(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーと、
該チャンバー内に第１の気体を供給する第１の供給装置と、
該チャンバー内に該第１の気体とは別の第２の気体を供給する第２の供給装置と、該第１の供給装置と該第２の供給装置とを切り替えて該チャンバーにいずれかの気体を供給する切り替え機構と、
を有し、
前記チャンバー内における前記第１の気体の流路と、前記チャンバー内における前記第２の気体の流路が異なり、
前記チャンバー内への前記第１の気体の供給口と、前記チャンバー内における前記第２の気体の供給口が異なることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
チャンバーと、
該チャンバー内に第１の気体を供給する第１の供給装置と、
該チャンバー内に該第１の気体とは別の第２の気体を供給する第２の供給装置と、該第１の供給装置と該第２の供給装置とを切り替えて該チャンバーにいずれかの気体を供給する切り替え機構と、
を有し、
前記チャンバー内における前記第１の気体の流路と、前記チャンバー内における前記第２の気体の流路が異なり、
前記チャンバー内への前記第１の気体の排出口と、前記チャンバー内における前記第２の気体の排出口が異なることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
チャンバーと、
該チャンバー内に第１の気体を供給する第１の供給装置と、
該チャンバー内に該第１の気体とは別の第２の気体を供給する第２の供給装置と、該第１の供給装置と該第２の供給装置とを切り替えて該チャンバーにいずれかの気体を供給する切り替え機構と、
を有し、
前記チャンバー内における前記第１の気体の流路と、前記チャンバー内における前記第２の気体の流路が異なり、
前記チャンバー内の前記第１の気体の通気孔の配置と、前記チャンバー内の前記第２の気体の通気孔の配置が異なることを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記第１の気体および前記第２の気体は、実質的に酸素を含まないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】
前記第１の気体は、不活性ガスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項６】
チャンバーに第１の気体を供給し、
該第１の気体の供給後、該チャンバーに第１の気体とは別の第２の気体を供給し、
前記チャンバー内における前記第１の気体の流路と、前記チャンバー内における前記第２の気体の流路が異なり、
前記チャンバー内への前記第１の気体の供給口と、前記チャンバー内における前記第２の気体の供給口が異なることを特徴とするガス置換方法。
【請求項７】
チャンバーに第１の気体を供給し、
該第１の気体の供給後、該チャンバーに第１の気体とは別の第２の気体を供給し、
前記チャンバー内における前記第１の気体の流路と、前記チャンバー内における前記第２の気体の流路が異なり、
前記チャンバー内への前記第１の気体の排出口と、前記チャンバー内における前記第２の気体の排出口は異なることを特徴とする請求項８に記載のガス置換方法。
【請求項８】
チャンバーに第１の気体を供給し、
該第１の気体の供給後、該チャンバーに第１の気体とは別の第２の気体を供給し、
前記チャンバー内における前記第１の気体の流路と、前記チャンバー内における前記第２の気体の流路が異なり、
前記チャンバー内の前記第１の気体の通気孔の配置と、前記チャンバー内の前記第２の気体の通気孔の配置が異なることを特徴とするガス置換方法。
【請求項９】
前記第１の気体および前記第２の気体は、実質的に酸素を含まないことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のガス置換方法。
【請求項１０】
前記第１の気体は、不活性ガスであることを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載のガス置換方法。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれかに記載の露光装置を用いて半導体デバイスを製造することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気体の置換方法に関し、特に光源として真空紫外光を用いる半導体露光装置において、真空紫外光の光路の雰囲気ガスを大気から不活性ガスに置換する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の高集積化、微細化の傾向に伴い、ステッパー等の露光装置においては、高い解像力が要求されている。解像力は露光光の波長に比例するため、露光波長は次第に短波長化され、可視域のｇ線（波長４３６ｎｍ）から紫外域のｉ線（波長３６５ｎｍ）へと代わり、最近ではＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）が使用され、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）、更にはＡｒ２レーザ光（波長１２６ｎｍ）の使用が検討されている。
【０００３】
しかし、ＡｒＦエキシマレーザ光程度以下の波長域では、空気中の酸素による吸収が起き、透過率が低下してしまう。そこで、ＡｒＦエキシマレーザ光を使用する露光装置では、露光光の光路の大部分の気体を窒素で置換している。更に、１９０ｎｍ以下の波長域（真空紫外）では窒素でも若干の吸収があるため、その光を透過する別の気体（窒素以外の不活性ガス）で置き換えるか、又は真空にする必要がある。しかし、真空にするには、装置を大気圧に耐えられる頑丈な構造にする必要があり、装置製造コストが高くなる。そこで、露光光の光路を不活性で透過率の高い気体に置換する方式が用いられる。そのような気体の中で、安全性、熱伝導率の良さ、温度による屈折率変化の少なさなどを考慮すると、露光光の光路周辺や光学素子周辺の雰囲気をヘリウムに置換することが最も望ましいと考えられている。
【０００４】
一般に、露光光の光路の大気を他の気体に置換するときは、光路を密閉容器中に内蔵し、その密閉容器の一端を気体の供給口、他端を排出口として、光路全体に気体が充満するように流路を形成する。そして、対流と分子拡散の作用により密閉容器内の気体を置換する。
【０００５】
一例として、密閉容器内の大気を窒素に置換する際のシミュレーション結果を示す。
【０００６】
図１４にシミュレーションのモデルとなる密閉容器を示す。時間０の時点では、密閉容器内には大気が充満している。密閉容器には、図中の左上に供給口が設けられている。置換するガスは、この供給口から密閉容器に供給される。また、密閉容器には、図中の右下に排出口が設けられている。供給口から置換ガスが供給されると、排出口からは密閉容器内の気体が密閉容器外に排出されることになる。なお、シミュレーションにおいては、時間０から供給口に流速１ｍ／ｓで置換ガスが供給される。
【０００７】
図１５は、重力の影響を受けないものとした場合における、容器中の大気濃度の時間変化を表す図である。図中のパターンが濃い場所ほど、大気濃度が高いことを意味している。図１５（ａ）は、置換ガスとしてヘリウムを用いた場合であって、図１５（ｂ）は、置換ガスとして窒素を用いた場合を表している。
【０００８】
図１５では、重力の影響を受けないものとして計算しているため、ヘリウムであっても窒素であっても、時間のズレはあるものの、容器内でのガスの対流はほぼ同様である。
【０００９】
さらに、図１６に、容器内の左下角、中央左、中央右、右上、流出口における大気濃度の時間変化のグラフを示す。図１６において、縦軸は濃度（対数目盛）、横軸は時間（実数目盛）を示している。図１６（ａ）は、置換ガスとしてヘリウムを用いた場合であって、図１６（ｂ）は、置換ガスとして窒素を用いた場合を表している。
【００１０】
図１６では、重力の影響を受けないものとして計算しているため、ヘリウムであっても窒素であっても、濃度の時間変化は、ほぼ同様の傾向を示している。
【００１１】
なお、このグラフによれば、次のようなことがうかがえる。まず、容器内に最初から存在していた大気が押し出される。この段階での排出口付近の濃度変化は少ない。次に、対流により希釈された大気が排出される。この段階では、もとの大気の濃度は指数関数的に急速に減少する。その後、濃度の減少速度は次第に鈍くなる。これは、気体が流れにくい淀みでのガス置換が、主に分子拡散によって進められているためであると考えられる。
【００１２】
このように、従来は、ヘリウムの容器内の挙動は、窒素とほぼ同様であると考えられていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したシミュレーション結果は、特に重力の影響を考慮しないものであった。しかし、ヘリウムは、分子量が小さく、空気（大気）よりも比重が軽い。そのため、ヘリウムの容器内の挙動を正確に把握するためには、重力の影響を考慮する必要があった。
【００１４】
また、気体が流れにくい淀みでのガス置換を分子拡散によって進めるのみでは、容器内に最初に存在していた気体の濃度を下げるのに非常に時間がかかってしまう。
【００１５】
特に、真空紫外光の波長域では、酸素に対する連続した吸収帯が存在するため、光路の酸素濃度が高いと光の吸収が極めて大きくなり、露光装置として使用するには酸素濃度を１ｐｐｍ程度以下にする必要がある。しかし、従来のような方法で空気をヘリウムに置換しようとすると、上述で説明したような通り、所望の酸素濃度にガスを置換するまで時間がかかる。さらに、大量のヘリウムを消費しなければならないことになり、ヘリウムは地殻や大気中での存在度が極めて低く高価であるため、経済的に不都合である。
【００１６】
本発明は、上記従来例の問題点に鑑み、半導体露光装置の露光光の光路周辺を密閉するような容器内の大気を速やかに低下させることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決する本発明の露光装置は、チャンバーと、該チャンバー内に第１の気体を供給する第１の供給装置と、該チャンバー内に該第１の気体とは別の第２の気体を供給する第２の供給装置と、該第１の供給装置と該第２の供給装置とを切り替えて該チャンバーにいずれかの気体を供給する切り替え機構と、を有し、前記チャンバー内における前記第１の気体の流路と、前記チャンバー内における前記第２の気体の流路が異なり、前記チャンバー内への前記第１の気体の供給口と、前記チャンバー内における前記第２の気体の供給口が異なることを特徴とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
まず、重力の影響を考慮にいれたシミュレーションを行った。
【００３８】
図１７は、重力の影響を考慮した場合における、容器中の大気濃度の時間変化を表す図である。図１７（ａ）は、置換ガスとしてヘリウムを用いた場合であって、図１７（ｂ）は、置換ガスとして窒素を用いた場合を表している。
【００３９】
窒素による置換の状態を表す図１７（ｂ）は、前述の重力の影響を受けない場合とほぼ同様に、容器内に窒素ガスが広がって排気口に向かう傾向を示した。これは、窒素は、大気のほとんどの成分であるため、空気とほぼ比重が同じだからであると考えられる。
【００４０】
一方、ヘリウムによる置換の状態を表す図１７（ａ）は、前述の重力の影響を受けない場合と比較して、全く異なる傾向を示している。前述の重力の影響を受けない場合のヘリウムの挙動は、容器内にヘリウムガスが広がって、容器の左側から大気を押し出すように容器内を流れていた。しかし、重力を考慮した場合のヘリウムの挙動は、容器の上方を流れるのみであって、容器の下方には流れにくい状態であることが分かる。
【００４１】
図１８に、重力の影響を考慮した場合における、容器中の大気濃度の時間変化のグラフを示す。図１８において、縦軸は濃度（対数目盛）、横軸は時間（実数目盛）を示している。図１８（ａ）は、置換ガスとしてヘリウムを用いた場合であって、図１８（ｂ）は、置換ガスとして窒素を用いた場合を表している。
【００４２】
図１８（ｂ）によれば、置換ガスが窒素の場合は、前述の場合とほぼ同様の傾向を示している。しかし、図１８（ａ）によれば、置換ガスがヘリウムの場合、大気濃度が減少しにくいことが分かる。すなわち、容器内がヘリウム雰囲気に置換されにくい状態であることが分かる。
【００４３】
さらに、図１９に、供給口を下方に設け、排出口を上方に設けたときに、供給口からヘリウムを供給した場合の容器内のヘリウムの対流の状況を示す。
【００４４】
同図から、容器下方に設けられた供給口から供給されたヘリウムが、容器上方に向かって流れ、上方の壁に沿って流れた後、そのまま排出口に向かうことが分かる。
【００４５】
図２０に、この場合の容器内の各所の濃度変化のグラフ示す。このような供給口や排出口の配置では、特に図中容器右下周辺の置換が、進行しにくいことが分かる。
【００４６】
そこで、上記のヘリウムガスの挙動を考慮した本発明の実施形態を以下に詳述する。
【００４７】
＜露光装置の実施例＞
図１は、本発明の露光装置の実施形態を示す全体構成図である。
【００４８】
図中、露光装置の光源であるレーザー装置１は、露光装置とは別に床または階下に設置されている。レーザー装置１は、波長１６０ｎｍ以下の波長域の真空紫外光を生成するエキシマレーザー装置である。本実施例では、１５７ｎｍ付近の発振波長を有するＦ２エキシマレーザーを用いるが、他に１２６ｎｍ付近の発振波長を有するAr2レーザー等の紫外線領域の波長を発する光源を用いても良い。
【００４９】
レーザー装置１から射出したレーザービームは、ミラー２、３を介して装置本体に導入される。チャンバー４は、ミラー２、３を含む光路周辺を外気との通気から遮断するため、密閉構造となっている。チャンバー４からの光射出部には、ガラス５が配置されている。このガラス５は、チャンバー４の内側から照射されるレーザー装置１からのレーザービームを透過させ、レーザービームを後述する筐体６に導入する。また、ガラス５は、チャンバー４を、密閉状態を確保して保持されている。
【００５０】
ガラス５は、フッ素化合物からなるガラス材で、具体的には螢石（CaF２）、フッ化マグネシウム（MgF2）、フッ化バリウム（BaF2）、ＳｒＦ２、フッ素ドープ石英のいずれを使用してもよい。これらのガラス材は、１５７nm以下の波長の光に対して高い透過率を示すものである。
【００５１】
なお、チャンバー４内の詳細については後述する。
【００５２】
ガラス５を透過した光は、筐体６に入射し、筐体６内のミラー７を介してレチクル８を照明する。
【００５３】
この筐体６内の詳細についても後述する。
【００５４】
レチクル８は、レチクルステージ９に載置したレチクル保持器１０に載置される。レチクルステージ９は、不図示のレチクルステージ駆動系により、光軸と直交面内方向であって走査方向であるY方向に駆動される。バーミラー１１は、レチクルステージ９に固定され、干渉計１２によりバーミラー位置を計測し、レチクルステージの位置を計測する。本図においては、干渉計１２が、１つのみ記載され、走査方向である図中座標Y方向に駆動される状態を示しているが、図中座標X方向にも干渉計とバーミラーを配置し、レチクルステージのXY二軸の位置の計測を行っても良い。
【００５５】
レチクル８に描かれたパターン（不図示）は、投影光学系１３により所定の倍率で縮小されて、感光材を塗布したウエハ１４に露光転写される。この投影光学系１３内の詳細についても後述する。
【００５６】
ウエハ１４は、ウエハステージ１５に載置したウエハーチャック１６に載置されている。ウエハステージ１５は、不図示のウエハステージ駆動系により、光軸と直交面内方向であるＸＹ方向に駆動される。バーミラー１７は、ウエハステージに固定され、干渉計１８によりバーミラー位置を計測し、ウエハステージの位置を計測する。本図においては、干渉計１８が、１つのみ記載され、走査方向である図中座標Y方向に駆動される状態を示している。しかし、ウエハステージは、走査露光後、ウエハをＸ方向にステップ移動させる必要があるので、図中座標X方向にも干渉計とバーミラーを配置し、ウエハステージのXY二軸の位置の計測を行う。
【００５７】
次に、装置構造体について述べる。
【００５８】
主定盤２０は、複数配置された脚１９に載置される。、主定盤２０上には、ステージ定盤２１及び鏡筒定盤２２が載置される。
【００５９】
ステージ定盤２１には、ＸＹ平面に平行な基準面が設けられている。前述のウエハステージ１５は、この基準面沿ってＸＹ方向に移動する。本実施例では、ウエハステージ１５は、ステージ定盤２１に対して、気体軸受を用いたガイドによって非接触に支持されている。なお、ウエハステージを支持するガイドは、気体軸受に限られず、ボールやローラを用いた転動型ガイド、あるいは摺動型ガイドを用いてもよい。
【００６０】
鏡筒定盤２２は、前述の投影光学系１３、干渉計１８のほかに、空調ダクト２３および外筒２４を載置している。干渉計１８は、投影光学系１３を支持する鏡筒定盤２２に支持されるため、投影光学系１３を基準としてウエハステージ１５の位置を計測することができる。空調ダクト２３は、後述の循環系からの気体を内部のULPAフィルター２３'（Uitra Low Penetration Air-filter）を介して、投影光学系１３の光軸と直交方向に吹きつけるものである。空調ダクト２３は、干渉計１８の干渉計光路１８'およびウエハ１４、さらに鏡筒定盤２２に略囲われた空間を所定温度で安定させる。これにより、干渉計光路１８'のゆらぎの低減と空間内の温度変化による物体変形の低減を達成する。また、空調ダクト２３は、投影光学系１３の終端からウエハ１４までの露光光路における光吸収物質（例えば酸素）の濃度の低減をはかっている。
【００６１】
また、前述のレチクルステージ９は、外筒２４に設けられた基準面に沿って走査方向であるＹ方向（および場合によってはＸ方向にも）移動する。本実施例では、レチクルステージ１５は、外筒２４に対して、気体軸受を用いたガイドによって非接触に支持されている。なお、レチクルステージを支持するガイドは、気体軸受に限られず、ボールやローラを用いた転動型ガイド、あるいは摺動型ガイドを用いてもよい。
【００６２】
外筒２４は、投影光学系１３の鏡筒定盤２２上面より上部を囲い、露光光束が通過するよう上部に開口部２４'を備えている。さらに、外筒２４は、前述のレチクルステージ９のほか、干渉計１２および空調ダクト２５および筐体６（図中筐体６と外筒接合部は破断線にて省略）を載置している。干渉計１２は、投影光学系１３と一体的に設けられた外筒２４に支持されるため、投影光学系１３を基準としてレチクルステージ９の位置を計測することができる。空調ダクト２５は、後述の循環系からの気体を内部のULPAフィルター２５'を介して投影光学系１３の光軸と直交方向に吹きつけるものである。空調ダクト２５は、干渉計１２の干渉計光路１２'およびレチクル８、さらにレチクル周辺空間を所定温度で安定させる。これにより、干渉計光路１２'のゆらぎの低減とレチクル周辺空間内の温度変化による物体変形の低減を達成する。また、空調ダクト２５は、レチクル８前後の光路における光吸収物質（例えば酸素）の濃度の低減をはかっている。
【００６３】
チャンバー２６は、本実施例においては、装置本体を内部に収納し、外気との通気を遮断する密閉構造となっている。可動部材２７は、ステンレス製ベローズなどからなり、脚１９付近とチャンバー２６を連結し、チャンバー２６の密閉性を確保し、脚１９や主定盤２０との相対変位を吸収できる構造となっている。
【００６４】
また、可動部材２８は、ステンレス製ベローズなどからなり、チャンバー４とチャンバー２６を連結し、チャンバー４とチャンバー２６の密閉性を確保し、支持台３０に載置したチャンバー４とチャンバー２６の相対変位を吸収できる構造となっている。
【００６５】
さらに、可動部材２９は、ステンレス製ベローズなどからなり、チャンバー４と筐体６を連結し、チャンバー４と筐体６の密閉性を確保し、チャンバー４と筐体６の相対変位を吸収できる構造となっている。
【００６６】
なお、可動部材２７、２８、２９は、本実施例においてはステンレス製ベローズを用いるが、密閉性を確保し、相対変位を吸収できる構造であればこれに限るものではなく、ニッケル合金やチタン製の金属ベローズでもよいし、樹脂製ベローズであってもよい。さらにはベローズ以外に、磁性流体シールを用いてもよい。
【００６７】
ロードロック室３１は、レチクル８を搬入または搬出する際に用いるロードロック室であって、不図示の駆動系による開閉自在のゲートバルブ３２、３３を備えている。支持台３４は、レチクル８の支持台である。レチクル搬送ロボット３５は、レチクル保持器１０へのレチクルの供給および回収を行う。
【００６８】
ロードロック室３６は、ウエハ１４を搬入または搬出する際に用いるロードロック室であり、不図示の駆動系による開閉自在のゲートバルブ３７、３８を備えている。支持台３９は、ウエハ１４の支持台である。ウエハ搬送ロボット４０は、ウエハチャック１６へのウエハの供給および回収を行う。
【００６９】
次に、チャンバー４、２６及びロードロック室３１、３６内の環境制御、温度制御方法について説明する。
【００７０】
ガス供給源５１は、窒素ガス供給源５１ａとヘリウムガス供給源５１ｂと切り替え弁５１ｃとを有する。この２種類のガスについては、F2レーザーの光に対して良好な透過率を示すものである。窒素ガス供給源５１ａとヘリウムガス供給源５１ｂは、それぞれ実質的に酸素を含まないガスを供給する。なお、ここで、「実質的に酸素を含まない」とは、装置の性能に大きく影響を与える程度の酸素を含まないという意味であり、少なくともチャンバー４等に求められる酸素濃度より低い酸素濃度を意味する。
【００７１】
ガス供給源５１は、切り替え弁５１ｃにより、窒素ガス供給源とヘリウムガス供給源とを切り替え、いずれかのガスを供給する。
【００７２】
ガス供給源５１からのガスは、配管５２を介して、チャンバー４の光源側の一端に設けられたガス供給口５３に導かれ、チャンバー４内を経由した後、チャンバー４の露光装置側の他端に設けられたガス排出口５４から排出され、配管５５を介して、排気機構５６に排気される。
【００７３】
次に、図２を用いて、本発明の特徴である置換方法について説明する。
【００７４】
図２は、チャンバー４の供給口から窒素およびヘリウムを段階的に供給した際の、排出口から排出される気体の酸素濃度および窒素濃度の時間変化を表す図である。
【００７５】
図２において、縦軸は濃度（対数目盛）、横軸は時間（実数目盛）、Ａは酸素濃度、Ｂは窒素濃度、Ｔｎ２は窒素供給時間、Ｔｈ２はヘリウム供給時間である。
【００７６】
図２の時間軸に沿って説明すると、まず、ガス供給装置５１の切り替え弁５１ｃにより、窒素ガス供給源５１ａからの窒素ガスを供給する。すると、図１８（ｂ）で説明したのとほぼ同様な経過をたどり、酸素濃度Ａが減少する。時間Ｔｎ２が経過すると酸素濃度Ａはｐｐｍオーダーに達する。ここで切り替え弁により、窒素の供給を止め、続いて切り替え弁ｃにより、ヘリウムガス供給源からのヘリウムガスを供給する。すると、酸素濃度Ａは、減少しつづけると共に、窒素濃度が減少する。
【００７７】
時間Ｔｈ２が経過すると窒素濃度は数％に減少する。酸素濃度が１ｐｐｍ程度以下、窒素濃度が数％以下になれば光学的には問題ないので、この時点でヘリウム置換を完了とする。なお、ここで「置換」とは、チャンバー４内のガスを完全に入れ替えることを意味するものではなく、チャンバー４内に元々あったガスの濃度が所望の濃度になるまで他のガスを供給することを意味する。
【００７８】
図２で説明したように、濃度をｐｐｍのオーダーまで減少させるための時間Ｔｎ２は、かなりの長さであるが、数％まで減少させるための時間Ｔｈ２は、Ｔｎ２に比べて極めて短くてすむ。また、窒素の価格は、ヘリウムの数百分の１であるので、安価にヘリウムへの置換が可能である。
【００７９】
また、最初の窒素の時間あたりの供給量を増やせば、時間Ｔｎ２を短縮することができ、チャンバー４内の酸素濃度を減少させるための時間を削減することができる。また、窒素に置換した後のヘリウムの供給量までをも増やす必要はないので、チャンバー４内のヘリウムの置換を安価にできる。
【００８０】
また、窒素の供給される状況と、ヘリウムの供給される状況が、異なっていれば、従来の置換方法と比較して、淀み中の酸素を減少させる時間を削減することができる。特に、窒素とヘリウムとでは比重が異なるので、チャンバー４内での淀みのでき方が異なることになる。そのため、窒素に置換した後にヘリウムを供給することで、チャンバー４内の酸素の減少速度を促進することができる。
【００８１】
また、窒素は空気とほぼ同じ程度の比重であり、ヘリウムは空気よりも比重が軽い。よって、最初からヘリウムを用いてチャンバー４内を置換するよりも、窒素を用いて置換した方が、チャンバー４内の酸素濃度を速やかに減少させることができる。
【００８２】
なお、真空紫外域の光を考えると、酸素濃度はｐｐｍレベルまで要求され、一方窒素は％レベルで許容される。よって、最初にチャンバー４内を窒素で置換し、その後にヘリウムを供給することで、速やかに光学系にとって望ましい雰囲気に調整することができる。
【００８３】
さらに、窒素に置換する前後の少なくとも一方に、チャンバー４内を真空引きし、その後にヘリウムを供給するようにしても良い。
【００８４】
次に、チャンバー４内のガス流路を図３を用いて説明する。図１と同じ要素については同じ番号を付け、説明は省略する。
【００８５】
レーザー装置１から射出されたレーザービームは、ミラー２によって反射され、ビーム成形光学系２０１により所定のビーム形状に整形たれる。その後、レーザービームは、集光レンズ２０４及び２０７によって、所定の倍率でオプティカルインテグレータ２１０を照射する。オプティカルインテグレータ２１０は、微小レンズを二次元的に配列したものであって、集光レンズ２１３を介して、レチクル８（図１）との共役面２１９を重畳照明する。ハーフミラー２１６は、照度センサー２２０に光を導くため、集光レンズと上述の共役面との間に設けられ、一部の光を反射する。照度センサー２２０は、上述の共役面２１９とほぼ等価な面に配置されており、露光時のウエハ１４（図１）の実露光量をこの照度センサー２１７で検出することができる。照度センサー２１７の検出値に基づいて、不図示の制御系を介して、レーザー装置１の発振状態を制御しながら露光動作を行う。
【００８６】
なお、ビーム整形光学系２０１は、通気孔２０３を備えた支持台２０２に支持されている。
【００８７】
集光レンズ２０４は、通気孔２０６を備えた支持台２０５に支持されている。集光レンズ２０７は、通気孔２０８を備えた支持台２０９に支持されている。オプティカルインテグレータ２１０は、通気孔２１２を備えた支持台２１１に支持されている。集光レンズ２１３は、通気孔２１５を備えた支持台２１４に支持されている。ハーフミラー２１６は通気孔２１８を備えた支持台２１７に支持されている。
【００８８】
ガス供給口５３からの気体は、チャンバー４内を光路に沿って流れ、通気孔２０３、２０６、２０８、２１２、２１５、２１８を順次経由してガス排出口５４から排出される。
【００８９】
チャンバー４内のガス流路の概念を図３中に矢印で示す。
【００９０】
チャンバー４内の光学素子間の空間を順次経由する流路を備えることで、各光学素子間の空間の雰囲気を効率よくガス置換することができる。
【００９１】
なお、本実施例においては、ガラス５は、平行平面板を用いているが、これに限られるものではなく、レンズやプリズムなど他の透過素子であってもよい。さらに本実施例においては、オプティカルインテグレータとしてハエノ目を用いた場合について説明しているが、他にロッドインテグレータを用いたり、ハエノ目を直列に複数個使用したり、あるいはハエノ目とロッドインテグレータを組合わせて使用した光学系であってもよい。
【００９２】
なお、図３に示した光学系は、後述の筐体６内の光学系と合わせて、レチクルを照明する照明光学系を形成している。
【００９３】
上記の説明によれば、窒素とヘリウムの供給口・排出口・通気孔は同じものを使用することになるが、これに限るものではない。例えば、窒素の供給口はチャンバー４の光源側の一端に設け、ヘリウムの供給口はチャンバー４の露光装置側の一端に設けるようにしても良い。また、窒素とヘリウムの比重を鑑み、チャンバー４内の流路を形成する上で重要な通気孔の位置が、窒素供給時とヘリウム供給時とで異なるようにしても良い。これには、開閉自在な通気孔を設け、供給するガスによって、通気孔の開閉を制御すると良い。
【００９４】
なお、上記の置換方法は、チャンバー４の場合に限られるものではない。密閉状態の容器内のガスを置換するものであれば、広く適用することができ、後述するチャンバー２６、ロードロック室３１、３６、外筒２４、投影光学系１３および筐体６内にガスを供給する際に用いても良い。また、空調ダクト２３，２５等へのガスの供給の際にも、上記の置換方法に基づくガスの供給を行っても良い。
【００９５】
また、上記の置換方法は、ヘリウムと窒素の組み合わせに限られるものではなく、異なる比重のガスを順次供給するものであれば同様な効果を得ることができる。この場合の異なるガスとしては、例えば、最初に供給するガスを空気よりも軽いガスとし、後に供給するガスを空気よりも重いガスとしても、最初に密閉容器内に存在した気体を速やかに置換することができる。なお、供給するガスとしては、不活性ガスであることが望ましく、特に、真空紫外線域の露光光の光路周辺を囲む容器であった場合は、ヘリウムと窒素の組み合わせが望ましいことは前述のとおりである。
【００９６】
さらに図１に戻り、本実施形態の露光装置の説明を続ける。
【００９７】
図１において、ガス供給源５７は、窒素ガス供給源５７ａとヘリウムガス供給源５７ｂを有する。この２種のガスについては、Ｆ２レーザーの光に対して良好な透過率を示すものである。
【００９８】
ガス供給源５７は、不図示の切り替え弁により、窒素ガス供給源とヘリウムガス供給源とを切り替え、いずれかのガスを供給する。
【００９９】
ガス供給源５７からのガスは、配管５８を介して、筐体６またはベローズ２９に設けられたガス供給口５９に導かれ、筐体６内を経由した後、筐体６の一端に設けられたガス排出口６０からチャンバー６内に排出される。
【０１００】
筐体６内のガス流路を図４を用いて説明する。図１及び図３と同じ要素については同じ番号を付け、説明は省略する。
【０１０１】
マスキングブレード３０１は、レチクル８の照明範囲を規定する矩形状の開口を有する。また、矩形状の開口寸法は、レチクルパターン及びレチクル８の位置に応じて不図示の駆動手段により駆動されることで、変更可能である。マスキングブレード３０１の上記矩形開口を形成する遮光板３０１'は、図３で述べたレチクル８との共役面２１９近傍に配置されている。集光レンズ３０２、３０５は、マスキンブブレード３０１で形成される矩形開口部の像を所定の倍率でレチクル８に投影する。従って、上述のごとく、図４の光学系は、図３に示した光学系と共に、レチクル８を照明する照明光学系の一部を形成している。
【０１０２】
ここで、筐体６内へのガスの供給は、前述したチャンバー４のガス供給方法とほぼ同様に行う。すなわち、まず、窒素ガス供給源５７ａにより、筐体６内に窒素ガスを供給し、その後、ヘリウムガス供給源５７ｂにより、筐体６内にヘリウムガスを供給する。これにより得られる効果は、チャンバー４の場合とほぼ同様である。
【０１０３】
なお、遮光板３０１'は、不図示のガイドに沿って移動する構造であり、本実施例では非接触軸受である気体軸受を用いた場合について述べるが、これに限られるものではなく、ボールやローラを用いた転動型ガイド、あるいは摺動型ガイドを用いてもよい。
【０１０４】
集光レンズ３０２は、通気孔３０３を備えた支持台３０４に支持され、集光レンズ３０５は支持台３０６に支持されている。
【０１０５】
なお、ガス供給口５９からの気体は、筐体６内を光路に沿って流れ、支持台４に設けられた通気孔３０３を経由して集光レンズ３０２と３０５の間の光路を経由後、ガス排出口６０から排出される。筐体６内のガス流路の概念を図４中に矢印で示す。筐体６内の光学素子間を順次経由する流路を備えることで、光学素子間の雰囲気を効率よくガス置換することができる。
【０１０６】
また、本実施例においては、ガス排出口６０から排出されるガスをチャンバー２６内に直接流しているが、これに限られるものではない。筐体６からウエハ１４までの光路に配置される光学系、例えば投影光学系１３などにガス排出口６０からのガスを導き、投影光学系内を経由後、チャンバー２６内に排出してもよい。または、ガス排出口６０から排出されるガスを直接回収しても良い。
【０１０７】
なお、図４に示した光学系は集光レンズ系を用いた結像光学系であるが、他に反射屈折型光学系あるいは反射型光学系を用いてもよい。
【０１０８】
さらに、マスキングブレード３０１の開口形状は、本実施例においては矩形を使用した場合について説明したが、他に所定の曲率を持った円弧状の開口であってもよい。
【０１０９】
また、本実施例においては、ガス供給口５９は、筐体６の光源側の一端に設けられており、ガス排出口６０は、筐体６のレチクル側の一端に設けられているが、これに限られるものではない。例えば、ガス供給口を筐体６のレチクル側の一端に設け、ガス排出口を筐体６の光源側の一端に設けても良い。特に、可動体であるマスキングブレードのある方を下流側としたほうが、筐体６内の雰囲気のガス純度等を考慮すると、望ましい場合がある。
【０１１０】
また、本実施形態によれば、窒素とヘリウムの供給口・排出口・通気孔は同じものを使用していたが、これに限るものではないことは、前述のチャンバー４の場合と同様である。また、窒素とヘリウムの比重を鑑み、筐体６内の流路を形成する上で重要な通気孔の位置が、窒素供給時とヘリウム供給時とで異なるようにしても良く、開閉自在な通気孔を設け、供給するガスによって、通気孔の開閉を制御しても良いことも前述のチャンバー４の場合と同様である。
【０１１１】
図１において、ガス供給源５７からのガスは、配管６１を介して、投影光学系１３のウエハ側の一端に設けられたガス供給口６２に導かれ、投影光学系１３内を経由した後、投影光学系１３のレチクル側の他端に設けられたガス排出口６３からチャンバー２６内に排出される。
【０１１２】
投影光学系１３内のガス流路を図５を用いて説明する。図１及び図４と同じ要素については同じ番号を付け、説明は省略する。
【０１１３】
レチクル８に描かれたパターンは、レンズ４０２、４０５、４０８、４１１、４１４、４１７、４２０により、ウエハ１４に縮小投影される。４０１は、上記レンズ群の鏡筒である。
【０１１４】
レンズ４０２は、ガス排出口６３を備えた支持台４０４に支持されている。レンズ４０５は、通気孔４０６を備えた支持台４０７に支持されている。レンズ４０８は、通気孔４０９を備えた支持台４１０に支持されている。レンズ４１１は、通気孔４１２を備えた支持台４１３に支持されている。レンズ４１４は、通気孔４１５を備えた支持台４１６に支持されている。レンズ４１７は、通気孔４１８を備えた支持台４１９に支持されている。レンズ４２０及び上記支持台４０７、４０７、４１０、４１３、４１６、４１９は、鏡筒４０１に支持されている。
【０１１５】
ガス供給口６２からの気体は、各支持台に設けられた通気口４１８、４１５、４１２、４０９、４０６を順次経由して、ガス排出口６３から排出される。投影光学系１３内のガス流路の概念を図４中に矢印で示す。投影光学系１３内の光学素子間を順次経由する流路を備えることで、投影光学系１３内の光学素子間の雰囲気を効率よくガス置換することができる。
【０１１６】
ここで、投影光学系１３内へのガスの供給は、前述したチャンバー４のガス供給方法とほぼ同様に行う。すなわち、まず、窒素ガス供給源５７ａにより、投影光学系１３内に窒素ガスを供給し、その後、ヘリウムガス供給源５７ｂにより、投影光学系１３内にヘリウムガスを供給する。これにより得られる効果は、チャンバー４の場合とほぼ同様である。
【０１１７】
なお、本実施例においては、ガス排出口６３から排出されるガスをチャンバー２６内に直接流しているが、これに限られるものではない。ガラス５（図１〜４）からウエハ１４までの光路に配置される光学系、例えば筐体６（図１、図４）などにガス排出口６３からのガスを導き、筐体６内を経由後、チャンバー２６内に排出してもよい。または、ガス排出口６３から排出されるガスを直接回収しても良い。
【０１１８】
また、本実施例においては、投影光学系１３は、屈折型光学系を用いているが、他に反射屈折型光学系あるいは反射型光学系を用いてもよい。
【０１１９】
また、本実施形態によれば、窒素とヘリウムの供給口・排出口・通気孔は同じものを使用していたが、これに限るものではないことは、前述のチャンバー４の場合と同様である。特に、ヘリウムの比重を考慮すると、光軸が鉛直方向にある投影光学系内の置換を行うときは、供給口を投影光学系の上側に設け、排出口を下に設けることが望ましい。この場合、窒素の供給は投影光学系の下に設けられた供給口から行い、ヘリウムの供給は投影光学系の上に設けられた供給口から行うようにしても良い。また、窒素とヘリウムの比重を鑑み、投影光学系１３内の流路を形成する上で重要な通気孔の位置が、窒素供給時とヘリウム供給時とで異なるようにしても良く、開閉自在な通気孔を設け、供給するガスによって通気孔の開閉を制御しても良いことも前述のチャンバー４の場合と同様である。
【０１２０】
ガス排出口６０、６３からチャンバー２６内に排出されたガスは、チャンバー２６の循環出口７０から排出され、配管７１を介して、気体循環系７２の導入口７３に導かれる。気体循環系７２内で所定の流量に配分されたガスは、気体循環系７２の分配口７４a、７４b、７４c、７４dからそれぞれ排出される。
【０１２１】
分配口７４aから排出されたガスは、配管７５aを介して、チャンバー２６内のほぼ全体のガスをダウンフローにさせるダウンフローダクト７６に導かれ、ダウンフローダクト７６内のULPAフィルター７６'を介してチャンバー２６内に吹き出される。
【０１２２】
分配口７４ｂから排出されたガスは、配管７５ｂを介して、部分ダクト２５に導かれ、前述のごとくレチクル８及び干渉計光路１２'近傍の空間に吹きつけられる。
【０１２３】
分配口７４cから排出されたガスは、配管７５cを介して、外筒２４の気体導入口４１に導かれ、投影光学系１３と外筒２４との間の空間を経由した後、外筒２４の開口部２４'からチャンバー２６内に排出される。
【０１２４】
分配口７４dから排出されたガスは、配管７５dを介して、部分ダクト２３に導かれ、前述のごとくウエハ１４及び干渉計光路１８'近傍の空間に吹きつけられる。
【０１２５】
次に、気体循環系７２内部について説明する。
【０１２６】
導入口７３からのガスは、ガスを循環させるためのファン１０２にて送風される。方向切り替え弁１０３は、並列配置された第１清浄器１０４と第２清浄器１０５のいずれか一方にガスを送風するとともに、他方へのガスの流入を遮断する。方向切換え弁１０６も、第１清浄器１０４と第２清浄器１０５の内、送風されている側の流路を開口し、他方の流路を遮断する。従って方向切換え弁１０３と１０６は、常に同一の清浄器側の流路を開放し、他方の清浄器を遮断するように、不図示の弁駆動系にて操作される。
【０１２７】
ガス供給源１０７は、不活性ガスを供給し、本実施例では、ヘリウムガスもしくは窒素ガスを供給する。
【０１２８】
ガス供給源１０７からのガスは、第１清浄器１０４、第２清浄器１０５へそれぞれ配管１０８、１０９で供給される。開閉弁１１０は、第１清浄器１０４へのガスの供給を不図示の駆動系にてＯＮ／ＯＦＦする。開閉弁１１１は、第２清浄器１０５へのガス供給を不図示の駆動系にてＯＮ／ＯＦＦする開閉弁である。また、ガス排気機構１１２は、第１清浄器からのガスを配管１１３を介して、または、第２清浄器からのガスを配管１１４を介して、排気する。第１清浄器から排気機構１１２へのガスの流れは開閉弁１１５で、第２清浄器から排気手段１１２へのガスの流れは開閉弁１１６で不図示の駆動系を介してON／OFFする。
【０１２９】
第１清浄器１０４及び第２清浄器１０５の詳細について、図６を用いて説明する。
【０１３０】
図１と同じ要素については同じ番号を付け、説明は省略する。
【０１３１】
清浄器１０４、１０５は、パージガスから所定の物質を除去するため、オゾン・酸素除去機構５０１とケミカルフィルター５０４を具備している。
【０１３２】
オゾン・酸素除去機構５０１は、導入口からのガス中のオゾン・酸素を除去するため、内部構成としてオゾン変換機構５０２と酸素除去機構５０３を有している。
【０１３３】
オゾン変換機構５０２は、オゾン（Ｏ3）を酸素（Ｏ2）に変換するものであって、例えば活性炭素などを用いた化学反応による変換原理によって、オゾンを酸素に変換してオゾンを除去するものである。
【０１３４】
変換された酸素及びオゾン変換手段５０２を通過した酸素は、次の酸素除去機構５０２により除去される。酸素除去機構５０２は、鉄粉末、ＣａＯ及びＣｕメッシュなどを用いて、ガス中の酸素を接触させて化学反応（酸化）を起こすことにより、酸素を吸着除去するものである。また市販の高純度ガス精製器などを使用してもよい。
【０１３５】
チャンバー２６内は、ヘリウムガスや窒素ガスによって置換されているため、酸素濃度及びオゾン濃度が極めて低い状態であるが、さらに残存する極微量（例えばppmオーダー以下）のオゾンと酸素を上記オゾン・酸素除去機構５０１により除去できる。
【０１３６】
ケミカルフィルター５０４は、パージガス中の不純物、具体的にはアンモニア（NH3）や有機ガスを除去するものである。
【０１３７】
一般に使用されるケミカルフィルターとしては、イオン交換型と活性炭型があるが、本実施例においては、セラミック多孔体型を用いる。
【０１３８】
このセラミック多孔体型ケミカルフィルターは、極めて湿度の低い（例えばppmオーダー以下）環境下においても高い不純物除去能力が維持されるものであり、清浄効率の観点ではセラミック多孔体型がより望ましい。
【０１３９】
しかし、上記セラミック多孔体型ケミカルフィルターは、一旦大気などの高湿度環境にさらすと水分（H2O）を吸着してしまい、その状態で装置を運転すると、水分を含んだガスをチャンバー２６に供給してしまう恐れがある。
【０１４０】
そこで、以下の方法によりこの問題を防止する。
【０１４１】
前述の方向切換え弁１０３、１０６および開閉弁１０８、１０９、１１５、１１６の設定状態とガスの流れの関係を、図７を用いて説明する。
【０１４２】
図７（a）は、ファン１０２からのガスが第１清浄器１０４側を通過している状態を示す。なお、図１と同じ要素については同じ番号を付けている。
【０１４３】
図６(a)の状態では、切換え弁１０３，１０６はいずれも第２清浄器１０５側を閉じており、開閉弁１１０、１１５は閉じた状態である。このときの第１清浄器１０４側へのガスの流れを太い矢印で示す。
【０１４４】
一方、第２清浄器１０５に関しては、開閉弁１１１、１１６を閉じた状態では、第２清浄器１０５前後が閉じられた状態（不図示）になり、例えば第２清浄器１０５の交換作業やメンテナンス作業などが可能になる。また、本図に示すごとく、開閉弁１１１、１１６を開けると、ガス供給源１０７からの供給が始まるとともに、第２清浄器１０５を経由したガスがガス排気手段１１２に回収される。この場合のガスの流れを細い矢印で示す。
【０１４５】
このように第２清浄器１０５にガス供給器からのガスを流すことで、上述のごとく、第２清浄器１０５の交換作業やメンテナンス作業時に、第２清浄器１０５が大気に触れて酸素や水分など露光光を吸収する物質を吸着しても、ガス供給源１０７からのガスを供給することによって、第２清浄器が吸着した物質を低減することが可能である。さらに、第１清浄器１０４側は、第２清浄器１０５の交換作業中やメンテナンス中においてもガスを流すことができるため、装置の運転を停止することなく、上記作業を実施することができる。
【０１４６】
また、通常運転時中は、セラミック多孔体型ケミカルフィルター５０４は、水分除去フィルターとして機能しているため、例えば装置を所定時間運転したら清浄器を切り換えるようにし、使用していない清浄器（本図においては第２清浄器１１２）側の清浄性能を復帰させることも可能である。清浄性能の復帰程度の判定は、ガス供給源１０７のガスの通気時間で管理してもよいし、あるいは清浄器直後にガス検出器（不図示）を配置し、その検出結果に基いて行ってもよい。
【０１４７】
図７（b）は、前記（a）とは逆に、ファン１０２からのガスが第２清浄器１０５側を通過している状態を示す。ファン１０２からのガスの流し方、ガス共給器１０７からのガスの流し方および第１清浄器の交換作業等の状況は、前述の場合と逆となるので、説明は省略する。
【０１４８】
なお、本実施例においては、清浄器が２つ備えられた場合について述べたが、これに限るものではなく、清浄器を３つ以上備えてもよい。
【０１４９】
また、ガス供給源１０７からのガスは、図１に示すガス供給源５１、５７と同一のガスである方が望ましいが、装置性能に実質影響しないのであれば、ヘリウムガスか窒素ガスの内の異種のガスを用いてもよい。特に、本実施形態では、ガス供給源５１、５７は、ヘリウムガスと窒素ガスを切り替えて供給するので、ガス供給源１０７もヘリウムガスと窒素ガスとを切り替えて供給するようにしても良い。なお、ガス供給源５７と１０７は、１つのガス供給源を兼用することも可能である。
【０１５０】
また、ガス供給源５１，５７がヘリウムガスと窒素ガスとを切り替えて用いるため、導入口から回収されたガスをヘリウムガスと窒素ガスに分離する機構を気体循環系７２に設けても良い。
【０１５１】
以下、再び図１に戻り説明する。
【０１５２】
方向切換え弁１０６からのガスは、冷却器１０１で所定の温度に冷却後、所定の流量比率で加熱器１１７a〜１１７dに分配される。
【０１５３】
加熱器１１７aは、ダウンフローダクト７６からの気体温度を検出する温度計７７aの検出結果に基づき、制御装置７８の指令により所定温度に制御される。
【０１５４】
加熱器１１７bは、部分ダクト２５からの気体温度を検出する温度計７７bの検出結果に基づき、制御装置７８の指令により所定温度に制御される。
【０１５５】
加熱器１１７cは外筒２４内のの気体温度を検出する温度計７７cの検出結果に基づき、制御装置７８の指令により所定温度に制御される。
【０１５６】
加熱器１１７dは部分ダクト２３からの気体温度を検出する温度計７７dの検出結果に基づき、制御装置７８の指令により所定温度に制御される。
【０１５７】
ここで、各ダクトへのガスの供給は、前述したチャンバー４のガス供給方法と同様に、行う。すなわち、まず、各ダクトに窒素ガスを供給し、その後、各ダクトにヘリウムガスを供給する。これにより得られる効果は、チャンバー４の場合とほぼ同様である。
【０１５８】
なお、前述のガス供給源５７からのガスは、予めガス供給源５７内で所定温度に制御されてもよいし、配管５８、６１が上述のごとく温度制御された空間を経由してガス供給口５９、６２に到達する間に所定温度になるよう配管経路を決定してもよい。
【０１５９】
図１において、高圧ガス供給装置７９は、チャンバー２６内のガスの一部を配管８０にて回収し、所定のガス圧力に上昇させた後、配管８１aを介してウエハーステージ１５の気体軸受（不図示）へ、配管８１bを介してレチクルステージ９の気体軸受（不図示）へ、そして配管８１cを介してマスキングブレード３０１（図４）の気体軸受（不図示）へそれぞれ供給する。チャンバー２６内のパージガスである不活性ガスを気体軸受の作動流体として用いることで、チャンバー２６内の環境は、所定の状態に維持することができる。
【０１６０】
次に、図８を用いて高圧ガス供給装置７９の内部概略構成を以下に述べる。
【０１６１】
配管８０からのガスの圧力を圧力ゲージ７０１で検出し、制御装置７８（図１）でコントロールバルブ７０２を制御することで、所定流量に制御する。コントロールバルブで所定の流量に制御されたガスは、回収ポンプ７０３を通って、バッファータンク７０４によりガスが貯められ、そして圧縮機７０５にて所定圧力に加圧され、配管８１a〜８１cに流される。また、圧力ゲージ７０１とコントロールバルブ７０２の間でガス流路は分岐され、排気ポンプ７０６にて排気される。この排気量は、バッファータンク７０４に設けた圧力ゲージ７０７の検出結果に応じて、排気の必要が生じた時に、マスフローコントローラ７０８によって制御される。なお、マスフローコントローラ７０８は、圧力ゲージ７０７の検出結果により、制御装置７８（図１）によって、制御される。
【０１６２】
上記構成によれば、チャンバー２６内の気圧は、常に一定の圧力に制御することが可能である。これにより、気圧変動の影響を受けやすい光学特性、例えば投影光学系１３（図１）の性能の維持を可能にする。
【０１６３】
また、チャンバー２６内の気圧と外気圧との相対圧力差を所定の値に維持することも可能である。この場合は、圧力ゲージ７０１を差圧計にして、配管８０内（つまりチャンバー２６内）の圧力と外気との圧力差を検出することで達成できる。
【０１６４】
さらに、チャンバー２６内とチャンバー４内の相対気圧差を所定の値に維持することも可能である。この場合は、上述の差圧計で配管８０内（つまりチャンバー２６内）とチャンバー４内の相対気圧差を検出することで達成できる。
【０１６５】
図１において、ガス供給源５７からのガスは、配管８２を介して、ウエハ用のロードロック室３６に供給され、内部を置換しながら配管８３を介して排気機構８６に排気される。同様に、ガス供給源５７のガスは配管８４を介してレチクル用のロードロック室３１に供給され、内部を置換しながら配管８５を介して排気機構８６に排気される。
【０１６６】
なお、ガス供給のタイミングについては、ゲートバルブ３２もしくは３７が開けられ、レチクルやウエハが支持台３４、３９に載置された後、ゲートバルブ３２，３７が閉じられ、その後、ガス供給源に備えられたバルブ（不図示）と排気機構８６内に備えられたバルブ（不図示）とを制御装置７８の指令によって開放しておこなわれる。
【０１６７】
ロードロック室３１、３６内が所定の状態になったら制御装置７８の指令によりバルブを閉じてガス供給を停止する。更に、ゲートバルブ３３及び３８を開け、搬送手段３５及び４０によりレチクル８及びウエハ１４が装置内に搬入される。
【０１６８】
レチクル８もしくはウエハ１４を装置外に搬出する場合は、ゲートバルブ３２，３３，３７，３８が閉じられた状態でガス供給が開始され、各々のロードロック室内が所定の状態に達した所でガス供給を停止する。次にゲートバルブ３３、３８を開け、搬送手段３５、４０にてレチクル８及びウエハ１４を装置から搬出し、ロードロック室３１、３９内の支持台３４、３９に載置する。載置後、ゲートバルブ３３，３８は閉じられ、今度はゲートバルブ３２、３７を開けてレチクル８、ウエハ１４を不図示の手段で取出す。
【０１６９】
上記説明においては、レチクル８とウエハ１４の装置への搬入及び搬出を同時に述べたが、レチクル８とウエハ１４の搬入、搬出を個別に行ってもよいのは言うまでもない。
【０１７０】
またロードロック室３１、３６をガス置換するのは、ゲートバルブ３３，３８を開けた時に、チャンバー２６内の環境に影響を与えないようにするためのものであって、これは周知の通りである。
【０１７１】
ここで、ロードロック室３１，３６内へのガスの供給は、前述したチャンバー４のガス供給方法と同様に行う。すなわち、まず、窒素ガス供給源５７ａにより、ロードロック室３１，３６内に窒素ガスを供給し、その後、ヘリウムガス供給源５７ｂにより、ロードロック室内にヘリウムガスを供給する。これにより得られる効果は、チャンバー４の場合とほぼ同様である。また、本実施形態によれば、ロードロック室３１，３６へのガスの供給口は、窒素の場合もヘリウムの場合も同じものを使用していたが、これに限るものではないことは、前述のチャンバー４の場合と同様である。特に、窒素とヘリウムのそれぞれの比重やロードロック室内での対流の違いなどを考慮して、ガス供給口やガス排出口をそれぞれ設けても良い。
【０１７２】
さらに、レチクル８のパターン面へのゴミの付着防止の目的でペリクル（不図示）を使用する場合、レチクル８とペリクルとペリクルを支持するためのペリクルフレーム（不図示）とで囲まれた空間もパージガス置換するのが望ましく、均圧孔付ペリクルフレーム（ペリクルフレーム内外を連通させる通気孔付）を使用するのが望ましい。
【０１７３】
排気口８７は、チャンバー２６内のガスを排気するための排気口である。
【０１７４】
装置の運転を開始する際、チャンバー２６内部及び気体循環系７２内は大気状態である。
【０１７５】
従って、装置立上げ時は、ガス供給源５７から投影光学系１３及び筐体６へのガス供給を開始するとともに、排気口８７から配管８８を介して、排気機構８６への排気も行う。この排気動作のＯＮ／ＯＦＦは、排気手段８６内に備えたバルブ（不図示）を、制御装置７８で制御することで行う。
【０１７６】
チャンバー２６内及びこの循環系が所定の置換状態に達したら、排気口８７からの排気を停止し、露光動作可能状態になる。
【０１７７】
排気口８７からの排気を停止するタイミングの判断は、排気開始から所定時間に達したかどうかで制御装置７８が自動で判断して排気停止指令を送ってもよいし、チャンバー２６内もしくはその循環系内の所定箇所にガス検出計（不図示）を配置し、その検出結果に基づき制御装置７８が自動で判断して排気停止指令を送ってもよい。
【０１７８】
また、装置の運転を開始する際に、チャンバー４及び２６の置換状態をより短時間で所定状態にしたい場合、あるいはロードロック室３１及び３６内はレチクルやウエハ交換毎に大気開放と置換状態を繰り返すものであるため、より短時間で置換を終了しスループットを向上させる場合は、真空ポンプを用いて排気手段５６、８６から大気を強制排気して、チャンバー４，２６内およびロードロック室３１，３６内を真空にした後に上述した方法でガスパージを行っても良い。この場合は、チャンバー４，２６およびロードロック室３１，３６は、真空状態時における変形が装置性能に影響しないよう十分な剛性が必要となる。
【０１７９】
図１の実施例においては、可動部材２７、２８、２９を用いているため、真空時にチャンバー４、２６の変形が生じたとしても、隣接する構成要素の変形が直接伝わるのを防止している。
【０１８０】
なお、チャンバー内およびロードロック室内を真空状態にした後にガス供給するこの一連の動作は、必要であれば複数回繰り返してもよい。真空引きを１回のみ行ってパージする場合に比べて複数回繰り返せば、チャンバー内およびロードロック室内の到達真空度が相対的に低真空（絶対圧が高い）で済み、真空ポンプや真空対応部品のコストが大幅に軽減できる。本発明の置換方法では、最後の真空引きが終わってからヘリウムを導入することとし、その前のパージには窒素を用いることが望ましい。
【０１８１】
さらに、図１の実施形態によれば、チャンバー４内部をメンテナンス等で大気に開放する場合でも、チャンバー２６側は、パージ状態を維持することが可能で、その反対にチャンバー２６内部を大気開放する場合でもチャンバー４側は、パージ状態を維持することが可能である。
【０１８２】
＜半導体生産システムの実施例＞
次に、半導体デバイス（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）の生産システムの例を説明する。これは半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行うものである。
【０１８３】
図９は全体システムをある角度から切り出して表現したものである。図中、１１０１は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダー（装置供給メーカー）の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置等）を想定している。事業所１１０１内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム１１０８、複数の操作端末コンピュータ１１１０、これらを結ぶんでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１０９を備える。ホスト管理システム１１０８は、ＬＡＮ１１０９を事業所の外部ネットワークであるインターネット１１０５に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
【０１８４】
一方、１１０２〜１１０４は、製造装置のユーザーとしての半導体製造メーカーの製造工場である。製造工場１１０２〜１１０４は、互いに異なるメーカーに属する工場であっても良いし、同一のメーカーに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良い。各工場１１０２〜１１０４内には、夫々、複数の製造装置１１０６と、それらを結んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１１１と、各製造装置１１０６の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム１１０７とが設けられている。各工場１１０２〜１１０４に設けられたホスト管理システム１１０７は、各工場内のＬＡＮ１１１１を工場の外部ネットワークであるインターネット１１０５に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ１１１１からインターネット１１０５を介してベンダー１１０１側のホスト管理システム１１０８にアクセスが可能となり、ホスト管理システム１１０８のセキュリティ機能によって限られたユーザーだけがアクセスが許可となっている。具体的には、インターネット１１０５を介して、各製造装置１１０６の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダー側に通知する他、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情報をベンダー側から受け取ることができる。各工場１１０２〜１１０４とベンダー１１０１との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ１１１１でのデータ通信には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する変わりに、第三者からのアクセスができずにセキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもできる。また、ホスト管理システムはベンダーが提供するものに限らずユーザーがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザーの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。
【０１８５】
さて、図１０は本実施形態の全体システムを図９とは別の角度から切り出して表現した概念図である。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユーザー工場と、該製造装置のベンダーの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複数のベンダーの製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置のそれぞれのベンダーの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、１２０１は製造装置ユーザー（半導体デバイス製造メーカー）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここでは例として露光装置１２０２、レジスト処理装置１２０３、成膜処理装置１２０４が導入されている。なお図１０では製造工場２０１は１つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ１２０６で接続されてイントラネットを構成し、ホスト管理システム１２０５で製造ラインの稼動管理がされている。一方、露光装置メーカー１２１０、レジスト処理装置メーカー１２２０、成膜装置メーカー１２３０などベンダー（装置供給メーカー）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行なうためのホスト管理システム１２１１,１２２１,１２３１を備え、これらは上述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユーザーの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム１２０５と、各装置のベンダーの管理システム１２１１,１２２１,１２３１とは、外部ネットワーク１２００であるインターネットもしくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダーからインターネット１２００を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【０１８６】
半導体製造工場に設置された各製造装置はそれぞれ、ディスプレイと、ネットワークインターフェースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、あるいはネットワークファイルサーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例えば図１１に一例を示す様な画面のユーザーインターフェースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種（１４０１）、シリアルナンバー（１４０２）、トラブルの件名（１４０３）、発生日（１４０４）、緊急度（１４０５）、症状（４０６）、対処法（４０７）、経過（４０８）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力された情報はインターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。またウェブブラウザが提供するユーザーインターフェースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能（１４１０〜１４１２）を実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスしたり、ベンダーが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。ここで、保守管理システムが提供する保守情報には、上記説明したチャンバー内の酸素濃度に関する情報も含まれ、また前記ソフトウェアライブラリはガス供給装置の切り替えやチャンバー内の酸素濃度の制御等を実現するための最新のソフトウェアも提供する。
【０１８７】
次に上記説明した生産システムを利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１２は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報がデータ通信される。
【０１８８】
図１３は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしトラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べて半導体デバイスの生産性を向上させることができる。
【０１８９】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の露光装置によれば、第１の気体をチャンバーに供給した後に第２の気体をチャンバーに供給するため、従来と比較して、チャンバー内に最初に存在していた気体の濃度を速やかに低下させることができる。
【０１９０】
これにより、露光装置のスループット向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の露光装置の全体構成図である。
【図２】本発明の置換方法による酸素濃度及び窒素濃度の時間変化を示す図である。
【図３】図１の部分的な構成説明図である。
【図４】図１の部分的な構成説明図である。
【図５】図１の部分的な構成説明図である。
【図６】図１の部分的な構成説明図である。
【図７】図１の部分的な構成説明図である。
【図８】図１の部分的な構成説明図である。
【図９】コンピュータネットワークの全体システムの概略図である。
【図１０】コンピュータネットワークの全体システムの概略図である。
【図１１】表示装置の表示画面を示す図である。
【図１２】半導体デバイス製造プロセスのフロー図である。
【図１３】ウエハプロセスフロー図である。
【図１４】密閉容器内のシミュレーションモデルを示す図である。
【図１５】重力を考慮しない場合の密閉容器内の大気濃度のシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】重力を考慮しない場合の密閉容器内各所の大気濃度の時間変化を示す図である。
【図１７】重力を考慮した場合の密閉容器内の大気濃度のシミュレーション結果を示す図である。
【図１８】重力を考慮した場合の密閉容器内各所の大気濃度の時間変化を示す図である。
【図１９】重力を考慮した場合の別の密閉容器内の大気濃度のシミュレーション結果を示す図である。
【図２０】重力を考慮した場合の別の密閉容器内各所の大気濃度の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
Ａ  酸素濃度
Ｂ  窒素濃度
Ｔｎ２  窒素供給時間
Ｔｈ２  ヘリウム供給時間
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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