JP2000306807A - 露光装置、露光方法、及び半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学素子の経時的な汚染による透過率の低下
や照度分布の不均一化を十分に防止することである。 【解決手段】 レンズ等の光学素子を鏡筒に接着保持し
て構成されるレンズユニット２３，２７に、光学素子の
接着に用いた接着剤の種類（例えば、シリコーン系、エ
ポキシ系）に応じて、酸素濃度調整装置４６により酸素
濃度を所定値に調整した気体（空気）及び／又は水蒸気
圧調整装置４８により水蒸気圧を所定値に調整した気体
（空気）を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の半導体デバ
イスを製造するためのリソグラフィ工程でマスクのパタ
ーンを基板上に転写するために使用される露光装置、露
光方法及びこれらを用いて製造された半導体デバイスに
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスを製造するためのリソグ
ラフィ工程においては、光源からの照明光でパターンが
形成されたマスク（レチクルを含む）を介して、感光剤
が塗布された半導体ウエハ等の基板（感光基板）を露光
することにより、該基板上にマスクのパターンの像を転
写する露光装置が使用される。光源からの照明光は、複
数の光学素子（レンズ、ミラー等）を含む光学系を介し
て基板まで導かれ、光源からマスクに至る光路を構成す
る光学系は照明光学系と、マスクから基板に至る光路を
構成する光学系は投影光学系と一般に呼ばれている。ま
た、光源からの照明光は、各種位置決めに使用されるア
ライメント光学系に導かれる。これらの光学系を構成す
るレンズ等の光学素子は、接着剤により鏡筒に直接にあ
るいは保持枠等を介して接着・固定される。また、これ
らの光学系はその全体あるいは一部が樹脂からなる隔壁
等を有する筐体に収容される場合がある。

【０００３】ところで、このような露光装置において
は、半導体デバイスの集積度及び微細度の向上に対応す
るため、特に解像力を高めることが要求されており、そ
の解像力は、ほぼ照明光の波長に比例するため、照明光
は次第に短波長化されている。即ち、照明光は水銀ラン
プの可視域のｇ線（波長４３６ｎｍ）から紫外域のｉ線
（波長３６５ｎｍ）へと代わり、最近ではＫｒＦエキシ
マレーザ光（波長２４８ｎｍ）が実用されるようになっ
ている。そして、現在では、ＡｒＦエキシマレーザ光
（波長１９３ｎｍ）が実用されつつあり、さらにはＦ
_２ レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の使用が検討されて
いる。

【０００４】ここで、光学素子等の接着に使用する接着
剤や筐体を構成する樹脂部材はモノマーやオリゴマーの
重合等によって硬化する。重合が進行するにつれて、分
子鎖は密なネットワークを形成するようになり、その反
応性が低下してくる。また、特に複数の液を混合して調
整する種類のものでは、反応種の化学量論比が満足され
ていないことがある。このような理由から、通常、硬化
した樹脂中には未反応のモノマーやオリゴマーが含まれ
ている。また、モノマーやオリゴマー中には、精製によ
って除去できなかったモノマー原料が含まれていること
もある。これらの残留低分子量物質は樹脂から脱ガスと
して放散される。

【０００５】そして、ＡｒＦエキシマレーザ光程度以下
の波長域、即ちほぼ２００ｎｍ程度以下の真空紫外域
（ＶＵＶ）では、光路中に存在する前記脱ガス等を含む
汚染物質や該汚染物質が紫外線照射により光化学反応し
て生成された物質（これらを総称して、不純物とする）
が光学素子の表面に凝集付着することにより、照明光の
透過率が低下し、あるいは照度分布の均一性が劣化して
しまうという問題が生じた。

【０００６】この問題を緩和すべく、上述した鏡筒や筐
体の内部に、窒素、又はヘリウム等の不活性ガスを封入
し、あるいは漏洩を考慮して当該不活性ガスを当該鏡筒
や筐体に与圧供給することが行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光路中
に存在する不純物の種類が異なる場合がある。例えば、
鏡筒に対する光学素子の接着等に使用される接着剤とし
ては、その成分が異なる種々のものが使用される場合が
あり、それぞれの接着剤からの脱ガスが混合すると、紫
外線照射により光学素子の汚染が促進される場合があ
る。

【０００８】また、同様に接着剤としてその成分の異な
る複数種類のものを使用した場合において、各鏡筒や筐
体に単一種類の気体を供給した場合には、ある種類の接
着剤からの脱ガスを含む雰囲気に接触する光学素子に対
する汚染を有効に抑制できたとしても、他の種類の接着
剤からの脱ガスを含む雰囲気に接触する光学素子に対す
る汚染を有効に抑制することはできない場合があり、そ
れぞれに適した成分の気体をその光路上に供給すること
が望ましい。

【０００９】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、光学素子の経時的な汚染による透過率の低下や照
度部分の不均一化を十分に防止し、高精度で信頼性の高
い半導体デバイスを製造することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以下、この項に示す説明
では、理解の容易化のため、本発明の各構成要件に実施
の形態の図に示す参照符号を付して説明するが、本発明
の各構成要件は、これら参照符号によって限定されるも
のではない。

【００１１】１．上記目的を達成するため、本発明の第
１の観点によると、照明光源（１３）からの照明光（Ｉ
Ｌ）をマスク（Ｒ）に照射して、前記マスク上のパター
ンを光学系（２１，ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上に転写
する露光装置において、前記光学系の一部を構成する光
学素子（２３１，２３２）を保持する鏡筒（２３４）
と、前記鏡筒内に気体を供給する供給装置（１２）と、
前記鏡筒内に存在する不純物の種類に応じて前記気体の
酸素濃度及び水蒸気圧の少なくとも一方を調整する調整
装置（４６，４８）とを備えることを特徴とする露光装
置が提供される。

【００１２】また、本発明の第１の観点によると、照明
光源（１３）からの照明光（ＩＬ）をマスク（Ｒ）に照
射して、前記マスク上のパターンを基板（Ｗ）上に転写
する露光方法において、前記照明光の光路又はその近傍
で、かつ不純物を含む雰囲気に配置される光学部材（２
３１，２３２，２３３）の周囲に気体を供給し、前記不
純物の種類に応じて、前記気体のガス濃度及び水蒸気圧
の少なくとも一方を調整し、前記ガス濃度及び前記水蒸
気圧の少なくとも一方を調整した状態で、前記マスク上
のパターンを前記基板上に転写することを特徴とする露
光方法が提供される。前記ガス濃度とは、前記気体が混
合気体である場合のある特定の成分の全体に対する体積
比を意味する。

【００１３】これらの場合において、前記光学系には投
影光学系のみならず、前記照明光源からの前記照明光を
前記マスクに照射する照明光学系も含まれる。また、前
記光学系にはマスクや基板等の位置決めに使用されるア
ライメント光学系やその他の光学系も含まれる。

【００１４】ここで、前記光学部材とは、光学系を構成
するあらゆる部材を含み、レンズ、ミラー、フィルタ、
ビームスプリッタ、ガラス板（透明板）、受光素子等の
光路上に配置される光学素子のみならず、これらを保持
するための保持部材（例えば、保持枠）等を含む。但
し、光学素子という語には、光学素子単体のみならず、
保持部材等に保持された状態の光学素子をも含む場合が
あるものとする。前記所定箇所とは、例えば、前記光学
部材がレンズ保持枠である場合には鏡筒に相当し、前記
光学部材がレンズである場合にはレンズ保持枠又は鏡筒
に相当する。

【００１５】これらの場合において、前記接着剤がシリ
コーン系樹脂である場合には前記気体の酸素濃度を調整
することが望ましく、前記接着剤がエポキシ系樹脂であ
る場合には前記気体の水蒸気圧を調整することが望まし
い。

【００１６】ＡｒＦエキシマレーザ光の波長（発振中心
波長１９３ｎｍ）程度以下の紫外線は極めて高いエネル
ギーを持っているため、その照射により光路中の雰囲気
に応じて、種々の光化学反応が起こっていることが実験
的に推測される。光学素子の透過率や反射率等の光学特
性に影響を与える光化学反応としては、当該雰囲気中の
有機物（接着剤からの脱ガスを含む）等を化学的に分解
して、光学素子の表面で凝集・付着することにより光学
特性を劣化させる物質を生成する反応（以下、汚染反応
という）と、これと逆に、光学素子の表面に付着した該
光学特性を劣化させる物質を分解して除去する、いわゆ
る光洗浄を行う反応（以下、洗浄反応という）の二つが
同時に進行しているものと考えられる。

【００１７】そして、前者の反応（汚染反応）が後者の
反応（洗浄反応）より優勢である場合には、光学素子の
光学特性は経時的に劣化していき、一方、後者の反応
（洗浄反応）が前者の反応（汚染反応）よりも優勢であ
る場合には、光学素子の光学特性は劣化することはな
い。このことは、照明光の光路の雰囲気を調整すること
により、後者の反応、即ち洗浄反応が優勢となるように
すれば、経時的な光学特性の劣化が防止され、照度の低
下や照度分布の均一性の劣化を抑制することができるこ
とを意味する。

【００１８】本願発明者はかかる観点から鋭意、実験研
究を重ねた結果、光路雰囲気中の気体の酸素濃度又は水
蒸気圧を調整することより、かかる洗浄反応を汚染反応
よりも優勢にできる場合があることを見出した。

【００１９】即ち、前記本発明の露光装置は、前記接着
剤の種類に応じて、光学素子を保持する鏡筒内又は光学
部材の周囲に供給する気体の酸素濃度及び水蒸気圧の少
なくとも一方を調整する調整装置を備えているので、洗
浄反応を汚染反応よりも優位となるように、当該調整装
置により光路雰囲気中の気体の酸素濃度又は水蒸気圧を
調整することにより、経時的に光学素子の表面に汚染物
質が付着・堆積することが抑制され、透過率や反射率等
の光学特性が経時的に劣化したり、照度低下や照度分布
が不均一となることが少なくなる。

【００２０】前記気体としては、例えば、窒素ガス（Ｎ
_２ ）、ヘリウムガス（Ｈｅ）等を用いることができ
る。前記気体としては、清浄な空気（クリーンエアー）
を用いることもでき、該空気の酸素濃度及び水蒸気圧の
いずれか一方を調整するようにできる。空気はヘリウム
ガス等の不活性ガスと比較して極めて安価であるので、
運転コストを大幅に低減することができる。

【００２１】また、前記鏡筒内に供給した前記気体を回
収する回収装置をさらに備えていてもよく、このように
すれば、前記供給装置から前記気体をフロー供給して常
時回収し、あるいは必要に応じて供給及び回収できるか
ら、当該脱ガスを含む気体によって他の光学素子等が汚
染されることを少なくすることができる。

【００２２】２．上記目的を達成するため、本発明の第
２の観点によると、照明光源（１３）からの照明光（Ｉ
Ｌ）をマスク（Ｒ）に照射して、前記マスク上のパター
ンを光学系（２１，ＰＬ）を介して基板（Ｗ）上に転写
する露光装置において、前記光学系の一部を構成する光
学素子（２３１，２３２）を第１接着剤により保持する
第１鏡筒（２３４）と、前記第１鏡筒内に第１気体を供
給する第１供給装置（１２）と、前記光学系の他の一部
を構成する光学素子（２７１）を第２接着剤により保持
する第２鏡筒（２７３）と、前記第２鏡筒内に第２気体
を供給する第２供給装置（１２）とを備えたことを特徴
とする露光装置が提供される。

【００２３】前記第１気体と前記第２気体の種類（成
分）としては互いに同一のもの、あるいは互いに異なる
ものを採用することができ、前記第１気体としてはその
酸素濃度及び水蒸気圧の少なくとも一方を前記第１接着
剤の種類に応じて調整したものを採用するとともに、前
記第２気体としてはその酸素濃度及び水蒸気圧の少なく
とも一方を前記第２接着剤の種類に応じて調整したもの
を採用するようにできる。この場合において、特に限定
されないが、上記構成に追加して、前記第１鏡筒に供給
された前記第１気体を回収する第１回収装置と、前記第
２鏡筒に供給された前記第２気体を回収する第２回収装
置とをさらに設けてもよい。

【００２４】また、本発明の第２の観点によると、照明
光源（１３）からの照明光（ＩＬ）をマスク（Ｒ）に照
射して、前記マスク上のパターンを基板（Ｗ）上に転写
する露光装置において、前記照明光の光路又はその近傍
で、かつ第１不純物を含む雰囲気内に配置される第１光
学部材（２３１，２３２，２３３）と、前記照明光の光
路又はその近傍で、かつ前記第１不純物の成分とは異な
る第２不純物を含む雰囲気内に配置される第２光学部材
（２７１，２７２ａ，２７２ｂ）と、前記第１不純物を
含む雰囲気と、前記第２不純物を含む雰囲気とを分離す
る分離手段（２３４，２７３）とを有することを特徴と
する露光装置が提供される。

【００２５】さらに、本発明の第２の観点によると、照
明光源（１３）からの照明光（ＩＬ）をマスク（Ｒ）に
照射して、前記マスク上のパターンを基板（Ｗ）上に転
写する露光方法において、前記照明光の光路又はその近
傍で、かつ第１不純物の近傍に配置される第１光学部材
（２３１，２３２，２３３）の雰囲気と、前記照明光の
光路又はその近傍で、かつ前記第１不純物の成分とは異
なる第２不純物の近傍に配置される第２光学部材（２７
１，２７２ａ，２７２ｂ）の雰囲気とを分離し、前記分
離した状態で、前記マスク上のパターンを前記基板上に
転写することを特徴とする露光方法が提供される。

【００２６】これらの場合において、前記光学系には投
影光学系のみならず、前記照明光源からの前記照明光を
前記マスクに照射する照明光学系も含まれる。また、前
記光学系にはマスクや基板等の位置決めに使用されるア
ライメント光学系やその他の光学系も含まれる。

【００２７】ここで、前記光学部材とは、光学系を構成
するあらゆる部材を含み、レンズ、ミラー、フィルタ、
ビームスプリッタ、ガラス板（透明板）、受光素子等の
光路上に配置される光学素子のみならず、これらを保持
するための保持部材（例えば、保持枠）等を含む。但
し、光学素子という語には、光学素子単体のみならず、
保持部材等に保持された状態の光学素子をも含む場合が
あるものとする。前記所定箇所とは、例えば、前記光学
部材がレンズ保持枠である場合には鏡筒に相当し、前記
光学部材がレンズ自体である場合にはレンズ保持枠又は
鏡筒に相当する。

【００２８】光学素子又は光学部材の接着に異なる種類
（成分）の接着剤（第１接着剤と第２接着剤）を使用す
ると、それぞれの接着剤からの脱ガスが混合して、紫外
線照射により光学素子の表面に付着して光学特性を劣化
させる物質の生成が促進される場合がある。本発明で
は、第１鏡筒には第１気体を、第２鏡筒には第２気体を
供給するようにし、あるいは分離手段によって第１接着
剤を含む雰囲気と第２接着剤を含む雰囲気を分離するよ
うにしたので、これらの第１及び第２気体又は第１接着
剤を含む雰囲気と第２接着剤を含む雰囲気が混合するこ
とがないので、そのような問題が生じることがなくな
り、光学素子の透過率又は反射率等の光学特性が経時的
に劣化したり、照度が低下したり、照度分布の均一性が
劣化することも少なくすることができる。

【００２９】特に、前記第１鏡筒に供給された前記第１
気体を回収する第１回収装置と、前記第２鏡筒に供給さ
れた前記第２気体を回収する第２回収装置とを追加的に
設ければ、前記第１接着剤からの脱ガスを含む第１気体
と前記第２接着剤からの脱ガスを含む第２気体を、互い
に分離した状態を保ちつつ、常時あるいは必要に応じて
回収できるから、それぞれの脱ガスを含む気体又はこれ
らの混合気体によって他の光学素子等が汚染されること
が少なくなる。

【００３０】３．上記目的を達成するため、本発明の第
３の観点によると、上述した本発明の第１及び第２の観
点の各露光装置又は各露光方法のいずれか一を用いて製
造される半導体デバイスが提供される。上記本発明の露
光装置又は露光方法は、照明光の照度が経時的に低下す
ることが少なく、照度分布の均一性が経時的に劣化する
ことも少ないので、高精度で信頼性が高い半導体デバイ
スを長期に渡って安定的に且つ高いスループットで製造
することができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。

【００３２】図１は本発明の実施形態の投影露光装置を
示す概略構成図であり、図２は本発明の実施形態の気体
供給・回収装置の構成を示すブロック図である。

【００３３】図１において、半導体製造工場のある階の
床Ｆ１上のクリーンルーム内に投影露光装置の露光本体
部１１が設置され、その階下の床Ｆ２上のいわゆる機械
室（ユーティリティスペース）内に、階上の露光本体部
１１に気体（この実施形態では、空気）を供給し、さら
に回収する気体供給・回収装置１２が設置されている。
気体供給・回収装置１２は、発塵し易く、振動発生源と
なる場合があるため、露光本体部１１が設置されている
階と別の階に設置することによって、露光本体部１１が
設置されているクリーンルーム内の清浄度を極めて高く
設定できるとともに、露光本体部１１に対する振動の影
響を小さくすることができる。また、レーザ光源１３を
床Ｆ２上に配置し、露光本体部１１による床Ｆ１の占有
面積（フットプリント）を小さくし、かつ露光本体部１
１への振動を小さくしてもよい。

【００３４】気体供給・回収装置１２は、露光本体部１
１が設置されている階の階上に置いても構わないし、気
体供給・回収装置１２のうち、供給装置は床Ｆ２上に配
置し、回収装置は床Ｆ１又はその階上に配置するように
してもよい。気体供給・回収装置１２は、後に詳述する
ように、酸素濃度及び／又は水蒸気圧が所定の範囲内で
調整された清浄、高純度、且つ温度制御された空気（窒
素と酸素を主成分とする混合気体）を供給する供給装置
と、供給した空気を回収する回収装置を備えて構成され
る。

【００３５】まず、床Ｆ１上のクリーンルーム内におい
て、防振台１４，１４を介して箱状の光源ケース１５が
設置され、光源ケース１５内に照明光としてのＡｒＦエ
キシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を射出するレーザ光
源（照明光源）１３、露光本体部１１との間で光路を位
置的にマッチングさせるための可動ミラー等を含むビー
ムマッチングユニット（ＢＭＵ）１６、及び内部を照明
光が通過する遮光性のパイプ１７が設置されている。ま
た、ケース１５の隣に箱状の気密性の良好な環境チャン
バ１８が設置され、環境チャンバ１８内で床Ｆ１上に床
からの振動を減衰するための防振台１９，１９を介して
定盤２０が設置されている。また、光源ケース１５内か
ら突き出ているパイプ１７から環境チャンバ１８の内部
まで気密性の良好なサブチャンバ２１が架設され、サブ
チャンバ２１内に照明光学系の大部分が収納されてい
る。

【００３６】まず、露光時に、光源ケース１５内のレー
ザ光源１３から射出された照明光としての波長１９３ｎ
ｍの紫外パルス光ＩＬは、ＢＭＵ１６及びパイプ１７の
内部を経てサブチャンバ２１内に至る。サブチャンバ２
１内において、紫外パルス光ＩＬは、光アッテネータと
しての可変減光器２２、複数のレンズを有するレンズユ
ニット（第１レンズユニット）２３を含むビーム整形光
学系を経てフライアイレンズ２４に入射する。フライア
イレンズ２４の射出面には照明条件を種々に変更するた
めの照明系の開口絞り系２５が配置されている。

【００３７】フライアイレンズ２４から射出されて開口
絞り系２５中の所定の開口絞りを通過した紫外パルス光
ＩＬは、反射ミラー２６、及び複数のレンズを有するレ
ンズユニット（第２レンズユニット）２７を有するレン
ズ系を経てレチクルブラインド機構２８内のスリット状
の開口部を有する固定照明視野絞り（固定ブラインド）
２９に入射する。さらに、レチクルブラインド機構２８
内には、固定ブラインド２９とは別に照明視野領域の走
査方向の幅を可変とするための可動ブラインド３０が設
けられている。

【００３８】レチクルブラインド機構２８の固定ブライ
ンド２９でスリット状に整形された紫外パルス光ＩＬ
は、結像用レンズ系３１、反射ミラー３２、及び主コン
デンサレンズ系３３を介して、レチクルＲの回路パター
ン領域上のスリット状の照明領域を一様な強度分布で照
射する。

【００３９】本実施形態では、パイプ１７の射出面から
主コンデンサレンズ系３３までがサブチャンバ２１内に
収納され、さらにパイプ１７の内部からレーザ光源１３
の射出面までの空間も密閉されて、サブチャンバ２１内
の空間に連通している。また、サブチャンバ２１内に
は、レチクルブラインド系２８の駆動回路やその他の回
路が形成された複数のプリント配線板（プリント配線板
パッケージ）を、気密性の筐体である回路ケースの内部
に収容した回路ユニット３４が配置されている。

【００４０】紫外パルス光ＩＬのもとで、レチクルＲの
照明領域内の回路パターンの像が投影光学系ＰＬを介し
てウエハＷ上のレジスト層のスリット状の露光領域に転
写される。その露光領域は、ウエハＷ上の複数のショッ
ト領域のうちの１つのショット領域上に位置している。
本実施形態の投影光学系ＰＬは、ジオプトリック系（屈
折系）であるが、投影光学系ＰＬをカタジオプトリック
系（反射屈折系）、又は反射系としてもよい。以下で
は、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１の紙面に平行にＸ軸、図１の紙
面に垂直にＹ軸を取って説明する。

【００４１】レチクルＲは、レチクルステージ３５上に
吸着保持され、レチクルステージ３５は、レチクルベー
ス３６上にＸ方向（走査方向）に等速移動できるととも
に、Ｘ方向、Ｙ方向、回転方向に微動できるように載置
されている。レチクルステージ３５（レチクルＲ）の２
次元的な位置、及び回転角は、レーザ干渉計を備えた不
図示の駆動制御ユニットに制御されている。

【００４２】一方、ウエハＷはウエハホルダ３７上に吸
着保持され、ウエハホルダ３７はウエハステージ３８上
に固定され、ウエハステージ３８は定盤２０上に載置さ
れている。ウエハステージ３８は、オートフォーカス方
式でウエハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）、及び
傾斜角を制御してウエハＷの表面を投影光学系ＰＬの像
面に合わせ込むとともに、ウエハＷのＸ方向への等速走
査、及びＸ方向、Ｙ方向へのステッピングを行う。ウエ
ハステージ３８（ウエハＷ）の２次元的な位置、及び回
転角も、レーザ干渉計を備えた不図示の駆動制御ユニッ
トに制御されている。走査露光時には、レチクルステー
ジ３５を介して紫外パルス光ＩＬの照明領域に対してレ
チクルＲが＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度Ｖｒで走査
されるのに同期して、ウエハステージ３８を介して露光
領域に対してウエハＷが−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速
度β・Ｖｒ（βはレチクルＲからウエハＷへの投影倍
率）で走査される。

【００４３】サブチャンバ２１内の第１レンズユニット
２３は、例えば、図３に示されているように構成されて
いる。同図において、２３１は複数の光学レンズ（光学
素子）であり、２３２は保護用のガラス板（光学素子）
である。これらの光学レンズ２３１、ガラス板２３２の
表面には反射防止膜が形成されている。各光学レンズ２
３１、ガラス板２３２はそれぞれ無塗装のアルミニウム
製の保持枠２３３に接着剤を用いて接着固定されてい
る。２３４は外筒２３５の内側に内筒２３６を嵌合して
なる鏡筒であり、光学レンズ２３１、ガラス板２３２が
それぞれ接着固定された複数の保持枠２３３が内筒２３
６の所定の位置にそれぞれ取り付けられている。外筒２
３５には気体の吸入口２３７、排出口２３８、及びこれ
らに連通された気体通路２３９が形成されており、内筒
２３６には外筒の気体通路２３９に連通するように内外
に貫通する複数の通孔が形成されている。鏡筒２３４
（外筒２３５，内筒２３６）は無塗装のアルミニウム製
のものを用いた。

【００４４】吸入口２３７から気体が供給されると、外
筒２３５の気体通路２３９及び内筒２３６の通孔を介し
て、各光学レンズ２３１、ガラス板２３２及び内筒２３
６の内面等により画成される室（空間）に該気体が流入
し、内筒２３６の通孔、外筒２３５の気体通路２３９を
介して排出口２３８から気体が排出される。光学レンズ
２３１、ガラス板２３２を保持枠２３３に接着するのに
用いる接着剤としては、各種のものを採用することがで
きるが、ここでは、各光学レンズ２３１を高精度に支持
する為、硬化速度がエポキシ系接着剤より遅く弾性力を
もつ二液混合型のシリコーン系接着剤を用いた。保持枠
２３３、鏡筒２３４を無塗装としたのは、塗装に含まれ
る有機溶剤等による汚染を防止するためである。

【００４５】サブチャンバ２１内の第２レンズユニット
２７は、例えば、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示されている
ように構成されている。同図において、２７１は複数の
光学レンズ（光学素子）であり、これらの光学レンズ２
７１の表面には反射防止膜が形成されている。各光学レ
ンズ２７１はそれぞれ無塗装のアルミニウム製のレンズ
押え枠２７２ａ，２７２ｂに押え込まれている。２７３
は鏡筒であり、光学レンズ２７１を保持した複数のレン
ズ押え枠２７２ａ，２７２ｂが鏡筒２７３の内側の所定
の位置にそれぞれ接着剤を用いて接着固定されている。
レンズ押え枠２７２ａ，２７２ｂには、各光学レンズ２
７１、鏡筒２７３の内面等により画成される室（空間）
を連通する複数の通孔２７４が形成されている。鏡筒２
７３は無塗装のアルミニウム製のものを用いた。

【００４６】鏡筒２７３の一端側の吸入口（不図示）か
ら気体が供給されると、レンズ押え枠２７２ａ，２７２
ｂの通孔２７４を介して、各光学レンズ２７１、及び鏡
筒２７３の内面等により画成される室（空間）に該気体
が順次流入し、鏡筒２７３の他端側の排出口（不図示）
から気体が排出される。レンズ押え枠２７２ａ，２７２
ｂを鏡筒２７３に接着するのに用いる接着剤としては、
各種のものを採用することができるが、ここでは、硬化
時間が早く、金物同士の接着剤としてよく用いられる二
液混合型のエポキシ系接着剤を用いた。レンズ押え枠２
７２ａ，２７２ｂ、鏡筒２７３を無塗装としたのは、塗
装に含まれる有機溶剤等による汚染を防止するためであ
る。

【００４７】サブチャンバ２１内の回路ユニット３４
は、例えば、図５に示されているように構成されてい
る。同図において、３４１は複数のＩＣ、ＬＳＩ等の電
子部品３４２をプリント配線板３４３に実装してなるプ
リント配線板パッケージであり、プリント配線板パッケ
ージ３４１は無塗装のアルミニウム等の金属板を箱状に
形成してなる気密性の筐体である回路ケース３４４内に
収容されている。プリント配線板パッケージ３４１の枚
数は、同図では１枚となっているが、複数毎であっても
よい。回路ケース３４４には気体の吸入口３４５及び排
出口３４６がそれぞれ形成されており、回路ケース３４
４の吸入口３４５から気体が供給されると、回路ケース
３４４の内部を該気体が流通して、排出口３４６から排
出される。３４７はプリント配線板パッケージ３４１と
外部の電気回路等を接続するためのケーブルである。回
路ケース３４４を無塗装としたのは、塗装に含まれる有
機溶剤等による汚染を防止するためである。また、ケー
ブル３４７の被覆の材質としては、脱ガス成分が少ない
テフロン樹脂を用いる。さらに、ケーブル３４７の被覆
の材質として通常のナイロンを用いる場合には、その表
面にアルミ箔（アルミホイール）を巻いてもよい。

【００４８】投影光学系ＰＬは、例えば、図６（Ａ）及
び（Ｂ）にその一部が示されているように構成されてい
る。同図において、３９１は複数の光学レンズ（光学素
子）であり、これらの光学レンズ３９１の表面には反射
防止膜が形成されている。各光学レンズ３９１はそれぞ
れ無塗装のアルミニウム製の保持枠３９２に接着剤を用
いて接着固定されている。３９３は外筒３９４の内側に
内筒３９５を嵌合してなる鏡筒であり、光学レンズ３９
１がそれぞれ接着固定された複数の保持枠３９２が内筒
３９５の所定の位置にそれぞれ取り付けられている。外
筒３９４には気体の吸入口３９６、排出口３９７、及び
これらに連通された気体通路３９８が形成されており、
内筒３９５には外筒の気体通路３９８に連通するように
内外に貫通する複数の通孔が形成されている。鏡筒３９
３（外筒３９４，内筒３９５）は無塗装のアルミニウム
製のものを用いた。

【００４９】吸入口３９６から気体が供給されると、外
筒３９４の気体通路３９８及び内筒３９５の通孔を介し
て、各光学レンズ３９１及び内筒３９５の内面等により
画成される室（空間）に該気体が流入し、内筒３９５の
通孔、外筒３９４の気体通路３９８を介して排出口３９
７から気体が排出される。光学レンズ３９１を保持枠３
９２に接着するのに用いる接着剤としては、各種のもの
を採用することができるが、ここでは、二液混合型のシ
リコーン系接着剤を用いた。保持枠３９２、鏡筒３９３
を無塗装としたのは、塗装に含まれる有機溶剤等による
汚染を防止するためである。

【００５０】上述した第１レンズユニット２３（図
３）、第２レンズユニット２７（図４）、回路ユニット
３４（図５）、及び投影光学系ＰＬ（図６）の構成は、
説明のために簡略化してある。

【００５１】本実施形態の気体供給・回収装置１２につ
いて、図１及び図２を参照して詳細に説明する。気体供
給・回収装置１２は、酸素濃度及び／又は水蒸気圧が調
整された清浄、高純度、且つ温度制御された空気（窒素
及び酸素を主成分とする混合気体）を所定の室（空間）
に供給し、これを回収する装置である。

【００５２】まず、気体（空気）の供給及び回収のため
の配管系について説明する。

【００５３】環境チャンバ１８には、気体の吸入口及び
排出口がそれぞれ設けられている。環境チャンバ１８の
吸入口には、気体供給・回収装置１２の気体供給用の供
給管４１からの分岐管４１ａが接続されており、環境チ
ャンバ１８の排出口には、気体供給・回収装置１２の気
体回収用の回収管４２からの分岐管４２ａが接続されて
いる。

【００５４】投影光学系ＰＬの鏡筒３９３の吸入口３９
６（図６）には、気体供給・回収装置１２の気体供給用
の供給管４１からの分岐管４１ｂが接続されており、投
影光学系ＰＬの鏡筒３９３の排出口３９７（図６）に
は、気体供給・回収装置１２の気体回収用の回収管４２
の分岐管４２ｂが接続されている。

【００５５】第１レンズユニット２３の鏡筒２３４の吸
入口２３７（図３）には、気体供給・回収装置１２の気
体供給用の供給管４１からの分岐管４１ｃが接続されて
おり、第１レンズユニット２３の鏡筒２３４の排出口２
３８（図３）には、気体供給・回収装置１２の気体回収
用の回収管４２からの分岐管４２ｃが接続されている。

【００５６】サブチャンバ２１には、気体の吸入口及び
排出口がそれぞれ設けられている。サブチャンバ２１の
吸入口には、気体供給・回収装置１２の気体供給用の供
給管４３からの分岐管４３ａが接続されており、サブチ
ャンバ２１の排出口には、気体供給・回収装置１２の気
体回収用の回収管４４からの分岐管４４ａが接続されて
いる。

【００５７】第２レンズユニット２７の鏡筒２７３（図
４）の吸入口には、気体供給・回収装置１２の気体供給
用の供給管４３からの分岐管４３ｂが接続されており、
第２レンズユニット２７の鏡筒２７３（図４）の排出口
には、気体供給・回収装置１２の気体回収用の回収管４
４からの分岐管４４ｂが接続されている。

【００５８】回路ユニット３４の回路ケース３４４の吸
入口３４５（図５）には、気体供給・回収装置１２の気
体供給用の供給管４３からの分岐管４３ｃが接続されて
おり、回路ユニット３４の回路ケース３４４の排出口３
４６（図５）には、気体供給・回収装置１２の気体回収
用の回収管４４からの分岐管４４ｃが接続されている。

【００５９】図２に示されているように、各供給管４
１，４３の分岐管４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４３ａ，４
３ｂ，４３ｃには、この気体供給・回収装置１２の制御
装置４５によりその開閉が制御される開閉バルブＶ１〜
Ｖ６が設けられており、これらの開閉バルブＶ１〜Ｖ６
の作動を制御することにより、環境チャンバ１８、投影
光学系ＰＬ、第１レンズユニット２３、サブチャンバ２
１、第２レンズユニット２７、及び回路ユニット３４に
対する気体の供給を選択的に実施又は停止することがで
きるようになっている。

【００６０】なお、各回収管４２，４４の分岐管４２
ａ，４２ｂ，４２ｃ，４４ａ，４４ｂ，４４ｃに、この
気体供給・回収装置１２の制御装置４５によりその開閉
が制御される開閉バルブをそれぞれ設け、これらの開閉
バルブの作動を制御することにより、環境チャンバ１
８、投影光学系ＰＬ、第１レンズユニット２３、サブチ
ャンバ２１、第２レンズユニット２７、及び回路ユニッ
ト３４からの気体の回収を選択的に実施又は停止するよ
うにできる。

【００６１】また、気体供給・回収装置１２による気体
の供給及び回収は、環境チャンバ１８、投影光学系Ｐ
Ｌ、第１レンズユニット２３、サブチャンバ２１、第２
レンズユニット２７、及び回路ユニット３４に限られる
ことはなく、例えば、光源ケース１５やその他の光学ユ
ニット等について行うようにすることができる。

【００６２】次に、気体供給・回収装置１２の構成につ
いて、図２を参照して説明する。この気体供給・回収装
置１２は、制御装置４５、酸素濃度調整装置４６、窒素
（Ｎ _２ ）ボンベ４７、水蒸気圧調整装置４８、純空気
ボンベ４９、浄化装置５０、酸素濃度センサ５１、水蒸
気圧センサ５２、温度調整装置（不図示）、回収装置５
３、及び回収ボンベ５４を備えて構成されている。

【００６３】純空気ボンベ４９には、極めて清浄で、高
純度に調整された圧縮空気（窒素７８％、酸素２１％、
その他１％）が封入されている。窒素ボンベ４７には、
純度の高い窒素ガスが封入されている。

【００６４】浄化装置５０は、回収された空気又はクリ
ーンルーム５５内の空気を取り込んで、これらの空気に
含まれている汚染物質を除去・分離する装置であり、こ
れらの空気に含まれている汚染物質を分離・除去するの
に適した化学フィルタ、その他の濾過装置、空気と汚染
物質との化学的性質の違いを利用した分離装置等を単体
であるいは組み合わせたものを用いることができる。

【００６５】本実施形態では、浄化装置は、活性炭フィ
ルター、ゼオライトフィルター、あるいはこれらを組み
合わせたものを有しており、空気中に存在するシロキサ
ン（Ｓｉ−Ｏの鎖が軸となる物質）やシラザン（Ｓｉ−
Ｎの鎖が軸となる物質）等のシリコーン系有機物、アン
モニア等の窒素化合物や硫化化合物等を除去する。

【００６６】ここで、シロキサンの１つである、Ｓｉ−
Ｏの鎖が輪となった「環状シロキサン」という物質が、
投影露光装置で用いられる接着剤、シーリング剤、塗料
等に含まれており、これが経年変化により脱ガスとして
発生する。環状シロキサンは、感光基板や光学素子（レ
ンズなど）の表面に付着し易く、さらに紫外光が当たる
と、酸化されて、光学素子表面におけるケイ素酸化物系
の曇り物質となる。

【００６７】また、シラザンとしては、レジスト塗布工
程で前処理剤として用いられるＨＭＤＳ（ヘキサ・メチ
ル・ジ・シラザン）がある。ＨＭＤＳは、水と反応して
シラノールという物質に変化（加水分解）する。シラノ
ールは、感光基板や光学素子などの表面に付着し易く、
さらに紫外光が当たると、酸化されて、光学素子表面に
おけるケイ素酸化物系の曇り物質となる。なお、シラザ
ンは上記加水分解でアンモニアを発生するが、このアン
モニアがシロキサンと共存するとさらに光学素子表面を
曇り易くする。

【００６８】さらに、前述の有機物だけでなく、環境チ
ャンバ１８内の配線やプラスチックなどの脱ガスとし
て、可塑剤（フタル酸エステルなど）、難燃剤（燐酸、
塩素系物質）なども発生するが、本実施形態ではこれら
可塑剤や難燃剤なども浄化装置５０で除去される。な
お、クリーンルーム５５内に浮遊するアンモニウムイオ
ンや硫酸イオン等も浄化装置５０で除去される。

【００６９】酸素濃度調整装置４６は、純空気ボンベ４
９又は浄化装置５０からの空気に窒素ボンベ４７からの
窒素ガスを混合して、その空気の酸素濃度を調整する
（低下させる）ミキサーであり、供給管４１に設けられ
た酸素濃度センサ５１からの検出信号に基づく制御装置
４５からの制御信号に応じて任意の酸素濃度に調整する
ことができる。

【００７０】水蒸気圧調整装置４８は、純空気ボンベ４
９又は浄化装置５０からの空気の水蒸気圧（分圧）を調
整する（低下させる）乾燥機若しくは除湿機であり、供
給管４３に設けられた水蒸気圧センサ５２からの検出信
号に基づく制御装置４５からの制御信号に応じて任意の
水蒸気圧に調整することができる。

【００７１】これらの酸素濃度調整装置４６により酸素
濃度が調整される際、又は水蒸気圧調整装置４８により
水蒸気圧が調整される際には、調整対象としての空気の
温度は不図示の温度調整装置により所定の温度（例え
ば、２０〜２５°Ｃ）に温度調整される。

【００７２】回収装置５３は、環境チャンバ１８、投影
光学系ＰＬ、第１レンズユニット２３、サブチャンバ２
１、第２レンズユニット２７、及び回路ユニット３４に
供給された空気を回収管４２，４４を介して回収するポ
ンプ又はファンを備え、回収した空気を回収ボンベ５４
に封入し、あるいは浄化装置５０に送る。なお、回収装
置５３により回収され、浄化装置５０により浄化された
空気は、クリーンルーム５５あるいはその外に排出する
ようにしてもよい。また、場合によっては、回収装置５
３により回収された空気を浄化することなく、クリーン
ルーム５５の外に排出するようにしてもよい。

【００７３】次に、酸素濃度調整装置４６による酸素濃
度及び水蒸気圧調整装置４８による水蒸気圧の具体的な
数値について検討する。図７は酸素濃度及び水蒸気圧
（分圧）と光吸収量の変化（ＰＡ信号の変化）との関係
を実験的に求めた結果を示している。この実験は、光学
レンズを二液混合型のシリコーン系接着剤で接着した図
３又は図６に示したような構成のレンズユニットを用
い、酸素濃度及び水蒸気圧を適宜に変更しつつ、該レン
ズユニットの光吸収量の変化を光音響法により計測した
ものである。また、図８はレンズ押え枠２７２ａ，２７
２ｂを鏡筒２７３に二液混合型のエポキシ系接着剤によ
り接着したことを除いては、図７と同様にして実験的に
求めた結果を示している。

【００７４】なお、光音響法とは、音響発生部材に光を
断続的に照射したときの照射光吸収に起因する該音響発
生部材の体積変化により発生する音響信号を計測するこ
とにより、汚染又は付着に起因する光吸収量を計測する
ようにした方法であり、例えば、特開平９−８９６５０
号公報に開示されている。

【００７５】また、こららの図７及び図８において、縦
軸は光吸収量の変化をＰＡ（光音響）信号の変化で表し
たものであり、数値が大きくなるほど光吸収量は低下
し、零で光吸収量に変化はなく、マイナスは光洗浄効果
が現れることを示している。

【００７６】図７のシリコーン系接着剤を用いた場合に
おいて、酸素５％及び酸素２０％は実測値であり、酸素
１０％はこれらの実測値から推定した推定値である。通
常のクリーンルームの環境は、温度２０〜２５°Ｃ、湿
度５０％程度であり、この場合の空気中の水蒸気圧は９
〜１２ｍｍＨｇである。図７から、この水蒸気圧の範囲
では酸素濃度１０％以下ならば、十分実用できると考え
られる。従って、酸素濃度調整装置４６により供給する
空気の酸素濃度を１０％以下に設定すればよい。

【００７７】また、酸素濃度の調整を行わない場合に
は、通常の空気の酸素濃度は約２１％であり、図７か
ら、水蒸気圧８ｍｍＨｇ以下ならば、十分実用できると
考えられる。従って、水蒸気圧調整装置４８により供給
する空気の水蒸気圧を８ｍｍＨｇ以下に設定すればよ
い。酸素濃度と水蒸気圧の両方を調整すればさらに効果
的であることはいうまでもない。

【００７８】図８のエポキシ系接着剤を用いた場合にお
いて、酸素５％及び酸素２０％は実測値であり、酸素１
０％はこれらの実測値から推定した推定値である。通常
のクリーンルームの環境は、温度２０〜２５°Ｃ、湿度
５０％程度であり、この場合の空気中の水蒸気圧は９〜
１２ｍｍＨｇである。図８から、この水蒸気圧の範囲で
は酸素濃度５〜６％以下ならば、十分実用できると考え
られる。従って、酸素濃度調整装置４６により供給する
空気の酸素濃度を５〜６％以下に設定すればよい。

【００７９】また、酸素濃度の調整を行わない場合に
は、通常の空気の酸素濃度は約２１％であり、図８か
ら、水蒸気圧９ｍｍＨｇ以下ならば、十分実用できると
考えられる。従って、水蒸気圧調整装置４８により供給
する空気の水蒸気圧を９ｍｍＨｇ以下に設定すればよ
い。酸素濃度と水蒸気圧の両方を調整すればさらに効果
的であることはいうまでもない。

【００８０】しかして、この実施形態における第１レン
ズユニット２３の光学レンズ２３１、ガラス板２３２、
投影光学系ＰＬの光学レンズ３９１は、それぞれシリコ
ーン系接着剤を用いて接着されており、環境チャンバ１
８内はシリコーン系有機物が多いと考えられるので、制
御装置４５による供給空気の酸素濃度の目標値を１０％
に設定して、酸素濃度調整装置４６により酸素濃度１０
％に調整した空気を供給管４１に供給する。このとき、
開閉バルブＶ１〜Ｖ３は開放されており、酸素濃度１０
％の空気は、環境チャンバ１８、投影光学系ＰＬの鏡筒
３９３、第１レンズユニット２３の鏡筒２３４に、それ
ぞれ分岐管４１ａ，４１ｂ，４１ｃを介して供給され
る。

【００８１】これに伴い、各環境チャンバ１８、投影光
学系ＰＬの鏡筒３９３、第１レンズユニット２３の鏡筒
２３４内のシリコーン系有機物を含む空気は分岐管４２
ａ，４２ｂ，４２ｃに排出され、回収管４２を介して回
収装置５３により回収され、浄化装置５０で浄化され、
以下同様に循環することになる。従って、環境チャンバ
１８、投影光学系ＰＬの鏡筒３９３、第１レンズユニッ
ト２３の鏡筒２３４内には常に酸素濃度１０％に設定さ
れた清浄且つ温度調整された空気が供給されるので、光
学レンズ２３１，２３２，３９１等に経時的に汚染物質
が付着して、照度が低下したり、照度分布が不均一にな
ることが防止される。

【００８２】また、この実施形態における第２レンズユ
ニット２７では、光学レンズ２７１を押え込む押え枠２
７２ａ，２７２ｂが鏡筒２７３にエポキシ系接着剤を用
いて接着されており、サブチャンバ２１及び回路ユニッ
ト３４の回路ケース３４４内はエポキシ系有機物が多い
と考えられるので、制御装置４５による供給空気の水蒸
気圧の目標値を９ｍｍＨｇに設定して、水蒸気圧調整装
置４８により水蒸気圧を９ｍｍＨｇに調整した空気を供
給管４３に供給する。このとき、開閉バルブＶ４〜Ｖ６
は開放されており、水蒸気圧９ｍｍＨｇの空気は、サブ
チャンバ２１、第２レンズユニット２７の鏡筒２７３、
回路ユニット３４の回路ケース３４４に、それぞれ分岐
管４３ａ，４３ｂ，４３ｃを介して供給される。

【００８３】これに伴い、各サブチャンバ２１、第２レ
ンズユニット２７の鏡筒２７３、回路ユニット３４の回
路ケース３４４内のエポキシ系有機物を含む空気は分岐
管４４ａ，４４ｂ，４４ｃに排出され、回収管４４を介
して回収装置５３により回収され、浄化装置５０で浄化
され、以下同様に循環することになる。従って、サブチ
ャンバ２１、第２レンズユニット２７の鏡筒２７３、回
路ユニット３４の回路ケース３４４内には常に水蒸気圧
９ｍｍＨｇに設定された清浄且つ温度調整された空気が
供給されるので、光学レンズ２７１等に経時的に汚染物
質が付着して、照度が低下したり、照度分布が不均一に
なることが防止される。

【００８４】なお、回路ユニット３４は光学系を構成す
る光学素子を含まないので、上述のように水蒸気圧を調
整した空気を送る必要はないが、別途気体の供給・回収
のための構成を設けるのも煩雑なので、同様の系統で気
体の供給・回収を行うようにしたが、水蒸気圧を調整し
ない気体供給・回収装置を別途設けてもよい。但し、プ
リント配線板にエポキシ樹脂を使用することが多いの
で、エポキシ系に分類できる第２レンズユニット２７等
と同一系統で気体の供給・回収を行うのが効率的であ
る。

【００８５】また、本実施形態では、図２に示されてい
るように、気体供給・回収装置１２の供給管４１と４３
の間に一対のバイパス管５６，５７が接続されており、
供給管４１，４３の一対のバイパス管５６，５７が接続
される間の部分に、制御装置４５により制御される開閉
バルブＶ７，Ｖ８が設けられているとともに、バイパス
管５６，５７にも制御装置４５により制御される開閉バ
ルブＶ９，Ｖ１０が設けられている。開閉バルブＶ７，
Ｖ８を閉塞して、開閉バルブＶ９，Ｖ１０を開放するこ
とにより、酸素濃度調整装置４６からの供給空気をバイ
パス管５６を介して供給管４３に導き、水蒸気圧調整装
置４８からの供給空気をバイパス管５７を介して供給管
４１に導くことができる。

【００８６】この場合には、この実施形態における第１
レンズユニット２３の光学レンズ２３１、ガラス板２３
２、投影光学系ＰＬの光学レンズ３９１は、それぞれシ
リコーン系接着剤を用いて接着されており、環境チャン
バ１８内はシリコーン系有機物が多いと考えられるの
で、制御装置４５による供給空気の水蒸気圧の目標値を
８ｍｍＨｇに設定して、水蒸気圧調整装置４８により水
蒸気圧８ｍｍＨｇに調整した空気を供給管４１に供給す
る。このとき、開閉バルブＶ１〜Ｖ３は開放されてお
り、水蒸気圧８ｍｍＨｇの空気は、環境チャンバ１８、
投影光学系ＰＬの鏡筒３９３、第１レンズユニット２３
の鏡筒２３４に、それぞれ分岐管４１ａ，４１ｂ，４１
ｃを介して供給される。

【００８７】これに伴い、各環境チャンバ１８、投影光
学系ＰＬの鏡筒３９３、第１レンズユニット２３の鏡筒
２３４内のシリコーン系有機物を含む空気は分岐管４２
ａ，４２ｂ，４２ｃに排出され、回収管４２を介して回
収装置５３により回収され、浄化装置５０で浄化され、
以下同様に循環することになる。従って、環境チャンバ
１８、投影光学系ＰＬの鏡筒３９３、第１レンズユニッ
ト２３の鏡筒２３４内には常に水蒸気圧８ｍｍＨｇに設
定された清浄且つ温度調整された空気が供給されるの
で、光学レンズ２３１，２３２，３９１等に経時的に汚
染物質が付着して、照度が低下したり、照度分布が不均
一になることが防止される。

【００８８】また、この実施形態における第２レンズユ
ニット２７では、光学レンズ２７１を押え込む押え枠２
７２ａ，２７２ｂが鏡筒２７３にエポキシ系接着剤を用
いて接着されており、サブチャンバ２１及び回路ユニッ
ト３４の回路ケース３４４内はエポキシ系有機物が多い
と考えられるので、制御装置４５による供給空気の酸素
濃度の目標値を５％に設定して、酸素濃度調整装置４６
により酸素濃度を５％に調整した空気を供給管４３に供
給する。このとき、開閉バルブＶ４〜Ｖ６は開放されて
おり、酸素濃度５％の空気は、サブチャンバ２１、第２
レンズユニット２７の鏡筒２７３、回路ユニット３４の
回路ケース３４４に、それぞれ分岐管４３ａ，４３ｂ，
４３ｃを介して供給される。

【００８９】これに伴い、各サブチャンバ２１、第２レ
ンズユニット２７の鏡筒２７３、回路ユニット３４の回
路ケース３４４内のエポキシ系有機物を含む空気は分岐
管４４ａ，４４ｂ，４４ｃに排出され、回収管４４を介
して回収装置５３により回収され、浄化装置５０で浄化
され、以下同様に循環することになる。従って、サブチ
ャンバ２１、第２レンズユニット２７の鏡筒２７３、回
路ユニット３４の回路ケース３４４内には常に酸素濃度
５％に設定された清浄且つ温度調整された空気が供給さ
れるので、光学レンズ２７１等に経時的に汚染物質が付
着して、照度が低下したり、照度分布が不均一になるこ
とが防止される。

【００９０】上述した実施形態によると、酸素濃度調整
装置４６により酸素濃度を所定値に調整した空気又は水
蒸気圧調整装置４８により水蒸気圧を所定値に調整した
空気を、照明光の光路中のそれぞれの雰囲気の性質（例
えば、光学レンズの接着に使用した接着剤の種類等）に
応じて、環境チャンバ１８、投影光学系ＰＬの鏡筒３９
３、第１レンズユニット２３の鏡筒２３４、サブチャン
バ２１、第２レンズユニット２７の鏡筒２７３、回路ユ
ニット３４の回路ケース３４４に供給するようにしたの
で、光学レンズ等の表面を汚染する物質の生成が抑制さ
れ、照度の低下や照度部分の不均一化が防止される。ま
た、供給した空気を回収するようにしているので、雰囲
気中の汚染物質が回収される空気とともに回収されて、
光路上には汚染の少ない所定の空気が供給されるので、
これによっても光学レンズ等の汚染が防止される。

【００９１】さらに、所定の空気の供給を、環境チャン
バ１８、投影光学系ＰＬの鏡筒３９３、第１レンズユニ
ット２３の鏡筒２３４、サブチャンバ２１、第２レンズ
ユニット２７の鏡筒２７３、回路ユニット３４の回路ケ
ース３４４のそれぞれに分けており、それぞれに供給し
た空気が互いに混合することが少ないので、種類の異な
る汚染物質（例えば、シリコーン系有機物とエポキシ系
有機物）が混合して、汚染を促進するようなことが防止
される。

【００９２】加えて、各部に供給する気体として、空気
を用い、その酸素濃度及び／又は水蒸気圧を調整するこ
とにより、光学素子の汚染の進行を抑制するようにした
ので、空気は無料又は安価であるから、運転コストを大
幅に低減することができるとともに、極めて安全であ
る。但し、供給する気体としては、空気に限定されるも
のではなく、ヘリウム、窒素、水素、ネオン、その他の
ガスでもよく、これらの混合ガスでもよい。

【００９３】また、気体供給・回収装置１２による気体
の供給及び回収は、上述したように常時行う、即ち、フ
ロー供給するようにしてもよく、あるいは、定期的に若
しくは必要に応じて行うようにしてもよい。

【００９４】なお、本実施形態では、レーザ光源１３と
ＢＭＵ１６とを光源ケース１５に収納するものとした
が、レーザ光源１３とは別にＢＭＵ１６等を筐体に収納
し、レーザ光源１３と筐体とにそれぞれ上記同様の所定
の空気を供給するようにしてもよい。このとき、レーザ
光源１３と筐体とを機械的に接続し、両者の仕切板とし
てレーザ光が透過するガラスプレートを設ければよい。

【００９５】さらに、照明光学系と投影光学系ＰＬとの
間、及び投影光学系ＰＬとウエハＷとの間の部分に開口
するように、気体供給口及び気体回収口を設けて、供給
口から上記同様の所定の空気をフロー供給しつつ、その
下流側で回収口から回収するように構成することができ
る。

【００９６】また、本実施形態では、照明光学系の大部
分をサブチャンバ２１に収納し、サブチャンバ２１の一
部を環境チャンバ１８内に設置したが、例えばサブチャ
ンバ２１の全てを環境チャンバ２１内に設置してもよ
い。

【００９７】なお、浄化装置５０に採用される化学フィ
ルタとしては、イオン除去用フィルタとしてのイオン交
換樹脂、イオン交換繊維等を採用することができ、表面
積及び反応速度が大きく成形加工が容易なことから気体
処理用としてはイオン交換繊維が適当である。イオン交
換繊維は、例えばポリプロピレン繊維から放射線グラフ
ト重合によって作られる。

【００９８】制御装置４５は、酸素濃度調整装置４６、
水蒸気圧調整装置４８、回収装置５３、浄化装置５０、
バルブＶ１〜Ｖ１０等の作動を制御して、常時あるいは
適宜なタイミングで空気の供給・回収を制御するための
マイクロコンピュータ等からなる装置であり、その時期
及び時間を含む制御データが予め記憶された記憶装置
（不図示）を有している。この制御データは、経験的、
実験的、あるいは理論的に最も効果的となるように作成
されて、記憶装置に記憶保持される。

【００９９】例えば、気体の供給・回収の対象としての
レンズユニット等が組立完了後初めて使用されるような
場合には、接着剤や充填剤、塗装や浄化剤等による汚染
物質がレンズの表面に凝集・付着することにより、光透
過率が全体的にあるいは部分的に低下する傾向が高いの
で、比較的に頻繁に供給・回収処理を実施するよう制御
データを作成する。そして、このような現象は運転時間
の経過に伴い徐々に少なくなる傾向にあるので、運転時
間に応じて浄化の頻度を少なくするようにし、ある程度
の運転時間が経過したならば、その後は比較的に散漫に
かつ定期的に供給・回収処理を実施するように制御デー
タを作成する。

【０１００】なお、これらの供給・回収処理は、ウエハ
上にレチクルのパターンを露光転写する露光処理時以外
の時、例えば、露光装置の運転開始の直前に行い、一の
ロットに対する露光処理が終わり、次のロットに対する
露光処理を行う直前に行い、あるいは一のウエハに対す
る露光処理が終わり、次のウエハに対する露光処理を行
う直前に行うようにするとよい。露光処理中に気体の循
環を実施すると、レンズユニット等のレンズ室内の圧力
変動や温度変動により露光精度に悪影響を及ぼす可能性
があるからである。気体の供給・回収処理中にのみ開閉
バルブＶ１〜Ｖ６及び回収管の開閉バルブを開放し、露
光処理中はこれらを閉塞することにより、レンズユニッ
トのレンズ室内の気体の流動が防止されて安定性した状
態とすることができる。

【０１０１】また、酸素濃度調整装置４６による酸素濃
度の調整と水蒸気圧調整装置４８による水蒸気圧の調整
の双方を行った空気を、各環境チャンバ１８、投影光学
系ＰＬ、第１レンズユニット２３、サブチャンバ２１、
第２レンズユニット２７、回路ユニット３４に供給する
ようにしてもよい。

【０１０２】上述の実施形態に示したレンズユニット２
３，２７等は光学レンズを保持したレンズユニットであ
るが、気体の供給・回収対象としてのレンズユニットは
かかる構成のレンズユニットに限定されることはなく、
他の構成を有するレンズユニットに適用することができ
る。また、レンズユニットに限られず、レンズと反射鏡
を使用した光学素子ユニット、反射鏡のみを使用した光
学素子ユニットであっても同様に適用することができ
る。

【０１０３】上述の実施形態では、本発明を適用する光
学系として、照明光学系の一部及び投影光学系を例示し
たが、他の光学系、例えば、アライメント光学系に適用
することができる。

【０１０４】また、上述の実施形態では、保持枠２３
３，３９２やレンズ押え枠２７２ａ，２７２ｂ等の金物
部品にレンズ２３１，２７１，３９１等の光学素子を接
着又は押え込み等により保持して、該金物部品を鏡筒２
３４，２７３，３９３に取り付けるようにしているが、
この場合の金物部品の鏡筒に対する取り付けは、接着や
ネジ止め、その他の方法により行うことができる。光学
素子はかかる金物部品を介して鏡筒に保持する場合だけ
でなく、直接的に鏡筒に接着等されていてもよい。

【０１０５】また、例えば、照明光学系やアライメント
光学系等の一部を構成する光学部材の場合は、該光学部
材が取り付けられる対象は鏡筒には限られず、他の部材
に取り付けられる場合があり、このような場合であって
も適用することができる。

【０１０６】なお、本発明は上述の実施形態に限定され
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。

【０１０７】例えば、上記の実施形態においては、光源
としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を射
出するものを採用した露光装置について説明している
が、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等を射
出するものを採用したものに適用することができる。ま
た、水銀ランプを光源として、ｉ線（波長３６５ｎｍ）
を照明光として用いる露光装置に適用することもでき
る。

【０１０８】さらに、上記の実施形態では、ステップ・
アンド・スキャン方式の縮小投影型走査露光装置（スキ
ャニング・ステッパー）についての説明としたが、例え
ばレチクルとウエハとを静止させた状態でレチクルパタ
ーンの全面に露光用照明光を照射して、そのレチクルパ
ターンが転写されるべきウエハ上の１つの区画領域（シ
ョット領域）を一括露光するステップ・アップ・リピー
ト方式の縮小投影型露光装置（ステッパー）、さらには
ミラープロジェクション方式やプロキシミティ方式等の
露光装置にも同様に本発明を適用することができる。

【０１０９】加えて、投影光学系はその全ての光学素子
が屈折素子（レンズ）であるものに限られず、反射素子
（ミラー等）のみからなる光学系であってもよいし、あ
るいは屈折素子と反射素子（凹面鏡、ミラー等）とから
なるカタディオプトリック光学系であってもよい。ま
た、投影光学系は縮小光学系に限られるものではなく、
等倍光学系や拡大光学系であってもよい。

【０１１０】また、露光用照明光として、ＤＦＢ半導体
レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又
は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（又は
エルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたフ
ァイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外
光に波長変換した高調波を用いてもよい。

【０１１１】さらに、半導体素子、液晶ディスプレイ、
薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤなど）の製造に
用いられる投影露光装置だけでなく、レチクル、又はマ
スクを製造するために、ガラス基板、又はシリコンウエ
ハなどに回路パターンを転写する投影露光装置にも本発
明を適用できる。

【０１１２】複数のレンズから構成される照明光学系、
及び投影光学系を露光装置本体に組み込んで光学調整を
行うとともに、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
配管を接続するとともに、ケース１５、照明光学系（サ
ブチャンバ２１）、投影光学系ＰＬ、及び環境チャンバ
１８をそれぞれ気体供給・回収装置１２等と接続し、さ
らに総合調整（電気調整、動作確認等）をすることによ
り上記実施形態の露光装置を製造することができる。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。

【０１１３】また、半導体デバイスは、デバイスの機能
・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づい
たレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエ
ハを制作するステップ、前述の実施形態の露光装置によ
りレチクルのパターンをウエハに露光転写するステッ
プ、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、パッケージ工程を含む）、検査ステップ
等を経て製造される。

【０１１４】

【発明の効果】本発明によると、光学素子の経時的な汚
染による透過率の低下や照度分布の不均一化を十分に防
止することができるという効果がある。また、これによ
り、高精度で信頼性の高い半導体デバイスを製造するこ
とができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の投影露光装置の全体を示
す一部を断面とした概略構成図である。

【図２】 本発明の実施形態の気体供給・回収装置の構
成を示すブロック図である。

【図３】 本発明の実施形態の第１レンズユニットの構
成を示す断面図である。

【図４】 本発明の実施形態の第２レンズユニットの構
成を示す図であり、（Ａ）は鏡筒の中心軸を含む面で切
断した断面図、（Ｂ）は鏡筒の中心軸に直交する面で切
断した断面図である。

【図５】 本発明の実施形態の回路ユニットの構成を示
す断面図である。

【図６】 本発明の実施形態の投影光学系の一部の構成
を示す図であり、（Ａ）は鏡筒の中心軸を含む面で切断
した断面図、（Ｂ）は鏡筒の一部を破断した斜視図であ
る。

【図７】 本発明の実施形態のシリコーン系接着剤を用
いたレンズユニットにおける酸素濃度及び水蒸気圧と光
吸収量（ＰＡ信号）の変化との関係についての実験結果
を示す図である。

【図８】 本発明の実施形態のエポキシ系接着剤を用い
たレンズユニットにおける酸素濃度及び水蒸気圧と光吸
収量（ＰＡ信号）の変化との関係についての実験結果を
示す図である。

【符号の説明】

Ｆ１，Ｆ２…床 Ｒ…レチクル Ｗ…ウエハ ＰＬ…投影光学系 １１…露光本体部 １２…気体供給・回収装置 １３…レーザ光源 １５…光源チャンバ １８…環境チャンバ ２１…サブチャンバ ２３…第１レンズユニット ２７…第２レンズユニット ３４…回路ユニット ４１，４３…供給管 ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４３ａ，４３ｂ，４３ｃ…供
給分岐管 ４２，４４…回収管 ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…回
収分岐管 ４５…制御装置 ４６…酸素濃度調整装置 ４７…窒素ボンベ ４８…水蒸気圧調整装置 ４９…純空気ボンベ ５０…浄化装置 ５１…酸素濃度センサ ５２…水蒸気圧センサ ５３…回収装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 潮 嘉次郎 東京都千代田区丸の内３丁目２番３号 株 式会社ニコン内 Ｆターム(参考） 5F046 AA05 AA22 CA04 DA27

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明光源からの照明光をマスクに照射し
   て、前記マスク上のパターンを光学系を介して基板上に
   転写する露光装置において、 前記光学系の一部を構成する光学素子を保持する鏡筒
   と、 前記鏡筒内に気体を供給する供給装置と、 前記鏡筒内に存在する不純物の種類に応じて前記気体の
   酸素濃度及び水蒸気圧の少なくとも一方を調整する調整
   装置とを備えることを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 前記不純物がシリコーン系樹脂の接着剤
   である場合には前記気体の酸素濃度を調整することを特
   徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】 前記不純物がエポキシ系樹脂の接着剤で
   ある場合には前記気体の水蒸気圧を調整することを特徴
   とする請求項１に記載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記鏡筒内に供給した前記気体を回収す
   る回収装置をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜
   ３のいずれか一項に記載の露光装置。
5. 【請求項５】 照明光源からの照明光をマスクに照射し
   て、前記マスク上のパターンを光学系を介して基板上に
   転写する露光装置において、 前記光学系の一部を構成する光学素子を第１接着剤によ
   り保持する第１鏡筒と、 前記第１鏡筒内に第１気体を供給する第１供給装置と、 前記光学系の他の一部を構成する光学素子を第２接着剤
   により保持する第２鏡筒と、 前記第２鏡筒内に第２気体を供給する第２供給装置とを
   備えたことを特徴とする露光装置。
6. 【請求項６】 前記第１気体は前記第１接着剤の種類に
   応じて酸素濃度及び水蒸気圧の少なくとも一方が調整さ
   れ、 前記第２気体は前記第２接着剤の種類に応じて酸素濃度
   及び水蒸気圧の少なくとも一方が調整されることを特徴
   とする請求項５に記載の露光装置。
7. 【請求項７】 前記第１鏡筒に供給された前記第１気体
   を回収する第１回収装置と、 前記第２鏡筒に供給された前記第２気体を回収する第２
   回収装置をさらに備えたことを特徴とする請求項５又は
   ６に記載の露光装置。
8. 【請求項８】 前記光学系は、前記照明光源からの前記
   照明光を前記マスクに照射する照明光学系を有すること
   を特徴とする請求項１又は５に記載の露光装置。
9. 【請求項９】 照明光源からの照明光をマスクに照射し
   て、前記マスク上のパターンを基板上に転写する露光装
   置において、 前記照明光の光路又はその近傍で、かつ第１不純物を含
   む雰囲気内に配置される第１光学部材と、 前記照明光の光路又はその近傍で、かつ前記第１不純物
   の成分とは異なる第２不純物を含む雰囲気内に配置され
   る第２光学部材と、 前記第１不純物を含む雰囲気と、前記第２不純物を含む
   雰囲気とを分離する分離手段とを有することを特徴とす
   る露光装置。
10. 【請求項１０】 照明光源からの照明光をマスクに照射
    して、前記マスク上のパターンを基板上に転写する露光
    方法において、 前記照明光の光路又はその近傍で、かつ不純物を含む雰
    囲気に配置される光学部材の周囲に気体を供給し、 前記不純物の種類に応じて、前記気体のガス濃度及び水
    蒸気圧の少なくとも一方を調整し、 前記ガス濃度及び前記水蒸気圧の少なくとも一方を調整
    した状態で、前記マスク上のパターンを前記基板上に転
    写することを特徴とする露光方法。
11. 【請求項１１】 照明光源からの照明光をマスクに照射
    して、前記マスク上のパターンを基板上に転写する露光
    方法において、 前記照明光の光路又はその近傍で、かつ第１不純物の近
    傍に配置される第１光学部材の雰囲気と、前記照明光の
    光路又はその近傍で、かつ前記第１不純物の成分とは異
    なる第２不純物の近傍に配置される第２光学部材の雰囲
    気とを分離し、 前記分離した状態で、前記マスク上のパターンを前記基
    板上に転写することを特徴とする露光方法。
12. 【請求項１２】 請求項１〜９のいずれか一項に記載の
    露光装置、又は請求項１０〜１１のいずれか一項に記載
    の露光方法で製造される半導体デバイスの製造方法。