(57)【要約】【課題】保護装置とマスク基板との間に形成される空間内のガスを効率良く安定して置換することができるマスク保護装置、マスク、ガス置換装置及び露光装置を提供する。【解決手段】一端部がマスク基板Ｐ上のパターン形成領域ＰＡの周辺に設けられる枠部材Ｆと、枠部材Ｆの他端部に設けられ、パターン形成領域ＰＡを保護するための保護部材Ｃとを備えたマスク保護装置ＰＥにおいて、枠部材Ｆに形成され、枠部材Ｆの他端部の端面から枠部材Ｆの内面に連通する第１貫通孔ｈを備えるようにした。【選択図】  図１
2004258113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周辺に設けられる枠部材と、前記枠部材の他端部に設けられ、前記パターン形成領域を保護するための保護部材とを備えたマスク保護装置において、
前記枠部材に形成され、前記枠部材の他端部の端面から前記枠部材の内面に連通する第１貫通孔を備えることを特徴とするマスク保護装置。
【請求項２】
前記枠部材は、矩形状に形成され、
前記第１貫通孔は、前記矩形状の四隅部分における前記他端部の端面と、前記枠部材の内面とを連通するように形成されることを特長とする請求項１に記載のマスク保護装置。
【請求項３】
前記第１貫通孔にフィルタが設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマスク保護装置。
【請求項４】
前記第１貫通孔は、前記枠部材に複数設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のマスク保護装置。
【請求項５】
前記枠部材は、前記枠部材の外面から前記内面に連通する第２貫通孔をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のマスク保護装置。
【請求項６】
前記マスク基板上に、請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のマスク保護装置を備えることを特徴とするマスク。
【請求項７】
マスク基板と、一端部が前記マスク基板上のパターン形成領域の周囲に設けられる枠部材と、前記枠部材の他端部に設けられ、前記パターン形成領域を保護するための保護部材とを備えるマスクを支持する支持台と、
前記支持台に設けられ、前記支持台で前記マスクを支持した際に、前記保護部材側に形成された開口を介して、前記マスク基板と前記枠部材と前記保護部材とで形成される空間内に所定ガスを供給するガス供給系を備えることを特徴とするガス置換装置。
【請求項８】
前記開口は、前記保護部材又は前記枠部材の他端部の端面に形成された第１貫通孔であることを特徴とする請求項７に記載のガス置換装置。
【請求項９】
前記ガス供給系は、複数の前記第１貫通孔を介して、前記空間に前記所定ガスを供給することを特徴とする請求項８に記載のガス置換装置。
【請求項１０】
前記枠部材の外面から内面に連通する第２貫通孔を介して、前記空間内の気体を前記空間外に排気する気体排気系を備えることを特徴とする請求項７から請求項９のうちいずれか一項に記載のガス置換装置。
【請求項１１】
前記所定ガスが供給されている前記第１貫通孔とは異なる他の第１貫通孔を介して、前記空間内の気体を前記空間外に排気する気体排気系を備えることを特徴とする請求項８から請求項１０のうちいずれか一項に記載のガス置換装置。
【請求項１２】
請求項６に記載の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露光装置。
【請求項１３】
前記空間内の気体を所定ガスに置換するために、請求項７から請求項１１のうちいずれか一項に記載のガス置換装置を備えることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記マスクを搬送する搬送系を有し、
前記ガス置換装置は、前記マスクの搬送経路中に設けられることを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
請求項６に記載のマスクの空間内を所定ガスに置換する方法であって、
第１貫通孔を介して前記空間内に所定ガスを供給することを特徴とするガス置換方法。
【請求項１６】
請求項６に記載のマスクのパターンを転写する露光方法において、
前記パターンの転写に先だって、前記マスクの空間内のガスを置換するのに、請求項１５に記載のガス置換方法が用いられることを特徴とする露光方法。
【請求項１７】
前記ガスの置換は、前記パターンの転写より前の処理と並行して行われることを特徴とする請求項１６に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体素子製造における露光工程で用いられるマスク保護装置、マクス、ガス置換装置、露光装置、ガス置換方法及び露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、薄膜磁気ヘッド、液晶表示素子等のデバイスを製造するフォトリソグラフィー工程では、フォトマスクあるいはレチクルに形成されたパターンの像をフォトレジスト等の感光剤を塗布した基板上に転写させる露光装置が一般的に使用されている。そして、半導体メモリの大容量化やＣＰＵプロセッサの高速化・高集積化の進展に伴い、基板上のショット領域に投影されるパターン形状の微細化の要請は年を追う毎に厳しくなり、露光装置に使用される露光用照明光（以下、「露光光」という）は、従来の主流であった水銀ランプに代わってＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（１９３ｎｍ）のような短波長の光が用いられるようになってきている。また、更なるパターン形状の微細化を目指してＦ２レーザー（１５７ｎｍ）を用いた露光装置の開発が進められている。しかし、真空紫外線と呼ばれる約１９０ｎｍ以下の波長の光は、酸素分子、水分子、二酸化炭素分子等の気体（以下、吸光ガスという）に吸収されやすいという性質を持つため、大気中を透過することができない。したがって、真空紫外線を露光光に用いる露光装置では、露光光が通過する空間内の吸光ガスを低減して、露光光を基板上面まで十分な照度で到達させる必要がある。
【０００３】
ところで、マスクには、パターン面へのゴミの付着を防止する保護装置が取り付けられているのが一般的である。この保護装置は、例えば、ニトロセルロース等を主成分とする透光性の薄膜を枠部材を介してマスク基板に装着するものである。したがって、上述のような真空紫外線を露光光として用いる場合には、薄膜とマスク基板と枠部材との間に形成される空間内（以下、マスク内空間と称する）の吸光ガスも低減し、露光光のエネルギー吸収の少ないガス（低吸光性ガス）を供給する技術がある。しかしながら、この薄膜は変形及び破損しやすいため、このマスク内空間内の吸光ガスを低減し、低吸光性ガスを供給するといったガス置換を安定して行うことは困難である。このため、例えば、特開２００１−２３０２０２号公報で示すように、マスクを収容した予備室内のガス置換を行うことでマスク内空間内のガスを置換する技術が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３０２０２号公報（第１１頁、第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の技術では、薄膜の破損や枠部材の変形を防止できるが、マスク内空間内のガス置換に時間を要するという問題がある。また、枠部材の側面に設けられた通気孔にガス供給用ノズルを押し当て、そのノズルを介してマスク内空間内のガス置換を行う技術も提案されているが、この技術では、短時間にマスク内空間内のガス置換を行うことができるが、枠部材を変形させてしまうという問題がある。
すなわち、露光処理中は、頻繁にマスクの交換を行う必要があるので、露光装置の処理能力を低下させないためには、マスク内空間内のガス置換を短時間かつ繰り返し行う必要がある。その一方で、薄膜及び枠部材が歪むと、光学性能を著しく劣化させる可能性があるので、薄膜及び枠部材の変形を最小限に抑える必要がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、マスク保護装置とマスク基板との間に形成されるマスク内空間内のガスを短時間に効率良く安定して置換することができるガス置換装置、マスク、ガス置換装置、露光装置、ガス置換方法、及び露光方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマスク保護装置、マスク、ガス置換装置、露光装置、ガス置換方法、及び露光方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、一端部がマスク基板（Ｐ）上のパターン形成領域（ＰＡ）の周辺に設けられる枠部材（Ｆ）と、枠部材（Ｆ）の他端部に設けられ、パターン形成領域（ＰＡ）を保護するための保護部材（Ｃ）とを備えたマスク保護装置（ＰＥ）において、枠部材（Ｆ）に形成され、枠部材（Ｆ）の他端部の端面から枠部材（Ｆ）の内面に連通する第１貫通孔（ｈ）を備えるようにした。この発明によれば、マスク基板にマスク保護装置が取り付けられた場合、マスク基板と枠部材と保護部材との間に形成されるマスク内空間内のガスを、枠部材の端面に設けられた第１貫通孔を介して所定ガスに置換するので、枠部材の側面に貫通孔が設けられている場合に比べて、枠部材が変形しづらい。すなわち、枠部材における剛性が高い方向に向けて第１貫通孔を設けることにより、枠部材の剛性の低下を抑え、変形しづらくすることができる。したがって、枠部体の変形に起因する保護部材の変形や破損を防止することができる。
【０００８】
また、枠部材（Ｆ）が矩形状に形成され、第１貫通孔（ｈ）は、矩形状の四隅部分における他端部の端面と枠部材（Ｆ）の内面とを連通するように形成されるものでは、枠部材が矩形状に形成される場合、その四隅部分は、直線部に比べて剛性が高いので、保護部材の変形や破損を防止することができる。更に、直線部は、各種測定の基準として用いられており、枠部材の変形を抑えることにより、これらの測定を精度よく行うことが可能となる。また、第１貫通孔（ｈ）にフィルタ（ＦＬ）が設けられるものでは、防塵フィルタ又はケミカルフィルタによりマスクのマスク内空間内への塵埃や吸光ガス等の有機物の侵入を防止して、マスク基板上のパターン形成領域を保護することができる。また、第１貫通孔（ｈ）が枠部材（Ｆ）に複数設けられるものでは、マスク内空間内のガス置換を複数の第１貫通孔を用いて行うことにより、ガス置換を効率化できる。更に、複数の第１貫通孔のうち、すくなくとも１つの貫通孔を排気孔として用いたり、或いはマスク内空間内の気圧を調整する通気孔として用いたりして、ガス置換の効率化、或いは圧力変動に起因する保護部材の変形や破損を防止できる。また、枠部材（Ｆ）が、枠部材（Ｆ）の外面から内面に連通する第２貫通孔（ｇ）をさらに備えるものでは、第２貫通孔を排気孔として用いたり、マスク内空間内の気圧を調整する通気孔として用いたりして、ガス置換を効率化や圧力変動に起因する保護部材の変形や破損を防止できる。
【０００９】
第２の発明は、マスク（Ｒ）において、マスク基板（Ｐ）上に第１の発明のうちいずれかのマスク保護装置（ＰＥ）を備えるようにした。すなわち、一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周囲に設けられる枠部材と、枠部材の他端部にもうけられ、パターン形成領域を保護するための保護部材とを備えたマスク保護層値をマスクに設けるようにした。この発明により、マスクのマスク内空間内のガス置換に伴う枠部材の変形が抑えられるので、保護部材を変形や破損させることなく効率的にガス置換を行うことが可能となる。
【００１０】
第３の発明は、ガス置換装置（９０）において、マスク基板（Ｒ）と、一端部がマスク基板（Ｒ）上のパターン形成領域（ＰＡ）の周囲に設けられる枠部材（Ｆ）と、枠部材（Ｆ）の他端部に設けられ、パターン形成領域（ＰＡ）を保護するための保護部材（Ｃ）とを備えるマスク（Ｒ）を支持する支持台（１１０）と、支持台（１１０）に設けられ、支持台（１１０）でマスク（Ｒ）を支持した際に、保護部材（Ｃ）側に形成された開口を介して、マスク基板（Ｐ）と枠部材（Ｆ）と保護部材（Ｃ）とで形成される空間（Ｓ）内に所定ガス（Ｇ）を供給するガス供給系（９１）を備えるようにした。この発明により、支持台にガス供給系が設けられているので、支持台でマスクを支持するだけで、開口とガス供給系とを間接的に、或いは直接的に接続させることができ、マスク内空間内のガス置換を行うことができる。
【００１１】
また、開口が、保護部材（Ｃ）又は枠部材（Ｆ）の他端部の端面に形成された第１貫通孔（ｈ）であるものでは、枠部材における剛性が高い方向に向けて開口した第１貫通孔を介してマスク内空間のガス置換を行うので、第１貫通孔と支持台とを接触させた際に保護部材の変形を抑制でき、或いは保護部材の破損を防ぐことができる。また、ガス供給系（９１）が、複数の第１貫通孔（ｈ）を介して、空間（Ｓ）に所定ガス（Ｇ）を供給するものでは、複数のガス供給経路が形成されるので、短時間でマスク内空間内のガスを置換することが可能となる。また、枠部材（Ｆ）の外面から内面に連通する第２貫通孔（ｇ）を介して、空間（Ｓ）内の気体を空間（Ｓ）外に排気する気体排気系（９６）を備えるものでは、第１貫通孔を介して所定ガスを供給するとともに、第２貫通孔を介してマスク内空間内のガスを所定ガスに置換するので、短時間かつ効率的にマスク内空間内のガスを置換することができる。また、所定ガス（Ｇ）が供給されている第１貫通孔（ｈ）とは異なる他の第１貫通孔（ｈ）を介して、空間（Ｓ）内の気体を空間（Ｓ）外に排気する気体排気系（９６）を備えるものでは、第１貫通孔を所定ガスの供給のみならず、マスク内空間のガスの排気にも利用できるので、ガス置換の条件等に対応して第１貫通孔を使い分けて、ガス置換を効率化することができる。
【００１２】
第４の発明は、露光装置（ＳＴＰ）において、第２の発明に係るマスク（Ｒ）に形成されたパターン（ＰＡ）を基板（Ｗ）に転写するようにした。この発明によれば、マスク内空間内から効率的に吸光ガスを排除できるので、露光光の減衰が抑えられて、マスクに形成されたパターンを確実に基板に転写することができる。
【００１３】
また、空間（Ｓ）内の気体を所定ガス（Ｇ）に置換するために、第３の発明に係るガス置換装置（９０）のうちいずれかのガス置換装置（９０）を備えるものでは、効率よく短時間でマスクのマスク内空間内のガス置換が可能となるので、露光装置の処理能力を低下させることなく、吸光ガスによる露光光の減衰を抑えることができる。また、マスク（Ｒ）を搬送する搬送系（８０）を有し、ガス置換装置（９０）は、マスク（Ｒ）の搬送経路中に設けられるものでは、露光処理に先だってマスク内空間内のガス置換を行うことができるので、マスク内空間内を所定ガスに置換したマスクを即座に露光装置に搬入することにより、露光装置の処理能力の低下させることなく、真空紫外光を用いた露光処理を行うことができる。
【００１４】
第５の発明は、第２の発明に係るマスク（Ｒ）の空間（Ｓ）内を所定ガス（Ｇ）に置換する方法であって、第１貫通孔（ｈ）を介して空間（Ｓ）内に所定ガス（Ｇ）を供給するようにした。この発明により、枠部材の変形に伴う保護部材の変形や破損を防止して、マスク内空間内を所定ガスに置換することができる。
【００１５】
第６の発明は、第２の発明に係るマスク（Ｒ）のパターン（ＰＡ）を転写する露光方法において、パターン（ＰＡ）の転写に先だって、マスク（Ｒ）の空間（ＧＳ）内のガスを置換するのに、第５の発明に係るガス置換方法が用いられるようにした。この発明によれば、効率的にマスク内空間内から吸光ガスを排除して所定ガスに置換できるので、露光光を減衰させずに基板に照射させて、マクスのパターンを基板に露光することができる。
【００１６】
また、ガスの置換が、パターン（ＰＡ）の転写より前の処理と並行して行われるものでは、パターンの転写より前にマスク内空間内のガス置換を行うので、マスク内空間内を所定ガスに置換したマスクを即座に露光装置に搬入することにより、露光装置の処理能力の低下させることなく、真空紫外光を用いた露光処理を行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るマスク保護装置、マスク、ガス置換装置、ガス置換方法、露光方法、及び露光装置の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は、マスク保護装置ＰＥを備えるレチクル（マスク）Ｒを示す模式図であって、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。レチクルＲは、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、レチクル板（マスク基板）Ｐとマスク保護装置ＰＥとから構成され、レチクル板Ｐ上のパターンＰＡを保護するために、例えば、ペリクルと呼ばれるマスク保護装置ＰＥがレチクル板Ｐ上に設けられる。このマスク保護装置ＰＥは、フレーム（又はスタンド）と呼ばれる枠部材Ｆと薄膜（保護部材）Ｃとから構成され、略四角形の枠部材Ｆの一端部がレチクル板Ｐに接着されるとともに、他端部には薄膜Ｃが装着される。薄膜Ｃとしては、通常、ニトロセルロース等を主成分とする厚さが１〜２μｍ程度の透光性のフィルム部材が用いられるが、波長１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの真空紫外線の露光光ＥＬを良好に透過させるためにレチクル板Ｐ及びレンズ類と同材質の蛍石、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム等の結晶材料や、石英ガラス（又は、フッ素ドープ石英）等で形成された厚さ３００〜８００μｍ程度の光学部材を用いてもよい。そして、図１（ｂ）に示すように、マスク保護装置ＰＥとレチクル板Ｐとの間には、空間、すなわち、薄膜Ｃとレチクル板Ｐと枠部材Ｆとの間に形成される空間（以下、レチクル内空間Ｓと称する）が形成される。枠部材Ｆには、後述するレチクル内空間Ｓ内のガス置換の際にガスが流通する供給孔或いは排気孔として機能する貫通孔（第１貫通孔）ｈが設けられる。貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ８）は、枠部材Ｆにおける薄膜Ｃが装着される端部の端面と、枠部材Ｆの内面とに貫通して、レチクル内空間Ｓと外部とを連通する。すなわち、枠部材Ｆの端部の端面、及び枠部材Ｆの内面とには、それぞれ開口（開口部）が形成される。貫通孔ｈの数と孔径は、後述するガス置換の効率（作業時間）等を考慮して決められる。また、貫通孔ｈは、枠部材Ｆの四隅部分（コーナー部分）に設けられる。これは、四角形に形成された枠部材Ｆの直線部分がレチクルＲの位置決めの基準等としての各種計測に利用される場合が多いので、これらの計測に影響しないように配慮されたものであり、また、後述するように、この部分の剛性が高いことを利用したものである。更に、枠部材Ｆには、気圧の変化に伴う薄膜Ｃの破損を防止するために貫通孔（第２貫通孔）ｇ（ｇ１、ｇ２）が設けられる。貫通孔ｇは、枠部材Ｆの外周面（外面）の直線部に開口して、枠部材Ｆのそれぞれの辺、すなわち、四隅部分の間の側面（直線部分）に形成され、枠部材Ｆの外面と内面とを貫通して、レチクル内空間Ｓと外部とを連通する。この貫通孔ｇによって、例えば、航空機による輸送や天候の変化等によって大気圧が変化しレチクル内空間Ｓ内の気体が膨張、収縮した際に、貫通孔ｇを介してレチクル内空間Ｓと外部との間で空気が流通してレチクル内空間Ｓ内の圧力と大気圧との圧力差が低減されることにより、レチクル内空間Ｓの膨張、収縮を抑えて薄膜Ｃの破損を防止する。また、貫通孔ｈ及び貫通孔ｇには、外部からレチクル内空間Ｓ内への塵埃��侵入を防止するエアフィルタや、酸性ガス、アルカリ性ガス、有機ガスといったガス状汚染化学物質の進入を防止するケミカルフィルタ等のフィルタＦＬが設けられ、これらの物資によるパターンＰＡの汚染が防止される。
そして、図１（ｂ）に示すように、露光時には、露光光ＥＬがレチクル板Ｐ側から照射されてレチクル内空間Ｓを透過するので、レチクル内空間Ｓ内から吸光ガスを排除して、レチクル内空間Ｓ内で真空紫外光が減衰されないようにする必要がある。
なお、枠部材Ｆの四隅部分の肉厚を枠部材Ｆの直線部分の肉厚に比べて厚くすることにより、更に枠部材Ｆの剛性を高めることができる。このように、枠部材Ｆの四隅部分を肉厚構造にすることによって、貫通孔ｈの径を大きくすることができるので、大流量のガスを流すことが可能となり、レチクル内空間Ｓのガス置換を短時間で行うことができる。
【００１８】
図２は、露光装置ＳＴＰの構成を示す概念図である。図２において、露光装置ＳＴＰは、真空紫外域の露光用照明光（露光光）ＥＬをレチクルＲに照明しつつ、レチクルＲとウエハ（基板）Ｗとを一次元方向に相対的に同期移動させて、レチクルＲに形成されたパターン（回路パターン等）ＰＡを投影光学系４０を介してウエハＷ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、いわゆるスキャニング・ステッパである。この露光装置ＳＴＰは、真空紫外域の露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する露光照明系１０、レチクルＲを保持するレチクル室２０、レチクル室２０への大気流入を阻止するレチクル予備室３０、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に照射する投影光学系４０、ウエハＷを保持するウエハ室５０、ウエハ室５０への大気流入を阻止するウエハ予備室６０、露光装置ＳＴＰの動作を統括的に制御する主制御系７０、レチクルＲ及びウエハＷを露光装置ＳＴＰに搬送する搬送系８０、レチクル室２０等の各室内のガスを置換するガス置換系（ガス置換装置）９０（図３参照）から構成される。露光装置ＳＴＰには、後述する光源１２から照射された露光光ＥＬが、露光照明系１０、レチクル室２０及び投影光学系４０を経てウエハ室５０内に収納されたウエハＷまでの到達するように光路空間ＬＳが形成されるが、露光光ＥＬとして真空紫外域の波長の光を用いることから、この光路空間ＬＳから露光光ＥＬを吸収する吸光ガス（例えば、酸素、水蒸気、炭化水素系のガス）を低減させる必要がある。そのため、光路空間ＬＳを形成する露光照明系１０、レチクル室２０、投影光学系４０及びウエハ室５０は、それぞれ密閉された空間（室）内に配置され、その各室内から吸光ガスが排除される。そして、外部からの大気の侵入を遮断することにより、その状態が維持される。また、レチクルＲ及びウエハＷの搬送の際に、光路空間ＬＳに大気が侵入しないようにレチクル予備室３０及びウエハ予備室６０が設けられ、これらの空間内からも吸光ガスが排除される。
なお、密閉された空間とは、各室が外部（大気）から完全に遮断された完全密閉構造であってもよいし、各室内の圧力が大気圧よりも高めに設定され、各室内から外部に気体が漏れる構造であってもよい。また、各室内の気圧が大気圧と同気圧であり、各室と外部との間で気体の流れがほとんどない構造も含まれる。
【００１９】
図３は、露光装置ＳＴＰにおけるガス置換系（ガス置換装置）９０を示す概念図である。ガス置換系９０は、露光照明系１０、レチクル室２０、投影光学系４０及びウエハ室５０により形成される光路空間ＬＳ、及びレチクル予備室３０、ウエハ予備室６０の各室内に存在するガスを真空紫外域の光に対する吸収性が酸素より少ない特性を有する、窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン等のガス、又はこれらの混合ガス（以下、これらを低吸光性ガス（所定ガス）Ｇという）に交換（置換）するものであり、各室内に低吸光性ガスＧを供給するガス供給装置（ガス供給系）９１と、各室内のガスを外部に排気するガス排気装置（気体排気系）９６とから構成される。ガス供給装置９１は、低吸光性ガスＧを貯蔵するガスボンベ９２、ガスボンベ９２から低吸光性ガスＧを送り出す供給ポンプ９３、供給ポンプ９３と各室内とを連結する供給管路９５（９５ａ〜９５ｇ）、供給管路９５の管路の途中に設けられた供給用制御弁９４（９４ａ〜９４ｇ）とから構成される。また、ガス排気装置９６は、ガスを吸引する排気ポンプ９７、排気ポンプ９７と各室とを連結する排気管路９９（９９ａ〜９９ｇ）、排気管路９９の管路の途中に設けられた排気用制御弁９８（９８ａ〜９８ｇ）とから構成される。そして、供給管路９５ａ〜９５ｆを介して各室内に低吸光性ガスＧを供給するとともに、各室内のガスを排気管路９９ａ〜９９ｆを介して外部に排気することにより、各室内に存在する吸光ガスの濃度を低減させる、ガス置換が行われる。なお、各室内の気圧を大気圧より高く、具体的には、大気圧に対して１〜１０％程度高くする。これらガス供給装置９１及びガス排気装置９６のガス供給量及び排気量は、主制御系（ガス供給制御部）７０の指示に基づいて各ポンプ９３、９７が動作し、また各制御弁９４，９８が開閉することにより制御される。なお、供給管路９５及び排気管路９９の管路の一部にはエアフィルタ及びケミカルフィルタが設けられ、各室内への塵埃等の侵入が防止されている。
【００２０】
図４は、レチクル用ガス置換部１００を示す模式図であって、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図５は、レチクル用ガス置換部１００にレチクルＲを戴置した場合の模式図であって、図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
レチクル用ガス置換部１００は、ガス置換系９０の一部であって、レチクル予備室３０内に配置されて、レチクル予備室３０に収容されたレチクルＲのレチクル内空間Ｓ内に存在する吸光ガスを低吸光性ガスＧにガス置換を行うものである（図３参照）。レチクル用ガス置換部１００は、レチクル内空間Ｓに低吸光性ガスＧを供給するガス供給部１０１と、レチクル内空間Ｓ内のガスを外部に排気するガス排気部１０２と、レチクルＲを戴置するアタッチメント（支持台）１１０とから構成される。ガス供給部１０１は、ガス供給装置９１の一部であって、アタッチメント１１０と供給ポンプ９３とを連結する供給管路９５ｇと、供給管路９５ｇの途中に設けられた供給用制御弁９４ｇとを備える。ガス排気部１０２は、ガス排気装置９６の一部であって、アタッチメント１１０と排気ポンプ９７とを連結する排気管路９９ｇと、排気管路９９ｇの途中に設けられた排気用制御弁９８ｇとを備える。アタッチメント１１０は、レチクルＲと略同一寸法の板状の部材であって、マスク保護装置ＰＥ側と密着してレチクルＲを載置するように形成される。そして、アタッチメント１１０には、レチクルＲを戴置した時に、貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ８）と接続する供給口１１１、排気口１１２が配置される。供給口１１１は、貫通孔ｈ１〜ｈ４と接続するとともに供給管路９５ｇと連結して、ガス流路を形成する。また、排気口１１２は、貫通孔ｈ５、ｈ６と接続するとともに、排気管路９９ｇと連結してガス流路を形成する。したがって、アタッチメント１１０にレチクルＲを戴置すると、ガス供給部１０１と連結した供給口１１１を介して、貫通孔ｈ１〜ｈ４からレチクル内空間Ｓ内に低吸光性ガスＧを供給可能となり、また、ガス排気部１０２に連結された排気口１１２を介して、貫通孔ｈ５、ｈ６からレチクル内空間Ｓ内のガスを外部に排気可能となる。供給口１１１及び排気口１１２の数、比率、及び配置は、後述するガス置換の効率（作業時間）等を考慮して変更することができる。そして、供給口１１１及び排気口１１２と接続しない貫通孔ｈ７、ｈ８は、貫通孔ｇと同様にレチクル内空間Ｓ内の圧力調整用として機能する。なお、更にガス置換の効率を高めるために、貫通孔ｈ７、ｈ８及び貫通孔ｇに接続する供給口１１１或いは排気口１１２を設け、貫通孔ｈ７、ｈ８及び貫通孔ｇを介してレチクル内空間Ｓ内に低吸光性ガスＧを供給したり、レチクル内空間Ｓ内のガスを外部に排気したりしてもよい。
また、貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）と供給口１１１及び排気口１１２との接触部分にはシール部材１１３が設けられ、ガスの給排気時に接触部分からのガスの漏出を防止して、ガス置換の効率を高めている。また、供給口１１１及び排気口１１２を貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）に押し付けて密着させるために、レチクルＲの自重が利用される。すなわち、アタッチメント１１０にレチクルＲを戴置することにより、レチクルＲの自重で供給口１１１及び排気口１１２と貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）とが密着するので、過度な押し付け力による枠部材Ｆの変形が防止される。これにより、供給口１１１及び排気口１１２と貫通孔ｈとが密着して、接触部分からのガスの漏洩が更に防止されて、ガス置換の効率が高められる。なお、レチクルＲの自重を利用する場合に限らず、バネ等の付勢装置を設けることも可能である。
また、アタッチメント１１０には、レチクルＲを載置した時に供給口１１１及び排気口１１２と貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）とが正確に位置合わせされて接続できるように、枠部材Ｆの外周（或いはその一部）と嵌合する形状を有するガイド部１１４が設けられる。なお、ガイド部１１４は、枠部材Ｆの外周（或いは一部の外周）に限らず、レチクル板Ｐの外周（或いはその一部）と嵌合するような形状としてもよい。
また、アタッチメント１１０の底部には、サポート部１１５が設けられてもよい。このサポート部１１５は、アタッチメント１１０に戴置されたレチクルＲの薄膜Ｃから僅かに離隔した位置に設けられ、レチクル内空間Ｓ内のガス置換の際に膨張（レチクル内空間Ｓが膨張）した薄膜Ｃと接触することにより、薄膜Ｃの変位（膨張）を規制して、薄膜Ｃの破損を防止するものである。したがって、薄膜Ｃとサポート部１１５との距離は、薄膜Ｃが破損しない程度の変形量を基準に決められる。なお、この変位量は、予め実験によって求められる。また、サポート部１１５にはガラス等の透光性部材が用いられるとともに、サポート部１１５の下方に変位計測装置１１６が設置される。この変位計測装置１１６は、薄膜Ｃの変位をレーザー光を用いて計測するものであって、変位計測装置１１６から投光されたレーザー光がサポート部１１５を透過して、薄膜Ｃで反射し、その反射光を受光することにより、薄膜Ｃの変位が計測される。変位計測装置１１６は薄膜Ｃの中央領域（すなわち、枠部材Ｆに取り付けられた周辺領域から離れた領域であって、周辺領域に対して、変位量が大きい領域）を計測対象としている。そして、変位計測装置１１６からの出力信号は主制御系７０に出力され、薄膜Ｃの変位量が一定範囲内となるようにガス供給装置９１（ガス供給部１０１）によるガス供給量、及びガス排気装置９６（ガス排気部１０２）によるガス排気量が制御される。
【００２１】
図２及び図３に戻り、主制御系（ガス供給制御部）７０は、露光装置ＳＴＰを統括的に制御するものである。例えば、露光量（露光光の照射量）や後述するレチクルステージ２３及びウエハステージ５３の位置等を制御して、レチクルＲに形成されたパターンＰＡの像をウエハＷ上のショット領域に転写する露光動作を繰り返し行う。主制御系７０には、各種演算を行う演算部７１の他、各種情報を記録する記憶部７２が設けられ、記憶部７２に薄膜Ｃが破損しない変位量等の情報が記憶される。そして、主制御系７０は、変位計測装置１１６から得た計測結果と、記憶部７２に記憶されている変位量とを比較し、薄膜Ｃの変位が所定範囲になるように、供給用制御弁９４ｇ、排気用制御弁９８ｇを開閉し、また供給ポンプ９３及び排気ポンプ９７の作動・停止させる。これにより、薄膜Ｃが膨張（レチクル内空間Ｓが膨張）した場合のみならず、収縮（レチクル内空間Ｓが収縮）した場合でも破損を防止できる。また、主制御系７０には、警告部７３が設けられ、例えば、供給用制御弁９４ｇの不具合等により薄膜Ｃの変位が所定範囲の収まらない場合には、警告部７３が作動して、露光装置ＳＴＰに設けた不図示のブザーや表示部を動作させて露光装置ＳＴＰの管理者に注意を促したり、或いは供給ポンプ９３及び排気ポンプ９７を緊急停止させるとともに供給用制御弁９４ｇ及び排気用制御弁９８ｇを遮断したりする。
【００２２】
図２において、レチクル予備室３０は、レチクルＲの搬入及び搬出時に、レチクル室２０への吸光ガスの流入を阻止するために設けられた空間であり、さらに、マスク保護装置ＰＥを備えるレチクルＲをレチクル室２０へ搬入するに先立ち、このレチクル予備室３０内においてレチクル内空間Ｓ内の吸光ガスを排除することにより、レチクル室２０すなわち光路空間ＬＳへの吸光ガスの侵入、或いはレチクル内空間Ｓ内における露光光ＥＬの減衰を防止するものである。レチクル予備室３０は、レチクル室２０と密着して設けられ、隔壁３１によって覆われて光路空間ＬＳとは独立して異なる密閉空間を有している。レチクル室２０と密着する隔壁３１には、開口部３２が形成され、この開口部３２には主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉３３が設けられる。また、開口部３２と対向する隔壁３１には、開口部３４が形成されており、この開口部３４にも主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉３５が設けられる。したがって、開閉扉３５及び開閉扉３５を閉じることによって、レチクル予備室３０は密閉されて外部からの大気の侵入が遮断される。
【００２３】
レチクル室２０は、後述する照明系ハウジング１１、投影系ハウジング４１及び隔壁３１と隙間無く接合された隔壁２１によって覆われた密閉空間内に、レチクルＲを保持するレチクルホルダ２２、レチクルステージ２３、コラム２４を備える。レチクルホルダ２２は、レチクルステージ２３に支持されるとともに、レチクルＲ上のパターンＰＡに対応した開口を有し、レチクルＲのパターンＰＡを下にして真空吸着によって保持する。レチクル室２０は、レチクル予備室３０と密着しており、開口部３２を密閉する開閉扉３５が開くことによりレチクル予備室３０と連通し、開閉扉３５が閉じることによってレチクル室２０は密閉されて外部からのガスの流入が遮断される。また、隔壁２１の天井部には、照明系ハウジング１１の内部空間と、レチクルＲが配置されるレチクル室２０の内部空間とを分離する透過窓２５が配置されている。この透過窓２５は、露光照明系１０からレチクルＲに照明される露光光ＥＬの光路上に配置されるため、真空紫外線である露光光ＥＬに対して透過性の高い蛍石等の結晶材料によって形成される。そして、レチクルステージ２３は、コラム２４に支持されており、不図示の駆動部によりＸ方向に一次元走査移動し、さらにＹ方向、及び回転方向（Ｚ軸回りのθ方向）に微動する。駆動部としては、例えばリニアコイルモータが用いられる。これにより、レチクルＲのパターン領域ＰＡの中心が投影光学系４０の光軸を通るようにレチクルＲの位置決めが可能な構成となっている。なお、図２において、投影光学系４０の光軸に平行な方向をＺ方向とし、光軸に垂直な平面内でレチクルＲと照明領域との相対走査の方向（紙面に平行な方向）をＸ方向、これに直交する方向（紙面に直交する方向）をＹ方向とする。そして、レチクル室２０の外部に設けたレーザー干渉式測長器（不図示）によってレチクルステージ２３のＹ方向の位置が逐次検出されて、主制御系７０に出力される。
【００２４】
露光照明系１０は、光源１２から照射された露光光ＥＬがレチクルＲ上の所定の照明領域内にほぼ均一な照度分布で照射するために、オプティカルインテグレータを備える。そして、露光照明系１０では、光源１２から照射された露光光ＥＬが透過窓２５を介してレチクルＲ上の所定の照明領域内にほぼ均一な照度分布で照射する。そして、オプティカルインテグレータは、照明系ハウジング１１の内部に収納、密閉される。露光光ＥＬには、波長約１２０ｎｍ〜約１９０ｎｍの真空紫外線であり、例えば、発振波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー（ＡｒＦレーザー）、発振波長１５７ｎｍのフッ素レーザー（Ｆ２レーザー）、発振波長１４６ｎｍのクリプトンダイマーレーザー（Ｋｒ２レーザー）、発振波長１２６ｎｍのアルゴンダイマーレーザー（Ａｒ２レーザー）等が用いられる。
【００２５】
投影光学系４０は、蛍石、フッ化リチウム等のフッ化物結晶からなるレンズや反射鏡などの複数の投影レンズ系４２を投影系ハウジング４１（鏡筒）で密閉したものである。投影レンズ系４２は、レチクルＲを介して射出される照明光を所定の投影倍率β（βは例えば１／４）で縮小して、レチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷ上の特定領域（ショット領域）に結像させる。なお、投影光学系４０の投影レンズ系４２の各要素は、それぞれ保持部材（不図示）を介して投影系ハウジング４１に支持され、該各保持部材は各要素の周縁部を保持するように例えば円環状に形成されている。
【００２６】
ウエハ予備室６０は、ウエハＷの搬入及び搬出時に、ウエハ室５０への吸光ガスの流入を阻止するために設けられた空間であり、ウエハ室５０と密着して設けられ、隔壁６１によって覆われて光路空間ＬＳとは独立して異なる密閉空間を有している。ウエハ室５０と密着する隔壁６１には、開口部６２が形成され、この開口部６２には主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉６３が設けられる。また、開口部６２と対向する隔壁６１には、開口部６４が形成されており、この開口部６４にも主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉６５が設けられる。したがって、開閉扉６５及び開閉扉６５を閉じることによって、ウエハ予備室６０は密閉されて外部からの大気の侵入が遮断される。そして、ウエハ室５０へのウエハＷの搬入に先だって、ウエハ室５０に隣接するウエハ予備室６０にウエハＷを一時的に収容し、ガス置換系９０によってウエハ室５０及びウエハ予備室６０内の吸光ガスの濃度を低減させた後、ウエハ予備室６０からウエハＷをウエハ室５０に搬入することにより、ウエハ室５０への外気の混入を防いでいる。
【００２７】
ウエハ室５０は、投影系ハウジング４１及び隔壁６１と隙間無く接合された隔壁５１によって覆われた密閉空間内に、ウエハＷを真空吸着することによって保持するためのウエハホルダ５２、ウエハステージ５３を備える。ウエハ室５０は、ウエハ予備室６０と密着しており、開口部６２を密閉する開閉扉６３が開くことによりウエハ予備室６０と連通し、開閉扉６３を閉じることによってウエハ室５０は密閉されて外部からのガスの侵入が遮断される。ウエハホルダ５２は、ウエハステージ５３に支持されるとともに、ウエハＷを真空吸着によって保持する。ウエハステージ５３は、互いに直交する方向へ移動可能な一対のブロックをベース５４上に重ね合わせたものであって、不図示の駆動部によりＸＹ平面内で移動可能となっている。そして、ウエハ室５０の外部に設けたレーザー干渉式測長器（以下、レーザー干渉計５７という。）によってウエハステージ５３のＸ方向およびＹ方向の位置が逐次検出されて、主制御系７０に出力される。すなわち、ウエハ室５０の隔壁５１の−Ｘ側の側壁には光透過窓５５Ｘが設けられている。これと同様に、隔壁５１の＋Ｙ側（図２における紙面奥側）の側壁にも光透過窓５５Ｙ（不図示）が設けられている。これらの光透過窓は、隔壁５１に形成された開口部にこの開口部を閉塞する光透過部材（例えば、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。なお、光透過窓５５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、金属シールやフッ素系樹脂等による封止（シーリング）が施される。ウエハホルダ５２の−Ｘ側の端部には、平面鏡からなるＸ移動鏡５６ＸがＹ方向に延設されている。このＸ移動鏡５６Ｘにほぼ垂直にウエハ室５０の外部に配置されたＸ軸レーザー干渉計５７Ｘからの測長ビームが光透過窓５５Ｘを透過して投射され、その反射光がＸ軸レーザー干渉計５７Ｘに受光されることによりウエハＷのＸ位置が検出される。また、略同様の構成により不図示のＹ軸レーザー干渉計５７ＹによってウエハＷのＹ位置が検出される。このように、Ｘ、Ｙ軸の各レーザー干渉計５７がウエハ室５０の外部に配置されているので、各レーザー干渉計５７から微量の吸光ガスが発生しても、これが露光光ＥＬに対して悪影響を及ぼすことがない。なお、Ｘ、Ｙ軸の各レーザー干渉計５７からの吸光ガスの発生が抑制されている場合は、これら各部品をウエハ室５０内に配置してもよい。そして、ウエハステージ５３のＸＹ面内の移動により、ウエハＷ上の任意のショット領域をレチクルＲのパターンＰＡの投影位置（露光位置）に位置決めして、レチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷに投影転写する。
【００２８】
搬送系８０は、レチクル搬送系８１とウエハ搬送系８５とから構成される。レチクル搬送系８１は、レチクル予備室３０の内部に配置されて開口部３２を介してレチクル室２０に対してレチクルＲを搬送するロボットアーム８２と、露光装置ＳＴＰの外部に配置されて開口部３４を介してレチクル予備室３０に対してレチクルＲを搬送するロボットアーム８３と、ロボットアーム８２、８３を制御する制御部８４（不図示）とから構成される。そして、ロボットアーム８３は、露光処理に使用するレチクルＲを露光装置ＳＴＰに付設されたレチクルライブラリ８９からレチクル予備室３０内に搬入し、また、露光処理が完了したレチクルＲをレチクル予備室３０内からレチクルライブラリ８９に搬出する。なお、レチクルライブラリ８９は複数の棚Ｔを有しており、各段の棚Ｔにはそれぞれ異なるパターンＰＡを有する複数のレチクルＲが収納、保管される。ウエハ搬送系８５は、ウエハ予備室６０の内部に配置されて開口部６２を介してウエハ室５０に対してウエハＷを搬送するロボットアーム８６と、露光装置ＳＴＰの外部に配置されて開口部６４を介してウエハ予備室６０に対してウエハＷを搬送するロボットアーム８７と、ロボットアーム８６、８７を制御する制御部８８（不図示）とから構成される。そして、ロボットアーム８７は、露光装置ＳＴＰの外部にある前工程から搬送されてきた露光処理前のウエハＷをウエハ予備室６０内に搬入し、また、露光処理が完了したウエハＷをウエハ予備室６０から露光装置ＳＴＰの外部にある次工程に向けて搬出する。また、制御部８４、８８は通信路を介して主制御系７０と接続されており、主制御系７０と各種情報をやり取りすることにより、露光装置ＳＴＰと連動してレチクル搬送系８１及びウエハ搬送系８５を制御する。
【００２９】
続いて、以上のような構成をもつガス置換系９０を備えた露光装置ＳＴＰを用いて、光路空間ＬＳ及びレチクルＲのレチクル内空間Ｓのガスを置換する方法と、ガス置換を行ったレチクルＲに露光光ＥＬを照射して露光を行う方法について説明する。ここで、本実施形態におけるガス置換方法及び露光方法は、光路空間ＬＳ内の吸光ガスをガス置換系９０により低減する工程と、レチクルＲをレチクル予備室３０に搬入する工程と、レチクルＲのレチクル内空間Ｓ内を低吸光性ガスＧに置換する工程と、レチクルＲをレチクル室２０に搬入する工程と、ウエハＷをウエハ室５０に搬入する工程と、ウエハＷにレチクルＲのパターンＰＡを露光する工程と、レチクルＲ及びウエハＷを露光装置ＳＴＰ外に搬出する工程とからなる。
【００３０】
まず、光路空間ＬＳ内に存在する吸光ガスをガス置換系９０により低減する工程では、主制御系７０の指示により、各室に設けた供給用制御弁９４及び排気用制御弁９８を開放するとともに、供給ポンプ９３及び排気ポンプ９７を動作させて、ガスボンベ９２に貯蔵された低吸光性ガスＧを供給管路９５から各室に送る。また、各室内に存在した吸光ガスを含むガスを排気管路９９から排気される。なお、開閉扉３３、３５、６３、６５は、全て閉じておく。このようにして、各室内に存在する吸光ガスの濃度を低減させる。また、各室内は、所定の圧力に設定される。各室のガス置換は、露光処理を行う直前ではなく、できるだけ事前から継続して行うことが望ましい。なぜならば、各室内に配置されたレンズ、隔壁、ステージ等の構成要素の表面に吸着していた大量の水（Ｈ２Ｏ）分子が時間をかけて序々に分離して各室内に放出され、露光光ＥＬを吸収して透過率低下や透過率変動を招くからである。そして、ガス置換を行った後は、この状態を維持するために、各室に設けた供給用制御弁９４及び排気用制御弁９８を閉鎖したり、また、供給管路９５と排気管路９９とを連結して各室内に充満した低吸光性ガスＧを循環させたりしてもよい。低吸光性ガスＧを循環させることにより、供給管路９５及び排気管路９９の管路の一部に設けたエアフィルタ及びケミカルフィルタにより、循環されるガス中に微少に含まれる煤塵や有機ガス（この有機ガスは各室を構成する部材や各室内に存在する配線等の表面から分離するガスを含む）を除去することができる。
【００３１】
次に、レチクルＲをレチクル予備室３０に搬入する工程では、まず、主制御系７０がレチクル搬送系８１の制御部８４に指令することにより、ロボットアーム８３がレチクルライブラリ８９に収納されている複数のレチクルＲのなかから所望のレチクルＲを取り出す。そして、ロボットアーム８３が開閉扉３５に近づくと、主制御系７０の指令によりレチクル予備室３０の開閉扉３５が開く。そして、ロボットアーム８３が開閉扉３５からレチクル予備室３０内にレチクルＲを搬入し、レチクル予備室３０内に設置されたレチクル用ガス置換部１００にレチクルを戴置する。そして、ロボットアーム８３がレチクル予備室３０から退避すると、開閉扉３５が閉じる。このようにして、レチクルＲがレチクル予備室３０内に搬入される。このとき、レチクル予備室３０内の気圧を大気圧に比べて高く設定して外気の侵入を防止しているが、レチクルＲを搬入することによりレチクル予備室３０内に大気が侵入してしまう。また、レチクルＲのレチクル内空間Ｓ内にも大気が含まれている。したがって、このままレチクルＲをレチクル室２０に搬入すると、レチクル室２０内に吸光ガスを含んだ大気が侵入し、露光光ＥＬを著しく吸収して、許容できない程度の透過率低下や透過率変動を招いてしまう。そのため、レチクル室２０へのレチクルＲの搬入に先だって、レチクル予備室３０のガス置換を再び行う。ガス置換の手順は上述した手順と同一である。そして、レチクル予備室３０内の吸光ガスの濃度を低減させた後にレチクルＲをレチクル室２０に搬入することにより、レチクル室２０への大気の侵入を防ぐことができる。
【００３２】
次に、レチクルＲのレチクル内空間Ｓ内を低吸光性ガスＧに置換する工程について説明する。
まず、前工程において、レチクルＲがロボットアーム８３によりレチクル用ガス置換部１００の上方に搬送されて、アタッチメント１１０上に戴置される。その際、枠部材Ｆがガイド部１１４と接触することにより、貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）と供給口１１１及び排気口１１２とが位置合わして密着するようにレチクルＲが案内される。したがって、貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）と供給口１１１及び排気口１１２とを位置合わせする特別な作業を行うことなく、自動的に貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）と供給口１１１及び排気口１１２とが接続される。このようにして、貫通孔ｈ１〜ｈ４が供給口１１１と接続し、貫通孔ｈ５、ｈ６が排気口１１２と接続している。そして、前工程のレチクル予備室３０のガス置換と並行して、レチクル内空間Ｓのガス置換が行われる。レチクル内空間Ｓのガス置換は、供給用制御弁９４ｇ、排気用制御弁９８ｇを開放し、供給口１１１を介して貫通孔ｈ１〜ｈ４からレチクル内空間Ｓ内に供給管路９５ｇを通して低吸光性ガスＧを供給するとともに、レチクル内空間Ｓ内のガスが貫通孔ｈ５、ｈ６から排気口１１２を介して排気管路９９ｇに流れて外部に排気されることにより行われる。このとき、レチクル予備室３０及びレチクル内空間Ｓのガス置換の際に行われる排気及び供給動作によって、レチクル予備室３０及びレチクル内空間Ｓには圧力変化が生じてしまう。また、レチクル予備室３０とレチクル内空間Ｓとの圧力差も生じる。この圧力変化や圧力差によって、薄膜Ｃが変位する。圧力変化が小さい場合には、貫通孔ｈ７、ｈ８及び貫通孔ｇを介してガスが流通することにより、薄膜Ｃの変位は緩和される。しかし，短時間でレチクル内空間Ｓのガス置換を行おうとすると、圧力変化、圧力差が大きくなってしまう。そこで、薄膜Ｃの変位をレーザー光を用いた変位計測装置１１６を用いて計測し、変位が所定範囲内に収まるように、主制御系７０が供給用制御弁９４ｃ、９４ｇ、排気用制御弁９８ｃ、９８ｇ、供給ポンプ９３、排気ポンプ９７制御する。すなわち、変位計測装置１１６からの計測結果に基づいて主制御系７０がガス供給装置９１によるガス供給量、及びガス排気装置９６によるガス排気量を制御して、薄膜Ｃの変位が所定の範囲内に収まるようにしている。また、ガスの供給量及び排気量は、薄膜Ｃの変化量が所定範囲内となるように、予め算出された単位時間当たりの供給量、排気量を基準にして行われる。予め実験等により単位時間当たりの供給量、排気量と膜部の変化量の関係を求められ、薄膜Ｃの変化量が所定範囲内となるように、ガスの単位時間当たりの供給量、排気量が調整される。また、ガス供給装置９１等の不具合により薄膜Ｃが膨張（レチクル内空間Ｓが膨張）しても、薄膜Ｃがサポート部１１５と接触することにより、それ以上の膨張（変位）が阻止される。更に、変位が所定範囲以上となると、警告部７３が作動して作業者に注意を促し、また、ガス供給装置９１及びガス排気装置９６を停止して、薄膜Ｃの変形が進行しないようにしている。特に、薄膜Ｃが収縮（レチクル内空間Ｓが収縮）した場合にはサポート部１１５では薄膜Ｃの変形を規制できないので有効である。このようにして、非常時にも薄膜Ｃが破損しないようになっている。
更に、貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）と供給口１１１及び排気口１１２との接触部分にはシール部材１１３が設けられているため、低吸光性ガスＧの漏出が防止されて、短時間で効率よくガス置換が行われる。また、レチクルＲの自重により、貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ６）を供給口１１１及び排気口１１２に押し付けて接触部分の密着度を上げて、ガス漏洩が防止される。このとき、貫通孔ｈが枠部材Ｆの端面に開口していることから、枠部材Ｆにはレチクル板Ｐに垂直な方向の力が付勢されている。しかし、枠部材Ｆにおける剛性が高い方向に対して力が付加されているので、枠部材Ｆの側面方向に力を加えた場合に比べて、枠部材Ｆの変形が抑えられる。更に、貫通孔ｈが剛性の高い四隅部分に設けられることにより、枠部材Ｆの変形が更に抑えられる。このようにして、薄膜Ｃの破損や枠部材Ｆの変形を防止しつつ、短時間で効率よくレチクル内空間Ｓのガス置換を行うことができる。
なお、ガス置換時に、レチクル内空間Ｓの圧力上昇に伴う薄膜Ｃの膨張や破損を抑制するために、薄膜Ｃに対向して接触する変形規制部材としての高剛性板を設置してもよい。
【００３３】
レチクルＲをレチクル室２０に搬入する工程では、主制御系７０の指示により開閉扉３３が開くとともに、主制御系７０から指令を受けた制御部８４によりロボットアーム８２が動作して、レチクルＲをレチクル用ガス置換部１００からレチクル室２０内に搬送して、レチクルホルダ２２上に戴置する。そして、ロボットアーム８２がレチクル室２０から退避すると開閉扉３３が閉じる。このように、レチクルＲがレチクル予備室３０を経由してレチクル室２０に搬送されたので、大気がレチクル室２０に直接流れ込むことがなく、また、レチクル内空間Ｓのガス置換も行われているので、即座に露光処理に移行することができる。
【００３４】
ウエハＷを搬入する工程では、主制御系７０の指令により開閉扉６５が開き、主制御系７０から指令を受けた制御部８８によりロボットアーム８７が動作して、前工程から搬送されてきたウエハＷをウエハ予備室６０に搬入する。そして、ロボットアーム８７がウエハ予備室６０から退避すると、開閉扉６５が閉じて、ウエハ予備室６０内のガス置換が開始される。その後、開閉扉６３が開き、ロボットアーム８６がウエハＷをウエハ予備室６０からウエハ室５０内の搬入し、ウエハホルダ５２上に戴置する。ロボットアーム８６がウエハ室５０から退避すると、開閉扉６３が閉じる。このようにして、ウエハ室５０内への大気の流入が阻止される。そして、ウエハ室５０に搬入されたウエハＷが露光されている間に、ウエハ予備室６０には次のウエハＷが搬送され、即座にウエハＷの入れ換えが行えるように準備される。なお、ウエハ予備室６０に一度に複数枚のウエハＷを搬入するようにして、開閉扉６５の開閉、及びウエハ予備室６０のガス置換の回数を減らすようにしてもよい。
【００３５】
ウエハＷにレチクルＲのパターンＰＡを露光する工程では、従来通りの露光作業が行われる。この際、光路空間ＬＳ内には、低吸光性ガスＧが充満し、吸光ガスが排除されているので、真空紫外線光が十分な強度でウエハＷまで到達する。したがって、真空紫外線光を用いたパターンの微細化が実現できる。
【００３６】
レチクルＲ及びウエハＷを露光装置ＳＴＰ外に搬出する工程は、上述したレチクルＲ及びウエハＷを搬入する作業を後戻りするように行われる。すなわち、レチクルＲ及びウエハＷは、ロボットアーム８２，８６により各予備室３０、６０に搬出され、更にロボットアーム８３、８７により予備室３０、６０の外に搬出される。その際、開閉扉３３、３５、６３、６５が順次開閉して、レチクル室２０、ウエハ室５０内への大気の流入が阻止される。なお、言うまでもなく、レチクルＲの搬出の際には、レチクル内空間Ｓのガス置換作業を行う必要はない。なお、光路空間ＬＳ内のガス置換は必要に応じて適宜行うことが望ましい。
以上のようにして、光路空間ＬＳから吸光ガスが低減され、真空紫外線が十分な強度を保ったままウエハＷの露光面まで到達させることができる。また、複数のウエハＷを露光する場合には、以上の処理を繰り返して行えばよい。
【００３７】
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。
【００３８】
本実施形態では、枠部材Ｆにおける剛性が高い方向に向けて貫通孔ｈを設けることで、枠部材Ｆの剛性低下を抑え、変形を難しくすることができる。ただし、枠部材Ｆの厚みを厚くして、厚み方向（横方向）に貫通孔ｈを設けることも可能であるが、回路パターンの占有面積が小さくなる可能性がある。
また、薄膜Ｃ及び枠部材Ｆの両方に開口を設ける構成について説明したが、枠部材Ｆに対する薄膜Ｃの大きさを、枠部材Ｆの四隅部分で小さくして、薄膜Ｃに貫通孔ｈの開口を設けずに、枠部材Ｆにのみ貫通孔ｈの開口を設けてもよい。また、薄膜Ｃにのみ開口を設ける構成であってもよい。
【００３９】
また、本実施形態では、レチクルホルダ２２及びレチクルステージ２３をレチクル室２０内に配置する構成について説明したが、レチクル室２０を設けずに、照明系ハウジング１１と投影系ハウジング４１との間の露光光ＥＬの光路部分を局所的にガス置換してもよい。
また、ウエハホルダ５２及びウエハステージ５３をウエハ室５０内に配置する構成について説明したが、ウエハ室５０を設けずに、投影系ハウジング４１とウエハホルダ５２に保持されたウエハＷとの間の露光光ＥＬの光路部分を局所的にガス置換してもよい。
【００４０】
また、本実施形態では、枠部材Ｆに形成された貫通孔ｈと供給口１１１とを密着させて、供給口１１１から低吸光性ガスＧを供給し、かつ枠部材Ｆに形成された他の貫通孔ｈからレチクル内空間Ｓに存在していた吸光ガスを排気する構成について説明したが、次のように構成することも可能である。すなわち、レチクル予備室３０内のガスを低吸光性ガスＧで満たし、その後に、枠部材Ｆの全ての貫通孔ｈに、供給口１１１の代わりに排気口１１２を密着させる。そして、枠部材Ｆの貫通孔ｈを介してレチクル内空間Ｓの吸光ガスを排気することに伴い、レチクル予備室３０内に満たされている低吸光性ガスＧがレチクルＲの厚み方向に形成された貫通孔ｇを介してレチクル内空間Ｓに導かれ、最終的には、レチクル内空間Ｓに存在していた吸光ガスがレチクル予備室３０内に満たされている低吸光性ガスＧにガス置換される。
【００４１】
また、より効率的にガス置換を実施することを目的として、ガス供給装置９１及びガス排気装置９６によるガス置換に伴うガスの流量を薄膜Ｃに影響を与えない範囲で、所定の時間ごとに変化させたり、その流れの方向を変化させたりすることにより、レチクル内空間Ｓ内における局所的な気体の滞留を防止してもよい。
また、レチクルＲの枠部材Ｆの貫通孔ｈを介して、レチクル内空間Ｓをガス置換する際に、枠部材Ｆの貫通孔ｈに取り付けられているフィルタＦＬを取り外してもよい。すなわち、例えば、枠部材Ｆの貫通孔ｈに対して、フィルタＦＬを着脱自在に取り付けるとともに、枠部材Ｆに対してフィルタＦＬを取り付け又は取り外しを行うロボットアームをレチクル予備室３０内に配置する。そして、レチクル予備室３０にレチクルＲが搬送された際に、そのロボットアームを駆動して、枠部材ＦからフィルタＦＬを取り外せばよい。
また、例えば、供給口１１１と接続する貫通孔（ｈ１〜ｈ４）に比べて排気口１１２と接続する貫通孔（ｈ５、ｈ６）の径を大きして、ガスの排出を効率よくする等してもよい。
なお、薄膜Ｃの変位によって制御する対象はガス供給装置９１及びガス排気装置９６のいずれか一方だけでもよい。また、変位計測装置１１６としてレーザー変位計を用いているため、レチクル内空間Ｓの圧力変化を薄膜Ｃの外側から容易に検出できるという利点があるが、レチクル内空間Ｓの圧力変化を検出する検出装置としては、この変位センサに限るものではなく、例えばレチクル内空間Ｓの圧力を直接検出する圧力センサなど、他の検出装置を用いてもよい。
【００４２】
また、ガス排気部１０２を設けないことも可能である。この場合には、貫通孔ｈ５〜ｈ８及び貫通孔ｇを介してレチクル内空間Ｓ内のガスがレチクル予備室３０に排気させ、レチクル予備室３０内のガスとともに、排気管路９９ｃから排気させればよい。同様に、ガス供給部１０１を設けないことも可能である。この場合には、レチクル予備室３０に充満した低吸光性ガスＧを貫通孔ｈ１〜ｈ４からレチクル内空間Ｓ内に導入し、貫通孔ｈ５、ｈ６を介してガス排気部１０２からレチクル内空間Ｓ内のガスを排気させればよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、レチクル室２０に隣接して設けられたレチクル予備室３０において、レチクルＲのレチクル内空間Ｓのガス置換を実施しているが、これに限るものではなく、例えば、レチクル室２０で行ってもよい。
【００４４】
また、上述したレチクルライブラリ８９の代わりに、レチクル（マスク）Ｒを収納する手段として、不活性ガスが充填されたマスク搬送ケース（ＳＭＩＦポット）を用いてもよい。この場合、このケース内に収納されているレチクルＲのレチクル内空間Ｓは通常は低吸光性ガスＧで置換されていると考えられるが、薄膜Ｃや枠部材Ｆからの脱ガス（アウトガス）によってレチクル内空間Ｓが汚染されている虞があるため、レチクル室２０に搬入する前に、ガス置換を実施するのが好ましい。
また、上記実施形態では、大気中にレチクルライブラリ８９を設け、レチクルライブラリ８９とレチクル予備室３０との間でレチクルＲを搬送するロボットアーム８３を備える構成としたが、これに限らず、レチクルライブラリ８９を低吸光性ガスＧで満たされた空間内に収容し、レチクルライブラリ８９とレチクル予備室３０との間に低吸光性ガスＧで所定圧に満たされたレチクル搬送路が設けてもよい。また、レチクルライブラリ８９をレチクル予備室３０内に配置してもよい。
【００４５】
また、露光照明系１０、レチクル室２０、投影光学系４０、及びウエハ室５０における各室内や、レチクル予備室３０、ウエハ予備室６０の各室内を満たす低吸光性ガスＧとして、全てを同一種類としてもよいし、異なる種類のガスを用いてもよい。ただし、低吸光性ガスＧとして窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の単一ガスを用いる場合には、少なくともレチクル室２０、レチクル予備室３０及びレチクル内空間Ｓに供給するガスは同一のガスを用いることが望ましい。これは、ガスの混合を避けるためである。
【００４６】
また、レチクル予備室３０を２つ設け、一方をレチクルＲの搬入専用、他方をレチクルＲの搬出専用として、レチクル室２０からレチクルＲを搬出する動作とレチクル室２０にレチクルＲを搬入する動作とを並行して行うようにしてもよい。この場合、搬出専用のレチクル予備室３０は、搬出に先立ってガス置換を完了しておく必要があるが、レチクルＲのレチクル室２０への搬入の終了を待つことなく、レチクル予備室３０から外部にレチクルＲを搬出できるので、レチクルＲの交換時間を短縮することができる。
また、照明系ハウジング１１、隔壁２１、隔壁３１、投影系ハウジング４１、隔壁５１、隔壁６１、供給管路９５は、研磨などの処理によって表面粗さが低減されたステンレス（ＳＵＳ）等の材質を用いて脱ガスの発生を抑制してもよい。
【００４７】
また、光路空間ＬＳ内の吸光ガスの濃度を低減する方法として、上述した光路空間ＬＳ内のガスを低吸光性ガスＧで置換する他に、光路空間ＬＳを減圧（真空化）することによっても実現することも可能である。
【００４８】
また、本発明に係るウエハＷとしては、保護部材磁気ヘッド用のセラミックウエハのみならず、半導体デバイス用の半導体ウエハや、液晶表示デバイス用のガラスプレートであってもよい。
【００４９】
また、本発明が適用される露光装置として、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置を用いてもよい。
【００５０】
また、本発明が適用される露光装置として、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置を用いてもよい。
【００５１】
また、露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や、保護部材磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【００５２】
また、投影光学系としては、エキシマレーザーなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用いればよい。
【００５３】
また、ウエハステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【００５４】
また、ウエハステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００５５】
また、レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００５６】
また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。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。
【００５７】
また、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行う工程、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作する工程、シリコン材料からウエハを製造する工程、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露光するウエハ処理工程、デバイス組み立て工程（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）、検査工程等を経て製造される。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば以下の効果を得ることができる。
第１の発明は、枠部材における剛性が高い方向に向けて第１貫通孔を設けることにより、マスク内空間内のガスを所定ガスに置換する際に、枠部材の剛性の低下を抑え、変形しづらくすることができる。したがって、枠部材の変形に起因する保護部材の変形や破損を防止することができる。
【００５９】
第２の発明は、マスクにおいて、マスク基板上に第１の発明に係るマスク保護装置のうちいずれかのマスク保護装置を備えるようにした。これにより、マスク内空間内のガス置換に伴う枠部材の変形が抑えられるので、保護装置を変形や破損させることなく効率的にガス置換を行うことが可能となる。
【００６０】
第３の発明は、ガス置換装置において、第２の発明に係るマスクを支持する支持台と、支持台に設けられ、支持台でマスクを支持した際に、第１貫通孔を介して、マスク基板と枠部材と保護部材とで形成される空間内に所定ガスを供給するガス供給系を備えるようにした。これにより、支持台にガス供給系が設けられているので、支持台でマスクを支持するだけで、第１貫通孔とガス供給系とを接続させることができ、マスク内空間のガス置換を行うことができる。また、枠部材が変形しづらいマスクを用いているので、第１貫通孔と支持台とを接触させた際に保護部材を変形、破損させることなく、マスク内空間内のガスを置換することができる。
【００６１】
第４の発明は、露光装置において、第２の発明に係るマスクに形成されたパターンを基板に転写するようにした。これにより、マスク内空間内から効率的に吸光ガスを排除できるので、露光光の減衰が抑えられて、マスクに形成されたパターンを確実に基板に転写することができる。
【００６２】
第５の発明は、第２の発明に係るマスクの空間内を所定ガスに置換する方法であって、第１貫通孔を介して空間内に所定ガスを供給するようにした。これにより、枠部材の変形に伴う保護部材の変形や破損を防止して、マスク内空間内を所定ガスに置換することができる。
【００６３】
第６の発明は、第２の発明に係るマスクのパターンを転写する露光方法において、パターンの転写に先だって、マスクの空間内のガスを置換するのに、第５の発明に係るガス置換方法が用いられるようにした。これにより、効率的にマスク内空間内から吸光ガスを排除して所定ガスに置換できるので、露光光を減衰させずに基板に照射させて、マクスのパターンを基板に露光することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】保護装置を備えるレチクルを示す模式図である。
【図２】露光装置の構成を示す概念図である。
【図３】露光装置におけるガス置換系を示す概念図である。
【図４】レチクル用ガス置換部を示す模式図である。
【図５】レチクル用ガス置換部にレチクルを戴置した場合を示す模式図である。
【符号の説明】
Ｒ  レチクル（マスク）
ＰＥ  マスク保護装置
Ｃ  薄膜（保護部材）
Ｆ  枠部材
Ｐ  レチクル板（マスク基板）
ＰＡ  パターン（パターン形成領域）
Ｓ  空間
ｈ（ｈ１〜ｈ８）  貫通孔（第１貫通孔）
ｇ（ｇ１、ｇ２）  貫通孔（第２貫通孔）
ＦＬ  フィルタ
Ｗ  ウエハ（基板）
Ｇ  低吸光性ガス（所定ガス）
ＳＴＰ  露光装置
８０  搬送系
９０  ガス置換系（ガス置換装置）
９１  ガス供給装置（ガス供給系）
９６  ガス排気装置（気体排気系）
１１０  アタッチメント（支持台）
【図１】
2004258113.tif 000003
【図２】
2004258113.tif 000004
【図３】
2004258113.tif 000005
【図４】
2004258113.tif 000006
【図５】
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