(57)【要約】【課題】光学部材に生じる変形、歪みをさらに小さく抑えつつ、光学部材に隔壁としての機能を十分に発揮させることができる保持装置を提供する。【解決手段】光学部材Ｌの周辺部を取り囲むように保持部材（４２，４３）が配置され、該保持部材には、光学部材に対して加圧気体を噴出し、加圧気体の静圧により保持部材と光学部材との間に所定のクリアランスを形成し、かつ該クリアランスを介した光学部材の一側の空間と他側の空間との間の気体の流通を阻止する少なくとも１つの気体静圧軸受けが設けられている。このため、気体静圧軸受けにより、保持部材に対して非接触で光学部材が保持されるとともに、その光学部材の一側の空間と他側の空間との間の気体の流通が阻止される。【選択図】  図５
2004177885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材を保持する保持装置であって、
前記光学部材の周辺部を取り囲むように配置された保持部材と；
前記保持部材に設けられ、前記光学部材に対して加圧気体を噴出し、前記加圧気体の静圧により前記保持部材と前記光学部材との間に所定のクリアランスを形成し、かつ該クリアランスを介した前記光学部材の一側の空間と他側の空間との間の気体の流通を阻止する少なくとも１つの気体静圧軸受けと；を備える保持装置。
【請求項２】
前記保持部材は、前記光学部材の側面に対向する第１対向面を有し、前記少なくとも１つの気体静圧軸受けは、前記第１対向面から前記光学部材の側面に対して前記加圧気体を噴出するラジアル軸受けを含むことを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項３】
前記保持部材は、前記光学部材の一側及び他側の少なくとも一方の面の外周縁近傍に対向する対向面を有し、
前記少なくとも１つの気体静圧軸受けは、前記対向面から前記光学部材に対して前記加圧気体を噴出するスラスト軸受けを含むことを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
【請求項４】
前記保持部材は、前記光学部材の一側及び他側の面の外周縁近傍にそれぞれ対向する第２及び第３対向面を更に有し、
前記少なくとも１つの気体静圧軸受けは、前記第２及び第３対向面から前記光学部材に対して前記加圧気体をそれぞれ噴出する第１、第２のスラスト軸受けを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の保持装置。
【請求項５】
前記光学部材を保持する請求項１〜４のいずれか一項に記載の保持装置と；
前記保持装置が、その一部に設けられ、その内部空間に照明光の光路が形成される鏡筒と；を備える光学装置。
【請求項６】
前記保持装置は、前記鏡筒の一端部及び他端部の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
【請求項７】
前記保持装置に保持された前記光学部材の一側の空間と他側の空間とは、異なるガス環境に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
【請求項８】
前記保持装置は、前記鏡筒の内部に設けられ、
前記保持装置に保持された前記光学部材は、圧力隔壁として用いられていることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
【請求項９】
前記光学部材を保持する請求項４に記載の保持装置と；
前記保持装置が、その一部に設けられ、その内部空間に照明光の光路が形成される鏡筒と；を備え、
前記保持装置に保持された前記光学部材の一側の空間と他側の空間とは、異なるガス環境に設定され、
前記保持装置を構成する前記第１のスラスト軸受け及び第２のスラスト軸受けは、互いに異なる加圧気体を噴出することを特徴とする光学装置。
【請求項１０】
エネルギビームによりマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写する露光装置であって、
前記エネルギビームにより前記マスクを照明する照明ユニットと、前記マスクから射出された前記エネルギビームを前記感光物体に投射する投影ユニットとの少なくとも一方の光学ユニットとして、請求項５〜９のいずれか一項に記載の光学装置を具備する露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、保持装置、光学装置及び露光装置に係り、更に詳しくは、レンズ、平行平面板、たとえば収差補正板などの光学部材を保持する保持装置、該保持装置が一部に設けられた光学装置、該光学装置を光学ユニットして具備する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、液晶表示素子等の製造におけるリソグラフィ工程では、種々の露光装置が用いられている。近年では、形成すべきパターンを４〜５倍程度に比例拡大して形成したマスク（レチクルとも呼ばれる）のパターンを、投影ユニットを介してウエハ等の被露光基板上に縮小転写するステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）等の投影露光装置が、主流となっている。
【０００３】
この種の投影露光装置では、レンズを隔壁として用いなければならない場合がある。例えば、投影ユニット（投影レンズ）の鏡筒内の複数のレンズ間に気密室（以下、「レンズ室」と呼ぶ）を設け、このレンズ室内の気体、例えば空気の圧力を調整することにより、その内部気体の屈折率の変化を利用して投影レンズの光学特性を調整する、空圧レンズコントローラ（以下、「空圧ＬＣ」と略述する）と呼ばれる光学特性調整機構があるが、この空圧ＬＣでは、その圧力室を構成するレンズに圧力隔壁としての機能が求められる。
【０００４】
また、ＡｒＦエキシマレーザなどの波長２００ｎｍ以下の光を露光光とする露光装置では、空気（酸素）による露光光の吸収を低減させるため、その露光光の光路中、少なくとも照明ユニット内や投影レンズの鏡筒内の気体を、空気（酸素）に対して、露光光の吸収が少ない特性を有する、窒素、又はヘリウムなどの希ガス（以下、「低吸収性ガス」とも呼ぶ）で置換（パージ）することが行われる（例えば、特許文献１参照）。このような露光装置の場合、投影レンズを構成する最下部のレンズ（先玉）や最上部の収差補正板（あるいはレンズ）などについて考えると、これらの一側の空間と他側の空間とが異なるガス環境となっており、かつこれらのガス環境を維持する必要がある。このため、上記先玉や収差補正板等には、異なる気体間を隔てる異気体隔壁としての機能が求められる。
【０００５】
【特許文献１】
国際公開第０２／３９４９１号パンフレット
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した空圧ＬＣの場合、レンズ室内部の気密性確保のためレンズをレンズ室の座面（全周座）に強く押し付ける必要があることから、レンズが大きく変形し、結像特性に悪影響を与えるという不都合があった。さらに、レンズ室内の気体の圧力を増減させると、それに伴いレンズが大きく変形する。この場合、レンズがその全周に渡って均等な圧力でレンズ室の座面に接触する、理想的な接触状態とはならないため、上記のレンズ室内の気体の圧力の増減に伴うレンズの変形は、非回転対称性、ヒステリシス性を有し、これらが結像性能に悪影響を与えるという不都合があった。
【０００７】
一方、異気体隔壁となる、先玉や収差補正板には、空圧ＬＣの圧力隔壁となる前述のレンズと同様に、気密性の確保の機能が求められる。しかし、先玉や収差補正板は、汚染したり劣化したりした場合には、交換しなければならず、交換前後で変形の再現性が厳しく要求される。このため、現状では、全周座ではなく、上記特許文献１などにも開示されるように、３点座構造を採用し、３点の突起部（島）の高さを極力低くして、先玉や収差補正板と鏡筒部との間の隙間を例えば数μｍ程度になるようにし、これにより気密性と交換前後における変形の再現性とを確保している。
【０００８】
しかしながら、次世代露光装置の有力な候補とされている、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）より更に短波長のＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）を露光光とする露光装置では、上記の数μｍ程度の隙間であっても気密性が不十分となる可能性がある。
【０００９】
本発明は、かかる事情の下でなされたもので、その第１の目的は、光学部材に生じる変形、歪みをさらに小さく抑えつつ、光学部材に隔壁としての機能を十分に発揮させることができる保持装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第２の目的は、光学部材を隔壁として用いることで、その光学特性を良好に確保することができる光学装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第３の目的は、高精度な露光を実現する露光装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、光学部材を保持する保持装置であって、前記光学部材の周辺部を取り囲むように配置された保持部材と；前記保持部材に設けられ、前記光学部材に対して加圧気体を噴出し、前記加圧気体の静圧により前記保持部材と前記光学部材との間に所定のクリアランスを形成し、かつ該クリアランスを介した前記光学部材の一側の空間と他側の空間との間の気体の流通を阻止する少なくとも１つの気体静圧軸受けと；を備える保持装置である。
【００１３】
これによれば、光学部材の周辺部を取り囲むように保持部材が配置され、該保持部材には、光学部材に対して加圧気体を噴出し、加圧気体の静圧により保持部材と光学部材との間に所定のクリアランスを形成し、かつ該クリアランスを介した光学部材の一側の空間と他側の空間との間の気体の流通を阻止する少なくとも１つの気体静圧軸受けが設けられている。すなわち、本発明の保持装置では、気体静圧軸受けにより、保持部材に対して非接触で光学部材が保持されるとともに、その光学部材の一側の空間と他側の空間との間の気体の流通が阻止される。従って、光学部材に生じる変形、歪みをさらに小さく抑えつつ、光学部材に隔壁としての機能を十分に発揮させることができる。
【００１４】
この場合において、請求項２に記載の保持装置の如く、前記保持部材は、前記光学部材の側面に対向する第１対向面を有し、前記少なくとも１つの気体静圧軸受けは、前記第１対向面から前記光学部材の側面に対して前記加圧気体を噴出するラジアル軸受けを含むこととすることができる。
【００１５】
また、上記請求項１に記載の保持装置において、請求項３に記載の保持装置の如く、前記保持部材は、前記光学部材の一側及び他側の少なくとも一方の面の外周縁近傍に対向する対向面を有し、前記少なくとも１つの気体静圧軸受けは、前記対向面から前記光学部材に対して前記加圧気体を噴出するスラスト軸受けを含むこととすることができる。
【００１６】
上記請求項２に記載の保持装置において、請求項４に記載の保持装置の如く、前記保持部材は、前記光学部材の一側及び他側の面の外周縁近傍にそれぞれ対向する第２及び第３対向面を更に有し、前記少なくとも１つの気体静圧軸受けは、前記第２及び第３対向面から前記光学部材に対して前記加圧気体をそれぞれ噴出する第１、第２のスラスト軸受けを更に含むこととすることができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記光学部材を保持する請求項１〜４のいずれか一項に記載の保持装置と；前記保持装置が、その一部に設けられ、その内部空間に照明光の光路が形成される鏡筒と；を備える光学装置である。
【００１８】
これによれば、その内部空間に照明光の光路が形成される鏡筒の一部に、光学部材を保持する請求項１〜４のいずれか一項に記載の保持装置が設けられている。従って、例えば保持装置が、鏡筒の一側及び他側の少なくとも一方に設けられる場合には、保持装置に保持された光学部材が、鏡筒の内部と外部との隔壁となり、鏡筒の内部と外部との間の気体の流通が阻止される。この場合において、例えば鏡筒内部と外部とで気体（ガス）環境が異なる場合には、保持装置に保持された光学部材が異気体隔壁として機能し、その光学部材によって、鏡筒内部と外部との間の気体の流通が阻止される。また、例えば保持装置が、鏡筒の内部に設けられる場合には、鏡筒内部の保持装置に保持された光学部材の一側の空間と他側の空間との間の気体の流通が阻止される。従って、例えば、鏡筒の内部に保持装置を２つ設け、それぞれの保持装置によって保持された光学部材相互間の空間を、鏡筒内部の他の空間から隔離することによって、光学部材相互間の空間を圧力室とすることができ、この場合にはそれぞれの保持装置に保持された光学部材が圧力隔壁として機能する。いずれの場合にも、結果的に、光学装置の光学特性を良好に維持することが可能となる。
【００１９】
この場合において、請求項６に記載の光学装置の如く、前記保持装置は、前記鏡筒の一端部及び他端部の少なくとも一方に設けられていることとすることができる。
【００２０】
上記請求項５に記載の光学装置において、請求項７に記載の光学装置の如く、前記保持装置に保持された前記光学部材の一側の空間と他側の空間とは、異なるガス環境に設定されていることとすることができる。
【００２１】
上記請求項５に記載の光学装置において、請求項８に記載の光学装置の如く、前記保持装置は、前記鏡筒の内部に設けられ、前記保持装置に保持された前記光学部材は、圧力隔壁として用いられていることとすることができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、前記光学部材を保持する請求項４に記載の保持装置と；前記保持装置が、その一部に設けられ、その内部空間に照明光の光路が形成される鏡筒と；を備え、前記保持装置に保持された前記光学部材の一側の空間と他側の空間とは、異なるガス環境に設定され、前記保持装置を構成する前記第１のスラスト軸受け及び第２のスラスト軸受けは、互いに異なる加圧気体を噴出することを特徴とする光学装置である。
【００２３】
これによれば、その内部空間に照明光の光路が形成される鏡筒の一部に光学部材を保持する請求項４に記載の保持装置が設けられている。そして、保持装置に保持された光学部材の一側の空間と他側の空間とは、異なるガス環境に設定され、保持装置を構成する第１のスラスト軸受け及び第２のスラスト軸受けは、互いに異なる加圧気体を噴出する。従って、保持装置に保持された光学部材が異気体隔壁として機能し、その光学部材の一側の空間と他側の空間との間の気体の流通が阻止される。従って、本発明によれば、前述と同様に、光学装置の光学特性を良好に維持することが可能となるとともに、第１のスラスト軸受け及び第２のスラスト軸受けから、それぞれが配置された空間内の気体と同一種類の加圧気体を噴出させることにより、それぞれのガス環境を良好に維持することが可能となる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明は、エネルギビームによりマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写する露光装置であって、前記エネルギビームにより前記マスクを照明する照明ユニットと、前記マスクから射出された前記エネルギビームを前記感光物体に投射する投影ユニットとの少なくとも一方の光学ユニットとして、請求項５〜９のいずれか一項に記載の光学装置を具備する露光装置である。
【００２５】
これによれば、照明ユニット及び投影ユニットの少なくとも一方の光学ユニットとして、請求項５〜９のいずれか一項に記載の光学装置を具備するので、その光学ユニットの光学特性を良好に維持することができ、結果的に、感光物体に対するパターンの転写精度を良好に維持した、高精度な露光が可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１には、一実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、エネルギビームとしての真空紫外域に属する露光用の照明光（以下、「露光光」と略述する）ＥＬをマスクとしてのレチクルＲに照射して、該レチクルＲに形成されたパターンを光学装置としての投影ユニットＰＵを介して感光物体としてのウエハＷ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。
【００２７】
この露光装置１００は、不図示の光源及び照明ユニットＩＵを含み、露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する照明系、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に投射する投影ユニットＰＵ、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ等を備えている。
【００２８】
前記光源としては、ここでは、波長約１２０ｎｍ〜約１９０ｎｍの真空紫外域に属する光を発する光源、例えば出力波長１５７ｎｍのフッ素レーザ（Ｆ２レーザ）が用いられている。なお、光源として、出力波長１４６ｎｍのクリプトンダイマーレーザ（Ｋｒ２レーザ）、出力波長１２６ｎｍのアルゴンダイマーレーザ（Ａｒ２レーザ）などの他の真空紫外光源は勿論、出力波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、あるいは出力波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ等の近紫外光源を用いても構わない。
【００２９】
光源は、ビームマッチングユニットと呼ばれる光軸調整用の光学系を一部に含む送光光学系（ビームライン）を介して照明ユニットＩＵを構成する照明系ハウジング１２の一端に接続されている。光源は、実際には、照明ユニットＩＵ及び投影ユニットＰＵ等を含む露光装置本体が設置されるクリーンルームとは別のクリーン度の低いサービスルーム、あるいはクリーンルーム床下のユーティリティスペースなどに設置されている。
【００３０】
前記照明ユニットＩＵは、内部を外部から隔離する照明系ハウジング１２と、その内部に所定の位置関係で配置されたオプティカル・インテグレータを含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、レチクルブラインド、及びダイクロイックミラー等（いずれも不図示）から成る照明光学系とを含んで構成されている。この照明光学系は、例えば特開平６−３４９７０１号公報（対応米国特許第５，５３４，９７０号）などに開示されるものと同様の構成となっている。なお、オプティカル・インテグレータとしては、フライアイレンズ、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等を用いることができる。
【００３１】
照明ユニットＩＵでは、回路パターン等が形成されたレチクルＲ上のスリット状の照明領域（前記レチクルブラインドで規定される）を露光光ＥＬによりほぼ均一な照度で照明する。
【００３２】
ところで、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の、かかる波長帯域の光に対し強い吸収特性を有するガス（以下、適宜「吸収性ガス」と呼ぶ）を排除する必要がある。このため、本実施形態では、照明系ハウジング１２の内部に、真空紫外域の光に対して吸収性ガスに比べて吸収が少ない特性を有する特定ガス、例えば窒素、及びヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどの希ガス、又はそれらの混合ガス（以下、適宜「低吸収性ガス」と呼ぶ）を満たしている。この結果、照明系ハウジング１２内の吸収性ガスの濃度は数ｐｐｍ以下の濃度となっている。
【００３３】
なお、本実施形態では、光源及び送光光学系内部の光路にも上記照明系ハウジング１２と同様に低吸収性ガスが満たされている。
【００３４】
前記レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲを保持してマスク室としてのレチクル室１５内に配置されている。このレチクル室１５は、照明系ハウジング１２にＯリング等のシール部材２０を介して隙間なく接合された上部隔壁１８ａと、該上部隔壁１８ａを支持する中央に段付きの開口２２ａが形成されたボディの一部を構成する厚板状の支持部材２２と、該支持部材２２の下方に配置され、投影ユニットＰＵに隙間無く接合されるとともに支持部材２２にＯリング等のシール部材２４を介して隙間なく接合された下部隔壁１８ｂとによって形成されている。上部隔壁１８ａ及び下部隔壁１８ｂは、ステンレス（ＳＵＳ）等の脱ガスの少ない材料にて形成されている。
【００３５】
前記支持部材２２の中央に形成された段付きの開口２２ａ内に、レチクルベース定盤１９が上方から嵌め込まれ、該レチクルベース定盤１９は、支持部材２２によって水平に支持されている。
【００３６】
レチクル室１５の内部には低吸収性ガス、例えば窒素が常時フローされている。これは、真空紫外の露光波長を使用する露光装置では、酸素等の吸収性ガスによる露光光の吸収を避けるために、レチクルＲの近傍も低吸収性ガスで置換する必要があるためである。このレチクル室１５内は窒素の濃度が数ｐｐｍ以下の濃度となっている。
【００３７】
これを更に詳述すると、レチクル室１５の上部隔壁１８ａには、給気管路１６の一端と、排気管路１７の一端とがそれぞれ接続されている。給気管路１６の他端と排気管路１７の他端とは、それぞれ不図示の窒素ガス供給装置に接続されている。そして、窒素ガス供給装置から給気管路を介して常時高純度の窒素ガスが供給され、レチクル室１５内部のガスが排気管路１７を介して窒素ガス供給装置に戻され、このようにして、窒素ガスが循環使用されるようになっている。窒素ガス供給装置には、ガス精製装置が内蔵されており、このガス精製装置の作用により、窒素ガス供給装置とレチクル室１５内部とを含む循環経路により窒素ガスを長時間に渡って循環使用しても、レチクル室１５内の窒素ガス以外の吸収性ガス（酸素、水蒸気、有機物等）の濃度は数ｐｐｍ以下の濃度に維持できるようになっている。なお、レチクル室１５内に圧力センサ、吸収性ガス濃度センサ等のセンサを設け、該センサの計測値に基づいて、不図示の制御装置を介して窒素ガス供給装置に内蔵されたポンプの作動、停止を適宜制御することとしても良い。
【００３８】
照明系ハウジング１２の下端には、照明系ハウジング１２の内部空間と露光すべきレチクルＲが配置されるレチクル室１５の内部空間とを分離するとともに、実質的にレチクル室１５の天井部の一部を構成する光透過窓（不図示）が配置されている。この光透過窓は、照明ユニットＩＵからレチクルＲに照射される露光光ＥＬの光路上に配置されるため、露光光としての真空紫外光に対して透過性の高いホタル石等の結晶材料によって形成されている。
【００３９】
前記レチクルステージＲＳＴは、レチクルＲをレチクルベース定盤１９上でＹ軸方向に大きなストロークで直線駆動するとともに、Ｘ軸、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に関して微小駆動が可能な構成となっている。
【００４０】
これを更に詳述すると、レチクルステージＲＳＴは、実際には、レチクルベース定盤１９上をリニアモータ等を含む不図示のレチクル駆動系によってＹ軸方向に所定ストロークで駆動されるレチクル走査ステージと、このレチクル走査ステージ上に搭載されレチクルＲを吸着保持するレチクル微動ステージとを含んで構成されている。レチクル微動ステージは、レチクル駆動系によってＸＹ面内で微少駆動（回転を含む）可能に構成されている。このように、レチクルステージＲＳＴは、複数のステージから構成されるが、以下の説明では、レチクルステージＲＳＴは、レチクル駆動系によってＸＹ面内の微動（θｚ回転を含む）とＹ軸方向の走査駆動が可能な単一のステージであるものとして説明する。
【００４１】
レチクル室１５の上部隔壁１８ａの＋Ｙ側の側壁には光透過窓７１が設けられている。これと同様に図示は省略されているが、上部隔壁１８ａの−Ｘ側（図１における紙面奥側）の側壁にも光透過窓が設けられている。これらの光透過窓は、上部隔壁１８ａに形成された窓部（開口部）に該窓部を閉塞する光透過部材、ここでは一般的な光学ガラスを取り付けることによって構成されている。この場合、光透過窓７１を構成する光透過部材の取り付け部分からのガス漏れが生じないように、取り付け部には、インジウム、ガリウム、軟金属、銅等の金属シールや、漆、重合ガラス、フッ素系樹脂による封止（シーリング）が施されている。なお、上記フッ素系樹脂としては、８０℃で２時間加熱し、脱ガス処理が施されたものを使うことが望ましい。
【００４２】
前記レチクルステージＲＳＴの＋Ｙ側の端部には、平面鏡から成るＹ移動鏡７２ＹがＸ軸方向に延設されている。このＹ移動鏡７２Ｙにほぼ垂直にレチクル室１５の外部で支持部材２２に保持されたレーザ干渉計から成るレチクルＹ干渉計７４Ｙからの測長ビームが光透過窓７１を介して投射される。そして、その反射光が光透過窓７１を介してレチクルＹ干渉計７４Ｙ内部のディテクタによって受光され、投影ユニットＰＵの側面に固定された参照鏡（固定鏡）Ｍｒｙの位置を基準としてＹ移動鏡７２Ｙの位置、すなわちレチクルＲのＹ位置が検出される。
【００４３】
同様に、図示は省略されているが、レチクルステージＲＳＴの−Ｘ側の端部には、平面鏡から成るＸ移動鏡がＹ軸方向に延設されている。そして、このＸ移動鏡を介して不図示のレチクルＸ干渉計によって上記と同様にしてＸ移動鏡の位置、すなわちレチクルＲのＸ位置が検出される。
【００４４】
このように、本実施形態では、レーザ干渉計（レチクルＹ干渉計、レチクルＸ干渉計）、すなわちレーザ光源、プリズム等の光学部材及びディテクタ等がレチクル室１５の外部に配置されているので、レーザ干渉計を構成するディテクタ等から仮に微量の吸収性ガスが発生しても、これが露光に対して悪影響を及ぼすことがないようになっている。
【００４５】
なお、例えば、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（前述のＹ移動鏡７２Ｙ及びＸ移動鏡それぞれの反射面に相当）を形成しても良い。また、レチクルステージＲＳＴの走査方向（本実施形態ではＹ軸方向）の位置検出に用いられるＸ軸方向に伸びた反射面の代わりに、少なくとも１つのレトロリフレクタを用いても良い。ここで、レチクルＹ干渉計７４ＹとレチクルＸ干渉計の一方、例えばレチクルＹ干渉計７４Ｙは、測長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクルＹ干渉計の計測値に基づきレチクルステージＲＳＴのＹ位置に加え、θｚ方向の回転も計測できるようになっている。
【００４６】
上記２つの干渉計の検出値（計測値）は不図示の制御装置に供給されており、制御装置では、これらの干渉計の検出値に基づいてレチクルステージＲＳＴの位置制御を行うようになっている。
【００４７】
さらに、レチクルステージＲＳＴがリニアモータ等によって駆動されると、この駆動によって生じる反力によりレチクルステージＲＳＴと逆向きに移動するカウンタマスを有する、運動量保存則を利用した反力キャンセル機構（不図示）が設けられている。この反力キャンセル機構により、レチクルステージＲＳＴの駆動時に生じる反力に起因する振動が支持部材２２及び下部隔壁１８ｂを介して投影ユニットＰＵに伝達されるのが防止されている。また、この反力キャンセル機構とレチクルステージＲＳＴとを含む系の運動量が保存され、レチクルステージＲＳＴの位置にかかわらず、その系の重心は変化しないので、レチクルステージＲＳＴの移動に起因する偏荷重も発生しないようになっている。
【００４８】
前記投影ユニットＰＵは、図１にその一部が破砕して示される鏡筒５０と、該鏡筒５０の内部にホルダをそれぞれ介して保持された共通のＺ軸方向の光軸を有する複数枚のレンズエレメントＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、……から成る投影光学系とを備えている。本実施形態では、各レンズエレメントの素材として、ホタル石、フッ化リチウム等のフッ化物結晶が用いられている。この場合、投影光学系として、例えば両側テレセントリックな縮小系かつ屈折光学系が用いられている。この投影光学系の投影倍率βは例えば１／４あるいは１／５である。前述の如く、照明ユニットＩＵからの露光光ＥＬによりレチクルＲが照明されると、レチクルＲに形成された回路パターンが投影ユニットＰＵによりウエハＷ上のショット領域に縮小投影され、回路パターンの縮小像が転写形成される。
【００４９】
投影ユニットＰＵは、ボディの一部を構成するメインフレーム１１４に形成された平面視（上方から見て）Ｕ字型の開口内に横方向から挿入され、鏡筒５０の外周部に設けられたフランジ部ＦＬＧを介してメインフレーム１１４に固定されている。
【００５０】
また、光源が、出力波長１５７ｎｍのＦ２レーザ等の真空紫外光源である本実施形態においては、投影ユニットＰＵ中の光路の気体は、真空紫外光に対する吸収の少ないヘリウム等の希ガスや窒素ガス（低吸収性ガス）で置換する必要がある。また、真空紫外光源を有する露光装置では、投影光学系のレンズ材料が、熱膨張係数の大きなホタル石等の結晶材料に限られる。従って、レンズが露光光ＥＬを吸収することにより発生する温度上昇が、レンズの結像特性等に対して与える影響が非常に大きいので、本実施形態では、上記低吸収性ガスのうち、冷却効果の大きなヘリウムガスを採用することとしている。
【００５１】
すなわち、投影ユニットＰＵのフランジ部ＦＬＧには、投影ユニットＰＵの鏡筒５０の内部と外部とを連通する状態で給気経路、排気経路（いずれも不図示）がそれぞれ形成されている。これら給気経路、排気経路には、投影ユニットＰＵの外部から給気管路３０の一端部、排気管路３１の一端部がそれぞれ接続されており、給気管路３０の他端部は、鏡筒５０内にヘリウムガスを供給し、鏡筒５０内部のガスを排気する不図示のガス循環装置の一端に接続され、排気管路３１の他端部はガス循環装置の他端に接続されている。
【００５２】
ガス循環装置は、給気管路３０、排気管路３１を介して高純度のヘリウムガスを鏡筒５０内に常時フローすることにより、鏡筒５０内部のガスを高純度のヘリウムガスに常時置換するようになっている。これにより、鏡筒５０内部の吸収性ガスの濃度は常時数ｐｐｍ以下の濃度に維持されている。なお、ガス循環装置には、ガス精製装置が内蔵されており、このガス精製装置の作用により、ガス循環装置と鏡筒５０内部とを含む循環経路で、ヘリウムガスを長時間に渡って循環使用しても、鏡筒５０内の吸収性ガスの濃度を数ｐｐｍ以下の濃度に維持することができる。なお、鏡筒５０内部に圧力センサ、濃度センサ等のセンサを設け、該センサの計測値に基づいて、ガス循環装置に内蔵されたポンプの作動、停止を不図示の制御装置を介して適宜制御することとしても良い。
【００５３】
ここで、給排気をフランジ部ＦＬＧを介して行うのは、機械強度の高いフランジ部ＦＬＧを使用することで、フランジ部ＦＬＧに接続されたヘリウムガスの給気管路３０、排気管路３１を経由して投影ユニットＰＵに伝達される振動の影響を最小限に抑えるためである。
【００５４】
ところで、ヘリウムガスは、窒素や空気との屈折率差が大きいため、ヘリウムガスを満たした投影ユニットＰＵの鏡筒５０内部に、レチクル室１５中の窒素ガス、及び後述するウエハ側空間中の窒素ガスが、わずかでも混入すると、内部のヘリウムガスの屈折率の変動により、投影光学系の結像性能が大幅に悪化し、装置性能が低下してしまう。このため、本実施形態では、投影ユニットＰＵの鏡筒５０の上端部（＋Ｚ側端部）及び下端部（−Ｚ側端部）に鏡筒５０内部のヘリウムガスと外部の窒素ガスとをほぼ完全に隔離する保持装置としての第１、第２隔離機構６０、８０が採用されている。また、鏡筒５０における、第１隔離機構６０と第２隔離機構８０との間の構造は、鏡筒５０の内部空間が外部空間に対して気密構造となっている。鏡筒が部分鏡筒の積層で構成されている場合であっても、部分鏡筒の間にフッ素系樹脂のシール部材、インジウム、ガリウム、軟金属、銅等の金属シールや、漆、重合ガラスを介在させたり、また、排気溝が形成されたスペーサを介在させたりして、鏡筒の内部空間と外部空間とを隔離しても良い。なお、第１、第２の隔離機構６０、８０については、更に後述する。
【００５５】
前記ウエハステージＷＳＴは、投影ユニットＰＵの下方に配置されたベースＢＳの上方に載置されている。ベースＢＳは、複数の防振ユニット（不図示）を介して床面上で水平に支持されている。これらの複数の防振ユニットによって、床面からの微振動がマイクロＧレベルで絶縁されている。
【００５６】
前記ウエハステージＷＳＴは、例えばリニアモータ等から成る不図示のウエハ駆動系によって前記ベースＢＳの上面に沿ってＸＹ２次元方向に自在に駆動されるＸＹステージ３２と、該ＸＹステージ３２上に搭載され、不図示の駆動系（ボイスコイルモータなど）によりＺ軸方向及びＸＹ面に対する傾斜方向（Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向））に微小駆動されるウエハテーブル３４とを備えている。ウエハテーブル３４上に不図示のウエハホルダを介してウエハＷが例えば真空吸着によって保持されている。
【００５７】
前記ウエハテーブル３４の＋Ｙ側の端部には、平面鏡から成るＹ移動鏡３６ＹがＸ軸方向に延設されている。このＹ移動鏡３６Ｙにほぼ垂直にＹ軸レーザ干渉計３７Ｙからの測長ビームが投射される。そして、その反射光がＹ軸レーザ干渉計３７Ｙ内部のディテクタによって受光され、投影ユニットＰＵの鏡筒５０の側面に固定された参照鏡（固定鏡）Ｍｗｙの位置を基準としてＹ移動鏡３６Ｙの位置、すなわちウエハＷのＹ位置が検出される。
【００５８】
同様に、図示は省略されているが、ウエハテーブル３４の−Ｙ側の端部には、平面鏡から成るＸ移動鏡がＹ軸方向に延設されている。そして、このＸ移動鏡を介してＸ軸レーザ干渉計（不図示）によって上記と同様にしてＸ移動鏡の位置、すなわちウエハＷのＸ位置が検出される。
【００５９】
なお、例えば、ウエハテーブル３４の端面を鏡面加工して反射面（Ｙ移動鏡３６Ｙ、Ｘ移動鏡それぞれの反射面に相当）を形成しても良い。また、Ｘ軸レーザ干渉計及びＹ軸レーザ干渉計は測長軸を複数有する多軸干渉計であり、ウエハテーブル３４のＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。
【００６０】
上記２つのレーザ干渉計の検出値（計測値）は不図示の制御装置に供給されており、制御装置では、これらのレーザ干渉計の検出値をモニタしつつ、ウエハ駆動系及び駆動系を介してウエハテーブル３４の位置制御を行うようになっている。
【００６１】
本実施形態のように、真空紫外の露光波長を使用する露光装置では、酸素等の吸収性ガスによる露光光の吸収を避けるために、投影ユニットＰＵからウエハＷまでの光路についても窒素や希ガスで置換する必要がある。このため、本実施形態では、投影ユニットＰＵの下端部に、図１に示されるように、複数の窒素噴射ノズル４０が設けられており、これらの窒素噴射ノズル４０を介して不図示の窒素ガス供給装置からの窒素ガスが投影ユニットＰＵとウエハＷとの間の空間に噴出され、該空間内で窒素ガスによる局所パージが行われている。
【００６２】
なお、前述のレチクル室１５と同様に、投影ユニットＰＵとベースＢＳとに対して隙間無く接合された隔壁を設け、該隔壁によってウエハステージＷＳＴを収容するウエハ室を形成しても良い。この場合も、ウエハ室の隔壁は、ステンレス（ＳＵＳ）等の脱ガスの少ない材料にて形成することが望ましい。また、ウエハ室内もレチクル室１５と同様に、窒素ガスを常時供給することとすれば良い。この場合において、ウエハ室を形成する隔壁に窓部を設け、該窓部を介してレーザ干渉計の測長ビームを移動鏡に照射することとしても良い。
【００６３】
前記投影ユニットＰＵの鏡筒５０の上端部には、前述の如く、鏡筒５０内部からレチクル室１５への気体の流出、及びレチクル室１５から鏡筒５０の内部への気体の流入をほぼ完全に抑制するための第１隔離機構６０が設けられている。以下、この第１隔離機構６０について、図２〜図８に基づいて詳述する。
【００６４】
図２には、第１隔離機構６０が取り出して斜視図にて示され、図３には、第１隔離機構６０が一部省略して平面図にて示されている。図４には、図３のＡ−Ａ線断面図、図５には、図３のＢ−Ｂ線断面図、図６には、図３のＣ−Ｃ線断面図、図７には、図３のＤ−Ｄ線断面図、図８には図３のＥ−Ｅ線断面図がそれぞれ示されている。
【００６５】
第１隔離機構６０は、図２、図３及び図４を総合するとわかるように、その中央部に段つきの円形凹部４２ａが形成され、該円形凹部４２ａの中央に円形開口４２ｂ（図４参照）が形成された全体として円環状の下部保持部材４２と、該下部保持部材４２の円形凹部４２ａ上に載置され、中央に円形開口４３ａ（図４参照）が形成された下部保持部材４２より小径の円環状の上部保持部材４３とを備えている。第１隔離機構６０は、さらに、上部保持部材４３の上面に固定され、中央に円形開口４４ａを有する所定厚さの円環状部材から成る上部プレート４４と、前記下部保持部材４２の下面側に固定され、その中央に段部４５ａ（図４参照）が形成され、該段部４５ａの中央に円形開口４５ｂが形成された所定厚さの円環状部材から成る下部プレート４５とを備えている。前記円形開口４２ｂ、４３ａ、４４ａ及び４５ｂは、同心でかつほぼ同一直径とされている。
【００６６】
前記上部保持部材４３と下部保持部材４２とによって、ホタル石などのフッ化物結晶から成る平面視（上方から見て）円形の光学部材Ｌの周縁部近傍が保持されている（この保持の仕組みについてはさらに後述する）。光学部材Ｌは、レンズエレメントでも良いし、平行平板、あるいは収差補正板でも良い。光学部材Ｌが凸レンズ又は凹レンズなどである場合には、その周縁部近傍の上部保持部材４３と下部保持部材４２とに対向する部分に上面及び下面がともに平面となる鍔部を形成しても良い。
【００６７】
上部保持部材４３には、図４〜図８を総合するとわかるように、光学部材Ｌの側面に所定の第１クリアランス、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して対向する第１対向面４６と、光学部材Ｌの上面（一側の面）に所定の第２クリアランス、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して対向する第２対向面４７が形成されている。また、下部保持部材４２には、図４〜図８を総合するとわかるように、光学部材Ｌの下面（他側の面）に所定の第３クリアランス、例えば数μｍ程度のクリアランスを介して対向する第３対向面４８が形成されている。
【００６８】
すなわち、第１隔離機構６０では、上部保持部材４３と下部保持部材４２とが一体化され、これによって光学部材Ｌの周辺部を取り囲むように配置された保持部材が構成されている。
【００６９】
前記上部プレート４４は、図３及び図７を総合するとわかるように、複数本のねじ４９によって上部保持部材４３の上面に固定されている。また、前記下部プレート４５は、図３及び図８を総合するとわかるように、複数本のねじ５１によって下部保持部材４２の下面に固定されている。すなわち、このようにして、上部保持部材４３と下部保持部材４２とから成る保持部材と、上部プレート４４と、下部プレート４５とが一体化されて第１隔離機構６０が構成され、この第１隔離機構６０（光学部材Ｌを含む）の全体が、図１では、投影ユニットＰＵの鏡筒５０上端の開口を閉塞する状態で取り付けられている。
【００７０】
前記上部保持部材４３の側面には、例えば図３に示されるように、ラジアル給気用の第１ガス継手５２の一端部及びスラスト給気用の第２ガス継手５３の一端部が所定間隔で取り付けられている。この場合、第２ガス継手５３の取り付け位置を基準として、第１ガス継手５２は、図３における反時計回り方向に約３３°の角度を成す位置に取り付けられている。
【００７１】
また、図３及び図４を総合するとわかるように、下部保持部材４２の上面には、第２ガス継手５３の近傍にＬ字状のスラスト給気用の第３ガス継手５４が取り付けられている。この第３ガス継手５４の取り付け位置は、図３の平面図に示されるように、第２ガス継手５３の取り付け位置を基準として、時計回り方向に約１１°の角度を成す位置となっている。
【００７２】
本実施形態では、第１ガス継手５２の他端部、第３ガス継手５４の他端部には、不図示のガス管の一端がそれぞれ接続され、これらのガス管の他端は、高純度ヘリウムガス供給装置にそれぞれ接続されている。また、第２ガス継手５３の他端部には、不図示のガス管の一端が接続され、そのガス管の他端は、不図示の窒素ガス供給装置に接続されている。
【００７３】
前記第１ガス継手５２には、図６に示されるように、その軸方向にラジアル給気孔５２ａが形成されており、上部保持部材４３の内部には、ラジアル給気孔５２ａに連通するＬ字状の給気路５５が形成されている。この給気路５５は、ラジアル給気孔５２ａと連通する幹路５５ａと、該幹路５５ａから光学部材Ｌの中心方向に伸びる第１分岐路５５ｂと、幹路５５ａから上方（上部プレート４４側）に延びる第２分岐路５５ｃとを含む。上部保持部材４３の第１対向面４６には、第１分岐路５５ｂに連通するラジアル給気絞り５８１が形成されている。このラジアル給気絞り５８１は、一種のノズルの役目を果たす。
【００７４】
上部プレート４４の下端部には、図４〜図８を総合するとわかるように、第２分岐路５５ｃに連通する環状の凹溝から成るラジアル給気通路５６が形成されている。また、上部保持部材４３には、所定角度間隔で、図４に給気路５７１として代表して示される複数のＬ字状の給気路５７ｉ（ｉ＝１，２、……）が、ラジアル給気通路５６に連通して形成されている。各給気路５７ｉは、前述の給気路５５と同様に構成され、各給気路５７ｉにそれぞれ対向して上部保持部材４３の第１対向面４６には、当該各給気路５７ｉに連通するラジアル給気絞り５８ｊ（ｊ＝２，３、……）が形成されている。上部保持部材４３には、図４に代表して示されるように、各給気路５７ｉのラジアル給気絞り５８ｊとは反対側の端部付近に雌ねじが形成され、該雌ねじに螺合する雄ねじを有するボルト５９によって、給気路５７ｉの外側の開口端が塞がれている。本実施形態の第１隔離機構６０では、図３の平面図に示されるように、上部保持部材４３の側面の全周に渡って、所定間隔でボルト５９が取り付けられており、各ボルト５９に対応して給気路５７ｉ及びラジアル給気絞り５８ｊが設けられている。そして、外部の高純度ヘリウムガス供給装置から第１ガス継手５２に形成されたラジアル給気孔５２ａを介して供給された高純度のヘリウムガスが、給気路５５を介してラジアル給気絞り５８１から光学部材Ｌの側面に向けて噴出されるとともに、給気路５５、ラジアル給気通路５６、及び給気路５７ｉをそれぞれ介してラジアル給気絞り５８ｊ（ｊ＝２，３、……）のそれぞれから光学部材Ｌの側面に向けて噴出される。すなわち、光学部材Ｌの側面に対し、これに対向する上部保持部材４３の第１対向面４６に所定間隔で設けられたラジアル給気絞り５８１及びラジアル給気絞り５８ｊ（ｊ＝２、３、……）を介してヘリウムガスが噴出され、光学部材Ｌの側面と上部保持部材４３の第１対向面４６との間に、数μｍ程度の第１クリアランスが形成されるようになっている。
【００７５】
また、図４〜図８を総合するとわかるように、上部保持部材４３の第１対向面４６には、全周に渡って凹溝から成る一対の排気溝６１ａ、６１ｂが形成されている。これらの排気溝６１ａ、６１ｂは、ラジアル給気絞り５８１及び５８ｊを上下で挟む位置にそれぞれ形成されている。そして、上部保持部材４３には、図８にラジアル排気孔６２１として代表して示されるような複数のラジアル排気孔６２ｋ（ｋ＝１、２、……）がその外周面に所定間隔で形成されている（図２参照）。各ラジアル排気孔６２ｋに対応して、図８に示されるように、上部保持部材４３の第１対向面４６には排気溝６１ａ、６１ｂからラジアル排気孔６２ｋに連通する各一対の排気通路６３ｋ、６４ｋ（ｋ＝１、２、……）が形成されている。このため、前述の如く、光学部材Ｌの側面と上部保持部材４３の第１対向面との間に噴出されたヘリウムガスが、その圧力と外部の圧力との差によって、排気溝６１ａ、６１ｂ、排気通路６３ｋ、６４ｋ（ｋ＝１、２、……）を介して、ラジアル排気孔６２ｋから外部に流出するようになっている。
【００７６】
すなわち、本実施形態では、このようにして、上部保持部材４３の第１対向面４６を含む部分（第１対向面部）によって、実質的に、光学部材Ｌの側面に対向する第１対向面４６から光学部材Ｌの側面に対して加圧気体としての高純度のヘリウムガスを噴出する差動排気型の気体静圧軸受けであるラジアル軸受けが構成されている。
【００７７】
前記第２ガス継手５３には、図５に示されるように、その軸方向に第１スラスト給気孔５３ａが形成されており、上部保持部材４３の内部には、第１スラスト給気孔５３ａに連通するＴ字状の給気路６５が形成されている。この給気路６５は、第１スラスト給気孔５３ａに連通する幹路６５ａと、該幹路６５ａの第１スラスト給気孔５３ａとは反対側の端部に連通する上下方向に延びる給気路６５ｂとを有している。上部プレート４４の下端部には、給気路６５ｂの上端に連通し、上部プレート４４の半径方向に所定長さで伸びる凹部から成る給気路６６が形成されている。上部保持部材４３には、給気路６６の一側（光学部材Ｌの中心側）の端部に連通する給気路６７が形成されている。光学部材Ｌの上面に対向する上部保持部材４３の第２対向面４７には、該対向面４７の下方の空間と給気路６７とを連通するスラスト給気絞り６８１が形成されている。このスラスト給気絞り６８１は、一種のノズルの役目を果たす。
【００７８】
また、上部保持部材４３の下端部には、図４〜図８を総合するとわかるように、給気路６５ｂの下端に連通する環状の凹溝から成る第１スラスト給気通路６９が形成されている。また、上部保持部材４３及び上部プレート４４には、前述した給気路６５、給気路６６及び給気路６７から成る給気通路と同様の複数の給気通路が、第１スラスト給気通路６９に連通して、かつ円周方向に沿って所定間隔で形成されている。そして、各給気通路の第２対向面４７側の端部に前述のスラスト給気絞り６８１と同様のスラスト給気絞り（便宜上「スラスト給気絞り６８ｍ（ｍ＝２，３、……）」とする）がそれぞれ形成されている。
【００７９】
そして、外部の窒素ガス供給装置から第２ガス継手５３に形成された第１スラスト給気孔５３ａを介して供給された窒素ガスが、給気路６５、給気路６６及び給気路６７を介してスラスト給気絞り６８１から光学部材Ｌの上面に向けて噴出されるとともに、給気路６５、第１スラスト給気通路６９、及びこれに連通する給気通路のそれぞれを介して各スラスト給気絞り６８ｌから光学部材Ｌの上面に向けて噴出される。すなわち、光学部材Ｌの上面に対し、これに対向する上部保持部材４３の第２対向面４７に所定間隔で設けられたスラスト給気絞り６８１、６８ｍ（ｍ＝２，３、……）を介して窒素ガスが噴出され、光学部材Ｌの上面と上部保持部材４３の第２対向面４７との間に、数μｍ程度の第２クリアランスが形成されるようになっている。
【００８０】
また、上部保持部材４３及び上部プレート４４には、図２及び図３に示されるように、円周方向に沿ってほぼ等間隔で、上記の第２クリアランスと上部プレート４４の上方の空間とを連通する排出路７０が形成されている。各排出路７０は、図７に代表して示されるように、上部保持部材４３に形成された排気路７０ａと、上部プレート４４に排気路７０ａに連通する状態で形成された第１スラスト排気孔７０ｂとによって形成されている。このため、前述の如く、光学部材Ｌの上面と上部保持部材４３の第２対向面４７との間に噴出された窒素ガスが、その圧力と外部の圧力との差によって、複数の排出路７０のそれぞれから外部に流出するようになっている。また、図７に代表して示されるように、光学部材Ｌの上面と上部保持部材４３の第２対向面４７との間に噴出された窒素ガスは、光学部材Ｌの上面に沿って上部保持部材４３の内周面の内側に向かっても流出するようになっている。
【００８１】
すなわち、本実施形態では、このようにして、上部保持部材４３の第２対向面４７を含む部分（第２対向面部）によって、実質的に、光学部材Ｌの上面に対向する第２対向面４７から光学部材Ｌの上面に対して加圧気体としての窒素ガスを噴出する差動排気型の気体静圧軸受けである第１のスラスト軸受けが構成されている。
【００８２】
前記第３ガス継手５４には、図４に示されるように、その内部にＬ字状の第２スラスト給気孔５４ａが形成されており、下部プレート４５の上面には、第２スラスト給気孔５４ａの下端部（下部プレート４５側の端部）に連通し、半径方向に伸びる凹部から成る給気通路７１が形成されている。上部保持部材４２の下端部には、図４〜図８を総合するとわかるように、給気通路７１に連通する、環状の凹溝から成る第２スラスト給気通路７２が形成されている。
【００８３】
また、下部プレート４５の上面には、円周方向に沿って所定間隔で、図５に給気路７３１として代表して示されるような半径方向に伸びる凹溝から成る複数の給気路７３ｎ（ｎ＝１、２、……）が、第２スラスト給気通路７２に連通して形成されている。給気路７３ｎのそれぞれに対応して、上部保持部材４２の下面には、上下方向の給気路７４ｎがそれぞれ形成され、該給気路７４ｎの上方に、上部保持部材４２の第３対向面（上面）の上方の空間と給気路７４ｎとを連通するスラスト給気絞り７５ｎがそれぞれ形成されている。このスラスト給気絞り７５ｎは、一種のノズルの役目を果たす。
【００８４】
そして、外部の高純度ヘリウムガス供給装置から第３ガス継手５４に形成された第２スラスト給気孔５４ａを介して供給された高純度のヘリウムガスが、給気通路７１、第２スラスト給気通路７２、複数の給気路７３ｎ、７４ｎをそれぞれ介してスラスト給気絞り７５ｎから光学部材Ｌの下面に向けて噴出される。これにより、光学部材Ｌの下面と上部保持部材４２の第３対向面４８との間に、数μｍ程度の第３クリアランスが形成されるようになっている。
【００８５】
また、下部保持部材４２及び下部プレート４５には、図７に代表して示されるような排出路７６が、複数、円周方向に沿ってほぼ等間隔で（前述の排出路７０に対応する配置で）、上記の第３クリアランスと下部プレート４５の下方の空間（鏡筒５０の内部空間）とを連通する状態で形成されている。各排出路７６は、図７に示されるように、下部保持部材４２に形成された排気路７６ａと該排気路７６ａに連通する状態で下部プレート４５に形成された第２スラスト排気孔７６ｂとによって形成されている。このため、前述の如く、光学部材Ｌの下面と下部保持部材４２の第３対向面４８との間に噴出された高純度のヘリウムガスが、その圧力と外部の圧力との差によって、複数の排出路７６それぞれから外部に流出するようになっている。また、図７に代表して示されるように、光学部材Ｌの下面と下部保持部材４２の第３対向面４８との間に噴出されたヘリウムガスは、光学部材Ｌの下面に沿って下部保持部材４２の内周面の内側に向かっても流れ出すようになっている。
【００８６】
すなわち、本実施形態では、このようにして、下部保持部材４２の第３対向面（上面）を含む部分（第３対向面部）によって、実質的に、光学部材Ｌの下面に対向する第３対向面４８から光学部材Ｌの下面に対して加圧気体としてのヘリウムガスを噴出する差動排気型の気体静圧軸受けである第２のスラスト軸受けが構成されている。
【００８７】
本実施形態では、上述のようにして第１隔離機構６０が構成されているので、この第１隔離機構６０を構成する保持部材（上部保持部材４３、下部保持部材４２）によって、投影ユニットＰＵの最上部に位置する光学部材Ｌの周辺部を、３方向から非接触で保持することができる。また、上述したラジアル軸受け、第１のスラスト軸受け、及び第２のスラスト軸受けは、いずれもノズルとして機能する給気絞りを挟んで、両側に実質的な排出路が位置しているので、給気絞りから両側に向かう気体の流れが出来、これらの気体の流れが一種のシール機構の役目を果たし、各クリアランスを介して光学部材Ｌの上側の空間と下側の空間との間の気体の流れを完全に阻止している。従って、第１隔離機構６０によって、鏡筒５０内部の空間（ヘリウムガス空間）とレチクル室１５内部の空間（窒素ガス空間）とが確実に隔離されている。すなわち、本実施形態では、光学部材Ｌが、極めて高性能な異気体隔壁を構成している。
【００８８】
前記第２隔離機構８０は、上述した第１隔離機構６０とは、上下反対ではあるが、同様に構成されている。この第２隔離機構８０は、光学部材として、いわゆる先玉レンズの周辺部を３方向から、前述と同様にして非接触で保持している。この第２隔離機構８０によって、鏡筒５０内部の空間（ヘリウムガス空間）とウエハ上方の局所パージ空間（窒素ガス空間）とが前述と同様にして確実に隔離され、先玉レンズが、極めて高性能な異気体隔壁を構成している。
【００８９】
次に、上述のようにして構成された露光装置１００における露光動作について、簡単に説明する。
【００９０】
まず、各種の露光条件が設定された後、不図示のレチクル顕微鏡及び不図示のオフアクシス・アライメントセンサ等を用いたレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業が行われ、その後、アライメントセンサを用いたウエハＷのファインアライメント（ＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等）が終了し、ウエハＷ上の複数のショット領域の配列座標が求められる。
【００９１】
なお、上記のレチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業については、例えば特開平４−３２４９２３号公報（対応米国特許第５２４３１９５号）等に詳細に開示され、また、これに続くＥＧＡについては、特開昭６１−４４４２９号公報（対応米国特許第４，７８０，６１７号）等に詳細に開示されており、公知であるから詳細説明は省略する。
【００９２】
このようにして、ウエハＷの露光のための準備動作が終了すると、不図示の制御装置がアライメント結果に基づいてウエハ側のＸ軸レーザ干渉計及びＹ軸レーザ干渉計３７Ｙの計測値をモニタしつつウエハＷのファーストショット（第１番目のショット領域）の露光のための走査開始位置にウエハ駆動系を介してウエハステージＷＳＴを移動する。
【００９３】
次いで、制御装置がレチクル駆動系及びウエハ駆動系を介してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとのＹ軸方向の走査を開始し、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの目標走査速度に達すると、露光光ＥＬによってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。
【００９４】
制御装置では、特に上記の走査露光時にレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度ＶｒとウエハステージＷＳＴのＹ軸方向の移動速度Ｖｗとが投影光学系の投影倍率に応じた速度比に維持されるように、レチクル駆動系及びウエハ駆動系をそれぞれ介してレチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴを同期制御する。
【００９５】
そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウエハＷ上のファーストショットの走査露光が終了する。これにより、レチクルＲの回路パターンが投影ユニットＰＵ（投影光学系）を介してファーストショットに縮小転写される。
【００９６】
このようにして、ファーストショットの走査露光が終了すると、制御装置によりウエハステージＷＳＴがＸ、Ｙ軸方向にステップ移動され、セカンドショット（第２番目のショット領域）の露光のための走査開始位置に移動される。このステッピングの際に、制御装置ではウエハ側のＸ軸レーザ干渉計及びＹ軸レーザ干渉計３７Ｙの計測値に基づいてウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ、θｚ方向の位置変位をリアルタイムに計測する。この計測結果に基づき、制御装置ではＸＹ位置変位が所定の状態になるようにウエハステージＷＳＴの位置を制御する。
【００９７】
そして、制御装置ではセカンドショットに対して上記と同様の走査露光を行う。
【００９８】
このようにして、ウエハＷ上のショット領域の走査露光と次ショット領域露光のためのステッピング動作とが繰り返し行われ、ウエハＷ上の全ての露光対象ショット領域にレチクルＲの回路パターンが順次転写される。
【００９９】
上記のウエハ上の各ショット領域に対する走査露光に際して、前述した第１隔離機構６０と第２隔離機構８０とによって、その光学性能が最大限発揮できる状態となっている。すなわち、投影ユニットＰＵの鏡筒５０内にヘリウムガスがフローされ、また、レチクル室１５、投影ユニットＰＵ下方の空間が窒素ガスにて局所パージされており、しかも投影ユニットＰＵの鏡筒５０内への窒素ガスの流入がほぼ完全に防止されるので、鏡筒５０内部のガスの屈折率がほぼ一定とされ、投影光学系の結像特性を長期に渡って良好に維持することができる。また、投影ユニットＰＵ内からレチクル室１５へのヘリウムガスの流出がほぼ完全に防止されることから、レチクル室１５内部のガスの屈折率も一定とされる。更に、前述の第１隔離機構６０、第２隔離機構８０でそれぞれ保持される光学部材Ｌ、先玉レンズの変形が抑制されていることで、これら光学部材Ｌ、先玉レンズの屈折率等の光学特性が長期的に維持されるので、露光精度への悪影響は殆ど存在しない。
【０１００】
さらに、経時的にみても、投影光学系の結像性能の劣化が殆ど起こらず、また、レチクル室１５に充填されるガスの屈性率の変動も抑制される。従って、ウエハＷ上の転写パターンの劣化を防止することができる。
【０１０１】
以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、結像特性が良好に維持された投影光学系を介してウエハＷ上の各ショット領域にパターンが転写される。また、真空紫外域の露光光ＥＬを用いて露光を行うので、投影光学系の解像度を高くすることができ、微細パターンを精度良くウエハ上に転写することができる。従って、高精度な露光を長期的に維持することが可能となっている。
【０１０２】
なお、上記実施形態では、投影ユニットＰＵの最上端に第１隔離機構６０を、最下端に第２隔離機構８０を設け、鏡筒５０の内部と外部のガス環境を隔離するものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第１隔離機構６０は、必ずしも投影ユニットＰＵの最上端に配置される必要は無く、レチクルＲ側からレンズ数枚分だけ内側に入った位置に設けても良い。同様に第２隔離機構８０も投影ユニットＰＵのウエハＷ側からレンズ数枚分だけ内側に入った位置に設けても良い。
【０１０３】
この場合、通常のレンズエレメントを保持する機構は、レンズエレメントの変形を防止するために、レンズエレメントを部分的に点接触でホールドするのみであるので、第１隔離機構６０よりも上側のレンズエレメント周辺の空間、及び第２隔離機構８０よりも下側のレンズ周辺の空間は、レチクル室１５、ウエハ側局所パージ空間と同様、窒素ガスが充填されることになる。かかる場合であっても鏡筒５０内部の２つの空間をほぼ確実に隔離することができる。また、第１隔離機構６０と第２隔離機構８０とで、光軸方向に隣接する２枚のレンズエレメントをそれぞれ保持する場合には、そのレンズエレメント相互間の空間を気密空間とすることもできる。この場合、その気密空間の圧力を調整可能な前述の空圧ＬＣのレンズ室としても良い。かかる場合には、第１隔離機構６０と第２隔離機構８０、すなわち本発明の保持装置で保持されるレンズエレメント（光学部材）を精度の高い圧力隔壁として機能させることができる。この場合も、第１隔離機構６０、第２隔離機構８０それぞれで保持されるレンズエレメントの予期せぬ変動を防止することができるので、レンズ室内の圧力調整に伴うそれらのレンズエレメントの変形は、完全回転対称な変形となり、補正困難な収差が副作用として発生することがない。ここで、完全回転対称とは、通常の意味における「回転対称」、すなわち、「一つの図形を一定軸（対称軸）まわりに一定の角度だけ回転しても変わらない性質」とは異なり、「一つの図形を一定軸（対称軸）まわりに０〜３６０°のいかなる角度で回転させても変わらない性質」という意味である。
【０１０４】
なお、上記実施形態では、第１隔離機構６０及び第２隔離機構８０が、ラジアル軸受け、第１のスラスト軸受け及び第２のスラスト軸受けの合計３つの気体静圧軸受けをそれぞれ備えている場合について説明したが、本発明の保持装置がこれに限定されないことは勿論である。例えば、ラジアル軸受けと第２スラスト軸受けとを備えるのみであっても、これらの軸受けにより、光学部材を保持部材（上部保持部材４３、下部保持部材４２）に対して非接触で保持することができる。この場合、保持部材により光学部材を２方向（又は上記実施形態と同形状の保持部材を用いれば３方向）から保持することができる。従って、光学部材の変形を長期に渡って防止することができる。かかる場合にも、ラジアル軸受けと第２スラスト軸受けがシール機構として機能するので、光学部材の一側の空間と他側の空間との間の気体の流通を阻止することができる。また、例えば、光学部材の重力方向下方の面を、前述の特許文献１と同様に３点支持するのであれば、保持装置はラジアル軸受けのみを備えていても良い。かかる場合には、少なくとも光学部材の側面が保持部材に対して非接触となる状態で保持装置により光学部材が非接触にて保持されるとともに、光学部材の変形を長期に渡って防止することができる。かかる場合にも、ラジアル軸受けがシール機構として機能するので、光学部材の一側の空間と他側の空間との間の気体の流通を阻止することができる。このように、保持装置が備える気体静圧軸受けの数は任意で良く、要は、保持部材に、光学部材に対して加圧気体を噴出し、加圧気体の静圧により保持部材と光学部材との間に所定のクリアランスを形成し、かつ該クリアランスを介した光学部材の一側の空間と他側の空間との間の気体の流通を阻止する気体静圧軸受けが、少なくとも１つ設けられていれば良い。かかる場合であっても、光学部材に生じる変形、歪みをさらに小さく抑えつつ、光学部材に隔壁としての機能を十分に発揮させることができる。
【０１０５】
また、上記実施形態では、上部保持部材４３がラジアル軸受け、第１のスラスト軸受けを実質的に構成し、下部保持部材４２が第２のスラスト軸受けを実質的に構成する場合について説明したが、これに限らず、保持部材の第１対向面４６、第２対向面４７、第３対向面４８に、エアパッドのような気体静圧軸受けを固定する、あるいは埋め込むなどしても勿論良い。
【０１０６】
なお、ウエハＷの位置制御性は、レチクルＲの位置制御性に比べ、投影光学系の縮小倍率（例えば１／４あるいは１／５）分だけ厳しい。このため、ウエハＷを搭載したウエハステージＷＳＴの位置を計測する干渉計には、より高い精度が要求されることになる。そのため、ウエハＷの位置を計測する干渉計の光路は、屈折率が小さく、圧力や温度の変化（揺らぎ）に対する波長の変化が小さくなるヘリウムガスで置換されていることとしても良い。従って、上記実施形態では、一例として、投影ユニットＰＵとベースＢＳとに対して隙間無く接合された隔壁を設け、該隔壁によってウエハステージＷＳＴを収容するウエハ室を前述の如く形成し、そのウエハ室には、投影ユニットＰＵの鏡筒５０と同様に、ヘリウムガスを充填しても良く、この場合には、鏡筒５０内のガスとウエハ室内のガスが同一になるので、上記実施形態のように第２隔離機構８０を設ける必要度は低下する。但し、ウエハ室はウエハステージＷＳＴ等のメンテナンス及びウエハ交換等のためにガス雰囲気を破る機会が多いので、その際に鏡筒５０の置換ガスの純度を維持するためにも、第２隔離機構８０を設けておくことが好ましい。同様に、レチクル室１５内に、ヘリウムガスを充填しても良く、この場合には、第１隔離機構６０を必ずしも設けなくても良い。しかし、レチクルステージＲＳＴ等のメンテナンス及びレチクル交換等のためにガス雰囲気を破る機会が多いので、その際に投影ユニットＰＵの鏡筒５０内の置換ガスの純度を維持するためにも、第１隔離機構６０を設けることが望ましい。
【０１０７】
また、レチクル室１５（及びウエハ室を設ける場合にはウエハ室）内には、ステージ機構等の駆動部があるため、レチクル室１５（及びウエハ室）内に含まれる吸収性ガスの濃度が、鏡筒５０内に含まれる吸収性ガスの濃度より高く管理される。この場合、レチクル室１５又はウエハ室内の低吸収性ガスの種類が鏡筒５０内部の低吸収性ガスと同じであっても、第１隔離機構６０、第２隔離機構８０の少なくとも一方があることによって、鏡筒５０内に含まれる吸収性ガスの濃度をレチクル室１５又はウエハ室内の吸収性ガスの濃度より低く維持することができる。
【０１０８】
なお、光源としてＫｒＦエキシマレーザや、ＡｒＦエキシマレーザを用いる場合には、レチクル室１５、ウエハ室などは必ずしも設ける必要はない。かかる場合であっても、第１隔離機構６０、第２隔離機構８０は、投影ユニットＰＵの鏡筒５０内の置換ガスの純度を維持するために有効に機能する。
【０１０９】
また、上記実施形態では、投影ユニットＰＵに保持装置としての第１隔離機構６０、第２隔離機構８０が設けられた場合について説明したが、投影ユニットに限らず、照明ユニットについても隔離機構を採用することが可能である。
【０１１０】
また、上記実施形態では、異気体隔壁を構成する光学部材として円板状の部材を採用したが、本発明がこれに限られるものではなく、円板状以外の形状であっても良い。
【０１１１】
なお、上記実施形態で用いられるねじ４９，５１、あるいは他の箇所に用いられる不図示の締結部材は、ポリテトラフルオロエチレン複合無電界ニッケルメッキが施されていることが望ましい。
【０１１２】
なお、上記実施形態では、レチクルステージＲＳＴをレチクル室１５内に配置する構成について説明したが、レチクル室１５を設けずに、照明ユニットＩＵと投影ユニットＰＵの鏡筒等の間の露光光の光路部分を局所的にガス置換しても良い。
【０１１３】
また、上記実施形態では、パージガスとして、ヘリウムガスを用いた場合に、回収装置で回収し、不純物を除去した後、再利用する構成について説明したが、ヘリウムガスを用いた場合であっても、再利用することなく工場配管を介して排気しても良い。
【０１１４】
また、投影光学系を構成するレンズの素材（硝材）も使用する光源によって使い分ける必要がある。ＡｒＦエキシマレーザ光源あるいはＫｒＦエキシマレーザ光源を用いる場合には、合成石英及びホタル石の両方を用いても良いが、光源としてＦ２レーザ光源等の真空紫外光源を用いる場合には、全てホタル石を用いる必要がある。
【０１１５】
また、ホタル石以外に、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化ストロンチウム、リチウム−カルシウム−アルミニウム−フローライド、及びリチウム−ストロンチウム−アルミニウム−フローライド等の結晶や、ジルコニウム−バリウム−ランタン−アルミニウムからなるフッ化ガラスや、フッ素をドープした石英ガラス、フッ素に加えて水素もドープされた石英ガラス、水酸基を含有させた石英ガラス、フッ素に加えて水酸基を含有した石英ガラス等の改良石英を用いても良い。
【０１１６】
また、上記実施形態の露光装置の光源は、Ｆ２レーザ光源、ＡｒＦエキシマレーザ光源、ＫｒＦエキシマレーザ光源などに限らず、例えば、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光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）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良い。また、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでも良い。
【０１１７】
また、投影光学系として反射屈折型の投影光学系を用いる場合、例えば特開平８―１７１０５４号公報（対応米国特許第５，６６８，６７２号）、並びに特開平１０−２０１９５号公報（対応米国特許第５，８３５，２７５号）などに開示される、反射光学素子としてビームスプリッタと凹面鏡とを有する反射屈折系、又は特開平８−３３４６９５号公報（対応米国特許第５，６８９，３７７号）、並びにＷＯ０１／６５２９６号などに開示される、反射光学素子としてビームスプリッタを用いずに凹面鏡などを有する反射屈折系を用いることができる。
【０１１８】
この他、米国特許第５，０３１，９７６号、第５，４８８，２２９号、及び第５，７１７，５１８号に開示される、複数の屈折光学素子と２枚のミラー（凹面鏡である主鏡と、屈折素子又は平行平面板の入射面と反対側に反射面が形成される裏面鏡である副鏡）とを同一軸上に配置し、その複数の屈折光学素子によって形成されるレチクルパターンの中間像を、主鏡と副鏡とによってウエハ上に再結像させる反射屈折系を用いても良い。この反射屈折系では、複数の屈折光学素子に続けて主鏡と副鏡とが配置され、照明光が主鏡の一部を通って副鏡、主鏡の順に反射され、さらに副鏡の一部を通ってウエハ上に達することになる。
【０１１９】
さらに、反射屈折型の投影光学系としては、例えば円形イメージフィールドを有し、かつ物体面側、及び像面側が共にテレセントリックであるとともに、その投影倍率が１／４倍又は１／５倍となる縮小系を用いても良い。また、この反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置の場合、照明光の照射領域が投影光学系の視野内でその光軸をほぼ中心とし、かつレチクル又はウエハの走査方向とほぼ直交する方向に沿つて延びる矩形スリット状に規定されるタイプであっても良い。かかる反射屈折型の投影光学系を備えた走査型露光装置によれば、例えば波長１５７ｎｍのＦ２レーザ光を露光用照明光として用いても１００ｎｍＬ／Ｓパターン程度の微細パターンをウエハ上に高精度に転写することが可能である。
【０１２０】
なお、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないことは勿論である。すなわちステップ・アンド・リピート方式、あるいはステップ・アンド・スティッチ方式などの他の方式の投影露光装置にも本発明は好適に適用できる。
【０１２１】
なお、複数のレンズ等を含む照明ユニット、投影ユニット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ウエハステージ（スキャン型の場合はレチクルステージも）を露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、レチクル室を構成する各隔壁を組み付け、ガスの配管系を接続し、制御系に対する各部の接続を行い、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記実施形態の露光装置１００等の本発明に係る露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１２２】
半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに転写するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。
【０１２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の保持装置によれば、光学部材に生じる変形、歪みをさらに小さく抑えつつ、光学部材に隔壁としての機能を十分に発揮させることができるという効果がある。
【０１２４】
また、本発明の光学装置によれば、光学部材を隔壁として用いることで、その光学特性を良好に確保することができるという効果がある。
【０１２５】
また、本発明の露光装置によれば、高精度な露光を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図２】図１の第１隔離機構を示す斜視図である。
【図３】第１隔離機構を示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図３のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】図３のＤ−Ｄ線断面図である。
【図８】図３のＥ−Ｅ線断面図である。
【符号の説明】
４２…下部保持部材（第２のスラスト軸受け、保持部材の一部）、４３…上部保持部材（ラジアル軸受け、第１のスラスト軸受け、保持部材の一部）、４６…第１対向面、４７…第２対向面、４８…第３対向面、５０…鏡筒、６０…第１隔離機構（保持装置）、８０…第２隔離機構（保持装置）、１００…露光装置、Ｌ…光学部材、ＰＵ…投影ユニット（光学装置）、Ｒ…レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（感光物体）、ＩＵ…照明ユニット。
【図１】
2004177885.tif 000003
【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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【図８】
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