示す斜視図、
【図１３】図１３は図８のダクトにフィルタ板を設けた構成を示す斜視図、
【図１４】図１４は本発明の第５の実施の形態の光学素子へ低吸収性ガスを供給するための構成の要部を示す斜視図、
【図１５】図１５は本発明の第５の実施の形態の光学素子へ低吸収性ガスを供給するための構成の要部を示す図、
【図１６】図１６は電子デバイスの製造工程を示すフローチャート、
【図１７】図１７は図１６のウエハプロセスにおける処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【００４３】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す図であり、この露光装置は、ステップ・アンド・スキャン型（走査型）の投影露光装置である。波長１５７ｎｍのフッ素レーザ（Ｆ２レーザ）、波長１４６ｎｍのクリプトンダイマーレーザ（Ｋｒ２エキシマレーザ）、波長１２６ｎｍのアルゴンダイマーレーザ（Ａｒ２エキシマレーザ）等の真空紫外域の光源１から発せられた光束は、ビームマッチングユニット（但し、広義には照明光学系の一部である）ＢＭＵ、照明光学系ＩＬを介してマスク２７に照射され、マスク２７上のパターンは投影光学系ＰＬによってウエハ３７上に投影される。
【００４４】
ビームマッチングユニットＢＭＵは、ＢＭＵチャンバ２内に収容された折り曲げミラー３、リレーレンズ４，５を備えて構成され、照明光束を照明系チャンバ１１内に収容された照明光学系ＩＬ中の回折光学素子１２に導く。回折光学素子１２を発した光束は、リレーレンズ１３、折り曲げミラー１４、リレーレンズ１５を介して、オプチカル・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１６に入射される。ここで、フライアイレンズ１６を用いる代わりに、ロッドインテグレータ（内面反射型インテグレータ）あるいは回折光学素子などを採用してもよい。なお、フライアイレンズ１６は、照度分布均一性をさらに高めるために、直列に２段配置してもよい。
【００４５】
フライアイレンズ１６の射出面には開口絞り系１７が配置されている。開口絞り系１７には、通常照明用の円形の開口絞り、複数の偏心した小開口よりなる変形照明用の開口絞り、輪帯照明用の開口絞り等が切り換え自在に配置されている。なお、回折光学素子１２としては、変形照明等の照明条件に対して、照明光束を効率良く収束できる形状を有する位相型回折格子を使用する。
【００４６】
開口絞り系１７を透過した光束は、リレーレンズ群１８、視野絞り１９、リレーレンズ群２０，２１及び折り曲げミラー２２を経て、マスク２７を照明する。
【００４７】
マスク２７は、マスクステージ２８上に真空吸着機構等により保持され、マスクステージ２８は、不図示のコラムに防振装置３６を介して設けられたマスク定盤２９上を、紙面左右方向に走査可能となっている。マスク２７の位置は、マスクステージ２８上に設けられた移動鏡３１の位置が、移動鏡３１に対向して設けられたレーザー干渉計３２によって計測されることにより求められる。また、マスク定盤２９の周囲は、気密性の高い隔壁で覆われており、マスクステージ室３０を形成している。レーザー干渉計３２の測長光路は、ガラス製の透過窓３３を介してマスクステージ室３０内に入射する。
【００４８】
なお、以上のビームマッチングユニットＢＭＵ及び照明光学系ＩＬは、それぞれ気密性の高い隔壁を備えたＢＭＵチャンバ２、照明系チャンバ１１内に収容されることにより、外部空間から隔離されている。ＢＭＵチャンバ２と照明系チャンバ１１は、リレーレンズ５及びその支持部材６により互いの内部空間（光路空間）が分離されている。照明系チャンバ１１のマスク２７側端部の開口は透明板８０により気密的に封止されている。リレーレンズ５と支持部材６は、後述する第２の実施の形態のシール材１９１、支持部材１９２と同様の構成である。
【００４９】
マスク２７を透過した光束は、鏡筒５０内に収容された投影光学系ＰＬによって集光され、ウエハ３７上にマスク２７のパターンの像を形成する。マスク２７から射出し、投影光学系５０に入射した露光光は、レンズ５１，５２を透過し、断面において反射面がＶ字状に形成されたＶブロック型ミラー（ペントルーフ型の平面ミラー）５３の上側反射面５３ａで反射される。次いで、レンズ５４，５５を透過して凹面鏡（凹面ミラー）５６で反射された光束は、再度レンズ５４，５５を透過して、Ｖブロック型ミラー５３の下側反射面５３ｂで反射される。そしてレンズ５７〜６４を透過して、ウエハ３７に至る。投影光学系ＰＬの鏡筒５０も気密構造となっており、マスク２７に最近傍のレンズ５１とウエハ３７に最近傍のレンズ６４と、鏡筒５０で囲まれる空間（光路空間）は、外部に対して気密化されている。Ｖブロック型ミラー５３の代わりに、２枚の平面鏡を組み合わせて、ミラー５３を構成することもできる。
【００５０】
ウエハ３７は、ウエハステージ３８に保持され、ウエハステージ３８は、不図示のコラムないしベースプレート上に防振装置４３を介して設けられたウエハ定盤３９上を、紙面左右方向及び奥行き方向に走査及び移動が可能となっている。ウエハ３７の位置は、ウエハステージ３８上に設けられた移動鏡４０の位置を、該移動鏡４０に対向して設けられたレーザー干渉計４２によって計測されることにより求められる。また、ウエハ定盤３９の周囲も、気密性の高い隔壁で覆われており、ウエハステージ室４４を形成している。レーザー干渉計４２の測長光路は、ガラス製の透過窓４１を介してウエハステージ室４４内に入射する。
【００５１】
前述の通り、波長１２０ｎｍ〜１９５ｎｍの範囲内における真空紫外域の波長の光を露光光とする場合には、その光路から酸素、水蒸気、炭化水素系のガス等、真空紫外域の光に対して強い吸収を有するガス（吸収性ガス）を排除する必要がある。
【００５２】
そこで、本実施の形態では、ＢＭＵチャンバ２、照明光学系ＩＬの照明系チャンバ１１、マスクステージ室３０、投影光学系ＰＬの鏡筒５０、ウエハステージ室４４内の露光光の光路及びその近傍の空間（光路空間）が、上述のように外部に対して実質的に気密になるように構成されている。さらに、各部位２，１１，３０，５０，４４の接合部分についても気密化が図られている。
【００５３】
即ち、ＢＭＵチャンバ２と照明系チャンバ１１の接合部は、接合部にＯリング等のシール材（不図示）を用いることにより気密的に接合されている。但し、マスクステージ室３０と照明系チャンバ１１の接合部、マスクステージ室３０と鏡筒５０の接合部、ウエハステージ室４４と鏡筒５０の接合部は、このようにＯリング等のシール材を用いて接合することは好ましくない。ウエハ３７の露光に際しては、マスク２７及びマスクステージ２８と、ウエハ３７及びウエハステージ３８が同期的に走査してスキャン露光を行なうために、マスクステージ室３０及びウエハステージ室４４には、この走査動作に伴なう振動が生じる恐れがあり、このため、両ステージ室３０，４４と照明系チャンバ１１、鏡筒５０を完全に結合すると、その振動がこれらに伝達され、結像性能を劣化させる恐れがあるからである。
【００５４】
そこで、この実施の形態では、両ステージ室３０，４４と照明系チャンバ１１、鏡筒５０の間の気密性を、フィルム部材６６，６７，６８によって確保している。フィルム部材６６は、鏡筒５０の外周に突出するように設けられた羽根状部材６５とウエハステージ室４４の双方に接続され、これらの間を気密化している。フィルム部材６７は、鏡筒５０の上端部とマスクステージ室３０の双方に接続され、これらの間を気密化している。フィルム部材６８は、照明光学系１１下端部とマスクステージ室３０上方の双方に接続され、これらの間を気密化している。フィルム部材としては、エチレン・ビニル・アルコール樹脂（ＥＶＯＨ樹脂）よりなるフィルム素材の外面に接着剤を介してポリエチレンよりなる伸縮性の良好な保護膜を被着し、さらにそのフィルム素材の内面にアルミニウムを蒸着したものを使用することが好ましい。なお、フィルム部材から脱ガスの発生が抑制された部材であれば、これに限られるものではない。また、フィルム部材は、蛇腹状に形成されていてもよい。
【００５５】
本実施の形態の露光装置では、上記のように気密化された各空間から、上記吸収性ガスを排除するために、真空紫外域に対する吸収の少ない窒素、又はヘリウム、アルゴン若しくはネオンなどの希ガス等の気体（低吸収性ガス）を満たすガス置換機構を有している。
【００５６】
ガス置換機構は、各ユニット（ＢＭＵチャンバ２、照明系チャンバ１１、マスクステージ室３０、鏡筒５０、ウエハステージ室４４）のそれぞれに対応して設置されている。各ガス置換機構は、対応するユニット２，１１，３０，５０，４４にそれぞれパージガスとしての低吸収性ガスを供給するために、各ユニット２，１１，３０，５０，４４にその一端が接続された給気管７，２３，３４，６９，４５、及び各ユニット２，１１，３０，５０，４４内のガスを排気するために、各ユニット２，１１，３０，５０，４４にその一端が接続された排気管９，２５，３５，７１，４６を備えている。
【００５７】
また、各ガス置換機構は、各給気管７，２３，３４，６９，４５の他端にそれぞれ接続された低吸収性ガス供給器８，２４，７０（一部は不図示）、及び各排気管９，２５，３５，７１，４６の他端にそれぞれ接続されたガス排気器１０，２６，７２（一部は不図示）をも備えている。低吸収性ガス供給器８，２４，７０等及びガス排気器１０，２６，７２等が適宜に作動されることにより、各ユニット２，１１，３０，５０，４４内のガスが排気されると同時に新たな低吸収性ガスが供給されることにより、各ユニット２，１１，３０，５０，４４内のガスが該低吸収性ガスで置換される。
【００５８】
本実施の形態では、各ユニット２，１１，５０内は、酸素及び水蒸気濃度が０．１ｐｐｍ以下の低吸収性ガスにより置換されるが、前述したように、酸素は、気密不完全に起因するリークによって、各ユニット２，１１，５０内の光路空間に侵入する。また、水蒸気は、リークと光路空間を画成している鏡筒やチャンバの内壁あるいはレンズやミラーの表面に吸着している水分の脱離（蒸発）により光路空間内に侵入する。従って、光路空間内のこれらの吸収性ガス（酸素や水蒸気）の濃度は、供給される低吸収性ガスに含まれる濃度より、高くなることはやむをえない。
【００５９】
しかしながら、真空紫外光を光源とする露光装置の光路空間に、酸素や水蒸気が存在すると、それらの酸素や水蒸気が、真空紫外光のエネルギーによってラジカル酸素を発生させる等の化学反応が生じ、光学系ＩＬ，ＰＬ内のミラーの表面に使用される金属膜を含む光反射コートやレンズの表面に使用されている金属フッ化物を主成分とする反射防止コートが酸化され、ミラーの反射率低下やレンズの透過率の低下を生じさせてしまう。
【００６０】
そこで、この実施の形態の露光装置では、ＢＭＵチャンバ２、照明系チャンバ１１及び鏡筒５０内に供給する低吸収性ガスに、分圧比１０％程度以下の水素ガスを混入させ、この水素ガスの還元作用により、ミラー及び反射防止コートの酸化を防止する。
【００６１】
ＢＭＵチャンバ２内には、給気管７を介して、低吸収性ガス供給器８より水素を８％含んだ窒素ガスが供給される。照明系チャンバ１１内には、給気管２３を介して、低吸収性ガス供給器２４より水素を１０％含んだ窒素ガスが供給される。そして、鏡筒５０には、給気管６９を介して、低吸収性ガス供給器７０より水素を８％含んだヘリウムガスが供給される。水素も、真空紫外光に対する吸収の小さなガスであるので、光学性能上は水素の含有量は１０％より高くても良いが、水素は取り扱いに注意を要するガスであるので、安全上その濃度は１０％より高くしないことが望ましい。
【００６２】
鏡筒５０内を置換するガスの主成分をヘリウムとするのは、ミラー５３，５６の露光光吸収による帯熱、及びそれに伴なう熱変形を防止するためであり、熱伝導度の高いヘリウムを用いることで、ミラー５３，５６を冷却することが併せて実現される。
【００６３】
従って、ミラー５３，５６の反射率が十分に高く、露光光の吸収が少なく、帯熱も少ない等の理由で、ミラー５３，５６の積極的な冷却が不用であれば、鏡筒５０内を置換するガスの主成分を他の希ガスや窒素としても良い。但し、その場合、窒素やヘリウム以外の希ガスと水素ではその屈折率が大きく異なるので、低吸収性ガス供給器７０によってガスの組成比をｐｐｍオーダーで制御する必要がある。あるいは、窒素と水素の組成比を計測し、その結果に基づいて投影光学系ＰＬ内の所定の光学部材（レンズ又はミラー）を駆動して、上記屈折率の変動を補償する構成とすることが望ましい。
【００６４】
投影光学系ＰＬの鏡筒５０内を置換するガスの主成分をヘリウムとする場合は、水素とヘリウムの屈折率はほぼ同じなので、ガス組成比の変動に伴なう光学性能の変動は小さいが、より高性能な光学系を実現するには、上記と同様の組成比の制御や組成比を計測して投影光学系ＰＬ内の所定の光学部材（レンズ又はミラー）の位置を移動制御する機構を設けた方が良い。
【００６５】
ＢＭＵチャンバ２及び照明系チャンバ１１内を置換するガスの主成分を窒素とするのは、窒素が希ガスに比べて安価であり、装置のランニングコストに優れているからである。もし、ＢＭＵチャンバ２及び照明系チャンバ１１の光学部品についても、積極的に冷却を行なう必要があるなら、その内部を置換するガスの主成分をヘリウムとしても良い。
【００６６】
なお、各ユニット２，１１，５０内のガスは、排気管９，２５，７１を経て、ガス排気器１０，２６，７２に排気されるが、そこでフィルター等により酸素や水蒸気を排除して、かつ所定の温度に制御して、そのガスを再度ガス供給器８，２４，７０に送り、再度各ユニット２，１１，５０内に供給するようにしてもよい。また、第１の実施の形態では、照明系チャンバ１１内及び鏡筒５０内が単一の光路空間となっているが、照明系チャンバ１１内及び鏡筒５０内を複数の光路空間に分割してもよい。複数の光路空間に分割した場合には、各光路空間のそれぞれに低吸収性ガス供給器およびガス排気器を設ける。また、複数の光路空間に分割した場合には、それぞれの空間に供給する低吸収性ガス中の水素の含有量を異ならせてもよい。例えば、ミラーが配置される光路空間に供給される低吸収性ガス中の水素の含有量と、レンズが配置される光路空間に供給される低吸収性ガス中の水素の含有量とを異ならせてもよい。
【００６７】
マスクステージ室３０やウエハステージ室４４内は、真空紫外光が透過及び反射するレンズやミラーが少ないので、純粋な窒素や希ガスでガス置換する。これは、給気管３４，４５からの低吸収性ガスの給気と、内部ガスの排気管３５，４６からの排気により行なう。
【００６８】
次に、本発明の第２の実施の形態を、図２を用いて説明する。図２は本発明の第２の実施の形態に係る投影露光装置に採用される投影光学系の構成を示す図であり、その基本構成は、図１に示した第１の実施の形態に係る投影光学系ＰＬと同様である。
【００６９】
投影光学系ＰＬは、第１鏡筒１００及び第２鏡筒１０１内に収容されている。第１鏡筒１００の側部には開口が形成されており、この開口を介して互いの内部空間が連通するように第２鏡筒１０１が横向きに取り付けられている。第２鏡筒の先端部は閉塞されている。
【００７０】
第１鏡筒１００のマスク側の端部の開口は、レンズ１１０及びその保持機構１１０ａ，１１０ｂにより気密的に閉塞されており、ウエハ側の端部の開口はレンズ１２７及びその保持機構１２７ａ，１２７ｂにより気密的に閉塞されている。また、第１鏡筒１００の内部において、第２鏡筒１０１への開口の上側の部分は、レンズ１１２及びその保持機構１１２ａ，１１２ｂにより気密的に閉塞されており、該開口の下側の部分はレンズ１１８及びその保持機構１１８ａ，１１８ｂにより閉塞されている。これにより、鏡筒１００，１０１の内部には、三つの空間１３０，１４０，１５０が画成されている。
【００７１】
なお、レンズ１１０，１２７，１１２，１１８とその支持機構１１０ａ，１１０ｂ，１２７ａ，１２７ｂ，１１２ａ，１１２ｂ，１１８ａ，１１８ｂの構造は、図５に例示したような構造であり、各レンズ（図５中１９０）の周端部には、円環状の平坦部１９０ｅが形成され、その平坦部１９０ｅの一方の面はＯリング等のシール材１９１を介して、鏡筒１００から延びる支持部材１９２と接触している。そして、第２の保持部材１９３が、ボルト１９４、ナット１９７及びワッシャー１９５，１９６によって、支持部材１９２に固設され、第２の保持部材１９３の先端部近傍に設けられた突起部１９３ａが平坦部１９０ｅの他面を押しつけている。シール材１９１及び支持部材１９２もレンズ１９０の周囲を円環状に取り囲んでおり、これによりレンズ１９０の上方と下方との気密性が保たれるようになっている。
【００７２】
鏡筒１００，１０１内の空間１３０にはレンズ１１１が保持機構１１１ａ，１１１ｂを介して設けられており、空間１５０には複数のレンズ１１９〜１２６がそれぞれ対応する保持機構１１８ａ〜１２６ａ、１１８ｂ〜１２６ｂを介して設けられている。空間１４０の第１鏡筒１００側には、上側反射面１１３ａ及び下側反射面１１３ｂを有するＶブロック型ミラー１１３が支持部材１１４を介して取り付けられており、第２鏡筒１０１側には、レンズ１１５，１１６及び凹面鏡（ミラー）１１７がそれぞれ保持機構１１５ａ〜１１７ａ，１１５ｂ〜１１７ｂを介して設けられている。
【００７３】
本実施の形態では、鏡筒１００，１０１内の空間を、ミラー１１３及びミラー１１７を含む空間１４０とそれ以外の空間１３０，１５０に分離している。そして、ミラー１１３，１１７を含む空間１４０には、低吸収性ガス供給器１４２及び給気管１４１、低吸収性ガス供給器１４４及び給気管１４３によりヘリウムを供給し、内部をヘリウムでガス置換する。一方、それ以外の空間１３０，１５０にも、ガス供給器１３２，１５２及び給気管１３１，１５１によりヘリウムを供給し、内部をヘリウムでガス置換する。それぞれの空間１３０，１４０，１５０内のガスは、排気管１４５，１３３，１５３及びガス排気器１４６，１３４，１５４によって排気される。
【００７４】
但し、その際に、各空間１３０，１４０，１５０の内表面積に対するヘリウムガスの供給流量を、ミラー１１３，１１７を含む空間１４０では高く、それ以外の空間１３０，１５０では低く設定する。具体的には、ミラー１１３，１１７を含む空間１４０では内表面積１ｍ２  あたりのヘリウム供給量を５リットル／分程度とするのに対し、それ以外の空間１３０，１５０では内表面積１ｍ２  あたりのヘリウム供給量を１リットル／分程度とする。
【００７５】
これにより、特に酸化に弱いミラー１１３（１１３ａ、及び１１３ｂ）、１１７を含む空間１４０内での水蒸気濃度を低減でき、ミラー１１３，１１７の酸化を防止できると共に、他の空間でのヘリウム流量を抑えることで、装置のランニングコストの低減が可能になる。さらに、ミラー１１３，１１７を含む空間１４０では、ミラー１１３，１１７のそれぞれの近傍から、給気管１４１，１４３を介して、ヘリウムガスを供給しているので、ミラー１１３，１１７の近傍を空間１４０内の他の領域に比べて、水蒸気濃度を低減することができる。
【００７６】
また、他の空間１３０，１５０については、その空間内に含まれるレンズ部材１１０〜１１２，１１８〜１２７を特に冷却する必要が無い場合には、置換するガスを窒素とすることで、一層のランニングコストの低減が図れる。
【００７７】
なお、本実施の形態においても、鏡筒１００，１０１内をガス置換する上記ヘリウムや窒素に１０％程度以下の水素を混ぜ、ミラー（高反射率コート）や反射防止コートの酸化を、より強力に防止することもできる。
【００７８】
本実施の形態のように、投影光学系ＰＬの鏡筒１００，１０１の内部空間を細分化して、ミラー１１３，１１７を含む空間１４０内に供給する低吸収性ガスの流量やガス種を、他の空間１３０，１５０に供給するガスと異ならせることは、照明光学系ＩＬのチャンバ１１やビームマッチングユニットＢＭＵのチャンバ２のミラーを含む空間と、他の空間についても適用可能である。
【００７９】
次いで、本発明の第３の実施の形態を、図３を用いて説明する。図３は本発明に係る投影露光装置に採用される投影光学系を示す図であり、その構成は、図２に示した第２の実施の形態の投影光学系ＰＬとほぼ同様であるので、同一の番号を付してその説明は省略する。但し、本第３の実施の形態では、投影光学系ＰＬ内は、細分されておらず、単一の気密空間１６０となっている。
【００８０】
鏡筒１００，１０１内の空間１６０にガス供給器１６２及び給気管１６１によりヘリウムを供給し、その空間１６０内のガスを排気管１７１及びガス排気器１７２により排気するガス置換機構が設けられている。
【００８１】
また、特定の光学素子としてのミラー１１３（反射面１１３ａ，１１３ｂ）の表面に局所的に低吸収性ガスを吹き付けるためのガス吹付け機構として、ガス供給器１６５，１６８、給気管１６３，１６６及びガス噴射器１６４，１６７が、ミラー１１７の表面に局所的に低吸収性ガスを吹き付けるためのガス吹付け機構として、ガス供給器１７０及び給気管１６９が設けられている。
【００８２】
図４は、Ｖブロック型ミラー１１３の近傍の低吸収性ガスの流れを示す図であり、Ｖブロック型ミラー１１３のマスク側反射面１１３ａの近傍には、ガス噴射器１６４から供給される低吸収性ガスがガス流を形成し、ウエハ側反射面１１３ｂの近傍には、ガス噴射器１６７から供給される低吸収性ガスがガス流を形成する。ミラー１１３の基部側から稜線に向かって反射面１１３ａ，１１３ｂに沿ったガスの流れが形成される。そのため、ミラー１１３の反射面１１３ａ，１１３ｂの表面は、その周囲の残留酸素や水蒸気濃度の比較的高いガスに接触することが少なくなり、ミラー１１３の酸化を防止できる。ミラー１１７についても同様である。
【００８３】
なお、この第３の実施の形態では、投影光学系ＰＬの鏡筒１００，１０１内に供給するガスの種類は同一の１種類であるので、ガス供給器１６２，１６５，１６８，１７０は１つの供給器にまとめることもできる。
【００８４】
また、この第３の実施の形態では低吸収性ガスをヘリウムとしたが、ミラー１１３，１１７を積極的に冷却する必要がない場合には、窒素や他の希ガスであっても構わない。また、第１及び第２の実施の形態のように、窒素又は希ガスに所定濃度の水素を混入したガスを使用して、ミラー１１３，１１７の酸化をなお一層防止するようにすることもできる。なお、第３の実施の形態におけるガス吹付け機構を、第１、第２の実施の形態に適用することも可能である。
【００８５】
また、この第３の実施の形態のように、ミラー１１３，１１７に対して局所的に低吸収性ガスを吹き付けてその酸化を防止する方法は、投影光学系ＰＬのレンズ、照明光学系ＩＬやビームマッチングユニットＢＭＵの光学素子（レンズやミラー等）に対しても適用可能である。
【００８６】
上述した第１〜第３の実施の形態で用いるガス供給器は、ガスボンベを含みそれからガスの供給を受けるものでも良く、半導体工場のガス配管からガスの供給を受けるものでも良い。いずれの場合にも、光路内に供給するガスの純度を上げるために、酸素や水蒸気等の吸収性ガスの濃度を低下させるフィルターや塵埃を除去するフィルター、及びその温度を所定の温度に制御する温度制御機構を設けることが好ましいことは言うまでもない。
【００８７】
次いで、本発明の第４の実施の形態について説明する。図６は本発明に係る投影露光装置に採用される投影光学系の反射光学素子としてのＶブロック型ミラーに対して、低吸収性ガス（パージガス）を供給する他の構成の要部を示す図である。投影露光装置の全体的構成、投影光学系の構成、及びガス供給機構等は、上述した第１〜第３の実施の形態で説明したものと同様であるので、その説明は省略する。図６に示すＶブロック型ミラー２０１は、図３のＶブロック型ミラー１１３に相当する光学素子である。
【００８８】
図３及び図４に示したＶブロック型ミラー１１３の表面に局所的に低吸収性ガスを吹き付けるガス吹付け機構は、同図に示した通り、その反射面１１３ａ，１１３ｂに沿って上下から低吸収性ガスの流れが生じるように行っている。これに対し、この実施の形態におけるガス吹付け機構は、図６に示されているように、Ｖブロック型ミラー２０１の両側面、即ち、ミラー２０１の基部から稜線に向かう方向と直交する方向の一方側から給気用配管２０２を介して低吸収性ガスを吹き付けるようにしている。
【００８９】
図６に示されているように、Ｖブロック型ミラー２０１の両側面の一方側に配置された給気用配管２０２の先端部（供給口）には、吹き出されるガス流を低速化もしくは均一化するための整流機構としてのアタッチメントが一体的に取り付けられている。ここでは、アタッチメントとして給気用フード（略漏斗状のダクト）２０４を取り付けた例を示している。このような給気用フード２０４を取り付けることにより、給気用配管２０２の供給口から吹き出される低吸収性ガスの流路断面積が広がる（大きくなる）ので、これにともなって低吸収性ガスの流速が低くなる。このため、Ｖブロック型ミラー２０１の反射面２０１ａ，２０１ｂの近傍が供給された低吸収性ガスで準静的に満たされ、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気の巻き込みを少なくすることができる。
【００９０】
図７に示されているように、給気用配管２０２及び給気用フード２０４と同様の構成の給気用配管２０３及び給気用フード２０５を、Ｖブロック型ミラー２０１の両側面の他方側に設けてもよい。この場合において、給気用フード２０４，２０５は、その開口部（供給口）がＶブロック型ミラー２０１を挟んで互いに対向するように設けることが好ましい。このような給気用配管２０２及び給気用フード２０４をＶブロック型ミラー２０１の片側にのみ設けた場合には、低吸収性ガスのガス流の巻き込みは、必然的に上流側が低く下流側に行くに従って高くなるので、下流側に行くに従って反射率の低下が大きくなることが懸念される。
【００９１】
これに対して、給気用配管２０２，２０３及び給気用フード２０４，２０５を、Ｖブロック型ミラー２０１の両側に設けた場合には、図７に示されているように、給気用フード２０４，２０５の双方から流れでた低吸収性ガスＧＳ１がＶブロック型ミラー２０１の略中央部で互いに衝突し合い、反射面２０１ａ，２０１ｂから外側（離間する側）に向かう流れを生じる。これにより、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気ＧＳ２の巻き込みを反射面２０１ａ，２０１ｂの全面に渡って低くすることができ、Ｖブロック型ミラー２０１の反射面２０１ａ，２０１ｂの反射率の低下や反射率むらの発生をさらに抑制することができる。
【００９２】
なお、ここでは、低吸収ガスの供給対象としての光学素子は、Ｖブロック型ミラー２０１であるので、上述したように給気用配管２０２，２０３及び給気用フード２０４，２０５を、その両側面近傍にそれぞれ１つ、合計２つを設けるのが好適であるが、凹面鏡のような光学素子の場合には、さらに複数（例えば、４つ、６つ、８つ）を設けてもよい。この場合には、低吸収性ガスの各供給口が対象の光学素子を中心として対称となるように、即ち放射状に配置することが好ましい。
【００９３】
このような給気用フード２０４，２０５を給気用配管２０２，２０３に取り付けることにより、給気用フード２０４，２０５の開口部を出た低吸収性ガスは、ゆっくりと流れ、外気の巻き込みを少なくすることができるが、給気用フード２０４，２０５の中央部（給気用配管２０２，２０３の延長線上）の流速が高く、その周囲ほど流速が低くなり、流速の均一性が必ずしも高くない。このため、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気の巻き込みが生じうる。
【００９４】
そこで、この実施の形態では、給気用フード２０４，２０５の開口部に、その一部を閉塞する遮蔽板２０６，２０７を一体的に取り付けている。この遮蔽板２０６，２０７は、給気用配管２０２，２０３の延長線上を含むように、即ち給気用配管２０２，２０３の供給口から吹き出された低吸収性ガスの比較的に流速が早い部分が給気用フード２０４，２０５の開口部から直接吹き出されないように設けることが望ましい。これにより、給気用フード２０４，２０５から吹き出される低吸収性ガスの流速の均一性が高くなり、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気の巻き込みをさらに低減することができる。
【００９５】
この遮蔽板２０６，２０７の形状としては、Ｖブロック型ミラー２０１の側面の形状が三角形であることに着目し、これと相似な三角形とした。遮蔽板２０６，２０７の形状を対象となる光学素子の低吸収性ガスの流路方向の断面形状と同一又は相似形状とすることにより、反射面に沿う円滑な流れを生成することができ、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気の巻き込みをより一層防止することができる。
【００９６】
ここで、給気用配管２０２，２０３に取り付ける気体の流れを低速化もしくは均一化するための整流機構としてのアタッチメントは、図６及び図７に示したものに限定されず、図８〜図１３に例示するようなものを採用することができる。
【００９７】
図８には、ガス流を低速化もしくは均一化するための整流機構としてのアタッチメントとして、略漏斗状のダクト（フード）２１３を用いたものが示されている（漏斗方式）。このダクト２１３は、給気用配管２１１の供給口に、下流側が広くなるように配置して取り付けられている。ダクト２１３の開口部２１３ａの形状としては、同図に示す矩形状（長方形状）に限られず、円形、半円形、正方形、その他、どのような形状でもよいが、その形状は低吸収性ガスの供給対象としての光学素子の構成、形状、低吸収性ガスの供給方向、供給口の数や配置等の観点から選定することが望ましい。
【００９８】
以下の図９〜図１３は、図８に示した漏斗方式のアタッチメントの改良である。図９には、ダクト２１３の開口部２１３ａの略中央部に矩形状の遮蔽板２１４を一体的に取り付けたものが示されている（遮蔽板方式）。図１０には、ダクト２１３の開口部２１３ａの上下（開口部２１３ａの短手方向の両側部）に開口部２１３ａの長手方向に渡る一対の遮蔽板２１５を一体的に取り付けたものが示されている（スリット方式）。これらの遮蔽板２１５の形状は、同図に示されるものに限られず、他の形状でもよく、その形状は、ダクト２１３の開口部２１３ａの形状、低吸収性ガスの供給対象としての光学素子の構成、形状、低吸収性ガスの供給方向、供給口の数や配置等の観点から選定することが望ましい。例えば、中心部のスリット間隔を狭くし、中心部から離れるほどスリット間隔を広くするなどが考えられる。
【００９９】
図１１には、ダクト２１３の内部に給気用配管２１１の供給口からダクト２１３の開口部２１３ａに至る広がりに応じて放射状に複数の拡散板２１６を一体的に設けたものが示されている（ディフューザ方式）。給気用配管２１１の供給口から吹き出された低吸収性ガスは、各拡散板２１６によって誘導されながら開口部２１３ａから吹き出されることになり、低吸収性ガスの流れは、ダクト２１３の広がりによって低速化されるとともに、拡散板２１６によってその流速が均一化される。拡散板２１６の数は同図では５つとしたが、これに限られない。また、拡散板２１６は放射状に均等に配置してもよい。但し、給気用配管２１１の供給口の延長線上に近い中央部ほどその流速が早く、外側ほど遅いので、これを考慮して、ダクト２１３の開口部２１３ａから吹き出される低吸収性ガスが全体として均一な流速となるように、配置ピッチや大きさ（長さ）等を工夫することが望ましい。
【０１００】
図１２には、図８に示したダクト２１３の開口部２１３ａにその全体を覆うように、メッシュ板２１７を取り付けたものが示されている（メッシュ方式）。このようなメッシュ板を取り付けることによっても、ダクトの開口部（メッシュ板）から吹き出される低吸収性ガスの一様性を向上することができる。なお、図示は省略するが、メッシュ板２１７に代えて、多数の通孔を有する多孔板を取り付けても同様の効果を実現することができる。
【０１０１】
図１３には、図８に示したダクト２１３の開口部２１３ａにその全体を覆うように、浄化フィルタ板（ここでは、パーティクルフィルタ板）２１８を取り付けたものである（パーティクルフィルタ方式）。このようなフィルタ板を取り付けることによっても、ダクト２１３の開口部２１３ａ（フィルタ板２１８）から吹き出される低吸収性ガスの一様性を向上することができることに加えて、低吸収性ガスに含まれるパーティクル（ほこり、塵等）を除去することができ、便宜である。
【０１０２】
なお、図１２及び図１３ではメッシュ板２１７及びフィルタ板２１８を図８に示したダクト２１３の開口部２１３ａに取り付けたが、図９及び図１０のダクト２１３の開口部２１３ａ（遮蔽板２１４，２１５以外の部分）に取り付け、あるいは図１１のダクト２１３の開口部２１３ａに取り付けるようにしてもよい。図８〜図１３に示した給気用配管２１１はその断面が矩形状でなくても、管状であれば、円形、楕円形、多角形、その他どのような形状でもよい。
【０１０３】
次いで、本発明の第５の実施の形態におけるガス吹付け機構の構成を、図１４を用いて説明する。上述した第４の実施の形態では、ダクト２１３を設ける構成について説明したが、この実施の形態では、図１４に示されているように、主給気用配管２２１の近傍に、複数の補助給気用配管２２２を設け、主給気用配管２２１から吹き出される低吸収性ガスの流れに沿うように、複数の補助吸気用配管２２２から低吸収性ガスを供給するようにしている。
【０１０４】
このような構成を採用することにより、Ｖブロック型ミラー２０１へは、主として主給気用配管２２１からの低吸収性ガスが供給されるが、この流れに略平行して補助給気用配管２２２からの低吸収性ガスが流れているので、主給気用配管２２１からの低吸収性ガスに巻き込まれるのは、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気よりも清浄な補助給気用配管２２２から供給された低吸収性ガスであり、補助給気用配管２２２からの低吸収性ガスがその外側の外気に対する壁となり、主給気用配管２２１からの低吸収性ガスに外気が巻き込まれることが少なくなる。このため、Ｖブロック型ミラー２０１の反射面２０１ａ，２０１ｂの近傍が低吸収性ガスで満たされ、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気の巻き込みを少なくすることができる。
【０１０５】
この例では、補助給気用配管２２２から吹き出される低吸収性ガスは、主給気用配管２２１から吹き出される低吸収性ガスと同じガスとしている。このように同じガスとすると、主給気用配管２２１に低吸収性ガスを供給するための供給装置から分岐させて補助給気用配管２２２に低吸収性ガスを供給することができ構成上便宜である。但し、主給気用配管２２１から吹き出される低吸収性ガスと異なる低吸収性ガスを補助給気用配管２２２から供給するようにしてもよく、この場合には補助給気用配管２２２を介して供給する低吸収性ガスは、主給気用配管２２１から供給する低吸収性ガスよりもその純度が低いもの（但し、周囲の雰囲気よりも十分高純度である必要はある）でよい。補助給気用配管２２２から吹き出される低吸収性ガスの流速や流量は、主給気用配管２２１から吹き出される低吸収性ガスの流速及び流量と同じでも、高くても、あるいは低くても、いずれでもよいが、補助給気用配管２２２から供給される低吸収性ガスの流量は、主給気用配管２２１から供給される低吸収性ガスの流量よりも低くて構わない。
【０１０６】
図１５に示されているように、主給気用配管２２１及び補助給気用配管２２２と同様の構成の主給気用配管２２３及び補助給気用配管２２４を、Ｖブロック型ミラー２０１の両側面の他方側に設けてもよい。この場合において、対をなす給気用配管２２１，２２２，２２３，２２４は、その開口部（供給口）がＶブロック型ミラー２０１を挟んで互いに対向するように設けることが好ましい。主給気用配管２２１及び補助給気用配管２２２と同様の構成の主給気用配管２２３及び補助給気用配管２２４を、Ｖブロック型ミラー２０１の両側面の他方側にも設けた場合には、図１５に示されているように、主給気用配管２２１，２２３及び補助給気用配管２２２，２２４のそれぞれから流れでた低吸収性ガスＧＳ１がＶブロック型ミラー２０１の略中央部で互いに衝突し合い、反射面２０１ａ，２０１ｂから外側（離間する側）に向かう流れとなる。これにより、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気ＧＳ２の巻き込みをさらに低減することができ、Ｖブロック型ミラー２０１の反射面２０１ａ，２０１ｂの反射率の低下や反射率むらの発生をさらに抑制することができる。
【０１０７】
なお、ここでは、低吸収性ガスの供給対象としての光学素子は、Ｖブロック型ミラー２０１であるので、上述したように主給気用配管２２１，２２３及び補助給気用配管２２２，２２４を、その両側にそれぞれ１セット、合計２セットを設けるのが好適であるが、凹面鏡のような光学素子の場合には、さらに複数セット（例えば、４セット、６セット、８セット）を設けてもよい。この場合には、低吸収性ガスの各供給口が対象の光学素子を中心として対称となるように、即ち放射状に配置することが好ましい。
【０１０８】
上述した第５の実施の形態では、主給気用配管２２１，２２３、補助給気用配管２２２，２２４のいずれにも、図６及び図７に示した給気用フード２０４、図８〜図１３に示したダクト２１３を設けないものについて説明したが、主給気用配管２２１，２２３、補助給気用配管２２２，２２４のいずれか又は複数（全部でもよい）に、図６及び図７に示した給気用フード２０４、図８〜図１３に示したダクト２１３を設けてもよく、これにより、より高い効果を得ることができる。
【０１０９】
なお、図７又は図１５においては、Ｖブロック型ミラー２０１の両側面の両側から低吸収性ガスを供給するようにしたが、その一方側からは上述した通りの低吸収性ガスの供給を行い、他方側は低吸収性ガスを供給するのではなく、排出するように構成することができる。このように構成することにより、Ｖブロック型ミラー２０１の一方の側面側から供給された低吸収性ガスが反射面２０１ａ，２０１ｂ沿って流れて他方側から排出されるので、低吸収性ガスの流れが円滑となり、残留酸素や水蒸気濃度の比較的に高い外気の巻き込みを低減することができる。
【０１１０】
上述した実施の形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影型露光装置に本発明を適用したものを説明したが、ステップ・アンド・リピート方式又はステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影型露光装置やミラープロジェクション・アライナーなど、いかなる方式の露光装置に対しても本発明を適用することが可能である。
【０１１１】
また、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、プラズマディスプレイ、薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置、及びレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに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。即ち、本発明は、露光装置の露光方式や用途等に関係なく適用可能である。
【０１１２】
露光光源１としては、上述したもの以外に、例えば、波長１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、１４６ｎｍ、１２６ｎｍのいずれかに発振スペクトルを持つＹＡＧレーザなどの固体レーザの高調波を用いるようにしてもよい。また、ＤＦＢ半導体レーザ又は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（又はエルビウムとイットリビウムの両方）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てもよい。
【０１１３】
また、投影光学系は縮小系だけでなく等倍系、又は拡大系（例えば、液晶ディスプレイ又はプラズマディスプレイ製造用露光装置など）を用いてもよい。さらに、投影光学系は、反射光学系、反射屈折光学系、及び屈折光学系のいずれを用いてもよい。
【０１１４】
上述した実施の形態の露光装置は、複数の光学素子（レンズ、ミラー等）から構成される照明光学系及び投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に組み込んで配線や配管を接続し、レーザ干渉計やＡＦ装置を組み込んで光学調整し、照明光学系及び投影光学系のチャンバ、鏡筒ないし空間隔離用の隔壁等にパージガス供給装置、回収装置を配管を介して接続し、別途空調装置を有する環境チャンバを組み立てて、当該露光装置本体を当該環境チャンバ内に設置し、さらに総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。
【０１１５】
次に、上述した露光装置をリソグラフィ工程において使用したデバイスの製造方法について、図１６及び図１７を参照して説明する。図１６及び図１７は、例えばＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の電子デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【０１１６】
図１６に示すように、電子デバイスの製造工程においては、まず、電子デバイスの回路設計等のデバイスの機能・性能設計を行い（工程Ｓ９１０）、次に、その機能を実現するためのパターン設計を行い、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する（工程Ｓ９２０）。一方、シリコン等の材料を用いてウエハ（シリコン基板）を製造する（工程Ｓ９３０）。
【０１１７】
次に、工程Ｓ９２０で製作したマスク及び工程Ｓ９３０で製造したウエハを使用して、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する（工程Ｓ９４０）。具体的には、図１７に示すように、まず、酸化（工程Ｓ９４１）、ＣＶＤ（工程Ｓ９４２）、電極形成（工程Ｓ９４３）あるいはイオン打ち込み（工程Ｓ９４４）等の処理を行って、ウエハ表面に、絶縁膜、電極配線膜あるいは半導体膜との薄膜を成膜する。次に、この薄膜の全面にレジスト塗布装置（コータ）を用いて感光剤（レジスト）を塗布する（工程Ｓ９４５）。
【０１１８】
次に、このレジスト塗布後の基板を、上述した本発明に係る露光装置のウエハホルダ上にロードするとともに、工程Ｓ９２０において製造したマスクをレチクルステージ上にロードして、そのマスクに形成されたパターンをウエハ上に縮小転写する（工程Ｓ９４６）。このとき、露光装置においては、ウエハの各ショット領域を順次位置合わせし、各ショット領域にマスクのパターンを順次転写する。
【０１１９】
露光が終了したら、ウエハをウエハホルダからアンロードし、現像装置（デベロッパ）を用いて現像する（工程Ｓ９４７）。これにより、ウエハ表面にマスクパターンのレジスト像が形成される。
【０１２０】
そして、現像処理が終了したウエハに、エッチング装置を用いてエッチング処理を施し（工程Ｓ９４８）、ウエハ表面に残存するレジストを、例えばプラズマアッシング装置等を用いて除去する（工程Ｓ９４９）。
【０１２１】
これにより、ウエハの各ショット領域に、絶縁層や電極配線等のパターンが形成される。そして、この処理をマスクを変えて順次繰り返すことにより、ウエハ上に実際の回路等が形成される。
【０１２２】
ウエハ上に回路等が形成されたら、図１６に示すように、次に、デバイスとしての組み立てを行う（工程Ｓ９５０）。具体的には、ウエハをダイシングして個々のチップに分割し、各チップをリードフレームやパッケージに装着し電極接続するボンディングを行い、樹脂封止等パッケージング処理を行う。そして、製造し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い（工程Ｓ９６０）、デバイス完成品として出荷等する（工程Ｓ９７０）。
【０１２３】
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができることは言うまでもない。
【０１２４】
以上本発明によれば、真空紫外光を光源とする露光装置であっても、光学素子の光学特性（反射鏡の反射率やレンズの反射防止コートの透過率等）の劣化を抑制することができ、長期に渡って初期性能を維持できる、耐久性の高い投影露光装置を提供することができるという効果がある。
【０１２５】
また、露光光による光学素子の帯熱を防止し、安定した光学性能を発揮できる投影露光装置を提供できるという効果もある。
【０１２６】
本開示は、２００２年６月１１日に提出された日本国特許出願第２００２−１６９４９６号に含まれた主題に関連し、その開示の全てはここに参照事項として明白に組み込まれる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光でマスクを照明し、前記マスク上のパターンの像を基板上に転写する露光装置において、
前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給すると共に、前記光路空間の少なくとも一部に供給される前記気体に所定濃度の水素を含ませる気体供給機構を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記露光光で前記マスクを照明する照明光学系と、
前記パターンの像を基板上に転写する投影光学系と、
前記照明光学系又は前記投影光学系の少なくとも一方に設けられ、前記露光光を反射する反射光学素子とを有し、
前記光路空間の少なくとも一部は、前記反射光学素子を含む空間であ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】
前記露光光で前記マスクを照明する照明光学系と、
前記パターンの像を基板上に転写する投影光学系とを有し、
前記照明光学系又は前記投影光学系の少なくとも一方は、互いに独立した複数の光路空間を有し、
前記気体供給機構は、前記複数の光路空間のそれぞれに供給される前記気体に所定の濃度の水素を含ませることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
露光光でマスクを照明し、前記マスク上のパターンの像を基板上に転写する露光装置において、
前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給する気体供給機構と、
前記光路空間内に配置される複数の光学素子のうち、特定の光学素子に対して、前記気体を吹き付ける吹付け機構とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
前記吹付け機構は、前記光学素子に対して、前記気体供給機構による前記気体の流れと異なる流れを形成することを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記吹付け機構の気体供給口に設けられ、該気体供給口から吹き出される気体の流れを低速化もしくは均一化させる整流機構を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記吹付け機構の気体供給口から吹き出される気体の流れに沿うように前記気体を供給する補助吹付け機構を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の露光装置。
【請求項８】
前記吹付け機構の気体供給口及び前記補助吹付け機構の気体供給口の少なくとも一方に、該気体供給口から供給される気体の流れを低速化もしくは均一化させる整流機構をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記整流機構は、前記気体供給口の周囲に外側に向かって取り付けられた板状体を有することを特徴とする請求項６又は８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記整流機構は、前記気体供給口に下流側が広くなるように取り付けられた略漏斗状のダクト部を有することを特徴とする請求項６又は８に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記ダクト部の開口部の一部を閉塞するように遮蔽板を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記ダクト部の内部に気体の流れを整流するための複数の拡散板を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記ダクト部の開口部にメッシュ板を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記ダクト部の開口部に複数の通孔を有する多孔板を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記ダクト部の開口部に浄化フィルタ板を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記吹付け機構の前記気体供給口を前記光学素子に向けて複数配置したことを特徴とする請求項４〜１５の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記吹付け機構の前記気体供給口に対して前記光学素子を挟んで略対称な位置に気体排気口を有する排気機構をさらに備えることを特徴とする請求項４〜１６の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記特定の光学素子は、金属膜を有する光学素子であることを特徴とする請求項４〜１７の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記露光光で前記マスクを照明する照明光学系と、
前記パターンの像を基板上に転写する投影光学系とを有し、
前記光学素子は、前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方に設けられ、前記露光光を反射する反射光学素子であることを特徴とする請求項４〜１８の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記気体は、所定濃度の水素を含むことを特徴とする請求項４〜１９の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記光路空間に供給される前記気体は、不活性ガスであることを特徴とする請求項１〜２０の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２２】
前記水素ガスの濃度は、分圧比１０％程度以下であることを特徴とする請求項１〜３，２０，２１の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２３】
露光光でマスクを照明し、前記マスク上のパターンの像を基板上に転写する露光装置において、
前記露光光が通過する光路空間を、反射光学素子を含む第１の空間と、該反射光学素子を含まない第２の空間とに隔離する隔離部材と、
前記第１の空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする第１の気体を供給する第１の気体供給機構と、
前記第２の空間に、前記第１の気体とは異なる第２の気体を供給する第２の気体供給機構とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項２４】
前記第１の空間に対する前記第１の気体の供給量と、前記第２の空間に対する前記第２の気体の供給量とが異なることを特徴とする請求項２３に記載の露光装置。
【請求項２５】
前記第１の気体と、前記第２の気体とは、主成分が異なることを特徴とする請求項２３に記載の露光装置。
【請求項２６】
前記第１の気体は、所定濃度の水素を含むことを特徴とする請求項２３に記載の露光装置。
【請求項２７】
露光光でマスクを照明し、前記マスク上のパターンの像を基板上に転写する露光方法において、
前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給すると共に、前記光路空間の少なくとも一部に供給される前記気体に所定濃度の水素を含ませることを特徴とする露光方法。
【請求項２８】
露光光でマスクを照明し、前記マスク上のパターンの像を基板上に転写する露光方法において、
前記露光光が通過する光路空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする気体を供給し、
前記光路空間内に配置される複数の光学素子のうち、特定の光学素子に対して、前記気体を吹き付けることを特徴とする露光方法。
【請求項２９】
露光光でマスクを照明し、前記マスク上のパターンの像を基板上に転写する露光方法において、
前記露光光が通過する光路空間を、反射光学素子を含む第１の空間と、該反射光学素子を含まない第２の空間とに隔離し、
前記第１の空間に、不活性ガス又は希ガスを主成分とする第１の気体を供給し、
前記第２の空間に、前記第１の気体とは異なる第２の気体を供給することを特徴とする露光方法。
【請求項３０】
露光光でマスクを照明し、前記マスク上のパターンの像を基板上に転写する露光方法において、
前記露光光の光路上に配置される少なくとも１つの光学素子の該露光光が通過する部分よりも広い領域に気体を吹き付けながら、前記基板を露光することを特徴とする露光方法。
【請求項３１】
リソグラフィ工程を含む電子デバイスの製造方法であって、
前記リソグラフィ工程は、請求項１〜２６の何れか一項に記載の露光装置を用いて、マスクに形成されたパターンを基板に転写することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【国際調査報告】
2003105203.tif 000020
2003105203.tif 000021
2003105203.tif 000022
2003105203.tif 000023