(57)【要約】【課題】  環境の変化にも容易に対応する。【解決手段】  露光光の光路上の第１領域ＷＤに第１の気体を供給する第１の気体供給機構ＨＳと、第１領域ＷＤに、第１の気体とは種類が異なる第２の気体を供給する第２の気体供給機構ＮＳと、第１領域ＷＤにおける雰囲気の屈折率が、露光光の光路とは異なる第２領域ＢＡにおける雰囲気の屈折率と略同一になるように、第１領域ＷＤへ供給する第１の気体と第２の気体との混合比を調整する調整装置ＭＳとを備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光によりマスクのパターン像を基板に露光する露光装置であって、
前記露光光の光路上の第１領域に第１の気体を供給する第１の気体供給機構と、
前記第１領域に、前記第１の気体とは種類が異なる第２の気体を供給する第２の気体供給機構と、
前記第１領域における雰囲気の屈折率が、前記露光光の光路とは異なる第２領域における雰囲気の屈折率と略同一になるように、前記第１領域へ供給する前記第１の気体と前記第２の気体との混合比を調整する調整装置とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
請求項１記載の露光装置において、
前記第２領域は、前記マスクと前記基板との少なくとも一方の位置情報を検出する検出光の光路を含む領域であることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の露光装置において、
前記調整装置は、前記第２領域の雰囲気中の気体に関する情報を検出する検出装置を備え、該検出装置の検出結果に基づいて前記混合比を調整することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の露光装置において、
前記調整装置は、前記第１領域における前記第１の気体と前記第２の気体との混合比を検出する第２の検出装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の露光装置において、
前記第１の気体または第２の気体のうち、少なくとも一つを用いて露光に関する処理を行う処理部を有し、
前記第１の気体供給機構または前記第２の気体供給機構のうち、少なくとも一つは、前記処理部に接続されることを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項５記載の露光装置において、
前記処理部から排出された前記第１の気体または前記第２の気体の成分に関する情報を計測する計測装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項５または６記載の露光装置において、
前記処理部は、前記パターン像を前記基板に投影する投影光学系であることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の露光装置において、
前記調整装置は、前記第１の気体及び第２の気体を乱流状態で混合する混合部を有することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
露光光によりマスクのパターン像を基板に露光する露光装置のガス供給方法であって、
前記露光光の光路上の第１領域に第１の気体を供給するステップと、
前記第１領域に、前記第１の気体とは種類が異なる第２の気体を供給するステップと、
前記第１領域における雰囲気の屈折率が、前記露光光の光路とは異なる第２領域における雰囲気の屈折率と略同一になるように、前記第１領域へ供給する前記第１の気体と前記第２の気体との混合比を調整するステップとを有することを特徴とする露光装置のガス供給方法。
【請求項１０】
請求項９記載の露光装置のガス供給方法において、
前記第２領域は、前記マスクと前記基板との少なくとも一方の位置情報を検出する検出光の光路を含む領域であることを特徴とする露光装置のガス供給方法。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の露光装置のガス供給方法において、
前記第２領域の雰囲気中の気体に関する情報を検出するステップを有し、その検出結果に基づいて前記混合比を調整することを特徴とする露光装置のガス供給方法。
【請求項１２】
請求項９から１１のいずれかに記載の露光装置のガス供給方法において、
前記第１領域における前記第１の気体と前記第２の気体との混合比を検出するステップを有することを特徴とする露光装置のガス供給方法。
【請求項１３】
請求項９から１２のいずれかに記載の露光装置のガス供給方法において、
前記第１の気体または第２の気体のうち、少なくとも一つを用いて露光に関する処理を行うステップを含み、
前記露光に関する処理で用いられた気体を用いて前記混合比を調整することを特徴とする露光装置のガス供給方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の露光装置のガス供給方法において、
前記露光に関する処理で用いられた前記第１の気体または第２の気体の成分に関する情報を計測する工程を有することを特徴とする露光装置のガス供給方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４記載の露光装置のガス供給方法において、
前記露光に関する処理は、前記パターン像を前記基板に投影する投影光学系による投影処理であることを特徴とする露光装置のガス供給方法。
【請求項１６】
請求項９から１５のいずれかに記載の露光装置のガス供給方法において、
前記第１の気体及び第２の気体を乱流状態で混合することを特徴とする露光装置のガス供給方法。
【請求項１７】
請求項９から１６のいずれかに記載の露光装置のガス供給方法において、
前記第１領域は、前記パターン像を前記基板に投影する投影光学系と前記基板との間の空間であり、
前記基板に対する前記露光光の照射が停止した時、混合比が調整された前記第１の気体と前記第２の気体との供給を、前記投影光学系と前記基板との間の空間に対して継続して行うことを特徴とする露光装置のガス供給方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の露光装置のガス供給方法において、
前記混合比が調整された前記第１の気体と前記第２の気体との供給量は、前記基板に対して前記露光光が照射されている時に比べて少ないことを特徴とする露光装置のガス供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置と、露光装置においてパージガス等のガスを供給する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子や液晶表示素子等の電子デバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に、パターンが形成されたマスクあるいはレチクル（以下、レチクルと称する）のパターン像を投影光学系を介して感光材（レジスト）が塗布された基板上の各投影（ショット）領域に投影する投影露光装置が使用されている。電子デバイスの回路は、上記投影露光装置で被露光基板上に回路パターンを露光することにより転写され、後処理によって形成される。
【０００３】
近年、集積回路の高密度集積化、すなわち、回路パターンの微細化が進められている。そのため、投影露光装置における露光用照明ビーム（露光光）が短波長化される傾向にある。すなわち、これまで主流だった水銀ランプに代わって、ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）といった短波長の光源が用いられるようになり、さらに短波長のＡｒＦエキシマレーザ（波長：１９３ｎｍ）を用いた露光装置の実用化も最終段階に入りつつある。また、さらなる高密度集積化をめざして、Ｆ２レーザ（波長：１５７ｎｍ）を用いた露光装置の開発が進められている。
【０００４】
波長約１９０ｎｍ以下のビームは真空紫外域に属し、これらのビームは、空気を透過しない。これは、空気中に含まれる酸素分子・水分子・二酸化炭素分子などの物質（以下、吸光物質と称する）によってビームのエネルギーが吸収されるからである。
【０００５】
真空紫外域の露光光を用いた露光装置において、被露光基板上に露光光を十分な照度で到達させるには、露光光の光路上の空間から吸光物質を低減もしくは排除する必要がある。そのため、露光装置では、光路上の空間を筐体で囲い、露光光を透過する透過性のガスでその筐体内の空間を充填している場合が多い。この場合、例えば全光路長を１０００ｍｍとすると、光路上の空間内の吸光物質濃度は、１ｐｐｍ程度以下が実用的とされているが、露光装置では、基板が頻繁に交換されることから、光路上の空間のうち、投影光学系と基板との間の空間の吸光物質を排除するのに困難が伴う。例えば、この空間を筐体で囲うには、基板交換用の機構も含めて囲えるような大型の筐体を設置するのが好ましいものの、この場合、筐体の大型化に伴って筐体内に充填するガスの消費量が多くなってまう。  そのため、露光装置では、投影光学系と基板との間の空間に、露光光を透過する透過性のガス（光化学的に不活性なガス、以下不活性ガス）を吹き付けることにより、光路上の空間から吸光物質を排除する技術を用いる場合がある。この技術は、例えば、特許文献１等に記載されている。
【０００６】
露光装置においては、ウエハを保持するステージの位置は干渉計を用いて制御されているため、干渉系で用いる検出光の光路空間（光路領域）におけるガス（雰囲気）の屈折率は一定でなければならないが、投影光学系と基板との間に吹き付けた不活性ガスが検出光の光路に及ぶ可能性がある。検出光の光路空間の雰囲気は大気（空気）であるため、屈折率が異なる不活性ガスが及んだ場合、屈折率が変化して干渉計の計測精度が低下してしまう虞がある。
【０００７】
そこで、例えば特許文献２には、空気と同じ屈折率になるように予め混合した複数種類の不活性ガスをパージ用ガスとして投影光学系と基板との間に吹き付ける技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−２６０３８５号公報
【特許文献２】特開２００１−２１０５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述したような従来技術には、以下のような問題が存在する。
予め規定の割合で混合したガスを用いるため、露光装置周りの環境の変化、例えば大気温度の変化や窒素、酸素を始めとする大気構成成分の割合の微弱な変化等による光路雰囲気の屈折率変化に対応することができない。
また、混合ガスは、高圧ボンベに封入し搬送されるため、コスト的にも高価になるとともに、ボンベ交換時には露光装置の稼動を停止させる必要があり生産効率が低下する可能性もある。
【０００９】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、環境の変化にも容易に対応できる露光装置とそのガス供給方法を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、コスト高、生産効率の低下を防止できる露光装置とそのガス供給方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図７に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置は、露光光によりマスク（Ｒ）のパターン像を基板（Ｗ）に露光する露光装置（１０）であって、露光光の光路上の第１領域（ＷＤ）に第１の気体を供給する第１の気体供給機構（ＨＳ）と、第１領域（ＷＤ）に、第１の気体とは種類が異なる第２の気体を供給する第２の気体供給機構（ＮＳ）と、第１領域（ＷＤ）における雰囲気の屈折率が、露光光の光路とは異なる第２領域（ＢＡ）における雰囲気の屈折率と略同一になるように、第１領域（ＷＤ）へ供給する第１の気体と第２の気体との混合比を調整する調整装置（ＭＳ）とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の露光装置のガス供給方法は、露光光によりマスク（Ｒ）のパターン像を基板（Ｗ）に露光する露光装置（１０）のガス供給方法であって、露光光の光路上の第１領域（ＷＤ）に第１の気体を供給するステップと、第１領域（ＷＤ）に、第１の気体とは種類が異なる第２の気体を供給するステップと、第１領域（ＷＤ）における雰囲気の屈折率が、露光光の光路とは異なる第２領域（ＢＡ）における雰囲気の屈折率と略同一になるように、第１領域（ＷＤ）へ供給する第１の気体と第２の気体との混合比を調整するステップとを有することを特徴とするものである。
【００１２】
従って、本発明の露光装置とそのガス供給方法では、第２領域（ＢＡ）、例えばマスク（Ｒ）と基板（Ｗ）との少なくとも一方の位置情報を検出するための検出光の光路を含む領域（ＢＡ）における雰囲気の屈折率が変化した場合でも、第１の気体と第２の気体との混合比を調整することで、第２領域（ＢＡ）における雰囲気の屈折率と略同一の屈折率を有するガスを第１領域（ＷＤ）に供給することができる。そのため、第１領域（ＷＤ）のガスが第２領域（ＢＡ）に及んだ場合でも、第２領域（ＢＡ）における雰囲気の屈折率が変化することを防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、環境の変化にも容易に対応できるとともに、コスト高、生産効率の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係る露光装置とそのガス供給方法の一実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、露光用のエネルギビームとして真空紫外光を用いるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用したものである。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本発明を適用した露光装置１０の概略構成を示す一部を切り欠いた構成図である。この図において、露光装置１０の機構部は、照明光学系２１、レチクル操作部２２、投影光学系ＰＬ及びウエハ操作部２３に大きく分かれている。照明光学系２１、レチクル操作部２２及び投影光学系ＰＬは、各々箱状の照明系チャンバ２５、レチクル室２６及び鏡筒２７の内部に外気（ここでは後述のチャンバ内の気体）から隔離されかつ密度が高められた状態で収納されている。また、露光装置１０は全体として、内部の気体の温度が所定の目標範囲内に制御された１つの大きいチャンバ（不図示）の内部に収納されている。
【００１６】
照明光学系２１においては、露光光源２０として真空紫外域の波長１５７ｎｍのパルスレーザ光を発生するＦ２レーザ光源が使用されており、露光光源２０の射出端が照明系チャンバ２５の下部に取り付けられている。露光時に露光光源２０から照明系チャンバ２５内に射出された露光光ＩＬ（エネルギビーム）は、ミラー３０で上方に反射され、振動等による光軸ずれを合わせるための自動追尾部（不図示）及び照明系の断面形状の整形と光量制御とを行うビーム整形光学系３１を介してオプティカル・インテグレータ（ホモジナイザ）としてのフライアイレンズ（またはロッドレンズ）３２に入射する。フライアイレンズ３２の射出面には開口絞り（不図示）が配置され、フライアイレンズ３２から射出されてその開口絞りを通過した露光光ＩＬは、ミラー３４によってほぼ水平方向に反射されてリレーレンズ３５を介して視野絞り（レチクルブラインド）３６に達する。
【００１７】
視野絞り３６の配置面は露光対象のレチクルＲのパターン面と光学的にほぼ共役であり、視野絞り３６は、そのパターン面での細長い長方形の照明領域の形状を規定する固定ブラインドと、走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光を防止するためにその照明領域を閉じる可動ブラインドとを備えている。視野絞り３６を通過した露光光ＩＬは、リレーレンズ３７、ミラー３８及び照明系チャンバ２５の先端部に固定されたコンデンサレンズ系３９を介してマスクとしてのレチクルＲのパターン面上の長方形（スリット上）の照明領域を均一な照度分布で照明する。露光光源２０〜コンデンサレンズ系３９により照明光学系２１が構成され、照明光学系２１内の露光光ＩＬの光路、すなわち露光光源２０からコンデンサレンズ系３９までの光路が照明系チャンバ２５によって密閉されている。
【００１８】
照明光学系２１からの露光光のもとで、レチクルＲの照明領域内のパターンの像が処理部としての投影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは例えば１／４，１／５等）で、感光材（フォトレジスト）が塗布されたウエハＷ（基板）上に投影（投影処理）される。ウエハＷは例えば半導体（シリコン等）またはＳＯＩ（silicon on insulator）等の円板状の基板である。
【００１９】
ここで、本実施形態のように露光光ＩＬがＦ２レーザ光である場合には、透過率の良好な光学硝材は、蛍石（ＣａＦ２の結晶）、フッ素や水素等をドープした石英ガラス及びフッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）等に限られるため、投影光学系ＰＬを屈折光学部材のみで構成して所望の結像特性（色収差特性等）を得るのは困難である。そこで、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、屈折光学部材と反射鏡とを組合わせた反射屈折系を採用している。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと交差する方向にＸ軸を取り、図１の紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。本実施形態のレチクルＲ上の照明領域はＸ方向に細長い長方形であり、露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ方向である。
【００２０】
レチクル操作部２２において、レチクルＲはレチクルステージ４０上に保持されている。レチクルステージ４０は不図示のレチクルベース上で後述のウエハステージと同期してＹ方向にレチクルＲを微小駆動する。レチクルステージ４０の位置及び回転角は不図示のレーザ干渉計によって高精度に計測され、この計測値及び装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系２４からの制御信号に基づいてレチクルステージ４０が駆動される。レチクルステージ４０及び不図示の露光光ＩＬの光路、すなわちコンデンサレンズ系３９から投影光学系ＰＬまでの光路がレチクル室２６によって密閉されている。
【００２１】
投影光学系ＰＬにおいて、複数の光学部材（光学素子）が鏡筒２７内に密閉されて収納されており、投影光学系ＰＬのレチクル側の光学部材からウエハ側の光学部材までの光路が鏡筒２７内に密閉されている。
【００２２】
ウエハ操作部２３において、ウエハＷはウエハホルダ４５上の載置面に吸着保持され、ウエハホルダ４５はウエハステージ４６上に固定されている。ウエハステージ４６は後述のウエハ定盤上で上述したレチクルステージと同期してＹ方向にウエハＷを連続移動させると共に、Ｘ方向及びＹ方向にウエハＷをステップ移動させる。また、ウエハステージ４６は、不図示のオートフォーカスセンサによって計測されるウエハＷ表面の光軸ＡＸ方向の位置（フォーカス位置）に関する情報に基づいてオートフォーカス方式でウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面に合焦させる。
【００２３】
ウエハステージ４６のＸ方向、Ｙ方向の位置及びＸ軸の回りの回転角（ピッチング量）、Ｙ軸の回りの回転角（ローリング量）、Ｚ軸の回りの回転角（ヨーイング量）はレーザ干渉計４７によって高精度に計測され、この計測値及び主制御系２４からの制御信号に基づいてステージ駆動系４８を介してウエハステージ４６が駆動される。なお、ウエハステージ４６（ウエハホルダ４５）に取付けられ、レーザ干渉計４７からのレーザビーム（測長ビーム、検出光）を反射する移動鏡４７ａは、別々の角柱状のミラーからなる構成、一体型のＬ字型のミラーからなる構成、ウエハステージ４６（ウエハホルダ４５）の側面を鏡面加工してミラーとして用いる構成等、様々な構成が適用される。また、ウエハホルダ４５、ウエハステージ４６及びウエハ定盤等によってウエハ操作部２３が構成され、ウエハ操作部２３の側方に搬送系としてのウエハローダ等（不図示）が配置されている。
【００２４】
ここで、本実施形態の露光光ＩＬは波長１５７ｎｍの紫外光であるため、その露光光ＩＬに対する吸光物質としては、酸素（Ｏ２）、水（水蒸気：Ｈ２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭酸ガス（二酸化炭素：ＣＯ２）、有機物及びハロゲン化物等がある。一方、露光光ＩＬが透過する気体（エネルギ吸収がほとんど無い物質）としては、窒素ガス（Ｎ２）、水素（Ｈ２）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）よりなる希ガスがある。以降、この窒素ガス及び希ガスをまとめて「透過性ガス」と呼び、本実施の形態ではヘリウムガス及び窒素ガスを使用するものとする。
【００２５】
本実施形態の露光装置１０は、光路上の空間、すなわち、照明系チャンバ２５及びレチクル室２６の各内部に真空紫外域のビームに対してエネルギ吸収の少ない上記透過性ガス（ここでは窒素ガス）を供給して満たし、その気圧を大気圧と同程度もしくはより高く（例えば、大気圧に対して０．００１〜１０％の範囲内で高く）するガス供給・排気系５０を備えている。ガス供給・排気系５０は、排気用の真空ポンプ５１Ａ，５１Ｂ、透過性ガスが高純度の状態で圧縮または液化されて貯蔵されたボンベ５３及び開閉制御されるバルブ５２Ａ，５２Ｂ等を含む。なお、これらの数及び設置場所については図示したものに限定されない。窒素ガスは波長が１５０ｎｍ程度以下の光に対しては吸光物質として作用し、ヘリウムガスは波長１００ｎｍ程度まで透過性ガスとして使用することができる。また、ヘリウムガスは熱伝導率が窒素ガスの約６倍であり、気圧変化に対する屈折率の変動量が窒素ガスの約１／８であるため、特に高透過率と光学系の結像特性の安定性や冷却性とで優れている。なお、ヘリウムガスは高価であるため、露光光ＩＬの波長がＦ２レーザ光のように１５０ｎｍ以上であれば、運転コストを低減させるためにその透過性ガスとして窒素ガスを使用している。
【００２６】
また、ガス供給・排気系５０は、鏡筒２７の内部及びワーキング・ディスタンス部（第１領域）ＷＤ、すなわち投影光学系ＰＬの先端部（射出端）とウエハＷとの間の空間にも透過性ガスを供給し、光路上から吸光物質を排除している。
図２は、鏡筒２７（投影光学系ＰＬ）及びワーキング・ディスタンス部ＷＤに関するガス供給・排気系５０の概略構成を示す図である。なお、図２おいては、便宜上ウエハステージ４６の構成を簡略化して図示している。
【００２７】
図２に示すように、投影光学系ＰＬの鏡筒２７には、ヘリウム供給菅５４が接続されており、この供給菅５４を介してヘリウムガス供給源５５からヘリウムガスが供給される。ヘリウムガス供給源５５としては、ヘリウムボンベや液体ヘリウムの気化装置から構成される。また、ヘリウムガス供給菅５４にはガス用フィルタ５６が介装されており、鏡筒２７内には清浄化されたヘリウムガスが供給される。ガス用フィルタ５６としては、粉塵を除去するパーティクルフィルタや、ヘリウムガスに混在する不純化学物質成分を除去するゲッター、モレキュラーシーブス等から構成される。
【００２８】
ワーキング・ディスタンス部ＷＤに関して、ガス供給・排気系５０は、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに第１の気体としてヘリウムガスを供給するヘリウムガス供給機構（第１の気体供給機構）ＨＳと、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに第２の気体として窒素ガスを供給する窒素ガス供給機構（第２の気体供給機構）ＮＳと、これらヘリウムガス及び窒素ガスの混合比を調整する混合機構（調整装置）ＭＳと、鏡筒２７とウエハステージ４６との間に配置されたパージ形成部７０と、混合されたガスの温度調整する温調装置５７とを有している。
【００２９】
ヘリウムガス供給機構ＨＳは、鏡筒２７に接続された配管７１、配管７１に介装され鏡筒２７内から導入されたヘリウムガスを加圧して送出する与圧ポンプ７２、与圧ポンプ７２の下流側の配管７１に接続されたマスフローコントローラ等からなるガス流量制御装置７３等から構成されている。与圧ポンプ７２としては、粉塵や不純化学物質を出さないように配慮されたものが好ましく、テフロン（登録商標）あるいは金属のダイヤフラム方式のポンプが用いられる。なお、配管７１においても、上述したガス用フィルタと同様のものを介装させてもよい。
【００３０】
窒素ガス供給機構ＮＳは、窒素ボンベや液体窒素の気化装置から構成される窒素ガス供給源７４、一端が窒素ガス供給源７４に接続された配管７５、配管７５に介装されフィルタ５６と同様の構成のガス用フィルタ７６、配管７５の他端側に接続されたマスフローコントローラ等からなるガス流量制御装置７７等から構成されている。なお、窒素ガス供給機構ＮＳにおいては、窒素ガス供給源７４から所定圧の窒素ガスが供給されるため、ヘリウムガス供給機構ＨＳにおいて設けられた与圧ポンプは不要である。
なお、窒素ガス供給源７４から供給される窒素ガスの代わりに、照明系チャンバ２５から排気される窒素ガスを用いてもよい。
【００３１】
一方、混合機構ＭＳは、配管７１に接続され鏡筒２７内から導入されたガスの成分を計測するガス成分計測装置（計測装置）７８、レーザ干渉計４７から照射されるレーザビーム（検出光）ＬＢの光路を含む領域（第２領域）ＢＡにおける雰囲気のガス成分を計測するガス成分計測装置（検出装置）７９、ガス成分計測装置７８、７９の計測結果に基づいてガス流量制御装置７３、７７をコントロールするコントローラ８０とから構成されている。ガス成分計測装置７８、７９としては、酸素濃度計や露点計等、API-MS（大気圧イオン化質量分析計）、GC-MS（ガスクロマトグラフ質量分析計）等から構成される。
【００３２】
また、混合機構ＭＳには、ヘリウムガスと窒素ガスとを乱流状態で混合する乱流混合部（混合部）８１が設けられている。すなわち、ガス流量制御装置７３、７７（の下流側）の間には配管８２が架設されており、配管８２の略中央部には配管８３が接続されている。そして、この配管８３の下流側には、管の内径が配管８３よりも細く設定された乱流混合部８１が設けられている。配管８２、８３（及び７１、７５）としては、不純物の発生を極力抑えた清浄なものが用いられ、加工の容易さや振動対策として、例えば外径６．３５ｍｍ、内径４．５７ｍｍ程度のものが用いられる。一方、乱流混合部８１においては、例えば外径３．１８ｍｍ、内径１．７６ｍｍ程度のものが用いられている。なお、乱流混合部８１等の配管接続には、継手を用いてもよいし、溶接で接合することも可能である。
【００３３】
乱流混合部８１の下流側の配管８４には、温調装置５７が設けられている。温調装置５７には、チャンバ内の雰囲気温度と略同一温度（例えば２３℃）の冷媒が循環しており、配管８４を通るガスは冷媒との熱交換より温度調整され、パージ形成部７０に供給される。なお、使用される冷媒としては液体又は気体であって特に不活性なものが好ましく、ハイドロフルオロエーテル（例えば「ノベックＨＦＥ」：住友スリーエム株式会社製）や、フッ素系不活性液体（例えば「フロリナート」：住友スリーエム株式会社製）などが挙げられる。
【００３４】
図１に戻り、ガス供給・排気系５０は、ワーキング・ディスタンス部ＷＤ用として、排気用の真空ポンプ６０、この真空ポンプ６０にその一端部が接続される第１排気管６１、上記配管８４にその一端部が接続されるガス供給管６２、上記真空ポンプ６０にその一端部が接続される第２排気管６４、６４等を備えている。また、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間で透過性ガス雰囲気を形成するパージ形成部７０は、上記真空ポンプ６０、第１排気配管６１、ガス供給配管６２、第２排気配管６４等から構成されている。
図３及び図４にワーキング・ディスタンス部ＷＤ付近を拡大した様子を示す。なお、図３はワーキング・ディスタンス部ＷＤ付近を図１におけるＹ方向から見た様子を示す図であり、図４はワーキング・ディスタンス部ＷＤ近傍を上方から見た様子を示す図である。
【００３５】
図３及び図４に示すように、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおいて、パージ形成部７０は、露光光ＩＬの光路を囲うように配設されている。このパージ形成部７０には、ガス供給配管６２の他端部であるガス供給口６５と第１排気管６１の他端部である第１ガス吸気口６６とが配設されている。これらのガス供給口６５と第１ガス吸気口６６とは、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける透過性ガスの流れを一様とするように各々ガス供給配管６２と第１排気管６１との管径よりも大きな開口端を有しており、各々によって投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを挟み込むようにかつ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに向けて配設されている。
【００３６】
パージ形成部７０の下部はウエハＷの表面に対して平行に配設された板状部材からなっており、ガス供給口６５及び第１吸気口６６の外側に第２排気管６４の他端部である第２吸気口６７が露光光ＩＬの光路を囲うように形成されている。このように、第２吸気口６７がガス供給口６５及び第１吸気口６６の外側において露光光ＩＬの光路を囲うように形成されることによって、ウエハＷとパージ形成部７０との間に流出した透過性ガスの多くはワーキング・ディスタンス部ＷＤの外部に漏出せずに排気され、さらにワーキング・ディスタンス部ＷＤの外部からワーキング・ディスタンス部ＷＤ内に新たに侵入しようとする気体は第２吸気口６７より内側に到達する以前に排気される。このため、本実施形態に係る露光装置１０は、露光光ＩＬの光路を確実に透過性ガス雰囲気とすることができると共に、透過性ガスがワーキング・ディスタンス部ＷＤの外部に漏出することを抑制することができる。
【００３７】
続いて、上記の構成の露光装置１０の中、供給・排気系５０によるワーキング・ディスタンス部ＷＤのパージについて説明する。
なお、ここではレーザ干渉計４７からはＨｅ−Ｎｅレーザ光（波長６３３ｎｍ）が出射されるものとし、以下の説明ではＨｅ−Ｎｅレーザ光での屈折率を単に屈折率と称して説明する。
【００３８】
図２に示すように、投影光学系ＰＬの鏡筒２７内には、ヘリウム供給源５５から供給されフィルタ５６で清浄化されたヘリウムガスが供給菅５４を介して導入される。ヘリウムガスは、熱伝導率（150×10−３W/m・K）が窒素ガスの熱伝導率（26×10−３W/m・K）よりも大きいため、露光光の照射により生じた投影光学系ＰＬ内の光学素子の熱を鏡筒２７に効果的に逃がすことができる。特に、本実施の形態は、投影光学系ＰＬが反射屈折系であり、屈折系に比べて光路長が長く、またエネルギー密度の大きい結像部が形成されることから、鏡筒２７内に熱伝導率の大きいヘリウムガスをパージガスとして充填することで、収差や屈折率の変動等、熱による悪影響を効果的に排除することができる。
【００３９】
そして、鏡筒２７から配管７１を通って排気されたヘリウムガスは、露光装置外部へ送られるもの、ガス成分計測装置７８に送られるもの、マスフローコントローラ７３に送られるものに分岐される。ガス成分計測装置７８においては、ガス成分が計測され、計測結果がコントローラ８０に出力される。また、マスフローコントローラ７３に送られるヘリウムガスは、マスフローコントローラ７３が１次側（流入側）と２次側（流出側）との間で１気圧程度以上の差圧がないと動作しないため、与圧ポンプ７２で１気圧程度の加圧が行われる。
【００４０】
加圧されたヘリウムガスは、マスフローコントローラ７３で流量が調整され、また、窒素ガス供給源７４から供給されフィルタ７６で清浄化された窒素ガスはマスフローコントローラ７７で流量が調整される。ここで、マスフローコントローラ７３、７７によるガス流量調整はコントローラ８０により制御されるが、コントローラ８０は、ガス成分計測装置７９により計測されたレーザ干渉計４７のレーザビームＬＢの光路領域ＢＡにおける雰囲気のガス成分に基づいて当該雰囲気における屈折率を求め、この屈折率と混合したガスの屈折率とが略同一となるようにマスフローコントローラ７３、７７を制御し、ワーキング・ディスタンス部ＷＤへ供給するヘリウムガスと窒素ガスとの混合比を調整する。このとき、窒素ガス供給源７４からは成分が既知の窒素ガスが供給されるが、ヘリウムガスに関しては鏡筒２７を通過した際に不純物が含まれている可能性があるため、コントローラ８０はガス成分計測装置７８で計測されたガス成分に応じて窒素ガスとの混合比を設定・調整する。
【００４１】
例えば光路領域ＢＡにおける雰囲気は大気であり、ガス成分計測装置７９の計測結果から、この雰囲気の屈折率が1+276.518×10−６（1.000276518）と求められ、ガス成分計測装置７８の計測結果から鏡筒２７を通過したガス（主にヘリウムガス）の屈折率が1+35×10−６（1.000035）と求められた場合、窒素ガスの屈折率が1+282.12（1.00028212）であるので、コントローラは窒素ガスとヘリウムガスとの混合ガスの屈折率がガス成分計測装置７９の計測結果から求められた屈折率と略同一となるように、窒素ガスとヘリウムガスとの混合比（体積比）を0.9773：0.0227と設定する。
そして、例えばパージ形成部７０に毎分１０リットルの不活性ガスを供給する場合、コントローラ８０はマスフローコントローラ７３、７７を制御して、ヘリウムガスの流量を毎分２２７ｃｃ（０．２２７リットル）、窒素ガスの流量を毎分９．７７３リットルに調整する。
【００４２】
なお、鏡筒２７から導入されたガスの成分が変動した場合や、光路領域ＢＡにおける雰囲気のガス成分が変動した場合はガス成分計測装置７８、７９で随時（所定のサンプリング間隔で）計測されるため、コントローラ８０は変動したガス成分の屈折率に応じてマスフローコントローラ７３、７７を制御して、ヘリウムガスの流量及び窒素ガスの流量を調整する。
【００４３】
マスフローコントローラ７３、７７で流量を調整された各ガスは、配管８２へ送られ配管８３内で混合され、さらに乱流混合部８１で乱流状態で混合される。ここで、配管８３が外径６．３５ｍｍ、内径４．５７ｍｍ程度で、パージ形成部７０に毎分１０リットルの混合ガスを供給する場合、ガス流のレイノルズ数は約１４６０程度であり、レイノルズ数が２０００以下のためほぼ層流である。
一方、乱流混合部８１は外径３．１８ｍｍ、内径１．７６ｍｍ程度であるので、ガス流のレイノルズ数は約３８００程度となり乱流状態を形成することができる。一般に、層流状態より乱流状態の方が流れ方向に垂直な動きがあるため混合させやすいことが知られており、この乱流混合部８１において乱流状態のヘリウムガスと窒素ガスとは効率よく混合される。
このとき、乱流混合部８１の長さは短いほど圧損は少ないが、長い場合は混合効率が向上する。そのため、乱流混合部８１の長さは、最短でも乱流流れの速度助走距離である内径の１０倍以上、つまり上記のように内径が１．７６ｍｍ程度であれば１８ｍｍ以上を確保することが好ましい。
【００４４】
混合された不活性ガスは、配管８４内を通る際に温調装置５７によってチャンバ内の雰囲気温度に温調された後に、ガス供給菅６２からガス供給口６５を介してワーキング・ディスタンス部ＷＤに吹き付けられる。吹き付けられた混合ガスは、一様な流れで第１ガス吸気口６６から第１排気管６１へ対向吸引される。また、混合ガスの一部がパージ形成部７０とウエハＷとの間隙に漏れた場合は、第２吸気口６７から側溝吸引されて排気される。
さらに、ウエハ交換時などでパージ形成部７０の直下にウエハステージ４６が位置せず、パージ形成部７０の直下に大きな隙間が生じた場合のように、混合ガスが第１ガス吸気口６６から排気しきれずにレーザ干渉計４７の光路領域ＢＡに及ぶ（流出する）ことも想定されるが、混合ガスの屈折率が光路領域ＢＡにおける雰囲気の屈折率と略同一であるため、干渉計の計測精度に悪影響を及ぼすことはない。
【００４５】
このように、本実施の形態では、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに吹き付けるガスの混合比を混合機構ＭＳにより調整して、混合ガスの屈折率をレーザ干渉計４７の光路領域ＢＡの雰囲気の屈折率と略同一にしているので、環境変化等により光路領域ＢＡの雰囲気の屈折率に変動が生じた場合でも、容易且つ迅速に対応することが可能であり、屈折率変動に起因して計測精度が低下することを防止できる。
【００４６】
また、本実施の形態では、投影光学系ＰＬ内のパージに用いたヘリウムガスを窒素ガスとの混合に使用しているので、別途混合ガス用にヘリウムボンベを用意する必要がない。そのため、ランニングコストの低減に寄与できるとともに、ボンベ交換により露光装置の稼動を停止させる必要がなくなり、生産効率の低下も防止することが可能である。さらに、本実施の形態では、ヘリウムガスと窒素ガスとを乱流状態で混合しているので、混合効率を向上させることができる。そのため、所望の屈折率を呈する混合ガスをワーキング・ディスタンス部ＷＤに供給することができ、ワーキング・ディスタンス部ＷＤにおける雰囲気の屈折率と、光路領域ＢＡにおける雰囲気の屈折率とを高精度に同一化できる。
【００４７】
なお、ウエハＷへの露光中断時や露光光を用いたキャリブレーション等を行わないとき（ワーキング・ディスタンス部ＷＤに露光光の照射がないとき）には、パージ形成部７０の直下にウエハステージ４６が存在して隙間が小さく混合ガスの漏れも少ないため、必ずしもパージガスを吹き付ける必要がない。しかしながら、ワーキング・ディスタンス部ＷＤを大気開放すると、投影光学系ＰＬの先端（像面側）にあるレンズ（光学素子）に水蒸気や有機汚染物が付着し、そこに設けられた反射防止コートの劣化や、有機物の堆積に伴う投影光学系の透過率低下を引き起こす虞がある。そのため、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに対する露光光の照射が停止したときにも、混合ガスの吹きつけを継続して行うことにより、反射防止コートの劣化や投影光学系ＰＬの透過率低下を防止することができる。また、この場合、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに対する混合ガスの吹きつけ量（供給量）は、露光光を照射しているときに比べて少なくすることで、ガス使用量を低下させてランニングコストを抑えることが可能になる。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、図５を参照して本発明に係る露光装置の第２実施形態について説明する。また、本第２実施形態において、上記第１実施形態と同一の機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
上記第１実施形態では、鏡筒２７内のパージに用いたヘリウムガスを窒素ガスとの混合に用いる構成としたが、本実施の形態では窒素ガスと同様に、ヘリウムボンベや液体ヘリウムの気化装置から構成されるヘリウムガス供給源８５が設けられており、ヘリウムガスは配管８６を介してマスフローコントローラ７３に供給される。また、配管８６にはガス用フィルタ８７が介装されており、マスフローコントローラ７３には清浄化されたヘリウムガスが供給される。
なお、本実施の形態においては、ヘリウムガス供給源８５から所定の圧力・成分のヘリウムガスが供給されるため、第１実施形態のヘリウムガス供給機構ＨＳにおいて設けられた与圧ポンプ及びガス成分計測装置は設けられていない。
【００４９】
本実施の形態では、上記第１実施形態と同様の作用・効果が得られることに加えて、常に一定品質で供給されるヘリウムガスを用いて安定して混合ガスを形成することができるとともに、与圧ポンプが不要になり装置の小型化に寄与することが可能になる。
【００５０】
（第３実施形態）
次に、図６を参照して本発明に係る露光装置の第３実施形態について説明する。また、本第３実施形態において、上記第１実施形態と同一の機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
第３実施の形態と上記の第１実施の形態とが異なる点は、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに供給する混合ガスの混合比を検出する装置を設けたことである。
【００５１】
図６に示すように、パージ形成部７０の近傍のガス供給菅６２には、チャンバ９０が設けられており、チャンバ９０内にはレーザ干渉計４７と同様の構成を有するレーザ干渉計（第２の検出装置）８８と、レーザ干渉計８８と所定距離離れて対向配置された反射鏡８９とが設けられている。レーザ干渉計８８は、反射鏡８９に向けて検出光Ｂを照射し、その反射光を受光することで当該反射鏡８９との間の距離を検出し、その検出結果をコントローラ８０に出力する。
【００５２】
上記の構成では、レーザ干渉計８８の計測結果に基づいて、チャンバ９０内の混合ガス（すなわち、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに吹き付ける直前の混合ガス）の屈折率を計測することができることに加えて、混合ガスの混合比や温度の変動に応じてレーザ干渉計８８の出力が変動するため、この出力を計測することで混合ガスの屈折率変動をモニターすることが可能である。また、コントローラ８０においては、モニターした屈折率の変動に応じてマスフローコントローラ７３、７７や温調装置５７を制御することで、ヘリウムガスと窒素ガスとの混合比や混合ガスの温度を再調整することも可能である。
【００５３】
なお、モニターしている屈折率にしきい値を超えるような大きな変動が生じた場合には、混合ガスの混合比や温度が所定の値からずれているものとして、露光光の発光を止めたり、露光処理等の動作自体を停止させてもよい。
これにより、不良露光ショットの発生を未然に防止することができる。
【００５４】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５５】
例えば、上記実施の形態では、ガス成分計測装置７９の計測結果に基づいて求めた光路領域ＢＡの雰囲気の屈折率と略同一の屈折率となる混合比で混合ガスを形成しているが、実際の混合比は算出した混合比と厳密に一致していることが必ずしも必要ではなく、ヘリウムガスの組成比が１〜３％程度であれば、混合ガスが光路領域ＢＡに流出した場合でも、レーザ干渉計４７の計測値変動を低減でき、本発明に係る効果を得ることができる。
また、上記実施の形態では、窒素ガスに関してはガス供給源７４から供給する構成としたが、上記第１実施形態におけるヘリウムガスと同様に、照明系チャンバ２５やレチクル室２６のパージに用いた窒素ガスを導入してヘリウムガスとの混合に用いる構成としてもよく、この場合は窒素ガス供給機構に与圧ポンプを設けることが好ましい。
【００５６】
さらに、上記実施形態では、光化学的に清浄なガスとしてヘリウムガスと窒素ガスとを用いる構成としたが、他の不活性ガスを用いてもよいことは言うまでもなく、例えばＮ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ及びＸｅから選択される２種類以上のガスを混合させてもよい。２種類のガスを混合して空気（大気）と略同一の屈折率にする場合、Ｎ２と、１〜５体積％、好ましくは２．５〜３．５体積％のＮｅ、または３５〜５０体積％、好ましくは４０〜４５体積％のＡｒとを含む混合ガス、Ａｒと、１〜５体積％、好ましくは２〜３体積％のＸｅとを含む混合ガス、Ａｒと、５〜１０体積％、好ましくは６〜８体積％のＫｒとを含む混合ガスを用いることができる。特にレーザ干渉計の検出光として波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光を用いる場合には、一例として以下の混合比（体積比）を用いることができる。
（１）Ｎ２：９７．３％、Ｈｅ：  ２．７％
（２）Ｎ２：９７．０％、Ｎｅ：  ３．０％
（３）Ｎ２：５９．０％、Ａｒ：４１．０％
（４）Ａｒ：９７．５％、Ｘｅ：２．５％
（５）Ａｒ：９２．９％、Ｋｒ：７．１％
【００５７】
同様に、Ｎ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ及びＸｅから選択される３種類のガスを混合して空気（大気）と略同一の屈折率にする場合、１〜４０体積％、好ましくは２〜２０体積％、より好ましくは４〜１６体積％のＨｅ及び／又はＮｅと、６０〜９９体積％、好ましくは８０〜９８体積％、より好ましくは８４〜９６体積％のＮ２、Ａｒ、Ｋｒ、及びＸｅから選択される２種以上のガスとを含む混合ガスを用いることができる。あるいは、２〜２０体積％、好ましくは４〜１６体積％のＨｅ及び／又はＮｅと、５０〜９６体積％、好ましくは６０〜９２体積％のＡｒ及び／又はＮ２と、２〜４０体積％、好ましくは３〜３０体積％のＫｒ及び／又はＸｅとを含む混合ガスを用いることができる。より好ましくは、２〜２０体積％、好ましくは４〜１６体積％のＨｅ及び／又はＮｅと、（i）５０〜７０体積％のＡｒ及び／又はＮ２と、１０〜４０体積％のＫｒとを含む、又は（ii）７０〜９０体積％のＡｒ及び／又はＮ２と、０．５〜２０体積％のＸｅとを含む混合ガスを用いることができる。そして、レーザ干渉計の検出光として波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光を用いる場合には、一例として以下の混合比（体積比）を用いることができる。
（１）Ｎ２：６６．４％、Ｈｅ：１２．７％、Ｋｒ：２０．９％
（２）Ｎ２：６０．７％、Ｎｅ：１５．９％、Ｋｒ：２３．４％
（３）Ｈｅ：  ９．５％、Ａｒ：６７．６％、Ｋｒ：２３．０％
（４）Ｎｅ：１２．１％、Ａｒ：６３．１％、Ｋｒ：２４．８％
（５）Ｎ２：８７．１％、Ｈｅ：  ８．８％、Ｘｅ：  ４．２％
（６）Ｎ２：８４．９％、Ｎｅ：１０．６％、Ｘｅ：  ４．５％
（７）Ｈｅ：  ３．９％、Ａｒ：９１．４％、Ｘｅ：  ４．８％
（８）Ｎｅ：  ４．７％、Ａｒ：９０．４％、Ｘｅ：  ４．９％
例えばＡｒは空気中に約１％含まれる安価なガスであり、ランニングコストの低減に寄与できる。また、Ｎ２とＨｅとの屈折率差に比べて、Ｎ２とＡｒとの屈折率差は小さいので、両ガスの混合比が多少ずれた場合でも、混合ガスの屈折率変動に与える影響を小さくできる。
なお、上記のように、複数種類のガスを用いた場合でも、光路領域ＢＡの雰囲気の屈折率に基づいて混合比を調整することで、混合ガスの屈折率を略同一にすることができ、屈折率変動に起因する位置計測精度の低下を未然に防ぐことが可能である。
【００５８】
また、上記第１、第３実施形態では、鏡筒２７を通過するヘリウムガスは温度調整されているものの、窒素ガスの温調については言及しなかったが、温調装置５７と同様の装置を配管７５に設けて、予め光路領域ＢＡの雰囲気と同じ温度に調整しておくことが好ましい。また、温調装置５７と同様の装置（または温調装置５７自体）で温調した空気を光路領域ＢＡに吹き付ける構成とすることで、光路領域ＢＡの雰囲気温度と、ワーキング・ディスタンス部ＷＤの温度とを高精度に一致させることも可能になる。さらに、ガス供給菅６２を分岐して混合ガスの一部を光路領域ＢＡに吹き付ける構成とすることも可能である。
【００５９】
また、ガス流量制御装置としては、圧力変動に対する応答性に優れたものを用いることが好ましく、この場合、与圧ポンプ７２の脈動による影響を低減することができる。さらに、簡易的には、ガス流量制御装置を手動のニードルバルブにより調整することでコスト低減に有効となる。
【００６０】
また、上記実施形態では、投影光学系ＰＬとウエハＷ（ウエハステージ４６）との間のワーキング・ディスタンス部ＷＤに混合ガスを吹き付ける構成としたが、これに限定されるものではなく、レチクルＲの周辺に吹き付ける構成としてもよい。この場合、図７に示すように、レチクルＲの照明光学系２１側に混合ガスを吹き付けるノズル９１と、レチクルＲの投影光学系ＰＬ側に混合ガスを吹き付けるノズル９２とを設けることが好ましい。これらノズル９１、９２を露光光の光路から外れた位置に設けることは言うまでもない。
【００６１】
なお、上記実施形態では、本発明に係る露光装置が、スキャニング・ステッパに適用された場合について例示したが、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではなく、本発明に係る露光装置は、マスクと基板とを静止した状態で露光を行うステッパ等の静止型の露光装置にも好適に適用できるものである。
【００６２】
勿論、本発明は、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などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。
【００６３】
また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル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。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、ＥＵＶ露光装置では反射型マスクが用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。
【００６４】
投影光学系ＰＬとしては、光源として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、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が主として用いられるが、Ｆ２レーザ光源、Ａｒ２レーザ光源等を用いる場合には、例えば特開平３−２８２５２７号公報に開示されているような、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせたいわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射光学系が主として用いられる。これら投影光学系ＰＬを構成する光学素子については、ワーキング・ディスタンス部ＷＤに満たされる混合ガスに応じて光学設計及び製造・調整されるべきことは言うまでもない。例えば、投影光学系を介してＡＦ（オートフォーカス）調整を行うＡＦ光学系を用いる場合、混合ガスの混合比に応じてＡＦ光学系のキャリブレーションを実施すればよい。
【００６５】
また、上記実施形態では、投影光学系として縮小系を用いる場合について説明したが、投影光学系は等倍系および拡大系のいずれでも良い。さらに、反射屈折型の投影光学系としては、前述したものに限らず、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。
【００６６】
また、本発明に係る露光装置では、露光用照明光として、前述した遠紫外域、真空紫外域の光に限らず、波長５〜３０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域のＥＵＶ光を用いても良い。また、例えば真空紫外光としては、ＡｒＦエキシマレーザ光やＦ２レーザ光などが用いられるが、これに限らず、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良い。
【００６７】
例えば、単一波長レーザの発振波長を１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調波が出力される。特に発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、発生波長が１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レ−ザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
【００６８】
また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍの範囲内とすると、発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１５７〜１５８μｍの範囲内の７倍高調波、即ちＦ２レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイットリビウム・ドープ・ファイバーレーザを用いることができる。
【００６９】
上記実施形態のように基板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においてエアベアリングを用いたエア浮上型に限られず、ローレンツ力を用いた磁気浮上型を用いてもよい。また、各ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
【００７０】
基板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。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。
【００７１】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、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及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。
【００７２】
半導体デバイスは、図８に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置ＥＸによりマスクのパターンを基板に露光する基板処理ステップ２０４、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）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明を適用した露光装置の概略構成を示す一部を切り欠いた構成図である。
【図２】第１実施形態に係る鏡筒及びワーキング・ディスタンス部に関するガス供給・排気系の概略構成を示す図である。
【図３】露光装置のワーキング・ディスタンス部付近を拡大した様子を示した図である。
【図４】露光装置のワーキング・ディスタンス部付近を拡大した様子を示した図である。
【図５】第２実施形態に係る鏡筒及びワーキング・ディスタンス部に関するガス供給・排気系の概略構成を示す図である。
【図６】第３実施形態に係る鏡筒及びワーキング・ディスタンス部に関するガス供給・排気系の概略構成を示す図である。
【図７】レチクル近傍に混合ガスを吹き付ける様子を示す概略構成図である。
【図８】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【００７４】
ＢＡ  光路領域（第２領域）
ＩＬ  露光光（エネルギビーム）
ＬＢ  レーザビーム（検出光）
ＰＬ  投影光学系（処理部）
Ｒ  レチクル（マスク）
Ｗ  ウエハ（基板）
ＷＤ  ワーキング・ディスタンス部（第１領域）
ＨＳ  ヘリウムガス供給機構（第１の気体供給機構）
ＮＳ  窒素ガス供給機構（第２の気体供給機構）
ＭＳ  混合機構（調整装置）
１０  露光装置
７８  ガス成分計測装置（計測装置）
７９  ガス成分計測装置（検出装置）
８１  乱流混合部（混合部）
８８  レーザ干渉計（第２の検出装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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