(57)【要約】マスクの周囲の気体を露光光を透過する気体で置換する場合に、露光開始までの準備時間を短縮して、高い生産性を得ることができる露光方法及び装置である。露光光でレチクル（Ｒ）及び投影光学系（ＰＬ）を介してウエハ（Ｗ）を露光するに際して、露光時にレチクル（Ｒ）が配置されるレチクル室（２）内の気体を露光光を透過する透過性ガスで置換する。次の露光工程で使用されるレチクル（Ｒ５）を、受け渡し室（４２）においてレチクルケース（２２）から取り出してからレチクル室（２）内に搬送する前に、ガス置換室（１６）内でレチクル（Ｒ５）の近傍の気体をその透過性ガスで置換し、ガス置換室（１６）とレチクル室（２）との間の搬送経路上で、レチクル（Ｒ５）を一時保管する。
2002093626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光ビームでマスクを照明し、前記マスク及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法であって、
前記露光ビームの光路のうち、前記マスクが配置される光路を含む空間を囲むマスク室内の気体を前記露光ビームを透過する透過性ガスで置換し、
前記マスク室に前記マスクを搬送する前に、ガス置換室内で前記マスクの近傍の気体を前記透過性ガスで置換し、
前記ガス置換室から前記マスク室に前記マスクを搬送する前に、前記マスクを一時保管することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記マスクにはマスク面を保護するための保護部材が設けられており、
前記ガス置換室から前記マスク室に前記マスクを搬送する前に、前記マスクと前記保護部材との少なくとも一方に付着した異物の検査を行うことを特徴とする請求の範囲１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記ガス置換室から前記マスク室に前記マスクを搬送する前に、前記マスクの光洗浄を行うとともに、
前記光洗浄は、前記マスクを一時保管するマスク保管室内で行われることを特徴とする請求の範囲２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記マスクの近傍は、前記マスク面と前記保護部材との間の空間を含むことを特徴とする請求の範囲３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記一時保管されるマスクは、少なくとも一枚であることを特徴とする請求の範囲１、２、又は３に記載の露光方法。
【請求項６】
前記ガス置換室から前記マスク室に前記マスクを搬送する前に、前記マスクを光洗浄することを特徴とする請求の範囲２又は３に記載の露光方法。
【請求項７】
前記マスクは、前記ガス置換室と前記マスク室との間の第１の搬送経路上に設けられる第１保管空間、又は前記ガス置換室から該第１の搬送経路に交差する方向に延びる第２の搬送経路上の第２保管空間で一時保管されることを特徴とする請求の範囲１に記載の露光方法。
【請求項８】
前記露光ビームは、真空紫外域の光であることを特徴とする請求の範囲１〜４、７の何れか一項に記載の露光方法。
【請求項９】
露光ビームでマスクを照明し、前記マスク及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置であって、
前記露光時に前記マスクが配置される空間を囲むとともに、内部の気体が前記露光ビームを透過する透過性ガスで置換されるマスク室と、
前記マスクを前記マスク室内に搬送する搬送経路上に配置されて、前記マスクの近傍の気体を前記透過性ガスで置換する気体置換機構と、
該気体置換機構から前記マスク室に前記マスクを搬送する前に、前記マスクを一時保管するとともに、内部の気体が前記透過性ガスで置換される第１のマスク保管室とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
前記気体置換機構の一部に、又は前記気体置換機構と前記マスク室との間に、前記マスク、又は該マスクを保護するための保護部材上の異物を検査する異物検査装置を設けたことを特徴とする請求の範囲９に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記第１のマスク保管室は、少なくとも一枚の前記マスクを保管することを特徴とする請求の範囲１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記露光ビームは、真空紫外城の光であることを特徴とする請求の範囲９又は１０に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記マスク室に前記マスクを搬送する前に、前記マスクの光洗浄を行うための紫外線照射機構を有することを特徴とする請求の範囲９、１０、又は１１に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記マスクの搬送経路は、前記ガス置換室と前記マスク室との間の第１の搬送経路と、前記ガス置換室から前記第１の搬送経路に対して交差する方向に延びる第２の搬送経路とを有することを特徴とする請求の範囲１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記気体置換機構、前記マスク保管室、又は前記マスク室の少なくとも一つの空間内の気体をイオン化するイオナイザを設けたことを特徴とする請求の範囲９〜１４の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記マスクがマスクケースに収納された状態で載置されるマスクポートと、
前記マスクケースから前記マスクを取り出すマスクケース開閉機構と、
該マスクケース開閉機構から前記気体置換機構に前記マスクを搬送する前に、前記マスクを保管する第２のマスク保管室とを有することを特徴とする請求の範囲９〜１５の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記第２のマスク保管室は、大気雰囲気でマスクを保持することを特徴とする請求の範囲１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記気体置換機構は、前記マスクのマスク面を保護する保護部材の変位をモニタするためのセンサを有することを特徴とする請求の範囲９〜１７の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記気体置換機構は、前記マスクと該マスクのマスク面を保護するための保護部材とで囲まれた空間内の気体を前記透過性ガスで置換する給排気機構を有することを特徴とする請求の範囲９〜１８の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記第１のマスク保管室は、前記露光で使用されたマスクの内の少なくとも一部を保管することを特徴とする請求の範囲９〜１９の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２１】
露光ビームの光路中に基板を搬送する搬送方法であって、
前記露光ビームの光路のうち、前記基板が配置される光路を含む空間を囲む基板室内の気体を前記露光ビームを透過する透過性ガスで置換し、
前記基板室に前記基板を搬送する前に、前記基板近傍の気体をガス置換室で前記透過性ガスに置換し、
前記ガス置換室から前記基板室に前記基板を搬送する前に、前記基板を一時保管することを特徴とする搬送方法。
【請求項２２】
前記ガス置換室から前記基板室に前記基板を搬送する前に、前記基板に付着した異物の検査を行うことを特徴とする請求の範囲２１に記載の搬送方法。
【請求項２３】
露光ビームの光路中に基板を搬送する搬送装置において、
前記露光ビームの光路のうち、前記基板が配置される光路を含む空間を囲む基板室と、
前記基板室に前記基板を搬送する前に前記基板の近傍の気体を前記露光ビームが透過する透過性ガスで置換する気体置換機構と、
前記気体置換機構から前記基板室に前記基板を搬送する前に前記基板を一時保管する第１の基板保管室とを有することを特徴とする搬送装置。
【請求項２４】
前記基板が基板ケースに収納された状態で載置される基板ポートと、
前記基板ケースから前記基板を取り出す基板ケース開閉機構と、
該基板ケース開閉機構から前記気体置換機構に前記基板を搬送する前に、前記基板を保管する第２の基板保管室とを有することを特徴とする請求の範囲２３に記載の搬送装置。
【請求項２５】
請求の範囲１〜４、７の何れか一項に記載の露光方法を用いてデバイスパターンをワークピース上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、例えば半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程中で、マスクに形成されたパターンを基板上に転写する際に使用される露光方法及び装置に関する。更に本発明は、フォトリソグラフィ工程中でそのマスクや基板を搬送する際に使用される基板の搬送方法及び装置に関する。
背景技術
半導体集積回路、液晶ディスプレイ等の電子デバイスの微細パターンを形成するためのフォトリソグラフィ工程では、形成すべきパターンを４〜５倍程度に比例拡大して描画したマスクとしてのレチクル（又はフォトマスク等）のパターンを、一括露光方式又は走査露光方式の投影露光装置を用いて被露光基板としてのウエハ（又はガラスプレート等）上に縮小転写する方法が用いられている。これらの露光装置においては、半導体集積回路等の微細化に対応するために、その露光波長がより短波長側にシフトして来ている。現在、その露光波長はＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍが主流となっているが、より短波長の実質的に真空紫外域（ＶＵＶ：Ｖａｃｕｕｍ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）とみなすことができる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、更に短い波長１５７ｎｍのＦ２レーザや、波長１２６ｎｍのＡｒ２レーザ等の真空紫外域の露光光源を使用する露光装置の提案も行なわれている。
このような１９０ｎｍ程度以下の波長域の光は、露光波長が２００〜４００ｎｍ程度の従来の露光装置において、露光光の光路上に存在していた多くの気体、例えば酸素、水蒸気、二酸化炭素、及び炭化水素ガス（有機系ガス）等の気体（以下、「吸収性ガス」と称する。）による吸収が極めて大きい。そこで、真空紫外光を用いる露光装置では、露光光の光路から吸収性ガスを排除するために、その光路の気体を露光光に対して比較的吸収の少ない窒素や希ガス等の気体（以下、「低吸収性ガス」と称する。）で置換する必要がある。これは、実質的に真空紫外域で最も長波長のＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）でも同様である。
その低吸収性ガスのうちで実際に光路上の気体を置換するために使用される気体は、「パージガス」と呼ばれている。このパージガスで置換すべき光路は、露光光源からウエハに至るまでの光路の大部分である。
また、露光装置や成膜装置等の総合的な処理能力及び集積回路の生産性を向上するためには、ウエハの大面積化が有効であり、これまでにウエハの直径は４インチから５，６，８インチへと順次拡大されて来ている。そして、次世代のウエハの直径は１２インチ、即ち３００ｍｍである。
上記の如く露光ビームとして真空紫外光を使用する場合には、レチクルが配置される空間（レチクル室）の内部もパージガスで置換する必要がある。しかしながら、一般に半導体製造工場内において、レチクルは、大気環境下（空気中）に保管されており、その保管中のレチクルを露光装置に搬入する際には、その都度、その周辺の気体環境をパージガスで置換する必要がある。このためには、レチクルの搬送経路上にパージガスの置換機構を設ける必要がある。
また、露光装置において、レチクル上のパターンに塵や化学的汚染物等の異物が付着すると、その部分のパターンの透過率が低下し、ウエハへのパターン誤転写の要因となる。そこで、そのような異物の付着を防止するために、従来より一般にレチクルのパターン面（レチクル面）は、高さ４〜７ｍｍ程度のペリクルフレームと呼ばれる金属製の枠を介して、ペリクルと呼ばれる厚さ１μｍ程度の防塵膜で覆われていた。レチクル面とペリクルとの間の空間への異物の侵入を防ぐために、そのレチクル面、ペリクル、及びペリクルフレームで囲まれた空間（以下、「ペリクル空間」とも言う。）は、或る程度の気密構造に保たれている。但し、完全な気密構造とすると、台風等による気圧低下に依って内外の気圧差が生じ、ペリクルが膨張して破損する恐れがある。そこで、微小な通気孔をペリクルフレームに設けて、或る程度の通気性を確保している。一方、あまり、通気性を高めると、異物が侵入し易くなるため、上記通気性には制限がある。
そして、そのペリクル空間内に吸収性ガスが存在していた場合も、露光光を大きく吸収するため、露光時にはペリクル空間内もパージガス（低吸収性ガス）で置換する必要がある。しかしながら、上記の通り、このペリクル空間は外部との通気性が悪く、短時間で気体の置換を行なうことは困難である。また、上記の如き吸収性ガスのうち、特に水蒸気については、レチクル面等に化学的に吸着され易く、これを完全に除去するには、或る程度長時間の気体置換工程が必要となる。
一方、露光装置には、半導体集積回路の生産性を高めるために、より高い生産性が求められている。このためには、単位時間当たりに何枚のウエハを処理できるかというスループットを高めることと、露光開始指令から実際に露光が開始されるまでに必要な準備時間を短くすることとが要求される。これに対して、上記のペリクル空間内をパージガスで置換する際に長い時間を要すると、上記の準備時間が長くなって、生産性が低くなるという不都合がある。
また、上記のようにウエハ直径が３００ｍｍにもなると、１枚のウエハの重量が増し、１ロット分のウエハの収納されたケースを人力で搬送することは困難となる。そのため、３００ｍｍウエハ時代には、レチクルも含めた搬送系の自動化が必須となり、レチクルの搬送形態が、従来と大きく変更されることになる。
同様に、ウエハに関しても、露光時にはその周囲がパージガスで置換されているため、例えばレジストコータから露光装置にウエハを搬送するような場合には、そのウエハの周囲の気体をパージガスで置換するための準備時間をできるだけ短縮することが望ましい。
本発明は斯かる点に鑑み、マスクの周囲の気体をパージガスで置換する場合に、露光開始までの準備時間を短縮して高い生産性の得られる露光技術、及び搬送技術を提供することを第１の目的とする。
更に本発明は、マスクのパターン面を保護するための保護部材（防塵膜）が設けてあり、且つそのマスクの周囲（パターン面と保護部材との間の空間）の気体をパージガスで置換する場合に、露光開始までの準備時間を短縮して高い生産性の得られる露光技術、及び搬送技術を提供することを第２の目的とする。
更に本発明は、ウエハなどの基板の周囲の気体をパージガスで置換する場合に、露光開始までの準備時間を短縮して高い生産性の得られる露光技術、及び搬送技術を提供することを第３の目的とする。
発明の開示
本発明による第１の露光方法は、露光ビームでマスク（Ｒ）を照明し、そのマスク及び投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）を露光する露光方法であって、その露光ビームの光路のうち、そのマスクが配置される光路を含む空間を囲むマスク室（２）内の気体をその露光ビームを透過する透過性ガスで置換し、そのマスク室にそのマスクを搬送する前に、ガス置換室（１６）内でそのマスクの近傍の気体をその透過性ガスで置換し、そのガス置換室からそのマスク室にそのマスクを搬送する前に、そのマスクを一時保管するものである。
斯かる本発明によれば、例えば露光装置内の処理手順データ又は半導体素子製造工場内のホストコンピュータからの指示に基づいて、次以降の露光プロセスで使用するマスクを、そのガス置換室（１６）に搬送して、そのマスク近傍の気体をその透過性ガスで置換する。その後、そのマスクは、所定の保管機構内に保管されて、現在の露光プロセスの終了を待つ。現在の露光プロセスが終了すると、現在使用中であったマスクは搬出され、代わりに上記のように一時保管されていたマスクが、そのマスク室内の露光位置へと搬入され、次の露光動作が開始される。
従って、例えば次に露光対象となるマスクの周辺環境を透過性ガスで置換するガス置換工程は、現在のマスクを用いた露行プロセスと並行して、バックグラウンドで処理されるため、マスクの周辺環境を透過性ガスで置換するために必要な時間によって生じる、露光装置の処理能力低下を防止することが可能になる。
このとき、そのマスクにマスク面を保護するための保護部材（７４）が設けられている場合に、そのガス置換室からそのマスク室にそのマスクを搬送する前に、そのマスクとその保護部材との少なくとも一方に付着した異物の検査を行うことが望ましい。例えばそのガス置換室からそのマスク室までの搬送経路上で、即ちそのマスク近傍の気体をその透過性ガスで置換する際に、又は置換した後で、そのマスクの異物の検査を行うことができる。更に、透過性ガスによる置換時、又は一時的な保管時にその光洗浄及び異物検査の少なくとも一方を行う場合には、別途その異物検査のための時間を設ける方式と比べて、露光開始までの準備時間を更に短縮することができる。
また、そのガス置換室からそのマスク室にそのマスクを搬送する前に、更にそのマスクの光洗浄を行うとともに、その光洗浄は、そのマスクを一時保管するマスク保管室（１８）内で行うようにしてもよい。そのマスクの保管中に光洗浄を行っておくことで、そのマスク室にマスクを搬送する際の準備時間を更に短縮することができる。
また、その露光ビームが真空紫外域の光である場合に、その露光ビームを透過する透過性ガスとしては、窒素ガス又は希ガス（ヘリウムガス等）が使用できる。
また、そのマスクは、一例としてそのガス置換室とそのマスク室との間の第１の搬送経路上に設けられる第１保管空間、又はそのガス置換室からその第１の搬送経路に交差する方向に延びる第２の搬送経路上の第２保管空間で一時保管される。
次に、本発明による露光装置は、露光ビームでマスク（Ｒ）を照明し、そのマスク及び投影光学系（ＰＬ）を介して基板を（Ｗ）露光する露光装置であって、その露光時にそのマスクが配置される空間を囲むとともに、内部の気体がその露光ビームを透過する透過性ガスで置換されるマスク室（２）と、そのマスクをそのマスク室内に搬送する搬送経路上に配置されて、そのマスクの近傍の気体をその透過性ガスで置換する気体置換機構（１６，５１）と、この気体置換機構からそのマスク室にそのマスクを搬送する前にそのマスクを一時保管するとともに、内部の気体がその透過性ガスで置換される第１のマスク保管室（１４）とを有するものである。
斯かる露光装置によれば、本発明の露光方法を実施できる。
この場合、その気体置換機構の一部に、又はその気体置換機構とそのマスク室との間に、そのマスク、又はこのマスクを保護するための保護部材（７３）上の異物を検査する異物検査装置（７７，７８）を設けることが望ましい。
また、そのマスク室にそのマスクを搬送する前に、そのマスクの光洗浄を行うための紫外線照射機構（７６Ａ，７６Ｂ）を有することが望ましい。
また、その気体置換機構、そのマスク保管室、又はそのマスク室の少なくとも一つの空間内の気体をイオン化するイオナイザを設けることが望ましい。それらの空間からは水蒸気も不純物として排除されるため、発生した静電気によってマスク上のパターンが放電破壊する恐れもある。そこで、イオナイザによって内部の透過性ガスをイオン化させて静電気の蓄積を防止することで、マスク上のパターンの破壊を防止できる。
また、そのマスクがマスクケース（２２）に収納された状態で載置されるマスクポート（２３）と、そのマスクケースからそのマスクを取り出すマスクケース開閉機構（４５）と、このマスクケース開閉機構からその気体置換機構にそのマスクを搬送する前に、そのマスクを保管する第２のマスク保管室（１８）とを有することが望ましい。これによって、そのマスクをマスクケース中に入れて搬送する場合に、そのマスクのそのマスクケースからの取り出しを露光動作のバックグラウンドで行うことができ、露光開始までの準備時間が長くなることがない。
また、その第２のマスク保管室は、一例として大気雰囲気でマスクを保持するものである。これによって透過性ガスの使用を必要最小限に抑えることができ、露光工程のランニングコストを低減できる。
また、その気体置換機構は、そのマスクのマスク面を保護する保護部材の変位をモニタするためのセンサを有することが望ましい。そのセンサでモニタされる変位が許容範囲内に収まるように、その気体置換を行うことで、その保護部材の損傷を防ぐことができる。
また、その気体置換機構は、そのマスクと該マスクのマスク面を保護するための保護部材とで囲まれた空間内の気体をその透過性ガスで置換する給排気機構（８１Ａ，８１Ｂ，５１）を有することが望ましい。これによって、そのマスクと保護部材とで囲まれた空間に透過性ガスを充填する場合に、特に準備時間が長くなることはない。
また、その第１のマスク保管室は、その露光で使用されたマスクの内の少なくとも一部を保管することが望ましい。このように露光済みのマスクを保管することで、マスクの搬送経路に外気が混入する機会を減少させることができる。
次に、本発明の搬送方法は、露光ビームの光路中に基板（Ｒ；Ｗ）を搬送する搬送方法であって、その露光ビームの光路のうち、その基板が配置される光路を含む空間を囲む基板室（２；３３）内の気体をその露光ビームを透過する透過性ガスで置換し、その基板室にその基板を搬送する前に、その基板近傍の気体をガス置換室（１６）でその透過性ガスに置換し、そのガス置換室からその基板室にその基板を搬送する前に、その基板を一時保管するものである。
斯かる搬送方法において、その基板はマスク又はウエハ等である。本発明によっても、本発明の露光方法と同様に露光開始までの準備時間を短縮できる。
このとき、一例として、そのガス置換室からその基板室にその基板を搬送する前に、その基板に付着した異物の検査が行われる。このように搬送中に異物検査を行うことによって、準備時間が特に長くなることがない。
また、本発明の搬送装置は、露光ビームの光路中に基板（Ｒ；Ｗ）を搬送する搬送装置において、その露光ビームの光路のうち、その基板が配置される光路を含む空間を囲む基板室（２；３３）と、その基板室にその基板を搬送する前にその基板の近傍の気体をその露光ビームが透過する透過性ガスで置換する気体置換機構（１６，５１）と、その気体置換機構からその基板室にその基板を搬送する前にその基板を一時保管する第１の基板保管室（１４）とを有するものである。
斯かる搬送装置によって、本発明の搬送方法を実施できる。この場合、その基板が基板ケース（２２）に収納された状態で載置される基板ポート（２３）と、その基板ケースからその基板を取り出す基板ケース開閉機構（４５）と、この基板ケース開閉機構からその気体置換機構にその基板を搬送する前に、その基板を保管する第２の基板保管室（１８）とを有することが望ましい。これによって、その基板を基板ケース内に収納して受け渡す場合でも、その基板室内にその基板を搬送するための準備時間が長くなることがなくなる。
また、本発明のデバイス製造方法は、本発明の何れかの露光方法を用いてデバイスパターンをワークピース上に転写する工程を含むものである。本発明によって、高い生産性で各種デバイスを生産することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の好ましい実施の形態の一例につき図面を参照して説明する。本例は、露光ビームとして真空紫外光（ＶＵＶ光）を用いる投影露光装置に本発明を適用したものである。
図２は、本例の投影露光装置を示す概略構成図であり、この図２において、例えば半導体デバイス製造工場のクリーンルーム内に、或る程度の気密性を有する箱状のチャンバ１が設置され、このチャンバ１内の空間が隔壁１ａによって露光本体室１ｃ、及び受け渡し室４２に分割され、受け渡し室４２は、隔壁１ｂによって第１受け渡し室４０、及び第２受け渡し室４１に分割されている。
その露光本体室１ｃにおいて、露光光源３１としては、真空紫外域の発振波長１５７ｎｍのＦ２レーザ（フッ素レーザ）が使用されている。それ以外に露光光源として、発振波長１４６ｎｍのＫｒ２レーザ（クリプトンダイマーレーザ）、発振波長１２６ｎｍのＡｒ２レーザ（アルゴンダイマーレーザ）、発振波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、ＹＡＧレーザの高調波発生装置、又は半導体レーザの高調波発生装置等の実質的に真空紫外域の光源を使用する場合にも本発明は有効である。
露光光源３１から射出された露光ビームとしての露光光ＩＬは、照明光学系３２を介してマスクとしてのレチクルＲを照明する。照明光学系３２は、ビーム整形光学系、オプティカル・インテグレータ（フライアイレンズ又はロッドインテグレータ等）、開口絞り（σ絞り）、リレーレンズ系、視野絞り（可動及び固定）、及びコンデンサレンズ系等を備えている。露光光源３１、及び照明光学系３２は、それぞれ気密室としてのサブチャンバ内に収納されている。なお、露光光源３１は、露光本体室１ｃから独立した光源チャンバ内に収納してもよい。この場合、露光本体室１ｃと光源チャンバとはビームエキスパンダを含む送光光学系で接続すればよい。
図２において、レチクルＲを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して被露光基板としてのウエハＷ上にそのレチクルＲのパターンを所定倍率（例えば１／４，１／５等）で縮小した像を形成する。レチクルＲは、本発明のマスク又は基板に対応しており、ウエハＷも本発明の基板とみなすことができる場合がある。また、レチクルＲ及びウエハＷは第１物体及び第２物体とみなすこともできる。ウエハＷは例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）等の直径が例えば２００ｍｍ（８インチ）、又は３００ｍｍ（１２インチ）の円板状の基板である。
投影光学系ＰＬとしては、例えば国際公開（ＷＯ）００／３９６２３号に開示されているように、１本の光軸に沿って複数の屈折レンズと、それぞれ光軸の近傍に開口を有する２つの凹面鏡とを配置して構成される直筒型の反射屈折系や、例えば日本国特願２０００−５９２６８に開示されているように、レチクルからウエハに向かう光軸を持つ光学素子群と、その光軸に対してほぼ直交する光軸を持ち、反射面を有する光学素子を含む光学素子群とを有し、内部で中間像を形成する反射屈折光学系などが使用できる。また、投影光学系ＰＬや照明光学系中の屈折部材の材料としては、真空紫外域でも高い透過率が得られる蛍石（ＣａＦ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、又はフッ化リチウム（ＬｉＦ）等のフッ化物結晶や、所定の不純物をドープした合成石英などが使用できる。そして、投影光学系ＰＬの内部は外気と隔離された気密室とされている。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図２の紙面に平行にＸ軸を、図２の紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。
先ずレチクルＲは、レチクルベース３上でＸ方向、Ｙ方向に移動自在に載置されたレチクルステージ５上に保持され、レチクルステージ５の２次元的な位置は、レーザ干渉計４及びこれに対応して配置された移動鏡６によって計測され、この計測値、及び装置全体の動作を統轄制御する主制御系２８（図１参照）からの制御情報に基づいてレチクルステージ制御系（不図示）がレチクルステージ５の位置及び速度を制御する。レチクルベース３、及び投影光学系ＰＬは不図示のコラムに支持されている。レチクルベース３、レチクルステージ５、及びこの駆動機構（不図示）等からレチクルステージ系が構成され、レチクルステージ系は、気密性の高い隔壁（気密室）としてのレチクル室２内に収納されている。
また、レチクル室２内のレチクルステージ５上に照明光学系３２をＸ方向に挟むように第１のレチクルローダ７Ａ、及び第２のレチクルローダ７Ｂが配置されている。即ち、第１のレチクルローダ７Ａ及び第２のレチクルローダ７Ｂは、後述するレチクルＲとウエハＷとが同期移動する方向に沿って配置される。第１のレチクルローダ７Ａは、支持部材７ａと、この支持部材７ａに対してＺ方向に移動自在に取り付けられて、搬入又は搬出されるレチクルを一時的に保持するレチクル保持部７ｂ，７ｃとを備えている。同様に、第２のレチクルローダ７Ｂも、支持部材７ｄとレチクル保持部７ｅ，７ｆとを備えている。
図１は、図２のレチクルステージ系、及びレチクルローダ系を示す平面図であり、図２のレーザ干渉計４は図１に示すように、Ｘ軸の２軸のレーザ干渉計４ａ，４ｂと、Ｙ軸の１軸のレーザ干渉計４ｃとから構成されており、Ｘ軸のレーザ干渉計４ａ，４ｂの計測値の差分からレチクルステージ５のＺ軸の回りの回転角（ヨーイング量）が計測できるように構成されている。これは、以下のウエハステージ系も同様である。
一方、図２に戻り、ウエハＷは、不図示のウエハホルダを介してウエハステージ（Ｚレベリングステージ）３４上に保持され、ウエハステージ３４はウエハベース３５上にＸ方向、Ｙ方向に移動自在に載置されている。ウエハステージ３４の２次元的な位置は、レーザ干渉計３７及びこれに対応して配置された移動鏡３８によって計測されており、この計測値及び主制御系２８からの制御情報に基づいてウエハステージ制御系（不図示）がウエハステージ３４のＸ方向、Ｙ方向の位置及び速度を制御する。また、ウエハステージ３４は、不図示のオートフォーカスセンサ（斜入射方式で光学式のセンサ）からのウエハＷの表面の複数の計測点でのフォーカス位置（光軸ＡＸ方向の位置）の情報に基づいて、露光中にウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に合焦されるように、サーボ方式でウエハＷのフォーカス位置及びＸ軸、Ｙ軸の回りの傾斜角を制御する。
また、ウエハベース３５は、防振台３６Ａ，３６Ｂ（実際には３台又は４台の防振台を含む）を介して床上に載置されている。防振台３６Ａ，３６Ｂは、エアー方式又は油圧方式の機械式のダンパーと、電磁式のアクチュエータとを含む能動型の防振装置であり、機械式のダンパーによって高周波数の振動成分が抑制され、電磁式のアクチュエータによって低周波数の振動成分が抑制される。防振台３６Ａ，３６Ｂと同様の能動型の防振台をレチクルベース３と不図示のコラムとの間に設けてもよい。ウエハベース３５、ウエハステージ３４、及びこの駆動機構（不図示）等からウエハステージ系が構成され、ウエハステージ系は、気密性の高い隔壁（気密室）としてのウエハ室３３内に収納されている。
露光時には、レチクルＲのパターンの像を投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の一つのショット領域に投影した状態で、レチクルＲとウエハＷとを投影光学系ＰＬの倍率を速度比としてＸ方向に同期移動する動作と、ウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作とがステップ・アンド・スキャン方式で繰り返される。このように本例の投影露光装置は、走査露光方式であるが、本発明はステッパー等の一括露光型（静止露光型）の投影露光装置にも有効であることは言うまでもない。
さて、本例のように真空紫外光を露光光ＩＬとする場合には、その光路から酸素、水蒸気、炭酸ガス（ＣＯ２等）、及び炭化水素系（有機物）の気体等の露光光ＩＬに対して強い吸収率を持つ気体である「吸収性ガス」を排除する必要がある。一方、露光ビームを透過する気体、即ち本例では真空紫外域の露光光ＩＬに対する吸収の少ない「透過性ガス」には、窒素及び希ガス（ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン）、並びにそれらの混合気体がある。そして、本例の投影露光装置には、それらの透過性ガスの内から例えば必要とされる結像特性の安定性や運転コスト等に基づいて選択した「パージガス」を用いて、露光光源３１から被露光基板としてのウエハＷまでの露光光ＩＬの全部の光路上の気体を置換するための気体交換機構（気体供給機構）が備えられている。この場合、露光波長が１５７ｎｍ（Ｆ２レーザ）であればそのパージガスとしてヘリウム等の希ガス、又は窒素が使用でき、露光波長が１２６ｎｍ（Ａｒ２レーザ）であればそのパージガスとしてヘリウム等の希ガス、又は酸素が使用できる。なお、酸素分子は、１５７ｎｍでは吸収がかなり大きいため吸収性ガスとして作用するが、１２６ｎｍに対しては吸収が窒素分子よりも小さくなる。そのため、露光波長が１２６ｎｍ（Ａｒ２レーザ）であればそのパージガスとして酸素も使用できる。本例では、一例として結像特性の安定性やレーザ干渉計の計測精度の安定性等を考慮して、パージガスとしてヘリウムガスを使用する。
図２において、露光光源３１からウエハＷまでの露光光ＩＬの光路は、それぞれ気密室としての露光光源３１のサブチャンバ、照明光学系３２のサブチャンバ、レチクル室２、投影光学系ＰＬ中の気密室、及びウエハ室３３の内部の光路に分割されている。更に、本例では、レチクル室２、及びウエハ室３３に隣接する所定の部屋も気密化されており、これらの複数の気密室に対して上記の気体交換機構からパージガスが供給されている。この場合、照明光学系３２とレチクル室２との間、レチクル室２と投影光学系ＰＬとの間、投影光学系ＰＬとウエハ室３３との間、及びレチクル室２とこれにＸ方向に隣接する気密室（後述）との間には、相互に振動が伝達することを防止して、且つ隙間を密閉して気密性を良好に維持するために、可撓性を有するフィルム状の被覆部材３９Ａ〜３９Ｄが取り付けられている。被覆部材３９Ａ〜３９Ｄは、一例として伸縮性の良好な保護膜（ポリエチレン等）と、ガスバリヤ性の良好なフィルム素材（例えばエチレン・ビニル・アルコール樹脂（ＥＶＯＨ樹脂）よりなる）とをラミネート加工して、その内面に脱ガスの極めて少ない安定化膜（例えばアルミニウム等の金属膜等）を被着して形成されており、ＥＶＯＨ樹脂としては、例えば株式会社クラレの「エバール（ＥＶＡＬ）（クラレの商標又は登録商標）」等が使用できる。
また、本例の気体交換機構は、図１の給排気装置５１と、これから各気密室に高純度のパージガスを供給する給気管５２と、各気密室から排気される気体を取り込む排気管５３とを含み、給排気装置５１は、回収された気体から不純物（塵及び吸収性ガス等）を除去するガス純化装置と、高純度のパージガスを補充する蓄積装置と、そのガス純化装置及び蓄積装置からのパージガスを合成して温度制御して給気管５２側に供給する給気装置とを備えている。また、各気密室内にはそれぞれ不純物（例えば代表的に酸素など）の残留濃度を計測する不純物センサが設置されており、主制御系２８は、その不純物センサの計測情報に基づいて各気密室内の不純物濃度が許容範囲以下となるように、給排気装置５１を用いて各気密室内の気体をパージガスで置換する。この際に、給排気装置５１は、各気密室に対してパージガスをほぼ大気圧程度の気圧でフロー制御方式で供給してもよく、必要に応じて所定の気密室内を減圧してパージガスを供給するようにしてもよい。
なお、本例の給排気装置５１は、各気密室から排気される気体をボンベ等に回収してもよい。この場合は、上述したガス純化装置、蓄積装置、給気装置を省略することができる。
次に、本例の投影露光装置のレチクルローダ系につき詳細に説明する。図２において、レチクルＲのパターン面には、不図示の金属製の枠状のペリクルフレームを介して厚さ１μｍ程度の防塵膜であるペリクル（不図示）が張設されている。ペリクルが張設されたレチクルの一例が図５に示されており、図５において、レチクルＲ５のパターン面にはペリクルフレーム７４を介してペリクル７３が張設されており、ペリクルフレーム７４には微少な通気孔７４ａ，７４ｂが形成されている。本例ではその通気孔７４ａ，７４ｂを通して、レチクルＲ５のパターン面、ペリクルフレーム７４、及びペリクル７３で囲まれた空間（以下、「ペリクル空間」と呼ぶ）内にパージガスを充填する（詳細後述）。なお、ペリクルとして現状では有機膜が使用されているが、有機膜では真空紫外光に対して吸収が大きい場合がある。このようなときに透過率を高めるため、そのペリクルの代わりに、厚さ３００〜８００μｍ程度の蛍石やフッ素をドープした石英等からなる防塵部材を使用してもよい。そのペリクル及び防塵部材が本発明の保護部材に対応している。
図２に戻り、レチクルステージ５上のレチクルＲは、本例の投影露光装置が露光処理すべきプロセスの種類に応じて変更される。そのため、チャンバ１の外側にレチクル搬送ガイドＨｒが設置され、チャンバ１の端部、即ち受け渡し室４２の上部にレチクルの受け渡しを行うための複数のレチクルポート２３，２６（図１参照）が設定されており、レチクル搬送ガイドＨｒに沿って移動するレチクル搬送車４９によって、レチクルポート２３，２６を介して種々のレチクルの搬入及び搬出が行われる。また、本例では、半導体デバイス製造工場内での搬送時のレチクルへの異物（塵及び汚れ等）の付着を防止するために、レチクル（実際にはペリクル（保護部材）が張設されている）はほぼ密閉されたケースであるレチクルケース２２内に収納されて搬送される。
なお、レチクルケース２２内は、窒素又は希ガスでガス置換されていてもよい。この場合、レチクルケース２２内は、受け渡し室４２内のパージガスと同種のガスで置換されていることが望ましい。上述した受け渡し室４２は、レチクルポート２３，２６及びレチクル開閉機構４５を備える第２受け渡し室４１と、この第２受け渡し室４１に隣接し、搬送ロボット２０を備える第１受け渡し室４０とで構成される。
最近は、例えばフォトリソグラフィ工程中の種々の装置間でのレチクルやウエハの受け渡しを標準化するために、レチクルやウエハを収納するケースを標準化する機械的インターフェース技術であるＳＭＩＦ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）技術が提案されている。そこで、本例のレチクルケース２２としては、そのＳＭＩＦ技術に基づいて標準化されたケース、例えばＳＭＩＦ  ｐｏｄ（商品名）を使用することができる。本例のレチクルケース２２は、箱状の上蓋部２２ｂと、これに対して底面側から着脱できる下蓋部２２ａとからなるボトムオープンタイプの容器である。
以下では主に、図２、及び図２のレチクルステージ系に沿った平面図である図１を参照して説明する。先ず、図１において、本例の投影露光装置の動作を制御する主制御系２８には、半導体デバイス製造工場内のホストコンピュータ２９から通信ケーブルを介して種々のプロセスデータ（露光データ）が送信される。また、本例の投影露光装置は、現在或る所定の露光プロセス（以下、「現在の露光プロセス」と言う）を実行中であり、その現在の露光プロセスにおいて、レチクルＲ上のパターンがウエハＷ上に露光中であるものとする。
次の露光プロセス、或いはそれ以降の露光プロセスで使用するレチクルの種類は、主制御系２８内のプロセスデータ、又はホストコンピュータ２９から送られるプロセスデータによって決定される。現在の露光プロセスの進行中に、主制御系２８は、不図示のレチクルポート制御系に指令を出し、次に受けとるべきレチクルの種類と、使用するレチクルポートとを指定する。これに応じて、次の露光プロセスで露光すべきレチクル（以下、「レチクルＲ５」とする）は、レチクル搬送車４９によって、レチクルケース２２に収納された状態でチャンバ１上のレチクルポート２３に載置される。レチクルポート２３には、図２に示すようにレチクルケース２２の下蓋部２２ａが通過できる大きさの開口４１ｂが形成されているが、開口４１ｂは上蓋部２２ｂでほぼ密閉される状態で覆われる。
また、レチクルポート２３，２６の近傍には、主制御系２８がレチクル搬送車４９と交信するための赤外線通信装置２４，２７が設けられており、主制御系２８は、そのレチクルケース２２中のレチクルＲ５が、実際に次の露光プロセスで使用すべきレチクルであるか否かを確認することが可能である。
レチクルポート２３の底面の第２受け渡し室４１内には、それぞれ図２に示すようにレチクルケース開閉機構４５が設けられている。レチクル開閉機構４５は、レチクルケース２２の下蓋部２２ａを開口４１ｂを通して受け取るマウント部４６と、このマウント部４６を支持する昇降軸４７と、この昇降軸４７を上下動させる駆動部４８とから構成されている。
レチクルＲ５を露光本体室１ｃ内に搬入する際には、先ず主制御系２８の制御のもとで、レチクルポート２３上に載置されたレチクルケース２２の下蓋部２２ａがレチクルケース開閉機構４５に受け渡される。その下蓋部２２ａ上に保持されているレチクルＲ５は、レチクルケース開閉機構４５によって降下して位置Ｐ１に達する。位置Ｐ１の近傍の隔壁１ｂにはシャッタ１０Ｆによって開閉される開口４１ａが形成されている。また、第１受け渡し室４０内には搬送ロボット２０が設置されている。搬送ロボット２０は、３段構成で３つの自由度（Ｘ方向、Ｙ方向、回転方向）を有するアーム部２０Ａと、このアーム部２０Ａを駆動する駆動部２０Ｂとを備え、所定の移動範囲内でレチクルを２次元的に所定の回転角で移動させることが可能である。
搬送ロボット２０は、Ｙ軸ガイド２１に沿ってＹ方向に移動できるように支持されており、Ｙ軸ガイド２１は昇降台４４に固定され、昇降台４４はＺ軸ガイド４３に沿ってＺ方向に上下動できるように支持されている。搬送ロボット２０によるレチクルの移動動作、及び搬送ロボット２０のＹ方向、Ｚ方向への移動動作はそれぞれ主制御系２８によって制御されている。Ｚ軸ガイド４３の先端部近傍の隔壁１ａにシャッタ１０Ｅによって開閉される開口が形成されており、この開口を通して第１受け渡し室４０に隣接するように、気密室としてのガス置換室１６が配置され、ガス置換室１６内にレチクルを支持する支持部１７が設置されている。
また、ガス置換室１６とレチクル室２との間に気密室としての搬送室８が設置されており、ガス置換室１６と搬送室８との間の開口、及び搬送室８とレチクル室２との間の開口はそれぞれシャッタ１０Ｃ及び１０Ａによって開閉される。搬送室８内には搬送ロボット２０と同様にレチクルを２次元的に所定範囲内で回転させて移動するための第２の搬送ロボット９が設置されており、搬送ロボット９は、搬送室８の開口と対応するレチクル室２の開口とを通して、レチクル室２内との間でもレチクルの受け渡しを行う。この場合、搬送ロボット９で発生する振動がレチクル室２内に伝わらないように、搬送室８の開口とレチクル室２の開口との間の隙間を覆うように、前述のフィルム状の被覆部材３９Ｄが設けられている。
また、図１に示すように、搬送室８をＹ方向に挟むように第１のマスク保管室（気密室）としてのレチクル保管庫１４（詳細後述）と、異物検査装置（詳細後述）が収納された気密室としての異物検査室１５とが設置されており、搬送室８とレチクル保管庫１４との間の開口、及び搬送室８と異物検査室１５との間の開口はそれぞれシャッタ１０Ｂ及び１０Ｄで開閉される。この場合、搬送室８内の搬送ロボット９は、搬送室８にそれぞれ隣接するガス置換室１６、レチクル保管庫１４、異物検査室１５、及びレチクル室２の間でレチクルの受け渡しを行う。更に、通常、シャッタ１０Ａ〜１０Ｆは閉じている。
また、本例の第２受け渡し室４１、第１受け渡し室４０、及びガス置換室１６の内部の気体は、図１の給排気装置５１によって随時パージガスで置換できるように構成されており、搬送室８、レチクル保管庫１４、及び異物検査室１５内の気体は、その給排気装置５１によって常時不純物濃度が所定の許容範囲以下となるようにパージガスで置換されている。
そして、レチクルＲ５が第２受け渡し室４１内の位置Ｐ１に達した後、シャッタ１０Ｆが開かれて、レチクルＲ５は、開口４１ａを通過して来た搬送ロボット２０のアーム部２０Ａ上に受け渡される。その後、レチクルＲ５は、第１受け渡し室４０内の位置Ｐ２に移動して、シャッタ１０Ｆが閉じられる。その後、レチクルＲ５は搬送ロボット２０と共に昇降台４４を介してＺ軸ガイド４３に沿って上昇して、昇降台４４は２点鎖線で示す位置Ｑ１に達する。また、図１に示すように、搬送ロボット２０がＹ軸ガイド２１に沿って移動して、搬送ロボット２０はガス置換室１６の前で停止する。図２において、そのときにシャッタ１０Ｅが開かれて、レチクルＲ５は、搬送ロボット２０によって２点鎖線で示すようにガス置換室１６内の支持部１７上の位置Ｐ３に搬送される。その後、搬送ロボット２０のアーム部２０Ａは第１受け渡し室４０内に戻り、シャッタ１０Ｅが閉じられる。
次に、レチクルＲ５がガス置換室１６内の位置Ｐ３に載置されて、シャッタ１０Ｃ，１０Ｅが閉じられた状態で、給排気装置５１によってガス置換室１６内の気体がパージガスで置換される。その後、シャッタ１０Ｃが開かれて、搬送室８内の搬送ロボット９によって、ガス置換室１６内の位置Ｐ３のレチクルＲ５は、搬送室８内の位置Ｐ４に搬送される。その後、シャッタ１０Ｃが閉じられ、図１のシャッタ１０Ｂが開かれて、搬送室８内の位置Ｐ３のレチクルＲ５は、第１のレチクル保管庫１４内に収納される。当該空間の内部の気体のパージガスによる置換（以下、単に「ガス置換」とも言う。）を効率良く行なうために、ガス置換室１６にはその入口側と出口側との双方にシャッタ１０Ｅ，１０Ｃが設けられており、搬入時には入口側のシャッタ１０Ｅのみを開けてレチクルＲ５を搬入した後で、シャッタ１０Ｅを閉めてガス置換が行なわれる。
また、図１に示すように、レチクルポート２３に隣接するレチクルポート２６上にもレチクルケース２２と同様のレチクルケース２５が載置され、レチクルケース２５内にレチクルＲ６が収納されている。レチクルポート２６の底面には、図２の第２受け渡し室４１と同様の受け渡し室が設置され、この中にレチクルケース開閉機構４５と同様のレチクルケース開閉機構が設置されている。そして、レチクルケース２５内のレチクルＲ６も、必要に応じて第１受け渡し室４０内の搬送ロボット２０を介してガス置換室１６内に搬送される。
図５は、図２のガス置換室１６を、入口側のシャッタ１０Ｅから見た断面図であり、この図５において、レチクルＲ５は、ガス置換室１６の側壁にベローズ８０Ａ，８０Ｂを介して、気密状態で且つ伸縮可能に設けられた保持機構７９Ａ，７９Ｂによって保持される。保持機構７９Ａ，７９Ｂが図２の支持部１７に対応している。また、ガス置換室１６の給気管５４Ｂ及び排気管５５Ｂはそれぞれ図１の給気管５２及び排気管５３に接続されており、給排気装置５１によってガス置換室１６の内部の気体はパージガスで置換される。ガス置換のシーケンスとしては、上記給気管５４Ｂからの給気と排気管５５Ｂからの排気とを同時に行なう方式（フローパージ）を採用しても良く、或いは排気管５５Ｂによって一旦内部を減圧してから給気管５４Ｂによってパージガスを供給する方式を採用しても良い。
また、本例のレチクルＲ５のパターン面にはペリクルフレーム７４を介してペリクル７３が張設されており、そのパターン面、ペリクルフレーム７４、及びペリクル７３で囲まれた空間（ペリクル空間）内を、効率良くパージガスで置換するために、ペリクル空間専用の給気管８１Ａ及び排気管８１Ｂをベローズ８２Ａ及び８２Ｂを介してガス置換室１６の側壁からペリクルフレーム７４の通気孔７４ａ及び７４ｂに連結している。また、給気管８１Ａ及び排気管８１Ｂはそれぞれ流量制御バルブ（不図示）を介して図１の給気管５２及び排気管５３に連結され、給排気装置５１によってそのペリクル空間内の気体を所望の流量でパージガスで置換することができる。この場合、通気孔７４ａ，７４ｂを効率良く通気させるために、上記給気管８１Ａ及び排気管８１Ｂの先端には、それぞれバイトン、カルレッツ、アーマークリスタル（いずれも商品名）等のフッ素樹脂でできた連結部材８３Ａ及び８３Ｂが設けられている。この連結部材８３Ａ及び８３Ｂによって、それぞれ給気管８１Ａ及び排気管８１Ｂの先端部と通気孔７４ａ，７４ｂとの密着性が向上している。
なお、上記のペリクル空間専用の給気管８１Ａ、排気管８１Ｂを設けるか否かに拘らず、ガス置換に伴ってガス置換室１６内の気圧が所定の許容範囲を超えて変動すると、ペリクル７３が破損する恐れがある。これを防止するために、ガス置換室１６内に、ペリクルの表面に斜めに光束を照射する斜入射送光系７７と、そのペリクルの表面からの反射光を受光する受光系７８とを含むペリクル変位量計測装置が設けてある。図１の主制御系２８は、その受光系７８の検出信号よりペリクルの膨張量を大まかに求め、このように求められた膨張量が所定の許容範囲を超えないように、給排気装置５１を介してガス置換室１６の内部、及びペリクル空間のパージガスによる置換を行う。
また、ペリクル７３の破損を防止するために、上述したペリクル変位量計測装置を設ける代わりに、ペリクル空間の圧力を計測し、その圧力変化が所定の範囲を超えないように、給排気装置５１を介してペリクル空間のパージガスによる置換を行っても良い。
なお、真空紫外光に対して強い吸収性を示す物質は、上記の酸素、水蒸気、二酸化炭素等に限られるわけではなく、ほとんどの有機物も強い吸収性を示している。また、レチクルＲ５の表面及びペリクル７３の表面には、半導体工場内での保管中又はそれ以前の工程において、微量の有機物が堆積しており、これも露光光の透過率を低下させる恐れがある。
そこで、ガス置換室１６の内部にレチクルＲ５を上下に挟むように波長１７２ｎｍのキセノン（Ｘｅ）ランプ等の真空紫外光又は紫外光を放射する光洗浄用のランプ７６Ａ及び７６Ｂが設置されており、本例ではガス置換室１６の内部の気体をパージガスで置換する際に並行して、ランプ７６Ａ及び７６Ｂからの光束をレチクルＲ５及びペリクル７３に照射する。これによって、レチクルＲ５及びペリクル７３に付着していた有機物は分解されて、表面が洗浄される。なお、このような光照射（光洗浄）は、レチクルＲ５及びペリクル７３に化学的に付着した水の分解にも効果的である。
なお、上記真空紫外光又は紫外光の照射による洗浄は、微量な酸素を含んだ環境下で行なう方が効果的であるので、上記照射は、ガス置換室１６内及びペリクル空間内のパージガスによる置換が完全に終了しない状態で行なうことが望ましい。具体的には、ガス置換室１６内にレチクルＲ５を移動した後、ランプ７６Ａ及び７６Ｂからの光をレチクルＲ５及びペリクル７３へ照射しつつ、パージガスによる置換を開始し、ガス置換室１６内の酸素濃度が所定の第１の濃度に下がった段階で、一旦ガス置換を中断して光照射を継続する。そして、所定時間の光照射を継続した後に、ガス置換を再開して、酸素濃度が所定の第２の濃度に下がった段階でガス置換を完了すればよい。
このとき上記の所定濃度としては、例えばその第１の濃度は１％〜１０ｐｐｍ程度に設定し、その第２の濃度は１００ｐｐｍ〜１ｐｐｍ程度で、且つその第１の濃度より低い値に設定すればよい。なお、その酸素濃度を計測する代わりに、別の不純物の濃度を計測するようにしてもよい。
なお、上記ランプ７６Ａ，７６Ｂが配置される場所は、レチクルＲ５が配置される空間（給気管５４Ｂ、排気管５５Ｂによってガス置換される空間）内でも良い。しかしながら、このようにすると、ガス置換する空間の容量が大きくなり、レチクルＲ５を搬入してからガス置換が完了するまでの時間が長くなってしまい好ましくない。
そこで、本例では、ガス置換室１６内で、レチクルＲ５が配置される空間７１と、ランプ７６Ａ，７６Ｂが配置される空間７２Ａ，７２Ｂとの間に、ランプ７６Ａ，７６Ｂからの光束を良好に透過する窓部材７５Ａ，７５Ｂを設けて、それらの空間７１及び空間７２Ａ，７２Ｂを分離している。この場合、ランプ７６Ａ，７６Ｂが配置される空間７２Ａ，７２Ｂ内の気体は、それらのランプ７６Ａ，７６Ｂからの光束が透過する気体に置換されていることは言うまでもない。これによって、光洗浄を行う場合でも、レチクルＲ５を収納する空間７１の容量を少なくでき、パージガスによる置換を短時間に行うことができる。
なお、透過性ガスの種類によっては、露光波長に対する屈折率が、他の気体と大きく異なるものがある。例えばヘリウムの屈折率は、窒素、アルゴンとは大きく異なる。そして、図２のレチクル室２内の空間は露光光路の一部であり、そのレチクル室２内の空間の屈折率変化は、結像特性の変化に直結する。従って、レチクル室２内に搬入するレチクルの周囲及びペリクル空間内に充填される気体の屈折率は、レチクル室２内の気体の屈折率と、ほぼ同じにそろえておく必要がある。それを容易に実現するためには、本例のようにガス置換室１６内を置換する気体の種類を、レチクル室２内を置換するパージガスと同一にすればよい。
次に、図２の搬送室８内の第２の搬送ロボット９の構成例につき図３を参照して説明する。
図３は、その第２の搬送ロボット９を示し、この図３において、第２の搬送ロボット９は、上下方向に昇降すると共にこの上の回転軸９ｂを回転させる駆動機構９ａと、回転軸９ｂに連結されたアーム９ｃと、このアーム９ｃに回転軸９ｄを介して連結されたアーム９ｅと、アーム９ｅの先端部に連結された回転機構９ｆと、回転機構９ｆ上に回転軸９ｇを介して回転可能に保持されたレチクルホルダ９ｈとを有している。レチクルホルダ９ｈ上には、レチクル面と接触してこれを吸着するための凸部よりなる接触部９ｈａ〜９ｈｄが設けられている。また、２本のアーム９ｃ，９ｅをそれぞれ回転軸９ｂ，９ｄを中心として回転させることによって、レチクルホルダ９ｈ上のレチクルの搬送が可能となっている。
続いて図１の搬送室８に隣接する第１のレチクル保管庫１４について、図４を参照して説明する。
図４（Ａ）はその第１のレチクル保管庫１４を示す断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の一部の底面図であり、図４（Ａ）において、気密室としての箱状のレチクル保管庫１４内には、複数のレチクル収納ライブラリ７０Ａ〜７０Ｆが配置され、これらのレチクル収納ライブラリ７０Ａ〜７０Ｆ（７０Ｄを除く）にそれぞれレチクルＲ８〜Ｒ１３が収納されている。また、レチクル保管庫１４の側壁中の図２（又は図１）の搬送室８と接する部分にレチクルを通過させる開口が形成され、この開口を開閉するシャッタ１０Ｂが設置されている。そして、レチクル保管庫１４内でその開口の近傍にＺ軸ガイド５６が設置され、Ｚ軸ガイド５６に沿って上下方向（Ｚ方向）に昇降自在にＹ軸ガイド１１が設置され、Ｙ軸ガイド１１に沿って横方向（Ｙ方向）に移動自在に開閉式のレチクル保持アーム５７が設置されている。レチクル保持アーム５７は、その底面図である図４（Ｂ）に示すように、保持対象のレチクル（図４ではレチクルＲ５）の底面に沿って横方向に開閉して、レチクルの受け渡しを行う。レチクル保持アーム５７、及びＹ軸ガイド１１の動作は、図１の主制御系２８のもとで不図示の第１のレチクル保管庫制御系によって制御される。
図４（Ａ）において、シャッタ１０Ｂが開かれて図１の搬送室８内から第２の搬送ロボット９によって第１のレチクル保管庫１４内に搬送されたレチクル（レチクルＲ５とする）は、レチクル保持アーム５７に保持される。その後、シャッタ１０Ｂが閉じられて、第１のレチクル保管庫制御系（不図示）によって、Ｙ軸ガイド１１の高さが制御された後、レチクル保持アーム５７がＹ軸ガイド１１に沿って横方向に移動して、搬送されて来たレチクルＲ５は、レチクル収納ライブラリ７０Ａ〜７０Ｆ中の所定の空いているレチクル収納ライブラリ７０Ｄ上に載置されて、ここで保管される。上記の第１のレチクル保管庫制御系は、そのレチクルＲ５の保管先（図４ではレチクル収納ライブラリ７０Ｄ）を記憶する。
第１のレチクル保管庫１４内には、上述のガス置換室１６内でパージガスによって置換されたレチクルが収納されるため、そのレチクル保管庫１４内も当然パージガスによって置換されている。そのため、レチクル保管庫１４内にパージガスを供給するための給気管５４Ａ、及びレチクル保管庫１４内の気体を排気するための排気管５５Ａが設けられている。また、レチクル保管庫１４内では、Ｙ軸ガイド１１及びレチクル保持アーム５７等の可動機構から微量の油等の有機物が発生することがある。そこで、その有機物を効率良く分解するために、レチクル保管庫１４内にはキセノンランプ等の真空紫外光又は紫外光を発生するランプ５８が設置されている。このようにレチクル保管庫１４内にランプ５８を設ける場合は、レチクルが保管される空間と、ランプ５８が配置される空間とを、ランプ５８からの光束を透過する窓部材によって分離することが望ましい。このように分離することによって、レチクルを収納する空間の容量を小さくでき、パージガスの使用量を抑制することができる。
なお、第１のレチクル保管庫１４内からは、水蒸気も排除されているので、その内部では、発生した静電気を放電させるために必要な帯電しやすい気体が極めて少なくなっている。この状態では、発生した静電気によって、保管中のレチクルＲ８〜Ｒ１３，Ｒ５上のパターンが放電破壊してしまう恐れもある。そこで、本例では静電気の蓄積を防止するために、レチクル保管庫１４内部のパージガスをイオン化させるイオナイザ５９が設置されている。イオナイザ５９としては、微量なα線やβ線を放射する放射性物質、又は制動Ｘ線源等の使用が可能である。また、上記キセノンランプ等の真空紫外ランプ又は紫外ランプから発せられる光束にも、パージガスをイオン化させる等により、静電気の蓄積を防止する機能もあるため、イオナイザ５９を真空紫外光又は紫外光を発生するランプ５８で兼用することも可能である。
なお、上記のようにレチクル保管庫１４内にも振動源となる可動部材が存在する。この振動が、図２のレチクル室２内のレチクルステージ５に伝わると、レチクルステージ５の位置合わせ精度等が劣化して、結像性能や重ね合わせ精度等に悪影響を及ぼす恐れがある。そこで、仮にレチクル保管庫１４とレチクル室２とを開口を介して連結する場合には、その振動の伝達を防止してその連結部分を密閉するように、図２の可撓性を有するフィルム状の被覆部材３９Ｄと同様のフィルム状の被覆部材を設けることが望ましい。
上記のようにして、次の露光プロセスで使用する予定のレチクルＲ５に対するガス置換や、ランプからの光照射による光洗浄が終了し、そのレチクルＲ５の第１のレチクル保管庫１４内への収納が完了しても、現在実行中の露光プロセスが終了しない場合には、更に次の露光プロセスで使用する予定のレチクル（例えば図１のレチクルＲ６）に対して、上記ガス置換、光洗浄、第１のレチクル保管庫１４への収納を行なうことも可能である。この際には、図４のレチクル収納ライブラリ７０Ａ〜７０Ｆの何れかが空いていることが望ましい。
そして、図２のレチクル室２内において現在実行中であった露光プロセスが終了すると、露光に使用するレチクルの交換が必要となるので、第１のレチクル保管庫制御系（不図示）は、図４（Ａ）において、次に使用するレチクルＲ５が保管されているレチクル収納ライブラリ７０Ｄにレチクル保持アーム５７を移動させて、使用するレチクルＲ５を搬出する。そして、シャッタ１０Ｂが開かれ、レチクルＲ５は図２の第２の搬送ロボット９によって搬送室８内に搬送される。次に、搬送室８とレチクル室２との間のシャッタ１０Ａが開かれ、レチクルＲ５はレチクル室２内のレチクルローダ７Ａ上の位置Ｐ５に載置される。
この直後に第２の搬送ロボット９は、レチクルステージ５上の使用済みのレチクルＲを受け取り、レチクルＲを搬送室８内に搬送する。そして、シャッタ１０Ａが閉じられた後、次の露光プロセスで使用するレチクルＲ５は、レチクルローダ７Ａからレチクルステージ５上に渡され、レチクルＲ５の位置合わせが行なわれた後、次の露光プロセスが開始される。
以上のように本例では、次以降の露光プロセスで使用するレチクルＲ５，Ｒ６に対して、現在の露光プロセスを実行中に、パージガスによる置換（ガス置換）及び光洗浄を行ない、その後でレチクルＲ５，Ｒ６をガス置換が行われた第１のレチクル保管庫１４中に保管しておくので、レチクルのガス置換及び光洗浄を、露光動作と並行して進むバックグラウンド処理とすることができる。そのため、レチクルのガス置換及び光洗浄に要する時間が露光装置の処理能力に与える悪影響を、実質的に無くしてしまうことが可能となる。
なお、第１のレチクル保管庫１４から搬出されるレチクルが、正しいレチクルであることを確認するために、図４（Ａ）の第１のレチクル保管庫１４中のＹ軸ガイド１１の近傍に、レチクルＲ５上に書かれたバーコードを読み取るバーコードリーダを設置しても良い。なお、上記バーコードリーダを、レチクル室２内のレチクルローダ７Ａ，７Ｂの近傍、第１の搬送ロボット２０の近傍、及び第２の搬送ロボット９の近傍に設けて、その都度レチクルの種類を確認することも可能である。
また、上記のように第１のレチクル保管庫１４内に設置する真空紫外光又は紫外光を発生するランプやイオナイザ５９を、それ以外の箇所、例えばガス置換室１６、搬送室８、及びレチクル室２内に設置して、静電気の帯電防止や光洗浄を行なうようにしてもよい。
また、本例では、レチクル保管庫１４は複数のレチクル収納ライブラリ７０Ａ〜７０Ｆを備えているが、レチクル保管庫１４は、一枚のレチクルを収納する構成としてもよい。この場合に、図２の第１のレチクルローダ７Ａがレチクル保管庫として機能してもよい。又は、搬送室８内にそのレチクル保管庫を設置するか、若しくはそのレチクルを保管するための空間（これを「第１保管空間」と呼ぶ）を確保してもよい。このように、レチクル（マスク）をガス置換室１６とレチクル室２との間の搬送経路（これを「第１の搬送経路」と呼ぶ）上の第１保管空間に保管する場合には、レチクルの搬送経路を短縮することができる。
一方、上記の実施の形態では、図１に示すように、ガス置換室１６からその第１の搬送経路に交差する方向に延びる搬送経路（これを「第２の搬送経路」と呼ぶ）上のレチクル保管庫１４内の空間（これを「第２保管空間」と呼ぶ）にレチクルが保管されている。このように第１の搬送経路に交差する第２の搬送経路上の第２の保管空間でレチクルを保管することによって、多数のレチクルを容易に保管することができる。
ところで、以前の露光プロセスで使用され、上記の通り搬送室８内に搬出されてきたレチクルＲは、ガス置換室１６、及び第１の搬送ロボット２０を介して、レチクルポート２３又は２６上のレチクルケース２２又は２５内に戻すことができる。但し、このレチクルＲのこの露光装置での使用頻度が高い場合には、第２の搬送ロボット９によって、上記搬送室８から再び第１のレチクル保管庫１４内に収納するようにしても良い。この場合、次にこのレチクルＲを使用する際には、第１のレチクル保管庫１４から搬送すれば良く、ガス置換や光洗浄の時間を省略することが可能になる。
また、第１のレチクル保管庫１４の構成は、図１及び図４に示した上記の構成に限定されるわけではなく、他の構成を採っても構わない。例えば、図４の構成中のレチクル収納ライブラリ７０Ａ〜７０Ｆの右側に、更に別のＹ軸ガイド（又はＸ方向等に伸びた横軸ガイド）及びＺ軸ガイドに保持された可動式のレチクル保持アームを設け、レチクル収納ライブラリ７０Ａ〜７０Ｆに対して、図４（Ａ）中の左右双方から搬入及び搬出が可能な構成としても良い。この場合には、第１のレチクル保管庫１４の配置も、図１及び図２に示した例ではなく、搬送室８とレチクル室２との間に直列に配置して、上記左右双方のレチクル保持アームを、それぞれ搬送室８とレチクル室２とに搬入及び搬出されるレチクルの搬送に対応するように構成すると良い。
なお、露光装置の一層の運用効率の改善のために、より多くのレチクルを露光装置内でストックしておく必要がある場合には、上記の第１のレチクル保管庫１４内に保管できるレチクルの枚数を増やす必要がある。その代わりに、第１のレチクル保管庫１４を複数個設置することも可能である。或いは、多少効率は低下するが、図１に示すように、レチクルポート２３，２６とガス置換室１６との間のレチクル搬送経路上に、上記の第１のレチクル保管庫１４と同様にＹ軸ガイド３０等からなる構造を持つ第２のレチクル保管庫１８（図１ではレチクルＲ７が保管されている）を設置してもよい。但し、この第２のレチクル保管庫１８内は外気と同じ空気環境にしても良い。従って、第２のレチクル保管庫１８には、図４（Ａ）の給気管５４Ａ、排気管５５Ａの設置は不要であると共に、イオナイザ５９の設置も不要である。但し、真空紫外光又は紫外光を発生するランプ５８については、第２のレチクル保管庫１８内に設置しても効果がある。この第２のレチクル保管庫１８へのレチクルの搬入及び搬出は、第１の搬送ロボット２０によって行なえば良い。
また、効率向上のために、上記ガス置換室１６を２系統設けることも可能である。この場合、２系統のガス置換室１６を上下に並べて設置すると、省スペース化が図れる利点がある。
なお、上記の実施の形態では、レチクルをレチクル室２内に搬送する搬送経路上又はこの近傍の空間でレチクルの光洗浄、レチクルの周囲の気体のパージガスによる置換（ガス置換室１６）、及びレチクルの保管（レチクル保管庫１４）を行っているが、これらの光洗浄、パージガスによる置換、及び保管は要はレチクルをレチクル室２内に搬入する前に行われていればよい。
なお、上記ガス置換室１６、搬送室８及び第１のレチクル保管庫１４は、その内部に発塵源を持たない構造とすることが望ましいことは勿論であるが、可動部分からの微量の発塵は、或る程度は避けることができない。そのため、これらの搬送経路を通る間に、レチクルに異物（塵、汚れ等）が付着してしまう恐れもある。そこで本例では、搬送室８の隣にガス置換された異物検査室１５を設け、この中に異物検査装置を設けて、レチクル上の異物をガス置換された環境下でも検出可能とした。但し、異物検査装置の原理や構造は、従来の大気中で動作する異物検査装置と同様であるので、その詳細な説明は省略する。異物検査装置としては、一例として、被検面上でレーザビームを２次元的に走査する光ビーム走査部と、その被検面からの散乱光を受光する受光部とを有する検査装置を使用することができる。
本例の異物検査装置では、ガス置換に適応するために検査装置の外部を気密性の隔壁で覆い、その隔壁内にパージガスを給気する給気管と内部の気体を排気する排気管とを設け、内部をパージガスで置換可能としている。また、その内部に、上記のような真空紫外光又は紫外光を発生するランプやイオナイザを設置することも可能である。これにより、異物検査中のレチクルの帯電防止や光洗浄が可能となる。その異物検査装置を使用する場合には、一例として、上記のレチクル搬送のシーケンス中で、ガス置換室１６からレチクル保管庫１４への搬送途中で、レチクルを異物検査室１５中の異物検査装置に装填して異物検査を行なえばよい。また、レチクル保管庫１４中に保管されているレチクルを定期的に異物検査室１５に搬送して、異物検査を行なうこともできる。
なお、他の場所に比べてレチクルが滞在する時間の長い場所、即ちレチクル室２、第１のレチクル保管庫１４の内部の気圧を、他の部分の気圧より高めに設定しておいてもよい。これによって、レチクル室２や第１のレチクル保管庫１４に対する異物の進入を防止することができる。
なお、露光装置が使用される半導体デバイス製造工場のレイアウトによっては、上記の如く露光装置に搬送されて来たレチクルの収納されたレチクルケースを、露光装置内で保管する必要が生じる場合がある。このため、露光装置のチャンバの一部に空きのレチクルケースを収納しておく領域を設けておくことが望ましい。具体的に、図２の投影露光装置では、チャンバ１の内部の上部の収納スペース５０に、空きのレチクルケース２２，２５を収納できるように構成されている。
また、これも露光装置が使用される半導体デバイス製造工場の構成によるが、上記レチクルケース２２に、予め窒素等の透過性ガスが充填されて露光装置に搬送される場合もありうる。この場合にも、本例では図２の受け渡し室４０，４１の内部、即ちレチクルケース開閉機構４５及び搬送ロボット２０が配置される空間の内部はパージガスで置換されているため、レチクルケース２２をレチクルポート２３上で開いた場合にも、その時点でレチクルＲ５の近傍の空間が不純物を含む気体で汚染されることが無い利点がある。
従って、レチクルケース２２の内部に通常の空気が充填された状態でそのレチクルケース２２が露光装置に搬送される場合には、受け渡し室４０，４１の内部をパージガスで置換する機構は必ずしも設ける必要は無い。
ところで、露光装置の解像度を向上する技術として、同一ウエハに対して、互いに異なるパターンを描画した２枚のレチクルのパターンを２重露光する方法（二重露光法）が採用され始めている。この二重露光法では、１枚のウエハの１つのレイヤの露光に２枚のレチクルを使用するため、レチクルステージ上のレチクルを高速で交換する必要が生じる。
本例の投影露光装置では、図２に示す通り、レチクル室２内の前述の第１のレチクルローダ７Ａに対して照明光学系３２を挟んだ反対側に第２のレチクルローダ７Ｂを設けているため、このレチクルローダ７Ｂにその２枚のレチクルの内の待機中のレチクル（図２ではレチクルＲ１）を一時的に退避しておくことができる。即ち、図２において、第１のレチクルローダ７Ａが空いているものして、一方のレチクルＲは、レチクルステージ５上で露光された後、レチクルステージ５が図２中の＋Ｘ方向に移動して、第１のレチクルローダ７Ａに受け渡される。その後、レチクルステージ５は図２中の−Ｘ方向に移動して、第２のレチクルローダ７Ｂに退避中のレチクルＲ１を受け取り、それを露光位置に移動して露光を行なう。そして、そのレチクルＲ１の露光終了後には、再度レチクルステージ５を図２中の−Ｘ方向に移動して、レチクルローダ７ＢにレチクルＲ１を受け渡して退避させた後、レチクルステージ５を＋Ｘ方向に移動して、レチクルローダ７Ａから退避中のレチクルＲを受け取り露光を行なう。このような構成とすることで、２枚のレチクルの交換時間が短縮され、二重露光法での露光時により高い処理能力を達成することが可能になる。
なお、二重露光法を更に高速に行うために、レチクルステージ５を２枚のレチクルを並列に保持できるダブルホルダ方式としてもよい。
また、上記の実施の形態では、図２に示すように、レチクル室２はレチクルＲ及びレチクルステージ５を囲むものとして説明した。しかしながら、特にレチクルＲ及びレチクルステージ５を囲む箱状のレチクル室２を設けることなく、レチクルＲの周りの空間を局所的にパージガスで置換してもよい。この構成では、局所的にパージガスで置換される空間を「レチクル室」と定義することができる。この構成では更に、第１のレチクルローダ７Ａをレチクル保管庫として利用してもよい。
同様に、上記の実施の形態では、ウエハ室３３はウエハＷ及びウエハステージ３４を囲むものとして説明した。しかしながら、特にウエハＷ及びウエハステージ３４を囲む箱状のウエハ室３３を設けることなく、投影光学系ＰＬのウエハ側の端部とウエハＷとの間を局所的にパージガスで置換してもよい。この構成では、局所的にパージガスで置換される空間を「ウエハ室」と定義することができる。
また、上記の実施の形態は、本発明をレチクルをレチクルステージ５上に搬送する際に本発明を適用したものであるが、本発明は、基板としてのウエハを図２のウエハステージ３５（基板ステージ）上に搬送する際にも適用することができる。このようにウエハを図２のウエハステージ３５上に搬送する際に本発明を適用する場合には、図２において一例として、ウエハ室３３に搬送室８、ガス置換室１６、及び受け渡し室４２を順次連結し、搬送室８に図１のレチクル保管庫１４と同様のウエハ保管庫を連結すればよい。この構成では、一例として例えば不図示のレジストコータでレジスト（感光材料）を塗布されたウエハが、気密性の高いケース内に収納されてその受け渡し室４２のポート（レチクルポート２３と同様のポート）に搬送される。レチクルの場合と同様にそのウエハは、受け渡し室４２からガス置換室１６、搬送室８を経てその周囲の空間がパージガスで置換された状態でウエハ保管庫に保管される。その後、そのウエハは露光時には効率的にそのウエハ保管庫からウエハ室３３内に搬送される。
なお、ウエハを図２のウエハステージ３５上に搬送する際に本発明を適用する場合には、レジストを不要に感光させないために、ガス置換室１６等の内部の光洗浄用のランプを省略することが望ましい。また、異物検査装置を省略してもよい。ウエハの搬送時に本発明を適用した場合には、露光開始までの準備時間を短縮できると共に、ウエハ表面に付着している水分等を低減できる利点もある。
更に、露光光としてＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）などを使用する場合にも、その光路にはヘリウムガスや窒素ガスなどのパージガスを供給することが望ましい。しかしながら、その場合のパージガスの濃度は例えば９０〜９９％程度に落としても、ウエハ上で高い露光強度が得られると共に、レーザ干渉計等のセンサでも高い計測精度が得られる。但し、この場合にそのセンサの光路での屈折率の揺らぎが大きくならないように、気密室に対するパージガスの供給管や排気管の位置をそのセンサの光路からできるだけ離して配置することが望ましい。
また、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共に、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、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の実施の形態の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及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
次に、上記の実施の形態の投影露光装置を使用した半導体デバイスの製造工程の一例につき図６を参照して説明する。
図６は、半導体デバイスの製造工程の一例を示し、この図６において、まずシリコン半導体等からウエハＷが製造される。その後、ウエハＷ上にフォトレジストを塗布し（ステップＳ１０）、次のステップＳ１２において、上記の実施の形態（図２）の投影露光装置のレチクルステージ５上にレチクルＲ１をロードし、走査露光方式でレチクルＲ１のパターン（符号Ａで表す）をウエハＷ上の全部のショット領域ＳＥに転写（露光）する。なお、ウエハＷは例えば直径３００ｍｍのウエハ（１２インチウエハ）であり、ショット領域ＳＥの大きさは一例として非走査方向の幅が２５ｍｍで走査方向の幅が３３ｍｍの矩形領域である。次に、ステップＳ１４において、現像及びエッチングやイオン注入等を行うことにより、ウエハＷの各ショット領域ＳＥに所定のパターンが形成される。
次に、ステップＳ１６において、ウエハＷ上にフォトレジストを塗布し、その後ステップＳ１８において、上記の実施の形態（図２）の投影露光装置のレチクルステージ５上にレチクルＲ２をロードし、走査露光方式でレチクルＲ２のパターン（符号Ｂで表す）をウエハＷ上の各ショット領域ＳＥに転写（露光）する。そして、ステップＳ２０において、ウエハＷの現像及びエッチングやイオン注入等を行うことにより、ウエハＷの各ショット領域に所定のパターンが形成される。
以上の露光工程〜パターン形成工程（ステップＳ１６〜ステップＳ２０）は所望の半導体デバイスを製造するのに必要な回数だけ繰り返される。それに続いて、ウエハＷ上の各チップＣＰを１つ１つ切り離すダイシング工程（ステップＳ２２）や、ボンディング工程、及びパッケージング工程等（ステップＳ２４）を経ることによって、製品としての半導体デバイスＳＰが製造される。
また、上記の実施の形態では、走査露光方式の投影露光装置に本発明を適用したが、本発明はこれに限られず、ステップ・アンド・リピート方式等の一括露光型（静止露光型）の投影露光装置、或いはプロキシミティ方式等の露光装置であっても同様に適用することができる。
なお、露光装置の用途としては半導体素子製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド、又はＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのレチクルパターンが形成されたレチクル（フォトマスク等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。また、明細書、特許請求の範囲、図面、及び要約を含む２００１年５月１６日付け提出の日本国特願２００１−１４６０４８の全ての開示内容は、そっくりそのまま引用して本願に組み込まれている。
産業上の利用の可能性
本発明によれば、マスク室にマスクを搬送する前に、予めガス置換室内でそのマスクの近傍の気体を透過性ガス（パージガス）で置換し、そのガス置換室とそのマスク室との間の搬送経路上で、そのマスクを一時保管できるため、マスクの周囲の気体を透過性ガスで置換する場合に、露光開始までの準備時間を短縮して高い生産性が得られる。
また、そのマスクのパターン面を保護するための保護部材（防塵膜）が設けてある状態で、その保護部材の内部を含めてその透過性ガスで置換する場合には、その保護部材が設けてある状態でも、露光開始までの準備時間を短縮して高い生産性が得られる。
また、本発明をウエハ等の基板を搬送する場合に適用した場合にも、基板室に基板を搬送する前に、予め基板の近傍の気体を透過性ガスで置換して一時保管できるため、基板の周囲の気体を透過性ガスで置換する際に、露光開始までの準備時間を短縮して高い生産性が得られる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施の形態の一例の投影露光装置のレチクルステージ系及びレチクルローダ系を示す一部を切り欠いた平面図である。図２は、その実施の形態の一例の投影露光装置を示す一部を切り欠いた正面図である。図３は、図２中の搬送ロボット９の構成を示す斜視図である。図４において、（Ａ）は図１中の第１のレチクル保管庫１４を示す断面図、（Ｂ）は図４（Ａ）のレチクル保持アーム５７を示す底面図である。図５は、図２中のガス置換室１６を示す断面図である。図６は、本発明の実施の形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する製造工程の一例を示す図である。
【図１】
2002093626.tif 000003
【図２】
2002093626.tif 000004
【図３】
2002093626.tif 000005
【図４】
2002093626.tif 000006
【図５】
2002093626.tif 000007
【図６】
2002093626.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成14年12月13日(2002.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光ビームでマスクを照明し、前記マスク及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法であって、
前記露光ビームの光路のうち、前記マスクが配置される光路を含む空間を囲むマスク室内の気体を前記露光ビームを透過する透過性ガスで置換し、
前記マスク室内に前記マスクを搬送する前に、ガス置換室内で前記マスクの近傍の気体を前記透過性ガスで置換し、
前記ガス置換室から、前記マスク室内に設けられたマスクステージ上に前記マスクを搬送する前に、マスク保管室で前記マスクを一時保管することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記マスクにはマスク面を保護するための保護部材が設けられており、
前記ガス置換室から前記マスク室に前記マスクを搬送する前に、前記マスクと前記保護部材との少なくとも一方に付着した異物の検査を行うことを特徴とする請求の範囲１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記ガス置換室から前記マスク室に前記マスクを搬送する前に、前記マスクの光洗浄を行うとともに、
前記光洗浄は、前記マスクを一時保管するマスク保管室内で行われることを特徴とする請求の範囲２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記マスクの近傍は、前記マスク面と前記保護部材との間の空間を含むことを特徴とする請求の範囲３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記一時保管されるマスクは、少なくとも一枚であることを特徴とする請求の範囲１、２、又は３に記載の露光方法。
【請求項６】
前記ガス置換室から前記マスク室に前記マスクを搬送する前に、前記マスクを光洗浄することを特徴とする請求の範囲２又は３に記載の露光方法。
【請求項７】
前記マスク保管室は、前記ガス置換室と前記マスク室との間の第１の搬送経路上、又は該第１の搬送経路に交差する方向に延びる第２の搬送経路上に設けられることを特徴とする請求の範囲１に記載の露光方法。
【請求項８】
前記マスク保管室は、前記マスク室が兼用し、
前記マスクステージに前記マスクを搬送する前に、前記マスク室内に設けられたマスク保持部で前記マスクを一時保管することを特徴とする請求の範囲１に記載の露光方法。
【請求項９】
前記露光ビームは、真空紫外域の光であることを特徴とする請求の範囲１〜４、７の何れか一項に記載の露光方法。
【請求項１０】
露光ビームでマスクを照明し、前記マスク及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置であって、
前記マスクを載置するマスクステージと、
前記露光時に、前記マスクステージを介して前記マスクが配置される空間を囲むとともに、内部の気体が前記露光ビームを透過する透過性ガスで置換されるマスク室と、
前記マスクを前記マスク室内に搬送する搬送経路上に配置されて、前記マスクの近傍の気体を前記透過性ガスで置換する気体置換機構と、
該気体置換機構から前記マスクステージに前記マスクを搬送する前に、前記マスクを一時保管するとともに、内部の気体が前記透過性ガスで置換される第１のマスク保管室とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
前記気体置換機構の一部に、又は前記気体置換機構と前記マスク室との間に、前記マスク、又は該マスクを保護するための保護部材上の異物を検査する異物検査装置を設けたことを特徴とする請求の範囲１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
前記第１のマスク保管室は、前記気体置換機構と前記マスク室との間の第１の搬送経路上、又は該第１の搬送経路に交差する方向に延びる第２の搬送経路上に設けられることを特徴とする請求の範囲１０に記載の露光装置。
【請求項１３】
前記第１のマスク保管室は、前記マスク室が兼用し、
前記マスク室は、前記気体置換機構から前記マスクステージに前記マスクを搬送する前に、前記マスクを一時保持するマスク保持部を備えることを特徴とする請求の範囲１０に記載の露光装置。
【請求項１４】
前記第１のマスク保管室は、少なくとも一枚の前記マスクを保管することを特徴とする請求の範囲１２又は１３に記載の露光装置。
【請求項１５】
前記露光ビームは、真空紫外域の光であることを特徴とする請求の範囲９〜１４のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項１６】
前記マスク室に前記マスクを搬送する前に、前記マスクの光洗浄を行うための紫外線照射機構を有することを特徴とする請求の範囲１２に記載の露光装置。
【請求項１７】
前記紫外線照射機構は、前記第１のマスク保管室又は前記気体置換機構の少なくとも一方に設けられることを特徴とする請求の範囲１６に記載の露光装置。
【請求項１８】
前記紫外線照射機構は、前記紫外線を射出する光源を収容する収容空間と、前記マスクを収容し、前記紫外線で前記マスクを光洗浄する洗浄空間とを分離する光透過部材を備えることを特徴とする請求の範囲１７に記載の露光装置。
【請求項１９】
前記マスクの搬送経路は、前記気体置換機構と前記マスク室との間の第１の搬送経路と、該第１の搬送経路に対して交差する方向に延びる第２の搬送経路とを有することを特徴とする請求の範囲１６〜１８のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項２０】
前記気体置換機構、前記マスク保管室、又は前記マスク室の少なくとも一つの空間内の気体をイオン化するイオナイザを設けたことを特徴とする請求の範囲９〜１４の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２１】
前記マスクがマスクケースに収納された状態で載置されるマスクポートと、
前記マスクケースから前記マスクを取り出すマスクケース開閉機構と、
該マスクケース開閉機構から前記気体置換機構に前記マスクを搬送する前に、前記マスクを保管する第２のマスク保管室とを有することを特徴とする請求の範囲９〜１５の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２２】
前記第２のマスク保管室は、大気雰囲気でマスクを保持することを特徴とする請求の範囲１６に記載の露光装置。
【請求項２３】
前記気体置換機構は、前記マスクのマスク面を保護する保護部材の変位をモニタするためのセンサを有することを特徴とする請求の範囲９〜１７の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２４】
前記気体置換機構は、前記マスクと該マスクのマスク面を保護するための保護部材とで囲まれた空間内の気体を前記透過性ガスで置換する給排気機構を有することを特徴とする請求の範囲９〜１８の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２５】
前記第１のマスク保管室は、前記露光で使用されたマスクの内の少なくとも一部を保管することを特徴とする請求の範囲９〜１９の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項２６】
露光ビームの光路中に基板を搬送する搬送方法であって、
前記露光ビームの光路のうち、前記基板が配置される光路を含む空間を囲む基板室内の気体を前記露光ビームを透過する透過性ガスで置換し、
前記基板室に前記基板を搬送する前に、前記基板近傍の気体をガス置換室で前記透過性ガスに置換し、
前記ガス置換室から、前記基板室内に設けられた基板ステージ上に前記基板を搬送する前に、基板保管室で前記基板を一時保管することを特徴とする露光方法。
【請求項２７】
前記ガス置換室から前記基板室に前記基板を搬送する前に、前記基板に付着した異物の検査を行うことを特徴とする請求の範囲２６に記載の露光方法。
【請求項２８】
露光ビームの光路中に基板を搬送する搬送装置において、
前記基板を載置する基板ステージと、
前記露光ビームの光路のうち、前記基板が配置される光路を含む空間を囲む基板室と、
前記基板室に前記基板を搬送する前に前記基板の近傍の気体を前記露光ビームが透過する透過性ガスで置換する気体置換機構と、
前記気体置換機構から、前記基板ステージ上に前記基板を搬送する前に、基板を一時保管する第１の基板保管室とを有することを特徴とする搬送装置。
【請求項２９】
前記第１の基板保管室は、前記気体置換機構と前記基板室との間の第１の搬送経路上、又は該第１の搬送経路に交差する方向に延びる第２の搬送経路上に設けられることを特徴とする請求の範囲２８に記載の露光装置。
【請求項３０】
前記第１の基板保管室は、前記基板室が兼用し、
前記基板室は、前記気体置換機構から前記基板ステージに前記マスクを搬送する前に、前記基板を一時保持する基板保持部を備えることを特徴とする請求の範囲２８に記載の露光装置。
【請求項３１】
前記基板が基板ケースに収納された状態で載置される基板ポートと、
前記基板ケースから前記基板を取り出す基板ケース開閉機構と、
該基板ケース開閉機構から前記気体置換機構に前記基板を搬送する前に、前記基板を保管する第２の基板保管室とを有することを特徴とする請求の範囲２８〜３０のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項３２】
請求の範囲１〜４、７の何れか一項に記載の露光方法を用いてデバイスパターンをワークピース上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
発明の開示
本発明による第１の露光方法は、露光ビームでマスク（Ｒ）を照明し、そのマスク及び投影光学系（ＰＬ）を介して基板（Ｗ）を露光する露光方法であって、その露光ビームの光路のうち、そのマスクが配置される光路を含む空間を囲むマスク室（２）内の気体をその露光ビームを透過する透過性ガスで置換し、そのマスク室内にそのマスクを搬送する前に、ガス置換室（１６）内でそのマスクの近傍の気体をその透過性ガスで置換し、そのガス置換室から、そのマスク室内に設けられたマスクステージ上にそのマスクを搬送する前に、マスク保管室でそのマスクを一時保管するものである。
斯かる本発明によれば、例えば露光装置内の処理手順データ又は半導体素子製造工場内のホストコンピュータからの指示に基づいて、次以降の露光プロセスで使用するマスクを、そのガス置換室（１６）に搬送して、そのマスク近傍の気体をその透過性ガスで置換する。その後、そのマスクは、所定の保管機構内に保管されて、現在の露光プロセスの終了を待つ。現在の露光プロセスが終了すると、現在使用中であったマスクは搬出され、代わりに上記のように一時保管されていたマスクが、そのマスク室内の露光位置へと搬入され、次の露光動作が開始される。
従って、例えば次に露光対象となるマスクの周辺環境を透過性ガスで置換するガス置換工程は、現在のマスクを用いた露行プロセスと並行して、バックグラウンドで処理されるため、マスクの周辺環境を透過性ガスで置換するために必要な時間によって生じる、露光装置の処理能力低下を防止することが可能になる。
このとき、そのマスクにマスク面を保護するための保護部材（７４）が設けられている場合に、そのガス置換室からそのマスク室にそのマスクを搬送する前に、そのマスクとその保護部材との少なくとも一方に付着した異物の検査を行うことが望ましい。例えばそのガス置換室からそのマスク室までの搬送経路上で、即ちそのマスク近傍の気体をその透過性ガスで置換する際に、又は置換した後で、そのマスクの異物の検査を行うことができる。更に、透過性ガスによる置換時、又は一時的な保管時にその光洗浄及び異物検査の少なくとも一方を行う場合には、


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
別途その異物検査のための時間を設ける方式と比べて、露光開始までの準備時間を更に短縮することができる。
また、そのガス置換室からそのマスク室にそのマスクを搬送する前に、更にそのマスクの光洗浄を行うとともに、その光洗浄は、そのマスクを一時保管するマスク保管室（１８）内で行うようにしてもよい。そのマスクの保管中に光洗浄を行っておくことで、そのマスク室にマスクを搬送する際の準備時間を更に短縮することができる。
また、その露光ビームが真空紫外域の光である場合に、その露光ビームを透過する透過性ガスとしては、窒素ガス又は希ガス（ヘリウムガス等）が使用できる。
また、そのマスク保管室は、一例としてそのガス置換室とそのマスク室との間の第１の搬送経路上、又はこの第１の搬送経路に交差する方向に延びる第２の搬送経路上に設けられる。
次に、本発明による露光装置は、露光ビームでマスク（Ｒ）を照明し、そのマスク及び投影光学系（ＰＬ）を介して基板を（Ｗ）露光する露光装置であって、そのマスクを載置するマスクステージと、その露光時にそのマスクステージを介してそのマスクが配置される空間を囲むとともに、内部の気体がその露光ビームを透過する透過性ガスで置換されるマスク室（２）と、そのマスクをそのマスク室内に搬送する搬送経路上に配置されて、そのマスクの近傍の気体をその透過性ガスで置換する気体置換機構（１６，５１）と、この気体置換機構からそのマスクステージにそのマスクを搬送する前に、そのマスクを一時保管するとともに、内部の気体がその透過性ガスで置換される第１のマスク保管室（１４）とを有するものである。
斯かる露光装置によれば、本発明の露光方法を実施できる。
この場合、その気体置換機構の一部に、又はその気体置換機構とそのマスク室との間に、そのマスク、又はこのマスクを保護するための保護部材（７３）上の異物を検査する異物検査装置（７７，７８）を設けることが望ましい。
また、そのマスク室にそのマスクを搬送する前に、そのマスクの光洗浄を行うための紫外線照射機構（７６Ａ，７６Ｂ）を有することが望ましい。
また、そのマスクの搬送経路は、一例として、その気体置換機構とそのマスク


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
室との間の第１の搬送経路と、この第１の搬送経路に対して交差する方向に延びる第２の搬送経路とを有する。
また、その気体置換機構、そのマスク保管室、又はそのマスク室の少なくとも一つの空間内の気体をイオン化するイオナイザを設けることが望ましい。それらの空間からは水蒸気も不純物として排除されるため、発生した静電気によってマスク上のパターンが放電破壊する恐れもある。そこで、イオナイザによって内部の透過性ガスをイオン化させて静電気の蓄積を防止することで、マスク上のパターンの破壊を防止できる。
また、そのマスクがマスクケース（２２）に収納された状態で載置されるマスクポート（２３）と、そのマスクケースからそのマスクを取り出すマスクケース開閉機構（４５）と、このマスクケース開閉機構からその気体置換機構にそのマスクを搬送する前に、そのマスクを保管する第２のマスク保管室（１８）とを有することが望ましい。これによって、そのマスクをマスクケース中に入れて搬送する場合に、そのマスクのそのマスクケースからの取り出しを露光動作のバックグラウンドで行うことができ、露光開始までの準備時間が長くなることがない。
また、その第２のマスク保管室は、一例として大気雰囲気でマスクを保持するものである。これによって透過性ガスの使用を必要最小限に抑えることができ、露光工程のランニングコストを低減できる。
また、その気体置換機構は、そのマスクのマスク面を保護する保護部材の変位をモニタするためのセンサを有することが望ましい。そのセンサでモニタされる変位が許容範囲内に収まるように、その気体置換を行うことで、その保護部材の損傷を防ぐことができる。
また、その気体置換機構は、そのマスクと該マスクのマスク面を保護するための保護部材とで囲まれた空間内の気体をその透過性ガスで置換する給排気機構（８１Ａ，８１Ｂ，５１）を有することが望ましい。これによって、そのマスクと保護部材とで囲まれた空間に透過性ガスを充填する場合に、特に準備時間が長くなることはない。
また、その第１のマスク保管室は、その露光で使用されたマスクの内の少なくとも一部を保管することが望ましい。このように露光済みのマスクを保管するこ


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
とで、マスクの搬送経路に外気が混入する機会を減少させることができる。
次に、本発明の搬送方法は、露光ビームの光路中に基板（Ｒ；Ｗ）を搬送する搬送方法であって、その露光ビームの光路のうち、その基板が配置される光路を含む空間を囲む基板室（２；３３）内の気体をその露光ビームを透過する透過性ガスで置換し、その基板室にその基板を搬送する前に、その基板近傍の気体をガス置換室（１６）でその透過性ガスに置換し、そのガス置換室から、その基板室内に設けられた基板ステージ上にその基板を搬送する前に、基板保管室でその基板を一時保管するものである。
斯かる搬送方法において、その基板はマスク又はウエハ等である。本発明によっても、本発明の露光方法と同様に露光開始までの準備時間を短縮できる。
このとき、一例として、そのガス置換室からその基板室にその基板を搬送する前に、その基板に付着した異物の検査が行われる。このように搬送中に異物検査を行うことによって、準備時間が特に長くなることがない。
また、本発明の搬送装置は、露光ビームの光路中に基板（Ｒ；Ｗ）を搬送する搬送装置において、その基板を載置する基板ステージと、その露光ビームの光路のうち、その基板が配置される光路を含む空間を囲む基板室（２；３３）と、その基板室にその基板を搬送する前にその基板の近傍の気体をその露光ビームが透過する透過性ガスで置換する気体置換機構（１６，５１）と、その気体置換機構から、その基板ステージ上にその基板を搬送する前に、その基板を一時保管する第１の基板保管室（１４）とを有するものである。
斯かる搬送装置によって、本発明の搬送方法を実施できる。この場合、その基板が基板ケース（２２）に収納された状態で載置される基板ポート（２３）と、その基板ケースからその基板を取り出す基板ケース開閉機構（４５）と、この基板ケース開閉機構からその気体置換機構にその基板を搬送する前に、その基板を保管する第２の基板保管室（１８）とを有することが望ましい。これによって、その基板を基板ケース内に収納して受け渡す場合でも、その基板室内にその基板を搬送するための準備時間が長くなることがなくなる。
また、本発明のデバイス製造方法は、本発明の何れかの露光方法を用いてデバイスパターンをワークピース上に転写する工程を含むものである。本発明によって、高い生産性で各種デバイスを生産することができる。
図面の簡単な説明
図１は、本発明の実施の形態の一例の投影露光装置のレチクルステージ系及びレチクルローダ系を示す一部を切り欠いた平面図である。図２は、その実施の形態の一例の投影露光装置を示す一部を切り欠いた正面図である。図３は、図２中




【国際調査報告】
2002093626.tif 000009
2002093626.tif 000010
2002093626.tif 000011
2002093626.tif 000012