(57)【要約】【課題】スループットの低下、又は露光不良の発生を抑制できる露光装置を提供する。【解決手段】露光装置は、基板上の感光膜に露光光を照射する。露光装置は、露光光の照射領域に配置される基板上の感光膜に、炭酸ガスを主成分とする所定ガスを供給する供給口を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の感光膜に露光光を照射する露光装置であって、
前記露光光の照射領域に配置される前記基板上の感光膜に、炭酸ガスを主成分とする所定ガスを供給する供給口を備えた露光装置。
【請求項２】
前記感光膜に前記露光光が照射されているときに、前記感光膜の少なくとも一部を前記所定ガスで覆う請求項１の露光装置。
【請求項３】
前記所定ガスの比重は、酸素の比重より大きい請求項１又は２の露光装置。
【請求項４】
前記所定ガスは、酸素と前記感光膜との接触を抑制する請求項１〜３のいずか一項記載の露光装置。
【請求項５】
前記感光膜は、ジアゾナフトキノン−ノボラック樹脂系レジストを含む請求項１〜４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項６】
前記感光膜と対向し、前記露光光を射出する光学部材を備え、
前記感光膜と前記光学部材との間の空間に前記所定ガスを供給する請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項７】
前記光学部材は、前記感光膜に対して、非接触でかつ近接した状態で配置され、
前記供給口は、前記感光膜と対向する前記光学部材の対向面に配置され、
前記光学部材と前記基板との間にガスベアリングが形成される請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
前記対向面に排気口を備える請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
前記排気口は、前記露光光の光路に対して前記供給口の外側に配置される請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記光学部材を柔軟に支持する支持機構を備える請求項７〜９のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１１】
前記供給口から供給された前記所定ガスを前記露光光の照射領域へガイドするガイド部材を備える請求項１〜１０のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１２】
前記ガイド部材は、前記感光膜上において前記所定ガスの渦流が生成されるように前記所定ガスをガイドする請求項１１記載の露光装置。
【請求項１３】
前記ガイド部材は、前記照射領域の周囲に、前記照射領域から離れる方向において前記感光膜の表面から徐々に離れるように傾斜するガイド面を有する筒部材を含み、
前記供給口は、前記ガイド面に前記所定ガスを供給する請求項１２記載の露光装置。
【請求項１４】
前記供給口は、前記照射領域に対して一方の側に配置された第１供給口と、他方の側に配置された第２供給口とを含む請求項１３記載の露光装置。
【請求項１５】
前記露光光の光路に対して前記供給口の外側に配置され、第２ガスを供給する外側供給口を備える請求項１〜５のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１６】
前記外側供給口は、前記露光光を射出する光学素子と前記感光膜との間の局所空間と前記局所空間に対して外側の空間とのガスの移動を抑制するように、前記第２ガスを供給する請求項１５記載の露光装置。
【請求項１７】
前記第２ガスが前記局所空間の周囲を流れるように、前記第２ガスをガイドする第２ガイド部材を備える請求項１６記載の露光装置。
【請求項１８】
前記所定ガスは、前記炭酸ガスと前記炭酸ガスとは別のガスとを混合したものであり、
前記所定ガスが供給される第１空間と異なる第２空間のガス情報に応じて、前記炭酸ガスと前記別のガスとの混合比を調整する調整装置を備える請求項１〜１７のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項１９】
前記別のガスは、不活性ガスである請求項１８記載の露光装置。
【請求項２０】
前記第２空間のガス情報を検出する検出装置を備え、
前記調整装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記混合比を調整する請求項１８又は１９記載の露光装置。
【請求項２１】
前記調整装置は、前記第１空間における屈折率と、前記第２空間における屈折率とがほぼ同じになるように、前記混合比を調整する請求項１８〜２０のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２２】
前記第２空間は、前記基板を保持して移動可能な基板ステージの位置情報を計測するための計測光の光路を含む請求項１８〜２１のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２３】
前記基板の周囲の少なくとも一部に配置された壁部材を備える請求項１〜２２のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２４】
前記基板を保持して移動可能な基板ステージを備え、
前記壁部材は、前記基板ステージに配置される請求項２３記載の露光装置。
【請求項２５】
前記基板を保持して移動可能な基板ステージと、
前記供給口から供給された前記所定ガスの少なくとも一部を回収する回収口とを備え、
前記供給口及び前記回収口の少なくとも一方は、前記基板ステージに配置される請求項１〜２４のいずれか一項記載の露光装置。
【請求項２６】
請求項１〜２５のいずれか一項記載の露光装置を用いて基板を露光することと、
露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【請求項２７】
基板上の感光膜に露光光を照射する露光方法であって、
前記露光光の照射領域に配置される前記基板上の感光膜に、炭酸ガスを主成分とする所定ガスを供給することと、
前記所定ガスを供給しながら、前記露光光を照射することと、を含む露光方法。
【請求項２８】
酸素と前記照射領域に配置された前記感光膜の少なくとも一部との接触を抑制するように、前記所定ガスを供給する請求項２７記載の露光方法。
【請求項２９】
請求項２７又は２８記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、露光方法及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス、電子デバイス等のマイクロデバイスの製造工程で使用される露光装置は、例えば下記特許文献に開示されているように、基板上の感光膜に露光光を照射する。
【特許文献１】特開２００１−１１８７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
露光装置において、例えば基板が置かれる雰囲気によっては、感光膜の性能（物性）が変化する可能性がある。例えば感光膜と接触するガスの種類によっては、露光光に対する感光膜の感度（レジスト感度）が低下する可能性がある。レジスト感度が低下すると、例えば感光膜に対する露光光の照射時間（露光時間）を長くする必要が生じる可能性がある。その結果、スループットが低下したり、デバイスの生産性が低下したりする可能性がある。また、露光光の照射時間が長くなると、例えば基板、基板を保持する基板ステージ、及び各種計測光が通過する空間等の温度変化をもたらす可能性がある。その結果、露光不良が発生したり、不良デバイスが発生したりする可能性がある。
【０００４】
本発明は、スループットの低下、又は露光不良の発生を抑制できる露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。また本発明は、生産性の低下、又は不良デバイスの発生を抑制できるデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様に従えば、基板上の感光膜に露光光を照射する露光装置であって、露光光の照射領域に配置される基板上の感光膜に、炭酸ガスを主成分とする所定ガスを供給する供給口を備えた露光装置が提供される。
【０００６】
本発明の第２の態様に従えば、第１の態様の露光装置を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【０００７】
本発明の第３の態様に従えば、基板上の感光膜に露光光を照射する露光方法であって、露光光の照射領域に配置される基板上の感光膜に、炭酸ガスを主成分とする所定ガスを供給することと、所定ガスを供給しながら、露光光を照射することと、を含む露光方法が提供される。
【０００８】
本発明の第４の態様に従えば、第３の態様の露光方法を用いて基板を露光することと、露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スループットの低下、又は露光不良の発生を抑制できる。また本発明によれば、生産性の低下、又は不良デバイスの発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ及びθＺ方向とする。
【００１１】
＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る露光装置ＥＸの一例を示す概略構成図である。図１において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージ１と、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージ２と、マスクステージ１を移動するマスクステージ駆動システム３と、基板ステージ２を移動する基板ステージ駆動システム４と、基板ステージ２を移動可能に支持するガイド面５を有するベース部材（定盤）６と、マスクステージ１及び基板ステージ２の位置情報を計測する干渉計システム７と、基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面の位置情報を検出するフォーカス・レベリング検出システム８と、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明する照明系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置９とを備えている。
【００１２】
マスクＭは、基板Ｐに投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。マスクＭは、例えばガラス板等の透明板上にクロム等の遮光膜を用いて所定のパターンが形成された透過型マスクを含む。透過型マスクは、遮光膜でパターンが形成されるバイナリーマスクに限られず、例えばハーフトーン型、あるいは空間周波数変調型等の位相シフトマスクも含む。本実施形態においては、マスクＭとして透過型マスクを用いる。なお、マスクＭとして、反射型マスクを用いることもできる。
【００１３】
基板Ｐは、デバイスを製造するための基板である。基板Ｐは、例えばシリコンウエハのような半導体ウエハ等の基材Ｗに感光膜Ｒｇが形成されたものを含む。感光膜Ｒｇは、感光材（フォトレジスト）の膜である。本実施形態において、感光膜Ｒｇは、ジアゾナフトキノン（ＤＮＱ：Diazonaphthoquinone）−ノボラック樹脂系レジストを含む。また、基板Ｐが、感光膜Ｒｇとは別の各種の膜を含んでもよい。例えば、基板Ｐが、反射防止膜を含んでもよい。
【００１４】
また、本実施形態において、露光装置ＥＸは、内部空間１１を形成するチャンバユニット１０を備えている。内部空間１１には、ケミカルフィルタ及びパーティクル除去フィルタを有する外気取込口（不図示）を介して取り入れられた外気（空気）が供給される。なお、外気取込口は、チャンバユニット１０に設けられている。チャンバユニット１０は、内部空間１１に供給される空気の環境（温度、湿度、クリーン度、圧力等）を調整可能である。本実施形態においては、内部空間１１に、照明系ＩＬの少なくとも一部、マスクステージ１、投影光学系ＰＬ及び基板ステージ２のそれぞれが配置される。
【００１５】
また、本実施形態において、露光装置ＥＸは、露光光ＥＬが通過する空間の少なくとも一部のガス環境を調整可能なガス処理システム１２を備えている。ガス処理システム１２は、基板Ｐ上の感光膜Ｒｇに、炭酸ガスを主成分とする所定ガスＦＧを供給する供給口１３を備えている。ガス処理システム１２の動作は、制御装置９で制御される。
【００１６】
照明系ＩＬは、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書等に開示されるような、光源、オプティカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系及びブラインド機構等を含み、所定の照明領域ＩＲを均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明系ＩＬは、照明領域ＩＲに配置されたマスクＭの少なくとも一部を均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。照明系ＩＬから射出される露光光ＥＬとして、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）等が用いられる。本実施形態においては、露光光ＥＬとして、水銀ランプから射出されるｉ線（波長３６５ｎｍ）の光を用いる。
【００１７】
マスクステージ１は、マスクＭを着脱可能なマスク保持部１Ｈを有する。本実施形態において、マスク保持部１Ｈは、マスクＭの下面（パターン形成面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、マスクＭを保持する。マスクステージ駆動システム３は、リニアモータ等のアクチュエータを含む。マスクステージ１は、マスクステージ駆動システム３の作動により、マスクＭを保持してＸＹ平面内を移動可能である。本実施形態においては、マスクステージ１は、マスク保持部１ＨでマスクＭを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。
【００１８】
投影光学系ＰＬは、所定の投影領域ＰＲに露光光ＥＬを照射する。投影光学系ＰＬは、投影領域ＰＲに配置された基板Ｐの少なくとも一部に、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。投影光学系ＰＬの複数の光学素子は、鏡筒ＰＫで保持される。図示していないが、鏡筒ＰＫは、防振機構を介して３本の支柱で支持されるフレーム部材（鏡筒定盤）に搭載される。なお、例えば国際公開第２００６／０３８９５２号パンフレットに開示されているように、鏡筒ＰＫが、投影光学系ＰＬの上方に配置される支持部材に吊り下げられてもよい。
【００１９】
投影光学系ＰＬは、始端光学素子１４と終端光学素子１５とを有する。始端光学素子１４は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの物体面に最も近い光学素子である。終端光学素子１５は、投影光学系ＰＬの複数の光学素子のうち、投影光学系ＰＬの像面に最も近い光学素子である。
【００２０】
本実施形態において、始端光学素子１４は、マスクＭ（マスクステージ１）と対向可能である。始端光学素子１４は、投影光学系ＰＬの物体面からの露光光ＥＬが入射する入射面（上面）１４Ｕと、投影光学系ＰＬの像面に向けて露光光ＥＬを射出する射出面（下面）１４Ｓとを有する。マスクＭからの露光光ＥＬは、始端光学素子１４の上面１４Ｕに入射する。
【００２１】
終端光学素子１５は、基板Ｐ又は基板ステージ２と対向可能である。終端光学素子１５は、マスクＭ及び始端光学素子１４からの露光光ＥＬが入射する入射面（上面）１５Ｕと、投影光学系ＰＬの像面に向けて露光光ＥＬを射出する射出面（下面）１５Ｓを有する。終端光学素子１５の下面１５Ｓから射出された露光光ＥＬは、基板Ｐに照射される。終端光学素子１５の下面１５Ｓから射出される露光光ＥＬの照射領域は、投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲである。以下の説明において、投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲを適宜、露光光ＥＬの照射領域ＰＲ、と称する。
【００２２】
本実施形態において、投影光学系ＰＬのうち、始端光学素子１４の下面１４Ｓと終端光学素子１５の上面１５Ｕとの間の露光光ＥＬの光路が、鏡筒ＰＫでほぼ密閉される。以下の説明において、始端光学素子１４の下面１４Ｓと終端光学素子１５の上面１５Ｕとの間の露光光ＥＬの光路を含む、鏡筒ＰＫの内側のほぼ密閉された空間１６を適宜、鏡筒空間１６、と称する。
【００２３】
鏡筒空間１６は、チャンバユニット１０の内部空間１１から隔離されている。鏡筒空間１６の圧力は、内部空間１１の圧力より僅かに高い。
【００２４】
本実施形態の投影光学系ＰＬは、その投影倍率が例えば１／４、１／５又は１／８等の縮小系である。なお、投影光学系ＰＬは、等倍系及び拡大系のいずれでもよい。本実施形態においては、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸは、Ｚ軸とほぼ平行である。また、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。
【００２５】
基板ステージ２は、ベース部材６のガイド面５上を移動可能である。本実施形態においては、ガイド面５は、ＸＹ平面とほぼ平行である。基板ステージ２は、基板Ｐを着脱可能な基板保持部２Ｈを有する。本実施形態において、基板保持部２Ｈは、基板Ｐの表面（露光面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。基板ステージ駆動システム４は、リニアモータ等のアクチュエータを含む。基板ステージ２は、基板ステージ駆動システム４の作動により、基板Ｐを保持してＸＹ平面内を移動可能である。本実施形態においては、基板ステージ２は、基板保持部２Ｈで基板Ｐを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。
【００２６】
干渉計システム７は、ＸＹ平面内におけるマスクステージ１及び基板ステージ２のそれぞれの位置情報を計測する。干渉計システム７は、ＸＹ平面内におけるマスクステージ１の位置情報を計測する第１干渉計ユニット７Ａと、ＸＹ平面内における基板ステージ２の位置情報を計測する第２干渉計ユニット７Ｂとを備えている。
【００２７】
第１干渉計ユニット７Ａは、レーザ干渉計１７を備えている。第１干渉計ユニット７Ａは、レーザ干渉計１７により、マスクステージ１に配置された反射面１Ｒに計測光ＬＢを照射し、その反射面１Ｒを介した計測光ＬＢを用いて、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ方向に関するマスクステージ１（マスクＭ）の位置情報を計測する。
【００２８】
第２干渉計ユニット７Ｂは、レーザ干渉計１８を備えている。第２干渉計ユニット７Ｂは、レーザ干渉計１８により、基板ステージ２に配置された反射面２Ｒに計測光ＬＢを照射し、その反射面２Ｒを介した計測光ＬＢを用いて、Ｘ軸、Ｙ軸及びθＺ方向に関する基板ステージ２（基板Ｐ）の位置情報を計測する。
【００２９】
フォーカス・レベリング検出システム８は、基板ステージ２に保持された基板Ｐの表面の位置情報を検出する。フォーカス・レベリング検出システム８は、Ｚ軸、θＸ及びθＹ方向に関する基板Ｐの表面の位置情報を検出する。フォーカス・レベリング検出システム８は、例えば米国特許第５４４８３３２号明細書等に開示されているような、所謂、斜入射方式の多点フォーカス・レベリング検出システムを含む。フォーカス・レベリング検出システム８は、ＸＹ平面内の複数の検出点のそれぞれに対して、Ｚ軸方向と傾斜した方向から検出光を照射する照射装置８Ａと、検出点を介した検出光を受光可能な受光装置８Ｂとを備えている。
【００３０】
マスクＭを介した露光光ＥＬで基板Ｐを露光するとき、マスクステージ１の位置情報が、第１干渉計ユニット７Ａで計測される。制御装置９は、第１干渉計ユニット７Ａの計測結果に基づいて、マスクステージ駆動システム３を作動し、マスクステージ１に保持されているマスクＭの位置制御を実行する。
【００３１】
また、マスクＭを介した露光光ＥＬで基板Ｐを露光するとき、基板ステージ２の位置情報が、第２干渉計ユニット７Ｂで計測され、基板Ｐの表面の位置情報が、フォーカス・レベリング検出システム８で検出される。制御装置９は、第２干渉計ユニット７Ｂの計測結果及びフォーカス・レベリング検出システム８の検出結果に基づいて、基板ステージ駆動システム４を作動し、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの位置制御を実行する。
【００３２】
本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＹ軸方向とする。露光装置ＥＸは、基板Ｐを投影光学系ＰＬの投影領域ＰＲに対してＹ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＹ軸方向への移動と同期して、照明系ＩＬの照明領域ＩＲに対してマスクＭをＹ軸方向に移動しつつ、投影光学系ＰＬを介して基板Ｐ上の感光膜Ｒｇに露光光ＥＬを照射する。
【００３３】
ガス処理システム１２は、炭酸ガスを主成分とする所定ガスＦＧを生成可能なガス調整装置１９と、露光光ＥＬの照射領域ＰＲに配置される基板Ｐ上の感光膜Ｒｇに、所定ガスＦＧを供給する供給口１３を備えている。
【００３４】
図２は、露光光ＥＬの照射領域ＰＲに配置された基板Ｐの近傍を示す図、図３は、基板ステージ２を上方から見た平面図である。図２に示すように、本実施形態において、供給口１３は、基板Ｐ上の感光膜Ｒｇと対向する位置に配置されている。本実施形態において、供給口１３は、終端光学素子１５の近傍に配置されている。すなわち、感光膜Ｒｇの表面のうち、少なくとも一部が照射領域ＰＲに配置されているとき、供給口１３は、感光膜Ｒｇのうち、照射領域ＰＲに配置される領域とは異なる領域と対向する。供給口１３は、供給管２０を介して、ガス調整装置１９と接続されている。ガス調整装置１９は、所定ガスＦＧを、供給管２０の流路を介して、供給口１３に供給可能である。供給口１３は、所定ガスＦＧを感光膜Ｒｇに供給可能である。
【００３５】
本実施形態において、供給口１３より供給される所定ガスＦＧの比重は、酸素の比重より大きい。供給口１３より供給された所定ガスＦＧは、例えば重力の作用等により、感光膜Ｒｇの少なくとも一部を覆う。感光膜Ｒｇを覆う所定ガスＦＧは、酸素と感光膜Ｒｇとの接触を抑制する。供給口１３は、酸素と、照射領域ＰＲに配置された感光膜Ｒｇの少なくとも一部との接触を抑制するように、所定ガスＦＧを供給する。
【００３６】
本実施形態において、所定ガスＦＧは、炭酸ガス（二酸化炭素：ＣＯ２）と、炭酸ガスとは別のガスとを混合したものである。本実施形態において、別のガスは、不活性ガスを含む。不活性ガス（希ガス）は、光化学的に不活性なガスである。不活性ガスは、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）及びラドン（Ｒｎ）の少なくとも一つを含む。また、本実施形態において、別のガスは、窒素（Ｎ２）及び水素（Ｈ２）の少なくとも一方を含む。
【００３７】
また、図２及び図３に示すように、本実施形態において、基板ステージ２は、基板Ｐの周囲の少なくとも一部に配置された壁部材２１を備えている。壁部材２１は、露光光ＥＬの光路を囲むように配置される内面２２を有する。また、壁部材２１は、基板保持部２Ｈに保持された基板Ｐよりも高く形成されている。本実施形態において、壁部材２１は、ＸＹ平面内において、矩形の枠部材である。本実施形態において、壁部材２１は、基板ステージ２の上面の周縁に沿って配置されている。
【００３８】
供給口１３より供給された所定ガスＦＧは、壁部材２１で囲まれた空間内に保持される（溜められる）。したがって、壁部材２１により、供給口１３より供給された所定ガスＦＧは、基板保持部２Ｈに保持されている基板Ｐの感光膜Ｒｇを良好に覆うことができる。
【００３９】
本実施形態において、終端光学素子１５の下面１５Ｓと基板Ｐの表面（感光膜Ｒｇの表面）との間の露光光ＥＬが通過する光路を含む空間（ワーキングディスタンス）Ｋ１は、供給口１３から供給された所定ガスＦＧで満たされる。以下の説明において、終端光学素子１５の下面１５Ｓと基板Ｐの表面（感光膜Ｒｇの表面）との間の露光光ＥＬが通過する光路を含む空間Ｋ１を適宜、第１空間Ｋ１、と称する。第１空間Ｋ１は、終端光学素子１５の下面１５Ｓと基板Ｐの表面との間の局所的な空間である。
【００４０】
本実施形態において、ガス調整装置１９は、供給口１３より所定ガスＦＧが供給される第１空間Ｋ１と異なる第２空間Ｋ２のガス情報に応じて、炭酸ガスと別のガス（不活性ガス）との混合比を調整する。本実施形態において、露光装置ＥＸは、第２空間Ｋ２のガス情報を検出する検出装置２３を備えている。ガス調整装置１９は、検出装置２３の検出結果に基づいて、炭酸ガスと別のガスとの混合比を調整する。ガス調整装置１９は、第１空間Ｋ１における屈折率と、第２空間Ｋ２における屈折率とがほぼ同じになるように、炭酸ガスと別のガスとの混合比を調整する。
【００４１】
本実施形態おいて、第２空間Ｋ２は、基板ステージ２の位置情報を計測するための第２干渉計ユニット７Ｂの計測光ＬＢの光路を含む。ガス調整装置１９は、計測光ＬＢに対する第１空間Ｋ１のガスの屈折率と、第２空間Ｋ２のガスの屈折率とがほぼ同じになるように、混合比を調整する。本実施形態において、第２空間Ｋ２のガスは、内部空間１１のガス、すなわち空気である。ガス調整装置１９は、計測光ＬＢに対する所定ガスＦＧの屈折率が、空気の屈折率とほぼ同じになるように、混合比を調整する。なお、本実施形態においては、計測光ＬＢとして、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光（波長６３３ｎｍ）を用いる。
【００４２】
検出装置２３は、ガス成分検出装置を含み、第２空間Ｋ２のガス成分を検出可能である。検出装置２３は、例えば、酸素濃度計及び露点計の少なくとも一方を含む。また、検出装置２３が、ＡＰＩ−ＭＳ（大気圧イオン化質量分析計）及びＧＣ−ＭＳ（ガスクロマトグラフ質量分析計）の少なくとも一方を含んでもよい。検出装置２３は、第２干渉計ユニット７Ｂの計測光ＬＢの光路の近傍に配置されており、ガス情報として、第２空間Ｋ２のガス成分を検出可能である。検出装置２３の検出結果は、制御装置９に出力される。本実施形態において、ガス成分と、そのガス成分における屈折率との関係は、既知である。なお、ガス成分と、そのガス成分における屈折率との関係は、例えば実験及びシミュレーションの少なくとも一方を用いて、予め求めることができる。したがって、制御装置９は、上述の既知情報と、検出装置２３の検出結果とに基づいて、第２空間Ｋ２のガスの屈折率を求めることができる。
【００４３】
図４は、ガス調整装置１９を含むガス処理システム１２の一例を示す概略構成図である。ガス調整装置１９は、不活性ガス供給管２４を介して、鏡筒空間１６に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置２５を備えている。不活性ガス供給管２４は、鏡筒ＰＫに接続されている。本実施形態においては、不活性ガス供給管２４に、異物等を捕集可能なフィルタユニット２６が配置されている。これにより、鏡筒空間１６に、清浄な不活性ガスが供給される。
【００４４】
また、ガス調整装置１９は、第１空間Ｋ１に炭酸ガスを供給可能な炭酸ガス供給機構２７と、第１空間Ｋ１に不活性ガスを供給可能な不活性ガス供給機構２８と、炭酸ガス供給機構２７から供給された炭酸ガスと不活性ガス供給機構２８から供給された不活性ガスとを混合して所定ガスＦＧを生成する混合機構２９と、混合機構２９で生成された所定ガスＦＧの温度を調整する温度調整機構３０とを備えている。
【００４５】
不活性ガス供給機構２８は、不活性ガス供給管２４から分岐した配管３１と、配管３１に配置された加圧ポンプ３２と、配管３１に配置されたマスフローコントローラ等を含むガス流量制御装置３３とを含む。
【００４６】
炭酸ガス供給機構２７は、炭酸ガス供給装置３４と、炭酸ガス供給装置３４に接続された配管３５と、配管３５に配置され、異物等を捕集可能なフィルタユニット３６と、配管３５に配置されたマスフローコントローラ等を含むガス流量制御装置３７とを含む。
【００４７】
混合機構２９は、配管３１と配管３５とに接続された集合管３８と、集合管３８より供給された不活性ガスと炭酸ガスとを乱流状態で混合する乱流混合装置３９とを備えている。混合機構２９は、不活性ガスと炭酸ガスとを混合して、所定ガスＦＧを生成する。
【００４８】
温度調整装置３０は、乱流混合装置３９に接続された配管４０を流れる所定ガスＦＧの温度を調整する。温度調整装置３０は、所定ガスＦＧの温度を、内部空間１１の温度とほぼ同一の温度（例えば２３℃）に調整する。配管４０は、供給管２０を介して、供給口１３と接続されている。混合機構２９により生成され、温度調整装置３０で温度調整された所定ガスＦＧは、供給口１３に供給される。
【００４９】
次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸの動作の一例について説明する。制御装置９は、不活性ガス供給装置２５を制御して、鏡筒空間１６に不活性ガスを供給するとともに、加圧ポンプ３２を制御して、ガス流量制御装置３３に不活性ガスを供給する。
【００５０】
また、制御装置９は、炭酸ガス供給装置３４を制御して、ガス流量制御装置３７に炭酸ガスを供給する。
【００５１】
検出装置２３は、第２空間Ｋ２のガス成分を検出し、所定のサンプリング間隔で、検出結果を制御装置９に出力する。制御装置９は、所定のサンプリング間隔で、検出装置２３の検出結果をモニタする。
【００５２】
制御装置９は、検出装置２３の検出結果に基づいて、ガス流量制御装置３３、３７を制御する。例えば、制御装置９は、検出装置２３により検出された第２空間Ｋ２のガス成分に基づいて、その第２空間Ｋ２の屈折率を求め、その第２空間Ｋ２の屈折率と、第１空間Ｋ１の屈折率（混合機構２９によって生成される所定ガスＦＧの屈折率）とがほぼ同じになるように、ガス流量制御装置３３、３７を制御する。
【００５３】
本実施形態において、炭酸ガスの屈折率、不活性ガスの屈折率及び空気の屈折率は、既知である。また、炭酸ガスと不活性ガスとの混合比と、その混合比で生成された所定ガスＦＧの屈折率との関係は、既知である。なお、炭酸ガスと不活性ガスとの混合比と、その混合比で生成された所定ガスＦＧの屈折率との関係は、例えば実験及びシミュレーションの少なくとも一方を用いて、予め求めることができる。したがって、制御装置９は、上述の既知情報と、検出装置２３の検出結果とに基づいて、第１空間Ｋ１に供給される所定ガスＦＧの屈折率が、第２空間Ｋ２の空気の屈折率とほぼ同じになるように、炭酸ガスと不活性ガスとの混合比を決定することができる。
【００５４】
すなわち、制御装置９は、炭酸ガスと不活性ガスとの混合ガスである所定ガスＦＧの屈折率が検出装置２３の検出結果から求められた第２空間Ｋ２の屈折率と略同一となるように、炭酸ガスと不活性ガスとの混合比（体積比）を決定する。そして、制御装置９は、決定した混合比となるように、ガス流量制御装置３３及びガス流量制御装置３７のそれぞれを制御する。
【００５５】
ガス流量制御装置３３、３７で流量調整された炭酸ガス及び不活性ガスは、混合機構２９で混合される。混合機構２９で生成された所定ガスＦＧは、温度調整装置３０で温度調整された後、供給口１３より第１空間Ｋ１に供給される。
【００５６】
基板Ｐの露光処理を実行するために、所定のマスクＭがマスクステージ１に保持されるともに、基板Ｐが基板ステージ２に保持される。制御装置９は、供給口１３から所定ガスＦＧの供給動作を開始した後、基板Ｐの露光処理を開始する。制御装置９は、供給口１３より、少なくとも照射領域ＰＲに配置されている感光膜Ｒｇの表面の少なくとも一部に所定ガスＦＧが供給された後、照明系ＩＬによりマスクＭを露光光ＥＬで照明し、マスクＭ及び投影光学系ＰＬを介して、照射領域ＰＲに配置されている感光膜Ｒｇに露光光ＥＬを照射する。
【００５７】
本実施形態においては、感光膜Ｒｇの少なくとも一部を所定ガスＦＧで覆った状態で、感光膜Ｒｇに露光光ＥＬを照射している。所定ガスＦＧの比重は、酸素（空気）の比重より大きく、所定ガスＦＧは、感光膜Ｒｇを良好に覆うことができる。所定ガスＦＧによって、少なくとも照射領域ＰＲに配置されている感光膜Ｒｇと、内部空間１１の空気中の酸素との接触が抑制される。
【００５８】
例えば感光膜Ｒｇと酸素とが接触すると、露光光ＥＬに対する感光膜Ｒｇの感度（レジスト感度）が低下する可能性がある。例えば、酸素と接触している状態の感光膜Ｒｇに露光光ＥＬが照射されると、光化学反応によって、レジスト感度が低下する可能性がある。
【００５９】
本実施形態の感光膜Ｒｇは、ＤＮＱ−ノボラック樹脂系レジストを含み、その感光膜Ｒｇは、ラジカル重合樹脂を含む。ラジカル重合樹脂は、露光光（紫外光）ＥＬが照射された部分が硬化する。これは、露光光ＥＬの照射によって感光膜Ｒｇにラジカルが発生し、そのラジカルの発生によって、感光膜Ｒｇ中のモノマーがラジカル重合し、三次元架橋が生成されることによって、露光光ＥＬが照射された部分が硬化すると考えられる。一方、露光光ＥＬが照射されない部分、すなわち未硬化部分は、現像液（アルカリ）により溶解する。このように、感光膜Ｒｇにパターン化された露光光ＥＬが照射されることによって、硬化部分と未硬化部分とが生成され、これにより、その感光膜ＲｇにマスクＭのパターンの潜像が生成される。このようなＤＮＱ−ノボラック樹脂系レジストを含む感光膜Ｒｇでは、感光膜Ｒｇと酸素とが接触している状態において、その感光膜Ｒｇに露光光ＥＬが照射されると、レジスト感度が低下する可能性が高くなる。これは、露光光ＥＬの照射によって発生するラジカルと酸素とが結合することが、レジスト感度の低下の一因であると考えられる。
【００６０】
以下、露光光ＥＬが照射された部分の感光膜Ｒｇの反応、及びレジスト感度が低下する原理について、反応式を用いて説明する。感光膜Ｒｇに含まれる重合開始剤（光重合開始剤）をＩとした場合、その重合開始剤が露光光（紫外光）ＥＬを吸収すると、
−Ｉ  →  Ｉ＊                          …（１）
で示す反応が発生する。Ｉ＊は、光重合開始剤Ｉの励起種である。その励起種Ｉ＊に基づいて、
−Ｉ＊  →  Ｒ＊                          …（２）
で示す反応が発生する。Ｒ＊は、光重合開始剤Ｉから生成される活性ラジカルである。その活性ラジカルＲ＊に基づいて、
−Ｒ＊＋Ｍ  →  ＲＭ＊                    …（３）
で示す反応が発生する。Ｍは、モノマー、Ｍ＊は、モノマーＭの成長ラジカルである。その後、
−ＲＭ＊  ＋  Ｍ  →  ＲＭ−Ｍ＊                …（４）
で示すように、反応が進行する。すなわち、成長ラジカルＭ＊とモノマーＭとの反応が進行する。このような反応が進行することによって、
−ＲＭｍ＊  ＋  Ｍｎ＊Ｒ  →  ＲＭｍ＋ｎＲ    …（５）
で示すように、三次元架橋が生成され、現像液による溶解が抑制される。
【００６１】
ところが、上述の反応中に、感光膜Ｒｇと酸素とが接触すると、
−ＲＭ＊＋Ｏ２  →  ＲＭ＋Ｏ２＊            …（６）
で示す反応が発生する。すなわち、ラジカルが酸素によって捕獲され、ペルオキシラジカルが生成される。このように、露光光ＥＬの照射中に、感光膜Ｒｇと酸素とが接触すると、（６）式で示すように成長ラジカルＭ＊と酸素Ｏ２とが結合し、成長ラジカルＭ＊とモノマーＭとの反応が阻害される。すなわち、（４）式で示すような反応が阻害される。その結果、レジスト感度が低下する。
【００６２】
本実施形態においては、露光光ＥＬが照射されているときに、少なくとも照射領域ＰＲに配置されている感光膜Ｒｇを、炭酸ガスを主成分とする所定ガスＦＧで覆うので、感光膜Ｒｇと酸素との接触を抑制することができる。したがって、レジスト感度の低下を抑制することができる。
【００６３】
また、本実施形態においては、基板Ｐの周囲に壁部材２１が配置されているので、第１空間Ｋ１を所定ガスＦＧで良好に満たすことができ、感光膜Ｒｇと所定ガスＦＧとを良好に接触させ、感光膜Ｒｇと酸素との接触を抑制することができる。
【００６４】
また、本実施形態においては、供給口１３より供給された所定ガスＦＧの少なくとも一部が、第２空間Ｋ２に流入する可能性があるが、第２空間Ｋ２における屈折率とほぼ同じになるように、炭酸ガスと不活性ガスとの混合比が調整されているので、第２干渉計ユニット７Ｂの計測精度の低下を抑制することができる。
【００６５】
また、本実施形態においては、制御装置９は、検出装置２３の検出結果を所定のサンプリング間隔でモニタしている。したがって、例えば第２空間Ｋ２のガス成分が変動した場合でも、制御装置９は、検出装置２３の検出結果に基づいて、ガス流量制御装置３３、３７を制御して、炭酸ガスと不活性ガスとの混合比を調整することによって、第１空間Ｋ１における屈折率と第２空間Ｋ２における屈折率とを常にほぼ同じにすることができる。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態によれば、炭酸ガスを主成分とする所定ガスＦＧを感光膜Ｒｇに供給することによって、露光光ＥＬに対する感光膜Ｒｇの感度（レジスト感度）の低下を抑制することができる。したがって、露光装置ＥＸのスループットの低下、又は露光不良の発生を抑制できる。また、本実施形態によれば、デバイスの生産性の低下、又は不良デバイスの発生を抑制できる。
【００６７】
炭酸ガスは、感光膜Ｒｇとほぼ反応せず、露光に与える影響を最小限に抑えることができる。また、炭酸ガスは、無毒で、不燃性である。また、炭酸ガスに起因する環境汚染が発生する可能性は低い。また、炭酸ガスは、安価である。また、炭酸ガスは、例えば空気より熱伝導率が高く、冷却性に優れる。そのため、所定ガスＦＧを基板Ｐ及び基板ステージ２の周辺に供給することによって、基板Ｐ及び基板ステージ２等の温度上昇を抑制することができる。このように、炭酸ガスを用いる利点は多い。
【００６８】
なお、上述の実施形態においては、壁部材２１が、ＸＹ平面内において矩形の枠部材である場合を例にして説明したが、例えば図５に示す壁部材２１Ｂのように、ＸＹ平面内において基板Ｐの外形に沿う円形の枠部材でもよい。図５に示す壁部材２１Ｂは、基板ステージ２の上面において、基板Ｐ（基板保持部２Ｈ）の近傍に配置されている。こうすることによっても、第１空間Ｋ１を所定ガスＦＧで良好に満たすことができる。
【００６９】
なお、上述の実施形態においては、壁部材２１の内面２２が、感光膜Ｒｇの表面（基板Ｐの表面）に対してほぼ垂直な垂直面である場合を例にして説明したが、例えば図６に示す壁部材２１Ｃのように、感光膜Ｒｇの表面（基板Ｐの表面）に対して傾斜する傾斜部２２Ｓを含んでもよい。傾斜部２２Ｓは、壁部材２１Ｃの両端部のうち、基板ステージ２に固定される固定端とは反対側の自由端に形成される。図６に示す壁部材２１Ｃは、感光膜Ｒｇの表面とほぼ垂直な垂直部２２Ｔと、傾斜部２２Ｓとを備える。垂直部２２Ｔは、感光膜Ｒｇの表面に対して垂直な垂直面を備え、傾斜部２２Ｓは、垂直面２２Ｔに対して交差する斜面を備える。
【００７０】
壁部材２１Ｃは、傾斜部２２Ｓによって形成される開口の大きさが、固定端の開口の大きさよりも小さく形成され、傾斜部２２Ｓの少なくとも一部が基板保持部２Ｈに保持された基板Ｐの表面の＋Ｚ側に配置される。図６に示す壁部材２１Ｃの傾斜部２２Ｓは、照射領域ＰＲから離れる方向において、感光膜Ｒｇの表面に徐々に近付くように傾斜している。傾斜部２２Ｓを設けることによって、より良好に、第１空間Ｋ１を所定ガスＦＧで満たすことができる。
【００７１】
なお、上述の実施形態においては、壁部材２１（２１Ｂ、２１Ｃ）が、基板Ｐの周囲に配置されている場合を例にして説明したが、例えば図７に示す壁部材２１Ｄのように、基板Ｐを全て囲わずに、少なくとも終端光学素子１５の下面１５Ｓと基板Ｐの表面との間の第１空間Ｋ１を囲むように配置されてもよい。また、上述の実施形態においては、壁部材２１（２１Ｂ、２１Ｃ）が、基板ステージ２に配置されている場合を例にして説明したが、図７に示す壁部材２１Ｄのように、例えば投影光学系ＰＬの一部に接続されてもよい。
【００７２】
なお、上述の実施形態においては、終端光学素子１５の下面１５Ｓと基板Ｐの表面との間の第１空間Ｋ１を所定ガスＦＧで満たしているが、第１空間Ｋ１が所定ガスＦＧで全て満たされていなくても、感光膜Ｒｇが所定ガスＦＧで覆われていればよい。例えば、第１空間Ｋ１を２つの異なる雰囲気に分けてもよい。すなわち、終端光学素子１５の下面１５Ｓを含む雰囲気をチャンバユニット１０内の空気にし、感光膜Ｒｇの表面を含む雰囲気を所定ガスＦＧにしてもよい。こうすることによっても、感光膜Ｒｇと酸素との接触を抑えることができる。また、第１空間Ｋ１を２つの異なる雰囲気に分けた場合、終端光学素子１５の下面１５Ｓを含む雰囲気（クリーンエア）の屈折率と、所定ガスＦＧの屈折率とがほぼ同じに調整することによって、露光に与える影響を抑えることができる。
【００７３】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００７４】
図８は、第２実施形態に係る露光装置ＥＸの一部を示す図である。図８において、露光装置ＥＸは、所定ガスＦＧを供給する供給口１３と、供給口１３から供給された所定ガスＦＧの少なくとも一部を回収する回収口４２とを備えている。供給口１３は、基板保持部２Ｈに保持された基板Ｐの表面（感光膜Ｒｇの表面）と対向可能な位置に配置されている。回収口４２の少なくとも一部は、露光光ＥＬの照射領域ＰＲ（光路）に対して、供給口１３の外側に配置される。
【００７５】
本実施形態において、回収口４２は、基板ステージ２に配置されている。本実施形態において、回収口４２は、基板ステージ２の上面に配置されている。回収口４２は、基板保持部２Ｈに保持された基板Ｐの周囲に配置されている。本実施形態においては、基板ステージ２の上面に、壁部材２１が配置されている。回収口４２は、基板保持部２Ｈに保持された基板Ｐと壁部材２１の内面２２との間に配置されている。
【００７６】
回収口４２は、流路４３を介して、ガス回収装置４４と接続されている。ガス回収装置４４は、例えば真空システムを含む。制御装置９は、ガス回収装置４４を作動することによって、所定ガスＦＧを含む回収口４２の近傍のガスを、回収口４２より回収することができる。
【００７７】
制御装置９は、少なくとも基板Ｐの感光膜Ｒｇに露光光ＥＬが照射されているときに、感光膜Ｒｇの少なくとも一部を覆うように、供給口１３より所定ガスＦＧを供給する。また、制御装置９は、供給口１３を用いる所定ガスＦＧの供給動作と並行して、回収口４２を用いるガス回収動作を実行する。
【００７８】
本実施形態によれば、供給口１３より供給された所定ガスＦＧの少なくとも一部は、回収口４２に向かって流れる。すなわち供給口１３を用いる所定ガスＦＧの供給動作の少なくとも一部と並行して、回収口４２を用いる回収動作を実行することによって、供給口１３より供給される所定ガスＦＧの流れを整えることができる。これにより、感光膜Ｒｇを所定ガスＦＧで良好に覆うことができるとともに、基板ステージ２の外側への所定ガスＦＧの流出を抑制することができる。
【００７９】
なお、本実施形態においては、回収口４２が基板ステージ２に配置されている場合を例にして説明したが、基板ステージ２の周囲の少なくとも一部に配置されてもよい。例えば、図９に示すように、回収口４２Ｂがベース部材６の周囲を囲むように配置されていてもよい。図９において、回収口４２Ｂは、露光光ＥＬの照射領域ＰＲに対して、供給口１３の外側に配置され、供給口１３より低い位置に配置されている。回収口４２Ｂは、流路４３Ｂを介して、ガス回収装置４４Ｂと接続されている。
【００８０】
なお、基板ステージ２に回収口４２を配置するとともに、基板ステージ２の周囲に回収口４２Ｂを配置することも、もちろん可能である。
【００８１】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００８２】
図１０は、第３実施形態に係る露光装置ＥＸの一例を示す図である。図１０において、露光装置ＥＸは、基板保持部２Ｈに保持された基板Ｐの感光膜Ｒｇと対向し、露光光ＥＬを透過可能な光学部材４５を備えている。光学部材４５は、例えば石英で形成されており、露光光ＥＬを透過可能である。光学部材４５は、終端光学素子１５と基板Ｐとの間に配置される。
【００８３】
感光膜Ｒｇと対向する光学部材４５の下面４５Ｓは、感光膜Ｒｇの表面（基板Ｐの表面）とほぼ平行である。すなわち、光学部材４５の下面４５Ｓは、ＸＹ平面とほぼ平行である。また、本実施形態において、光学部材４５は、平行平板である。終端光学素子１５の下面１５Ｓと対向する光学部材４５の上面４５Ｕは、ＸＹ平面とほぼ平行である。
【００８４】
本実施形態において、感光膜Ｒｇと光学部材４５との間の空間Ｋ１ａに、所定ガスＦＧが供給される。本実施形態において、供給口１３Ｄが、光学部材４５に配置されている。供給口１３Ｄは、露光光ＥＬの照射領域ＰＲの外側に配置されている。供給口１３Ｄは、光学部材４５に形成された内部流路２０Ｄを介して、所定ガスＦＧを供給可能なガス調整装置１９と接続されている。ガス調整装置１９は、第２干渉計ユニット７Ｂの計測光ＬＢの光路を含む第２空間Ｋ２における屈折率と、空間Ｋ１ａにおける屈折率とがほぼ同じになるように、所定ガスＦＧを供給する。
【００８５】
本実施形態において、供給口１３Ｄは、感光膜Ｒｇと対向する光学部材４５の下面４５Ｓに配置されている。供給口１３Ｄは、光学部材４５の下面４５Ｓと感光膜Ｒｇの表面との間の空間Ｋ１ａに所定ガスＦＧを供給する。供給口１３Ｄより供給された所定ガスＦＧは、感光膜Ｒｇを覆う。供給口１３Ｄより供給された所定ガスＦＧは、光学部材４５の下面４５Ｓと感光膜Ｒｇの表面との間の空間Ｋ１ａを満たす。
【００８６】
本実施形態において、光学部材４５の下面４５Ｓが感光膜Ｒｇの表面に対し、非接触で、かつ近接した状態で配置されている。したがって、光学部材４５の下面４５Ｓと感光膜Ｒｇの表面との間に、所定の間隙（ギャップ）ＧＰ１が形成される。本実施形態においては、供給口１３Ｄより供給される所定ガスＦＧの力によって、ギャップＧＰ１が形成される。本実施形態においては、光学部材４５の下面４５Ｓと感光膜Ｒｇの表面（基板Ｐの表面）との間に、ガスベアリングが形成される。光学部材４５の下面４５Ｓは、供給口１３Ｄより供給された所定ガスＦＧを、照明領域ＰＲにガイドすることができる。供給口１３Ｄより供給された所定ガスＦＧは、光学部材４５の下面４５Ｓ及び基板Ｐの表面にガイドされて、照明領域ＰＲに供給される。
【００８７】
また、本実施形態において、露光装置ＥＸは、光学部材４５を柔軟に支持する支持機構４６を備えている。本実施形態において、支持機構４６は、鏡筒ＰＫの少なくとも一部に接続されている。支持機構４６は、フレクシャ機構（歪み開放機構）４７を含む。支持機構４６に支持された光学部材４５は、揺動（微動）可能である。支持機構４６に支持された光学部材４５の上面４５Ｕと、終端光学素子１５の下面１５Ｓとは、所定の間隙（ギャップ）ＧＰ２を介して対向する。
【００８８】
照明系ＩＬによりマスクＭに照射された露光光ＥＬは、マスクＭを介して、投影光学系ＰＬに入射し、終端光学素子１５の下面１５Ｓより射出される。終端光学素子１５の下面１５Ｓより射出された露光光ＥＬは、光学部材４５の上面４５Ｕに入射し、光学部材４５を通過して、光学部材４５の下面４５Ｓより射出され、空間Ｋ１ａを通過して、感光膜Ｒｇに照射される。本実施形態においては、供給口１３Ｄより供給される所定ガスＦＧの単位時間の供給量を抑制しつつ、照射領域ＰＲに配置される感光膜Ｒｇを所定ガスＦＧで良好に覆うことができる。
【００８９】
また、図１１に示すように、光学部材４５の下面４５Ｓに、排気口４８を設けることができる。排気口４８は、露光光ＥＬの照射領域ＰＲ（光路）に対して、供給口１３Ｄの外側に配置されている。排気口４８は、光学部材４５の内部に形成された内部流路４３Ｄを介して、例えば真空システムを含むガス回収装置４４に接続されている。
【００９０】
制御装置９は、供給口１３Ｄを用いるガス供給動作と、排気口４８を用いるガス排気動作（ガス吸引動作）とを並行して実行する。これにより、光学部材４５の下面４５Ｓと感光膜Ｒｇの表面との間に、真空予圧型ガスベアリングが形成される。排気口４８を設けることにより、光学部材４５の下面４５Ｓと感光膜Ｒｇの表面との間の空間Ｋ１ａの外側への所定ガスＦＧの流出を抑制することができる。
【００９１】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００９２】
図１２は、第４実施形態に係る露光装置ＥＸの一部を示す側断面図、図１３は、露光装置ＥＸの一部を模式的に示す斜視図である。
【００９３】
図１２及び図１３において、露光装置ＥＸは、所定ガスＦＧを供給する供給口１３Ｅと、供給口１３Ｅから供給された所定ガスＦＧを露光光ＥＬの照射領域ＰＲへガイドするガイド部材５０とを備えている。本実施形態において、ＸＹ平面内における終端光学素子１５の入射面１５Ｕの大きさは、射出面１５Ｓの大きさより大きい。入射面１５Ｕと射出面１５Ｓとを結ぶ終端光学素子１５の側面１５Ｆは、照射領域ＰＲから離れる方向において、感光膜Ｒｇの表面から徐々に離れるように傾斜する斜面である。
【００９４】
本実施形態において、ガイド部材５０は、照射領域ＰＲの周囲に、照射領域ＰＲから離れる方向において、感光膜Ｒｇの表面から徐々に離れるように傾斜する内側面（ガイド面）５１を有する筒部材である。ガイド部材５０は、終端光学素子１５の周囲に配置されている。本実施形態において、ガイド部材５０のガイド面５１と、終端光学素子１５の側面１５Ｆとは、所定の間隙（ギャップ）ＧＰ３を介して対向する。
【００９５】
供給口１３Ｅは、ガイド部材５０のガイド面５１の一部に配置されている。供給口１３Ｅは、ガイド面５１に所定ガスＦＧを供給する。本実施形態おいて、供給口１３Ｅは、２つ配置されており、各供給口１３Ｅのそれぞれは、終端光学素子１５の円周方向に関して同一方向に沿って所定ガスＦＧを流すように配置されている。すなわち、本実施形態において、供給口１３Ｅは、露光光ＥＬの照射領域ＰＲ（光路）に対して一方の側に配置された第１供給口１３１と、他方の側に配置された第２供給口１３２とを含む。ガイド部材５０のガイド面５１と、終端光学素子１５の側面１５Ｆとの間のギャップＧＰ３は、供給口１３Ｅ（１３１、１３２）より供給される所定ガスＦＧが流れる流路を形成する。
【００９６】
本実施形態において、終端光学素子１５の側面１５Ｆの下端と、ガイド部材５０のガイド面５１の下端との間に開口５２が形成される。本実施形態において、開口５２は、ＸＹ平面内においてほぼ円環状である。ギャップＧＰ３を流れた所定ガスＦＧは、開口５２を介して、終端光学素子１５の下面１５Ｓと感光膜Ｒｇとの間の局所的な第１空間Ｋ１に供給される。本実施形態において、開口５２は、照射領域ＰＲに配置された感光膜Ｒｇに所定ガスＦＧを供給する供給口として機能する。
【００９７】
ガイド部材５０は、感光膜Ｒｇ上において、所定ガスＦＧの渦流が生成されるように、第１、第２供給口１３１、１３２より供給された所定ガスＦＧをガイドする。第１、第２供給口１３１、１３２のそれぞれから供給された所定ガスＦＧの少なくとも一部は、ガイド部材５０のガイド面５１に供給され、そのガイド面５１にガイドされつつ、第１空間Ｋ１に向かってギャップＧＰ３を流れる。これにより、感光膜Ｒｇが所定ガスＦＧで覆われる。また、第１空間Ｋ１において、所定ガスＦＧの渦流が生成される。渦流が生成されることによって、第１空間Ｋ１に淀みが発生することを抑制でき、その第１空間Ｋ１を、第１、第２供給口１３１、１３２より供給されるフレッシュな所定ガスＦＧで常に満たすことができる。また、渦流を生成することによって、酸素等、所定ガスＦＧより比重が小さいガスを、第１空間Ｋ１の外側に排出することができる。
【００９８】
＜第５実施形態＞
次に、第５実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【００９９】
図１４は、第５実施形態に係る露光装置ＥＸの一部を示す図である。第５実施形態の露光装置ＥＸは、第４実施形態の露光装置ＥＸの変形例である。図１４に示すように、本実施形態の露光装置ＥＸは、上述の第４実施形態と同様、ガイド部材５０を備えている。ガイド部材５０は、終端光学素子１５との間で、感光膜Ｒｇに所定ガスＦＧを供給する供給口として機能する開口５２を形成する。
【０１００】
第５実施形態において、露光装置ＥＸは、露光光ＥＬの光路に対して開口５２の外側に配置され、第２ガスＧ２を供給する第２開口５４を備えている。第２開口５４は、終端光学素子１５の下面１５Ｓと感光膜Ｒｇとの間の第１空間Ｋ１と、その第１空間Ｋ１に対して外側の外部空間Ｋ３とのガスの移動を抑制するように、第２ガスＧ２を供給する。本実施形態において、第２ガスＧ２は、所定ガスＦＧである。なお、第２ガスＧ２が、所定ガスＦＧとは別のガス（例えば不活性ガス）でもよい。
【０１０１】
本実施形態において、露光装置ＥＸは、ガイド部材５０の周囲に配置された第２ガイド部材５６を備えている。第２ガイド部材５６は、照射領域ＰＲの周囲に、照射領域ＰＲから離れる方向において、感光膜Ｒｇの表面から徐々に離れるように傾斜する内側面（ガイド面）５７を有する筒部材である。第２ガイド部材５６は、ガイド部材５０の周囲に配置されている。本実施形態において、第２ガイド部材５６の内側面５７と、ガイド部材５０の外側面５８とは、所定の間隙（ギャップ）ＧＰ４を介して対向する。
【０１０２】
第２ガイド部材５０の所定位置に、ギャップＧＰ４に対して第２ガスＧ２を供給可能な供給口１３Ｆが配置されている。本実施形態おいて、供給口１３Ｆは、第２ガイド部材５０の内側面５７に２つ配置されている。なお、供給口１３Ｆは、１つでもよいし、３つ以上の複数でもよい。第２ガイド部材５０の内側面５７と、ガイド部材５０の外側面５８との間のギャップＧＰ４は、供給口１３Ｆより供給される第２ガスＧ２が流れる流路を形成する。
【０１０３】
本実施形態において、第２開口５４は、ガイド部材５０の外側面５８の下端と、第２ガイド部材５６の内側面５７の下端との間に形成される。本実施形態において、第２開口５４は、ＸＹ平面内において、ほぼ円環状である。ギャップＧＰ４を流れた第２ガスＧ２は、第２開口５４を介して、第１空間Ｋ１の周囲に供給される。第２開口５４は、第１空間Ｋ１と外部空間Ｋ３とのガスの移動を抑制するように、第１空間Ｋ１の周囲に向けて第２ガスＧ２を供給する。
【０１０４】
第２ガイド部材５６は、第２ガスＧ２が第１空間Ｋ１の周囲を流れるように、第２ガスＧ２をガイドする。これにより、第１空間Ｋ１と外部空間Ｋ３とのガスの移動を抑制することができる。例えば、第２開口５４より供給される第２ガスＧ２によって、外部空間Ｋ３のガス（本実施形態においては、内部空間１１の空気）が、第１空間Ｋ１に流入することを抑制することができる。したがって、露光光ＥＬの照射領域ＰＲに配置された感光膜Ｒｇと酸素との接触を抑制することができる。
【０１０５】
＜第６実施形態＞
次に、第６実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【０１０６】
図１５は、第６実施形態に係る露光装置ＥＸの一例を示す図である。上述の各実施形態においては、供給口１３が、基板保持部２Ｈに保持された基板Ｐの表面（感光膜Ｒｇの表面）の上方に配置され、基板Ｐの表面と対向可能である場合を例にして説明したが、第６実施形態の特徴的な部分は、供給口１３Ｈが、基板保持部２Ｈに保持された基板Ｐの表面（感光膜Ｒｇの表面）の下方（周囲）に配置されている点にある。
【０１０７】
図１５において、供給口１３Ｈは、基板ステージ２に配置されている。本実施形態において、供給口１３Ｈは、基板ステージ２の上面に配置されている。供給口１３Ｈは、基板保持部２Ｈに保持された基板Ｐの周囲に配置されている。基板ステージ２の上面に壁部材２１が配置されており、供給口１３Ｈは、基板保持部２Ｈに保持された基板Ｐと壁部材２１の内面２２との間に配置されている。
【０１０８】
供給口１３Ｈは、流路２０Ｈを介して、ガス調整装置１９Ｈと接続されている。ガス調整装置１９Ｈは、所定ガスＦＧを供給可能である。ガス調整装置１９Ｈは、例えば第２干渉計ユニット７Ｂの計測光ＬＢの光路を含む第２空間Ｋ２における屈折率とほぼ同じ屈折率の所定ガスＦＧを供給する。供給口１３Ｈは、上方に向けて所定ガスＦＧを供給する。供給口１３Ｈより供給された所定ガスＦＧは、基板保持部２Ｈに保持されている基板Ｐの感光膜Ｒｇを覆う。
【０１０９】
制御装置９は、少なくとも基板Ｐの感光膜Ｒｇに露光光ＥＬが照射されているときに、感光膜Ｒｇの少なくとも一部を覆うように、供給口１３Ｈより所定ガスＦＧを供給する。本実施形態においても、感光膜Ｒｇの感度の低下を抑制することができる。
【０１１０】
＜第７実施形態＞
次に、第７実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
【０１１１】
図１６は、第７実施形態に係る露光装置ＥＸの一例を示す図である。図１６において、基板Ｐ上に、光学部材４５Ｂが配置されている。光学部材４５Ｂは、終端光学素子１５と基板Ｐとの間に配置される。光学部材４５Ｂは、露光光ＥＬを透過可能な平行平板４５１と、平行平板４５１の下面の周縁領域と接続された周壁部材４５２とを含む。平行平板４５１は、終端光学素子１５の下面１５Ｓと対向する。周壁部材４５２は、基板Ｐを取り囲むように、基板ステージ２に支持される。基板Ｐの表面（感光膜Ｒｇの表面）と、平行平板４５１と、周壁部材４５２との間に、所定の空間Ｋ１ｂが形成される。なお、周壁部材４５２は、基板ステージ２ではなく、基板保持部２Ｈで保持されてもよい。
【０１１２】
周壁部材４５２の少なくとも一部に、空間Ｋ１ｂに対して所定ガスＦＧを供給する供給口１３Ｊが配置されている。また、周壁部材４５２の少なくとも一部に、空間Ｋ１ｂのガスを排出する排出口６０が配置されている。
【０１１３】
終端光学素子１５の下面１５Ｓから射出された露光光ＥＬは、平行平板４５１を透過し、空間Ｋ１ｂを介して、感光膜Ｒｇに照射される。少なくとも感光膜Ｒｇに露光光ＥＬが照射されるときに、空間Ｋ１ｂに所定ガスＦＧが供給され、照射領域ＰＲに配置される感光膜Ｒｇが所定ガスＦＧで覆われる。
【０１１４】
本実施形態において、光学部材４５Ｂは、基板Ｐが基板保持部２Ｈに搬入（ロード）された後、不図示の着脱装置によって、基板ステージ２に取り付けられる。また、基板Ｐに対する露光処理が終了した後、着脱装置は、光学部材４５Ｂを基板ステージ２から取り外す。光学部材４５Ｂが基板ステージ２から取り外された後、基板Ｐの搬出（アンロード）が行われる。
【０１１５】
なお、上述の各実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
【０１１６】
露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
【０１１７】
さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板Ｐ上に転写した後、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【０１１８】
また、例えば米国特許第６６１１３１６号明細書に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。また、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。
【０１１９】
また、露光装置ＥＸとして、米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６４００４４１号明細書、米国特許第６５４９２６９号明細書、米国特許第６５９０６３４号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６２６２７９６号明細書等に開示されているような、複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置を採用することもできる。
【０１２０】
更に、例えば米国特許第６８９７９６３号明細書、欧州特許出願公開第１７１３１１３号明細書等に開示されているような、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。
【０１２１】
また、上述の実施形態は、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。
【０１２２】
露光装置の種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【０１２３】
なお、上述の各実施形態においては、レーザ干渉計を含む干渉計システムを用いて各ステージの各位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば各ステージに設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。
【０１２４】
なお、上述の各実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６７７８２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する可変成形マスク（電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる）を用いてもよい。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしても良い。
【０１２５】
上述の各実施形態においては、投影光学系ＰＬを備えた露光装置を例に挙げて説明してきたが、投影光学系ＰＬを用いない露光装置及び露光方法に本発明を適用することができる。このように投影光学系ＰＬを用いない場合であっても、露光光はレンズ等の光学部材を介して基板に照射される。
【０１２６】
また、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板Ｐ上に形成することによって、基板Ｐ上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）にも本発明を適用することができる。
【０１２７】
上述の各実施形態の露光装置は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０１２８】
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１７に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを介した露光光で基板を露光すること、及び露光された基板を現像することを含む基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【０１２９】
なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】第１実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態に係る露光装置の一例を示す拡大図である。
【図３】第１実施形態に係る基板ステージの一例を示す平面図である。
【図４】第１実施形態に係るガス処理システムの一例を示す構成図である。
【図５】第１実施形態に係る基板ステージの一例を示す平面図である。
【図６】第１実施形態に係る露光装置の一例を示す拡大図である。
【図７】第１実施形態に係る露光装置の一例を示す拡大図である。
【図８】第２実施形態に係る露光装置の一例を示す拡大図である。
【図９】第２実施形態に係る露光装置の一例を示す拡大図である。
【図１０】第３実施形態に係る露光装置の一例を示す拡大図である。
【図１１】第３実施形態に係る露光装置の一例を示す拡大図である。
【図１２】第４実施形態に係る露光装置の一例を示す拡大図である。
【図１３】第４実施形態に係る露光装置の一例を示す斜視図である。
【図１４】第５実施形態に係る露光装置の一例を示す拡大図である。
【図１５】第６実施形態に係る露光装置の一例を示す拡大図である。
【図１６】第７実施形態に係る露光装置の一例を示す拡大図である。
【図１７】マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
【０１３１】
２…基板ステージ、７…干渉計ユニット、９…制御装置、１２…ガス処理システム、１９…ガス調整装置、１３…供給口、１５…終端光学素子、２１…壁部材、２３…検出装置、４２…回収口、４５…光学部材、４５Ｓ…下面、４６…支持機構、４８…排気口、５０…ガイド部材、５１…ガイド面、５２…開口、５４…第２開口、５６…第２ガイド部材、１３１…第１供給口、１３２…第２供給口、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＦＧ…所定ガス、Ｋ１…第１空間、Ｋ２…第２空間、Ｐ…基板、ＰＲ…照射領域、Ｒｇ…感光膜、Ｗ…基材
【図１】
2009141190.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2009141190.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009141190.tif 000009
【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】
2009141190.tif 000017
【図１６】
2009141190.tif 000018
【図１７】
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