JPH11219902A

JPH11219902A - 露光装置及びデバイス製造装置

Info

Publication number: JPH11219902A
Application number: JP10324901A
Authority: JP
Inventors: Nobutaka Umagome; 伸貴馬込
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 1999-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】露光光の光路の少なくとも一部に高透過率
（不活性）で熱伝導率が良好な気体を供給する場合に、
その気体の使用量を抑制する。【解決手段】床Ｆ１上の環境チャンバ７内に露光本体
部２６が設置され、外部のＦ₂レーザ光源３を収納する
カバー１から環境チャンバ７の内側までの照明光学系の
大部分がサブチャンバ６で覆われている。階下の床Ｆ２
上の所定のボンベ内の高純度のヘリウムガスを配管３１
を介してサブチャンバ６、及び露光本体部２６の投影光
学系ＰＬ内に供給し、環境チャンバ７の天井近傍に集ま
るヘリウムガスと、主に窒素よりなる空気の成分との混
合気体を配管３３を介して階下の集塵排水装置３５に導
き、集塵排水装置３５を通過した混合気体を冷凍装置３
７に通して液化した空気の成分を所定のボンベに回収
し、気体のままのヘリウムを配管４１、混合温調装置、
及び配管３１を介して再循環させる。

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、撮像素子、又は薄膜磁気ヘッド等の
マイクロデバイスを製造するためのリソグラフィ工程で
マスクパターンを基板上に転写するために使用される露
光装置に関し、特に波長２００ｎｍ程度以下の真空紫外
域（ＶＵＶ）の露光光を使用する場合に使用して好適な
ものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体デバイスを製造する際に使
用されるステッパー等の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いる。その解像力は、
ほぼ露光光の波長に比例するため、従来より露光波長は
次第に短波長化されている。即ち、露光光は水銀ランプ
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）が使用されるようになっ
ている。そして、現在は、ＡｒＦエキシマレーザ光（波
長１９３ｎｍ）、Ｆ ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）、更
にはＡｒ₂レーザ光（波長１２６ｎｍ）の使用が検討さ
れている。更に、従来からのＸ線リソグラフィの研究に
よって、いわゆる極端紫外（ＥＵＶ、又はＸＵＶ）域の
殆どＸ線に近い波長１３ｎｍ、１１ｎｍ、又は７ｎｍ等
の光、更には波長１ｎｍ程度のＸ線等の使用も検討され
ている。

【０００３】しかし、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、空気中の酸素による吸収が起こってオ
ゾンが発生し、透過率が低下してしまう。そこで、例え
ばＡｒＦエキシマレーザ光を使用する露光装置では、露
光光の光路の大部分の気体を窒素で置き換える、いわゆ
る窒素パージが行われる。更に、Ｆ₂レーザ程度以下の
波長域では窒素でも吸収がある。この場合、窒素を通過
する領域がごく狭い領域であれば、その吸収量は少なく
露光には支障があまりないが、長い光路では光量が減少
して適正な露光量が得られなくなる。そこで、ＡｒＦエ
キシマレーザの波長よりも短い波長域（１９０ｎｍ程度
以下）、特にＦ₂レーザの波長程度以下の波長域の光を
使用する場合には、その光の光路の大部分をその光を透
過する別の気体（窒素以外の不活性ガス）で置き換える
か、又は真空にする必要がある。

【０００４】一方、露光光が照明光学系、及び投影光学
系中のレンズやミラー等の光学素子を通過する際に、こ
れらの光学素子においても熱エネルギーの吸収がある。
このように吸収される熱エネルギーによって光学素子が
熱膨張すると、倍率変化や焦点ずれ等の結像性能の劣化
を招くことになる。そこで、このような結像性能の劣化
を防止するために、従来より所定のレンズ間の空間内に
温度制御された気体を流したり、レンズの側面やミラー
の裏面等を空冷、又は液冷したりする廃熱処理が行われ
ている。最近は、結像性能の安定性に対する要求も高ま
っているため、廃熱処理についても一層高いレベルの処
理が必要となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、露光装置
において、１９０ｎｍ程度以下の波長域の露光光を使用
する場合には、その光路の大部分を窒素よりも吸収率の
小さい気体で置き換えるか、又は真空にすることが望ま
しい。ところが、後者のように光路の大部分を真空にす
るのでは、露光装置の製造コストが上昇すると共に、露
光装置のスループットが低下する。また、露光装置にお
いては、露光光の熱エネルギーをより効率的に廃熱する
ことも求められている。

【０００６】これらの問題に同時に対処するには、露光
光の光路の大部分に不活性で透過率が高く、熱伝導率が
良好で（即ち、原子量が小さい）あると共に、温度制御
された気体を供給すればよい。現状で、そのように不活
性で熱伝導率が良好であり、かつ安全な気体として最も
高性能な気体はヘリウム（Ｈｅ）である。しかしなが
ら、ヘリウムは地殻や大気中での存在度が極めて低く高
価であるため、使用量が増えると露光装置の運転コスト
が上昇するという不都合がある。また、ヘリウムは原子
量が小さいために露光装置の光路を覆うカバー等の隙間
から漏れ易く、単にそのカバー内にヘリウムを循環させ
るのみでは、次第にヘリウムが減少するという不都合が
あった。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、露光エネルギー
ビーム（露光光）の光路の少なくとも一部に高透過率
（不活性）で熱伝導率が良好な気体を供給する場合に、
その気体の使用量を抑制できる露光装置及びデバイス製
造装置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】本発明による露光装置
は、転写用のパターンが形成されたマスクに露光エネル
ギービームを照射する照明系（３，１１，１３，１４，
１７〜１９）と、そのマスクのパターンが転写される基
板を位置決めするステージ系（２０〜２４）と、を有す
る露光装置において、その露光エネルギービームの光路
の少なくとも一部に、その露光エネルギービームに対す
る透過率が高く、かつ熱伝導率の良好な気体を供給する
気体供給装置（３１，４３，４６）と、この気体供給装
置（３１，４３，４６）からその露光エネルギービーム
の光路上に供給された後にその気体の少なくとも一部を
回収する気体回収装置（３３〜３７，４１，４２）と、
を備えたものである。

【０００９】斯かる本発明によれば、その光路上に供給
されたその気体の一部は回収されて再使用（リサイク
ル）することができるため、その気体の使用量を抑制で
きる。従って、その気体が高価である場合に運転コスト
が低下する。この場合、その気体の一例はヘリウム（Ｈ
ｅ）である。ヘリウムは、安全であり、１５０ｎｍ程度
以下の波長域の露光光を使用する場合でも透過率が高い
と共に、熱伝導率が窒素（Ｎ₂)の約６倍程度と高いた
め、光学素子に対する冷却効果が高い。

【００１０】また、その気体回収装置が例えば空気中に
拡散したヘリウムを回収する場合、混合気体中の酸素は
酸素吸収材で処理し、窒素は冷却することでヘリウムと
分離できるため、残されたヘリウムを回収すればよい。
又は、その混合気体を液体空気温度まで冷却し、生成さ
れた液体を除去することで、まだ気体のままのヘリウム
のみを容易に回収できる。

【００１１】また、その気体回収装置は、複数の露光装
置で共用されることが望ましい。これによって、その気
体回収装置の設備費が低減される。また、その気体回収
装置で回収されたその気体をその気体供給装置の少なく
とも一部（３１，４３）を介してその露光エネルギービ
ームの光路上に再循環させることが望ましい。

【００１２】また、その気体供給装置は、一例としてそ
の気体回収装置から供給されるその気体の濃度を計測す
る濃度計（４４）と、その気体が気体の状態、又は液化
された状態で封入された気体源（４６）と、その濃度計
の計測結果に応じて気体源（４６）からの気体をその気
体回収装置から供給される気体に補充する制御部（４
３，４５，４８）と、を有するものである。その制御部
は、その濃度計で計測されるその気体の濃度が所定の許
容レベルより低くなったときに、その気体源からの気体
を補充する。これによって、その気体源内の気体を無駄
に使用することがなくなる。

【００１３】また、その気体供給装置は、別の例として
その気体を液化保存、又は高圧保存する気体源（４６）
と、この気体源内の液化ガス、又は高圧ガスをその気体
に戻す変換装置と、その気体源からその気体がその露光
装置に供給される前にその気体の温度、及び圧力を調整
する調整装置（４３）とを有するものである。これによ
って、その気体を狭い空間に大量に保存できる。

【００１４】また、その気体回収装置は、その回収した
気体を液化、又は高圧化して保存することが望ましい。
これによってその気体を大量に狭い空間に保存できる。
また、本発明によるデバイス製造装置は、本発明による
露光装置を含む複数の露光装置を有し、これら複数の露
光装置で複数のデバイスパターンを露光対象の基板上に
重ね合わせて転写してマイクロデバイスを製造するもの
である。この場合にも、その気体の使用量が抑制でき
る。また、上記の露光装置においては、その少なくとも
一部の光路内に供給されるその気体の清浄度に関する情
報を検出するセンサ（９０）を更に備え、その検出され
る情報に応じてその気体の供給及びその停止を制御する
ことが望ましい。

【００１５】また、その露光エネルギービームの光路に
配置される少なくとも１つの光学素子が収納される気密
室にその気体を供給するようにしてもよい。これによっ
て、その気体を効率的に使用できる。また、その気密室
は、一例としてその光源の光学素子が収納される第１気
密室と、その光源とそのマスクとの間に配置される光学
素子が収納される第２気密室とを含むものである。ま
た、その気密室の少なくとも一部が収納される筐体と、
その筐体内に第２気体を供給する第２気体供給装置とを
更に備えることが望ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
につき図１及び図２を参照して説明する。本例は、露光
光の光路の大部分にヘリウムガスが供給される半導体デ
バイス製造用の投影露光装置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、及びヘリウム循環
装置の一部の概略構成を示し、図２はそのヘリウム循環
装置の主要部の概略構成を示し、図１及び図２におい
て、半導体製造工場の或る階の床Ｆ１上のクリーンルー
ム内に投影露光装置が設置され、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
の投影露光装置にヘリウムガスを供給し、更に回収する
ヘリウム循環装置が設置されている。このように発塵し
易いと共に、振動発生源となり易い装置を、投影露光装
置が設置されている階と別の階に設置することによっ
て、投影露光装置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共に、投影露光装置に
対する振動の影響を小さくできる。

【００１７】但し、ヘリウムガスは軽くて上昇し易いた
め、本例のヘリウム循環装置を、投影露光装置が設置さ
れている階の階上に置いても構わない。また、ヘリウム
循環装置内の後述の供給装置は床Ｆ２上に配置し、回収
装置は床Ｆ１又はその階上に配置するというように、ヘ
リウム循環装置を部分毎に異なる階上に設置してもよ
い。

【００１８】先ず、図１の床Ｆ１上のクリーンルーム内
において、防振台２Ａ，２Ｂを介して箱状のケース１が
設置され、ケース１内に露光光源としてのＦ₂レーザ光
源３（発振波長１５７ｎｍ）、露光本体部との間で光路
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）４、及び遮光性の
材料から形成され内部を露光光が通過するパイプ５が設
置されている。また、ケース１の隣に箱状の気密性の良
好な環境チャンバ７が設置され、環境チャンバ７内で床
Ｆ１上に床からの振動を減衰するための防振台２５Ａ，
２５Ｂを介して定盤２４が設置され、定盤２４上に露光
本体部２６が設置されている。また、ケース１内から突
き出ているパイプ５から環境チャンバ７の内部まで気密
性の良好なサブチャンバ６が架設され、サブチャンバ６
内に照明光学系の大部分が収納されている。

【００１９】なお、Ｆ₂レーザ光源３を床Ｆ１の階下の
床Ｆ２上に配置してもよい。この場合、床Ｆ１上のクリ
ーンルーム内での投影露光装置による専有面積（フット
プリント）を小さくできると共に、露光本体部２６への
振動の影響も小さくできる。また、露光エネルギービー
ム（露光光）として、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１
９３ｎｍ）、若しくはＫｒＦエキシマレーザ光（波長２
４８ｎｍ）、又はＸ線等を使用する場合でも、その露光
エネルギービームの光路の少なくとも一部にヘリウム等
を供給するような場合には、本発明が適用できる。ま
た、本例の露光本体部２６は、以下で説明するように走
査露光型、例えばステップ・アンド・スキャン方式であ
るが、一括露光型、例えばステップ・アンド・リピート
方式であっても本発明が適用されるのは言うまでもな
い。

【００２０】先ず、露光時に、ケース１内のＦ₂レーザ
光源３から射出された露光光としての波長１５７ｎｍの
紫外パルス光ＩＬは、ＢＭＵ３及びパイプ５の内部を経
てサブチャンバ６内に至る。サブチャンバ６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８、レンズ系９Ａ，９Ｂよりなるビーム整形光学
系を経てフライアイレンズ１１に入射する。フライアイ
レンズ１１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１２が配置されている。

【００２１】フライアイレンズ１１から射出されて開口
絞り系１２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１３、及びコンデンサレンズ系１４
を経てレチクルブラインド機構１６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）１５
Ａに入射する。更に、レチクルブラインド機構１６内に
は、固定ブラインド１５Ａ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１５Ｂが設
けられ、この可動ブラインド１５Ｂによってレチクルス
テージの走査方向の移動ストロークの低減、及びレチク
ルＲの遮光帯の幅の低減を図っている。

【００２２】レチクルブラインド機構１６の固定ブライ
ンド１５Ａ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１７、反射ミラー１８、及び主コン
デンサレンズ系１９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。本例では、遮光性の材料からなるパイプ５の射
出面から主コンデンサレンズ系１９までがサブチャンバ
６内に収納され、更にパイプ５の内部からＦ₂レーザ光
源３の射出面までの空間も密閉されて、サブチャンバ６
内の空間に連通している。そして、サブチャンバ６内の
空間には、階下のヘリウム循環装置から配管３１の分岐
管３１ａ、及び分岐管３１ｂを介して２箇所で所定の純
度以上で温度制御されたヘリウムガス（Ｈｅ）が供給さ
れている。但し、ヘリウムは分子量が小さく漏れ易いた
め、サブチャンバ６から自然に漏れ出たヘリウムの一部
は上昇して環境チャンバ７の天井近傍の空間７ａに溜ま
る。

【００２３】図２に示すように、配管３１には開閉バル
ブＶ１１が設けられており、制御系４５によって開閉バ
ルブＶ１１の開閉を制御することで、投影露光装置への
ヘリウムガスの供給、及びその停止を切り換えることが
できる。図１に戻り、配管３１の分岐管３１ａには開閉
バルブＶ１３が設けられ、分岐管３１ｂには投影光学系
ＰＬとの間に開閉バルブＶ１４が、照明光学系（サブチ
ャンバ６）との間に開閉バルブＶ１５がそれぞれ設けら
れている。また、配管３１の別の分岐管３１ｃ（図２参
照）、及び開閉バルブＶ１２を介して、Ｆ₂レーザ光源
３、及びＢＭＵ４などが収納されたケース１内に、所定
純度以上で温度制御されたヘリウムガスが供給される。
そして、図２の制御系４５によって開閉バルブＶ１２〜
Ｖ１５をそれぞれ独立に開閉することで、ケース１、サ
ブチャンバ６（照明光学系）、及び投影光学系ＰＬの内
の所望の少なくとも１つにヘリウムガスを供給すること
が可能となっている。

【００２４】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（wafer)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、ウエハ上の複数の
ショット領域内の１つのショット領域上に位置してい
る。本例の投影光学系ＰＬは、ジオプトリック系（屈折
系）であるが、このような短波長の紫外光を透過できる
硝材は限られているため、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、投影光
学系ＰＬでの紫外パルス光ＩＬの透過率を高めるように
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。

【００２５】このとき、レチクルＲは、レチクルステー
ジ２０上に吸着保持され、レチクルステージ２０は、レ
チクルベース２１上にＸ方向（走査方向）に等速移動で
きると共に、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２０（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。

【００２６】一方、ウエハＷはウエハホルダ２２上に吸
着保持され、ウエハホルダ２２はウエハステージ２３上
に固定され、ウエハステージ２３は定盤２４上に載置さ
れている。ウエハステージ２３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
面に合わせ込むと共に、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２３（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２０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２３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。

【００２７】また、サブチャンバ６内と同様に本例の投
影光学系ＰＬの鏡筒内部の空間（複数のレンズ素子間の
空間）の全体にも、階下のヘリウム循環装置より配管３
１の分岐管３１ｂ、及び開閉バルブＶ１４を介して、所
定の濃度以上で温度制御されたヘリウムガスが供給され
ている。投影光学系ＰＬの鏡筒から漏れ出るヘリウムも
上昇して、環境チャンバ７の天井付近の空間７ａに溜ま
る。

【００２８】更に、本例では、環境チャンバ７の内部に
階下の窒素循環装置（３３〜４０，８２〜８７，８９な
ど）から、配管８８を介して酸素の含有量を極めて低く
抑えると共に、温度、及び圧力が制御された窒素ガス
（Ｎ₂)が供給されている。そして、環境チャンバ７内を
循環した窒素ガスは、例えば環境チャンバ７の底面側の
排気孔（不図示）、及びその環境チャンバ７の側面に接
続された配管９５を介して配管３３に回収され、回収さ
れた窒素ガスは後述のようにその窒素循環装置に戻され
ている。配管９５の途中には開閉バルブＶ１９が設けら
れている。

【００２９】このように本例では、Ｆ₂レーザ光源３の
射出面から主コンデンサレンズ系１９までの紫外パルス
光ＩＬの光路、及び投影光学系ＰＬ内の紫外パルス光Ｉ
Ｌの光路に、１９０ｎｍ程度以下の光に対しても高い透
過率を有するヘリウムガスが供給されている。また、主
コンデンサレンズ系１９から投影光学系ＰＬの入射面ま
で、及び投影光学系ＰＬの射出面からウエハＷの表面ま
では、１９０ｎｍ程度以下の光に対してはあまり透過率
の良くない窒素ガスが供給されているが、その窒素ガス
内を通過する光路は極めて短いため、窒素ガスによる吸
収量も僅かである。なお、窒素ガスは通常の空気（主に
酸素）に比べて２００ｎｍ〜１５０ｎｍ程度の波長の光
に対する透過率が高く、かつ窒素ガスは大気中に多く存
在してヘリウムガスに比べて安価であるため、特に短い
光路の部分に使用する際のコストパフォーマンスが優れ
ている。従って、Ｆ₂レーザ光源３から射出された紫外
パルス光ＩＬは、全体として高い透過率（利用効率）で
ウエハＷの表面に達するため、露光時間（走査露光時
間）を短縮でき、露光工程のスループットが向上する。

【００３０】また、ヘリウムは窒素に比べて熱伝導率が
６倍程度良好であるため、Ｆ₂レーザ光源３内の光学素
子、照明光学系内の光学素子、及び投影光学系ＰＬの光
学素子において紫外パルス光ＩＬの照射によって蓄積さ
れた熱エネルギーは、ヘリウムガスを介して効率的にそ
れぞれケース１、サブチャンバ６のカバー、及び投影光
学系ＰＬの鏡筒に伝導する。また、ケース１、サブチャ
ンバ６のカバー、及び投影光学系ＰＬの鏡筒の熱エネル
ギーは、クリーンルーム内の温度制御された空気、又は
環境チャンバ７内の温度制御された窒素ガスによって階
下等の外部に効率的に廃熱される。従って、照明光学
系、及び投影光学系ＰＬの光学素子の温度上昇が極めて
低く抑えられて、結像性能の劣化が最小限に抑制され
る。更に、ヘリウムは気圧変化に対する屈折率の変化量
が極めて少ないため、例えば投影光学系ＰＬ内での屈折
率変化量が極めて少なくなり、この面でも安定な結像性
能が維持される。

【００３１】次に、本例のヘリウム循環装置につき詳細
に説明する。環境チャンバ７内で、サブチャンバ６から
漏れ出たヘリウム、及び投影光学系ＰＬから漏れ出たヘ
リウムは、窒素に比べて軽いため上昇して天井近傍の空
間７ａに溜まる。但し、空間７ａ内の気体は、ヘリウム
の他に窒素や、環境チャンバ７の外部から入り込む空気
が混じった混合気体である。

【００３２】本例では、環境チャンバ７の外部からその
空間７ａに配管３３が接続され、配管３３は、床Ｆ１に
設けられた開口を通過して階下のヘリウム循環装置に通
じている。更に、ケース１は配管９２によって配管３３
と接続されており、配管９２の途中には開閉バルブＶ１
６が設けられている。また、照明光学系が収納されたサ
ブチャンバ６、及び投影光学系ＰＬ内でヘリウムが供給
される空間もそれぞれ配管９３及び９４によって配管３
３と接続され、配管９３及び９４の途中にはそれぞれ開
閉バルブＶ１７及びＶ１８が設けられている。従って、
図２の制御系４５によって開閉バルブＶ１６，Ｖ１７，
Ｖ１８をそれぞれ独立に開閉することで、ケース１、サ
ブチャンバ６、及び投影光学系ＰＬの内の所望の少なく
とも１つから、有機物や塵埃などを含んだヘリウムガス
を回収することが可能となっている。

【００３３】また、床Ｆ１の底面側の配管３３の途中に
吸引用のポンプ（又はファン）３４が配置されており、
配管３３、及びポンプ３４によってその空間７ａ、及び
ケース１の内部等から吸引された混合気体は、階下のヘ
リウム循環装置に向かう。そして、ポンプ３４を通過し
た混合気体は集塵排水装置３５に達し、ここで後の断熱
圧縮冷却の通路の目詰まり避けるために、微少な塵埃、
及び水分が除去される。即ち、集塵排水装置３５には、
例えばＨＥＰＡフィルタ（high efficiency particulat
e air-filter）、又はＵＬＰＡフィルタ（ultra low pe
netration air-filter）が備えられている。

【００３４】更に、集塵排水装置３５で塵埃や水分など
が除去された混合気体は配管３６を通って不純物除去装
置８０に達し、ここで混合気体に含まれる塵埃及び水分
以外の不純物（汚染物質）が除去される。ここで除去さ
れる不純物は、Ｆ₂レーザ光源３、照明光学系、及び投
影光学系ＰＬの光学素子の表面に付着してその曇りの原
因となる物質、あるいは露光光の光路内に浮遊して照明
光学系や投影光学系ＰＬの透過率（照度）若しくは照度
分布などを変動させる物質、又はウエハＷ（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
物質などである。

【００３５】本例の不純物除去装置８０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、
環境チャンバ７、照明光学系、及び投影光学系ＰＬの内
部に存在するシロキサン（siloxane: Ｓｉ−Ｏの鎖が軸
となる物質）又はシラザン（silazane: Ｓｉ−Ｎの鎖が
軸となる物質）などのシリコン系有機物が除去される。

【００３６】ここで、シロキサンの１つである、Ｓｉ−
Ｏの鎖が軸となった「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シリコン系の接着剤、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、更に紫外
光が当たると酸化されて、光学素子表面におけるＳｉＯ
₂系の曇り物質となる。

【００３７】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ヘキサ・メチル・ジ・シ
ラザン（hexamethyldisilazane: 以下「ＨＭＤＳ」とい
う）がある。ＨＭＤＳは、水と反応してシラノール（si
lanol)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、更に
紫外光が当たると酸化されて、光学素子表面におけるＳ
ｉＯ₂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更に光学素子表面を曇り易くする。

【００３８】ところで、照明光学系や投影光学系ＰＬの
光学素子の表面などに付着した有機物（例えば炭化水素
（hydrocarbon)）が光洗浄によって分解され、ヘリウム
ガスに混入するが、本例では不純物除去装置８０によっ
てこの炭化水素も除去される。更に、前述のシリコン系
有機物だけでなく、環境チャンバ７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、
本例ではこれら可塑剤や難燃剤なども不純物除去装置８
０で除去される。なお、クリーンルーム内に浮遊するア
ンモニウムイオンや硫酸イオンなどが環境チャンバ７内
に進入しても、これらのイオンも不純物除去装置８０で
除去される。また、本例では集塵排水装置３５よりも下
流側に不純物除去装置８０を設けたが、これを集塵排水
装置３５よりも上流側に設けてもよいし、あるいは集塵
排水装置３５内のＨＥＰＡフィルタ、又はＵＬＰＡフィ
ルタと不純物除去装置８０内の活性炭フィルタなどとを
一体的に構成してもよい。

【００３９】さて、不純物除去装置８０を通過した混合
気体は、配管３６を経て冷凍装置３７に達し、ここで断
熱圧縮冷却によって液体窒素温度まで冷却される。これ
によって、窒素及び空気の成分は液化するため、液化し
た窒素を含む空気の成分と気体のままのヘリウムとを容
易に分離できる。冷凍装置３７内で液化した主に窒素
（Ｎ₂)よりなる空気の成分は、配管３８及びこの途中に
配置された吸引用のポンプ３９を介して図２のボンベ４
０に回収される。ボンベ４０内で気化した窒素等の空気
の成分は、例えば再利用（リサイクル）することができ
る。一方、図１の冷凍装置３７内で気体のまま存在する
ヘリウムは、配管４１及びこの途中に配置された吸引用
のポンプ（又はファン）４２を介して、図２の混合温調
装置４３の第１の流入口に向かう。

【００４０】図２において、混合温調装置４３の第２の
流入口には、高純度のヘリウムガスが高圧で封入された
ボンベ４６から、配管４７及び開閉バルブ４８を介して
高純度のヘリウムガスが供給されている。なお、ボンベ
４６内に液化したヘリウムを収納しておいてもよい。更
に、図１の冷凍装置３７を介して回収されたヘリウムが
通過する配管４１内の、混合温調装置４３に対する流入
口の近傍にヘリウムの濃度（又は純度）を計測するため
のヘリウム濃度計４４が設置され、この測定データがコ
ンピュータよりなる制御系４５に供給されている。制御
系４５は、ヘリウム濃度計４４で測定される回収された
ヘリウムの濃度が所定の許容値に達しないときに、開閉
バルブ４８を開放して、ボンベ４６から混合温調装置４
３内に高純度のヘリウムを加える。そして、ヘリウム濃
度計４４で測定されるヘリウム濃度がその許容値以上で
あるときには、制御系４５は開閉バルブ４８を閉じる。
また、露光動作が行われない期間でも、開閉バルブ４８
は閉じられている。なお、ヘリウム濃度計の代わりに酸
素濃度を検出するセンサを用いるようにし、酸素濃度が
その許容値以下であるときには開閉バルブ４８を閉じて
おくように制御してもよい。

【００４１】更に、混合温調装置４３は、回収されたヘ
リウム、及びボンベ４６からのヘリウムを所定の気圧範
囲内で混合してから所定の温度及び湿度に制御し、温
度、圧力、及び湿度が制御されたヘリウムを配管３１に
供給する。集塵排水装置３５から混合温調装置４３まで
が本例のヘリウム循環装置を構成している。また、配管
３１は、上階の床Ｆ１に設けられた開口を通過して上階
のクリーンルーム内に達していると共に、配管３１の途
中で、かつ床Ｆ１の底面側に送風用のポンプ（又はファ
ン）３２が設置され、床Ｆ１の上面側に開閉バルブＶ１
１が設置されている。そして、混合温調装置４３によっ
て所定の気圧の範囲内で、所定の濃度以上であると共
に、所定の温度、圧力、及び湿度に制御されたヘリウム
ガスは、配管３１に供給された後、ポンプ３２によって
送風されながら配管３１の分岐管３１ａ，３１ｂ及び３
１ｃを介して、図１の床Ｆ１上の投影露光装置のサブチ
ャンバ６内、投影光学系ＰＬ内、及びケース１内にそれ
ぞれ供給されている。

【００４２】また、図２において、配管３１内の開閉バ
ルブＶ１１よりも上流側（ポンプ３２側）に、ヘリウム
ガスに混入している不純物（前述のシリコン系有機物な
どを含む）の濃度を検出する不純物濃度計９０が配置さ
れており、その測定値に基づいて制御系４５が開閉バル
ブＶ１１の開閉、即ちヘリウムの供給、及びその停止を
制御している。この不純物濃度計９０で計測される不純
物の濃度が所定の許容値以上となったときは、開閉バル
ブＶ１１を閉じて投影露光装置へのヘリウムの供給を停
止し、例えば図１の不純物除去装置８０のフィルタ交換
を行う。あるいは回収したヘリウムを不純物と共にその
ヘリウム循環装置外に放出する。しかる後、開閉バルブ
Ｖ１１を開けてヘリウムの供給を再開すると共に、図１
の開閉バルブＶ１２〜Ｖ１８も開けてヘリウムを循環さ
せる。そして、一例として不純物の濃度が許容値よりも
低いことが確認された時点で開閉バルブＶ１６〜Ｖ１８
を閉じる。更に、ケース１、サブチャンバ６、及び投影
光学系ＰＬ内でのヘリウムの濃度がそれぞれ所定値に達
した時点で開閉バルブＶ１２〜Ｖ１５を順次閉じてい
く。

【００４３】そして、図１のウエハステージ２３に設け
られた光検出器（不図示）を用いて、投影光学系ＰＬの
露光光（紫外パルス光ＩＬ）に対する透過率（又はウエ
ハＷ上での照度）、更にはレチクルＲ又はウエハＷ上で
の照度分布を検出し、これらの検出結果に基づいてウエ
ハＷへの露光を開始する。なお、前述のフィルタ交換、
又は回収したヘリウムの放出の代わりに、回収したヘリ
ウムを保存するためのボンベ（後述の図３中のボンベ５
０に相当する）を別のボンベと交換し、別の再生工場な
どでその純度を高めるようにし、環境チャンバ７にはボ
ンベ４６内の高純度のヘリウムを供給するようにしても
よい。また、不純物濃度計９０は配管３１の内部以外の
位置に配置してもよく、例えば配管４１内、又は配管３
６内で不純物除去装置８０よりも下流側に配置してもよ
い。

【００４４】更に、本例の投影露光装置の稼働の立ち上
げ時、若しくは長時間停止後の再稼働時、あるいは照明
光学系、及び投影光学系ＰＬの光洗浄開始時、若しくは
その終了後などでは、図２の制御系４５によって配管３
１の開閉バルブＶ１１を閉じ、かつ図１の配管９２〜９
４の開閉バルブＶ１６〜Ｖ１８を開けた状態で、ポンプ
３４によってケース１、サブチャンバ６、及び投影光学
系ＰＬ内の気体（ヘリウムなど）を吸引するものとす
る。このとき、環境チャンバ７の上部空間７ａ内の混合
気体が配管３３に流入しないように、配管３３の流入口
付近に設けられる開閉バルブ（不図示）を閉じておくこ
とが望ましい。しかる後、開閉バルブＶ１６〜Ｖ１８を
閉じると共に、開閉バルブＶ１１を開けてケース１、サ
ブチャンバ６、及び投影光学系ＰＬにそれぞれヘリウム
を供給し、その内部でのヘリウム濃度が所定値に達した
ものから順に対応する開閉バルブＶ１２〜Ｖ１５を閉じ
ていき、開閉バルブＶ１２〜Ｖ１５が全て閉じられた後
でバルブＶ１１を閉じる。これにより、ウエハＷの露光
動作、又はその準備動作などの開始が可能となる。

【００４５】図示していないが、ケース１、サブチャン
バ６、及び投影光学系ＰＬの内部にはそれぞれヘリウム
濃度計又は酸素濃度計が設けられており、制御系４５は
この濃度計の出力に基づいて開閉バルブＶ１２〜Ｖ１５
の開閉を制御する。このとき、ケース１、サブチャンバ
６、及び投影光学系ＰＬでそれぞれヘリウムの濃度がそ
の許容値に達する、あるいは酸素濃度がその許容値以下
となるまでＦ₂レーザ光源３の発振、即ちウエハＷの露
光が禁止されるようになっている。なお、環境チャンバ
７内、特に照明光学系（コンデンサーレンズ１９）と投
影光学系ＰＬとの間、及び投影光学系ＰＬとウエハＷと
の間にそれぞれ窒素濃度計又は酸素濃度計を配置し、更
にこの濃度計の出力を併用して前述と同様にＦ₂レーザ
光源３の発振を制御してもよい。

【００４６】また、投影露光装置の稼働中にケース１、
サブチャンバ６、及び投影光学系ＰＬの少なくとも１
つ、例えば投影光学系ＰＬの内部でのヘリウム濃度が所
定値よりも低くなったときは、開閉バルブＶ１１，Ｖ１
４を開けてヘリウムを供給する。このとき、投影光学系
ＰＬ内、特に光学素子間での圧力を変化させないよう
に、混合温調装置４３やポンプ３２などによってその供
給するヘリウムガスの流量や圧力などを調整しておく。
これは、圧力変化による投影光学系ＰＬの結像特性の変
化、及びレチクルＲ又はウエハＷ上での照度、又はその
分布の変化を防止するためである。図示していないが、
照明光学系（サブチャンバ６）及び投影光学系ＰＬの内
部にはそれぞれ圧力センサが設けられており、制御系４
５はこれらの圧力センサの測定値に基づいてヘリウムガ
スの流量や圧力などを制御する。なお、照明光学系、及
び投影光学系ＰＬの内部にそれぞれ温度センサ、及び湿
度センサを更に配置し、それらのセンサの測定値も利用
してヘリウムガスの温度や湿度をより正確に制御するよ
うにしてもよい。

【００４７】このように本例では、投影露光装置の露光
光（紫外パルス光ＩＬ）の光路の大部分を流れるように
供給されたヘリウムガスの大部分は、環境チャンバ７の
上部空間７ａを介して、あるいはケース１、サブチャン
バ６、及び投影光学系ＰＬから直接、配管３３を通って
階下のヘリウム循環装置に回収されているため、高価な
ヘリウムの使用量を減らすことができる。従って、露光
光に対する透過率を高め、光学素子の冷却効率を高めた
上で、投影露光装置の運転コストを低減することができ
る。

【００４８】なお、上記の実施の形態において、図１の
冷凍装置３７と混合温調装置４３との間に、回収したヘ
リウムを保存するためのボンベ（例えば後述する図３中
のボンベ５０に相当するもの）を更に設けてもよい。こ
の場合、大量に保存できるようにするために、コンプレ
ッサによってヘリウムを１００〜２００気圧程度に圧縮
してそのボンベに収納することが望ましい。これによっ
て体積はほぼ１／１００〜１／２００に減少する。更
に、タービン等を用いた液化機によってヘリウムを液化
して蓄積してもよい。液化によってヘリウムの体積はほ
ぼ１／７００に減少できる。このように高圧縮、又は液
化したヘリウムを再利用する際に、例えば１気圧程度の
状態に戻したときには、膨張によって温度が下がるた
め、ヒータ等での加熱温度管理が必要となる。また、圧
力を一定にするためのバッファ空間を設けることが望ま
しい。更に、混合温調装置４３の上流側（ポンプ４２
側）に開閉バルブを設け、回収したヘリウムを保存する
ボンベから取り込むヘリウムの量を調整したり、あるい
はその流路（配管４１）の開閉を制御するようにしても
よい。この開閉バルブと配管４７の開閉バルブ４８とを
併用することで、配管３１に送るヘリウムの濃度調整を
より一層容易に行うことができる。

【００４９】なお、上記の実施の形態では、ヘリウムガ
スは露光光の光路の大部分を流通するように供給されて
いるが、更にその光路の全部を覆うと共に、かつレチク
ルステージ２０やウエハステージ２３の冷却効率も高め
るために、環境チャンバ７内の全体にヘリウムガスを供
給するようにしてもよい。この場合でも、大部分のヘリ
ウムは回収されるため、運転コストの上昇は僅かであ
る。

【００５０】また、上記の実施の形態では、混合温調装
置４３によって回収されたヘリウムと高純度のヘリウム
とを混合しているが、回収されたヘリウムの濃度（純
度）が低いような場合には、単に混合しても急速には投
影露光装置側に供給されるヘリウムの濃度を許容範囲ま
で高められない恐れがある。このような場合には、回収
されたヘリウムは別のボンベに蓄えて、別の再生工場等
で純度を高めるようにして、投影露光装置にはボンベ４
６内の高純度のヘリウムを供給するようにしてもよい。

【００５１】なお、図１の投影露光装置では開閉バルブ
Ｖ１１〜Ｖ１８を用いて、ケース１、サブチャンバ６、
及び投影光学系ＰＬ内にそれぞれヘリウムを充填（封
入）しておくものとしたが、本例ではヘリウム循環装置
を備えているので、例えば開閉バルブＶ１６〜Ｖ１８を
閉じた状態で、ケース１、サブチャンバ６、及び投影光
学系ＰＬからそれぞれ漏れ出すヘリウムを補充するよう
に、ヘリウムの流量を調整しながら常時供給するように
してもよい。あるいは、開閉バルブＶ１１〜Ｖ１８を開
いたまま所定流量でヘリウムを常時供給するようにして
もよい。後者の方法では、特に開閉バルブＶ１１〜Ｖ１
８を設けなくてもよい。このとき、照明光学系、及び投
影光学系ＰＬの内部にそれぞれ設けられる圧力センサ
（不図示）の測定値に基づいて、その内部での圧力がほ
ぼ一定値に維持されるように、その供給するヘリウムの
流量や圧力などを制御すればよい。

【００５２】ここで、前述のようにヘリウムを常時供給
する場合、不純物濃度計９０で計測される不純物の濃度
が所定の許容値に達した時点で開閉バルブＶ１１を閉じ
るようにしているが、このとき投影露光装置全体の動作
を統轄制御する主制御系（不図示）は露光装置本体での
動作を確認し、例えばウエハの露光処理の途中であると
きには、制御系４５に対してその露光処理が終了するま
で開閉バルブＶ１１を閉じる動作（閉成）を待つように
指令を送るようにする。又は、その主制御系は、不純物
の濃度が許容値に達する直前では、次のウエハの露光処
理を開始させることなく開閉バルブＶ１１を閉じさせ
て、前述のように不純物濃度を所定値以下に下げる動作
を開始させるようにしてもよい。

【００５３】また、本例では前述の不純物の混入を考慮
して、ケース１、サブチャンバ６、及び投影光学系ＰＬ
内のヘリウムを交換する、あるいはヘリウムを循環させ
るために、ケース１、サブチャンバ６、及び投影光学系
ＰＬの各々と配管３３とを配管９２〜９４で接続した。
しかしながら、回収したヘリウムを精度良く浄化（純
化）でき、不純物の混入が無視できる程度であり、照明
光学系や投影光学系ＰＬの内部で不純物がほぼ発生しな
い状態であれば、その配管９２〜９４（及び開閉バルブ
Ｖ１６〜Ｖ１８）は設けなくともよい。このとき、更に
開閉バルブＶ１１〜Ｖ１５を設けなくともよい。この場
合、ケース１、サブチャンバ６、及び投影光学系ＰＬか
らそれぞれヘリウムが漏れ出すので、それを補充する、
即ちヘリウム濃度が許容値以上に維持されるように、ヘ
リウムを常時若しくは随時（又は定期的に）供給すれば
よい。

【００５４】更に、本例では図１のＦ₂レーザ光源３と
ＢＭＵ４とをケース１内に収納するものとしたが、Ｆ₂
レーザ光源３とは別にＢＭＵ４などを筐体に収納し、Ｆ
₂レーザ光源３とその筐体とにそれぞれヘリウムを供給
するようにしてもよい。このとき、Ｆ₂レーザ光源３と
その筐体とを機械的に接続し、両者の仕切板としてＦ ₂
レーザが透過するガラスプレートを設ければよい。この
とき、Ｆ₂レーザ光源３の全体を筐体内に収納してもよ
いし、あるいは光源３内に設けられるリアミラー、フロ
ントミラー、及び波長選択素子（プリズム、又はグレー
ティング等を含む）等の光学素子とレーザガスチューブ
とを筐体内に配置するだけでもよい。

【００５５】次に、本例の窒素循環装置につき詳細に説
明する。本例では、図２の配管８８を介して図１の環境
チャンバ７内に窒素ガス（Ｎ₂)を供給すると共に、配管
９５，３３を介してその環境チャンバ７から窒素を回収
している、即ち環境チャンバ７内で窒素を循環させてい
る。さて、図１の冷凍装置３７でヘリウムなどと分離さ
れた窒素は、ポンプ３９によって吸引されて配管３８を
通って図２のボンベ４０に回収される。更に、ボンベ４
０内の窒素は、ポンプ８３によって吸引されて配管８１
を通って温調装置８６に送られる。配管８１の途中には
開閉バルブＶ２１が設けられると共に、温調装置８６に
送られる窒素の濃度を計測する窒素濃度計（又は酸素濃
度計）８２が設置されており、この濃度計の測定値が制
御系４５に供給されている。制御系４５は、濃度計８２
で計測される窒素濃度が所定値に達していないときに、
窒素ボンベ８４と温調装置８６とを接続する配管８５の
開閉バルブＶ２２を開放して、ボンベ８４から温調装置
８６に高純度の窒素を供給する。一方、窒素濃度がその
所定値以上であるときには、制御系４５は開閉バルブＶ
２２を閉じておく。なお、濃度計８２で計測される窒素
濃度が極端に低いときは、開閉バルブＶ２１を閉じて窒
素ボンベ８４からの窒素のみを温調装置８６に送るよう
にしてもよい。そして、濃度計８２で計測される窒素濃
度が許容値（前述の所定値よりも小さい値）に達した時
点で、開閉バルブＶ２１を開放すればよい。

【００５６】更に温調装置８６は、回収、浄化された窒
素と窒素ボンベ８４からの窒素とを混合して所定の温
度、圧力、湿度に制御し、この温度、圧力、及び湿度が
制御された窒素ガスを床Ｆ１を貫通する配管８８に供給
する。配管８８の途中で、床Ｆ１の底面側に送風用のポ
ンプ（又はファン）８７が設けられており、このポンプ
８７によって窒素が図１の配管８８の分岐管８８ａ，８
８ｂを通って環境チャンバ７内に供給される。分岐管８
８ａは、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間の露光光の光
路に向けて窒素ガスを吹き出し、分岐管８８ｂはサブチ
ャンバ６と投影光学系ＰＬとの間の露光光の光路（レチ
クルＲの上下の空間）に向けて窒素ガスを吹き出してい
る。

【００５７】また、配管８８には床Ｆ１の上面側に開閉
バルブＶ２３が設置され、開閉バルブＶ２３よりも上流
側（ポンプ８７側）の配管８８内に、窒素に混入してい
る不純物（前述のシリコン系有機物などを含む）の濃度
を検出する不純物濃度計８９が配置されている。この不
純物濃度計８９で計測される不純物濃度が所定の許容値
以上となったときは、制御系４５は、開閉バルブＶ２３
を閉じて投影露光装置への窒素の供給を停止し、例えば
不純物除去装置８０のフィルタ交換を行う。あるいは、
回収した窒素を不純物と共にその窒素循環装置外に放出
する。しかる後、開閉バルブＶ２３（及び開閉バルブＶ
２４，Ｖ２５）を開けて窒素の供給を再開すると共に、
図１の配管９５の開閉バルブＶ１９も開けて窒素を循環
させる。そして、不純物濃度が許容値よりも低いことが
確認された時点で、開閉バルブＶ１９を閉じる。更に、
環境チャンバ７内での窒素濃度が所定値に達した時点で
開閉バルブＶ２４，Ｖ２５を順次閉じていく。そして、
ウエハステージ２３に設けられた光検出器（不図示）を
用いて、投影光学系ＰＬの透過率（又はウエハＷ上での
照度）、更にはレチクルＲ又はウエハＷ上での照度分布
を検出し、これらの検出結果に基づいてウエハＷへの露
光を開始する。

【００５８】なお、上記の実施の形態において、環境チ
ャンバ７内での窒素濃度が所定値に達した時点で窒素の
供給を停止し、配管８８（又はその分岐管８８ａ，８８
ｂ）、及び配管９５をそれぞれ開閉バルブＶ２３（又は
開閉Ｖ２４，Ｖ２５）、及び開閉バルブＶ１９で閉じる
と共に、環境チャンバ７内での窒素濃度が所定値よりも
低くなったときに、開閉バルブＶ２３（及び開閉バルブ
Ｖ２４，Ｖ２５）を開けて窒素を供給するようにしても
よい。

【００５９】また、前述のフィルタ交換、又は回収した
窒素の放出の代わりに、回収した窒素を保存するボンベ
４０を別のボンベと交換し、別の再生工場などでその純
度を高めるようにし、環境チャンバ７には窒素ボンベ８
４内の高純度の窒素を供給するようにしてもよい。ま
た、不純物濃度計８９は配管８８の内部以外の位置に配
置してもよく、例えば配管８１内、又は配管３６内で不
純物除去装置８０よりも下流側に配置してもよい。特に
後者の配置では、前述の不純物濃度計９０を設ける必要
がなくなる、即ちヘリウム供給装置と窒素供給装置とで
１つの不純物濃度計を兼用することが可能となる。

【００６０】更に、図示していないが、環境チャンバ７
内には窒素濃度計又は酸素濃度計が設けられており、環
境チャンバ７内での窒素濃度が所定の許容値を下回らな
いように、制御系４５はその濃度計の出力に基づいて開
閉バルブＶ２３〜Ｖ２５の開閉を制御する。また、環境
チャンバ７内には温度センサ、圧力センサ、及び湿度セ
ンサ（不図示）も配置されており、環境チャンバ７内で
の温度、圧力、及び湿度がそれぞれ所定値にほぼ維持さ
れるように、制御系４５はそれらセンサの測定値に基づ
いて、温調装置８６やポンプ８７などによってその供給
する窒素の流量、温度、圧力、及び湿度などを調整す
る。

【００６１】ところで、本例では図１において、配管８
８の第１の分岐管８８ａの排出口を投影光学系ＰＬとウ
エハＷとの間の近傍に設置し、投影光学系ＰＬとウエハ
Ｗとの間を窒素が流れるようにしている。一方、配管８
８の第２の分岐管８８ｂは更に２つに分岐され、一方の
排出口はコンデンサレンズ１９とレチクルＲとの間の近
傍に設置され、他方の排出口はレチクルＲと投影光学系
ＰＬとの間に設置されている。そこで、分岐管８８ａ，
８８ｂからそれぞれ窒素が常時噴き出されるように、開
閉バルブＶ１９の開閉を制御して環境チャンバ７内で窒
素を循環させるとよい。この場合、照明光学系（コンデ
ンサレンズ１９）と投影光学系ＰＬとの間、及び投影光
学系ＰＬとウエハＷとの間に純度の高い窒素を優先的に
供給することができるので、レチクルＲ又はウエハＷの
交換時などに環境チャンバ７の開閉によってその内部の
窒素濃度が低下しても、その交換動作終了後直ぐに露光
動作又は準備動作を開始することができ、スループット
の低下を最小限に抑えることが可能となる。また、分岐
管８８ａ，８８ｂを設けずに配管８８を環境チャンバ７
に接続しただけで窒素を循環させる場合に比べて窒素の
供給量を少なくすることができる。更に、露光光の照射
時にウエハＷ（レジスト表面）から発生する飛散粒子
（汚染物質）が投影光学系ＰＬ（最もウエハ側の光学素
子の表面）に付着することを大幅に低減することもでき
る。なお、環境チャンバ７内で窒素を循環させる場合、
その汚染物質が窒素と共にその外部に排出され、環境チ
ャンバ７内でのクリーン度を高めることができる。

【００６２】なお、本例では環境チャンバ７内を窒素雰
囲気としたが、例えば不純物が除去された空気を環境チ
ャンバ７に供給し、前述のよう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との間に
窒素を供給してその両空間を窒素雰囲気とするだけでも
よい。このとき、窒素の代わりにヘリウムを供給するよ
うにしてもよく、この場合は窒素循環装置を設ける必要
がなくなり、例えば配管３１と分岐管８８ａ，８８ｂと
を接続して、上記両空間にそれぞれヘリウムを供給すれ
ばよい。また、環境チャンバ７に供給する空気として、
前述の有機物などが除去された化学的にクリーンなドラ
イエア（例えば湿度が５％程度以下）を用いてもよい。
なお、この構成はＡｒＦエキシマレーザを露光用光源と
して用いる投影露光装置に対して特に有効であり、この
場合はケース１、サブチャンバ６、及び投影光学系ＰＬ
にそれぞれ窒素を供給するようにしてもよいし、あるい
はケース１、及びサブチャンバ６には窒素を供給し、投
影光学系ＰＬにはヘリウムを供給するようにしてもよ
い。

【００６３】また、本例では環境チャンバ７内に窒素
（又はヘリウム）などを供給するものとしたが、露光用
照明光の波長域によっては環境チャンバ７内に化学的に
クリーンで、かつ温度制御された空気（前述のドライエ
ア）を供給するだけでもよい。例えば、露光波長が１９
０ｎｍ程度以上であれば、環境チャンバ７内を空気雰囲
気としてもよい。この場合、ケース１、サブチャンバ
６、及び投影光学系ＰＬにそれぞれ供給されるヘリウ
ム、又は窒素などを回収する循環装置と同様に、環境チ
ャンバ８に供給されるドライエアを回収するドライエア
循環装置を設けてもよく、例えば配管３３を介さずに配
管９５のみによって環境チャンバ７とそのドライエア循
環装置とを接続してもよい。

【００６４】更に、前述したヘリウム循環装置と同様
に、回収した窒素をコンプレッサによって１００〜２０
０気圧程度に圧縮するか、あるいはタービンなどを用い
た液化機によって液化してボンベ４０に保存するように
してもよい。なお、分岐管８８ａ，８８ｂにそれぞれ設
けた開閉バルブＶ２４，Ｖ２５は、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
の一方のみに窒素を供給可能とするものであり、両空間
に窒素を同時に供給する場合には開閉バルブＶ２４，Ｖ
２５を設けなくてもよい。

【００６５】また、本例では照明光学系と投影光学系Ｐ
Ｌとの間、及び投影光学系ＰＬとウエハＷとの間にそれ
ぞれ窒素を流すようにしたが、分岐管８８ａ，８８ｂを
設けず、単に環境チャンバ７に配管８８を接続して、環
境チャンバ７内での窒素濃度が所定値以上となった時点
で開閉バルブＶ２３を閉じるようにしてもよい。また、
分岐管８８ａ，８８ｂの有無にかかわらず、開閉バルブ
Ｖ２３，Ｖ１９を開けたまま所定流量で窒素を供給して
環境チャンバ７内で窒素を循環させるようにしてもよ
い。この場合、特に開閉バルブＶ２３，Ｖ１９を設けな
くてもよい。

【００６６】更に、本例では照明光学系の大部分をサブ
チャンバ６に収納し、サブチャンバ６の一部を環境チャ
ンバ７内に設置したが、例えばサブチャンバ６の全てを
環境チャンバ７内に設置してもよい。この場合、サブチ
ャンバ６から漏れ出すヘリウムの回収率を向上させるこ
とができる。また、環境チャンバ７外に設置されるサブ
チャンバ６の一部から漏れ出すヘリウムをも回収するた
めに、環境チャンバ７外のサブチャンバ６を所定の筐体
で覆い、その筐体上部に配管３３の別の流入口を接続し
てもよい。

【００６７】また、本例ではケース１、サブチャンバ
６、及び投影光学系ＰＬにそれぞれ単一の気体（窒素、
又はヘリウム）を供給するものとしたが、例えば窒素と
ヘリウムとを所定比で混合した気体を供給するようにし
てもよい。この場合、ヘリウム循環装置の配管３１に対
してその開閉バルブＶ１１よりも下流側で窒素循環装置
の配管８８を接続すればよい。なお、混合気体は窒素と
ヘリウムとの組み合わせに限られるものではなく、ネオ
ン、水素などと組み合わせてもよい。また、環境チャン
バ７に供給する気体も前述の混合気体であってもよい。

【００６８】次に、本発明の第２の実施の形態につき図
３を参照して説明する。本例は複数台の投影露光装置か
らのヘリウムを１台のヘリウム回収装置で回収するもの
であり、図３において、図１、図２に対応する部分には
同一符号を付してその詳細説明を省略する。なお、図
１、図２中に示したケース１、サブチャンバ６、及び投
影光学系ＰＬの各々と配管３３とを接続する配管９２〜
９４、及び環境チャンバ７と配管３３とを接続する配管
９５は図示省略している。

【００６９】図３は、本例の複数台の投影露光装置、及
び１台のヘリウム回収装置を示す断面図であり、この図
３において、床Ｆ１上に複数個の環境チャンバ７Ａ，７
Ｂ，７Ｃが設置され、各環境チャンバ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ
内にそれぞれ図１の露光本体部２６と同様の露光本体部
が設置され、かつ不図示の露光光源が近接して配置され
ている。そして、環境チャンバ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ内にそ
れぞれ階下の不図示のヘリウム供給装置から所定の純度
以上のヘリウムガスが供給されている。そして、環境チ
ャンバ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ内に供給されて内部の天井近傍
の空間に上昇したヘリウム、窒素、及び空気の混合気体
は、それぞれ配管３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃを介して共通
配管４９に導かれている。共通配管４９は、床Ｆ１の開
口を通過して階下の床Ｆ２上のヘリウム回収装置に通じ
ている。共通配管４９の床Ｆ１の底面側には吸引用のポ
ンプ３４が設置されている。

【００７０】階下のヘリウム回収装置において、共通配
管４９及び吸引用のポンプ３４を介して回収されたヘリ
ウム、窒素、及び空気の混合気体は、集塵排水装置３
５、不純物除去装置８０、配管３６を経て冷凍装置３７
に達し、冷凍装置３７で液化された窒素はボンベ４０に
回収される。そして、冷凍装置３７で液化されなかった
ヘリウムは、配管４１及び吸引用のポンプ４２によって
ヘリウムを蓄積するためのボンベ５０に例えば高圧で圧
縮されて回収される。回収されたヘリウムは、ボンベ５
０に設けられた配管５１を介して、純度を高めるための
再生工場、又は図１中に示したヘリウム供給装置に供給
される。

【００７１】ところで、前述の第１実施の形態（図１、
図２）で説明したように、図３中のヘリウム回収装置
（３３Ａ〜３３Ｃ，３４〜４２，４９，５０）は窒素回
収装置を兼ねている。そこで、複数台の投影露光装置と
１台の窒素供給装置（図２中の配管８１〜配管８８まで
の部材）とを接続し、この窒素供給装置によってボンベ
４０に保存された窒素を複数台の投影露光装置にそれぞ
れ供給するようにしてもよい。これにより、複数台の投
影露光装置で１台の窒素循環装置を兼用することが可能
となる。

【００７２】このように本例では、複数台の露光装置に
対して１台のヘリウム回収装置、及び窒素循環装置で対
応しているため、回収コストが低減されている。次に、
図４を参照して図１及び図２の第１の実施の形態の投影
露光装置の変形例につき説明する。本例は、環境チャン
バ７内に配置されるレチクルステージ２０とウエハステ
ージ２３とをそれぞれサブチャンバＣＨ１，ＣＨ２内に
収納したものであり、図４において、図１に対応する部
分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。

【００７３】図４において、サブチャンバＣＨ１は照明
光学系（コンデンサレンズ１９）と投影光学系ＰＬとの
間の光路が空気に曝されないように、その間の空間を密
閉して窒素雰囲気とするものであり、配管８８の分岐管
８８ｂ、及び配管３３に接続される配管９６が接続さ
れ、配管９６には開閉バルブＶ２０が設けられている。
図４では、サブチャンバＣＨ１は投影光学系ＰＬと接続
されているが、実際にはサブチャンバＣＨ１の振動が投
影光学系ＰＬに伝わらない構造となっている。なお、サ
ブチャンバＣＨ１はサブチャンバ６と一体的に構成して
もよく、更にはサブチャンバＣＨ１を投影光学系ＰＬが
固定される架台とは別の架台を介して床Ｆ１上に固定し
てもよい。

【００７４】一方、サブチャンバＣＨ２は床Ｆ１（正確
には露光装置本体が配置されるベースプレート）上に固
定されると共に、投影光学系ＰＬ（最もウエハ側の光学
素子）とウエハＷとの間の光路が空気に曝されないよう
に、その間の空間を密閉して窒素雰囲気とするものであ
り、配管８８の分岐管８８ａ、及び配管９５が接続され
ている。また、サブチャンバＣＨ１と同様にサブチャン
バＣＨ２もその振動が投影光学系ＰＬに伝わらない構造
となっている。

【００７５】なお、サブチャンバＣＨ１，ＣＨ２ではそ
の内部の窒素濃度が所定値以上となった時点でその前後
の開閉バルブ（開閉バルブＶ２５とＶ２０、又は開閉バ
ルブＶ２４とＶ１９）を閉じるようにしてもよいし、あ
るいはそれらの開閉バルブを開けたまま所定流量で窒素
を循環させるようにしてもよい。また、サブチャンバＣ
Ｈ１，ＣＨ２にそれぞれ配管３１の分岐管を接続して、
窒素の代わりにヘリウムを供給するようにしてもよい。

【００７６】図示していないが、ウエハステージ２３の
位置情報を検出するレーザ干渉計、ウエハＷ上のアライ
メントマーク等を検出するオフ・アクシス方式のアライ
メント光学系、及びウエハＷの表面位置を検出する斜入
射光方式の位置検出光学系の少なくとも一部はサブチャ
ンバＣＨ２内に配置されている。なお、アライメント光
学系や位置検出光学系の光源、及びディテクタ等はサブ
チャンバＣＨ２の外に配置することが好ましい。また、
レチクルステージ２０、及びウエハステージ２３の位置
制御に用いるレーザ干渉計（不図示）もそれぞれサブチ
ャンバＣＨ１，ＣＨ２内に配置されている。

【００７７】更に、本例では循環チャンバ７は空調機
（不図示）と接続されており、サブチャンバ６，ＣＨ
１，ＣＨ２以外の空間で、前述の不純物（有機物等）が
除去され、かつ温度、圧力、及び湿度が制御された空気
が循環され、環境チャンバ７内の環境（温度等）がほぼ
一定に維持されるようになっている。なお、環境チャン
バ７内の空気がサブチャンバＣＨ１，ＣＨ２に混入しな
いように、サブチャンバＣＨ１，ＣＨ２内の圧力を環境
チャンバ７内の圧力よりも高く設定しておくことが望ま
しい。

【００７８】このように本例では、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
での露光光（紫外パルス光ＩＬ）の減衰を防止すること
ができると共に、環境チャンバ７の内部全体を窒素雰囲
気にする場合に比べて窒素の供給量（使用量）が少なく
て済み、かつ露光光の照射によってレジスト表面から発
生する汚染物質を効率よくサブチャンバＣＨ２の外に排
出することができる。なお、本例はサブチャンバＣＨ
１，ＣＨ２、及び上記空調機以外の構成は図１と同一で
あり、第１及び第２の実施の形態で説明した変形例もそ
のまま適用することができる。例えば、サブチャンバＣ
Ｈ２内で分岐管８８ａを延長して、図１と同様に投影光
学系ＰＬとウエハＷとの間に窒素を噴き付ける（流す）
ようにしてもよく、これによって投影光学系ＰＬへの汚
染物質の付着量が低減でき、かつ汚染物質の回収（排
出）を効率よく行うことができる。

【００７９】なお、本例ではサブチャンバＣＨ１，ＣＨ
２にそれぞれ窒素、又はヘリウムを供給するものとした
が、これら以外の不活性ガス（ネオン、水素等）、又は
これらを組み合わせた混合気体を供給してもよいし、あ
るいは露光光の波長によっては（例えば波長が１９０ｎ
ｍ程度以上の場合には）前述した化学的にクリーンなド
ライエアを供給するようにしてもよい。また、サブチャ
ンバＣＨ１，ＣＨ２にそれぞれ窒素等を供給する代わり
に、その内部を真空としてもよい。

【００８０】さて、図１〜図４に示した投影露光装置で
はアライメント光学系や斜入射光方式の焦点検出光学系
等を図示していないが、照明光学系の大部分を収納する
サブチャンバ６と同様に、アライメント光学系、又は焦
点検出光学系の少なくとも一部を対応する筐体内に収納
し、その筐体内に窒素、又はヘリウム等を供給するよう
に構成してもよい。この場合、その筐体に配管３１又は
配管８８の分岐管を接続すればよく、更に必要ならばそ
の筐体と配管３３とを接続してもよい。

【００８１】また、レチクルステージ２０にレチクルＲ
を搬送するレチクルローダ、及びウエハステージ２３に
ウエハＷを搬送するウエハローダも図示されていない
が、レチクルローダ及びウエハローダはそれぞれ独立に
サブチャンバに収納され、それらサブチャンバは環境チ
ャンバ７（図４の例ではサブチャンバＣＨ１，ＣＨ２）
に接続されている。この場合、レチクルローダ、又はウ
エハローダが配置されるサブチャンバ内に窒素、又はド
ライエア等を供給するように、例えば配管８８の分岐管
をそのサブチャンバに接続してもよいし、あるいはその
チャンバ内には前述の不純物が除去され、温度等が制御
された空気を供給するだけでもよい。前者では、更にサ
ブチャンバと配管３３とを接続して窒素を循環させるよ
うに構成してもよく、後者では特に環境チャンバ７（サ
ブチャンバＣＨ１，ＣＨ２）に窒素、ヘリウム、又はド
ライエア等が供給されているときは、レチクルローダ、
又はウエハローダが配置されるサブチャンバ内の空気が
流入しないように、その内部圧力よりも環境チャンバ７
（又はサブチャンバＣＨ１，ＣＨ２）内の圧力を高く設
定しておくとよい。

【００８２】更に、前述の実施の形態では環境チャンバ
７、又はサブチャンバＣＨ１，ＣＨ２に窒素、又はヘリ
ウムを供給するものとしたので、その内部に設置される
酸素濃度計の測定値が所定値（例えば空気中の酸素濃度
と同程度）を下回っているときは、オペレータが環境チ
ャンバ７、又はサブチャンバＣＨ１，ＣＨ２を開放でき
ないようにその扉がロックされるようになっている。ま
た、電源の供給が停止されたときなどは、窒素又はヘリ
ウムの供給が自動的に停止され、かつ配管９５等とは別
に環境チャンバ７、又はサブチャンバＣＨ１，ＣＨ２に
接続される排気ダクトの開閉バルブ（ノーマル・クロー
ズ・バルブ）が開放されて、その内部の窒素又はヘリウ
ムの濃度を下げるようになっている。更に、オペレータ
が環境チャンバ７、又はサブチャンバＣＨ１，ＣＨ２を
開けるときは、窒素又はヘリウムの供給が停止されると
共に、その内部に酸素が供給されるように酸素ボンベが
接続されている。

【００８３】これにより、酸素濃度が前述の所定値に達
するまでの時間を短縮することができる。ここで、前述
した不活性ガス（窒素又はヘリウム等）の供給停止は、
環境チャンバ７、サブチャンバ６，ＣＨ１，ＣＨ２、及
びケース１の開放時、即ち露光装置（例えばＦ₂レーザ
光源３、照明光学系、投影光学系ＰＬ、レチクルステー
ジ２０、及びウエハステージ２３等）のメンテナンス
時、ウエハカセット又はレチクルケースの交換時、及び
露光装置への電源供給の停止時等に行われる。このと
き、不活性ガスの供給停止と同時に、ケース１、サブチ
ャンバ６、及び投影光学系ＰＬにそれぞれ前述した化学
的にクリーンなドライエアを供給するようにして、不活
性ガスの供給停止に伴う光学素子表面での曇りの発生を
防止することが望ましい。

【００８４】なお、配管９５等とは別に環境チャンバ７
に接続する前述の排気ダクトは、環境チャンバ７内の酸
素濃度を早急に前述の所定値以上とするために、配管９
５等に比べてその排気能力が大幅に大きい。また、その
排気ダクトの他端はクリーンルーム（半導体工場）外、
即ち大気中に開放するようにしてもよいが、大容量のタ
ンク等に接続して不活性ガスを回収するように構成して
おくことが望ましい。このタンクに回収された不活性ガ
スは、配管を通して前述のヘリウム回収装置に送るよう
にしてもよいし、あるいは再生装置でその純度を高める
ようにしてもよい。

【００８５】また、上記の実施の形態では、露光エネル
ギービームに対する透過率が高く（不活性で）、かつ熱
伝導率が良好な気体としてヘリウムガスが使用されてい
るが、そのような気体としてヘリウム以外の気体（例え
ばネオン（Ｎｅ）、水素（Ｈ ₂)、又はヘリウムと窒素と
の混合気体等）を使用する場合にも本発明が適用でき
る。また、例えば波長が１９０ｎｍ程度以上である露光
光を用いる露光装置では、投影光学系ＰＬ等に供給する
気体として窒素（特に純度の高いもの）も使用すること
ができるが、この場合にも本発明を適用してもよい。

【００８６】また、上記の実施の形態では、Ｆ₂レーザ
を露光用光源として用いたが、例えばＫｒＦエキシマレ
ーザ（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長
１９３ｎｍ）、Ｋｒ₂レーザ（波長１４７ｎｍ）、又は
Ａｒ₂レーザ（波長１２６ｎｍ）等を用いてもよく、こ
れらの光源を備えた露光装置に対しても本発明を適用す
ることができる。但し、例えばＫｒＦエキシマレーザを
用いる露光装置では、投影光学系内の空気を窒素、又は
ヘリウム等に置換する必要はなく、ＫｒＦエキシマレー
ザ光源、及び照明光学系内の空気を窒素等に置換するだ
けでよい。また、環境チャンバ７に供給する気体は窒素
等である必要はなく、前述の不純物が除去された空気を
用いることができる。このように光源と照明光学系と
に、あるいは照明光学系のみに窒素等を供給する露光装
置であっても本発明を適用することができる。なお、こ
の種の露光装置では窒素の代わりに、前述した化学的に
クリーンなドライエアを用いることもできるが、このド
ライエアを用いる露光装置にしても本発明を適用するこ
とができる。

【００８７】更に、エキシマレーザの代わりに、露光光
として例えば波長２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ
の何れか、又はこれらの近傍に発振スペクトルを持つＹ
ＡＧレーザ等の固体レーザの高調波を用いる場合にも本
発明が適用される。また、露光光として、例えば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
（Ｅｒ）（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。

【００８８】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。

【００８９】また、発振波長を１．０３〜１．１２μｍ
の範囲内とすると発生波長が１４７〜１６０ｎｍの範囲
内である７倍高調波が出力され、特に発振波長を１．０
９９〜１．１０６μｍの範囲内とすると、発生波長が１
５７〜１５８ｎｍの範囲内の７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。なお、単一
波長発振レーザとしてはイッテルビウム・ドープ・ファ
イバーレーザ等を用いることができる。

【００９０】更に、本発明を適用する露光装置は、一括
露光型（例えばステップ・アンド・リピート方式）、又
は走査露光型（例えばステップ・アンド・スキャン方
式）の何れであってもよい。また、ミラープロジェクシ
ョン方式、又はプロキシミティ方式の露光装置に対して
も本発明を適用することができる。なお、投影光学系が
使用される場合、その光学系は屈折系、反射系、又は反
射屈折系の何れであってもよいし、更には縮小系、等倍
系、又は拡大系の何れであってもよい。

【００９１】なお、前述の第１及び第２の実施の形態で
はオプティカル・インテグレータ（ホモジナイザー）と
してフライアイレンズ１１を用いるものとしたが、フラ
イアイレンズ１１の代わりにロッドインテグレータを用
いてもよいし、あるいはフライアイレンズとロッドイン
テグレータとを組み合わせて用いるようにしてもよい。
更に、半導体素子、液晶表示素子（ディスプレイ装
置）、薄膜磁気ヘッド、及び撮像素子（ＣＣＤ）等のマ
イクロデバイスの製造に用いられる露光装置だけでな
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等に回路パターンを転写する露
光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫
外）光やＶＵＶ（真空紫外）光等を用いる露光装置では
一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板とし
ては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍
石、フッ化マグネシウム、又は水晶等が用いられる。ま
た、ＥＵＶ光（極端紫外光）を露光エネルギービームと
する露光装置では反射型マスクが用いられ、プロキシミ
ティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置等では透
過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が
用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハ等が用い
られる。

【００９２】ところで、複数の光学素子から構成される
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すると共に、ケース１、照明光学
系（サブチャンバ６）、投影光学系ＰＬ、及び環境チャ
ンバ７をそれぞれヘリウム循環装置や窒素循環装置等と
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。

【００９３】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、前述の実施の形態の露光装置に
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。

【００９４】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。

【００９５】

【発明の効果】本発明の露光装置及びデバイス製造装置
によれば、露光エネルギービーム（露光光）に対する透
過率が高く熱伝導率の良好な気体の少なくとも一部を回
収しているため、露光エネルギービームの利用効率を高
め、かつ露光装置の光学部材等の冷却効率を高めた上
で、その気体の使用量を抑制できる利点がある。即ち、
その気体を或る程度までリサイクルできて、露光装置の
運転コストを低減できる。

【００９６】また、その気体がヘリウムである場合に
は、ヘリウムは透過率が高く熱伝導率が高い上に安全で
あるため、特に露光エネルギービームの利用効率を高め
て冷却効率も高められる。一方、ヘリウムは存在度が低
く高価であるため、本発明による運転コストの低減効果
は特に大きい。また、気体回収装置は、複数の露光装置
で共用される場合には、回収コストを更に低減できる。

【００９７】また、気体回収装置で回収された気体を気
体供給装置の少なくとも一部を介して露光エネルギービ
ームの光路上に再循環させる場合には、補充用の気体の
量を減らすことができる。また、気体供給装置は、気体
回収装置から供給される気体の濃度を計測する濃度計
と、その気体が封入された気体源と、その濃度計の計測
結果に応じてその気体源からの気体をその気体回収装置
から供給される気体に補充する制御部と、を有する場合
には、露光エネルギービームの光路上に所定の純度（濃
度）以上のその気体を常に供給できる利点がある。ま
た、その気体を高圧に圧縮して、又は液化して保存する
ときには、狭い空間にその気体を大量に保存できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の投影露光装置、
ヘリウム循環装置の一部、及び窒素循環装置の一部を示
す一部を切り欠いた概略構成図である。

【図２】その実施の形態のヘリウム循環装置及び窒素
循環装置の主要部を示す一部を切り欠いた概略構成図で
ある。

【図３】本発明の第２の実施の形態の複数台の投影露
光装置、及び１台のヘリウム回収装置を示す一部を断面
図とした概略構成図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態の投影露光装置の
変形例を示す一部を断面図とした概略構成図である。

【符号の説明】

Ｆ１，Ｆ２…床、３…Ｆ₂レーザ光源、６…サブチャン
バ、７…環境チャンバ、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学
系、Ｗ…ウエハ、２０…レチクルステージ、２３…ウエ
ハステージ、２６…露光本体部、３１，３３…配管、３
５…集塵排水装置、３７…冷凍装置、４０…主に窒素用
のボンベ、４３…混合温調装置、４４…ヘリウムの濃度
計、４５…制御系、４６…高純度のヘリウムのボンベ、
４８…開閉バルブ、５０…回収されたヘリウム用のボン
ベ、８４…窒素ボンベ、８６…温調装置、８９…不純物
濃度計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写用のパターンが形成されたマスクに
露光エネルギービームを照射する照明系と、前記マスク
のパターンが転写される基板を位置決めするステージ系
と、を有する露光装置において、前記露光エネルギービームの光路の少なくとも一部に、
前記露光エネルギービームに対する透過率が高く、かつ
熱伝導率の良好な気体を供給する気体供給装置と、前記気体供給装置から前記露光エネルギービームの光路
上に供給された後に前記気体の少なくとも一部を回収す
る気体回収装置と、を備えたことを特徴とする露光装
置。
【請求項２】前記気体はヘリウムであることを特徴と
する請求項１記載の露光装置。
【請求項３】前記気体回収装置は、複数の露光装置で
共用されることを特徴とする請求項１、又は２記載の露
光装置。
【請求項４】前記気体回収装置で回収された前記気体
を前記気体供給装置の少なくとも一部を介して前記露光
エネルギービームの光路上に再循環させることを特徴と
する請求項１、２、又は３記載の露光装置。
【請求項５】前記気体供給装置は、前記気体回収装置から供給される前記気体の濃度を計測
する濃度計と、前記気体が気体の状態、又は液化された状態で封入され
た気体源と、前記濃度計の計測結果に応じて前記気体源からの気体を
前記気体回収装置から供給される気体に補充する制御部
と、を有することを特徴とする請求項４記載の露光装
置。
【請求項６】前記気体供給装置は、前記気体を液化保存、又は高圧保存する気体源と、該気体源内の液化ガス、又は高圧ガスを前記気体に戻す
変換装置と、前記気体源から前記気体が前記露光装置に供給される前
に前記気体の温度及び圧力を調整する調整装置と、を有
することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の
露光装置。
【請求項７】前記気体回収装置は、前記回収した気体
を液化、又は高圧化して保存することを特徴とする請求
項１〜６の何れか一項記載の露光装置。
【請求項８】請求項１記載の露光装置を含む複数の露
光装置を有し、該複数の露光装置で複数のデバイスパタ
ーンを露光対象の基板上に重ね合わせて転写してマイク
ロデバイスを製造することを特徴とするデバイス製造装
置。
【請求項９】前記少なくとも一部の光路内に供給され
る前記気体の清浄度に関する情報を検出するセンサを更
に備え、前記検出される情報に応じて前記気体の供給及
びその停止を制御することを特徴とする請求項１〜６の
何れか一項記載の露光装置。
【請求項１０】前記回収された気体を、前記気体供給
装置の少なくとも一部を介して前記露光エネルギービー
ムの光路に供給し、前記回収された気体の流路内に前記
センサを配置することを特徴とする請求項９記載の露光
装置。
【請求項１１】前記露光エネルギービームの光路に配
置される少なくとも１つの光学素子が収納される気密室
に前記気体を供給することを特徴とする請求項１〜６、
９、１０の何れか一項記載の露光装置。
【請求項１２】前記照明系は前記露光エネルギービー
ムを発生する光源を含み、前記気密室は前記照明系の少
なくとも一部に設けられることを特徴とする請求項１１
記載の露光装置。
【請求項１３】前記気密室は、前記光源の光学素子が
収納される第１気密室と、前記光源と前記マスクとの間
に配置される光学素子が収納される第２気密室とを含む
ことを特徴とする請求項１２記載の露光装置。
【請求項１４】前記露光エネルギービームを前記基板
上に投射する投影光学系を更に備え、前記投影光学系を
構成する複数の光学素子の少なくとも１つを前記気密室
内に配置することを特徴とする請求項１１又は１２記載
の露光装置。
【請求項１５】前記気密室の少なくとも一部が収納さ
れる筐体と、前記筐体内に第２気体を供給する第２気体
供給装置とを更に備えることを特徴とする請求項１１〜
１４の何れか一項記載の露光装置。
【請求項１６】前記筐体を前記気体回収装置に接続し
て、前記第２気体を回収することを特徴とする請求項１
５記載の露光装置。