JP2002134384A

JP2002134384A - 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2002134384A
Application number: JP2000321001A
Authority: JP
Inventors: Masato Hatazawa; 正人畑沢
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2000-10-20
Publication date: 2002-05-10

Abstract

(57)【要約】【課題】気密室内のパージガスの純度を高く維持する
と共に、ウエハステージを駆動する際等に発生する振動
の影響を低減する。【解決手段】レチクルステージ系が載置されるベース
部材２１の底面と、投影光学系４が載置されるフレーム
２Ｅの上面との間に、投影光学系４の外面を覆うように
可撓性を有する円筒状のフィルム状カバー５０を設置
し、投影光学系４の内部に露光ビームを透過するパージ
ガスを供給する。フィルム状カバー５０の上端部及び下
端部を、粘性の高い液体５４にエッジ部材５５Ａ，５５
Ｂを浸す方式の液体シール機構で封止する。

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、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、プラズマデ
ィスプレイ素子、又は薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製
造するためのリソグラフィ工程で、マスクパターンを投
影光学系を介して基板上に転写するための露光方法及び
露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、マスクとしてのレチクルのパター
ンを投影光学系を介して基板としての感光材料が塗布さ
れたウエハ（又はガラスプレート等）上に転写するため
に使用されている投影露光装置においては、集積回路の
微細化及び高密度化に伴い、投影光学系の解像度の一層
の向上が求められている。投影光学系の解像度は、使用
する露光ビームの波長（露光波長）が短くなるほど高く
なるため、投影露光装置で使用される露光ビームは年々
短波長化してきている。そして、現在主流の露光ビーム
は、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ光である
が、更に短波長でほぼ真空紫外域のＡｒＦエキシマレー
ザ光（波長１９３ｎｍ）も実用化されつつある。最近で
は、集積回路の更なる微細化及び高密度化に対応するた
めに、波長１５７ｎｍのＦ₂レーザ光の使用も試みられ
ている。

【０００３】また、投影露光装置においては、露光ビー
ムの照度を増加してスループットを向上することも求め
られているが、露光ビームを短波長化すると、光路上の
気体（雰囲気）による露光ビームの吸収が次第に大きく
なってくる。即ち、露光ビームの波長が、波長２００ｎ
ｍ程度以下の真空紫外域になると、露光ビームの光路の
雰囲気中に含まれる酸素、水蒸気、二酸化炭素等の物質
（以下、「吸光物質」という。）による露光ビームの吸
収が大きくなり、波長が１８０ｎｍ以下になるとその吸
収量が特に大きくなる。

【０００４】そこで、露光ビームとして真空紫外光を使
用する場合に、露光ビームを十分な照度でウエハの表面
に到達させ、実用的なスループットで露光を行うために
は、露光ビームの光路上の大部分の雰囲気を、露光ビー
ムが透過する気体、即ち露光ビームに対する透過率が上
記の吸光物質に比べて大きいヘリウムや窒素等の気体
（パージガス）で置換する必要がある。

【０００５】このため真空紫外光を露光ビームとして使
用するこれからの露光装置は、レチクルステージ系やウ
エハステージ系等を気密性の高いチャンバ等にそれぞれ
収納し、また、投影光学系内部の各レンズ間の空間を気
密性の高いレンズ室とし、それらの内部を露光ビームが
透過する気体で置換することが望ましい。また、レチク
ルステージ系と投影光学系との間の空間等に関しては、
金属等の比較的高剛性のベローズ機構を設置することに
より密封することが検討されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く今後開発さ
れる露光装置では、露光ビームの光路上の雰囲気を露光
ビームが透過する気体で置換するために、レチクルステ
ージ系、ウエハステージ系、及び投影光学系の内部の各
レンズを気密ユニット内に収納し、隣接する気密ユニッ
ト間の空間を金属等のベローズ機構により密封すること
が検討されている。

【０００７】しかしながら、気密ユニット間に設置され
るベローズ機構が金属製で剛性が高い場合には、ウエハ
ステージ系やレチクルステージ系を駆動した際に発生す
る振動、及びそれらのステージ系の重心の移動（偏荷
重）による気密ユニットの変形等が、ベローズ機構を介
して投影光学系に伝達して、投影光学系の結像特性が悪
化する恐れがあった。また、それらのステージ系から発
生する振動や偏荷重の影響が、レーザ干渉計やアライメ
ント装置等に伝わり、これらの測定精度が悪化する恐れ
もあった。

【０００８】また、例えば投影光学系に結像特性の制御
機構が設けられているような場合には、必要に応じてそ
の制御機構のメンテナンスを行う必要がある。この際
に、その投影光学系の外面が例えば所定の密閉機構で覆
われており、その密閉機構の取り外しが困難である場合
には、メンテナンス作業の時間が長くなり、ひいては投
影露光装置の稼働効率が低下するという不都合がある。

【０００９】本発明は斯かる点に鑑み、露光光の光路に
高純度のパージガスを供給できると共に、ステージ系等
を駆動する際に発生する振動の影響を低減し、高精度な
露光を行うことができる露光方法を提供することを第１
の目的とする。また、本発明は、露光光の光路に高純度
のパージガスを供給できると共に、投影光学系等のメン
テナンスを容易に行うことができる露光方法を提供する
ことを第２の目的とする。

【００１０】また、本発明は、そのような露光方法を実
施できる露光装置、及びそのような露光方法を用いて高
精度にデバイスを製造できるデバイス製造方法を提供す
ることをも目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
方法は、露光ビームで物体（Ｒ，Ｗ）を露光する露光方
法において、その露光ビームの光路上、及びその物体の
搬送経路上の少なくとも一部の空間を外気から実質的に
隔離する気密室（４）を配置し、その気密室内にその露
光ビームを透過する気体を供給し、その気密室の少なく
とも一部を可撓性を有する膜状の材料より形成された被
覆部材（５０）によって覆い、その被覆部材の少なくと
も一方の端部の隙間を液体（５４）を用いて密閉したも
のである。

【００１２】斯かる本発明によれば、その気密室の外側
がその被覆部材によって覆われているため、その被覆部
材の内部にもその露光ビームを透過する気体（例えばパ
ージガス）を供給することによって、その気密室内での
その気体の純度が高く維持される。従って、露光ビーム
の照度が高く維持され、露光工程のスループットが高く
なる。この際に、その気密室がその物体の搬送経路上に
設けられていても、その搬送経路の空間は、その露光ビ
ームの光路の空間に連通しているため、その露光ビーム
の光路上でその気体の純度が高く維持される。

【００１３】また、その被覆部材は、可撓性を有する膜
状の材料から形成されているため、ステージ系等で発生
する振動がその被覆部材を通じて他の部材に伝わること
が防止される。更に、その被覆部材の端部の隙間は液体
を用いて密閉されているため、例えばその端部をその液
体から離れる方向に移動するのみで、容易にその被覆部
材の内側の気密室に触れることができるようになる。従
って、その気密室が例えば投影系である場合には、その
投影系のメンテナンスを容易に行うことができる。

【００１４】この場合、一例としてその気密室は、その
露光ビームの光路上、及びその物体の搬送経路上の少な
くとも一部に隣り合うように２つ（４，８）配置され、
その被覆部材は、その隣り合う２つの気密室の間の空間
に通じる空間を覆うように配置される。このように隣り
合う２つの気密室の間の空間をその被覆部材によって密
閉することで、その露光ビームを透過する気体の純度を
高く維持でき、その露光ビームの光量を高く維持でき
る。更に、一方の気密室内で振動が生じても、その振動
が他方の気密室に伝達しない。従って、例えばその物体
を移動することにより振動が発生しても、その振動が投
影光学系等に伝達して結像特性が悪化するようなことが
なく、高精度な露光を行うことができる。

【００１５】この場合、一例としてその露光ビームは波
長２００ｎｍ以下の紫外光であり、その液体は、水より
も粘性の高い液体であり、その被覆部材の少なくとも一
方の端部（５１Ａ，５１Ｂ）の隙間がその液体（５４）
に板状の部材（５５Ａ，５５Ｂ）を浸すことによって密
閉される。その液体の粘性が高いときには、その被覆部
材の内側と外側との気圧差が或る程度大きくなっても、
その隙間から外気が混入することがない。また、その板
状の部材とその液体とを相対移動するのみで、極めて容
易にその被覆部材の端部を外すことができる。

【００１６】更に、その液体は、粘性が高いことに加え
て脱ガス（アウトガス：例えば炭化物などの有機物質な
ど）の発生が抑制された物質であることが望ましい。こ
れによって、容易に気密性を高めることと、気密室内部
の露光ビームを透過する気体の純度を高く維持すること
等とが両立できる。また、その物体は、投影系（４）を
介して露光されると共に、その投影系は、内部の光学素
子の状態を制御する制御機構（６３Ａ〜６３Ｄ，６４，
６５）を備えている場合に、その被覆部材は、その制御
機構の少なくとも一部を覆うことが望ましい。その被覆
部材は極めて容易に取り外すことができるため、その制
御機構のメンテナンスを効率的に行うことができる。

【００１７】次に、本発明による第２の露光方法は、露
光ビームで投影系（４）を介して物体（Ｒ，Ｗ）を露光
する露光方法において、その投影系の鏡筒を複数の分割
鏡筒（５７，５８，５９）を継ぎ合わせることによって
構成し、その投影系の内部にその露光ビームを透過する
気体を供給し、その複数の分割鏡筒の境界部を不純物の
発生を抑えたＯリング（６２）によって実質的に密閉し
たものである。

【００１８】斯かる本発明によれば、それらの分割鏡筒
を分離することによって、その投影系のメンテナンスを
容易に行うことができる。更に、露光時にはそれらの分
割鏡筒の境界部にはＯリング（オーリング）が装着され
るため、外気が投影系の内部に混入しにくくなる。更
に、そのＯリングは、不純物の発生を抑えた材料より形
成されているため、その投影系の内部でその露光ビーム
を透過する気体の純度が高く維持され、高いスループッ
トが得られる。

【００１９】この場合、一例としてその露光ビームは波
長２００ｎｍ以下の紫外光であり、そのＯリングは、２
次加硫処理が施されたフッ素系の材料より形成されるこ
とが望ましい。２次加硫処理によってそのＯリングの材
料から主に不純物としての酸素が除去される。次に、本
発明による露光装置は、露光ビームで物体（Ｒ，Ｗ）を
露光する露光装置において、その露光ビームの光路上、
及びその物体の搬送経路上の少なくとも一部の空間を外
気から実質的に隔離する気密室（４）と、その気密室内
にその露光ビームを透過する気体を供給する気体供給機
構（１３）と、可撓性を有する膜状の材料より形成され
ると共に、その気密室の少なくとも一部を覆うように設
けられた被覆部材（５０）と、その被覆部材の端部とこ
の端部の設置面との隙間を液体を用いて密閉する液体シ
ール機構（２Ｅａ，５１Ｂ，５４，５５Ｂ）とを有する
ものである。斯かる露光装置によって、本発明の露光方
法を実施できる。

【００２０】この場合、一例として、その気密室は、そ
の露光ビームの光路上、及びその物体の搬送経路上の少
なくとも一部に隣り合うように２つ（４，８）配置さ
れ、その気体供給機構は、その２つの気密室内の気体の
排気、及びその気密室内へのその露光ビームを透過する
気体の給気を行い、その被覆部材は、その隣り合う２つ
の気密室の間の空間に通じる空間を覆うように設けられ
るものである。これによって、その２つの気密室内、及
びこれらの間の空間内でその露光ビームに対する透過率
が高く維持される。

【００２１】また、その液体シール機構は、一例として
その被覆部材の端部と該端部の設置面との一方の部材に
設けられて液体が供給される凹部と、その端部とこの端
部の設置面との他方の部材に、その凹部の中の液体（５
４）に浸されるように設けられた板状部材（５５Ｂ）と
を備えたものである。また、一例としてその露光ビーム
は波長２００ｎｍ以下の紫外光であり、その物体を露光
する投影系（４）と、その投影系の内部の光学素子の状
態を制御する制御機構（６３Ａ〜６３Ｄ，６４，６５）
とを更に備えている場合、その被覆部材は、その制御機
構の少なくとも一部を覆うことが望ましい。その被覆部
材は着脱が容易であるため、その制御機構のメンテナン
スが容易である。

【００２２】更に、この露光装置の場合にも、その液体
は粘性が高いことに加えて、脱ガス（アウトガス：例え
ば炭化物などの有機物質など）の発生が抑制された物質
であることが望ましい。この場合、その被覆部材は、気
体に対する遮断性の良好な第１の材料（エチレン・ビニ
ル・アルコール、ポリアミド、ポリイミド、又はポリエ
ステル等）の薄膜を含むことが望ましい。これによっ
て、その気密室の内側の露光ビームを透過する気体の純
度が高く維持される。

【００２３】また、その被覆部材のその第１の材料の薄
膜の内面に、脱ガスの少ない第２の材料（例えば金属よ
りなる無機物等）よりなる薄膜が被着されることが望ま
しい。その第１の材料から発生する脱ガスがその第２の
材料で遮られるため、その気密室内の露光ビームを透過
する気体が高純度に維持される。また、その被覆部材の
その第１の材料の外面に伸縮性の良好な第３の材料（ポ
リエチレン膜等）よりなる薄膜をラミネート加工によっ
て被着し、その被覆部材を円筒状に巻くと共に、その被
覆部材の両端部のその第３の材料同士を溶着することに
よって、その円筒状の形状の開放端を閉じるようにして
もよい。その第１の材料はガス・バリヤ性に優れるが、
伸縮性があまりよくない場合があるが、この伸縮性がそ
の第３の材料によって補われる。

【００２４】次に、本発明のデバイス製造方法は、本発
明の露光方法、又は露光装置を用いてデバイスパターン
（Ｒ）をワークピース（Ｗ）上に転写する工程を含むも
のである。本発明によって振動の影響が軽減されると共
に、露光ビームの照度が高く維持されるため、各種デバ
イスを高精度に、且つ高いスループットで量産すること
ができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図面を参照して説明する。本例は、露光ビームと
して真空紫外光を使用するステップ・アンド・スキャン
方式の投影露光装置で露光を行う場合に本発明を適用し
たものである。図１は本例の投影露光装置を示す概略構
成図であり、この図１において、本例の投影露光装置
は、露光光源として、Ｆ₂レーザ光源（波長１５７ｎ
ｍ）を使用しているが、それ以外のＡｒＦエキシマレー
ザ光源（波長１９３ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ光源（波長１
４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高調波発生装置、半導体レ
ーザの高調波発生装置等の真空紫外光（本例では波長２
００ｎｍ以下の光）を発生する光源も使用することがで
きる。但し、露光光源３としてＫｒＦエキシマレーザ光
源（波長２４８ｎｍ）や水銀ランプ（ｉ線等）等を使用
する場合にも、露光ビームの透過率を特に高めたい場合
には本発明が適用できる。

【００２６】本例のように露光ビームとして真空紫外光
を使用する場合、真空紫外光は、通常の大気中に存在す
る酸素、水蒸気、炭化水素系ガス（二酸化炭素等）、有
機物、及びハロゲン化物等の吸光物質によって大きく吸
収されるため、露光ビームの減衰を防止するためには、
これらの吸光物質（不純物）の気体の濃度を１０〜１０
０ｐｐｍ程度以下に抑える必要がある。そこで本例で
は、その露光ビームの光路上の気体を、露光ビームが透
過する気体、即ち窒素（Ｎ₂ ）ガス、又はヘリウム（Ｈ
ｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン
（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、若しくはラドン（Ｒｎ）
よりなる希ガス等の露光ビームに対して高透過率で化学
的に安定であると共に、吸光物質が高度に除去された気
体（以下、「パージガス」と呼ぶ。）で置換する。

【００２７】なお、窒素ガスは、真空紫外域中でも波長
１５０ｎｍ程度までは露光ビームが透過する気体（パー
ジガス）として使用することができるが、波長が１５０
ｎｍ程度以下の光に対してはほぼ吸光物質として作用す
るようになる。そこで、波長が１５０ｎｍ程度以下の露
光ビームに対するパージガスとしては希ガスを使用する
ことが望ましい。また、希ガスの中では屈折率の安定
性、及び高い熱伝導率等の観点より、ヘリウムガスが望
ましいが、ヘリウムは高価であるため、運転コスト等を
重視する場合には他の希ガスを使用してもよい。また、
パージガスとしては、単一の種類の気体を供給するだけ
でなく、例えば窒素とヘリウムとを所定比で混合した気
体のような混合気体を供給するようにしてもよい。

【００２８】そして、本例では屈折率の安定性（結像特
性の安定性）、及び高い熱伝導率（高い冷却効果）等を
重視して、そのパージガスとしてヘリウムガスを使用す
るものとする。そのため、例えば本例の投影露光装置が
設置されている床の階下の機械室には、投影露光装置及
びこれに付属する装置内の複数の気密室に対して高純度
のパージガスを供給し、それらの気密室を流れた気体を
回収して再利用するための給排気機構１３が設置されて
いる。

【００２９】以下、本例の投影露光装置の構成につき詳
細に説明する。本例の投影露光装置の本体部はベース部
材２Ｃ上に載置されており、ベース部材２Ｃ上に４本又
は３本の脚部（コラム）を含むほぼ門型の第１フレーム
２Ａが設置されている。そして、本例の照明光学系は、
露光光源及びオプティカル・インテグレータ（ユニフォ
マイザ、又はホモジナイザ）等の光学部材から構成さ
れ、露光光源を除く光学部材は気密性の高い箱状の第１
サブチャンバ３内に収納され、この第１サブチャンバ３
は第１フレーム２Ａの上部に設置されている。照明光学
系の露光光源（不図示）から射出された波長１５７ｎｍ
のパルスレーザ光よりなる露光ビーム（露光光）は、マ
スクとしてのレチクルＲのパターン面（下面）のパター
ン領域を照明する。レチクルＲを透過した露光ビーム
は、投影系としての投影光学系４を介して基板としての
ウエハ（wafer)Ｗ上に、レチクルＲのパターンを投影倍
率β（βは１／４，１／５等）で縮小した像を形成す
る。ウエハＷは例えばシリコン等の半導体又はＳＯＩ(s
ilicon on insulator)等の円板状の基板であり、その上
にフォトレジストが塗布されている。本例のレチクルＲ
及びウエハＷがそれぞれ本発明の露光対象の物体に対応
している。

【００３０】投影光学系４としては、図４に示すように
直筒型の反射屈折系が使用されているが（詳細後述）、
投影光学系４としてはそれ以外の構成の反射屈折系、反
射系、又は屈折系等を使用できる。なお、本例のように
波長１５７ｎｍの露光ビームを使用する場合には、照明
光学系及び投影光学系４中の屈折部材の材料として高い
透過率が得られる材料は、蛍石（ＣａＦ₂）、所定の不
純物をドープした合成石英、及びフッ化マグネシウム
（ＭｇＦ₂）等である。以下、投影光学系４の光軸に平
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軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を取って説明す
る。この場合、レチクルＲ上の照明領域は、Ｘ方向に細
長いスリット状であり、レチクルＲ及びウエハＷの露光
時の走査方向はＹ方向である。

【００３１】先ず、レチクルＲはレチクルホルダ７ａを
介してレチクルステージ７ｂ上に保持され、レチクルス
テージ７ｂは、レチクルベース７ｃ上でリニアモータ方
式でＹ方向（走査方向）に連続移動すると共に、ＸＹ平
面内でのレチクルＲの位置の微調整を行う。レチクルベ
ース７ｃは、レチクルステージ７ｂがＹ方向に移動する
際に、ベース部材２１上をレチクルステージ７ｂの移動
方向と反対方向に運動量保存則を満たすように移動し、
レチクルステージ７ｂが移動する際の振動の発生を抑制
する。また、ベース部材２１は、第１フレーム２Ａの中
間の４箇所（又は３箇所等でも可）の支持板（図１では
２箇所のみが現れている）上に防振部材２３Ａ，２３Ｂ
を介して支持されている。防振部材２３Ａ，２３Ｂは、
エアーダンパ（又は油圧式ダンパ等でもよい）とボイス
コイルモータ等の電磁式のアクチュエータとを組み合わ
せた能動型の防振装置である。レチクルホルダ７ａ、レ
チクルステージ７ｂ、レチクルベース７ｃ等からレチク
ルステージ系ＲＳＴが構成され、レチクルステージ系Ｒ
ＳＴは気密性の高い箱状の第２サブチャンバ８（レチク
ル室）内に収納されている。

【００３２】また、ベース部材２Ｃの上面の第１コラム
２Ａの内側には、４箇所（又は３箇所等でも可）の防振
部材２４Ａ，２４Ｂ（図１では２箇所のみが現れてい
る）を介してほぼ門型の第２フレーム２Ｅが設置され、
この第２フレーム２Ｅの上板の中央部のＵ字型の開口に
投影光学系４が載置されている。防振部材２４Ａ，２４
Ｂは防振部材２３Ａ，２３Ｂと同様の能動型の防振装置
である。そして、第２フレーム２Ｅの上板に干渉計支持
部材２８が設置され、干渉計支持部材２８の上端部は、
ベース部材２１に設けられた開口を通して第２サブチャ
ンバ８内に突き出ており、その上端部にレーザ干渉計
（レチクル干渉計）が設置されている。ベース部材２１
の開口と、干渉計支持部材２８との隙間は、例えば化学
的にクリーンにする処理（表面にフッ素系の樹脂をコー
ティングする処理等）が施された弾性を有する樹脂によ
って封止されている。

【００３３】そのレチクル干渉計とレチクルステージ７
ｂ上に設置された移動鏡１９とによってレチクルステー
ジ７ｂ（レチクルＲ）のＸ方向、Ｙ方向の位置、及び必
要に応じてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角が計測さ
れ、これらの計測値に基づいて不図示のステージ制御系
によってレチクルステージ７ｂの位置及び移動速度が制
御される。また、ベース部材２１上には、レチクルアラ
イメント系の支持フレーム１２が設置され、この支持フ
レーム１２のレチクルステージ７ｂの上方にレチクルア
ライメント顕微鏡（不図示）が設置されている。

【００３４】一方、ウエハＷは不図示のウエハホルダを
介して試料台５ａ上に保持され、試料台５ａはＸＹステ
ージ５ｂ上に固定され、ＸＹステージ５ｂはウエハベー
ス２２上で試料台５ａ（ウエハＷ）をＹ方向に連続移動
すると共に、必要に応じて試料台５ａをＸ方向、Ｙ方向
にステップ移動する。試料台５ａは、ウエハＷのフォー
カス位置（Ｚ方向の位置）、並びにＸ軸及びＹ軸の回り
の傾斜角を制御する。ＸＹステージ５ｂは、不図示の例
えばリニアモータ方式の駆動部によって運動量保存則を
満たすように駆動されており、ＸＹステージ５ｂを駆動
する際の振動の発生が抑制されている。また、ウエハベ
ース２２は、４箇所（又は３箇所等でも可）の防振部材
２５Ａ，２５Ｂ（図１では２箇所のみが現れている）を
介してベース部材２Ｃ上に載置され、防振部材２５Ａ，
２５Ｂは防振部材２３Ａ，２３Ｂと同様の能動型の防振
装置である。試料台５ａ、ＸＹステージ５ｂ等からウエ
ハステージ系ＷＳＴが構成され、ウエハステージ系ＷＳ
Ｔは気密性の高い箱状の第３サブチャンバ６（ウエハ
室）内に収納されている。

【００３５】また、第２フレーム２Ｅに固定された干渉
計支持部材２８の下端部が第３サブチャンバ６内に差し
込まれ、その下端部にレーザ干渉計よりなるウエハ干渉
計が固定され、試料台５ａの側面は移動鏡に加工されて
いる。そして、そのウエハ干渉計及び試料台５ａの移動
鏡によって試料台５ａ（ウエハＷ）のＸ方向、Ｙ方向の
位置、及びＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の回りの回転角が計測さ
れ、これらの計測値に基づいて不図示のステージ制御系
によってＸＹステージ５ｂの動作が制御されている。ま
た、例えば斜入射方式で多点の光学式のオートフォーカ
スセンサ（ＡＦセンサ）１０が第２フレーム２Ｅの上板
の底面に固定されており、このオートフォーカスセンサ
１０によって計測されるウエハＷ上の複数の計測点での
フォーカス位置の情報に基づいて、試料台５ａはオート
フォーカス方式及びオートレベリング方式でウエハＷの
フォーカス位置、並びにＸ軸、及びＹ軸の回りの傾斜角
を制御する。これによって、露光中継続してウエハＷの
表面が投影光学系４の像面に合焦される。

【００３６】また、第２フレーム２Ｅには、ウエハＷの
アライメントを行うためのオフ・アクシス方式で結像方
式のウエハアライメント系１４も固定されている。更
に、第１フレーム２Ａの側面方向には、レチクルステー
ジ系ＲＳＴとの間でレチクルＲの受け渡しを行うレチク
ルローダ系ＲＲＤ、及びウエハステージ系ＷＳＴとの間
でウエハＷの受け渡しを行うウエハローダ系ＷＲＤが収
納されたインタフェース・コラム１７が設置されてい
る。このインタフェース・コラム１７中のレチクルの受
け渡しを行う搬送口、及びウエハの受け渡しを行う搬送
口には、レチクルステージ系ＲＳＴ及びウエハステージ
系ＷＳＴの外気への開放を最小限に抑えるため、ゲート
バルブ１５及び１６がそれぞれ設けられている。

【００３７】そして走査露光時には、ウエハＷ上の一つ
のショット領域への露光が終わると、ＸＹステージ５ｂ
のステップ移動によって次のショット領域が走査開始位
置に移動した後、レチクルステージ７ｂ及びウエハ側の
ＸＹステージ５ｂを投影光学系４の投影倍率βを速度比
としてＹ方向に同期走査する、即ちレチクルＲとウエハ
Ｗ上の当該ショット領域との結像関係を保った状態でそ
れらを走査するという動作がステップ・アンド・スキャ
ン方式で繰り返される。これによって、ウエハＷ上の各
ショット領域に順次レチクルＲのパターン像が逐次転写
される。

【００３８】さて、本例の投影露光装置には、露光ビー
ムの光路を含む空間内の気体を露光ビームが透過する気
体（パージガス）で置換する（パージする）ための給排
気機構１３が設けられている。そして、照明光学系の一
部、レチクステージ系ＲＳＴ、及びウエハステージ系Ｗ
ＳＴは、それぞれ気密室としての気密性の高いサブチャ
ンバ３，８，６内に収納されており、投影光学系４内の
最上部の光学部材と最下部の光学部材との間の空間が気
密性の高い空間（これも気密室に対応する）とされてい
る。そして、サブチャンバ３，８，６の内部には、給排
気機構１３によって高純度のパージガスが供給されてお
り、投影光学系４内の気密性の高い空間にも高純度のパ
ージガスが供給されている（詳細後述）。

【００３９】更に、第１サブチャンバ３と第２サブチャ
ンバ８の上部との境界部、ベース部材２１の底面と第２
フレーム２Ｅの上面との境界部（即ち、第２サブチャン
バ８と投影光学系４との間の空間に通じる空間）、及び
第２フレーム２Ｅの上板の底面と第３サブチャンバ６の
上面との境界部には、それぞれ内部の空間を外部から隔
離するように、高い可撓性を有する円筒状のフィルム状
カバー１Ａ、５０、及び１Ｄが設けられている。また、
第２サブチャンバ８及び第３サブチャンバ６とインタフ
ェース・コラム１７のゲートバルブ１５及び１６との間
にも、それぞれ可撓性を有する円筒状のフィルム状カバ
ー１８Ａ，１８Ｂが設けられている。なお、図１では、
干渉計支持部材２８はフィルム状カバー５０の外側に配
置されているが、干渉計支持部材２８の周囲の隙間から
の外気の混入を防止するためには、干渉計支持部材２８
をフィルム状カバー５０の内側に配置することが望まし
い。

【００４０】フィルム状カバー１Ａ，１Ｄ，５０，１８
Ａ，１８Ｂが本発明の可撓性を有する膜状の被覆部材に
対応しており、フィルム状カバーは軟性シールド部材、
又は極めて低い剛性を有するベローズとも呼ぶことがで
きる。これらのフィルム状カバー１Ａ，１Ｄ，５０，１
８Ａ，１８Ｂによってそれらの境界部が実質的に密閉さ
れるため、露光ビームの光路はほぼ完全に密封されてい
ることになる。このため、露光ビームの光路上への外部
からの吸光物質を含む気体の混入は殆ど無く、露光ビー
ムの減衰量は極めて低く抑えられる。

【００４１】そして、本例の給排気機構１３は、パージ
ガスを回収する回収部、高純度のパージガスを蓄積する
蓄積部、及びパージガスを温度調整して外部に供給する
給気部等から構成されており、高純度のパージガスを給
気管２６を介してサブチャンバ３，８，６及び投影光学
系４内にそれぞれ大気圧よりも僅かに高い程度の気圧
（陽圧）で供給し、サブチャンバ３，８，６及び投影光
学系４の内部を流れた不純物を含んだパージガスを、バ
ルブＶ付きの排気管２７を介してそれぞれ回収する。こ
の際に、給気管２６と投影光学系４の内部とは分岐した
給気管４８で連結され、投影光学系４の内部と排気管２
７とは分岐した排気管４９で連結されている。また、本
例では、フィルム状カバー５０の内部の空間にも、サブ
チャンバ１２内に供給されたパージガスの一部が満たさ
れている。

【００４２】更に、給排気機構１３は、それらの回収さ
れた気体からパージガスを分離して、分離したパージガ
スを高圧に圧搾するか、又は液化して一時的に蓄積す
る。一例として、サブチャンバ３，８，６及び投影光学
系４の内部には吸光物質としての例えば酸素の濃度を計
測する不純物センサが設置されており、これらの不純物
センサで検出される吸光物質の濃度が所定の許容値を超
えた場合に、排気管２７を介しての気体の回収、及び給
気管２６を介しての高純度のパージガスの補充が、ほぼ
一定の気圧（僅かに陽圧）の気体を流すガスフロー制御
方式で行われる。このため、極めて可撓性の良いフィル
ム状カバー１Ａ〜１８Ｂ，５０が使用されていても、こ
れらのフィルム状カバー１Ａ〜１８Ｂ，５０に過大な力
が作用することは無い。

【００４３】なお、この場合に、例えば有機系の物質に
対する濃度の許容値を、２酸化炭素等の濃度の許容値よ
りも低くするなど、吸光物質の種類に応じて濃度の許容
値を変えるようにしてもよい。また、インタフェース・
コラム１７内のレチクルローダ系ＲＲＤ、及びウエハロ
ーダ系ＷＲＤを収納する部分も気密化して、これらの空
間にもパージガスを供給するようにしてもよい。この場
合、上記のようにサブチャンバ３〜投影光学系４から回
収された気体を処理したパージガスをインタフェース・
コラム１７内に供給して、サブチャンバ３〜投影光学系
４にはパージガスの蓄積部に蓄積されている未使用の高
純度のパージガスを供給するようにしてもよい。

【００４４】また、給排気機構１３はパージガスを供給
する際に、供給するパージガスの温度、湿度、気圧等を
調整すると共に、ＨＥＰＡフィルタ(high efficiency p
articulate air-filter)等の除塵フィルタや微量な有機
物質等を含む上記の吸光物質を除去するためのケミカル
フィルタ等のフィルタによりそのパージガスから上記の
吸光物質等の除去を行う。ここで除去される物質には、
投影露光装置に使用されている光学素子に付着してその
曇りの原因となる物質、あるいは露光ビームの光路内に
浮遊して照明光学系や投影光学系４の透過率（照度）若
しくは照度分布等を変動させる物質、又はウエハＷ（フ
ォトレジスト）の表面に付着して現像処理後のパターン
像を変形させる物質等も含まれている。また、フィルタ
としては、活性炭フィルタ（例えば、ニッタ株式会社製
のギガソーブ（商品名））、又はゼオライトフィルタ、
あるいはこれらを組み合わせたフィルタが使用できる。
これにより、シロキサン（siloxane：Ｓｉ−Ｏ鎖が軸と
なる物質）又はシラザン（silazane：Ｓｉ−Ｎ鎖が軸と
なる物質）等のシリコン系有機物が除去される。

【００４５】以上のように、露光ビームの光路上の雰囲
気を高純度のパージガスで置換することによって、露光
ビームに対する透過率が高く維持されて、ウエハＷに入
射する露光ビームの照度が高くなり、ウエハＷの各ショ
ット領域に対する露光時間が短縮でき、スループットが
向上する。また、本例では、干渉計支持部材２８に設け
られたレチクル干渉計、ウエハ干渉計、及びオートフォ
ーカスセンサ１０等の光学測定機器の計測ビームの光路
がパージガスの雰囲気内に設置されている。これによっ
て、これらの光学測定機器の計測ビームの光路上の気体
の揺らぎによる測定誤差の発生を抑えることができる。

【００４６】また、露光中にパージガスの圧力変動が生
じると、光路長が変化することによって例えばウエハＷ
のデフォーカスが生じる恐れがある。そこで、そのデフ
ォーカス量を許容範囲内に収めるためには、パージガス
の圧力変動をレチクルステージ系ＲＳＴが収納されてい
るサブチャンバ８（レチクル室）内では２５ｍｍＨｇ程
度以下、投影光学系４内は２ｍｍＨｇ程度以下、ウエハ
ステージ系ＷＳＴが収納されているサブチャンバ６（ウ
エハ室）内では２２ｍｍＨｇ程度以下に抑えることが望
ましい。このため、サブチャンバ８、投影光学系４、及
びサブチャンバ６には給排気機構１３から互いに独立に
給気管、及び排気管を接続し、サブチャンバ８、投影光
学系４、及びサブチャンバ６内のパージガスの給排気を
互いに独立に制御してもよい。

【００４７】次に、本例のフィルム状カバー１Ａ，５
０，１Ｄ，１８Ａ，１８Ｂについて詳細に説明する。以
下では代表的にフィルム状カバー１Ａ及び５０の構成に
つき説明する。図２は、本例のフィルム状カバー１Ａを
取り付けた状態を示し、この図２おいて、フィルム状カ
バー１Ａの両端にはそれぞれアルミニウム等の金属、又
はセラミックス等からなるフランジ３０，３１が設けら
れており、フィルム状カバー１Ａはフランジ３０，３１
を介して図１の第１サブチャンバ３の下端と第２サブチ
ャンバ８の上端との間を覆うように取り付けられ、フラ
ンジ３０，３１は設置面にねじ止めされている。この際
に、気密性を高めるために、フランジ３０，３１と設置
面との間にＯリング（本例では後述する二次加硫処理が
施されたフッ素系の材料より形成されている。）が装着
されている。また、フィルム状カバー１Ａをフランジ３
０，３１に取り付けるために磁性流体シールを用いても
よいし、フィルム状カバー１Ａを直接にコラム、フレー
ム、又はサブチャンバなどに取り付けてもよい。

【００４８】図３は、図１のフィルム状カバー１Ａを厚
さ方向に拡大した横断面図を示し、この図３において、
本例のフィルム状カバー１Ａは、エチレン・ビニル・ア
ルコール樹脂（ＥＶＯＨ樹脂）よりなるフィルム素材１
ｃの外面に接着材を介してポリエチレン（−(ＣＨ₂ＣＨ
₂)_n −）よりなる伸縮性の良好な保護膜１ｄを被着し、
更にそのフィルム素材１ｃの内面にアルミニウム（Ａ
ｌ）よりなる安定化膜１ｂを蒸着等によってコーティン
グして形成されている。エチレン・ビニル・アルコール
樹脂（ＥＶＯＨ樹脂）は気体に対する遮断性（ガスバリ
ヤ性）に極めて優れており、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）」等を使用することができる。ま
た、安定化膜１ｂは脱ガスの発生しない、又は脱ガスの
極めて少ない物質より形成されることが望ましい。

【００４９】即ち、フィルム状カバー１Ａは、基本的に
伸縮性の良好な保護膜１ｄ（第３の材料）と、ガスバリ
ヤ性の良好なフィルム素材１ｃ（第１の材料）とをラミ
ネート加工（多層加工）して、その内面に脱ガスの極め
て少ない安定化膜１ｂ（第２の材料）を被着したもので
あり、そのフィルム状カバー１Ａの全体の厚さは約０．
１ｍｍ程度となっている。また、そのフィルム状カバー
１Ａを接合部Ｂによって円筒状に閉じた状態で完全に密
閉するために、その接合部Ｂを外側から覆うように保護
膜１ｄと同じ材料の伸縮性の良好な保護膜１ｅが接着剤
を介して被着されている。また、フィルム状カバー５０
の断面の構造も図３のフィルム状カバー１Ａと同じであ
る。

【００５０】この場合、保護膜１ｄは伸縮性が良好であ
るが、ガスバリヤ性に劣ると共に、脱ガスが発生し易い
上に、内面に金属等が被着しにくいという欠点がある。
そこで、本例では、その保護膜１ｄの内面に、ガスバリ
ヤ性に優れて外気の流入、及びパージガスの流出を防止
できると共に、金属等が被着し易いフィルム素材１ｃを
形成し、その内面に安定化膜１ｂを形成している。この
安定化膜１ｂによって、フィルム状カバー１Ａを形成す
る際に使用される接着材、保護膜１ｄ、及びヒートシー
ル等から発生する脱ガスが、フィルム状カバー１Ａの内
側、即ち露光ビームの光路上に侵入することを防止して
いる。また、内面に安定化膜１ｂをコーティングするこ
とによって、気体に対する遮断性が更に向上している。

【００５１】以上のように、本例のフィルム状カバー１
Ａは、フィルム素材１ｃ等の大きい可撓性を有し、即ち
剛性が極めて小さいと共にガスバリヤ性に優れた材料よ
り形成されており、金属製のベローズ機構を使用する場
合に比べて、同程度のガスバリヤ性を得た上で、図１の
サブチャンバ３とサブチャンバ８（レチクル室）との間
で相互に振動が殆ど伝達しないようになっている。ま
た、他のフィルム状カバー１Ｄ，１８Ａ，１８Ｂもフィ
ルム状カバー１Ａと同様に形成されており、隣接する気
密室間で相互に振動が伝達しにくい構成となっている。
なお、図３に示したフィルム状カバー（被覆部材）の構
成は一例であり、要はガスバリヤ性が高く、且つ少なく
とも内面からの脱ガスが極めて少ない可撓性を有するカ
バーであれば、その構造や材料の種類は任意で構わな
い。

【００５２】従って、図１のレチクルステージ系ＲＳＴ
やウエハステージ系ＷＳＴから発生する振動や偏荷重の
影響が投影光学系４や第２フレーム２Ｅ等に伝達するこ
とはほとんどなく、ウエハステージ系ＷＳＴ等から発生
する振動や偏荷重による投影光学系４の結像特性の悪化
を抑えることができ、高精度な露光を行うことができ
る。また、第２フレーム２Ｅに取り付けられた干渉計支
持部材２８のレーザ干渉計、支持フレーム１２に取り付
けられたレチクルアライメント顕微鏡、ウエハアライメ
ント系１４、及びオートフォーカスセンサ１０等の測定
誤差の発生を抑えることができる。

【００５３】また本例のように、レチクルステージ系Ｒ
ＳＴ（第２サブチャンバ８）及びウエハステージ系ＷＳ
Ｔ（第３サブチャンバ６）とインタフェース・コラム１
７との間にそれぞれフィルム状カバー１８Ａ，１８Ｂを
設置することによって、インタフェース・コラム１７内
のレチクルローダ系ＲＲＤ及びウエハローダ系ＷＲＤか
ら発生する振動が投影露光装置本体に伝達することを防
止できる。また、ゲートバルブ１５，１６をインタフェ
ース・コラム１７側に設置することによって、ゲートバ
ルブ１５，１６の開閉時に発生する振動の影響を抑える
ことができる。

【００５４】次に、本例の投影光学系４には結像特性を
制御するための結像特性制御機構が設けられている。こ
の結像特性制御機構のメンテナンスを行う場合には、フ
ィルム状カバー５０を容易に取り外せるようにしておく
ことが望ましい。そこで、フィルム状カバー５０の上端
部とベース部材２１との連結機構、及びフィルム状カバ
ー５０の下端部と第２フレーム２Ｅとの連結機構として
は、図４に示すように着脱が容易な液体シール機構が使
用されている。

【００５５】図４は、図１の投影光学系４、及びこの周
囲の機構を示す断面図であり、この図４において、本例
の投影光学系４は、レチクルＲのパターンの一次像（中
間像）を形成するための第１結像光学系と、一次像から
の光に基づいてレチクルパターンの二次像を縮小倍率で
感光性基板としてのウエハＷ上に形成するための第２結
像光学系とから構成されている。第１結像光学系は、レ
チクル側から順に正の屈折力を有する第１レンズ群と、
開口絞りＡＳと、正の屈折力を有する第２レンズ群とを
配置して構成されている。第１レンズ群は、レチクル側
から順に、レチクル側に非球面形状の凸面を向けた正メ
ニスカス形状のレンズＬ１と、レチクル側に非球面形状
の凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ２と、ウエ
ハ側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカス形状のレ
ンズＬ３とから構成されている。そして、開口絞りＡＳ
の配置面の近傍に、０次光を遮光するための円形の遮光
部材ＰＦが配置されている。

【００５６】また、第２レンズ群は、レチクル側から順
に、レチクル側の面が非球面形状に形成された両凹形状
のレンズＬ４と、レチクル側の面が非球面形状に形成さ
れた両凸形状のレンズＬ５と、ウエハ側に非球面形状の
凸面を向けた正メニスカス形状のレンズＬ６と、ウエハ
側に非球面形状の凹面を向けた正メニスカス形状のレン
ズＬ７とから構成されている。

【００５７】一方、第２結像光学系は、レチクル側から
順にウエハ側に凹面を向けた表面反射面を有し且つ中央
に開口部を有する主鏡Ｍ１と、レンズ成分Ｌ８と、その
レンズ成分Ｌ８のウエハ側の面上に設けられ且つ中央に
開口部を有する反射面を備えた副鏡Ｍ２とから構成され
ている。即ち、別の観点によれば、副鏡Ｍ２とレンズ成
分Ｌ８とは裏面反射鏡を構成し、レンズ成分Ｌ８は裏面
反射鏡の屈折部を構成している。この場合、投影光学系
４を構成する全ての光学要素（屈折部材、反射部材）は
単一の光軸ＡＸに沿って配置されている。また、主鏡Ｍ
１は一次像の形成位置の近傍に配置され、副鏡Ｍ２はウ
エハＷに近接して配置されている。

【００５８】こうして本例においては、レチクルＲのパ
ターンからの光が、第１結像光学系を介して、レチクル
パターンの一次像（中間像）を形成し、一次像からの光
は、主鏡Ｍ１の中央の開口部及びレンズ成分Ｌ８を介し
て副鏡Ｍ２で反射される。そして、副鏡Ｍ２で反射され
た光は、レンズ成分Ｌ８を介して主鏡Ｍ１で反射され、
この反射光は、レンズ成分Ｌ８及び副鏡Ｍ２の中央の開
口部を介してウエハＷの表面にレチクルパターンの二次
像を縮小倍率で形成する。図２の例では、第１結像光学
系の結像倍率β１は約０．６２、第２結像光学系の結像
倍率β２は約０．４であり、レチクルＲからウエハＷに
対する投影倍率βは０．２５（１／４倍）となってい
る。

【００５９】本例において、投影光学系４を構成する全
ての屈折光学部材（レンズ成分）には蛍石（ＣａＦ₂の
結晶）を使用している。また、露光ビームとしてのＦ₂
レーザ光の発振中心波長は１５７．６ｎｍであり、波長
幅が１５７．６ｎｍ±１０ｐｍの光に対して色収差が補
正されていると共に、球面収差、非点収差、及び歪曲収
差などの諸収差も良好に補正されている。なお、図４の
投影光学系４の詳細なレンズデータは、例えば国際公開
(WO) 00/39623 号に開示されている。更に、反射屈折系
としては、特願平１１−６６７６９号に開示されている
ような光学系を使用することもできる。本例の投影光学
系４は、反射屈折光学系を構成する全ての光学要素が単
一の光軸に沿って配置されているため、反射部材を用い
て色収差等を低減できる上に、従来の直筒型の屈折系の
延長線上の技術により鏡筒設計及び製造を行うことが可
能になり、製造の困難性を伴うことなく高精度化を図る
ことができる。

【００６０】そして、本例の投影光学系４の鏡筒は、４
個の分割鏡筒５７〜６０を光軸ＡＸに沿って密着させて
積み重ねることによって構成されている。即ち、第１の
分割鏡筒５７の内部にそれぞれレンズ枠を介してレンズ
Ｌ６、レンズＬ７、主鏡Ｍ１、及び副鏡Ｍ２が保持さ
れ、分割鏡筒５７は、第２フレーム２ＥのＵ字型の開口
にフランジ部を介して載置され、ボルトで固定されてい
る。また、分割鏡筒５７の上にＯリング６２を介して第
２の分割鏡筒５８が載置され、分割鏡筒５７及び５８
は、１対のフランジ部Ｆの例えば３箇所を光軸方向にボ
ルトで締め付けることによって、互いに密着した状態で
固定されている。これは、他の分割鏡筒の連結でも同様
である。なお、図４の投影光学系４の断面図は、光軸Ａ
Ｘを中心として１２０°の開き角における縦断面図を示
している。そして、分割鏡筒５８内にそれぞれ３箇所の
光軸方向に伸縮自在の駆動素子６３Ａ及び６３Ｂを介し
てレンズＬ５及びＬ４が保持されている。

【００６１】更に、分割鏡筒５８上にＯリング６２を介
して第３の分割鏡筒５９が載置され、分割鏡筒５９内に
それぞれ３箇所の光軸方向に伸縮自在の駆動素子６３Ｃ
及び６３Ｄを介してレンズＬ３及びＬ２が保持されてい
る。そして、分割鏡筒５９上にＯリング６２を介して第
４の分割鏡筒６０が載置され、分割鏡筒６０内の上端部
にレンズ枠を介してレンズＬ１が保持されている。駆動
素子６３Ａ〜６３Ｄとしては、電動式のマイクロメー
タ、圧電素子（ピエゾ素子等）、又は磁歪素子等が使用
される。また、駆動素子６３Ａ，６３Ｂの伸縮は分割鏡
筒５８の外側面に固定されたドライバ６４によって制御
され、駆動素子６３Ｃ，６３Ｄの伸縮は分割鏡筒５９の
外側面に固定されたドライバ６５によって制御される。
この際に、各駆動素子６３Ａ〜６３Ｄにはそれぞれ伸縮
量を検出するセンサ（ロータリエンコーダ、静電容量式
又は光学式のギャップセンサ等）が組み込まれており、
ドライバ６４，６５はそれらのセンサの検出結果をフィ
ードバックしながら、対応する駆動素子６３Ａ〜６３Ｄ
の駆動量を制御する。

【００６２】この結果、本例では４枚のレンズＬ２〜Ｌ
５をそれぞれ光軸ＡＸ方向に微動できると共に、それら
のレンズＬ２〜Ｌ５をそれぞれ光軸ＡＸに垂直で互いに
直交する２つの軸の回りに傾斜できるように構成されて
いる。このように光学素子としての４枚のレンズＬ２〜
Ｌ５を駆動することによって、投影光学系４の投影倍
率、ディストーション、球面収差、及びコマ収差等の結
像特性を所定範囲内で制御することができる。また、図
４において、結像特性制御系４６からの制御情報を伝送
するための配線としての信号ケーブルが、第２フレーム
２Ｅの上面の凸部２Ｅａの外面のコネクタ６６Ｂ、凸部
２Ｅａの内部の信号ケーブル部６７、及び凸部２Ｅａの
内面のコネクタ６６Ａを介してドライバ６４，６５に接
続されている。この場合、コネクタ６６Ａ，６６Ｂは気
体の流通が起こらないように気密性の高い構造（いわゆ
る真空継ぎ手）とされており、その信号ケーブル部６７
を介して外気が投影光学系４の周囲に混入しないように
構成されている。

【００６３】なお、ドライバ６４，６５をフィルム状カ
バー５０の外側に配置し、駆動素子６３Ａ〜６３Ｄに接
続される電力供給用の配線やセンサに接続される配線な
どを、図４の信号ケーブルと同様にコネクタ６６Ａ，６
６Ｂなどを通してドライバ６４，６５と接続してもよ
い。また、図４ではコネクタ６６Ａとドライバ６４，６
５（又は駆動素子やセンサ）との間で、信号ケーブル
（又は配線）がフィルム状カバー５０によって囲まれた
空間を通っていたが、例えばフランジ部と各分割鏡筒に
それぞれ中空部を形成してその内部を通して信号ケーブ
ル（配線）をドライバ（駆動素子やセンサ）などに導く
ように構成してもよい。即ち、フィルム状カバー５０内
に配置されるドライバ又は駆動素子やセンサなどと外部
装置との間でケーブル又は配線などを、フランジ部及び
第２フレーム２Ｅの少なくとも一部と分割鏡筒に形成さ
れる中空部とに通すことで、信号ケーブル（配線）から
の脱ガスがフィルム状カバー５０内に発生するのを防止
できる。更に、投影光学系４の各レンズ室に供給される
パージガスの配管（給気管４８、排気管４９など）も同
様にその中空部内に設けるようにしてもよい。また、各
フィルム状カバー１Ａ，１Ｄ，５０等によって囲まれる
空間内に配線（信号ケーブル、電力ケーブルなど）、及
び配管などが設けられる場合、上記構成に加えて、或い
は単独で、それらの表面を、例えば脱ガスが少ないフッ
素系の材料で覆っておくことが好ましい。

【００６４】また、結像特性制御系４６には、投影光学
系４の周囲のフィルム状カバー５０の外側の気体の圧力
（大気圧）を計測する気圧計、温度計、及び湿度計等を
含む環境センサ４７が接続され、環境センサ４７で計測
される大気圧、外気の温度、及び外気の湿度等の情報が
所定のサンプリング周期で結像特性制御系４６に供給さ
れている。更に、投影光学系４を通過した露光ビームＩ
Ｌの積算エネルギーの情報も結像特性制御系４６に供給
されている。例えば大気圧が変動したり、投影光学系４
を通過した積算エネルギーの量が或る値を超えたりする
と、投影光学系４の投影倍率等が変動する場合があるた
め、予め積算エネルギーや大気圧等と投影倍率等の結像
特性の変動量との関係がテーブルとして結像特性制御系
４６内の記憶部に記憶されている。そして、大気圧の計
測値が変動するか、又は積算エネルギーが所定の値を超
えた場合に、結像特性制御系４６は、対応する結像特性
の変動量を相殺するように、ドライバ６４，６５を介し
てレンズＬ２〜Ｌ５を駆動する。

【００６５】また、投影光学系４において、最上部のレ
ンズＬ１のレンズ枠、及び最下部のレンズ成分Ｌ８（副
鏡Ｍ２）のレンズ枠は、密閉構造であり、それ以外のレ
ンズや主鏡Ｍ１のレンズ枠にはそれぞれパージガスを流
通させるための多数の小さい開口が形成されている。そ
して、パージガスの給気管４８は、分割鏡筒６０の側面
（レンズＬ１の底面側）に差し込まれ、排気管４９は、
分割鏡筒５７の側面（レンズ成分Ｌ８の上面側）に差し
込まれており、給気管４８から投影光学系４の内部に供
給されたパージガスは、レンズＬ１〜Ｌ７及び主鏡Ｍ１
の周囲を流れて排気管４９から排気されている。これに
よって、投影光学系４の内部のパージガスの純度は高く
維持されている。

【００６６】次に、図４において、駆動素子６３Ａ〜６
３Ｄ、及びドライバ６４，６５が本発明の「内部の光学
素子（レンズ系）の状態を制御する制御機構」に対応し
ており、この制御機構及び投影光学系４を覆うように、
ベース部材２１と第２フレーム２Ｅとの間に被覆部材と
しての円筒状のフィルム状カバー５０が設置されてい
る。そして、フィルム状カバー５０の上端部は、リング
状の支持部材５１Ａの底面と押さえ板５２Ａとの間にＯ
リング５３を介して挟み込まれ、押さえ板５２Ａは支持
部材５１Ａにボルト５６で固定されている。また、支持
部材５１Ａの上面のリング状の凹部にほぼ中間の深さま
で水よりも粘性の高い液体５４が注入されており、ベー
ス部材２１の底面に固定された板状部材としてのリング
状のエッジ部材５５Ａが液体５４に完全に浸された状態
で、支持部材５１Ａがボルト５６によってベース部材２
１の底面に固定されている。支持部材５１Ａ（凹部）、
液体５４、エッジ部材５５Ａによって液体シール機構が
形成されており、この液体シール機構によってフィルム
状カバー５０の上端部とベース部材２１の底面との間の
隙間から外気が混入しないように構成されている。

【００６７】また、フィルム状カバー５０の下端部は、
リング状の支持部材５１Ｂの上面と押さえ板５２Ｂとの
間にＯリング５３を介して挟み込まれ、押さえ板５２Ｂ
は支持部材５１Ｂにボルト５６で固定されている。ま
た、第２フレーム２Ｅの上面の凸部２Ｅａの上面のリン
グ状の凹部にほぼ中間の深さまで液体５４が注入されて
おり、支持部材５１Ｂの底面に固定されたリング状のエ
ッジ部材５５Ｂが液体５４に完全に浸された状態で、支
持部材５１Ｂがボルト５６によって凸部２Ｅａの上面に
固定されている。凸部２Ｅａ（凹部）、液体５４、エッ
ジ部材５５Ｂによって液体シール機構が形成されてお
り、この液体シール機構によってフィルム状カバー５０
の下端部と凸部２Ｅａの上面との間の隙間から外気が混
入しないように構成されている。

【００６８】この場合、水よりも粘性の高い液体５４と
して、本例ではフッ素系の粘性流体が使用されている。
そのように粘性の高い液体５４を使用して液体シール機
構を構成することによって、フィルム状カバー５０の内
部と外部との気圧差が或る程度大きくなっても、外気が
内部に混入することがなく、フィルム状カバー５０の内
側、ひいては投影光学系４の内部のパージガスの純度が
常に高く維持される。

【００６９】上記の実施の形態で用いる粘性が高い液体
５４として、例えばダイキン工業製の「デムナム」（商
品名）、又はＮＯＫスクリューバ製の「バリエルタ」
（商品名）などを用いることが可能である。更に、その
粘性が高い液体５４は、アウトガス（例えば炭化物など
の有機物質など）の発生が抑制された物質であることが
望ましい。具体的に、その液体は、窒素雰囲気中で、約
１０ｍｇの液体を６０℃で１０分間加熱したときに発生
するアウトガスの量が、トルエン換算値で１５０μｇ／
ｍ³以下であることが望ましい。更に、その液体を上記
の実施の形態のように露光装置本体内などで使用する場
合には、上記の条件下でのアウトガスの発生量がトルエ
ン換算値で１００μｇ／ｍ³以下、好ましくは５０μｇ
／ｍ³以下であるとよい。なお、その液体として上記の
「デムナム」を使用した場合のアウトガスの発生量は４
０μｇ／ｍ³程度であり、アウトガスによる照明光学系
や投影光学系の光学特性の変動や照度分布のむらの発生
などが大幅に抑制される。

【００７０】更に、例えば制御機構の一部であるドライ
バ６４，６５のメンテナンスを行うために、フィルム状
カバー５０を第２フレーム２Ｅ側に降ろしたい場合に
は、支持部材５１Ａのボルト５６を外すだけでよい。こ
の状態で、支持部材５１Ａを下げると、ベース部材２１
の底面のエッジ部材５５Ａから支持部材５１Ａの凹部の
液体５４が離れて、支持部材５１Ａはそのまま降下させ
ることができる。

【００７１】図５は、図４においてフィルム状カバー５
０の上端部の支持部材５１Ａを降下させた状態を示し、
この図５に示すようにフィルム状カバー５０を第２フレ
ーム２Ｅ側に引き下ろすことによって、オペレータはド
ライバ６４，６５に触れることができるようになるた
め、ドライバ６４，６５のメンテナンスを容易に、かつ
迅速に行うことができる。そして、メンテナンスが終わ
ったときには、支持部材５１Ａを引き上げて、図４に示
すように、液体５４にエッジ部材５５Ａが浸された状態
で、支持部材５１Ａをボルト５６によってベース部材２
１の底面に固定するだけで、高い気密性が得られる。即
ち、液体シール機構の採用によって、高い気密性が得ら
れると共に、必要に応じてフィルム状カバー５０を迅速
に取り外すことができる。なお、本例ではフィルム状カ
バー５０に液体シール機構を採用するものとしたが、他
のフィルム状カバー１Ａ，１Ｄ，１８Ａ，１８Ｂ等の少
なくとも一端に液体シール機構を設けてもよい。この場
合、フィルム状カバー１Ａ等が固定される部材（サブチ
ャンバ、フレーム、インターフェイス・コラム、アライ
メント系或いは干渉計などが取り付けられるコラムな
ど）を取り出してその調整を簡単に行うことが可能とな
る。

【００７２】また、図４のＯリング（オーリング）５
３，６２の材料としては、約２４０℃の温度で２４時間
程度、２次加硫が施されたフッ素ゴムが使用されてい
る。この際に、Ｏリング６２が設置される分割鏡筒５７
〜６０間の組立の作業性、及びＯリング５３が設置され
る支持部材５１Ａ，５１Ｂと押さえ板５２Ａ，５２Ｂと
の間の組立の作業性を向上させるためには、Ｏリングの
「潰し代」を多くすることが望ましい。そのためには、
例えばＯリング５３，６２を中空状としてもよい。

【００７３】そのように２次加硫が施されたフッ素ゴム
を用いるのは、元来ケミカルクリーンな素材であるフッ
素ゴムが、２次加硫中に不純物が除去され、脱ガスが一
層少ない更に化学的にクリーンな素材となるためであ
る。具体的に、その２次加硫が施されたフッ素ゴムとし
ては、デュポン社製のバイトン、又はカルレッツ（これ
らはデュポンの商標、又は登録商標である）を使用でき
る。また、Ｏリング５３，６２として、その表面にケミ
カルクリーン処理、例えばその表面にフッ素系の樹脂コ
ーティング等が施された樹脂性のリングを用いてもよ
い。

【００７４】また、例えば投影光学系４の分割鏡筒５７
〜６０の内表面には、例えばフッ素系の樹脂をコーティ
ングしたり、プラズマ溶射により脱ガスの少ない硬い膜
（セラミックス膜やステンレス膜等）を形成したりする
ことによって、ケミカルクリーン処理が施されている。
なお、これらの鏡筒そのものの素材として、ステンレス
或いはテフロン（登録商標）等のケミカルクリーンな素
材を使用してもよい。

【００７５】なお、フィルム状カバー１Ａ〜１８Ｂ，５
０の形成に使用するフィルム素材１ｃの材料は、本例の
エチレン・ビニル・アルコール樹脂に限られるものでは
なく、ポリアミド(polyamide) 、ポリイミド(polyimid
e) 、又はポリエステル(polyester) 等のように気体に
対する遮断性が良好で可撓性を有する材料であればよ
い。この際に、ガスバリヤ性が最も良好である点ではエ
チレン・ビニル・アルコール樹脂が最も望ましく、価格
的に安く経済的である点ではポリエステルが最も望まし
く、コストパフォーマンスに優れているという観点から
はポリアミド又はポリイミドが望ましい。

【００７６】また、フィルム状カバー１Ａ〜１８Ｂ，５
０の内面に保護膜１ｄとしてコーティングする素材は、
本例のアルミニウムに限られるものではなく、他の金
属、又はセラミックス等の無機物のように真空紫外光等
の露光ビームに対する反応性が低く脱ガスの少ない材料
であればよい。更に、保護膜１ｄとしては、ポリエチレ
ンの他にポリプロピレン等を使用することができる。

【００７７】更に、例えば気密室（サブチャンバ３等）
の内部と外気との気圧差をより小さくして使用する場合
には、フィルム素材１ｃ及び安定化膜１ｂのみからフィ
ルム状カバー１Ａ〜１８Ｂ，５０を形成してもよく、例
えば脱ガスの発生量が少ない場合には、フィルム素材１
ｃのみからフィルム状カバー１Ａ〜１８Ｂ，５０を形成
するようにしてもよい。

【００７８】また、フィルム状カバー１Ａ〜１８Ｂ，５
０の設置数及び設置箇所は本例の構成に限られるもので
はなく、露光ビームの光路を密封するように、又はその
光路に通じる部分（レチクルローダ系ＲＲＤの設置部
等）を密閉するようにフィルム状カバーが設置されてい
ればよい。例えば各ステージ系をカウンタバランスを用
いて運動量保存則を満たすように駆動する場合に、その
カウンタバランスとステージ系の可動ステージとの間の
空間にフィルム状カバーを設置するようにしてもよい。

【００７９】なお、本発明が適用される露光装置の構成
は図１に限られるものではなく任意でよい。例えば図１
の構成のようにウエハステージ系ＷＳＴが設置されるウ
エハベース２２を防振部材２５Ａ，２５Ｂを介してベー
ス部材２Ｃの上に配置するのではなく、即ち投影光学系
４（投影系）に対してウエハステージ系ＷＳＴを別置き
するのではなく、投影光学系４が装着されている第２フ
レーム２Ｅにウエハベース２２を一体的に取り付けた構
成の露光装置にも本発明を適用することができる。この
場合には、例えば第２フレーム２Ｅに対してウエハベー
ス２２が吊り下げられるような形で取り付けられるが、
これによって、投影光学系４とウエハＷとの位置関係の
変動量が低く抑えられる。

【００８０】また、上記の実施の形態は、本発明をステ
ップ・アンド・スキャン方式よりなる走査露光型の投影
露光装置に適用したものであるが、本発明は他の方式の
走査露光型の露光装置、ステッパー等の一括露光型の投
影露光装置、ステップ・アンド・スティッチ方式の投影
露光装置にも適用することができる。更に本発明は、投
影光学系を使用しないプロキシミティ方式の露光装置等
にも適用できることは明らかである。

【００８１】また、露光ビームとして、例えばＤＦＢ半
導体レーザや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（Ｅ
ｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）との両
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る
場合にも本発明が適用される。

【００８２】具体的には、単一波長レーザの発振波長を
１．５１〜１．５９μｍの範囲内とすると、発生波長が
１８９〜１９９ｎｍの範囲内である８倍高調波、又は発
生波長が１５１〜１５９ｎｍの範囲内である１０倍高調
波が出力される。特に発振波長を１．５４４〜１．５５
３μｍの範囲内とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内
の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波
長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５
８μｍの範囲内とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内
の１０倍高調波、即ちＦ₂ レーザとほぼ同一波長となる
紫外光が得られる。

【００８３】また、上記の実施の形態の照明光学系及び
投影光学系は、各光学部材を所定の位置関係で配置して
調整を行った後、それぞれ対応するフレーム等に設置す
ることによって組み上げられる。そして、この組立調整
と共に、レチクルステージ系ＲＳＴ、ウエハステージ系
ＷＳＴ、及び給排気機構１３等の組立及び調整を行い、
各構成要素を、電気的、機械的又は光学的に連結するこ
とによって上記の実施の形態の投影露光装置が組み上げ
られる。この場合の作業は温度管理が行われたクリーン
ルーム内で行うことが望ましい。

【００８４】そして、上記の実施の形態の投影露光装置
を用いてウエハ上に半導体デバイスを製造する場合、こ
の半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行う
ステップ、このステップに基づいたレチクルを製造する
ステップ、シリコン材料等からウエハを製造するステッ
プ、上記の実施の形態の投影露光装置によりアライメン
トを行ってレチクルのパターン（デバイスパターン）を
ウエハ（ワークピース）に露光するステップ、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）、及び検査ステップ等を経
て製造される。なお、本発明は上述の各実施の形態に限
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。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば、可撓性を有する被覆部
材の少なくとも一方の端部を液体（液体シール機構）を
用いて封止しているため、気密性とメンテナンスの容易
性とを両立できる利点がある。即ち、露光時には、露光
光の光路に高純度のパージガスを供給できると共に、ス
テージ系等を駆動する際に発生する振動の影響を低減
し、高精度な露光を行うことができる。更に、その液体
シール機構は容易に分離できるため、気密室としての投
影系等のメンテナンスを容易に行うことができる。

【００８６】また、投影系を複数の分割鏡筒より構成
し、複数の分割鏡筒の境界部を不純物の発生を抑えたＯ
リングによって封止した場合にも、気密性とメンテナン
スの容易性とを両立できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明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概略構成図である。

【図２】図１のフィルム状カバー１Ａを示す斜視図で
ある。

【図３】図１のフィルム状カバー１Ａ，５０を厚さ方
向に拡大して示す横断面図である。

【図４】図１の投影光学系４及びこの周囲の機構を示
す断面図である。

【図５】図４において、フィルム状カバー５０の上端
部を引き下げた状態を示す正面図である。

【符号の説明】

Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ系、Ｗ…ウエ
ハ、ＷＳＴ…ウエハステージ系、１Ａ，１Ｄ，１８Ａ，
１８Ｂ，５０…フィルム状カバー、２Ａ，２Ｅ…フレー
ム、３，６，８…サブチャンバ、４…投影光学系、１０
…オートフォーカスセンサ、１２…レチクルアライメン
ト系の支持フレーム、１３…給排気機構、１４…ウエハ
アライメント系、１５，１６…ゲートバルブ、１７…イ
ンタフェース・コラム、５１Ａ，５１Ｂ…支持部材、５
２Ａ，５２Ｂ…押さえ板、５３，６２…Ｏリング、５４
…液体、５５Ａ，５５Ｂ…エッジ部材、５７〜６０…分
割鏡筒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光ビームで物体を露光する露光方法に
おいて、前記露光ビームの光路上、及び前記物体の搬送経路上の
少なくとも一部の空間を外気から実質的に隔離する気密
室を配置し、前記気密室内に前記露光ビームを透過する気体を供給
し、前記気密室の少なくとも一部を可撓性を有する膜状の材
料より形成された被覆部材によって覆い、前記被覆部材の少なくとも一方の端部の隙間を液体を用
いて密閉したことを特徴とする露光方法。
【請求項２】前記気密室は、前記露光ビームの光路
上、及び前記物体の搬送経路上の少なくとも一部に隣り
合うように２つ配置され、前記被覆部材は、前記隣り合う２つの気密室の間の空間
に通じる空間を覆うように配置されたことを特徴とする
請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】前記露光ビームは波長２００ｎｍ以下の
紫外光であり、前記液体は、水よりも粘性の大きい液体であり、前記少なくとも一方の端部の隙間を前記液体に板状の部
材を浸すことによって密閉したことを特徴とする請求項
１、又は２に記載の露光方法。
【請求項４】前記液体は、窒素雰囲気中６０℃で１０
分間加熱した場合の脱ガスの発生量が１５０μｇ／ｍ³
程度以下であることを特徴とする請求項１、２、又は３
に記載の露光方法。
【請求項５】前記物体は、投影系を介して露光される
と共に、前記投影系は、内部の光学素子の状態を制御する制御機
構を備え、前記被覆部材は、前記制御機構の少なくとも一部を覆う
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の露
光方法。
【請求項６】露光ビームで投影系を介して物体を露光
する露光方法において、前記投影系の鏡筒を複数の分割鏡筒を継ぎ合わせること
によって構成し、前記投影系の内部に前記露光ビームを透過する気体を供
給し、前記複数の分割鏡筒の境界部を不純物の発生を抑えたＯ
リングによって実質的に密閉したことを特徴とする露光
方法。
【請求項７】前記露光ビームは波長２００ｎｍ以下の
紫外光であり、前記Ｏリングは、２次加硫処理が施されたフッ素系の材
料より形成されたことを特徴とする請求項６に記載の露
光方法。
【請求項８】露光ビームで物体を露光する露光装置に
おいて、前記露光ビームの光路上、及び前記物体の搬送経路上の
少なくとも一部の空間を外気から実質的に隔離する気密
室と、前記気密室内に前記露光ビームを透過する気体を供給す
る気体供給機構と、可撓性を有する膜状の材料より形成されると共に、前記
気密室の少なくとも一部を覆うように設けられた被覆部
材と、前記被覆部材の端部と該端部の設置面との隙間を液体を
用いて密閉する液体シール機構とを有することを特徴と
する露光装置。
【請求項９】前記気密室は、前記露光ビームの光路
上、及び前記物体の搬送経路上の少なくとも一部に隣り
合うように２つ配置され、前記気体供給機構は、前記２つの気密室内の気体の排
気、及び前記気密室内への前記露光ビームを透過する気
体の給気を行い、前記被覆部材は、前記隣り合う２つの気密室の間の空間
に通じる空間を覆うように設けられたことを特徴とする
請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】前記液体シール機構は、前記被覆部材の端部と該端部の設置面との一方の部材に
設けられて液体が供給される凹部と、前記端部と該端部の設置面との他方の部材に、前記凹部
の中の液体に浸されるように設けられた板状部材とを備
えたことを特徴とする請求項８、又は９に記載の露光装
置。
【請求項１１】前記液体は、窒素雰囲気中６０℃で１
０分間加熱した場合の脱ガスの発生量が１５０μｇ／ｍ
³程度以下であることを特徴とする請求項８、９、又は
１０に記載の露光装置。
【請求項１２】前記露光ビームは波長２００ｎｍ以下
の紫外光であり、前記物体を露光する投影系と、前記投影系の内部の光学素子の状態を制御する制御機構
とを更に備え、前記被覆部材は、前記制御機構の少なくとも一部を覆う
ことを特徴とする請求項８〜１１の何れか一項に記載の
露光装置。
【請求項１３】前記制御機構は、その少なくとも一部
が前記投影系に設けられ、且つ前記制御機構用の配線類が前記投影系のフランジ部
及び前記投影系が載置されるフレーム部の少なくとも一
部の内部を通って前記被覆部材で覆われた空間外に導か
れることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
【請求項１４】前記露光ビームを前記物体上に投射す
る投影系を更に備え、前記気体供給機構と前記気密室と
を接続する配管の少なくとも一部が、前記投影系のフラ
ンジ部及び前記投影系が載置されるフレーム部の少なく
とも一部の内部を通って前記被覆部材で覆われた空間外
に導かれることを特徴とする請求項８〜１３の何れか一
項に記載の露光装置。
【請求項１５】前記被覆部材は、気体に対する遮断性
の良好な第１の材料の薄膜を含み、前記被覆部材の前記第１の材料の薄膜の内面に、脱ガス
の少ない第２の材料よりなる薄膜が被着されたことを特
徴とする請求項８〜１４の何れか一項に記載の露光装
置。
【請求項１６】前記被覆部材の前記第１の材料の外面
に伸縮性の良好な第３の材料よりなる薄膜が被着された
ことを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
【請求項１７】前記第１の材料は、エチレン・ビニル
・アルコール、ポリアミド、ポリイミド、又はポリエス
テルであり、前記第２の材料は無機物であり、前記第３
の材料よりなる薄膜はラミネート加工によって前記第１
の材料に被着されるポリエチレン膜であることを特徴と
する請求項１６に記載の露光装置。
【請求項１８】請求項８〜１７の何れか一項に記載の
露光装置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デバイス製造方法。