(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡筒の内部に光の光路が形成された光学装置であって、
前記光が透過する板状の透過性光学素子と；
前記透過性光学素子の一側の面の前記光路の外周部分に対向する第１対向面と、該第１対向面に設けられ、前記透過性光学素子を少なくとも３点で接触支持することによって，前記透過性光学素子の一側の面と前記第１対向面との間に、前記透過性光学素子の一側の面側の空間と前記透過性光学素子の他側の面側の空間とをほぼ隔離するための所定の第１クリアランスを形成する少なくとも３つの第１突起部とを有し、前記鏡筒に取り付けられた第１支持部材と；を備える光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学装置において、
前記鏡筒は、前記第１支持部材が取り付けられた部分を含む少なくとも一部が円筒状であり、
前記透過性光学素子は、外周が円形であることを特徴とする光学装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光学装置において、
前記第１支持部材には、前記光路を形成する円形開口が形成され、
前記透過性光学素子は、前記円形開口の外側にはみ出す円環状のはみ出し部が形成される状態で配置されていることを特徴とする光学装置。
【請求項４】
請求項２に記載の光学装置において、
前記透過性光学素子は、レンズの機能を有する光学素子であることを特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光学装置において、
前記透過性光学素子の前記第１突起部との接触面部分は、平面及び曲面のいずれかであることを特徴とする光学装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光学装置において、
前記透過性光学素子と前記第１支持部材の前記第１対向面との間の空間を介してガスを強制的に排気する排気装置を更に備える光学装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光学装置において、
前記排気装置は、前記第１支持部材の前記第１対向面に設けられた，排気経路の一部を構成する環状の排気溝を有することを特徴とする光学装置。
【請求項８】
請求項１に記載の光学装置において、
前記透過性光学素子の他側の面の前記光路の外周部分に対向する第２対向面と、該第２対向面に設けられ、前記透過性光学素子に対し前記第１突起部に対向する位置でそれぞれ接触することによって、前記透過性光学素子の他側の面と前記第２対向面との間に所定の第２クリアランスを形成する少なくとも３つの第２突起部とを有し、前記第１支持部材とともに前記透過性光学素子を挟持する第２支持部材を、更に備える光学装置。
【請求項９】
請求項８に記載の光学装置において、
前記第１突起部及び前記第２突起部は、前記透過性光学素子を介して相互に対向する位置に、それぞれ３つ設けられていることを特徴とする光学装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の光学装置において、
前記透過性光学素子の前記第２突起部との接触面部分は、平面及び曲面のいずれかであることを特徴とする光学装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の光学装置において、
前記鏡筒は、前記第１支持部材が取り付けられた部分を含む少なくとも一部が円筒状であり、
前記透過性光学素子は、外周が円形であり、
前記第１支持部材及び第２支持部材には，前記光路を形成する円形開口がそれぞれ形成され、
前記透過性光学素子は、前記各円形開口の外側にはみ出す円環状のはみ出し部がそれぞれ形成される状態で配置されていることを特徴とする光学装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光学装置において、
前記透過性光学素子は、レンズの機能を有する光学素子であることを特徴とする光学装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の光学装置において、
前記透過性光学素子と前記第２支持部材の前記第２対向面との間の空間を介してガスを強制的に排気する排気装置を更に備える光学装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光学装置において、
前記排気装置は、前記第２支持部材の前記第２対向面に設けられた，排気経路の一部を構成する環状の排気溝を有することを特徴とする光学装置。
【請求項１５】
エネルギビームにより基板を露光して所定のパターンを前記基板上に形成する露光装置であって、
前記エネルギビームの光路がその内部に形成された鏡筒と；
前記エネルギビームの光路上に配置された前記エネルギビームが透過する板状の第１透過性光学素子と、前記鏡筒に取り付けられ、前記第１透過性光学素子の一側の面の前記光路の外周部分に少なくとも一部が所定の第１クリアランスを介して対向するように，前記第１透過性光学素子を少なくとも３つの第１支持部を介して支持する第１支持部材とを有し、前記第１透過性光学素子の一側の面側の空間と他側の面側の空間とをほぼ隔離する第１隔離機構と；を有し、前記パターンを介した前記エネルギビームを前記基板に投射する光学装置を、備える露光装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の露光装置において、
前記各第１支持部は、前記第１透過性光学素子の前記一側の面に対向する前記第１支持部材の面に設けられた突起部であることを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の露光装置において、
前記第１隔離機構は、前記第１透過性光学素子の前記他側の面の前記光路の外周部分に少なくとも一部が所定の第２クリアランスを介して対向するように、前記各第１支持部にそれぞれ対向する第２支持部を介して前記第１透過性光学素子の前記他側の面にそれぞれ接触し、前記第１支持部材とともに前記第１透過性光学素子を挟持する第２支持部材を、更に有することを特徴とする露光装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の露光装置において、
前記各第２支持部は、前記第１透過性光学素子の前記他側の面に対向する前記第２支持部材の面に設けられた突起部であることを特徴とする露光装置。
【請求項１９】
請求項１５に記載の露光装置において、
前記鏡筒は、前記所定のパターンを前記基板上に投影する投影光学系を収容し、前記第１透過性光学素子は、前記投影光学系の物体面側に配置されていることを特徴とする露光装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の露光装置において、
前記光学装置は、
前記投影光学系の像面側に配置された前記エネルギビームが透過する板状の第２透過性光学素子と、前記鏡筒に取り付けられ、前記第２透過性光学素子の前記一側の面の前記光路の外周部分に少なくとも一部が所定の第２クリアランスを介して対向するように，前記第２透過性光学素子を少なくとも３つの第２支持部を介して支持する第２支持部材とを有し、前記第２透過性光学素子の前記一側の面側の空間と他側の面側の空間とをほぼ隔離する第２隔離機構を；更に有することを特徴とする露光装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の露光装置において、
前記各第２支持部は、前記第２透過性光学素子の前記一側の面に対向する前記第２支持部材の面に設けられた突起部であることを特徴とする露光装置。
【請求項２２】
請求項２０に記載の露光装置において、
前記第２隔離機構は、前記第２透過性光学素子の前記他側の面の前配光路の外周部分に少なくとも一部が所定の第３クリアランスを介して対向し、前記各第２支持部にそれぞれ対向する第３支持部を介して前記第２透過性光学素子の前記他側の面にそれぞれ接触し、前記第２支持部材とともに前記第２透過性光学素子を挟持する第３支持部材を、更に有することを特徴とする露光装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の露光装置において、
前記各第３支持部は、前記第２透過性光学素子の前記他側の面に対向する前記第３支持部材の面に設けられた突起部であることを特徴とする露光装置。
【請求項２４】
請求項２０に記載の露光装置において、
前記鏡筒に対して気密状態で接続され、その内部に前記パターンが形成されたマスクが収容されるマスク室と；
前記鏡筒に対して気密状態で接続され、その内部に前記基板を保持する基板ステージが収容される基板室と；を更に備え、
前記鏡筒、前記マスク室及び前記基板室それぞれの内部に、前記エネルギビームを吸収する特性が小さい低吸収性ガスがそれぞれ供給され、
前記鏡筒の内部と前記マスク室の内部との間における前記低吸収性ガスの隔離が前記第１隔離機構によってなされるとともに、前記鏡筒の内部と前記基板室の内部との間における前記低吸収性ガスの隔離が前記第２隔離機構によってなされることを特徴とする露光装置。
【請求項２５】
請求項１５に記載の露光装置において、
前記鏡筒に対して気密状態で接続され、その内部に前記パターンが形成されたマスクが収容されるマスク室を更に備え、
前記鏡筒の内部と前記マスク室の内部とに前記エネルギビームを吸収する特性が小さい低吸収性ガスがそれぞれ供給され、前記鏡筒の内部と前記マスク室の内部との間における前記低吸収性ガスの隔離が前記第１隔離機構によってなされることを特徴とする露光装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の露光装置において、
前記鏡筒にはその外周部に、前記鏡筒を保持部材に保持させるためのフランジ部が設けられ、
前記マスク室の隔壁は、前記フランジ部に接合されていることを特徴とする露光装置。
【請求項２７】
請求項２５に記載の露光装置において、
前記鏡筒にはその外周部に、前記鏡筒を保持部材に保持させるためのフランジ部が設けられ、
前記鏡筒内部への前記低吸収性ガスの供給は、前記フランジ部に形成された給気経路を介して行われることを特徴とする露光装置。
【請求項２８】
請求項２５に記載の露光装置において、
前記マスク室内部に供給される前記低吸収性ガスと前記鏡筒内部に供給される前記低吸収性ガスとは、異なる種類のガスであることを特徴とする露光装置。
【請求項２９】
請求項１５に記載の露光装置において、
前記鏡筒に対して気密状態で接続され、その内部に前記基板を保持する基板ステージが収容される基板室を更に備え、
前記鏡筒の内部と前記基板室の内部とに前記エネルギビームを吸収する特性が小さい低吸収性ガスがそれぞれ供給され、前記鏡筒の内部と前記基板室の内部とにおける前記低吸収性ガスの隔離が前記第１隔離機構によってなされることを特徴とする露光装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の露光装置において、
前記鏡筒にはその外周部に、前記鏡筒を保持部材に保持させるためのフランジ部が設けられ、
前記基板室の隔壁は、前記フランジ部に接合されていることを特徴とする露光装置。
【請求項３１】
請求項２９に記載の露光装置において、
前記基板室の内部に供給される前記低吸収性ガスと前記鏡筒の内部に供給される前記低吸収性ガスとは、異なる種類のガスであることを特徴とする露光装置。
【請求項３２】
請求項１５に記載の露光装置において、
前記エネルギビームは、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外域に属する光であることを特徴とする露光装置。
【請求項３３】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項１５〜３２のいずれか一項に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項３４】
請求項８に記載の光学装置において、
前記第１クリアランス及び前記第２クリアランスは、前記透過性光学素子の一側の空間と、他側の空間との間で、気体の流出入を抑制するクリランスであることを特徴とする光学装置。
【請求項３５】
請求項１７に記載の光学装置において、
前記第１クリアランス及び前記第２クリアランスは、前記第１透過性光学素子の一側の空間と、他側の空間との間で、気体の流出入を抑制するクリアランスであることを特徴とする光学装置。
【請求項３６】
請求項２２に記載の光学装置において、
前記第２クリアランス及び前記第３クリアランスは、前記第２透過性光学素子の一側の空間と、他側の空間との間で、気体の流出入を抑制するクリアランスであることを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光学装置、露光装置、及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、鏡筒の内部に光路が形成された光学装置、該光学装置を備える露光装置、及び該露光装置を用いて電子デバイスを製造するデバイス製造方法に関する。
背景技術
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、投影光学系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。
これらの投影露光装置では、集積回路の微細化に対応して高解像度を実現するため、その露光波長をより短波長側にシフトしてきた。現在、その波長はＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍが主流となっているが、より短波長のＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍも実用化段階に入りつつある。そして、最近では、さらに短波長の波長１５７ｎｍのＦ２レーザや、波長１２６ｎｍのＡｒ２レーザを使用する投影露光装置の提案も行われている。
これらの真空紫外と呼ばれる波長域の光束は、ほとんど全ての物質によって強い吸収を受ける。例えば酸素や水蒸気、一般的な有機物の殆どは、この領域の光を強く吸収する。従って、真空紫外線を光源とする露光装置においては、露光光が通る光路上の空間内のガスを、真空紫外光を吸収する特性が小さい特定ガス（以下、「低吸収性ガス」と呼ぶ）、例えば窒素やヘリウム等の希ガスなどで置換し、前記光路上の空間内の上記酸素等の吸収性ガスの濃度を数ｐｐｍ以下に抑制する必要がある。
また、真空紫外よりやや波長の長い１９３ｎｍ程度の紫外線であっても、酸素による吸収を受けるので、光路中から酸素が除去されていることが好ましい。
投影光学系内に充填すべきガスとしては、上述のように、窒素や、ヘリウム等の希ガスが挙げられるが、投影光学系などの光学系の構成要素であるレンズ等が、露光光を吸収することにより生じる温度上昇を抑える効果、すなわち冷却効果の点では、ヘリウムガスが特に優れている。
投影光学系の構成要素であるレンズ等は、鏡筒内に収容されている。
しかしながら、ヘリウムガスの屈折率（１．００００３８程度）は、通常の空気や窒素の屈折率（１．０００３１９程度）と大きく異なるため、ヘリウムガスを充填した鏡筒内に周囲から窒素や空気等が混入すると、鏡筒内部のガスの屈折率が大きく変動し、投影光学系の結像特性が大きく劣化してしまうことになる。
一般に、鏡筒は、頑丈な金属部材から構成されているため、機密性を確保することは比較的容易である。しかしながら、光路となるレチクル側及びウエハ側の両端には、極めて高い面精度が要求されるレンズが配置されているので、気密性を高めるために、レンズを強力に締め付けてホールドすることは妥当でない。この場合には、レンズに大きな応力変形が生じることになり、レンズの面精度の悪化を引き起こすこととなるからである。
一方、鏡筒内に周囲からのガスが混入することによる露光光透過率の変動を防止するため、結像光路となるレチクルから投影光学系（投影レンズ）を経てウエハに達するまでの空間を、全てヘリウムガスで満たすことも考えられる。しかし、この場合には、レチクル交換、ウエハ交換の際に消費される（外部に漏れ出す）ヘリウムの量が膨大になり、露光装置のランニングコストの点で問題がある。また、鏡筒内に充填すべきガスに含まれる吸収性ガスの濃度は、鏡筒の周囲のガスに含まれる吸収性ガスの濃度に比べて低く管理する必要がある。その理由は、鏡筒の周囲のガスが鏡筒内に混入すると、吸収性ガスが露光光を吸収してしまうからである。
本発明は、かかる事情の下になされたものであり、その第１の目的は、光学特性を維持しつつ、鏡筒の内部と外部、又は鏡筒内部の２つの空間をほぼ確実に隔離することが可能な光学装置を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、長期に渡って高精度な露光を行うことが可能な露光装置を提供することにある。
また、本発明の第３の目的は、高集積度のマイクロデバイスの生産性を向上させることが可能なデバイス製造方法を提供することにある。
発明の開示
本発明は、第１の観点からすると、鏡筒の内部に光の光路が形成された光学装置であって、前記光が透過する板状の透過性光学素子と；前記透過性光学素子の一側の面の前記光路の外周部分に対向する第１対向面と、該第１対向面に設けられ、前記透過性光学素子を少なくとも３点で接触支持することによって，前記透過性光学素子の一側の面と前記第１対向面との間に所定の第１クリアランスを形成する少なくとも３つの第１突起部とを有し、前記鏡筒に取り付けられた第１支持部材と；を備える光学装置である。
これによれば、第１支持部材は鏡筒に取り付けられ、その一部には、板状の透過性光学素子の一側の面の光の光路の外周部分に対向する第１対向面と、該第１対向面に設けられ、透過性光学素子を少なくとも３点で接触支持することによって透過性光学素子の一側の面と第１対向面との間に所定の第１クリアランスを形成する少なくとも３つの第１突起部とを有している。従って、前記第１クリアランスを小さく設定することにより、透過性光学素子の一側の空間と、その反対側（他側）の空間とをほぼ隔離状態とすることができる。従って、例えば透過性光学素子の一側の表面と他側の表面とが、異なるガス環境にあっても、両者のガスが混ざり合うのを効果的に防止することができる。すなわち、透過性光学素子が異なるガス環境を隔離する。また、透過性光学素子は、少なくとも３つの第１突起部によって少なくとも３点で接触支持されている。このため、透過性光学素子を支持する支持力による、透過性光学素子の変形が抑制され、その屈折率の変動等が抑制される。ここで、第１支持部材の一側は、鏡筒の一部、すなわち、鏡筒の一端部又は内部に取り付けられ、透過性光学素子は、その第１支持部材の他側に配置されることになる。前者の場合、透過性光学素子は、鏡筒の一端部に配置され、後者の場合鏡筒の内部に配置される。従って、鏡筒の内部と外部、又は鏡筒内部の２つの空間をほぼ確実に隔離できるとともに、その光学特性を維持することができる。
この場合において、前記第１突起部は、４つ以上設けられていても良いが、３つ設けられていることとしても良い。かかる場合には、その先端部が同一面上に位置する３つの第１突起部により、透過性光学素子を安定してかつ無理なく支持することが可能となる。
本発明の光学装置では、鏡筒や透過性光学素子の形状については特に限定されるものではないが、前記鏡筒は、前記第１支持部材が取り付けられた部分を含む少なくとも一部が円筒状であり、前記透過性光学素子は、外周が円形であることとすることができる。
この場合において、前記第１支持部材には、前記光路を形成する円形開口が形成され、前記透過性光学素子は、前記円形開口の外側にはみ出す円環状のはみ出し部が形成される状態で配置されていることとすることができる。かかる場合には、はみ出し部と前述の第１対向面との間の空間（隙間）を小さくすることにより、実質的に透過性光学素子の一側の空間と他側の空間との気体の流通をほぼ阻止することが可能となる。
本発明の光学装置では、透過性光学素子は、その外周が円形である場合、前記透過性光学素子は、レンズの機能を有する光学素子であることとすることができる。
本発明の光学装置では、前記透過性光学素子の前記突起部との接触面部分は、、平面であることとしても良いし、曲面であることとしても良い。
本発明の光学装置では、前記第１クリアランスは、前記第１支持部材の前記第１対向面の加工面精度の数倍（例えば２倍）程度であることとすることができる。第１クリアランスの調整は、第１突起部の高さを調整することにより、容易に実現できる。
例えば、前記第１クリアランスは、１〜３μｍ程度であることとすることができる。
本発明の光学装置では、前記透過性光学素子の一側の面と、前記第１支持部材の前記第１対向面との間の空間を介してガスを強制的に排気する排気装置を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記第１支持部材の前記第１対向面には、前記排気装置による排気経路の一部を構成する環状の排気溝が形成されていることとすることができる。
本発明の光学装置では、前記透過性光学素子の他側の面の前記光路の外周部分に対向する第２対向面と、該第２対向面に設けられ、前記透過性光学素子に対し前記第１突起部に対向する位置でそれぞれ接触することによって、前記透過性光学素子の他側の面と前記第２対向面との間に所定の第２クリアランスを形成する少なくとも３つの第２突起部とを有し、前記第１支持部材とともに前記透過性光学素子を挟持する第２支持部材を、更に備えることとすることができる。かかる場合には、透過性光学素子を無理なく支持し、かつそのずれを防止することが可能となる。
この場合において、前記第１突起部及び前記第２突起部は、前記透過性光学素子を介して相互に対向する位置に、それぞれ３つ設けられていることとすることができる。
本発明の光学装置では、前記透過性光学素子の前記第２突起部との接触面部分は、平面であることとすることもできるし、曲面であることとすることもできる。
本発明の光学装置では、第１支持部材とともに透過性光学素子を狭持する第２支持部材を有する場合、前記第２クリアランスは、前記第２支持部材の前記第２対向面の加工面精度の数倍（例えば２倍）程度であることとすることができる。第２クリアランスの調整は、第２突起部の高さを調整することにより、容易に実現できる。
例えば、前記第２クリアランスは、１〜３μｍ程度であることとすることができる。
本発明の光学装置では、第１支持部材とともに透過性光学素子を狭持する第２支持部材を有する場合、前記鏡筒は、前記第１支持部材が取り付けられた部分を含む少なくとも一部が円筒状であり、前記透過性光学素子は、外周が円形であり、前記第１支持部材及び第２支持部材には、前記光路を形成する円形開口がそれぞれ形成され、前記透過性光学素子は、前記各円形開口の外側にはみ出す円環状のはみ出し部がそれぞれ形成される状態で配置されていることとすることができる。
この場合において、前記透過性光学素子は、レンズの機能を有する光学素子であることとすることができる。
本発明の光学装置では、第１支持部材とともに透過性光学素子を狭持する第２支持部材を有する場合、前記透過性光学素子の他側の面と前記第２支持部材の前記第２対向面との間の空間を介してガスを強制的に排気する排気装置を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記第２支持部材の前記第２対向面には、前記排気装置による排気経路の一部を構成する環状の排気溝が形成されていることとすることができる。
本発明は、第２の観点からすると、エネルギビームにより基板を露光して所定のパターンを前記基板上に形成する露光装置であって、
前記エネルギビームの光路がその内部に形成された鏡筒と；
前記エネルギビームの光路上に配置された前記エネルギビームが透過する板状の第１透過性光学素子と、前記鏡筒に取り付けられ、前記第１透過性光学素子の一側の面の前記光路の外周部分に少なくとも一部が所定の第１クリアランスを介して対向するように、前記第１透過性光学素子を少なくとも３つの第１支持部を介して支持する第１支持部材とを有し、前記第１透過性光学素子の前記一側の面側の空間と他側の面側の空間とをほぼ隔離する第１隔離機構と；を有し、前記パターンを介した前記エネルギビームを前記基板に投射する光学装置を、備える露光装置である。
この構成によれば、前述と同様の理由により、鏡筒の内部と外部、又は鏡筒内部の２つの空間をほぼ確実に隔離できるとともに、その光学特性を維持することができる。従って、例えば一方の空間にエネルギビームを吸収する特性が小さい低吸収性ガスを供給した場合であっても、その低吸収性ガスが他方の空間に流出したり、あるいは他方の空間からその内部のガスが前記一方の空間に流入したりするのをほぼ確実に防止することができ、それぞれの空間内のガスの屈折率を維持することができる。これにより、光学装置の結像特性を良好に維持した状態で、該光学装置を介してパターンが基板上に転写されるので、高精度な露光を長期に渡って行うことが可能となる。
この場合において、前記各第１支持部は、前記第１透過性光学素子の前記一側の面に対向する前記第１支持部材の面に設けられた突起部であることとすることができる。
本発明の露光装置では、前記第１隔離機構は、前記第１透過性光学素子の前記他側の面の前記光路の外周部分に少なくとも一部が所定の第２クリアランスを介して対向するように、前記各第１支持部にそれぞれ対向する第２支持部を介して前記第１透過性光学素子の前記他側の面にそれぞれ接触し、前記第１支持部材とともに前記第１透過性光学素子を挟持する第２支持部材を、更に有することとすることができる。
この場合において、前記各第２支持部は、前記第１透過性光学素子の前記他側の面に対向する前記第２支持部材の面に設けられた突起部であることとすることができる。
第１透過性光学素子は、前記所定のパターンを前記基板上に投影する投影光学系の物体面側又は像面側に配置される。第１透過性光学素子が前記投影光学系の物体面側に配置される場合、さらに投影光学系の像面側に第２透過性光学素子を配置することが望ましい。
この場合の露光装置では、前記光学装置は、前記投影光学系の像面側に配置された前記エネルギビームが透過する板状の第２透過性光学素子と、前記鏡筒に取り付けられ、前記第２透過性光学素子の前記一側の面の前記光路の外周部分に少なくとも一部が所定の第２クリアランスを介して対向するように、前記第２透過性光学素子を少なくとも３つの第２支持部を介して支持する第２支持部材とを有し、前記第２透過性光学素子の前記一側の面側の空間と他側の面側の空間とをほぼ隔離する第２隔離機構を；更に有することとすることができる。
この場合において、前記各第２支持部は、前記第２透過性光学素子の前記一側の面に対向する前記第２支持部材の面に設けられた突起部であることとすることができる。
本発明の露光装置では、前記第２隔離機構は、前記第２透過性光学素子の前記他側の面の前記光路の外周部分に少なくとも一部が所定の第３クリアランスを介して対向し、前記各第２支持部にそれぞれ対向する第３支持部を介して前記第２透過性光学素子の前記他側の面にそれぞれ接触し、前記第２支持部材とともに前記第２透過性光学素子を挟持する第３支持部材を、更に有することとすることができる。
この場合において、前記各第３支持部は、前記第２透過性光学素子の前記他側の面に対向する前記第３支持部材の面に設けられた突起部であることとすることができる。
本発明の露光装置では、光学装置が、前述の第１隔離機構及び第２隔離機構を有している場合、前記鏡筒に対して気密状態で接続され、その内部に前記パターンが形成されたマスクが収容されるマスク室と；前記鏡筒に対して気密状態で接続され、その内部に前記基板を保持する基板ステージが収容される基板室と；を更に備え、前記鏡筒、前記マスク室及び前記基板室それぞれの内部に、前記エネルギビームを吸収する特性が小さい低吸収性ガスがそれぞれ供給され、前記鏡筒の内部と前記マスク室の内部との間における前記低吸収性ガスの隔離が前記第１隔離機構によってなされるとともに、前記鏡筒の内部と前記基板室の内部との間における前記低吸収性ガスの隔離が前記第２隔離機構によってなされることとすることができる。ここでいう気密状態とは、マスク室から漏れるガス又は基板室から漏れるガスが、光学装置の鏡筒内に侵入しない構造であれば、多少の隙間があっても良い。勿論、鏡筒の内部のみに低吸収性ガスが供給されていても良い。
本発明の露光装置では、前記鏡筒に対して気密状態で接続され、その内部に前記パターンが形成されたマスクが収容されるマスク室を更に備え、前記鏡筒の内部と前記マスク室の内部とに前記エネルギビームを吸収する特性が小さい低吸収性ガスがそれぞれ供給され、前記鏡筒の内部と前記マスク室の内部との間における前記低吸収性ガスの隔離が前記第１隔離機構によってなされることとすることができる。ここでいう気密状態とは、マスク室から漏れるガスが、光学装置の鏡筒内に侵入しない構造であれば、多少の隙間があっても良い。勿論、鏡筒の内部のみに低吸収性ガスが供給されていても良い。
この場合において、前記鏡筒にはその外周部に、前記鏡筒を保持部材に保持させるためのフランジ部が設けられ、前記マスク室の隔壁は、前記フランジ部に接合されていることとすることができる。
本発明の露光装置では、鏡筒に対して気密状態で接続されるマスク室を備える場合、前記鏡筒にはその外周部に、前記鏡筒を保持部材に保持させるためのフランジ部が設けられ、前記鏡筒内部への前記低吸収性ガスの供給は、前記フランジ部に形成された給気経路を介して行われることとすることができる。
本発明の露光装置では、鏡筒に対して気密状態で接続されるマスク室を備える場合、鏡筒の内部と前記マスク室の内部とに同一種類のガスを供給しても良いが、前記マスク室の内部に供給される前記低吸収性ガスと前記鏡筒の内部に供給される前記低吸収性ガスとは、異なる種類のガスであることとしても良い。
本発明の露光装置では、前記鏡筒に対して気密状態で接続され、その内部に前記基板を保持する基板ステージが収容される基板室を更に備え、前記鏡筒の内部と前記基板室の内部とに前記エネルギビームを吸収する特性が小さい低吸収性ガスがそれぞれ供給され、前記鏡筒の内部と前記基板室の内部とにおける前記低吸収性ガスの隔離が前記第１隔離機構によってなされることとすることができる。ここでいう気密状態とは、基板室から漏れるガスが、光学装置の鏡筒内に侵入しない構造であれば、多少の隙間があっても良い。勿論、鏡筒の内部のみに低吸収性ガスが供給されていても良い。
この場合において、前記鏡筒にはその外周部に、前記鏡筒を保持部材に保持させるためのフランジ部が設けられ、前記基板室の隔壁は、前記フランジ部に接合されていることとすることができる。
本発明の露光装置では、鏡筒に対して気密状態で接続される前記基板室を備える場合、鏡筒の内部と前記基板室の内部とに同一種類のガスを供給しても良いが、前記基板室の内部に供給される前記低吸収性ガスと前記鏡筒の内部に供給される前記低吸収性ガスとは、異なる種類のガスであることとしても良い。
本発明の露光装置では、前記エネルギビームは、波長１９０ｎｍ以下の真空紫外域に属する光であることとすることができる。
また、リソグラフィ工程で、本発明の露光装置を用いて、露光を行うことにより、高精度な露光を長期に渡って行うことができ、高集積度のマイクロデバイスの歩留まりを向上することができ、その生産性を向上することが可能になる。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の露光装置を用いて露光を行うデバイス製造方法であるとも言える。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の一実施形態を図１〜図４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光学系ＰＬを介して基板としてのウエハ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。
この露光装置１００は、光源１及び照明ユニット２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上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ等を備えている。
前記光源１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１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。
光源１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）３を介して照明ユニット２を構成する照明系ハウジング２ａの一端に接続されている。光源１は、実際には、照明ユニット２及び投影光学系ＰＬ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。
前記照明ユニット２は、内部を外部から隔離する照明系ハウジング２ａ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１０−１１２４３３号公報、特開平６−３４９７０１号公報及びこれに対応する米国特許第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。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記米国特許の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
照明ユニット２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。
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２ａの内部に、真空紫外域の光に対する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２ａ内の吸収性ガスの濃度は数ｐｐｍ以下の濃度となっている。
なお、本実施形態では、光源１及び送光光学系１３内部の光路にも上記照明系ハウジング２ａと同様に低吸収性ガスが満たされている。
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２ａ及び投影光学系ＰＬの鏡筒の高さ方向のほぼ中央部に設けられたフランジ部ＦＬＧと隙間なく接合された隔壁１８で覆われており、その内部のガスが外部と隔離されている。レチクル室１５の隔壁１８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。
ここで、レチクル室１５の隔壁１８と、投影光学系ＰＬとの接合部分（接続部分）が、投影光学系ＰＬのフランジ部ＦＬＧとされているのは次のような理由による。すなわち、フランジ部ＦＬＧは、後述する鏡筒定盤（メインフレーム）１１４に投影光学系ＰＬを保持させるためのマウント部分であって、投影光学系ＰＬの構造の中で、機械的強度の最も強い部分である。このため、隔壁１８との接合により、投影光学系ＰＬに何らかの応力が生じても、投影光学系ＰＬの変形を、最小限に抑えることが可能であり、接触部分として優れているからである。なお、隔壁１８のフランジ部ＦＬＧとの接触部分に、金属ベローズや、より柔らかいフィルム状の部材を用いて、レチクルステージＲＳＴの移動に伴う振動が、隔壁１８を介してフランジ部ＦＬＧに伝達されるのを一層低減することも可能である。
上記のフィルム状の部材としては、例えば気体に対する遮断性の良好な第１の材料より成る薄膜と、第１の材料の薄膜の一方の面（隔壁１８とフランジ部ＦＬＧとの間に取り付けられた状態における内面）に設けられ、脱ガスの少ない第２の材料より成る薄膜と、前記第１の材料より成る薄膜の他方の面（前述の取り付け状態における外面）に設けられた伸縮性の良好な第３の材料より成る薄膜とを備えるものを用いることができる。この３つの薄膜のうち、第１の材料より成る薄膜と第２の材料より成る薄膜とは、ラミネート加工（多層加工）され、その外面に第３の材料より成る薄膜が被着される。例えば、第１の材料より成る薄膜は、エチレン・ピニル・アルコール樹脂（ＥＶＯＨ樹脂）、ポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、又はポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）等のように気体に対する遮断性が良好で可撓性を有する材料を用いることができる。また、第２の材料より成る薄膜は、アルミニウム（Ａｌ）や、他の金属又はセラミックス等の無機物のように真空紫外光等の露光光に対する反応性が低く脱ガスの少ない材料を用いることができる。また、策３の材料より成る薄膜は、ポリエチレン（−（ＣＨ２ＣＨ２）ｎ−）、ポリプロピレン等を用いることができる。
レチクル室１５は、図１に示されるように、下方から支持部材１１０Ａ、１１Ｂ等によって支持されている。また、レチクル室１５の隔壁１８の天井部には、レチクルＲより一回り小さい矩形の開口が形成されており、この開口部分に照明系ハウジング２ａ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状態で光透過窓１２が配置されている。この光透過窓１２は、照明ユニット２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。
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Ｘ軸方向に大きなストロークで直線駆動するとともに、Ｙ軸方向とθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に関しても微小駆動が可能な構成となっている。
これを更に詳述すると、レチクルステージＲＳＴ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Ｘ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１４と、このレチクル走査ステージ１４上に搭載されレチクルＲを吸着保持するレチクルホルダ１３とを含んで構成されている。レチクルホルダ１３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。
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内も吸収性ガスの濃度が数ｐｐｍ以下の濃度となっている。
レチクル室１５の隔壁１８には、図１に示されるように、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１６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。
また、レチクル室１５の隔壁１８には、図１に示されるように一部（図１ではＸ軸方向両側）に開口２２，２３が設けられており、この開口２２，２３を介して外部から挿入された支持部材１１２Ａ，１１２Ｂ等によって、レチクルベース定盤１９が水平に支持されている。また、レチクルステージＲＳＴの移動に伴いレチクルベース定盤１９に生じる振動が、支持部材１１２Ａ，１１２Ｂ等及び隔壁１８を介して投影光学系ＰＬへ伝達するのを低減するため、及び開口２２，２３からのガス漏れを防止するために、隔壁１８の開口２２，２３の外部には、伸縮自在の金属ベローズ２４，２５がそれぞれ設けられている。なお、金属ベローズの代わりに、前述したものと同様のより柔らかいフィルム状の部材を用いることも可能である。
レチクル室１５の隔壁１８の−Ｘ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、隔壁１８の＋Ｙ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、隔壁１８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、インジウムや銅等の金属シールや、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。
前記レチクルホルダ１３の−Ｘ側の端部には、平面鏡から成るＸ移動鏡７２ＸがＹ軸方向に延設されている。このＸ移動鏡７２Ｘにほぼ垂直にレチクル室１５の外部に配置されたＸ軸レーザ干渉計７４Ｘ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Ｘ軸レーザ干渉計７４Ｘ内部のディテクタによって受光され、Ｘ軸レーザ干渉計７４Ｘ内部の参照鏡の位置を基準としてＸ移動鏡７２Ｘの位置、すなわちレチクルＲのＸ位置が検出される。
同様に、図示は省略されているが、レチクルホルダ１３の＋Ｙ側の端部には、平面鏡から成るＹ移動鏡がＸ軸方向に延設されている。そして、このＹ移動鏡を介して不図示のＹ軸レーザ干渉計によって上記と同様にしてＹ移動鏡の位置、すなわちレチクルＲのＹ位置が検出される。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。
このように、本実施形態では、レーザ干渉計、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。
前記投影光学系ＰＬとしては、例えば両側テレセントリックな縮小系、かつ共通のＺ軸方向の光軸を有する複数枚のレンズエレメント（ホタル石、フッ化リチウム等のフッ化物結晶から成る）から成る屈折光学系が用いられている。この投影光学系ＰＬ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２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光学系ＰＬ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。
投影光学系ＰＬは、鏡筒定盤（メインフレーム）１１４に形成された平面視Ｕ字型の開口内に横方向から挿入され、前述したフランジ部ＦＬＧを介して鏡筒定盤（メインフレーム）１１４に固定されている。なお、投影光学系ＰＬとしては、前述した屈折光学系の他、反射屈折系、反射系のいずれをも用いることができる。
また、本実施形態では、レチクル室１５の隔壁１８を支持する支持部材１１０Ａ，１１０Ｂ、レチクルベース定盤１９を支持する支持部材１１２Ａ，１１２Ｂ、投影光学系ＰＬを支持する鏡筒定盤１１４相互間で振動が伝達されるのを防止するため、不図示の振動キャンセル機構がこれら相互間に設けられている。
また、光源１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、投影光学系ＰＬ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ＰＬ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。
しかしながら、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光学系ＰＬの鏡筒内部に、レチクル室１５中の窒素ガス、及び後述するウエハ室４０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ＰＬ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、投影光学系ＰＬの上端部（＋Ｚ側端部）及び下端部（−Ｚ側端部）に投影光学系ＰＬの鏡筒内部のヘリウムガスと、外部の窒素ガスをほぼ完全に隔離する機構が採用されている。なお、このヘリウムガスと窒素ガスを隔離する機構を含む投影光学系ＰＬの構造については後に詳述する。
前記ウエハステージＷＳＴは、基板室としてのウエハ室４０内に配置されている。このウエハ室４０は、投影光学系ＰＬの鏡筒と隙間なく接合された隔壁４１で覆われており、その内部のガスが外部と隔離されている。ウエハ室４０の隔壁４１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。
なお、ウエハ室４０の隔壁４１の投影光学系ＰＬとの接触部分も、レチクル室１５の隔壁１８と同様、投影光学系ＰＬのフランジ部ＦＬＧとされている。これは、レチクル室１５の隔壁１８がフランジ部ＦＬＧに接続されているのと同様の理由からである。
ウエハ室４０内には、ベースＢＳが、複数の防振ユニット３９を介して水平に支持されている。また、ウエハ室４０の隔壁４１は、複数の防振ユニット４３によって床面Ｆ上に支持されている。防振ユニット４３によって、床面からの微振動がマイクロＧレベルで絶縁されるとともに、防振ユニット３９によって、ウエハステージＷＳＴの移動に伴い、ベースＢＳの発生する振動が隔壁４１、ひいては投影光学系ＰＬに伝達されるのが抑制されている。
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ようになっている。
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、投影光学系ＰＬからウエハＷまでの光路についても窒素や希ガス４で置換する必要がある。
ウエハ室４０の隔壁４１には、図１に示されるように、給気管路３２の一端と、排気管路３３の一端とがそれぞれ接続されている。給気管路３２の他端と排気管路３３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３２を介して常時高純度の窒素ガスが供給され、ウエハ室４０内部のガスが排気管路３３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ウエハ室４０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、ウエハ室４０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、ウエハ室４０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。
前記ウエハ室４０の隔壁４１の−Ｘ側の側壁には光透過窓３８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、隔壁４１の＋Ｙ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、隔壁４１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３８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、インジウムや銅等の金属シールや、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。
前記ウエハホルダ３５の−Ｘ側の端部には、平面鏡から成るＸ移動鏡３６ＸがＹ方向に延設されている。このＸ移動鏡３６Ｘにほぼ垂直にウエハ室４０の外部に配置されたＸ軸レーザ干渉計３７Ｘからの測長ビームが光透過窓３８を介して投射される。そして、その反射光が光透過窓３８を介してＸ軸レーザ干渉計３７Ｘ内部のディテクタによって受光され、Ｘ軸レーザ干渉計３７Ｘ内部の参照鏡の位置を基準としてＸ移動鏡３６Ｘの位置、すなわちウエハＷのＸ位置が検出される。
同様に、図示は省略されているが、ウエハホルダ３５の＋Ｙ側の端部には、平面鏡から成るＹ移動鏡がＸ方向に延設されている。そして、このＹ移動鏡を介してＹ軸レーザ干渉計３７Ｙ（不図示）によって上記と同様にしてＹ移動鏡の位置、すなわちウエハＷのＹ位置が検出される。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を介してウエハステージＷＳＴの位置制御を行うようになっている。
このように、本実施形態では、レーザ干渉計、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、ウエハ室４０の外部に配置されているので、上記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。
次に、投影光学系ＰＬの構成等について図２〜図４に基づいて詳述する。
図２には、投影光学系ＰＬの側面図が、その鏡筒の一部を破断した状態で、ガス配管系とともに概略的に示されており、図３には、投影光学系ＰＬの上端部近傍の斜視図が一部断面して示されている。
図２に示されるように、投影光学系ＰＬは、鏡筒５０と、該鏡筒５０内部に所定間隔で配置された複数枚（図２では５つ）のレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５とを備えている。
鏡筒５０の内周面には、各レンズの周縁部を上下方向から点接触にて保持するレンズ保持機構Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５が上下方向に所定間隔で設けられている。これらのレンズ保持機構Ｈ１〜Ｈ５のそれぞれは、鏡筒５０の内周面にほぼ等角度間隔で複数箇所にそれぞれ設けられている。
前記投影光学系ＰＬのフランジ部ＦＬＧには、図２に示されるように投影光学系ＰＬの内部と外部とを連通する状態で給気経路６１、排気経路６３がそれぞれ形成されている。これら給気経路６１、排気経路６３には、投影光学系ＰＬ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、投影光学系ＰＬ内にヘリウムガスを供給し、投影光学系ＰＬ内部のガスを排気するガス循環装置７０の一端に接続され、排気管路３１の他端部はガス循環装置７０の他端に接続されている。
ガス循環装置７０は、給気管路３０、排気管路３１を介してヘリウムガスを投影光学系ＰＬ内に常時フローすることにより、投影光学系ＰＬの鏡筒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、投影光学系ＰＬの鏡筒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。また、ガス循環装置７０には、不図示の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７０と投影光学系ＰＬの鏡筒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７０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。
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を経由して投影光学系ＰＬに伝達される振動の影響を最小限に抑えるためである。
また、本実施形態では、鏡筒５０における、後述する第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。
鏡筒５０の上端部には、図２に示されるように、投影光学系ＰＬの鏡筒５０内部から、投影光学系ＰＬと密接に接続されたレチクル室１５（図１参照）への気体の流出、及びレチクル室１５から投影光学系ＰＬの内部への気体の流入をほぼ完全に抑制するための前記第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３に基づいて詳述する。
図３に示されるように、第１隔離機構６０は、鏡筒５０の上端部（投影光学系ＰＬの物体面側）に一体的に設けられた支持部材としての第１ホールド部材６２と、該第１ホールド部材６２の上方に所定のクリアランスを介して配設された円形の平行平板から成る透過性光学素子としての隔壁平板６４と、該隔壁平板６４の上方に所定のクリアランスを介して配設された支持部材としての第２ホールド部材６６とを備えている。
前記第１ホールド部材６２は、中央部に露光光ＥＬの光路となる円形の貫通孔６２ａが形成された所定の厚さの環状部材から成り、その上面には、３つの突起部５２ａ，５２ｂ，５２ｃがほぼ等角度間隔で同一円周上に設けられている。突起部５２ａ〜５２ｃは、第１ホールド部材６２の上端面から例えば２〜５μｍ程度の高さで上方に突出しており、第１ホールド部材６２の上端面の加工面精度である１〜２μｍの約２倍程度の高さとなっている。また、第１ホールド部材６２の上面の突起部５２ａ〜５２ｃよりも外側には、光軸ＡＸをほぼ中心とする円環状の排気溝５６が形成されている。排気溝５６は、第１ホールド部材６２に形成された排気通路５８を介して第１ホールド部材６２の側面にその一端が接続された排気管路５９に連通されている。
前記隔壁平板６４は、上述したレンズＬ１〜Ｌ５と同様、ホタル石、フッ化リチウム等のフッ化物結晶から成り、その面精度が第１ホールド部材６２に比べて非常に高く設定されている。隔壁平板６４は、その下面を第１ホールド部材６２に形成された３つの突起部５２ａ〜５２ｃによって３点で接触支持されている。従って、この支持状態では、第１ホールド部材６２の上端面と隔壁平板６４との間には、第１ホールド部材６２の加工面精度に対して数倍（好ましくは２倍）程度のクリアランスが確保されている。
また、この場合、第１ホールド部材６２と隔壁平板６４の下面とが接触する部分は、突起部５２ａ〜５２ｃの先端部に限られることとなり、隔壁平板６４の下面は、この３点の先端部により規定される平面上に保持されることとなる。このため、突起部５２ａ〜５２ｃによれば、第１ホールド部材６２の上端面で隔壁平板６４を直接接触支持した場合のように、隔壁平板６４の下面が、加工誤差を有する第１ホールド部材６２端面の面形状に倣って、任意形状に変形することがなく、隔壁平板６４の平面度が維持される。従って、隔壁平板に無駄な応力がかかることなく、その屈折率等の光学特性を維持できる。
また、隔壁平板６４の半径は、第１ホールド部材６２の中央部に形成された貫通孔６２ａの半径より数ｃｍ程度大きい。このため、図３に示されるように、隔壁平板６４の中心を光軸ＡＸにほぼ一致させた状態で第１ホールド部材６２の突起部５２ａ〜５２ｃによって隔壁平板６４が支持された状態では、隔壁平板６４の外縁から幅数ｃｍの帯状の領域が、第１ホールド部材６２の上端面に対して数μｍ（１〜３μｍ）程度のクリアランスを介して対向することになる。従って、レチクル室１５と投影光学系ＰＬ内部との通気は、高さ数μｍ程度、幅数ｃｍ程度の環状の空間のみに制限され、その気密性が極めて高くなっている。
前記第２ホールド部材６６は、前記第１ホールド部材６２と同様、露光光ＥＬの光路となる貫通孔６６ａが形成された環状部材から成り、第１ホールド部材６２とともに隔壁平板６４を挟持するためのものである。この第２ホールド部材６６の下面には、前述した突起部５２ａ〜５２ｃと同一の位置関係で３つの突起部５４ａ，５４ｂ，５４ｃ（但し、突起部５４ｃについては図示の都合上、不図示）が設けられている。この場合、図３の取付け状態では、第２ホールド部材６４の突起部５４ａ〜５４ｃと、第１ホールド部材６２の上端面に形成された突起部５２ａ〜５２ｃとは、隔壁平板６４を介して上下に対向するようになっている。このため、上下からの力が水平面内の同一位置にかかる（力の作用点が同軸上に存在する）ので、隔壁平板６４に対して変形を生じさせる力が発生しないようになっている。
この場合においても、突起部５４ａ〜５４ｃの高さ寸法は、第２ホールド部材６６の下面の加工面精度である１〜２μｍの２倍程度の２〜５μｍ程度とされている。従って、第２ホールド部材６６の下面と隔壁平板６４の上面との間には、第２ホールド部材６６の加工面精度に対して，数倍（好ましくは２倍）程度のクリアランスが確保されることになる。
更に、第１ホールド部材６２と第２ホールド部材６６とによって隔壁平板６４を確実に保持（挟持）するために、本実施形態では、図３に示されるように、第２ホールド部材６６に穴７６が所定間隔で形成され、これらの穴７６に対向する第１ホールド部材６２部分に不図示のねじ孔（ねじ付開口）が形成されている。そして、各穴７６を介してねじ（ビス）Ｂ１、Ｂ２をねじ孔にそれぞれ螺合させて、適度に締め付けることにより、第２ホールド部材６６が第１ホールド部材６２に対して固定されている。
前記排気管路５９の他端は、図２に示されるように、ガス排出装置９０に接続されている。このガス排出装置９０は、不図示のガスの貯蔵室に接続されており、排気管路５９を介して流入した排気ガスを、不図示のガスの貯蔵室に排気するようになっている。
上述のようにして構成された第１隔離機構６０によると、隔壁平板６４は、上下数μｍの間隔をあけて第１，第２ホールド部材６２，６６により保持されているので、隔壁平板６４と第１ホールド部材６２との間の空間を介して投影光学系ＰＬ（鏡筒５０）内に流入するガス、及び投影光学系ＰＬ（鏡筒５０）外に流出するガスを最小限に抑制することが可能となっている。また、第１ホールド部材６２と隔壁平板６４の間を通過して投影光学系ＰＬ内に僅かに流入する窒素ガス、及び投影光学系ＰＬ外に僅かに流出するヘリウムガスは、第１ホールド部材６２の隔壁平板６４と対向する位置に形成された排気溝５６を介してガス排出装置９０によって投影光学系ＰＬ、レチクル室１５の外部に強制的に排気される。従って、本実施形態では、投影光学系ＰＬ内部とレチクル室１５内部のガスの混入をほぼ確実に防止することが可能となっている。
投影光学系ＰＬの鏡筒５０の下端部近傍（投影光学系ＰＬの像面側）には、前述した第１隔離機構６０とほぼ同様にして構成された第２隔離機構８０が設けられている。以下、この第２隔離機構８０について図４に基づいて説明する。図４には、投影光学系ＰＬから取り外された第２隔離機構８０が、一部断面した斜視図にて示されている。
第２隔離機構８０は、図４に示されるように、その底壁中央部に露光光ＥＬの光路を形成する円形の貫通孔８２ａが形成された有底円筒状の部材から成る支持部材としての第３ホールド部材８２、該第３ホールド部材８２の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して配設された光透過性光学素子としての隔壁平板８４、及び該隔壁平板８４の上方に数μｍ程度のクリアランスを介して配置された支持部材としての第４ホールド部材８６を備えている。
前記第３ホールド部材８２は、その上端部が投影光学系ＰＬの鏡筒５０の下端部に固定されており（図２参照）、底壁の上面部分に形成された突起部９２ａ，９２ｂ，９２ｃにより、前記第１ホールド部材６２と同様にして、隔壁平板８４を３点で支持している。また、隔壁平板８４は、隔壁平板６４と同様の材質により同様にして形成された円形の平行平板である。
前記第４ホールド部材８６は、露光光ＥＬの光路を形成する円形の貫通孔８６ａが形成された環状部材から成り、第３ホールド部材８２の突起部９２ａ，９２ｂ，９２ｃとともに、その下面に形成された突起部９４ａ，９４ｂ，９４ｃ（但し、突起部９４ｃについては図示の都合上、不図示）によって、隔壁平板８４を上下から挟持している。このため、隔壁平板８４には、上下からの力が水平面内の同一位置にかかる（力の作用点が同軸上に存在する）ので、隔壁平板８４を変形させる力が一切生じないようになっている。この場合、ねじＢ１’、Ｂ２’によって、第４ホールド部材８６が第３ホールド部材８２に対して、前述と同様にして固定されている。
この場合においても、突起部９２ａ〜９２ｃの高さ寸法は、第３ホールド部材８２の上面の加工精度である１〜２μｍの２倍程度の２〜５μｍ程度とされている。同様に、突起部９４ａ，９４ｂ，９４ｃの高さ寸法は、第４ホールド部材８６の下面の加工面精度である１〜２μｍの２倍程度の２〜５μｍ程度とされている。従って、第３ホールド部材８２の上面と隔壁平板８４との間、第４ホールド部材８６の下面と隔壁平板８４との間には、１〜３μｍ程度のクリアランスが設定されることになる。
また、隔壁平板８４の半径は、第３ホールド部材８２の中央部に形成された貫通孔８２ａの半径より数ｃｍ程度大きい。このため、図４に示されるように、隔壁平板８４の中心を光軸ＡＸにほぼ一致させた状態で第３ホールド部材８２の突起部９２ａ〜９２ｃによって隔壁平板８４が支持された状態では、隔壁平板８４は、第３ホールド部材８２の上面に対して数μｍ（１〜３μｍ）程度のクリアランスを介して対向することになる。従って、ウエハ室４０と投影光学系ＰＬ内部との通気は、高さ数μｍ程度、幅数ｃｍ程度の環状の空間のみに制限され、その気密性が極めて高くなっている。
また、第３ホールド部材８２の上面の突起部９２ａ〜９２ｃよりも外側には、光軸ＡＸをほぼ中心とする円環状の排気溝４６が形成されている。排気溝４６は、第３ホールド部材８２に形成された排気通路４８を介して第３ホールド部材８２の側面にその一端が接続された排気管路４９に連通され、その排気管路４９の他端は、前述したガス排出装置９０に接続されている。
上述のようにして構成された第２隔離機構８０によると、隔壁平板８４は、上下数μｍの間隔をあけて第３，第４ホールド部材８２，８６により保持されているので、隔壁平板８４と第３ホールド部材８２との間の空間を介して投影光学系ＰＬ内に流入するガス、及び投影光学系ＰＬ外に流出するガスを最小限に抑制することが可能となっている。また、第３ホールド部材８２と隔壁平板８４の間を通過して投影光学系ＰＬ内に僅かに流入するガス、および投影光学系ＰＬ外（ウエハ室４０内）に僅かに流出するガスは、第３ホールド部材８２の隔壁平板８４と対向する位置に形成された排気溝４６を介して投影光学系ＰＬ、ウエハ室４０の外部に排気される。従って、投影光学系ＰＬ内部とウエハ室４０内部のガスの混入をほぼ完全に防止することが可能である。
また、本実施形態においては、第１，第３ホールド部材の隔壁平板との対向面に、環状の排気溝を設けることとしたので、この環状の排気溝を介して排気を行うことにより、隔壁平板とホールド部材とで囲まれる空間内の均一な排気が可能となり、少ない排気量で、高いシール効果を達成することができる。
これまでの説明から分かるように、本実施形態では、排気溝５６、排気通路５８、排気管路５９、ガス排出装置９０によりガスを強制的に排気する排気装置が構成され、同様に、排気溝４６、排気通路４８、排気管路４９、ガス排出装置９０によりガスを強制的に排気する排気装置が構成されている。
なお、隔壁平板６４、８４の少なくとも一つは、投影光学系を構成する複数の光学素子のうちの一つであり、投影光学系は、この隔壁平板６４、８４の取付けによる収差を予め見込んで設計されている。
また、上記の説明では、レチクル室１５及びウエハ室４０の窒素ガス供給装置にガス精製装置を内蔵する構成を採用するものとしたが、これに限らず、ガス精製装置を内蔵せず、レチクル室１５及びウエハ室４０から排気される排気ガスを工場配管を介して排気しても良い。同様に、投影光学系ＰＬに設けられるガス循環装置７０においても同様の構成を採用しても良い。
また、本実施形態では、鏡筒５０の内面及び第１〜第４ホールド部材の内表面には、例えばフッ素系の樹脂をコーティングしたり、プラズマ溶射により脱ガスの少ない硬い膜（セラミックス膜やステンレス膜等）を形成したり、あるいは電界研磨することによって、ケミカルクリーン処理を施すことが望ましい。また、その素材として、ステンレスあるいはテフロン（登録商標）等のケミカルクリーンな素材を使用しても良い。
また、隔壁平板６４の上面側、下面側にそれぞれ形成されるクリアランス、隔壁平板８４の上面側、下面側にそれぞれ形成されるクリアランスの合計４つのクリアランスは、それぞれ同じであっても良いし、異なっていても良い。すなわち、本発明に係る第１〜第３クリアランスは、同じであっても異なっていても良い。
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。
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。
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号公報及びこれに対応する米国特許第５２４３１９５号に詳細に開示され、また、これに続くＥＧＡについては、特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号等に詳細に開示されており、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記各公報並びにこれらに対応する上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
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３７Ｘ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。
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Ｘ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。
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Ｘ軸方向の移動速度ＶｒとウエハステージＷＳＴのＸ軸方向の移動速度Ｖｗとが投影光学系ＰＬ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。
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光学系ＰＬを介してファーストショットに縮小転写される。
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３７Ｘ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。
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。
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。
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、投影光学系ＰＬ内にヘリウムガスがフローされ、また、レチクル室１５、ウエハ室４０内に窒素ガスがフローされており、しかも投影光学系ＰＬ内への窒素ガスの流入がほぼ完全に防止されるので、投影光学系ＰＬ内部のガスの屈折率がほぼ一定とされ、投影光学系ＰＬ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、投影光学系ＰＬ内からレチクル室１５及びウエハ室４０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、各ステージ室１５、４０内部のガスの屈折率も一定とされる。更に、隔壁平板６４，８４の変形が抑制されていることで、隔壁平板６４、８４の屈折率等の光学特性が長期的に維持されるので、露光精度への隔壁平板６４，８４の悪影響は殆ど存在しない。
さらに、経時的にみても、投影光学系ＰＬの結像性能の劣化が殆ど起こらず、また、レチクル室１５、及びウエハ室４０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。
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ＰＬ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ＰＬ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。
なお、排気装置は、隔壁平板の上側に位置する第２，第４ホールド部材に設ける、すなわち、第２，第４ホールド部材の下面側に排気溝を形成し、該排気溝から、ガスを排気することとしても良いし、より一層のシール効果を発揮するために、光透過部材の上下両側に排気溝を設けることとしても良い。
なお、上記実施形態では、投影光学系ＰＬ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、必ずしも投影光学系ＰＬ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も投影光学系ＰＬ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。
この場合、通常のレンズを保持する機構は、上述の如く、レンズの変形を防止するために、レンズ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周辺の空間、及び第２隔離機構８０のよりも下側のレンズ周辺の空間は、レチクル室１５、ウエハ室４０の内部と同様、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。
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、ウエハ室４０には、投影光学系ＰＬと同様に、ヘリウムガスを充填しても良く、この場合には、投影光学系ＰＬ内のガスとウエハ室４０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４０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、その際に投影光学系ＰＬ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、その際に投影光学系ＰＬ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。
また、ウエハ室４０又はレチクル室１５内には、ステージ機構等の駆動部があるため、ウエハ室４０内及びレチクル室１５内に含まれる吸収性ガスの濃度が、投影光学系ＰＬ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、ウエハ室４０又はレチクル室１５内の低吸収性ガスの種類が投影光学系ＰＬ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、投影光学系ＰＬ内に含まれる吸収性ガスの濃度をウエハ室４０又はレチクル室１５内の吸収性ガスの濃度より低く維持することができる。
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４０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、投影光学系ＰＬの置換ガスの純度を維持するために有効に機能する。
なお、第１，第２隔離機構６０，８０において、隔壁平板６４，８４を上方から挟持する（保持する）第２，第４ホールド部材６６，８６は必ずしも設ける必要はなく、単に光透過部材６４，８４を下側から第１，第３ホールド部材６６，８６により支持するだけでも良い。
また、上記実施形態においては、隔壁平板の形状は平板状であるとしたが、本発明がこれに限定されるものではなく、図５Ａに示されるように微少な曲率を有する平凸または平凹レンズ１６４であっても良い。この場合には、その平面側が下側に位置するようにすると、第１ホールド部材６２をそのまま用いることができるので、ホールド部材の加工の点から都合が良い。あるいは、図５Ｂに示されるように、隔壁平板を保持するホールド部材（６２’，６６’）をレンズの曲率とほぼ同様な曲率の面に加工することを前提として、両面に曲率を有するレンズ１６４’を使用することもできる。更には、図５Ｃに示されるように、概ね平面であって、露光光路内に関しては、局所的に凹凸加工された特殊な面形状を有する部材１６４”を使用することも可能であり、この場合には、上記実施形態で用いられたホールド部材（６２，６６）をそのまま用いることが可能となっている。このような形状の部材としては、いわゆる収差補正部材（板）が代表的に挙げられ、該収差補正部材を用いることにより、投影光学系ＰＬの結像特性、例えばディストーション等の収差を良好に補正することが可能となる。この場合の収差補正部材の表面凹凸形状は、投影光学系ＰＬのディストーション等の収差を予め計測し、該計測結果に基づいてその収差が補正されるように加工されている。
また、上記実施形態では、第１ホールド部材、第３ホールド部材に形成された排気溝４６，５６を１重としたが、同心円状に２重、３重に排気溝を形成し、各排気溝それぞれにおいて強制排気することとしても良く、これによりガスの混入をより一層抑制することとすることができる。さらに、複数の排気溝を設ける場合は、突起部５２ａ〜５２ｃを挟んで、内側と外側に設けても良い。
また、上記実施形態では、投影光学系に第１隔離機構、第２隔離機構が設けられた場合について説明したが、投影光学系に限らず、照明光学系についても隔離機構を採用することが可能である。この場合、図１において示される光透過窓１２の代わりに上記隔離機構を設ければ良い。
また、上記実施形態では、隔壁平板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、第１、第３ホールド部材に形成された排気溝を覆うことができるだけの大きさを有する部材であれば円板状以外の形状であっても良い。また、排気溝の形状も、上記実施形態で述べたような環状の形状に限定されるものではなく、楕円形状や多角形形状、あるいはレーストラック型の形状であっても良い。さらに、排気溝の形状は、これらの無端形状（閉じた形状）に限らず、例えばＣ字状等の上記の各種の無端形状の一部が欠落した有端形状とすることも可能である。その場合、均一な排気を行う観点からは、無端形状とみなせる程度に欠落部の寸法を短くすることが望ましい。
なお、第１、第２隔離機構６０、８０をそれぞれ構成する隔壁平板６４、８４は、３つの突起部で支持されている。そのために、これらの隔壁平板６４、８４の変形を予め予測することができ、その変形による投影光学系の結像状態を調整（調整機構として、投影光学系を構成する複数の光学素子の一部を移動させる）することができる。また、隔壁平板６４、８４を交換する場合（特に隔壁平板８４は、レジストから発生する有機物などのアウトガスが付着するために、定期的に交換する必要がある）であっても、隔壁平板６４、８４が３つの突起部で支持される構成なので、鏡筒に対する隔壁平板６４、８４の取付け再現性が得られる。
また、上記実施形態では、レンズや隔壁平板を保持する突起部はいずれも３箇所に設けられているものとしたが、本発明がこれに限られるものではなく、突起部は４箇所以上に設けられていることとしても良い。
また、上記実施形態では、ガスを強制的に排気する排気装置として、第１、第３ホールド部材の、隔壁平板と対向する位置に排気溝を設け、該排気溝を介してガスを排気するものを採用したが、本発明に係る排気装置は、これに限られるものではない。また、隔壁平板と各ホールド部材の間隔を狭くし、かつそれらが対向して配置される部分の面積を大きくすることにより、十分な気密性が達成されるのであれば、排気溝などを用いた排気機構を省略することも可能である。また、隔壁平板に対して変形が生じない程度に、マスク室又はウエハ室に対して、投影光学系ＰＬ内のガス圧力を高くするようにした場合でも、上記排気機構を省略することができる。
また、投影光学系ＰＬ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。
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。
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。
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号公報及びこれに対応する米国特許第５，６６８，６７２号、並びに特開平１０−２０１９５号公報及びこれに対応する米国特許第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号公報及びこれに対応する米国特許第５，６８９，３７７号、並びにＷＯ０１／６５２９６及びこれに対応する米国特許出願第７６９，８３２号（出願日：２００１年１月２６日）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。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記各公報及びこれらに対応する米国特許、及び米国特許出願における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
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。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
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っ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。
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・リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明は好適に適用できる。
また、ウエハステージＷＳＴ、レチクルステージＲＳＴの浮上方式として、磁気浮上でなく、ガスフローによる浮上力を利用した方式を採用することも勿論できるが、かかる場合には、ステージの浮上用に供給するガスは、各ステージ室に充填される窒素ガスを用いることが望ましい。
なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるウエハステージ（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、ウエハ室を構成する各隔壁を組み付け、ガスの配管系を接続し、の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。
《デバイス製造方法》
次に上述した露光装置をリソグラフィ工程で使用したデバイスの製造方法の実施形態について説明する。
図６には、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）の製造例のフローチャートが示されている。図６に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ２０２（マスク製作ステップ）において、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２０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
次に、ステップ２０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
図７には、半導体デバイスにおける、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図７において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ２１８（エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップ２１９（レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステップ２１６）において上記実施形態の露光装置が用いられるので、長期間に渡り、精度良くレチクルのパターンをウエハ上に転写することができる。この結果、高集積度のデバイスの生産性（歩留まりを含む）を向上させることが可能になる。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明の光学装置は、光学特性を維持しつつ、鏡筒の内部と外部、又は鏡筒内部の２つの空間をほぼ確実に隔離するのに適している。また、また、本発明の露光装置は、長期に渡って高精度な露光を行うのに適している。更に、本発明のデバイス製造方法は、高集積度のマイクロデバイスの生産に適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
図２は、図１の投影光学系をその鏡筒部分を断面し、かつ該投影光学系のガス配管とともに示す図である。
図３は、投影光学系の上端部近傍を一部断面して示す斜視図である。
図４は、第２隔離機構を一部断面して示す斜視図である。
図５Ａ〜図５Ｃは、隔壁平板の変形例を示す図である。
図６は、本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を説明するためのフローチャートである。
図７は、図６のステップ２０４の詳細を示すフローチャートである。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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