(57)【要約】【課題】真空室の給排気時にパーティクルが光学素子に付着することを低減する露光装置及びその雰囲気置換方法を提供する。【解決手段】真空環境下でレチクルＲのパターンをウエハＷに露光する露光装置１００において、光路Ｃを真空に維持するための真空室２と、真空室２内に配置されたミラー２１と、ミラー２１の温度を測定する温度測定装置４６と、ミラー２１の温度を輻射により制御可能な輻射板５１と、輻射板５１の温度を測定する温度測定装置４６と、温度測定装置４６による測定結果を取得し、輻射板５１の温度を制御する制御部７１とを有し、制御部７１は、露光中はミラー２１の温度が一定となるように、真空室２の排気時及び給気時はミラー２１の温度よりも輻射板５１の温度が低くなるように、輻射板５１の温度を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空環境下で原版のパターンを基板に露光する露光装置において、
光路を真空に維持するための真空室と、
前記真空室内に配置された光学素子と、
前記光学素子の温度を測定する第１の温度測定部と、
前記光学素子の温度を輻射により制御することができる輻射板と、
前記輻射板の温度を測定する第２の温度測定部と、
前記第１及び第２の温度測定部による測定結果を取得し、前記輻射板の温度を制御する制御部とを有し、
当該制御部は、露光時に前記光学素子の温度が一定となるように、前記真空室の排気時又は給気時は前記光学素子の温度よりも前記輻射板の温度が低くなるように、前記輻射板の温度を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記真空室の圧力を測定する圧力測定部を更に有し、
前記制御部は、前記真空室の排気時又は給気時に、１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲の圧力において１０秒以上６００秒以下の期間だけ前記輻射板と前記光学素子との間の空間の温度勾配が１０Ｋ／ｃｍ以上を有するように、前記輻射板の温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御部によって制御され、前記排気時又は前記給気時に前記光学素子を加熱する光学素子加熱部を更に有することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記露光装置は、
前記真空室内の壁面を冷却する真空室冷却部と、
前記真空室の前記壁面の温度を測定する第３の温度測定部とを更に有し、
前記制御部は、前記第２及び第３の温度測定部による測定結果を取得し、前記排気時又は給気時に前記真空室内の前記壁面と前記輻射板との間の空間の温度勾配が１０Ｋ／ｃｍ以上を有して前記真空室内の前記壁面の温度が前記輻射板の温度よりも低くなるように前記冷却部を制御することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記光路に配置された前記輻射板の開口部を開閉することができる遮蔽板と、
前記制御部によって制御され、前記開口部を開口する開口位置と前記開口部を閉口する閉口位置の間で前記遮蔽板を移動させる移動部とを有し、
前記制御部は、前記遮蔽板及び前記移動部を介して前記露光時に前記輻射板の前記開口部を開口し、前記排気時又は前記給気時に前記輻射板の前記開口部を閉口することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記制御部によって制御され、前記排気時又は前記給気時に前記輻射板を前記光学素子に対して移動する移動部を更に有することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記輻射板は前記光路に配置可能な開口部を有し、
前記移動部は、前記開口部を開口する開口位置と前記開口部を閉口する閉口位置の間で前記輻射板を移動し、
前記制御部は、前記輻射板及び前記移動部を介して前記露光時に前記開口部を開口し、前記排気時又は前記給気時に前記開口部を閉口することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記輻射板は、メッシュを有するメッシュ板であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
前記露光された基板を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１０】
光源からの光を利用して真空環境下で基板を露光する露光装置の真空室の雰囲気を排気又は給気によって置換する方法において、
１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲の圧力において、１０秒以上６００秒以下の期間だけ前記真空室に配置された輻射板と前記真空室に配置された光学素子との間の空間の温度勾配が１０Ｋ／ｃｍ以上を有して前記光学素子の温度よりも前記輻射板の温度が低くなるように前記輻射板の温度を制御する工程とを有することを特徴とする雰囲気置換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及びその雰囲気置換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の解像度向上の要求に応えるために、紫外光よりも短波長の極紫外（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ）光を使用するＥＵＶ露光装置が提案されている。ＥＵＶ露光装置は、真空室内を真空環境に維持し、原版（マスク又はレチクル、以下「レチクル」と呼ぶ）のパターンをウエハ（基板）に露光する。また、真空環境で高強度のＥＵＶ光が入射した光学素子の熱歪や熱損傷を防止するため、ミラー、レチクル、ウエハ、これらの保持部やチャックなどの光学素子の近傍に輻射板を配置して放熱することも知られている。
【０００３】
露光装置の露光開始時及び露光終了時には、ＥＵＶ光源の電源は切られた状態で真空室内の雰囲気を大気圧環境と真空環境との間で置換する。具体的には、露光開始時には真空室内の雰囲気は大気圧環境から真空環境に置換され（排気）、露光終了時には真空室内の雰囲気は真空環境から大気圧環境へと置換される（給気）。しかし、これら給排気時に、パーティクルが巻き上げられて、これが光学素子に付着することを低減又は防止する手段が必要となる。この点、非特許文献１は、熱泳動力（Ｔｈｅｒｍｏｐｈｏｒｅｔｉｃ  Ｆｏｒｃｅ）を利用して基板へのパーティクル付着を低減する方法を提案している。
【０００４】
その他の従来技術としては、特許文献１乃至３、非特許文献２がある。
【特許文献１】特登録２８８６５２１
【特許文献２】特開２００６−１７３２４５号公報
【特許文献３】特開２００４−２８１６５３号公報
【非特許文献１】奥山喜久夫、増田弘昭、諸岡成治  共著「新体系化学工学  微粒子工学」オーム社出版、１９９２年５月、Ｐ１０６−１０７
【非特許文献２】服部毅  監修「新版シリコンウェーハ表面のクリーン化技術」リアライズ理工センター出版、２０００年５月、Ｐ７２−７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に開示された熱泳動力の式を満足するためには、低温に保持されて所定の寸法を有する集塵器を光学素子の近傍に配置する必要がある。しかし、ＥＵＶ露光装置の真空室内は小型化のためにそのような集塵器を配置する空間を設けることができない。従って、光学素子近傍の熱泳動力を最大限に利用することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、真空室の給排気時にパーティクルが光学素子に付着することを低減する露光装置及びその雰囲気置換方法に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面としての露光装置は、真空環境下で原版のパターンを基板に露光する露光装置において、光路を真空に維持するための真空室と、前記真空室内に配置された光学素子と、前記光学素子の温度を測定する第１の温度測定部と、前記光学素子の温度を輻射により制御可能な輻射板と、前記輻射板の温度を測定する第２の温度測定部と、前記第１及び第２の温度測定部による測定結果を取得し、前記輻射板の温度を制御する制御部とを有し、当該制御部は、露光中は前記光学素子の温度が一定となるように、前記真空室の排気時又は給気時は前記光学素子の温度よりも前記輻射板の温度が低くなるように、前記輻射板の温度を制御することを特徴とする。
【０００８】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、真空室の給排気時にパーティクルが光学素子に付着することを低減する露光装置及びその雰囲気置換方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して本発明の一実施例の露光装置１００について説明する。
【００１１】
図１は、露光装置１００の概略断面図である。露光装置１００は、光源からの光を利用して真空環境下でレチクルＲのパターンをウエハＷに露光する投影露光装置である。本実施例では、光源からの光は波長５ｎｍ乃至２０ｎｍ、例えば、１３．４ｎｍのＥＵＶ光Ｌである。
【００１２】
露光装置１００は、図示しない照明装置と、真空室２と、レチクルステージ１０と、投影光学系２０と、ウエハステージ１５と、排気装置３１乃至３５と、測定系４０と、輻射板５１乃至５６と、温度調節部と、制御系７０と、を有する。
【００１３】
図示しない照明装置は、ＥＵＶ光源と、照明光学系とを有する。
【００１４】
ＥＵＶ光源は、不図示のレーザープラズマ光源を使用する。これは真空室２外に置かれたターゲット供給装置により供給されたターゲット材に励起用パルスレーザーから発生する高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射されるＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属薄膜、不活性ガス、液滴等が用いられ、ガスジェット等の手段で真空容器内に供給される。なお、ＥＵＶ光源は放電プラズマ光源などその種類は限定されない。
【００１５】
照明光学系は、複数の多層膜又は斜入射ミラーとオプティカルインテグレータ等から構成され、レチクルＲを均一に所定の開口数で照明する。図１は、照明光学系の一部である偏向ミラー１のみを示している。偏向ミラー１は、ＥＵＶ光Ｌを偏向してレチクルＲに導入する。偏向ミラー１は、図示しない輻射板が近傍に配置され、輻射板は不図示のペルチェ素子や冷媒などの冷却手段により冷却される。かかる構成は、投影光学系２０の各ミラーと輻射板の関係と同様である。
【００１６】
真空室２は、露光光であるＥＵＶ光Ｌの光路Ｃを真空に維持する真空容器である。真空室２は、ＥＵＶ光Ｌを通過可能な開口を有する隔壁や絞り部材を備え、区画された内部空間に差圧を生じさせることが可能な構成になっている。真空室２は、真空室２ａ乃至２ｄに区画され、例えば、アルミニウムから構成される。
【００１７】
真空室２ａは、レチクルステージ空間３ａを規定する内壁面２ａ１を有し、レチクルＲを搬入及び搬出するレチクル交換窓４ａが設けられている。レチクルステージ空間３ａは、レチクルＲ、レチクルステージ１０、レチクルチャック１２を収納する。
【００１８】
真空室２ｂは、第１光路空間３ｂを規定する内壁面２ｂ１を有する。レチクルステージ空間３ａと第１光路空間３ｂとの間には、Ｘ方向に略平行な隔壁２ｅ１と、隔壁２ｅ１からレチクルステージ空間３ａに突出する隔壁２ｅ２が設けられている。
【００１９】
隔壁２ｅ１のウエハＷ側には投影光学系２０の第２ミラー２２が固定されている。隔壁２ｅ２は、レチクルＲを照明する照明光やレチクルＲから射出する露光光を通過可能な開口を有する。レチクルステージ空間３ａと第１光路空間３ｂの間に差圧を発生させるために、本実施例は、隔壁２ｅ２とレチクルＲ面との間の最短距離（ガスの流入出が可能な隙間）を１ｍｍ以下に設定している。
【００２０】
第１光路空間３ｂは、照明光学系の偏向ミラー１と、投影光学系２０の第１乃至第４ミラー２１乃至２４を収納する。第１光路空間３ｂには内壁面２ｂ１に接続された内壁２ｅ３と２ｅ４がＸ方向に略平行に延びている。内壁２ｅ３のレチクルＲ側には第１ミラー２１が固定され、内壁２ｅ４のウエハＷ側には第４ミラー２４が固定されている。
【００２１】
かかる構成により、レチクルステージ空間３ａと第１光路空間３ｂの間に差動排気系を構成し、レチクルステージ空間３ａから発生するアウトガスの第１光路空間３ｂへの進入量を抑えることができる。
【００２２】
真空室２ｃは、第２光路空間３ｃを規定する内壁面２ｃ１を有する。第１光路空間３ｂと第２光路空間３ｃとの間には、Ｘ方向に略平行な隔壁２ｅ５と絞り部材２ｅ６が設けられている。隔壁２ｅ５のレチクルＲ側には第３ミラー２３が固定されている。絞り部材２ｅ６は、レチクルパターンを反映する光を通過可能な開口を有し、第１及び第２の光路空間３ｂ及び３ｃの両方に突出している。絞り部材２ｅ６が第１光路空間３ｂと第２光路空間３ｃを接続することにより両空間の間に差圧を発生させることができる。
【００２３】
第２光路空間３ｃは、投影光学系２０の第５及び第６ミラー２５及び２６を収納する。隔壁２ｅ５のウエハＷ側には第６ミラー２６が固定されている。第５ミラー２５は隔壁２ｅ７のレチクルＲ側に固定されている。隔壁２ｅ７は第２光路空間３ｃとウエハステージ空間３ｄとの間に設けられる隔壁である。
【００２４】
真空室２ｄは、ウエハステージ空間３ｄを規定する内壁面２ｄ１を有し、ウエハＷを搬入及び搬出するウエハ交換窓４ｂが設けられている。ウエハステージ空間３ｄは、ウエハＷ、ウエハステージ１５、ウエハチャック１７を収納する。第２光路空間３ｃとウエハステージ空間３ｄとの間に露光光を通過させるための開口を有する隔壁２ｅ７が設けられている。隔壁２ｅ７はＸ方向に略平行に延びている。
【００２５】
レチクルＲは反射型レチクルで、レチクルステージ１０に支持及び走査方向（Ｘ方向）に駆動される。レチクルＲから発せられた回折光は、投影光学系２０で反射されてウエハＷに投影される。レチクルＲとウエハＷとは光学的に共役の関係に配置される。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、レチクルＲとウエハＷを同期走査することによりレチクルパターンをウエハＷ上に縮小投影する。
【００２６】
レチクルＲは、レチクルステージ１０上のレチクルチャック１２に保持される。レチクルチャック１２は、静電チャックであり、静電吸着力によってレチクルＲを吸着及び保持する。レチクルＲは、パターン面が図１において下側又は投影光学系２０側となるようにレチクルチャック１２に保持される。
【００２７】
レチクルステージ１０は、Ｘ方向に高速移動する機構を有する。また、レチクルステージ１０は、ＸＹＺ方向及び各軸の回りの回転方向に微動機構を有し、レチクルＲの位置決めができるように構成されている。レチクルステージ１０の位置と姿勢は不図示のレーザー干渉計の計測結果に基づいて制御される。ここで、レチクルＲ又はウエハＷ面内での走査方向をＸ方向、Ｘ方向及び紙面に垂直な方向をＹ方向、レチクルＲ又はウエハＷ面に垂直な方向をＺ方向とする。
【００２８】
投影光学系２０は、レチクルパターンをウエハに投影する。本実施例の投影光学系２０は上述の第１乃至第６ミラー２１乃至２６を有するが、ミラー枚数はこれに限定されない。投影光学系２０のミラーが本実施例では露光時の放熱対象であると共に給排気時の集塵対象である。但し、本発明の放熱及び集塵対象はこれに限定されるものではない。
【００２９】
以下、投影光学系２０の全てのミラー２１乃至２６の放熱及び集塵機構を説明する代わりに、第１ミラー２１の放熱及び集塵機構を代表として説明する。但し、かかる説明は、投影光学系２０の他のミラーあるいは真空室２内に配置された他の光学素子にも当てはまるものである。
【００３０】
図２を参照するに、第１ミラー２１には輻射板５１がその周囲かつ近傍に配置され、露光時に第１ミラー２１を放熱し、給排気時に集塵する。第２ミラー２２には輻射板５２がその周囲かつ近傍に配置され、露光時に第２ミラー２２を放熱し、給排気時に集塵する。第３ミラー２３には輻射板５３がその周囲かつ近傍に配置され、露光時に第３ミラー２３を放熱し、給排気時に集塵する。第４ミラー２４には輻射板５４がその周囲かつ近傍に配置され、露光時に第４ミラー２４を放熱し、給排気時に集塵する。第５ミラー２５には輻射板５５がその周囲かつ近傍に配置され、露光時に第５ミラー２５を放熱し、給排気時に集塵する。第６ミラー２６には輻射板５６がその周囲かつ近傍に配置され、露光時に第６ミラー２６を放熱し、給排気時に集塵する。
【００３１】
以下、図２を参照して、第１ミラー２１と輻射板５１について説明する。ここで、図２は、第１ミラー２１近傍の概略拡大断面図である。なお、図２に示す構造（保持部や温度センサなど）は、各ミラーと輻射板のペアに概ね共通である。
【００３２】
図２において、第１ミラー２１は上面２１ａと底面２１ｂとを有する。第１ミラー２１は、上面２１ａの反射領域でＥＵＶ光Ｌを受光し、底面２１ｂの縁部付近において複数の保持部２８を介してベース２７に支持される。また、第１ミラー２１の底面２１ｂの中央には温度センサ（第１の温度測定部）４７が固定されている。
【００３３】
ベース２７は、例えば、矩形平板形状又はディスク形状を有して真空室２ｂの内壁２ｅ３に固定される。保持部２８は、紙面に垂直な平面に関する断面が円、正方形、長方形、トラック形状などを有し、Ｚ方向に延びる。保持部２８の形状、位置、数は限定されない。
【００３４】
輻射板５１は保持部５７を介してベース２７に支持されている。保持部５７の底部５１ｃに固定されている。保持部５７は、紙面に垂直な平面に関する断面が円、正方形、長方形、トラック形状などを有し、Ｚ方向に延びる。保持部５７の形状、位置、数は限定されない。
【００３５】
輻射板５１は、ほぼ筐体形状を有し、第１ミラー２１を収納している。輻射板５１は、上部５１ａと、一又は複数の面を有する側部５１ｂと、底部５１ｃとを有する。輻射板５１は、直方体形状を有すれば４つの側面を有する側部５１ｂを有し、円筒形状を有すれば一の側面を有する側部５１ｂを有する。もっとも輻射板５１の形状は限定されない。
【００３６】
上部５１ａは開口部５１ａ１を有する。ＥＵＶ光Ｌは、開口部５１ａ１を通過して第１ミラー２１に到達し、第１ミラー２１で反射して開口部５１ａ１を通過して第２ミラー２２に至る。即ち、開口部５１ａ１はＥＵＶ光の光路Ｃ上に配置可能である。「配置可能」としたのは、図８を参照して後述するように、開口部５１ａ１が移動する場合があるからである。
【００３７】
温度調節部は、輻射板冷却部と、光学素子加熱部と、真空室冷却部を含む。輻射冷却部は、輻射板５１を冷却する機能を有する。図２に示す実施例では、輻射板冷却部は、配管６０及び６１を有する。図３に示す実施例では、輻射板冷却部は、配管６２、冷却ジャケット６３及びペルチェ素子６４を有する。ここで、図３は、図２に示す輻射板冷却部の変形例を示す概略断面図である。
【００３８】
光学素子加熱部は、光学素子を加熱する機能を有し、図４に示す実施例では、第１ミラー２１を加熱する光学素子加熱部６５を有する。ここで、図４は、光学素子加熱部６５を有する第１ミラー２１の概略断面図である。真空室冷却部は、真空室２（又はその一部）の壁面を冷却する機能を有し、図５に示す実施例では、配管６６及び６７を有する。ここで、図５は、図１に示す露光装置１００の変形例の露光装置１００Ａの概略断面図である。
【００３９】
図２においては、側部５１ｂの外面５１ｂ１には温度調節部の輻射板冷却部の一部が接続されている。上述したように、図２に示す輻射板冷却部は、配管６０及び６１を有する。配管６０は、側部５１ｂの外面５１ｂ１に固定されて配管６０内には冷媒の流路６０ａが形成されている。冷媒が流路６０ａを流れることによって配管６０は輻射板５１の側部５１ｂを冷却することができる。
【００４０】
配管６０と側部５１ｂは一体であってもよい。配管６０の大きさや本数、配管６０が接続される輻射板５１の位置は限定されない。配管６０は、配管６１に接続され、側部５１ｂの周囲を覆う。図２において、冷媒は、例えば、後述する恒温循環水槽７４から右側の配管６１、配管６０の流路６０ａを通り、左側の配管６０の流路６０ａ、配管６１を経て恒温循環水槽７４に帰還する。冷媒は、恒温循環水槽７４によって温度制御されており、水、窒素ガス、その他当業界で周知の冷媒を使用することができる。
【００４１】
底部５１ｃは複数の開口部５１ｃ１と、内面５１ｃ２と、外面５１ｃ３とを有する。各開口部５１ｃ１を各保持部２８が貫通する。底部５１ｃの内面５１ｃ２の中央には温度センサ（第２の温度測定部）４８が固定される。底部５１ｃの外面５１ｃ３の中央には保持部５７が固定される。
【００４２】
排気装置３１乃至３５は、ターボ分子ポンプなどから構成される。排気装置３１乃至３５は後述する制御系７０の制御部７１によって排気動作、動作停止が制御される。
【００４３】
排気装置３１は、真空室２ａに固定され、独立してレチクルステージ空間３ａを露光に必要な１０-３Ｐａ乃至１０-７Ｐａの真空度（露光用の真空度）まで排気すると共に大気開放する。このように、排気装置３１は、レチクルステージ空間３ａの雰囲気を大気環境から真空環境へ、また、真空環境から大気環境へと置換することができる。
【００４４】
一対の排気装置３２及び３３は、真空室２ｂに固定され、独立して第１光路空間３ｂを露光用の真空度まで排気すると共に大気開放する。より具体的には、排気装置３２は、独立して第１光路空間３ｂの内壁２ｂ２のレチクルＲ側を露光用の真空度まで排気すると共に大気開放する。排気装置３３は、独立して第１光路空間３ｂの内壁２ｂ２のウエハＷ側を露光用の真空度まで排気すると共に大気開放する。排気装置の数は２個に限定されない。このように、排気装置３２及び３３は、第１光路空間３ｂの雰囲気を大気環境から真空環境へ、また、真空環境から大気環境へと置換することができる。
【００４５】
排気装置３４は、真空室２ｃに固定され、独立して第２光路空間３ｃを露光用の真空度まで排気すると共に大気開放する。このように、排気装置３４は、第２光路空間３ｃの雰囲気を大気環境から真空環境へ、また、真空環境から大気環境へと置換することができる。
【００４６】
排気装置３５は、真空室２ｄに固定され、独立してウエハステージ空間３ｄを露光用の真空度まで排気すると共に大気開放する。このように、排気装置３４は、第２光路空間３ｃの雰囲気を大気環境から真空環境へ、また、真空環境から大気環境へと置換することができる。
【００４７】
測定系４０は、圧力測定系と温度測定系とを有する。
【００４８】
圧力測定系は、圧力センサ（圧力測定部）４１乃至４４から構成される。圧力センサ４１は、真空室２ａに固定され、レチクルステージ空間３ａの真空度を測定する。圧力センサ４２は、真空室２ｂに固定され、第１光路空間３ｂの真空度を測定する。圧力センサ４３は、真空室２ｃに固定され、第２光路空間３ｃの真空度を測定する。圧力センサ４４は、真空室２ｄに固定され、ウエハステージ空間３ｄの真空度を測定する。
【００４９】
温度測定系は、温度測定装置４６と、温度センサ４７及び４８とを有する。温度センサ４７は、第１ミラー２１の底面２１ｂに固定されて第１ミラー２１の温度を測定する。温度センサ４８は、輻射板５１の底部５１ｃの内面５１ｃ２に固定されて輻射板５１の温度を測定する。温度センサ４７及び４８はＸＹ座標が略同じ位置に配置され、Ｚ方向の位置が異なる。温度センサ４７及び４８は温度測定装置４６に通知される。温度測定装置４６は制御部７１にその結果を通知する。制御部７１は温度センサ４７及び４８が測定した結果から、第１ミラー２１と輻射板５１との間の空間Ｓの温度勾配を知ることができる。
【００５０】
制御系７０は、制御部７１と、メモリ７２と、タイマ７３と、恒温循環水槽７４とを有する。
【００５１】
制御部７１は、露光装置１００の各部を制御すると共に集塵制御も行うＣＰＵやＭＰＵである。制御部７１は、圧力センサ４１乃至４４の測定結果、温度センサ４７及び４８の測定結果を温度測定装置４６を介して取得する。制御部７１は、時間情報をタイマ７３から取得する。
【００５２】
メモリ７２は、制御部７１による制御に必要なプログラムやデータを格納するＲＯＭやＲＡＭである。かかるプログラムとしては、図９乃至図１２に示す制御方法がある。また、かかるデータとしては、図９乃至図１２に示す制御方法に使用される、１０Ｐａ、１００００Ｐａ、１０秒、６００秒、１０Ｋ／ｃｍなどがある。
【００５３】
タイマ７３は、特に、集塵制御に必要な時間（後述する１０秒乃至６００秒）を計数する。
【００５４】
恒温循環水槽７４は、一対の配管６２に接続され、配管６２に温度制御された冷媒を供給及び回収する。これにより、恒温循環水槽７４は、輻射板５１の温度を制御することができる。恒温循環水槽７４が供給する冷媒の温度は制御部７１によって制御される。
【００５５】
制御部７１は、恒温循環水槽７４を介して、温度測定装置４６によって測定された第１ミラー２１と輻射板５１の温度に応じて輻射板５１の温度が第１ミラー２１の温度よりも低くなるように冷媒を温度制御する。
【００５６】
図３においては、底部５１ｃの外面５１ｃ１に温度調節部の輻射板冷却部の一部が接続されている。上述したように、図３に示す輻射板冷却部は、配管６２と、冷却ジャケット６３と、ペルチェ素子６４とを有する。
【００５７】
配管６２は、一端が図２と同様に恒温循環水槽７４に接続され、他端が冷却ジャケット６３に接続されている。冷却ジャケット６３の上にペルチェ素子６４の底面に接触し、ペルチェ素子６４の上面は輻射板５１の底部５１ｃの外面５１ｃ１に固定されている。
【００５８】
ペルチェ素子６４は、供給される電力に応じて輻射板５１を冷却又は加熱する機能を有する。ペルチェ素子６４はペルチェ制御装置７５に接続されている。このため、図３に示す制御系７０Ａは図２に示す制御系７０にペルチェ制御装置７５を更に加えている。ペルチェ制御装置７５は、ペルチェ素子６４に供給する電力を制御し、輻射板５１温度を制御する機能を有する。ペルチェ制御装置７５は制御部７１に接続され、ペルチェ制御装置７５が制御する電力は制御部７１によって制御される。
【００５９】
図３において、冷媒は、例えば、恒温循環水槽７４から右側の配管６２、冷却ジャケット６３を通り、左側の配管６２から恒温循環水槽７４に帰還する。冷媒は、恒温循環水槽７４によって温度制御されており、水、窒素ガス、その他当業界で周知の冷媒を使用することができる。冷却ジャケット６３は、ペルチェ素子６４の吸熱によって発生した熱を冷却する。輻射板５１を温調すると、輻射により第１ミラー２が冷却又は加熱され、第１ミラー２１を温調することが可能となる。
【００６０】
図４においては、温度調節部の光学素子加熱部６５が第１ミラー２１の上面２１ａのＥＵＶ光の反射領域の外側に設けられている。光学素子加熱部６５は、第１ミラー２１に密着し、発熱により第１ミラー２１を加熱する。光学素子加熱部６５は、例えば、電熱線やペルチェ素子を使用することができる。光学素子加熱部６５は、加熱制御装置７６に接続されている。このため、図４に示す制御系７０Ｂは図２に示す制御系７０に加熱制御装置７６を加えている。加熱制御装置７６は加熱部６５の発熱量を制御して第１ミラー２１の温度を制御する。加熱制御装置７６は制御部７１に接続され、加熱制御装置７６が制御する発熱量は制御部７１によって制御される。
【００６１】
給排気時にはＥＵＶ光Ｌが照射されず、熱源がない。このため、第１ミラー２１と輻射板５１の間に温度差勾配を設ける為に輻射板５１を冷却すると、第１ミラー２１の温度が下がりすぎてしまうおそれがある。その場合に、図４に示す光学素子加熱部６５が使用される。制御部７１は、光学素子加熱部６５の発熱量と、輻射板５１からの輻射によって第１ミラー２１から吸収される熱量が同等になるように制御する。これにより、第１ミラー２１の温度の下がり過ぎを防ぐことができる。なお、図４では光学素子加熱部６５を第１ミラー２１に密着させているが、別の加熱手段としては、図１に示すＥＵＶ光Ｌと同じ光路Ｃを通過するＥＵＶ以外の光線（例えば赤外線）を照射する方法が考えられる。
【００６２】
図５においては、温度調節部の真空室冷却部の一部が真空室２ｃに設けられている。上述したように、図５に示す真空室冷却部は、配管６６及び６７を有する。配管６６は、真空室２ｃの外面２ｃ２に固定されて配管６６内には冷媒の流路６６ａが形成されている。冷媒が流路６６ａを流れることによって配管６６は真空室２を冷却することができる。
【００６３】
配管６６と真空室２ｃの壁面は一体であってもよい。配管６６の大きさや本数、配管６６が接続される真空室２の位置は限定されない。もっとも、本実施例では投影光学系２０のミラーを集塵対象の光学素子として選択しているので配管６６は真空室２ｂ及び／又は２ｃのみに設けられる。
【００６４】
配管６６は、配管６７に接続され、真空室２ｃの周囲を覆う。図５において、冷媒は、例えば、後述する恒温循環水槽７７から右側の配管６７、配管６６の流路６６ａを通り、左側の配管６６の流路６６ａ、配管６７を経て恒温循環水槽７７に帰還する。冷媒は、恒温循環水槽７７によって温度制御されており、水、窒素ガス、その他当業界で周知の冷媒を使用することができる。
【００６５】
恒温循環水槽７７は、一対の配管６７に接続され、配管６７に温調された冷媒を供給及び回収する。これにより、恒温循環水槽７７は、真空室２の温度を調整することが可能となる。恒温循環水槽７７が供給する冷媒の温度は制御部７１によって制御される。なお、配管６６から真空室２の内壁面２ｃ１及び２ｂ１、内壁２ｅ３、ベース２７、保持部２８を介して冷媒の効果が及ぶ可能性がある。この場合、真空室２の壁面（例えば、内壁面２ｂ１）の温度と集塵対象としての光学素子（例えば、第１ミラー２１）の温度が等しくなることを防止するために、ベース２７と隔壁２ｅ１との間に断熱部材を設けてもよい。
【００６６】
図５においては、真空室２ｂの内壁面２ｂ１に温度センサ（第３の温度測定部）４９が設けられる。温度センサ４９は図２に示す温度測定装置４６に接続される。この結果、制御部７１は、温度測定装置４６を介して真空室２ｂの、輻射板５１に対向する内壁面２ｂ１の温度を知ることができる。図２に示す温度センサ４８は、輻射板５１の第１ミラー２１に向き合う内面の温度を測定しているが、輻射板５１は熱伝導性に優れており、内面とその裏側の外面の温度が略等しい。従って、温度センサ４８の測定結果は輻射板５１の側部５１ｂの外面の温度と同視することができる。但し、温度センサ４８の輻射板５１の側部５１ｂの外面の温度と同視できない場合には、輻射板５１の側部５１ｂの外面の温度を測定する別個の温度センサを設けてもよい。この結果、制御部７１は、温度測定装置４６を介して輻射板５１の側部５１ｂの外面と真空室２ｂの輻射板５１に対向する内壁面２ｂ１の間の空間の温度勾配を計算することができる。
【００６７】
完全な開口としての開口部５１ａ１を有する輻射板５１を使用する代わりに、図６に示すような、光学性能への影響が許容できる程度の微小な開口を複数有するメッシュ５８を有する輻射板（メッシュ板）５１Ａを使用してもよい。ここで、図６は、図２の変形例を示す概略断面図である。メッシュ５８は、輻射板５１の開口部５１ａ１を塞ぐように、輻射板５１Ａの上部５１ａに設けられる。メッシュ５８は輻射板５１Ａの上部５１ａと一体若しくは熱が伝わり易いように接合されていることが望ましい。メッシュ５８には、金属の薄板に微小な開口を複数加工した構造や、複数本の金属線を組み合わせて網目構造としたものを採用することができる。この場合、第１ミラー２１のＥＵＶ光Ｌが照射される領域の極近傍まで低温の物体であるメッシュ５８を近づけることができるため、パーティクルの低減効果が向上する。
【００６８】
図２に示すような、完全な開口としての開口部５１ａ１を有する輻射板５１を使用する代わりに、図７に示すような、開口部５１ａ１の近傍に設けられて開口部５１ａ１を開閉することができる遮蔽板（シャッター）５９を有する輻射板５１Ｂを使用してもよい。図７は、図２の別の変形例を示す概略断面図である。遮蔽板５９は、接続部材６０ａを介して移動部６０ｂに接続されている。
【００６９】
移動部６０ｂは、制御系７０Ｃの制御部７１によって制御され、制御部７１の制御の下で輻射板５１Ｂを移動する。より具体的には、移動部６０ｂは、開口部５１ａ１を開口する図示しない開口位置と、開口部５１ａ１を閉口する図７に示す閉口位置との間で遮蔽板５９を移動させる。遮蔽板５９の移動は、紙面垂直方向の軸周りの回転、紙面上下方向の並進、紙面左右方向の並進、紙面垂直方向の並進、紙面上下方向の軸周りの回転、紙面左右方向の軸周りの回転、あるいはこれらの組み合わせでもよい。
【００７０】
遮蔽板５９は、後述する熱泳動を利用した集塵では除去することのできない大きなパーティクルが第１ミラー２１の上方より落下してきた場合に、これが第１ミラー２１に付着することを防止することができる。
【００７１】
図８に示すように、輻射板５１自体を駆動してもよい。ここで、図８は、図２の更に別の変形例を示す概略断面図である。図８では、図２に示す輻射板５１の代わりに輻射板５１Ｃを使用し、更に輻射板５１Ｃの移動部６０ｄを設けている。輻射板５１Ｃは、輻射板５１よりも大きな寸法を有し、接続部材６０ｃを介して移動部６０ｄに接続されている。移動部６０ｄは、制御部７１によって制御され、制御部７１の制御の下で輻射板５１Ｃを移動する。より具体的には、移動部６０ｄは、図８（ａ）に示す開口部５１ａ１を閉口する閉口位置と、図８（ｂ）に示す開口部５１ａ１を開口する開口位置との間で輻射板５１Ｃを移動させる。
【００７２】
なお、制御部７１は、移動部６０ｄを介して輻射板５１をＺ方向に移動してもよい。これによって、図２に示す空間ＳのＺ方向の距離を調節することができる。
【００７３】
ウエハＷは、ウエハチャック１７によってウエハステージ１５に保持される。レチクルステージ１０とウエハステージ１５は、投影光学系２０の縮小倍率に比例した速度比で同期して走査される。ウエハステージ１５は、レチクルステージ１０と同様にＸ方向に高速移動する機構を有する。また、ウエハステージ１５は、ＸＹＺ方向及び各軸の回りの回転方向に微動機構を持ち、ウエハＷを位置決めができるように構成されている。ウエハステージ１５の位置と姿勢は不図示のレーザー干渉計の計測結果に基づいて制御される。
【００７４】
以下、図９乃至図１０を参照して、露光装置１００の動作について説明する。ここで、図９は、露光装置１００の動作を説明するためのフローチャートである。図９を参照するに、露光装置１００は、排気ステップ１０００と、露光ステップ１１００と、給気ステップ１２００とを行う。
【００７５】
以下、図１０を参照して、排気ステップ１０００の詳細について説明する。ここで、図１０は、排気ステップ１０００の詳細を説明するためのフローチャートである。図示しない排気命令をユーザが入力することによって制御部７１は、排気装置３１乃至３５に排気開始を命令する。この結果、空間３ａ乃至３ｄの排気が開始される。排気ステップ１０００においては、ＥＵＶ光源からのＥＵＶ光Ｌの照射は停止している。
【００７６】
まず、制御部７１は、圧力センサ４１乃至４４の測定結果を取得し、空間３ａ乃至３ｄの内圧が、熱泳動力が効力を発揮する１００００Ｐａ以下であるかどうかを判断する（ステップ（以下、「Ｓ」で略す。）１００１）。なお、本実施例の集塵対象は真空室２ｂ及び２ｃに収納された投影光学系２０の各ミラーであるため、制御部７１は圧力センサ４２及び４３の測定結果のみに依拠して空間３ｂ及び３ｃの内圧が１００００Ｐａ以下であるかどうかを判断してもよい。制御部７１は、空間３ｂ及び３ｃの内圧が１００００Ｐａ以下であると判断するまでＳ１００１を繰り返す。
【００７７】
制御部７１は、空間３ｂ及び３ｃの内圧が１００００Ｐａ以下であると判断した場合（Ｓ１００１）、各ミラーと対応する輻射板との間の空間の温度勾配が１０［Ｋ／ｃｍ］以上になっているかを判断する（Ｓ１００２）。このため、制御部７１は、温度センサ４７及び４８の測定結果を温度測定装置４６から取得する。
【００７８】
制御部７１は、各ミラーと対応する輻射板との間の空間の温度勾配が１０［Ｋ／ｃｍ］以上になっていないと判断した場合（Ｓ１００２）、輻射板の温度を下げる（Ｓ１００３）。Ｓ１００３においては、制御部７１は、恒温循環水槽７４を制御して冷媒の温度を下げたり、ペルチェ素子制御装置７６を制御してペルチェ素子の温度を下げたりする。制御部７１は、各ミラーと対応する輻射板との間の空間の温度勾配が１０［Ｋ／ｃｍ］以上であると判断するまでＳ１００２及びＳ１００３を繰り返す。
【００７９】
制御部７１は、各ミラーと対応する輻射板との間の空間の温度勾配が１０［Ｋ／ｃｍ］以上であると判断した場合（Ｓ１００２）、空間３ａ乃至３ｄの内圧が、熱泳動力が効力を発揮しない１０Ｐａ未満であるかを判断する（Ｓ１００４）。この場合、上述したように、制御部７１は、全ての圧力センサ４１乃至４４の代わりに圧力センサ４２及び４３の測定結果のみに依拠してもよい。制御部７１は、Ｓ１００４でＮＯと判断した場合にはＳ１００２に帰還し、ＹＥＳと判断した場合にはＳ１００５に移行する。
【００８０】
次に、制御部７１は、空間３ａ乃至３ｄの内圧が露光を開始してもよい１０−３Ｐａ以下の圧力になっているかを判断する（Ｓ１００５）。制御部７１は、Ｓ１００５でＮＯと判断した場合にはＳ１００５を繰り返し、ＹＥＳと判断した場合には排気を終了する（Ｓ１００６）。
【００８１】
Ｓ１００２とＳ１００４の間に、輻射板と真空室との間の空間の温度勾配が１０［Ｋ／ｃｍ］以上であるかどうかを判断するステップＸを更に設けてもよい。この場合、かかるステップのＹｅｓの線がＳ１００４に接続され、Ｎｏの線が輻射板及び／又は真空室２の温度を下げるステップに移行し、その後、ステップＸに帰還すればよい。
【００８２】
この場合、制御部７１は、恒温循環水槽７４、７５及び７７などを制御し、輻射板５１よりも更に第１ミラー２１から遠い内壁面２ｂ１にパーティクルを集めることができる。制御部７１は、第１ミラー２１の温度Ｔ１、輻射板５１の温度Ｔ２及び真空室の内壁面２ｂ１の温度Ｔ３が、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３の関係を満足するように、輻射板５１及び／又は真空室２の温度を下げる。これにより、各ミラーから遠ざかる方向に熱泳動力を発生させることができ、光学素子の周辺に浮遊するパーティクルは、空間３ａ乃至３ｄの壁面側に引き寄せられる。
【００８３】
以下、図１１を参照して、露光ステップ１１００の詳細について説明する。ここで、図１１は、露光ステップ１１００の詳細を説明するためのフローチャートである。まず、制御部７１は、図示しないロボットハンドを制御してレチクルＲを真空室２ａのレチクル交換窓４ａを介して搬入して、レチクルチャック１２を介してレチクルステージ１０に取り付ける（Ｓ１１０１）。次に、制御部７１は、図示しないロボットハンドを制御してウエハＷを真空室２ｄのウエハ交換窓４ｂを介して搬入して、ウエハチャック１７を介してウエハステージ１５に取り付ける（Ｓ１１０２）。
【００８４】
次に、制御部７１は、ＥＵＶ光源の電源を入れてＥＵＶ光Ｌの照射を開始し（Ｓ１１０３）、ステップ・アンド・スキャン方式によりウエハＷの各ショットにレチクルパターンの露光を開始する（Ｓ１１０４）。
【００８５】
次に、制御部７１は、各ミラーについて温度センサ４８の温度を温度測定装置４６から取得して各ミラーの温度が所定の温度で一定であるかどうかを判断する（Ｓ１１０５）。所定の温度は、２０℃から２５℃の間、好ましくは２２℃から２４℃である。各ミラーの温度はＥＵＶ光を吸収することによって徐々に上昇する。制御部７１は、各ミラーの温度が２３°よりも高いと判断すると（Ｓ１１０５）、輻射板の温度を下げる（Ｓ１１０６）。Ｓ１１０６においては、制御部７１は、恒温循環水槽７４を制御して冷媒の温度を下げたり、ペルチェ素子制御装置７６を制御してペルチェ素子の温度を下げたりする。
【００８６】
このように、輻射板の温度は、露光時には各ミラーの温度を一定に保つように制御される。これによって、露光時にはＥＵＶ光Ｌが照射されることによる各ミラーの発熱を抑え、熱歪による光学性能の劣化を抑制することができる。この場合、図８を参照して説明したように、制御部７１は、移動部６０ｄを介して輻射板５１をミラー２１に近づくようにＺ方向に移動してもよい。これによって、図２に示す空間ＳのＺ方向の距離を小さくして放熱効率を高めることができる。
【００８７】
制御部７１は、各ミラーの温度が２３°で一定であると判断すると（Ｓ１１０５）、ウエハＷ上の全ショットの露光が終了したかどうかを判断する（Ｓ１１０７）。制御部７１は、ウエハＷ上の全ショットの露光が終了していないと判断すれば、ウエハステージ１５をＸＹ方向にステップさせて次の走査露光開始位置に移動する。続いて、再びレチクルステージ１０及びウエハステージ１５が投影光学系２０の縮小倍率に比例した速度比でＸ方向に同期走査される。このようにして、レチクルＲの縮小投影像がウエハＷに結像した状態でそれらを同期走査するという動作が繰り返される（ステップ・アンド・スキャン）。こうして、ウエハＷの全面にレチクルパターンが転写される。
【００８８】
制御部７１は、ウエハＷ上の全ショットの露光が終了したかどうかを判断すると（Ｓ１１０７）、露光すべき次のウエハが存在するかどうか判断する（Ｓ１１０８）。制御部７１は、露光すべき次のウエハが存在するかどうか判断すると（Ｓ１１０８）、現在のウエハＷをアンロードし、次のウエハＷをロードする（Ｓ１１０９）。その後、処理はＳ１１０４に帰還する。
【００８９】
一方、制御部７１は、露光すべき次のウエハが存在しないと判断すると（Ｓ１１０８）、現在のウエハＷをアンロードする（Ｓ１１１０）。その後、制御部７１は、ＥＵＶ光源の電源を切り（Ｓ１１１１）、レチクルＲをアンロードする（Ｓ１１１２）。
【００９０】
なお、制御部７１は、露光に必要な圧力制御も行う。例えば、制御部７１は、圧力センサ４１乃至４４の測定結果を取得して、第１光路空間３ｂの圧力が第２光路空間３ｃの圧力よりも高くなるように排気装置３２乃至３４を制御する。
【００９１】
以下、図１２を参照して、給気ステップ１２００の詳細について説明する。ここで、図１２は、給気ステップ１２００（給気時の制御）の詳細を説明するためのフローチャートである。図示しない給気命令をユーザが入力することによって制御部７１は、排気装置３１乃至３５に給気開始を命令する。この結果、空間３ａ乃至３ｄの給気が開始される。給気ステップ１２００においては、ＥＵＶ光源からのＥＵＶ光Ｌの照射は停止している。
【００９２】
まず、制御部７１は、圧力センサ４１乃至４４の測定結果を取得して、空間３ａ乃至３ｄの内圧が１０−３Ｐａ以下の圧力になっているかを判断する（Ｓ１２０１）。制御部７１は、Ｓ１２０１でＮＯと判断した場合にはＳ１２０１を繰り返す。
【００９３】
制御部７１は、空間３ａ乃至３ｄの内圧が１０−３Ｐａ以下の圧力になっていると判断すると（Ｓ１２０１）、各ミラーと対応する輻射板との間の空間の温度勾配が１０［Ｋ／ｃｍ］以上であるかどうかを判断する（Ｓ１２０２）。
【００９４】
制御部７１は、各ミラーと対応する輻射板との間の空間の温度勾配が１０［Ｋ／ｃｍ］以上ではないと判断した場合（Ｓ１２０２）、輻射板の温度を下げる（Ｓ１２０３）。Ｓ１２０３においては、制御部７１は、恒温循環水槽７４を制御して冷媒の温度を下げたり、ペルチェ素子制御装置７６を制御してペルチェ素子の温度を下げたりする。制御部７１は、各ミラーと対応する輻射板との間の空間の温度勾配が１０［Ｋ／ｃｍ］以上であると判断するまでＳ１２０２及びＳ１２０３を繰り返す。
【００９５】
制御部７１は、温度勾配が１０［Ｋ／ｃｍ］以上であると判断した場合（Ｓ１２０２）、圧力センサ４１乃至４４の測定結果を取得し、空間３ａ乃至３ｄの内圧が１００００Ｐａ以下であるかどうかを判断する（Ｓ１２０４）。制御部７１は、空間３ｂ及び３ｃの内圧が１００００Ｐａ以下ではないと判断した場合にはＳ１２０２に帰還する。
【００９６】
一方、制御部７１は、空間３ｂ及び３ｃの内圧が１００００Ｐａ以下ではあると判断した場合には、空間３ａ乃至３ｄの内圧が大気圧同じ１０５Ｐａ以上であるかどうかを判断する（Ｓ１２０５）。制御部７１は、空間３ａ乃至３ｄの内圧が１０５Ｐａ以上であると判断すると（Ｓ１２０５）、排気処理を終了する（Ｓ１２０６）。
【００９７】
Ｓ１００３、Ｓ１１０６、Ｓ１２０３に示すように、本実施例は、露光時に光学素子の放熱に使用される輻射板を、給排気時にパーティクルが光学素子に付着することを低減又は防止する集塵ユニットとして使用する。従来から露光装置１００に備わっている輻射板を集塵ユニットの機能も持たせて多機能化することによって小型化が要求される真空室２に新たな集塵ユニットを設けることを防止している。
【００９８】
以下、図１３を参照して、露光装置１００が露光を行う圧力領域と、集塵を行う圧力領域と、給排気の圧力領域について説明する。ここで、図１３は、圧力と温度の関係を示したグラフである。図１３において、横軸は圧力で右側から左側に圧力が増大する。縦軸は温度である。露光装置１００の給排気の圧力領域は（Ａ＋Ｂ）領域であり、そのうち集塵に使用する圧力領域はＡ領域である。Ａ領域の圧力は１０Ｐａ乃至１００００Ｐａに対応する。露光装置１００が露光を行う圧力領域はＣ領域であり、１０−３Ｐａ乃至１０−７Ｐａに対応する。
【００９９】
まず、図１４を参照して、集塵に使用する圧力領域をＡ領域に設定した理由について説明する。図１４は、光学素子（ミラー）と輻射板との間の空間の温度勾配が１０［Ｋ／ｃｍ］の時にフッ素微粒子に作用する熱泳動力と重力を示したグラフである。図１４において、縦軸は力  ［ｍ／ｓ２］、横軸は圧力［Ｐａ］である。熱泳動力の原理は、粒子の周囲の気体に温度勾配が存在すると、粒子は低温側の気体分子よりも大きな運動エネルギーを高温側の気体分子より与えられ、粒子は高温側の物体から低温側へ移動するというものである。熱泳動力Ｆｘは、非特許文献１に記載された以下のＴａｌｂｏｔの式で与えられる。熱泳動力の曲線は以下の数式１に気体温度と固体温度の温度飛躍を考慮することにより求められる。図１４より、１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲の圧力で微粒子に作用する熱泳動力が最大又は最大値の９８％となる範囲であるからである。
【０１００】
【数１】
2009010174.tif 000003
【０１０１】
但し、数式１は、粒子が球形で流体は理想気体である、と仮定している。ここで、Ｄｐは粒子直径、Ｔは気体温度、μは粘性係数、ρは気体密度、Ｋｎはクヌーセン数で２λ／Ｄｐ、λは気体の平均自由工程でη／｛０．４９９Ｐ（８Ｍ／πＲＴ）１／２｝、Ｍは分子量、Ｒは気体定数、Ｋはｋ／ｋｐである。また、ｋは平行移動のエネルギーのみによる気体の熱伝導率、ｋｐは粒子の熱伝導率、Ｃｓは１．１７、Ｃｔ＝２．１８、Ｃｍ＝１．１４、ΔＴ／Δｘは温度勾配である。
【０１０２】
図１５は、真空室２の光学素子の近傍に浮遊する直径０．１〜１．５μｍのフッ素微粒子の速度を示したグラフであり、縦軸は微粒子の速度［ｍ／ｓ］、横軸は真空室２内の圧力［Ｐａ］である。速度は重力方向を正として表している。また、光学素子表面近傍に浮遊する微粒子の速度Ｖ１は実線、光学素子裏面近傍に浮遊する微粒子の速度Ｖ２は一点鎖線で示されている。表面近傍に浮遊する微粒子の速度は、次式によって表すことができる。
【０１０３】
【数２】
2009010174.tif 000004
【０１０４】
また、熱泳動速度は次式によって表すことができる。
【０１０５】
【数３】
2009010174.tif 000005
【０１０６】
ここで、熱泳動係数Ｋｔｈは次式で与えられる。
【０１０７】
【数４】
2009010174.tif 000006
【０１０８】
νは気体の動粘度、αは比熱比であり、気体の熱伝導比／粒子の熱伝導比で与えられる。層流場における光学素子への平均沈着速度は次式で与えられる。
【０１０９】
【数５】
2009010174.tif 000007
【０１１０】
ここで、Ｄは拡散係数でＣＣｋＴ／（３πμＤｐ）で与えられる。Ｌは光学素子の直径、ｕ０は光学素子から十分離れた距離における気流の平均流速、Ｓｃはシュミット数でν／Ｄで与えられる。ｋはボルツマン係数、ｖｇは重力沈降速度＝Ｄｐ２ρｐｇＣＣ／（１８μ）、ρｐは微粒子の密度、ｇは重力加速度、ＣＣはカニンガムの補正係数で１＋Ｋｎ［１．２５＋０．４ｅｘｐ（−１．１／Ｋｎ）］で与えられる。
【０１１１】
なお、数式２乃至４は、非特許文献２に開示されている。
【０１１２】
本実施例は空間の温度勾配が１０Ｋ／ｃｍ以上となるように輻射板の温度及び位置を制御している。制御部７１は、図１３のＡ領域において、光学素子の温度よりも輻射板の温度が低くなるように輻射板の温度を制御する。これによって、給排気時に巻き上げられるパーティクルが熱泳動により光学素子から輻射板側に引き寄せられ、光学素子にパーティクルが付着することを低減し、光学素子の光学性能を維持することができる。
【０１１３】
なお、より具体的には、制御部７１は、光学素子と輻射板との間の空間の温度勾配が１０Ｋ／ｃｍ以上となるように輻射板の温度及び位置を制御する。かかる制御は、図１０に示すＳ１００２及びＳ１００３と、図１２に示すＳ１２０２及びＳ１２０３において行われる。
【０１１４】
また、集塵工程においては、１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲の圧力を１０秒以上６００秒以下維持した状態で温度勾配が１０Ｋ／ｃｍ以上を形成すれば足りる。「１０秒以上」としたのは、１０秒が存在しえるパーティクルの中で最大に近いサイズである直径１．５μｍのフッ素微粒子が輻射板に移動するのに必要な最短時間であるからである。このときの条件は、光学素子と輻射板との距離が０．２ｃｍで両者間の空間の温度勾配が１０［Ｋ／ｃｍ］である。また、「６００秒以下」としたのは、６００秒が直径１．５μｍのフッ素微粒子が輻射板に移動するのに必要な最長時間であるからである。このときの条件は、光学素子と輻射板との距離を１．０ｃｍとして両者間の空間の温度勾配が１００［Ｋ／ｃｍ］である。
【０１１５】
制御部７１は、１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲の圧力をＳ１００１とＳ１００４によって排気ステップ１０００において確保する。また、制御部７１は、１０Ｐａ以上１００００Ｐａ以下の範囲の圧力をＳ１２０１とＳ１２０４によって給気ステップ１０００において確保する。
【０１１６】
また、制御部７１は、１０Ｋ／ｃｍ以上の温度勾配を１０秒以上６００秒以下の期間だけ維持することをＳ１００３及びＳ１２０３において確保する。また、その場合に制御部７１は、タイマ７３を使用することができる。
【０１１７】
上述のように給排気を行うことで、給排気によって巻き上げられるパーティクルが熱泳動により光学素子から輻射板に引き寄せられるため、光学素子へパーティクルが付着することを低減して、その光学性能を維持することができる。
【０１１８】
次に、図１６及び図１７を参照して、露光装置１００を利用したデバイス製造方法について説明する。ここで、図１６はデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、半導体チップの製造を例に説明する。
【０１１９】
ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。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レチクルＲを製作する。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Ｗ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、レチクルＲとウエハＷを用いてリソグラフィー技術によってウエハＷ上に実際の回路を形成する。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Ｗ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）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
【０１２０】
図１７はステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウエハＷの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハＷの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエハＷ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウエハＷ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Ｗにレジストを塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１００によってレチクルパターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハＷ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。
【０１２１】
これらのステップ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。本実施形態のデバイス製造方法によれば、光学素子からパーティクルが除去された状態で露光を行うことができるため、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【０１２２】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の一実施例の露光装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示す露光装置の投影光学系の概略部分拡大断面図である。
【図３】図２の変形例の概略断面図である。
【図４】図２の変形例の概略断面図である。
【図５】図１に示す露光装置の変形例の概略断面図である。
【図６】図２の変形例を示す概略断面図である。
【図７】図２の別の変形例を示す概略断面図である。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）は、図７に示す輻射板の移動の変形例を示す概略断面図である。
【図９】図１に示す露光装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９に示すステップ１０００の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図９に示すステップ１１００の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図９に示すステップ１２００の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図１３】本実施例の給排気、露光、集塵に使用される圧力領域を示すグラフである。
【図１４】真空室に浮遊するフッ素微粒子に作用する熱泳動力を示したグラフである。
【図１５】フッ素微粒子の移動速度と圧力の関係を示したグラフである。
【図１６】図１に示す露光装置を利用するデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１６に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２４】
Ｒ                          原版（レチクル）
Ｗ                          基板（ウエハ）
２、２ａ−２ｄ              真空室
２１−２６                  光学素子（ミラー）
４１−４４                  温度測定部（圧力センサ）
４６、４７                  第１の温度測定部（温度センサ）
４６、４８                  第２の温度測定部（温度センサ）
４６、４９                  第３の温度測定部（温度センサ）
５１ａ１                     開口部
５１−５６                  輻射板
５１Ａ                      輻射板（メッシュ板）
５８                        メッシュ
５９                        遮蔽板（シャッター）
６０ｂ、６０ｄ              移動部
６５                        光学素子加熱部
６６                        真空室冷却部（配管）
７１                        制御部
１００、１００Ａ            露光装置
【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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【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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