JP2001345264A - 露光装置及び露光方法並びにデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスクにおける保護部材により形成される空
間内から吸光物質を効率よく安定して低減し、露光精度
を向上させることができる露光装置及び露光方法並びに
デバイスの製造方法を提供する。 【解決手段】 マスクＲをユニット５５ａ内に収容し、
このユニット５５ａ内に露光光が透過する所定ガスを供
給し、マスクＲにおける保護部材ＰＥにより形成される
空間ＧＳ内を、ユニット５５ａ内に供給される所定ガス
で置換する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子、液晶
表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等の
電子デバイスを製造するための露光装置及び露光方法並
びにデバイスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子や液晶表示素子等の電子デバ
イスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に、パター
ンが形成されたマスクあるいはレチクル（以下、レチク
ルと称する）のパターン像を投影光学系を介して感光材
（レジスト）が塗布された基板上の各投影（ショット）
領域に投影する投影露光装置が使用されている。電子デ
バイスの回路は、上記投影露光装置で被露光基板上に回
路パターンを露光することにより転写され、後処理によ
って形成される。こうして形成される回路配線を例えば
２０層程度にわたって繰り返し成層したものが集積回路
である。

【０００３】近年、集積回路の高密度集積化、すなわち
回路パターンの微細化が進められており、これに伴い、
投影露光装置における露光用照明光（露光光）が短波長
化される傾向にある。すなわち、露光光として、これま
で主流だった水銀ランプの輝線にかわって、ＫｒＦエキ
シマレーザ（波長：２４８ｎｍ）が用いられるようにな
り、さらに短波長のＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎ
ｍ）の実用化も最終段階に入りつつある。また、さらな
る高密度集積化をめざして、Ｆ₂ レーザ（１５７ｎｍ）
やＡｒ₂ レーザ（１２６ｎｍ）の研究も進められてい
る。

【０００４】波長１２０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の光（エ
ネルギビーム）は真空紫外域に属し、これらの光（以
下、真空紫外光と称する）は、空気を透過しない。これ
は、空気中に含まれる酸素分子・水分子・二酸化炭素分
子などの物質（以下、吸光物質と称する）によって光の
エネルギが吸収されるからである。

【０００５】そのため、真空紫外光を露光光として用い
る場合、露光光を十分な照度で基板に到達させるには、
露光光の光路上の空間から吸光物質を低減する必要があ
る。こうしたことから、従来の露光装置では、光路空間
における吸光物質を低減するために、該空間を減圧した
状態に維持したり、該空間を減圧した後に露光光のエネ
ルギ吸収の少ないガス（低吸収性ガス）を供給して該空
間内をガス置換したりしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レチクルに
は、パターン形成領域への異物の付着を防止するため
に、ペリクルと呼ばれる保護部材がフレーム（金枠）を
介して取り付けられているのが一般的である。そのた
め、上述のように真空紫外線光を露光光として用いる場
合、保護部材と金枠とで形成される空間（保護部材内空
間）内の吸光物質も低減する必要がある。ところが、保
護部材は非常に薄い部材で形成されており、上述したよ
うに空間内を減圧する方法では、該空間内の圧力変化に
伴って保護部材が変形して破損する恐れがあり、安定し
て吸光物質を低減するのが難しい。

【０００７】本発明は、上述する事情に鑑みてなされた
ものであり、レチクルにおける保護部材により形成され
る空間内から吸光物質を効率よく安定して低減し、露光
精度を向上させることができる露光装置及び露光方法並
びにデバイスの製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述課題を解決すること
を目的として、請求項１に記載の発明は、マスク基板上
のパターン形成領域を保護する保護部材（ＰＥ）と該保
護部材（ＰＥ）を支持するフレーム（ＰＦ）とで形成さ
れる空間（ＧＳ）を有するマスク（Ｒ）を用いて、基板
（Ｗ）に前記マスク（Ｒ）のパターンを転写する露光装
置（１０）において、前記マスク（Ｒ）を収容するユニ
ット（５５ａ）と、前記ユニット（５５ａ）内に露光光
が透過する所定ガスを供給するガス供給装置（７０）
と、前記空間（ＧＳ）内を前記ユニット（５５ａ）内に
供給される前記所定ガスで置換するガス置換機構とを有
することを特徴とする。この露光装置では、ガス供給装
置により、露光光が透過する所定ガスがマスクを収容す
るユニット内に供給され、ガス置換機構により、マスク
基板を保護する保護部材の内部の空間がユニット内に供
給された所定ガスにガス置換される。これにより、保護
部材の内部の空間から吸光物質が効率よく安定して低減
される。

【０００９】この場合において、請求項２に記載の発明
のように、前記空間（ＧＳ）から前記ユニット（５５
ａ）内に排気された気体を、該ユニット（５５ａ）内か
ら排気する排気装置（７１）を有することにより、より
短時間でガス置換が実施される。

【００１０】また、請求項３に記載の発明のように、前
記フレーム（ＰＦ）は、前記空間（ＧＳ）内に前記ユニ
ット（５５ａ）内の前記所定ガスを給気する給気口（ｈ
３，ｈ４）と、前記ユニット（５５ａ）内に前記空間
（ＧＳ）の気体を排気する排気口（ｈ１，ｈ２）とを有
するとよい。

【００１１】また、請求項４に記載の発明のように、前
記ガス置換機構は、前記ユニット（５５ａ）内に供給さ
れた前記所定ガスが前記空間（ＧＳ）内に流入するよう
に、前記ガス供給装置（７０）と前記ガス排気装置（７
１）とを制御する制御装置（２３）を有してもよい。こ
の場合、制御装置（２３）の制御により、ユニット（５
５ａ）内に供給された所定ガスが空間（ＧＳ）内に安定
的に流入する。

【００１２】また、請求項５に記載の発明のように、前
記フレーム（ＰＦ）は、前記所定ガスを給気する給気口
（ｈ３，ｈ４）と、前記空間（ＧＳ）の気体を排気する
排気口（ｈ１，ｈ２）とを有し、前記ガス置換機構は、
前記給気口（ｈ３，ｈ４）に接続され、前記空間（Ｇ
Ｓ）に前記所定ガスを供給するガス供給ノズル（７４）
と、前記排気口（ｈ１，ｈ２）に接続され、前記空間
（ＧＳ）の気体を排気する排気ノズル（７７）とを有す
るとよい。この場合には、ガス供給ノズルにより、所定
ガスがフレームの給気口を介して保護部材内の空間内に
直接導かれるとともに、排気ノズルにより、その空間内
の気体がフレームの排出口を介して直接排気される。そ
のため、その空間のガス置換に伴って消費される所定ガ
スに無駄が少ない。

【００１３】また、請求項６に記載の発明のように、前
記ガス置換機構は、前記空間（ＧＳ）の圧力変化を検出
する検出装置（１２１）と、前記検出装置（１２１）の
検出結果に基づいて前記ガス供給装置（１２３）及び前
記ガス排気装置（１２４）のうち、少なくとも一つを制
御して前記空間（ＧＳ）の圧力を所定の圧力に保つ制御
装置（１２２）とを備えてもよい。この場合には、検出
装置による検出結果に基づいて保護部材内の空間が所定
の圧力に保たれるために、保護部材の破損が確実に防止
される。

【００１４】この場合において、請求項７に記載の発明
のように、前記検出装置（１２１）は、前記保護部材
（ＰＥ）の変位を検出する変位センサを備えることによ
り、外部から保護部材内の空間内の圧力変化を検出でき
る。

【００１５】また、請求項８に記載の発明のように、前
記ガス置換室（１３０）は、前記マスク（Ｒ）又は前記
保護部材（ＰＥ）の少なくとも一方を光洗浄する光洗浄
装置（１３１）を備えてもよい。この場合には、光洗浄
装置により、保護部材に付着した吸光物質が酸化分解さ
れるために、保護部材を有するレチクルを露光光が確実
に透過するようになる。

【００１６】請求項９に記載の発明は、マスク基板上の
パターン形成領域を保護する保護部材（ＰＥ）と該保護
部材（ＰＥ）を支持するフレーム（ＰＦ）とで形成され
る空間（ＧＳ）を有するマスク（Ｒ）を用いて、基板
（Ｗ）に前記マスク（Ｒ）のパターンを転写する露光方
法において、前記マスク（Ｒ）をユニット（５５ａ）内
に収容し、前記ユニット（５５ａ）内に露光光が透過す
る所定ガスを供給し、前記空間（ＧＳ）内を前記ユニッ
ト（５５ａ）内に供給される前記所定ガスで置換するこ
とを特徴とする。この露光方法では、請求項１に記載の
発明と同様に、保護部材の内部の空間から吸光物質が効
率よく安定して低減される。

【００１７】この場合において、請求項１０に記載の発
明のように、前記フレーム（ＰＦ）は、前記空間（Ｇ
Ｓ）内に前記ユニット（５５ａ）内の前記所定ガスを給
気する給気口（ｈ３，ｈ４）と、前記ユニット（５５
ａ）内に前記空間（ＧＳ）内の気体を排気する排気口
（ｈ１，ｈ２）とを有し、前記ユニット（５５ａ）内に
供給された前記所定ガスが前記給気口（ｈ３，ｈ４）を
介して前記空間（ＧＳ）内に流入するように、前記所定
ガスの供給及び前記ユニット（５５ａ）内の気体の排気
を制御するとよい。

【００１８】さらに、この場合において、請求項１１に
記載の発明のように、前記給気口（ｈ３，ｈ４）に接続
されたガス供給ノズル（７４）を介して、前記空間（Ｇ
Ｓ）に前記所定ガスを供給し、前記排気口（ｈ１，ｈ
２）に接続された排気ノズル（７７）を介して、前記空
間（ＧＳ）の気体を排気するとよい。

【００１９】請求項１２に記載の発明は、リソグラフィ
工程を含むデバイスの製造方法であって、前記リソグラ
フィ工程では請求項１から請求項８のいずれか一項に記
載の露光装置を用いてデバイスを製造することを特徴と
する。このデバイスの製造方法では、上述した発明に係
る露光装置を用いてデバイスを製造するために、十分な
照度の露光光で基板が照射され、デバイスのパターン精
度が向上する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る露光装置の第
１実施形態について図面を参照して説明する。図１は、
本発明に係る露光装置１０の概略構成を示している。

【００２１】この露光装置１０は、マスクとしてのレチ
クルＲと基板としてのウエハＷとを一次元方向に同期移
動させつつ、レチクルＲに形成されたパターンを投影光
学系ＰＬを介してウエハＷの各ショット領域に転写す
る、ステップ・アンド・スキャン方式の縮小投影露光装
置である。

【００２２】露光装置１０は、光源２０、該光源２０か
らの光束ＬＢをレチクルＲに照明する照明光学系ＬＯ、
レチクルＲを収容するレチクル室２１、レチクルＲから
射出される露光光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学
系ＰＬ、ウエハＷを収容するウエハ室２２、及び主制御
装置２３等を備えている。

【００２３】前記光源２０としては、ここでは、波長約
１２０ｎｍ〜約１８０ｎｍの真空紫外光域に属する光を
発する光源、例えば発振波長１５７ｎｍのフッ素レーザ
（Ｆ ₂ レーザ）、発振波長１４６ｎｍのクリプトンダイ
マーレーザ（Ｋｒ₂ レーザ）、発振波長１２６ｎｍのア
ルゴンダイマーレーザ（Ａｒ₂ レーザ）などが用いられ
ている。なお、光源として発振波長１９３ｎｍのＡｒＦ
エキシマレーザ等を用いてもよい。

【００２４】前記照明光学系ＬＯは、光源２０から射出
された光束（レーザビーム）ＬＢを所定の方向に折り曲
げるミラー３０、該ミラー３０によって導かれた光束Ｌ
Ｂをほぼ均一な照度分布の光束に調整して露光光ＩＬに
変換するオプチカルインテグレータ３１、露光光ＩＬの
大部分（例えば９７％）を透過するとともに残りの部分
（例えば３％）をインテグレータセンサ３２ｂに導くビ
ームスプリッタ３３、該ビームスプリッタ３３を透過し
ミラー３４及びリレーレンズ３５等で導かれた露光光Ｉ
Ｌを所定の照明範囲に規定するレチクルブラインド３
６、該レチクルブラインド３６の開口を透過した露光光
ＩＬをレチクル室２１に導くリレーレンズ３７及びミラ
ー３８等を含んで構成されている。また、ビームスプリ
ッタ３３を透過し、ウエハＷもしくはビームスプリッタ
３３とウエハＷとの間に配置される複数の光学部材から
反射して戻ってきた露光光ＩＬをビームスプリッタ３３
を介して受光する反射率モニタ３２ａとを備える。

【００２５】反射率モニタ３２ａ及びインテグレータセ
ンサ３２ｂは光電変換素子等からなっており、ビームス
プリッタ３３によって導かれる露光光ＩＬの一部分を光
電変換し、その光電変換信号を主制御装置２３に供給す
るものである。すなわち、主制御装置２３はこの反射率
モニタ３２ａ及びインテグレータセンサ３２ｂからの情
報に基づいて光源２０を駆動・停止させるようになって
おり、これによってウエハＷに対する露光量（露光光の
照射量）が制御される。インテグレータセンサ３２ｂの
出力信号は、露光動作前に、ウエハステージ４７に取り
付けられた照射量モニタで、投影光学系ＰＬを通過して
きた露光光ＩＬを受光して得られる出力信号と関係付け
られている。

【００２６】また、レチクルブラインド３６は、例え
ば、平面Ｌ字状に屈曲し露光光ＩＬの光軸と直交する面
内で組み合わせられることによって矩形状の開口を形成
する一対のブレード（不図示）と、これらブレードを主
制御装置２３の指示に基づいて光軸と直交する面内で変
位させる遮光部変位装置（不図示）とを備えている。こ
のとき、ブレードはレチクルＲのパターン面と共役な面
に配置される。また、レチクルブラインド３６の開口の
大きさはブレードの変位に伴って変化し、この開口によ
り規定された露光光ＩＬは、リレーレンズ３７を介して
レチクル室２１に配されたレチクルＲの特定領域をほぼ
均一な照度で照明する。

【００２７】前記レチクル室２１は、照明光学系ＬＯの
ハウジングＩＵ及び投影光学系ＰＬのハウジングと隙間
無く接合された隔壁４０によって形成されており、その
内部空間において、レチクルＲを真空吸着によって保持
するレチクルホルダ４１を備えている。すなわち、本実
施例では、この隔壁４０が一つのユニット（以下、レチ
クル室２１と称する）を構成しており、このレチクル室
２１は外部に対して内部空間が気密性を持つ気密構造で
ある。ここで、気密構造とは、レチクル室２１外に気体
から完全に遮断された完全密閉構造であってもよいし、
レチクル室２１内の圧力がレチクル室２１外の圧力より
も高めに設定され、空間内から空間外に気体が漏れる構
造であってもよい。また、レチクル室２１内外が同気圧
であり、レチクル室２１外との間で気体の流れがほとん
どない構造も含まれる。

【００２８】このレチクルホルダ４１は、レチクルＲ上
のパターンが形成された領域であるパターン領域に対応
した開口を有し、不図示の駆動系によりＸ方向、Ｙ方
向、θ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微動可能となって
いる。これにより、パターン領域の中心が投影光学系Ｐ
Ｌの光軸を通るようにレチクルＲの位置決めが可能な構
成となっている。なお、レチクルホルダ４１の駆動機構
は、例えば２組のボイスコイルモータを用いて構成され
る。

【００２９】また、レチクル室２１の隔壁４０の天井部
には、照明光学系ＬＯにおけるハウジングＩＵの内部空
間とレチクル室２１の内部空間とを分離するように光学
部材４２が配置されている。この光学部材４２は、照明
光学系ＬＯからレチクルＲに照明される露光光ＩＬの光
路上に配置されるため、真空紫外線光である露光光ＩＬ
に対して透過性の高い蛍石等の結晶材料によって形成さ
れる。

【００３０】前記投影光学系ＰＬは、蛍石、フッ化リチ
ウム等のフッ化物結晶からなるレンズや反射鏡などの複
数の光学部材をハウジング（鏡筒）で密閉度を高めたも
のである。本実施形態では、この投影光学系ＰＬとし
て、投影倍率が例えば１／４あるいは１／５の縮小光学
系が用いられてる。このため、照明光学系ＬＯからの露
光光ＩＬによりレチクルＲが照明されると、レチクルＲ
に形成されたパターンが投影光学系ＰＬによりウエハＷ
上の特定領域（ショット領域）に縮小投影される。な
お、投影光学系ＰＬの各光学部材は、それぞれ保持部材
（不図示）を介してハウジングに支持され、該各保持部
材は、各光学部材の周縁部を保持するように例えば円環
状に形成されている。

【００３１】前記ウエハ室２２は、投影光学系ＰＬのハ
ウジングと隙間無く接合された隔壁４５によって形成さ
れており、その内部空間において、ウエハＷを真空吸着
によって保持するウエハホルダ４６と、該ウエハホルダ
４６を支持するウエハステージ４７とを備えている。本
実施例では、この隔壁４５によって形成されるウエハ室
２２は、レチクル室２１と同様に定義される気密構造で
構成される。

【００３２】ウエハステージ４７は、例えば磁気浮上型
の２次元リニアアクチュエータ（平面モータ）等からな
る駆動系（不図示）により、ＸＹ平面（投影光学系ＰＬ
の光軸に垂直な方向）に沿った水平方向に自在に駆動さ
れるように構成されている。また、ウエハステージ４７
の位置は、レーザ光源やプリズム等の光学部材及びディ
テクタなどからなるレーザ干渉システムによって調整さ
れる。このレーザ干渉システムを構成する部材は、該部
材から発生する異物によって露光に対して悪影響が生じ
るのを防止するために、ウエハ室２２の外部に配置され
ている。なお、各レーザ干渉計を構成する各部品から吸
光物質の発生が十分に抑制されている場合は、これら各
部品をウエハ室２２に配置してもよい。

【００３３】また、ウエハ室２２では、ウエハステージ
４７のＸＹ面内の移動により、ウエハＷ上の任意のショ
ット領域をレチクルＲのパターンの投影位置（露光位
置）に位置決めし、レチクルＲのパターン像を投影転写
するようになっている。これにより、本実施形態の露光
装置１０では、主制御装置２３により、ウエハＷ上の各
ショット領域を露光開始位置に順次位置決めするように
ウエハステージ４７を移動するショット間ステッピング
動作と、レチクルＲとウエハＷとをＸＹ平面に沿った水
平方向に同期移動させつつ、レチクルＲのパターンをウ
エハＷのショット領域に転写する露光動作とが繰り返し
行われるようになっている。

【００３４】ところで、本実施形態のように、真空紫外
域の波長の光を露光光とする場合には、酸素分子、水分
子、二酸化炭素分子等の物質（以下、吸光物質と称す
る）を含むガス、すなわち係る波長帯域の光に対し強い
吸収特性を有するガス（以下、吸収性ガスと称する）を
光路から排除する必要がある。このため、本実施形態で
は、光路上の空間、すなわち、照明光学系ＬＯ、レチク
ル室２１、投影光学系ＰＬ、及びウエハ室２２における
各内部空間に、真空紫外域の光に対する吸収の少ない特
性を有する窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプ
トンなどのガス、またはそれらの混合ガス（以下、総称
して低吸収性ガスと称する）を満たし、その気圧を大気
圧より高く、具体的には、大気圧に対し１〜１０％程度
高く設定している。また、光路上の空間に配置される各
部材（例えば光学部材を支持するための保持部材等）
は、ガス溜まりが生じないようにその形状や配置状態
（傾斜角度など）が定められている。

【００３５】また、レチクル室２１へのレチクルＲの搬
入に際し、レチクルＲとともに外気がレチクル室２１内
に僅かでも混入すると、外気に含まれる吸光物質により
露光光ＩＬに対して著しい吸収が生じてしまい、許容で
きない透過率低下や透過率変動を招くことになる。その
ため、本実施形態では、レチクルＲを保管するレチクル
ライブラリＲＬとレチクル室２１との間に、前記低吸収
性ガスで満たされた空間を有するレチクル搬送路５０が
設けられている。なお、レチクルライブラリＲＬは、レ
チクルＲがそれぞれ保管される複数段の棚を有し、内部
空間が前記低吸収性ガスにより所定の気圧に満たされる
ようになっている。

【００３６】レチクル搬送路５０は、レチクル室２１の
隔壁４０及びレチクルライブラリＲＬと隙間無く接合さ
れた隔壁５１によって形成されており、露光光ＩＬの光
路上とは異なる場所に内部空間を有している。なお、レ
チクル搬送路５０における内部空間の圧力（気圧）は、
前述した光路上の空間と同様に大気圧に比べて高いもの
の、レチクル搬送路５０から他の場所への異物の流入を
防止するために、レチクル室２１及びレチクルライブラ
リＲＬに比べて低く設定されている。

【００３７】ここで、レチクルＲのパターン面側には、
パターン形成領域への異物の付着を防止するために、ペ
リクルと呼ばれる透明で薄い保護部材が取り付けられて
いるのが一般的である。

【００３８】図２に示すように、保護部材ＰＥは、レチ
クルＲのパターン面ＰＡに、ペリクルフレームと呼ばれ
る金枠ＰＦを介して接着されている。保護部材ＰＥとし
ては、通常ニトロセルロース等を主成分とする透明な薄
膜が用いられるが、本実施形態のように、波長約１２０
ｎｍ〜約１８０ｎｍの真空紫外域の露光光ＩＬを用いる
場合には、該露光光ＩＬを良好に透過させるために、レ
チクル及びレンズ系と同材質の蛍石、フッ化マグネシウ
ム、フッ化リチウム等の結晶材料からなる薄板状部材を
用いてもよい。さらに、この保護部材として、例えば
０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の厚さを有する石英ガラス
（フッ素ドープ石英等）を用いてもよい。

【００３９】また、保護部材ＰＥ及び金枠ＰＦにより、
保護部材ＰＥとパターン面ＰＡとの間に保護部材内空間
ＧＳが形成されている。金枠ＰＦには、気圧の変化に伴
う保護部材ＰＥの破損を防止するための、通気孔ｈ（ｈ
１、ｈ２、ｈ３、ｈ４）が形成されている。この通気孔
ｈによって、保護部材内空間ＧＳの密閉性が低下され、
例えば、航空機による輸送や天候の変化等によって気圧
が低下し空間ＧＳ内の気体が膨張した際などにおいて、
保護部材ＰＥの破損が防止される。

【００４０】こうしたレチクルＲは、前述したように、
レチクル室２１に収容されて、露光光ＩＬの光路上に配
されるものであるので、レチクル室２１への搬入に際し
ては、保護部材内空間ＧＳ内の吸光物質が低減されてい
る必要がある。

【００４１】このため、本実施形態では、図１に示すよ
うに、このレチクル搬送路５０は、レチクル室２１と、
レチクルライブラリＲＬとの間に設けられた隔壁５１に
よって形成されており、さらに隔壁５１内には、側壁５
２が設けられている。そして、レチクル搬送路５０の内
部空間が側壁５２により、複数に分割される（本実施の
形態では、レチクルガス置換室５５ａと、レチクルガス
搬送室５５ｂとに分割される）。ここで、レチクルガス
置換室５５ａは、隔壁５１、側壁５２、及びレチクル室
２１を構成する隔壁４０の一部との間に構成される空間
である。これら隔壁５１、側壁５２、及び隔壁４０の一
部によって、レチクル室２１とは異なる第２ユニット
（以下、レチクルガス置換室５５ａと称する）が形成さ
れる。この第２ユニットは、レチクル室２１と同様に定
義される気密構造で構成される。

【００４２】そして、前述したように、レチクル搬送路
５０内の空間内圧力は、大気圧よりも高く、かつレチク
ル室２１及びレチクルライブラリＲＬに比べて低く設定
されている。さらに、レチクルガス置換室５５ａと、レ
チクル搬送室５５ｂとの圧力関係は、レチクルガス置換
室５５ａの圧力がレチクル搬送室５５ｂの圧力より高く
設定されている。即ち、レチクル搬送室５５ｂの圧力
は、大気圧よりも高く、かつレチクル室２１、レチクル
ライブラリＲＬ、レチクルガス置換室５５ａの各圧力よ
りも低く設定されている。

【００４３】なお、レチクル搬送路５０には、レチクル
ライブラリＲＬとレチクルガス置換室５５ａとの間でレ
チクルＲを搬送する第１レチクル搬送系５６と、該第１
レチクル搬送系５６とレチクル室２１との間でレチクル
Ｒを搬送する第２レチクル搬送系５７とが設けられてい
る。これら第１及び第２レチクル搬送系５６，５７は、
主制御装置２３に接続されており、レチクル搬送路５０
の内部空間（すなわち、レチクルガス置換室５５ａ、レ
チクル搬送室５５ｂ）を、主制御装置２３の指示に基づ
いて動作するようになっている。

【００４４】また、レチクル搬送路５０の隔壁５１（あ
るいはレチクル室２１の隔壁４０）や側壁５２には、レ
チクルＲを出し入れするための開口６０，６１，６２が
設けられており、これら各開口６０，６１，６２には、
主制御装置２３の指示により開閉する扉６３，６４，６
５がそれぞれ設置されている。

【００４５】ここで、レチクルガス置換室５５ａについ
て、図３を参照してさらに詳しく説明する。

【００４６】レチクルガス置換室５５ａには、保護部材
内空間ＧＳ内の気体（ここでは、所定ガスの純度が吸光
物質の影響により低下したガス）を、露光光ＩＬが透過
する所定ガス（後述する低吸収性ガス）に置換するガス
置換機構が設けられている。すなわち、レチクルガス置
換室５５ａは、該レチクルガス置換室５５ａ内に所定の
ガスを供給するガス供給装置７０と、該レチクルガス置
換室５５ａ内の気体を排気するガス排気装置７１とを備
えている。これらガス供給装置７０及びガス排気装置７
１は、主制御装置２３（図１参照）の指示に基づいて動
作するようになっている。

【００４７】ガス供給装置７０は、レチクルガス置換室
５５ａの内部空間に開放される開口としての供給口７３
を有する供給ノズル７４と、主制御装置２３の制御のも
とで流量調整可能な供給弁７５とを有し、図示しないガ
ス供給源からレチクルガス置換室５５ａに露光光を透過
し、吸収が少ない低吸収性ガス（窒素、ヘリウム、アル
ゴン等）を移送し、前記供給口７３を介して所定流量の
該低吸収性ガスをレチクルガス置換室５５ａ内に供給す
るように構成されている。

【００４８】ガス排気装置７１は、レチクルガス置換室
５５ａの内部空間に開放される開口としての排気口７６
を有する排気ノズル７７と、主制御装置２３の制御のも
とで流量調整可能な排気弁７８とを有し、レチクルガス
置換室５５ａ内の気体を前記排気口７６を介して外部に
向けて排気するように構成されている。

【００４９】また、ガス供給装置７０の供給ノズル７４
は、該供給ノズル７４の供給口７３と金枠ＰＦに設けら
れる通気孔ｈの少なくとも一つ（ここでは通気孔ｈ３，
ｈ４）とが互いに対向するように、一つもしくは複数
（ここでは２つ）配置されている。同様に、ガス排気装
置７１の排気ノズル７７は、該排気ノズル７７の排気口
７６と金枠ＰＦに設けられる通気孔ｈの少なくとも一つ
（ここでは通気孔ｈ３，ｈ４）とが互いに対向するよう
に、一つもしくは複数（ここでは２つ）配置されてい
る。

【００５０】さらに、金枠ＰＦに設けられる通気孔ｈの
うち、供給ノズル７４の供給口７３と対向する通気孔
（以後、給気口と称す）ｈ３，ｈ４と、排気ノズル７７
の排気口７６と対向する通気孔（以後、排出口と称す）
ｈ１，ｈ２とは、保護部材内空間ＧＳを挟んでそれぞれ
対向する位置に配されている。なお、供給ノズル７４の
供給口７３及び排気ノズル７７の排気口７６の開口面積
は、通気孔ｈに比べて大きく形成されるのが好ましい。

【００５１】このような構成のレチクルガス置換室５５
ａを備えることにより、この露光装置１０では、レチク
ル室２１へのレチクルＲの搬入に際し、保護部材内空間
ＧＳの吸光物質を低減するようになっている。すなわ
ち、この露光装置１０は、図１に示すレチクルライブラ
リＲＬからレチクル室２１内にレチクルＲを搬入する際
に、レチクルガス置換室５５ａにレチクルＲを一時設置
し、レチクルＲの保護部材内空間ＧＳの気体を低吸収性
ガスに置換する。

【００５２】ここで、レチクルライブラリＲＬからレチ
クル室２１内にレチクルＲを搬入する一連の動作につい
て、主制御装置２３の制御動作を中心として説明する。

【００５３】前提として、光路上の空間（照明光学系Ｌ
Ｏ、レチクル室２１、投影光学系ＰＬ、及びウエハ室２
２における各内部空間）や、レチクル搬送路５０（レチ
クルガス置換室５５ａ、及びレチクル搬送室５５ｂを含
む）の内部空間、及びレチクルライブラリＲＬの内部空
間は、予め、各空間がそれぞれ低吸収性ガスで満たされ
るとともに、所定の気圧に設定されており、これによ
り、各空間における吸光物質が低減され、外部からの異
物の混入が抑制された状態にあるものとする。

【００５４】まず、図１において、主制御装置２３で
は、レチクルＲの搬入に際し、レチクル搬送室５５ｂ内
の第１レチクル搬送系５６によって、レチクルライブラ
リＲＬに保管されているレチクルＲを取り出し、扉６５
を閉鎖した後、レチクルガス置換室５５ａに向けてレチ
クルＲの搬送を開始する。第１レチクル搬送系５６がレ
チクルガス置換室５５ａに対して所定距離内に近づく
と、側壁５２に設けられた扉６４を開放する。このと
き、レチクルガス置換室５５ａとレチクル室２１との境
界の開口６０は、扉６３によって閉鎖された状態にあ
る。

【００５５】続いて、主制御装置２３では、レチクルＲ
を保持した第１レチクル搬送系５６からレチクルガス置
換室５５ａ内の第２レチクル搬送系５７に開口６１を介
してレチクルＲを受け渡す。

【００５６】このとき、側壁５２の扉６４が開放されて
いるため、開口６１を介して気体の出入りが生じるが、
前述したように、レチクル搬送室５５ｂの圧力が大気圧
よりも高く、かつレチクル室２１、レチクルライブラリ
ＲＬ、レチクルガス置換室５５ａの各圧力よりも低く設
定されているため、レチクル室２１、及びレチクルライ
ブラリＲＬに対して、レチクルガス置換室５５ａ内で排
出される保護部材内空間ＧＳの吸光物質が流入すること
なく、それら吸光物質がレチクル搬送室５５ｂに流入し
てくる。従って、レチクル搬送室５５ｂに、レチクル搬
送室５５ｂ内の気体を排気する排気装置を設けることに
より、レチクルガス置換室５５ａから流入する吸光物質
をレチクル搬送路５０から排気することができる。

【００５７】上記のレチクルＲの受け渡し終了後、主制
御装置２３では、扉６４を閉鎖する。これにより、レチ
クルガス置換室５５ａには密閉度を高めた空間が形成さ
れる。すなわち、保護部材ＰＥを装着したレチクルＲ
が、密閉室であるレチクルガス置換室５５ａに収容され
た状態となる。

【００５８】レチクルガス置換室５５ａにレチクルＲが
収容されると、主制御装置２３では、ガス供給装置７０
及びガス排気装置７１によって、レチクルＲの保護部材
ＰＥと金枠ＰＦとで形成される空間ＧＳのガス置換を実
施する。なお、ガス置換は、一般に、所定の空間内を例
えば０．１［ｈＰａ］程度まで減圧した（減圧工程）後
に、該空間に置換用のガスを供給することにより行うこ
とが多いが、本例では、所定の空間に対してガスの供給
と排出とを同時に行うことにより、上記減圧工程を伴う
ことなくガス置換を実施する。

【００５９】すなわち、主制御装置２３では、図３に示
すように、供給弁７５を開放し、ガス供給装置７０を駆
動して低吸収性ガス（窒素、ヘリウム、アルゴン等）を
レチクルガス置換室５５ａ内に供給すると同時に、排気
弁７８を開放し、ガス排気装置７１を駆動してレチクル
ガス置換室５５ａ内から気体を排出する。また、主制御
装置２３（図１参照）は、このときの単位時間あたりの
ガスの給気量及び排出量が同程度、あるいは、保護部材
内空間ＧＳ内に低吸収性ガスが流入するように、供給弁
７５及び排気弁７８を制御する。

【００６０】このとき、レチクルガス置換室５５ａ内に
おける気体の流動に伴い、保護部材内空間ＧＳにおいて
気体が流動するようになり、金枠ＰＦに設けられた給気
口ｈ３，ｈ４及び排気口ｈ１，ｈ２を介してレチクルガ
ス置換室５５ａの内部空間と保護部材内空間ＧＳとの間
で気体の出し入れが行われる。

【００６１】すなわち、金枠ＰＦの給気口ｈ３，ｈ４と
供給ノズル７４の供給口７３とが互いに対向して配され
ているので、供給ノズル７４からレチクルガス置換室５
５ａに流入した低吸収性ガスの一部は、その流動性をあ
る程度維持した状態で、金枠ＰＦの給気口ｈ３，ｈ４か
ら保護部材内空間ＧＳに流入する。一方、金枠ＰＦの排
出口ｈ１，ｈ２と排気ノズル７７の排気口７６とが互い
に対向して配されているので、排気ノズル７７による吸
引作用によって発生するガスの流れにより、保護部材内
空間ＧＳの気体が押し出されるようにして、排出口ｈ
１，ｈ２からレチクルガス置換室５５ａの内部空間に気
体が流出する。また、金枠ＰＦの給気口ｈ３，ｈ４と排
出口ｈ１，ｈ２とは互いに対向する位置に配されている
ために、保護部材内空間ＧＳにおける気体は主として一
方向（給気口ｈ３，ｈ４から排出口ｈ１，ｈ２に向かう
方向）に安定して流れる。こうした保護部材内空間ＧＳ
における気体の流れにより、保護部材内空間ＧＳの気体
中に低吸収性ガスが混入されて、該空間ＧＳ内の気体が
低吸収性ガスに徐々に置換され、これに伴い、該空間Ｇ
Ｓから吸光物質が排除される。また、この保護部材内空
間ＧＳからレチクルガス置換室５５ａ内に排出された気
体は、排気ノズル７７の排気口７６を介してレチクルガ
ス置換室５５ａの外部に排気される。

【００６２】このとき、前述したように、レチクルガス
置換室５５ａに対する単位時間あたりのガスの給気量及
び排気量が同程度であるので、レチクルガス置換室５５
ａ内は全体として圧力変化がほとんど生じない。また、
保護部材内空間ＧＳは、給気口ｈ３，ｈ４及び排出口ｈ
１，ｈ２を介して、レチクルガス置換室５５ａと連通し
た状態にあるとともに、レチクルガス置換室５５ａとの
間で気体の出し入れが徐々に行われるために、保護部材
内空間ＧＳとレチクルガス置換室５５ａとが互いに同程
度の内圧に保たれて両者に大きな気圧差が生じることが
ない。そのため、圧力変化に伴う保護部材ＰＥの変形が
抑制され、保護部材ＰＥが破損してしまうという事態の
発生が防止される。

【００６３】保護部材内空間ＧＳの気体が低吸収性ガス
に置換されると、図１に示す主制御装置２３は、ガス供
給装置７０及びガス排気装置７１を制御して、ガス置換
動作を停止する。その後、扉６３を開放して、レチクル
Ｒをレチクル室２１内部のレチクルホルダ４１上に設置
する。保護部材内空間ＧＳの気体が低吸収性ガスに置換
されたか否かは、ガス排気装置７１側の排気管の途中に
ガス濃度計（例えば、酸素濃度計、露点計等）を配置
し、レチクルガス置換室５５ａから排気される気体中の
吸光物質の濃度、又は低吸収性ガスの濃度の計測結果に
基づいて判断すればよい。

【００６４】この際、扉６３が開放されるが、前述した
ように、レチクルガス置換室５５ａ内の気圧がレチクル
室２１に比べて低く設定されているために、レチクルガ
ス置換室５５ａ内からレチクル室２１に気体が流出する
ことはほとんどなく、光路上の空間であるレチクル室２
１内へレチクルガス置換室５５ａ内の気体の流入が抑制
される。従って、レチクルガス置換室５５ａ内に保護部
材内空間ＧＳの気体（吸光物質を含む）が残っていたと
しても、レチクル室２１にその気体が流入する可能性が
少ない。

【００６５】なお、本実施形態では、上述したレチクル
ガス置換室５５ａにおける保護部材内空間ＧＳのガス置
換動作は、主制御装置２３に予め入力されている所定時
間経過後に停止されるようになっている。このガス置換
動作を停止するタイミングは、これに限るものではな
く、例えば、上述したように、レチクルガス置換室５５
ａから排出する気体に含まれる吸光物質の濃度を計測す
る濃度計を設置し、該濃度計の計測結果に基づいて定め
てもよい。

【００６６】そして、こうした一連の動作によってレチ
クルＲがレチクルライブラリＲＬからレチクル室２１内
に搬入されると、主制御装置２３は、レチクルホルダ４
１に保持されたレチクルＲに露光光ＩＬを照射すること
により、レチクルＲに形成されたパターンの像を、ウエ
ハホルダ４６に保持されたウエハＷに転写する露光処理
を行う。

【００６７】すなわち、本実施形態の露光装置１０によ
れば、レチクルガス置換室５５ａによって、保護部材内
空間ＧＳの圧力を所定の圧力に保ちながら、保護部材内
空間ＧＳを低吸収性ガスにガス置換するために、保護部
材ＰＥを破損することなく、安定して該空間ＧＳから吸
光物質が低減される。また、レチクルガス置換室５５ａ
内での気体の流れを利用して、レチクルＲの保護部材内
空間ＧＳに気体を流出入させることにより、減圧工程を
伴うことなく保護部材内空間ＧＳのガス置換が短時間で
実施される。そして、光路上に配される保護部材内空間
ＧＳの吸光物質が排除されることから、露光光ＩＬがレ
チクルＲを透過して十分な照度でウエハＷに到達するよ
うになる。

【００６８】また、レチクル搬送路５０（レチクルガス
置換室５５ａ、及びレチクル搬送室５５ｂを含む）に比
較的多く吸光物質が含まれるような場合にも、上述した
ガス置換動作により、レチクルガス置換室５５ａ内の吸
光物質濃度が低減されるため、レチクル室２１へのレチ
クルＲの搬入に伴うレチクル室２１の汚染が防止され
る。

【００６９】なお、レチクルＲの保護部材内空間ＧＳを
減圧するには、保護部材ＰＥの破損を防止しなければな
らないために、極めて遅い速度で圧力を低下させる必要
があり、多大な時間を費やす場合が多い。本実施形態の
ように、大気圧と同程度の圧力に保ちながらガス置換を
実施すれば、そうした減圧工程に要する時間が節約され
ることになる。本実施例では、レチクルガス置換室５５
ａ内で保護部材内空間ＧＳのガス置換を行った後、レチ
クル室２１にレチクルＲを搬送する。

【００７０】次に、本発明に係る露光装置の第２実施形
態について図４を参照して説明する。第２実施形態と第
１実施形態との異なる点は、第１実施形態の供給ノズル
７４と排気ノズル７７とが、レチクルガス置換室５５ａ
の内部空間に開放されるように配置されているのに対
し、第２実施形態の供給ノズル１０１と排気ノズル１０
２とは、レチクルガス置換室５５ａに収容されているレ
チクルＲの金枠ＰＦの通気孔ｈに接続されるように配置
される点である。

【００７１】すなわち、本実施形態のレチクルガス置換
室１００は、金枠ＰＦの通気孔（給気口ｈ３，ｈ４）に
接続される供給ノズル１０１を有するガス供給装置１０
３と、金枠ＰＦの通気孔（排出口ｈ１，ｈ２）に接続さ
れる排気ノズル１０２を有するガス排気装置１０４とを
有して構成されている。

【００７２】こうした構成により、本実施形態では、ガ
ス供給装置１０３から供給される低吸収性ガスがレチク
ルガス置換室１００の内部空間を経ることなく、供給ノ
ズル１０１を介して、レチクルＲの保護部材内空間ＧＳ
内に直接供給されるとともに、ガス排気装置１０４によ
り、保護部材内空間ＧＳ内の気体が排気ノズル１０２を
介して直接排気される。

【００７３】そのため、ガス供給装置１０３からの低吸
収性ガスが無駄なく保護部材内空間ＧＳに供給されると
ともに、保護部材内空間ＧＳの気体がガス排気装置１０
４により容易に外部に排気され、第１実施形態に比べて
短時間で効率的にレチクルＲの保護部材内空間ＧＳのガ
ス置換が実施される。

【００７４】このとき、保護部材内空間ＧＳ内の気体が
レチクルガス置換室１００の内部空間にほとんど流出し
ないため、レチクルガス置換室５５ａ内のガスは別途低
吸収性ガスに置換されるのが望ましい。レチクルガス置
換室１００の内部空間に対する吸光物質による汚染が抑
制される。

【００７５】この場合、保護部材内空間ＧＳのガス置換
に際しては、該空間ＧＳの内圧がレチクルガス置換室１
００の内部空間と同程度になるように、ガス供給装置１
０３及びガス排気装置１０４によってガスの給気量及び
排出量を制御することで、保護部材ＰＥの破損が防止さ
れる。

【００７６】また、供給ノズル１０１及び排気ノズル１
０２を可動するための可動機構を設け、レチクルガス置
換室１００内にレチクルＲを収容した後に、供給ノズル
１０１及び排気ノズル１０２を移動させて金枠ＰＦの給
気口ｈ３，ｈ４及び排気口ｈ１，ｈ２に接続するように
構成してもよい。これにより、レチクルガス置換室１０
０へのレチクルＲの搬出入する際に、レチクルＲと供給
ノズル１０１及び排気ノズル１０２との機械的な干渉が
容易に避けられるとともに、供給ノズル及び排気ノズル
が確実に給気口及び排気口に接続され、安定したガス置
換動作が実施される。

【００７７】なお、上記各実施形態では、レチクルガス
置換室に対して供給ノズル及び排気ノズルをそれぞれ２
つずつ配置しているが、これに限るものではなく、供給
ノズルや排気ノズルの数や大きさあるいは配置といった
ものは任意である。例えば、保護部材内空間ＧＳを短時
間でガス置換することを目的として、金枠ＰＦにおける
給気口及び排出口を多数設け、ガスが流出入する開口の
面積をなるべく広くしてもよい。

【００７８】また、より効率的にガス置換を実施するこ
とを目的として、ガス供給装置及びガス排気装置による
ガス置換に伴うガスの流量を保護部材ＰＥに影響を与え
ない範囲で、所定の時間ごとに変化させたり、その流れ
の方向を変化させたりすることにより、保護部材内空間
における局所的な気体の滞留を防止してもよい。

【００７９】さらに、レチクルＲの金枠ＰＦの通気孔ｈ
（排気口ｈ１，ｈ２又は給気口ｈ３，ｈ４の少なくとも
一方）に異物の流入を防ぐためのフィルタが取り付けら
れている場合にも、ガスの流量等を調節することで保護
部材内空間ＧＳをガス置換することが可能となる。

【００８０】また、上記各実施形態では、ガス置換に際
し、レチクルＲの金枠ＰＦに設けられている通気孔ｈを
給気口及び排出口として利用しているため、従来のレチ
クルＲを用いることが可能であるという利点を有する
が、これに限らず、ガス置換用に金枠ＰＦに新たに開口
部を設けてもよい。これにより、形状の異なる複数のレ
チクルＲ（保護部材ＰＥ及び金枠ＰＦ）に対して柔軟に
対応を取ることが可能となる。

【００８１】また、レチクルＲの金枠ＰＦの通気孔ｈを
介して、保護部材内空間ＧＳをガス置換する際に、金枠
ＰＦの通気孔ｈに取り付けられているフィルタを取り外
してもよい。すなわち、例えば、金枠ＰＦの通気孔ｈに
対して、フィルタを着脱自在に取り付けるとともに、金
枠ＰＦに対してフィルタを取り付け又は取り外しを行う
ロボットアームをレチクルガス置換室５５ａに配置す
る。そして、レチクルガス置換室５５ａにレチクルＲが
搬送された際に、そのロボットアームを駆動して、金枠
ＰＦからフィルタを取り外せばよい。

【００８２】さらに、このガス置換用の開口部に開閉自
在な扉を設置してもよい。すなわち、レチクルＲの通常
搬送時には該開口部を閉鎖状態にしておき、ガス置換時
において該開口部を開放してガスを流出入させること
で、ガス置換動作に対する制御応答性の向上を図りつ
つ、通常搬送時における保護部材内空間ＧＳへの汚染物
質（吸光物質など）の混入が抑制される。この場合、前
述したように金枠ＰＦの通気孔ｈにフィルタが取り付け
られているレチクルＲに対して好ましく適用される。

【００８３】次に、本発明に係る露光装置の第３実施形
態について図５を参照して説明する。第３実施形態と上
記各実施形態との異なる点は、第３実施形態のガス供給
装置１１０が、保護部材内空間ＧＳに比べて容積が大き
くかつ内部が所定の圧力に保持されるリザーバタンク１
１１を有していることである。

【００８４】このリザーバタンク１１１には、保護部材
内空間ＧＳの気圧とほぼ同程度の圧力で低吸収性ガスが
貯溜され、供給配管１１２を介して保護部材内空間ＧＳ
に接続されている。また、リザーバタンク１１１内の気
圧が所定の圧力に維持されるように、該タンクに低吸収
性ガスを適宜供給する気圧維持装置１１３が接続されて
いる。なお、ガス排気装置１１４は上記各実施形態で示
したものと同様の構成である。

【００８５】こうした構成により、本実施形態では、ガ
ス排気装置１１４によって、保護部材内空間ＧＳの気体
を排気することにより、排気された量とほぼ同量の低吸
収性ガスがリザーバタンク１１１から保護部材内空間Ｇ
Ｓに流入する。これにより、保護部材内空間ＧＳに対す
る単位時間あたりのガスの給気量及び排出量が同程度と
なってガスの流出入に伴う圧力変化が抑制される。その
ため、複雑な制御を伴うことなく、容易に保護部材ＰＥ
の変形が抑制される。

【００８６】この場合、例えば排気配管１１５に比べて
供給配管１１２の流路断面積を大きくするなど、給気系
のコンダクタンスが排気系よりも大きくなるように構成
することで、ガスの流出入に伴う保護部材内空間ＧＳの
圧力変化が確実に抑制されるようになる。

【００８７】次に、本発明に係る露光装置の第４実施形
態について図６を参照して説明する。第４実施形態と上
記各実施形態との異なる点は、第４実施形態のレチクル
ガス置換室１２０が、保護部材内空間ＧＳの圧力変化を
検出する検出装置１２１を備えていることである。本実
施形態では、検出装置１２１として、保護部材ＰＥの変
位を検出する変位センサが用いられている。

【００８８】この変位センサ１２１は、保護部材ＰＥの
変位を計測するものであって、レーザ変位センサを始め
とする種々の変位センサが適用される。例えば、レーザ
変位センサを用いる場合、変位センサ１２１からの投光
光は保護部材ＰＥで反射し、ディテクタに受光される。
また、変位センサ１２１での検出結果（出力信号）は、
主制御装置１２２に送られる。

【００８９】主制御装置１２２は、保護部材ＰＥの変位
が所定範囲（破損の原因となるような影響が生じない範
囲、もしくは、レチクル上のパターンを露光している時
における光学的な影響（例えばペリクルのたわみによる
屈折率の変化）が残らない範囲）より小さい場合には、
ガス供給装置１２３及びガス排気装置１２４の少なくと
も一方に対して供給もしくは排気動作に伴うガスの流量
を多くするように指示する。一方、保護部材ＰＥの変位
が所定範囲より大きいか又は大きくなる直前である場合
には、ガスの流量を小さくするように指示する。

【００９０】こうした構成により、本実施形態では、保
護部材内空間ＧＳのガス置換に際し、保護部材ＰＥの変
位を所定の範囲内に収めることで、保護部材内空間ＧＳ
の圧力が一定範囲内に保持される。そのため、保護部材
ＰＥに影響を与えない範囲で、ガス置換に伴うガスの流
量が多くなり、より短時間のうちに保護部材内空間ＧＳ
のガス置換が実施される。また、保護部材ＰＥの変位を
検出しながらガス置換を進めるために、保護部材ＰＥの
破損が確実に防止される。

【００９１】なお、保護部材ＰＥの変位によって制御す
る対象はガス供給装置１２３及びガス排気装置１２４の
いずれか一方だけでもよい。また、上記第３実施形態で
示したように、ガス供給装置としてリザーバタンクを備
える構成としてもよい。さらに、本例では、検出装置と
して変位センサ１２１を用いているため、保護部材内空
間ＧＳの圧力変化を保護部材ＰＥの外側から容易に検出
できるという利点がある。しかしながら、保護部材内空
間ＧＳの圧力変化を検出する検出装置としては、この変
位センサに限るものではなく、例えば保護部材内空間Ｇ
Ｓの圧力を直接検出する圧力センサなど、他の検出装置
を用いてもよい。

【００９２】次に、本発明に係る露光装置の第５実施形
態について図７を参照して説明する。第５実施形態と上
記各実施形態との異なる点として、第５実施形態のレチ
クルガス置換室１３０には、ペリクル支え板ＨＢが配さ
れている。

【００９３】このペリクル支え板ＨＢは、保護部材の膨
張を防ぐためのものである。すなわち、保護部材内空間
ＧＳ内の気体を低吸収性ガスに置換する際に、保護部材
内空間ＧＳ内の圧力がレチクルガス置換室５５ａ内の圧
力より高くなり、保護部材ＰＥがレチクルＲから離れる
方向に動く、すなわち、保護部材ＰＥが膨張する可能性
がある。このように、保護部材内空間ＧＳ内の気体を低
吸収性ガスに置換する際に生じる保護部材の膨張を防ぐ
ために、レチクルガス置換室５５ａ内にペリクル支え板
ＨＢを支柱ＨＳを介して配置する。

【００９４】ペリクル支え板ＨＢは、ペリクルＰＥの全
体の面積よりも広い面積を備え、ペリクルＰＥとほぼ同
一の表面粗さを有するペリクル接触面を備える。なお、
ペリクル支え板ＨＢを金属で形成し、その金属の表面上
にペリクルＰＥと同様の材質を配設しておいてもよい。
このように、ペリクル支え板ＨＢのペリクル接触面の表
面粗さや、材質を考慮することによって、ペリクルＰＥ
の損傷を防ぐことができる。

【００９５】そして、レチクル搬送系５６によって搬送
されたレチクルＲは、ペリクル支え板ＨＢのペリクル接
触面に、レチクルＲの保護部材を載置する。これによっ
て、ペリクル接触面と保護部材の全面とが互いに接触す
ることになり、保護部材内空間ＧＳ内の圧力が高くなっ
たとしても、保護部材の膨張を防ぐことができる。

【００９６】次に、本発明に係る露光装置の第６実施形
態について図８を参照して説明する。第６実施形態と上
記各実施形態との異なる点は、第６実施形態のレチクル
ガス置換室１３０が、レチクルＲ又は保護部材ＰＥの少
なくとも一つを光洗浄する光洗浄装置１３１を備える点
である。

【００９７】本実施形態のレチクルガス置換室１３０
は、光洗浄装置１３１として、前記第１実施形態と同じ
光源２０及び照明光学系ＬＯと、該照明光学系ＬＯから
ビームスプリッタ１３２を介して分岐される露光光ＩＬ
をレチクルガス置換室１３０に導く光学系１３３とを有
している。すなわち、本例では、ウエハＷへのパターン
転写用の露光光ＩＬを分岐して、その分岐した光をレチ
クルガス置換室１３０内に照射するように構成されてい
る。なお、照射する光としては、第１実施形態で用いた
Ｆ₂ レーザ光など、波長約１２０ｎｍ〜約１８０ｎｍの
真空紫外域に属する紫外光が用いられる。また、光源２
０には、図示しない光源制御装置が併設されており、こ
の光源制御装置は、主制御装置２３からの指示に応じ
て、射出されるパルス紫外光の発振中心波長及びスペク
トル半値幅の制御、パルス発振のトリガ制御、レーザチ
ャンバ内のガスの制御等を行うようになっている。

【００９８】こうした構成により、本実施形態では、レ
チクルガス置換室１３０内にレチクルＲを設置した状態
で、保護部材内空間ＧＳをガス置換する動作と平行し
て、光洗浄装置１３１により、光源２０から紫外光をレ
チクルガス置換室１３０に導き、該光をレチクルＲに照
射する。

【００９９】このとき、紫外線光により、レチクルＲの
表面や保護部材ＰＥに付着した汚染物質（主として吸光
物質）が酸化分解（光洗浄）され、副次的に生成される
水分子や二酸化炭素分子等の物質（分解物質）が保護部
材内空間ＧＳの気体中に放出される。また、部材表面に
吸着している水分子等は紫外線光を受けて高温化される
ことにより、より脱離しやすくなり、保護部材内空間Ｇ
Ｓの気体中に放出されやすくなる。そして、ガス置換動
作に伴い、この分解物質、脱離物質及び気体中の吸光物
質が保護部材内空間ＧＳから排除される。

【０１００】すなわち、本例では、ガス置換動作時に、
レチクルＲの表面や保護部材ＰＥに付着した汚染物質
（吸光物質）が排除されるために、レチクル室２１内で
光路上に配置されたレチクルＲに対して露光光ＩＬが確
実に透過するようになる。

【０１０１】なお、光洗浄装置により、レチクルＲに光
を照射するタイミングは任意であり、ガス置換動作に先
立って紫外光によりレチクルＲの表面および保護部材Ｐ
Ｅを光洗浄するようにしてもよい。

【０１０２】また、本例では、レチクルガス置換室１３
０内に照射する光として、ウエハＷへのパターン転写用
の露光光ＩＬを分岐したものを用いているが、図９に示
すように、パターン転写用の光源２０とは別に、新たに
光源１３５を設置し、該光源１３５からの光（紫外光）
をレチクルガス置換室１３０に導くように構成してもよ
い。この場合、パターン転写用の露光光と異なる波長の
光をレチクルガス置換室１３０に照射することが可能と
なる。例えば、前述したＦ₂ レーザ光の場合は、酸素分
子などにより著しく吸収されるため、酸素分子が存在し
ても比較的透過されやすい光（Ｆ２レーザ光より波長が
長い光、例えばＡｒＦレーザ光やエキシマランプ光等）
を用いることで、保護部材内空間ＧＳに吸光物質が多く
含まれている場合にも確実に保護部材ＰＥを光洗浄する
ことが可能となる。

【０１０３】なお、上述した各実施形態において示した
各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本
発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基
づき種々変更可能であることは明らかである。本発明
は、例えば以下のような変更をも含むものとする。

【０１０４】上記各実施形態では、レチクル室に隣接し
て設けられたレチクルガス置換室において、レチクルＲ
の保護部材内空間ＧＳのガス置換を実施しているが、こ
れに限るものではなく、この保護部材内空間ＧＳのガス
置換は他の場所、例えば、図１に示すレチクルライブラ
リＲＬ内やレチクル室２１で行ってもよい。

【０１０５】また、上述したレチクルライブラリＲＬの
代わりに、レチクル（マスク）を収納する手段として、
不活性ガスが充填されたマスク搬送ケース（ＳＭＩＦポ
ット）を用いてもよい。この場合、このケース内に収納
されているレチクルＲの保護部材内空間は通常は低吸収
性ガスで置換されていると考えられるが、保護部材ＰＥ
や金枠ＰＦからの脱ガス（アウトガス）によって保護部
材内空間ＧＳが汚染されている恐れがあるため、レチク
ル室２１に搬入する前に、上述したガス置換を実施する
のが好ましい。

【０１０６】また、上記実施形態では、レチクルライブ
ラリＲＬとレチクル室２１との間に低吸収性ガスで所定
圧に満たされたレチクル搬送路５０が設けられている
が、これに限るものではなく、レチクルライブラリＲＬ
とレチクル室２１との間でレチクルＲを搬送する搬送機
構を設け、レチクルＲが直接外気（露光装置１０のチャ
ンバ内空間）に触れる構成としてもよい。この場合、レ
チクル室２１に隣接して低吸収性ガスで満たされたレチ
クルガス置換室を設けることで、レチクル室２１へのレ
チクルＲの搬入に伴う外気の流入を防止するとともに、
このレチクルガス置換室において上述したレチクルＲの
保護部材内空間ＧＳのガス置換を実施するのが好まし
い。

【０１０７】また、照明光学系ＬＯ、レチクル室２１、
投影光学系ＰＬ、及びウエハ室２２における各内部空間
や、レチクル搬送路５０（レチクルガス置換室５５ａを
含む）、レチクルライブラリＲＬの内部空間を満たす低
吸収性ガスとして、全てを同一種類としてもよいし、異
なる種類のガスを用いてもよい。ただし、低吸収性ガス
として窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の単一ガス
を用いる場合には、少なくともレチクル室２１、レチク
ル搬送路５０、及びレチクルライブラリＲＬに供給する
ガスは同一のガスを用いることが望ましい。これは、ガ
スの混合を避けるためである。

【０１０８】また、光路上の各空間の給気管路及び排気
管路中にエアフィルタ及びケミカルフィルタを設け、各
室内のガスを循環させてもよい。この場合、循環される
ガス中の上記不純物はほどんど除去されるので、特定ガ
スを長時間に渡って循環しても、露光に対して悪影響を
ほとんど及ぼさない。

【０１０９】また、レチクルガス置換室を２つ設け、一
方をレチクルＲの搬入専用、他方をレチクルＲの搬出専
用として、上述した各実施形態のレチクル室２１からレ
チクルＲを搬出する動作とレチクル室２１にレチクルＲ
を搬入する動作とを並行して行うようにしてもよい。こ
の場合、搬出専用のレチクルガス置換室は、搬出に先立
ってガス置換を完了しておく必要があるが、レチクルＲ
のレチクル室２１への搬入の終了を待つことなく、レチ
クルガス置換室から外部にレチクルＲを搬出できるの
で、レチクルＲの交換時間を短縮することができる。

【０１１０】また、レチクルライブラリＲＬとレチクル
室２１との間に低吸収性ガスで所定圧に満たされたレチ
クル搬送路５０（レチクルガス置換室５５ａ、レチクル
搬送室５５ｂを含む）を設ける構成について説明した
が、レチクル搬送室５５ｂを省略してもよい。すなわ
ち、レチクルガス置換室５５ａ内に、レチクルライブラ
リＲＬとレチクル室との間でレチクルＲを搬送するレチ
クル搬送機構を設ける。そして、このレチクル搬送機構
を使用して、レチクルライブラリＲＬからレチクルＲを
取り出す場合、開口６０を扉６３で閉じるとともに、開
口６１を開けて、レチクル搬送機構のレチクル搬送アー
ムをレチクルライブラリＲＬに移動させ、レチクルＲを
真空吸着してレチクルＲをレチクルガス置換室５５ａ内
に搬送する。レチクルガス置換室５５ａ内にレチクルＲ
が搬送されると、開口６１で扉６４を閉じ、保護部材内
空間ＧＳ内の気体を低吸収性ガスに置換する。置換が終
了すると、開口６０を開けて、レチクル室２１にレチク
ルＲを搬送する。なお、レチクルガス置換室５５ａ内に
搬送されたレチクルＲは、レチクル搬送アームに載置し
たまま、保護部材内空間ＧＳ内の気体を低吸収性ガスに
置換してもよいし、レチクルガス置換室５５ａ内に予め
設けられたテーブルに載置した状態で上記ガス置換して
もよい。また、レチクルガス置換室５５ａ内にレチクル
搬送機構を設けることによって、搬送機構を構成する駆
動部から発生する吸光物質がレチクル室２１、及びレチ
クルライブラリＲＬに流入する恐れがある。そこで、レ
チクル搬送室５５ａの圧力を、大気圧よりも高く、かつ
レチクル室２１、レチクルライブラリＲＬの各圧力より
も低く設定することにより、吸光物質の流入を抑制する
ことができる。

【０１１１】また、上記各実施形態においては、レチク
ル室２１の隔壁４０、ウエハ室２２の隔壁４５、レチク
ル搬送路５０（レチクルガス置換室５５ａを含む）の隔
壁５１、照明光学系ＬＯのハウジングＩＵ、投影光学系
ＰＬのハウジング（鏡筒）、特定ガスの供給配管等は、
研磨などの処理によって、表面粗さが低減されたステン
レス（ＳＵＳ）等の材質を用いているので、脱ガスの発
生が抑制されている。

【０１１２】また、本発明に係るウエハＷとしては、薄
膜磁気ヘッド用のセラミックウエハのみならず、半導体
デバイス用の半導体ウエハや、液晶表示デバイス用のガ
ラスプレートであってもよい。

【０１１３】また、露光装置１０としては、レチクルＲ
とウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを
露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・
アンド・リピート方式の露光装置（ステッパー）にも適
用することが可能である。

【０１１４】また、露光装置１０の種類としては、上記
半導体製造用のみならず、液晶表示デバイス製造用の露
光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるい
はレチクルＲ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。

【０１１５】また、光源２０として、水銀ランプから発
生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．７ｎ
ｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ
（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎ
ｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電
子線などの荷電粒子線などを用いることができる。例え
ば、電子線を用いる場合には、電子銃として熱電子放射
型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ₆ ）、タンタル
（Ｔａ）を用いることができる。また、ＹＡＧレーザや
半導体レーザなどの高周波などを用いてもよい。

【０１１６】また、投影光学系ＰＬの倍率は、縮小系の
みならず、等倍系および拡大系のいずれでもよい。

【０１１７】また、投影光学系ＰＬとしては、エキシマ
レーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や
蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ₂ レーザ
やＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系
にし（レチクルも反射型タイプのものを用いる）、ま
た、電子線を用いる場合には光学系として電子レンズお
よび偏向器からなる電子光学系を用いればいい。なお、
電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまで
もない。

【０１１８】また、ウエハステージやレチクルホルダに
リニアモータを用いる場合には、エアベアリングを用い
たエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力
を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、ウ
エハステージ、レチクルホルダは、ガイドに沿って移動
するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイ
プであってもよい。

【０１１９】また、ステージの駆動装置として平面モ−
タを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユ
ニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニッ
トと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベー
ス）に設ければよい。

【０１２０】また、ウエハステージの移動により発生す
る反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されて
いるように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）
に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた
露光装置においても適用可能である。

【０１２１】また、レチクルステージの移動により発生
する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載され
ているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大
地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備
えた露光装置においても適用可能である。

【０１２２】以上のように、本願実施形態の露光装置
は、本願特許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。

【０１２３】また、図１０は、デバイス（半導体素子、
液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド
等）の製造例のフローチャートを示している。デバイス
は、この図Ｘに示すように、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、シリコン
材料からウエハを製造するステップ２０３、前述した実
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
露光するウエハ処理ステップ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
ージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て
製造される。

【０１２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
以下の効果を得ることができる。請求項１から請求項１
０に記載の各発明によれば、マスク基板を保護する保護
部材の内部の空間を、マスクを収容するユニット内に供
給された所定ガスにガス置換することにより、保護部材
の内部の空間から吸光物質を効率よく安定して低減する
ことができる。これにより、露光精度を向上させること
ができる。また、請求項１１および請求項１２に記載の
各発明によれば、形成されたパターンの精度が向上した
デバイスを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る露光装置の第１実施形態を説明
するための構成図である。

【図２】 保護部材を装着したマスク（レチクル）を説
明するための図である。

【図３】 第１実施形態のレチクルガス置換室を示す図
である。

【図４】 本発明に係る露光装置の第２実施形態を説明
するための図である。

【図５】 本発明に係る露光装置の第３実施形態を説明
するための図である。

【図６】 本発明に係る露光装置の第４実施形態を説明
するための図である。

【図７】 本発明に係る露光装置の第５実施形態を説明
するための図である。

【図８】 本発明に係る露光装置の第６実施形態を説明
するための図である。

【図９】 第６実施形態の変形例を説明するための図で
ある。

【図１０】 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】

Ｒ レチクル（マスク） Ｗ ウエハ（基板） ＰＥ 保護部材 ＰＦ 金枠（フレーム） ＧＳ 保護部材内空間（第１空間） ｈ３，ｈ４ 給気口 ｈ１，ｈ２ 排出口 １０ 露光装置 ２０ 光源 ２３，１２２ 制御装置 ５５ａ，１００，１２０，１３０ レチクルガス置換室
（ガス置換室） ７０，１０３，１２３ ガス供給装置 ７１，１０４，１１４，１２４ ガス排気装置 ７３ 供給口 ７６ 排気口 １０１ 供給ノズル １０２ 排気ノズル １２１ 検出装置 １３１ 光洗浄装置

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスク基板上のパターン形成領域を保護
   する保護部材と該保護部材を支持するフレームとで形成
   される空間を有するマスクを用いて、基板に前記マスク
   のパターンを転写する露光装置において、 前記マスクを収容するユニットと、 前記ユニット内に露光光が透過する所定ガスを供給する
   ガス供給装置と、 前記空間内を前記ユニット内に供給される前記所定ガス
   で置換するガス置換機構とを有することを特徴とする露
   光装置。
2. 【請求項２】 前記空間から前記ユニット内に排気され
   た気体を、該ユニット内から排気する排気装置を有する
   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】 前記フレームは、前記空間内に前記ユニ
   ット内の前記所定ガスを給気する給気口と、前記ユニッ
   ト内に前記空間の気体を排気する排気口とを有すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記ガス置換機構は、前記ユニット内に
   供給された前記所定ガスが前記空間内に流入するよう
   に、前記ガス供給装置と前記ガス排気装置とを制御する
   制御装置を有することを特徴とする請求項１から請求項
   ３のいずれか一項に記載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記フレームは、前記所定ガスを給気す
   る給気口と、前記空間の気体を排気する排気口とを有
   し、 前記ガス置換機構は、前記給気口に接続され、前記空間
   に前記所定ガスを供給するガス供給ノズルと、前記排気
   口に接続され、前記空間の気体を排気する排気ノズルと
   を有することを特徴とする請求項１から請求項４のうち
   のいずれか一項に記載の露光装置。
6. 【請求項６】 前記ガス置換機構は、前記空間の圧力変
   化を検出する検出装置と、前記検出装置の検出結果に基
   づいて前記ガス供給装置及び前記ガス排気装置のうち、
   少なくとも一つを制御して前記空間の圧力を所定の圧力
   に保つ制御装置とを備えることを特徴とする請求項１か
   ら請求項５のうちいずれか一項に記載の露光装置。
7. 【請求項７】 前記検出装置は、前記保護部材の変位を
   検出する変位センサを備えることを特徴とする請求項６
   に記載の露光装置。
8. 【請求項８】 前記ガス置換室は、前記マスク又は前記
   保護部材の少なくとも一方を光洗浄する光洗浄装置を備
   えることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか
   一項に記載の露光装置。
9. 【請求項９】 マスク基板上のパターン形成領域を保護
   する保護部材と該保護部材を支持するフレームとで形成
   される空間を有するマスクを用いて、基板に前記マスク
   のパターンを転写する露光方法において、 前記マスクをユニット内に収容し、 前記ユニット内に露光光が透過する所定ガスを供給し、 前記空間内を前記ユニット内に供給される前記所定ガス
   で置換することを特徴とする露光方法。
10. 【請求項１０】 前記フレームは、前記空間内に前記ユ
    ニット内の前記所定ガスを給気する給気口と、前記ユニ
    ット内に前記空間内の気体を排気する排気口とを有し、 前記ユニット内に供給された前記所定ガスが前記給気口
    を介して前記空間内に流入するように、前記所定ガスの
    供給及び前記ユニット内の気体の排気を制御することを
    特徴とする請求項９に記載の露光方法。
11. 【請求項１１】 前記給気口に接続されたガス供給ノズ
    ルを介して、前記空間に前記所定ガスを供給し、前記排
    気口に接続された排気ノズルを介して、前記空間の気体
    を排気することを特徴とする請求項１０に記載の露光方
    法。
12. 【請求項１２】 リソグラフィ工程を含むデバイスの製
    造方法であって、 前記リソグラフィ工程では請求項１から請求項８のいず
    れか一項に記載の露光装置を用いてデバイスを製造する
    ことを特徴とするデバイスの製造方法。