WO1999010917A1

WO1999010917A1 - Dispositif d'alignement, procede d'exposition, procede de regulation de la pression d'un systeme optique de projection, et procede de montage du dispositif d'alignement

Info

Publication number: WO1999010917A1
Application number: PCT/JP1998/003785
Authority: WO
Inventors: Yasuaki Tanaka; Jin Nishikawa; Katsuyuki Akagawa; Toshihiro Miyake
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 1999-03-04
Also published as: EP1020897A4; AU8885198A; US20030020888A1; KR20010023314A; EP1020897A1

Description

明細書露光装置、露光方法、投影光学系の圧力調整方法

および露光装置の組み立て方法本出願は日本国特許出願平成 9年第 229519号、平成 10年第 31868 号、および平成 10年第 202482号を基礎とし、その内容は引用文としてここに組込まれる。技術分野

本発明は、半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフイエ程、すなわち半導体集積回路の製造工程で用いられる露光技術に関する。とくに、不活性ガスで置換した雰囲気中を進行する露光光を使用した露光装置に好適なものである。背景技術

半導体素子または液晶基板等を製造するためのリソグラフイエ程において、レチクル（フォトマスク等）のパターン像を投影光学系を介して感光基板上に露光する露光装置が使用されている。近年、半導体集積回路は微細化の方向で開発が進み、リソグラフイエ程においては、より微細化を求める手段としてリソグラフィ光源の露光波長を短波長化する方法が考えられている。

現在、波長 248 nmの KrFエキシマレーザをステッパー光源として採用した露光装置がすでに開発されている。また、 T i一サファイアレーザ等の波長可変レーザの高調波、波長 266 nmの YAGレーザの 4倍高調波、波長 213 n mの YAGレーザの 5倍高調波、波長 220 nm近傍または 184nmの水銀ランプ、波長 193 nmの A rFエキシマレーザ等が短波長光源の候補として注目されている。

従来の e線（波長人 = 546 nm) 、 g線（λ = 436 ηπι) 、 i線（λ=3 65 nm) 、 K r Fエキシマレ一ザあるいは波長 250 nm近傍の光を射出する水銀ランプを光源とした露光装置では、これらの光源の発光スぺクトル線は酸素の吸収スぺクトル領域とは重ならず、酸素の吸収による光利用効率の低下および酸素の吸収によるオゾンの発生に起因する不都合はなかった。したがって、これらの露光装置では基本的に大気雰囲気での露光が可能であった。

しかしながら、 A r Fエキシマレーザのような光源では、発光スペクトル線は酸素の吸収スぺクトル領域と重なるため、上述の酸素の吸収による光利用効率の低下および酸素の吸収によるオゾンの発生に起因する不都合が発生する。たとえば、真空中または窒素あるいはヘリウムのような不活性ガス中での A r Fエキシマレーザ光の透過率を 1 0 0 %/mとすれば、大気雰囲気中では、フリーラン状態（自然発光状態）すなわち A r F広帯レーザでは約 9 0 %/m、スペクトル幅を狭め、かつ酸素の吸収線を避けた A r F狭帯レーザを使用した場合でさえ、約 9 8 %/mと透過率が低下する。

透過率の低下は、酸素による光の吸収および発生したオゾンの影響によるものと考えられる。オゾンの発生は透過率（光利用効率）に悪影響を及ぼすばかりでなく、光学材料表面や他の部品との反応による装置性能の劣化および環境汚染を引き起こす。

このため A r Fエキシマレ一ザを露光光源とする露光装置では、露光光の光路に当たる照明光学系や投影光学系などの光学系内の空気を A r Fエキシマレーザ光に対する減衰率が小さい、すなわち、ほとんど減衰させないガス、例えば窒素やヘリウム等に置換する必要がある。尚、 A r Fエキシマレーザのような光源を有する露光装置において、光の透過率の低下やオゾンの発生を回避するために光路全体を窒素等の不活性ガスで満たす必要があることは知られている（たとえば特閧平 6— 2 6 0 3 8 5号公報）。

また、投影露光装置が設置されるクリーンルーム内の圧力変動や、投影光学系を構成する光学レンズの温度変動などが光学系性能に影響を及ぼし、倍率、收差、焦点などが変動することがよく知られている。そのため、特閧昭 6 0 - 7 8 4 5 4号公報に開示されているように、投影光学系に照射される露光エネルギを測定し、測定したエネルギに基づいて光学性能の変動を推定して光学性能を調節するようにした投影露光装置が知られている。この従来の投影露光装置では、大気圧変動等に起因する投影光学系の倍率等の結像特性の変動を抑制するため、投影光学系内に気密室を設け、その内圧を調整する圧力調整機構を備えている。発明の開示

以上の従来技術の問題点を説明する。

( 1 ) 特開昭 6 0 - 7 8 4 5 4号公報の従来装置では、投影光学系の鏡筒内に窒素ガスなどの不活性ガスを強制的に充填することは想定していない。そのため、特開平 6— 2 6 0 3 8 5号公報のように、投影光学系の鏡筒内に窒素ガスあるいは不活性ガスを充填した投影露光装置では、大気圧力の変動や光学素子に照射されるエネルギに基づいて光学性能を調節しても、鏡筒内の圧力変動により、倍率、收差、焦点変動が生じ、精度の高い投影露光ができないおそれがある。照明光学系についても同様の問題があり、照明光学系内の筐体の圧力変動により照明ムラが発生するおそれもある。

( 2 ) 特開昭 6 0 - 7 8 4 5 4号公報の従来装置において、上記のように所定圧力の窒素ガス等を供給し続けたのでは、その内圧を調整する装置が複雑になる。

( 3 ) 露光光の光路に当たる照明光学系や投影光学系などの光学系内を窒素等の不活性ガスで満たす場合、単にガス供給装置により光学系に所定の供給圧力で窒素ガス等を供給し続けるのでは、窒素ガスの供給中に排気側の弁の故障等何らかの事情によって光学系の内圧が異常に上昇することがあり、かかる場合に光学系に損傷を与えるおそれがある。

本発明の第 1の目的は、不活性ガスなどの特定ガスが充填される投影光学系の鏡筒や照明光学系の筐体内の圧力変動によつて光学性能が影響しないようにした投影露光装置およびその組み立て方法を提供することにある。

本発明の第 2の目的は、特定ガスの供給中に、光学系の内圧が異常に上昇するのを確実に防止することができる露光装置を提供することにある。

本発明の第 3の目的は、投影光学系内の気密室を特定ガスで置換した後、該気密室の圧力調整を可能にする露光装置およびその投影光学系の圧力調整方法を提供することにある。本発明による、露光用光源からの露光光で照明された原版のパターンの像を露光対象物上に投影する光学系を備える露光装置は、光学系を収容する収容部材内の光学素子間に形成された空間に特定ガスを充填するガス供給装置と、空間内の圧力を検出する圧力検出器と、圧力検出器で検出された圧力に応じて光学系の光学性能を調節する光学性能調節装置とを備える。

ここで、特定ガスは、照明ビーム（k r Fエキシマレーザ光、 A r Fエキシマレーザ光、 F 2エキシマレ一ザ光等）の吸収が少ない気体、具体的には窒素（N2) 、ヘリウム（H e ) 、アルゴン（A r ) 、ネオン（N e ) 等を含む。

上記光学系が、照明光学系により照明された原版のパターンの像を露光対象物上に投影する投影光学系の場合、ガス供給装置は、投影光学系を収容する鏡筒内の光学素子間に形成された空間に不活性ガスを充填する鏡筒ガス給排装置であり、圧力検出器は、鏡筒空間内の圧力を検出する鏡筒内圧力検出器であり、光学性能調節装置は、鏡筒内圧力検出器で検出された圧力に応じて投影光学系の光学性能を調節する投影光学性能調節装置である。

露光装置は、投影光学系に加えて、露光用光源から射出される露光光で所定のパターンが形成された原版を照明する照明光学系を有する。この場合、ガス供給装置は、照明光学系を収容する筐体内の光学素子間に形成された空間に不活性ガスを充填する筐体ガス給排装置をさらに含み、圧力検出器は、筐体空間内の圧力を検出する筐体内圧力検出器をさらに含み、光学性能調節装置は、筐体内圧カ検出器で検出された圧力に応じて照明光学系の光学性能を調節する照明光学性能調節装置をさらに含む。

このような露光装置にあっては、照明光学系と送光系と投影光学系の少なくとも一部に、不活性ガスが供給される筐体、鏡筒などのケ一シングを備えることにより、このケ一シング内において露光光の雰囲気は不活性ガスに置換され、ォゾンの発生が防止される。したがって環境を損なったり光利用効率を低下させることもなく、さらにレンズ等の光学素子表面に白濁を生じさせることも防ぐことができ、投影露光装置の性能を安定して発揮させることができる。このように光学素子間に形成された空間に不活性ガスを充填して光学素子の透過率や反射率の変動を防止するようにした場合において、本発明では、空間内の圧力を検出し、この圧力に応じて光学系の光学性能を調節するようにしたので、空間内の圧力が変動しても、照明ムラの防止を図り、種々の結像性能の変動を抑えて露光対象物上にパターンの像を精度良く露光することができる。

照明光学系にだけ本発明を適用してもよい。この場合、ガス供給装置は、照明光学系を収容する筐体内の光学素子間に形成された空間に不活性ガスを充填する筐体ガス給排装置であり、圧力検出器は、筐体空間内の圧力を検出する筐体内圧力検出器であり、光学性能調節装置は、筐体内圧力検出器で検出された圧力に応じて照明光学系の光学性能を調節する照明光学性能調節装置である。

大気圧力を検出する大気圧検出器をさらに設け、投影光学性能調節装置により、鏡筒空間内圧力と大気圧力とに基づいて投影光学系の光学性能を調節してもよい。あるいは、照明光学性能調節装置により、筐体空間内圧力と大気圧力とに基づいて照明光学系の光学性能を調節してもよい。

空間内圧力と大気圧力とに基づいて光学系の光学性能を調節するようにしたので、投影光学系と露光対象物との間を不活性ガスで置換できず、その光路の大気圧変動により光学性能が影響を受けるような場合、あるいは、露光光源と照明光学系との間を不活性ガスで置換できず、その光路の大気圧変動により照明光学系の光学性能が影響を受けるような場合でも、より精度高く照明ムラを防止でき、また、種々の結像性能の変動を抑えて精度の高いパターン露光が可能となる。上記光学性能調節装置を、圧力検出器で検出された圧力に応じて、空間内の圧力が予め定めた目標値となるように空間内の圧力を調節する圧力調節装置としてもよい。空間内の圧力変動による光学性能の変動が抑制されて、露光対象物上にパターンの像を精度良く露光することができる。筐体空間内の圧力を検出しその圧力を目標値に制御することにより、照明ムラが防止され、照明ムラによる露光精度の低下を防止できる。

この場合、大気圧力を検出する大気圧検出器をさらに設けてもよいが、鏡筒空間内圧力と大気圧力とに基づいて投影光学系の光学性能を調節する投影光学性能調節装置や、筐体空間内圧力と大気圧力とに基づいて照明光学系の光学性能を調節する照明光学性能調節装置を別途設けるのが好ましい。

また、投影露光装置において、大気圧力を検出し、検出された大気圧力によつても照明光学系の光学性能を調節すれば、露光光源から照明光学系までの光路が大気に露出している場合であっても、その大気圧力変動による照明ムラも防止でぎる。

収容部材内の空間を形成する光学素子は複数設けられ、光学性能調節装置は、複数の光学素子のうち少なくとも第 1の光学素子を第 2の光学素子に対して所定方向に相対移動させる移動機構を含むことができる。

通常、上記収容部材内の空間を形成する光学素子は複数設けられ、複数の光学素子のうち少なくとも第 1の光学素子は、移動機構により第 2の光学素子に対して所定方向に相対移動する。このような露光装置では、第 1の光学素子は第 1の保持部材で、第 2の光学素子は第 2の保持部材で保持される。第 1の保持部材と第 2の保持部材との間には、光学素子間に形成された空間から特定ガスの流出を防ぐシール部を設けるのが好ましい。シール部は、第 1の保持部材側に形成された凹部と、第 2の保持部材側に形成されて凹部内に挿入される凸部と、凹部と凸部の間に充填されてシール性を有する充填材とから構成することができる。充填材として光化学的に不活性な不活性グリスが好適である。

シール部は、凹部と凸部との間に充填材を充填した構成となっているので、充填材は、凹部の内側面と、この凹部に挿入された凸部の外側面との間に介在することとなる。したがって、例えば投影光学系のレンズの調整部等において調整を行うときに、充填材は凹部の内側面と凸部の外側面との間に挟まれた状態で留まり、しかも上記変位方向に対して直交する方向の変形を生じにくいので、二つの部材が所定の位置関係に対してずれるのを防止することができる。この結果、投影露光装置における調整を行う場合等に、投影精度の低下を招くことなく、高い精度でのパターンの重ね合わせを実現することができる。充填材として粘性材料であるグリスを用いることにより、グリスは二つの部材をずらすほどの反力を発揮するものではないため、ケ一シングを構成する二つの部材を相対移動させたときにもこれらを所定の位置関係に対してずらすことなく、高い精度を維持することができる。しかも不活性グリスが光化学的に不活性であるので、ケーシング内に供給される不活性ガスに光化学反応することもなく、シール性を維持することができる。本発明は、マスクを介して照明ビームで露光対象物を露光する露光装置であつて、照明ビームの光路中に配置される光学系に特定ガスを供給するガス供給装置と、光学系に接続される排気路とは別に設けられ、ガス供給装置と光学系とを接続するとともにその途中に分岐路が設けられた供給路と、特定ガスの圧力が所定値を超えたときに分岐路を開成する管路開閉装置とを備える。

この構成によれば、ガス供給装置により供給路を介して特定ガスが照明ビームの光路中に配置される光学系に供給される。この特定ガスの供給中に、その特定ガスの圧力が所定値を超えたとき、管路開閉装置により供給路の途中に設けられた分岐路が開成される。これにより、特定ガスの供給中に、光学系の内圧が異常に上昇するのを確実に防止することができる。

本発明は、マスクのパターンを投影光学系を介して露光対象物に転写する露光装置であって、少なくとも一部に気密室を有する投影光学系と、気密室に向けて特定ガスを供給するガス供給装置と、気密室に接続された排気路を開閉する排気路開閉器と、気密室内に特定ガスが充填されたか否かを検出するガス充填度検出系と、気密室とガス供給装置とを接続する供給路の途中に設けられ、気密室内の圧力を増減する圧力調整機構と、供給路におけるガス供給圧力を設定する圧力設定器と、ガス供給装置による特定ガスの供給開始に先立って排気路開閉器を開成しかつ圧力設定器を介してガス供給圧力を第 1の値に設定し、ガス充填度検出系により気密室内に特定ガスが充填されたことが検出されたとき、排気路開閉器を閉成するとともに圧力設定器を介してガス供給圧力を第 1の値より低い第 2の値に設定する第 1の制御装置と、ガス供給圧力が第 2の値に設定された後、圧力調整機構を介して気密室内の圧力制御を開始する第 2の制御装置とを備える。これによれば、第 1の制御装置により排気路開閉器が開成され、圧力設定器を介して供給路におけるガス供給圧力が第 1の値に設定される。次いで、ガス供給装置により供給路を介して気密室に向けて特定ガスの供給が開始される。この特定ガスの供給中、ガス充填度検出系により気密室内に特定ガスが充填されたことが検出されると、第 1の制御装置は排気路開閉器を閉成するとともに圧力設定器を介してガス圧を第 1の値より低い第 2の値に設定する。そして、ガス供給圧力が第 2の値に設定された後、第 2の制御装置は圧力調整機構を介して気密室内の圧力制御を開始する。従って、気密室内の空気を特定ガスと置換するために気密室内に特定ガスを供給充填する際には、それに適した十分に高い第 1の値にガス供給圧力を設定して、上記置換を速やかにかつ確実に行うとともに、上記の置換が終了して気密内に特定ガスが充填された段階では、圧力調整機構の動作に適した第 2の値にガス供給圧力を設定して、例えば投影光学系の結像特性調整のための気密室内の圧力調整を支障なく行うことができる。

本発明は、投影光学系の結像特性を調整するために、投影光学系内部の気密室の内圧を圧力調整機構を用いて調整する圧力調整方法であって、気密室内の圧力制御を開始するのに先立って、気密室に接続された排気路を開成しガス供給圧力を第 1の値に設定した状態で気密室に対する特定ガスの供給を開始する工程と、気密室内に特定ガスが充填されたとき、排気路を閉成するとともにガス供給圧力を第 1の値より低く圧力調整機構が動作可能な範囲の第 2の値に設定する工程とを含む。

これによれば、気密室内の圧力制御を開始するのに先立って、気密室に接続された排気路を閉成しガス供給圧力を第 1の値に設定した状態で気密室に対する特定ガスの供給が開始される。そして、気密室内に特定ガスが充填されたとき、排気路を閉成するとともにガス供給圧力を第 1の値より低く圧力調整機構が動作可能な範囲の第 2の値に設定する。そして、ガス供給圧力が第 2の値に設定された後、投影光学系の結像特性調整のための気密室内の圧力制御が開始される。従つて、気密室内の空気を特定ガスと置換するために気密室内に特定ガスを供給充填する際には、それに適した十分に高い第 1の値にガス供給圧力を設定して、上記置換を速やかにかつ確実に行うとともに、上記の置換が終了して気密室内に特定ガスが充填された段階では、圧力調整機構が動作可能な第 2の値にガス供給圧力を設定して、結像特性調整のための気密室内の圧力調整を支障なく行うことができる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明による投影露光装置の第 1の実施例の構成図。

図 2は、本発明による投影露光装置の第 2の実施例の構成図。図 3は、本発明による投影露光装置の第 3の実施例の構成図。

図 4は、本発明による投影露光装置の第 4の実施例の構成図。

図 5は、本発明による投影露光装置の第 5の実施例の構成図。

図 6は、本発明による投影露光装置の投影光学系を示す縦断面図。

図 7は、本発明による投影露光装置の投影光学系の他の一例を示す縦断面図。図 8は、本発明による一実施例の露光装置の構成を概略的に示す図。

図 9は、図 8の装置の投影光学系に対する窒素ガスの供給システムの構成を示す系統図。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照しながら本発明による実施例について説明する。

(第 1の実施例）

図 1は本発明による投影露光装置の概略的構成を示している。投影露光装置本体は、図示しないチャンバ一内に収容されており、温度が一定に保たれるように制御されている。図 1に示すように、例えば 1 9 3 n mの出力波長を持つパルス光を発振する A r Fエキシマレ一ザ光源 1 0 0からほぼ平行光束としてのレーザ光が出射され、図示しないシャツ夕を介して投影露光装置に入射する。シャツ夕は、たとえばウェハまたはレチクルの交換中に照明光路を閉じ、これにより光源 1 0 0が自己発振してパルス光の中心波長、波長幅および強度の少なくとも 1つを含むビーム特性を安定化（調節）する。

光源 1 0 0からのレーザ光は図示を省略した送光系を介して筐体 C A内に収容された照明光学系 2 0 0に入射される。レーザ光はミラー 2 0 1で反射され、ビ —ム整形光学レンズユニット 2 0 2に入射する。入射ビームは、整形光学レンズユニット 2 0 2で所定断面形状のレーザ光に整形され、図示しない夕レット板に設けられた互いに透過率（減光率）が異なる複数の N Dフィル夕の 1つを通過して反射ミラ一 2 0 3で反射して、オプティカルインテグレ一夕としてのフライアィレンズ 2 0 4に導かれる。フライアイレンズ 2 0 4は、多数のレンズ素子が束ねられて構成されており、このレンズ素子の射出面側には、それを構成するレンズ素子の数に対応した多数の光源像（2次光源）が形成される。フライアイレンズ 2 0 4よって形成される多数の 2次光源からの光束は、リレ —レンズユニット 2 0 5、長方形の開口を規定する可変視野絞り 2 0 6、リレーレンズュニット 2 0 7を通って反射ミラ一 2 0 8で反射された後、複数のレンズ等の屈折性光学素子で構成されるコンデンサ光学レンズュニット 2 0 9にて集光される。これにより、可変視野絞りの開口 2 0 6によって規定された均一な照明光束は重畳的にレチクル Rを照明する。

照明光学系 2 0 0の筐体 C A内には、ガス供給装置 1 5 0から管路 I Nを介して A r F光を吸収しない気体たとえば窒素ガス（またはヘリウムガス）が供給され、管路 O U Tからガス排出装置 1 6 0を介して窒素ガスが排出される。筐体 C A内の圧力は圧力センサ P S 1で検出される。

レチクル Rを透過した光は、投影光学系 3 0 0を構成する種々の光学部材（レンズエレメントおよび/またはミラ一）を介してウェハステージ W Sに載置されたゥヱハ Wの表面上に到達し、レチクル R上のパターンを結像する。ウェハステ —ジ W Sは、照明光で照射されるレチクル Rから発生して投影光学系 3 0 0を通過する光に対してウェハ Wを相対移動する。露光の際には、レチクル Rとウェハ Wが投影光学系の倍率に対応した速度比で互に逆方向に走査される。投影光学系 3 0 0には、たとえば 2つの投影レンズユニット 3 0 1， 3 0 2と 1つの光学性能調節用レンズュニット 3 0 3が設けられ、光学性能調節用レンズュニット 3 0 3はレンズ駆動装置 3 0 4により光学性能が調節されるように構成されている。レンズ駆動装置 3 0 4は、一例として特開昭 6 0 - 7 8 4 5 4号公報などにより公知であり、たとえばレンズ間距離を変更して倍率などを調節することができる尚、レンズ間距離を変更する新たな構成については、後述の第 7の実施例で説明する。レンズュニット 3 0 1〜3 0 3は照明光学系 3 0 0と同様に鏡筒 L Bにより包囲され、鏡筒 L Bにはガス供給装置 1 5 0から管路 I Nを介して窒素ガスが供給され、管路 O U Tからガス排出装置 1 6 0を介して窒素ガスが排出される。鏡筒 L B内のレンズュニット 3 0 3と 3 0 1との間の空間 3 1 0の圧力は圧力センサ P S 2で、レンズュニヅト 3 0 1と 3 0 2との間の空間 3 1 1の圧力は P S 3でそれぞれ測定される。投影露光装置が収容されるチャンバ内の大気圧力は大気圧センサ P S 4で測定される。上述した筐体内圧力センサ P S 1と、これらの圧力センサ P S 2〜P S 4で測定された圧力信号は圧力信号取込み回路 4 0 1 でデジタル信号に変換されて C P Uなどからなる制御回路 4 0 2に入力される。レンズ駆動回路 4 0 3は制御回路 4 0 2からの指令信号に基づいてレンズ駆動装置 3 0 4に駆動信号を供給し、これによりレンズュニット 3 0 3が適宜その光学性能を変更する。

制御回路 4 0 2はメモリを備えており、各圧力センサ P S 2〜P S 4で検出された圧力に応じて投影光学系の光学性能をどのように変更するかが予めメモリに記憶されている。気体の屈折率は圧力に依存しており、鏡筒内部の空間 3 1 0と 3 1 1の圧力変動による光学性能の変動と、チャンバ内の大気圧変動による光学性能の変動とが重畳されて、投影光学系 3 0 0全体としての光学性能が変動する。そこで、予め実験により、空間 3 1 0， 3 1 1の圧力と大気圧力との組合せによる光学性能、例えば焦点位置、投影倍率、ザイデルの 5収差などの変動をそれそれ計測する。その上で、計測された光学性能の変動を補正するために光学性能調節用レンズュニット 3 0 3をどのように駆動するかを光学特性毎に実験により、あるいは計算（シミュレーション）により求め、光学性能調節用レンズユニット 3 0 3の駆動量に対応するレンズ駆動装置 3 0 4の駆動量を各圧力に対応づけてメモリに記憶する。なお、圧力変化による光学特性毎の変化率などを記憶しておき、逐次光学特性の変化量を求めて上記駆動量を計算するようにしてもよい。このように構成された投影露光装置の動作を説明する。

露光動作に先立って、ガス排出装置 1 6 0により照明光学系 2 0 0の筐体 C A 内と、投影光学系 3 0 0の鏡筒 L B内を真空排気し、圧力センサ P S 1〜P S 3 の圧力計測値が所定値に達するとガス排出装置 1 6 0の出口側開閉弁を閉じる。その後、ガス供給装置 1 5 0から窒素ガスを筐体 C Aと鏡筒 L B内にそれぞれ供給する。圧力センサ P S 1〜P S 3の圧力計測値が所定値に達するとガス供給装置 1 5 0からの窒素ガスの供給を停止して入口側開閉弁を閉じる。これにより、筐体 C A内と鏡筒 L B内は窒素ガスで充填されて密閉される。

A r Fレーザでウェハ Wが照射されないように、例えばウェハステージ W Sを移動してウェハ Wを投影光学系 3 0 0の光軸から十分離れた位置に配置し、その状態で A レーザ光を照射する。 A r Fレーザ光の照射により、照明光学系 2 0 0や投影光学系 3 0 0の光学素子の表面あるいは筐体 C Aや鏡筒 L Bに付着した汚染物質は剥離され窒素ガス中に浮遊する。このような照射を行いながら入口側と出口側の開閉弁を開いて筐体 C Aと鏡筒 L B内の窒素ガスを排出させると、窒素ガスとともにガス中に浮遊している汚染物質が筐体 C Aおよび鏡筒 L B外へ排出される。その後、窒素ガスを供給した状態で出口開閉弁を閉じて筐体 C Aと鏡筒 L B内を所定圧力にして入口側開閉弁を閉じ、筐体 C Aと鏡筒 L B内を密閉する。鏡筒を密閉せずに常に窒素ガスを流しておくことも考えられるが、その場合でも同様の方法により同様な効果が得られる。この場合、圧力変化の原因としては供給側の圧力変化、配管のつまり等が考えられる。また、ウェハステージ W Sを退避させる代りに、投影光学 3 0 0とウェハ Wとの間に配置される遮光板を用いてもよい。

ウェハステージ W Sによりウェハ Wの露光領域を露光初期位置（走査露光開始位置）に位置させるとともに、レチクル Rも図示しないレチクルステージにより露光初期位置に設定する。レーザ光源 1 0 0からレーザ光を出射させると、レチクルブラインドで規定された断面形状の均一な照明光がレチクル Rの所定領域を照明する。レチクル Rとウェハ Wとを相対移動しながらレチクル R上のパターンの像をウェハ W上に投影露光する。このとき、圧力センサ P S 2 , P S 3は鏡筒内の空間 3 1 0と 3 1 1内の圧力を計測し、大気圧力センサ P S 4はチャンバ内の大気圧力を計測して制御回路 4 0 2に入力する。制御回路 4 0 2は入力された 3つの圧力の組合せに応じて予め記憶したレンズ駆動装置 3 0 4の駆動量を読み出し、その駆動量に対応したレンズ駆動指令信号をレンズ駆動回路 4 0 3に出力する。これにより、レンズ駆動回路 4 0 3がレンズ駆動装置 3 0 4を駆動し、光学性能調節用レンズュニット 3 0 3は投影光学系の光学性能が予め定めた性能となるように調節される。したがって、露光エネルギにより各圧力が変動しても投影光学系の光学性能が変動せず、予め定めた精度でパターンを露光することができる。

(第 2の実施例）

以上では、投影光学系 3 0 0の光学性能だけを補正するようにしたが、照明光学系 2 0 0の筐体 C A内の圧力変動で照明ムラが発生することがあるので、筐体 C A内の圧力に応じて照明光学系 2 0 0の光学性能を補正してもよい。この場合、図 2に示すように、たとえば、フライアイレンズユニット 2 0 4とレチクルブラインド 2 0 6との間に光学性能調節用レンズュニット 2 1 0を設け、筐体 C Aの圧力に応じてレンズ駆動装置 2 1 1で光学性能調節用レンズュニット 2 1 0を駆動するように構成する。

そして、筐体 C A内の圧力に応じて照明光学系 2 0 0の光学性能の変動による照明ムラを実験で求め、この照明ムラを抑制するために必要なレンズ駆動装置 2 1 1の駆動量を実験で、あるいは計算で求め、これを圧力に対応づけて制御回路 4 0 2のメモリに記憶する。なお、その他の構成は図 1と同様であり、その説明は省略する。

この様な第 2の実施例の投影露光装置の露光処理の手順は、第 1の実施例の手順と同様であり説明を省略するが、この第 2の実施例によれば、筐体 C Aの圧力に応じてレンズ駆動装置 2 1 1で光学性能調節用レンズュニット 2 1 0を駆動するので、照明ムラによるパターン像の露光不良が抑制される。なお、レーザ光源 1 0 0と照明光学系 2 0 0の筐体 C Aとの間の光路が大気に露出している場合には、チャンバ内の大気圧を検出し、その大気圧に応じてレンズ駆動装置 2 1 1で光学性能調節用レンズュニット 2 1 0を駆動するようにしてもよい。これにより、大気圧変動にともなう照明ムラも抑制できる。

このような第 2の実施例による投影露光装置によれば、投影光学系 3 0 0の鏡筒 L B内の圧力が変動しても投影光学系の光学性能が変動しないように光学性能調節用レンズュニヅト 3 0 3が駆動されるとともに、照明光学系 2 0 0の筐体 C A内の圧力が変動しても照明光学系の光学性能が変動しないように光学性能調節用レンズュニット 2 1 0が駆動されるので、露光エネルギにより筐体 C A内や鏡筒 L B内の圧力が変動しても、投影光学系と照明光学系の光学性能が変動せず、予め定めた精度でパターンを露光することができる。

(第 3の実施例）

図 3により本発明による投影露光装置の第 3の実施例について説明する。図 1および図 2と同様な箇所には同一な符号を付して相違点を主に説明する。第 3の実施例による投影露光装置は、照明光学系 200の筐体 C A内の圧力と投影光学系 300の鏡筒 LB内の圧力とを予め定めた目標値に制御するものである _c そのため、照明光学系 200の筐体 C Aとガス排出装置 160との間に圧力制御弁 V 1を、投影光学系 300の鏡筒 LB内の空間 310とガス排出装置 160との間に圧力制御弁 V 2を、空間 31 1とガス排出装置 160との間に圧力制御弁 V3をそれぞれ設ける。なお、この実施例では光学性能調節レンズユニット 30 3とそのレンズ駆動装置 304を省略し、レンズユニット 301, 302と同じようなレンズュニヅト 305を用いている。

制御回路 402には、照明光学系 200の筐体 C A内の設計上の圧力目標値と、投影光学系 300の鏡筒 LB内の空間 310内と 31 1内の設計上の圧力目標値が予め記憶されている。

露光に先立って、第 1の実施例で説明したように、照明光学系 200の筐体 C Aの内部と投影光学系 300の鏡筒内の空間 310, 311に所定の圧力で窒素ガスを充填し、ガス供給装置 150の入口側開閉弁と各圧力制御弁 V 1~V 3を閉じておく。露光処理中に圧力センサ P S 1~P S 3で検出される圧力が、制御回路 402に記憶されている目標値と一致するように圧力制御弁 V 1〜V3の開度が調節される。これにより、照明光学系 200の光学性能と投影光学系 300 の光学性能は予め定めた設計上の値となり、精度良くパターンを露光することができる。筐体 CAと鏡筒 LBへの窒素ガス供給通路は連通しているから、筐体 C Aの圧力制御やレンズ室 310, 311の圧力制御により互の圧力が影響を受ける場合には、窒素ガス供給通路を各々独立するのが好ましい。

(第 4の実施例）

図 4により本発明による投影露光装置の第 4の実施例について説明する。

図 1および図 3と同様な箇所には同一な符号を付して相違点を主に説明する。第 4の実施例による投影露光装置は、第 3の実施例と同様に、照明光学系 200 の筐体 CA内の圧力と投影光学系 300の鏡筒 LB内の圧力とを予め定めた目標値に制御するとともに、圧力センサ PS4で大気圧力を測定し、大気圧力に応じて照明光学系 2 0 0と投影光学系 3 0 0の光学性能を調節するようにしたものである。そのため、第 1の実施例と同様に、照明光学系 2 0 0には光学性能調節用レンズュニット 2 1 0とその駆動装置 2 1 1を設けるとともに、投影光学系 3 0 0には光学性能調節用レンズュニット 3 0 3とその駆動装置 3 0 4を設けたものである。

このような第 4の実施例の投影露光装置においては、筐体 C A内と鏡筒 L B内の圧力を目標値に制御することにより、それぞれに充填された不活性ガス圧力によって露光精度が低下するのを抑制するとともに、さらに、大気圧変動による光学性能の変動を光学性能調節用レンズュニット 2 1 0， 3 0 3により補償するようにしたので、露光精度の向上を図ることができる。

(第 5の実施例）

図 5により本発明による投影露光装置の第 5の実施例について説明する。

図 1と同様な箇所には同一な符号を付して相違点について説明する。第 1の実施例による投影露光装置では、光学性能調節用レンズュニット 3 0 3を駆動制御して投影光学系 3 0 0の光学性能を調節する構成であつたが、第 5の実施例では、レンズュニヅト 3 0 1と 3 0 2との間の空間 3 1 1における窒素ガスの圧力を変化させて投影光学系の光学性能を調節する構成である。

図 5に示すように、投影光学系 3 0 0の鏡筒 L B内に形成された複数の空間（図 5では、空間 3 1 0と空間 3 1 1を示す）のうち、空間 3 1 1を制御対象室とする。すなわち、空間 3 1 1とガス供給装置 1 5 0との間に圧力制御弁 V 1を設けると共に、空間 3 1 1とガス排出装置 1 6 0との間に圧力制御弁 V 2を設ける c さらに、制御回路 4 0 2には、予め実験により、あるいは計算（シユミレーシヨン）により求められた、鏡筒 L B内の空間 3 1 0と 3 1 1の圧力と大気圧力との組み合わせによる光学性能（焦点位置、投影倍率等）と、この光学性能の変動を補正するための空間 3 1 1の圧力制御データとが対応して記憶されている。尚、圧力変化による光学特性毎の変化率等を記憶しておき、逐次光学特性の変化量を求めて、上記圧力制御データを計算してもよい。

露光に先立って、第 1の実施例で説明したように、ガス排出装置 1 6 0により照明光学系 2 0 0の筐体 C A内と、投影光学系 3 0 0の鏡筒 L B内を真空排気し、圧力センサ P S 1〜P S 3の圧力計測値が所定値に達すると、ガス排出装置 1 6 0の出口側開閉弁を閉じる。その後、ガス供給装置 1 5 0から窒素ガスを筐体 C Aと鏡筒 L B内にそれぞれ供給し、圧力センサ P S 1〜P S 3の圧力計測値が所定値に達するとガス供給装置 1 5 0からの窒素ガスの供給を停止して入口開閉弁を閉じると共に、圧力制御弁 V I、 V 2を閉じる。これにより筐体 C A内と鏡筒 L B内は窒素ガスで充填される。尚、本実施例では、空間 3 1 1を窒素ガスで充填された気密室とし、筐体 C Aと鏡筒 L Bの空間 3 1 0を密閉せずに常に窒素ガスを流す構成であってもよい。

次に露光処理を開始する。露光処理中に各圧力センサ P S 2〜P S 4の圧力を計測して制御回路 4 0 2に入力する。制御回路 4 0 2は入力された各圧力センサの計測値の組み合わせに応じて、予め記憶した空間 3 1 1の圧力制御データを読み出す。そして、制御回路 4 0 2は、読み出された圧力制御デ一夕に基づいて、圧力制御弁 V I、 V 2の開度を調節して窒素ガスの圧力制御を行い、空間 3 1 1 に圧力変化を与える。例えば、空間 3 1 1の圧力を上げたい場合、圧力制御弁 V 2を閉じると共に、圧力制御弁 V Iを開く。これによつて、ガス供給装置 1 5 0 からの窒素ガスが空間 3 1 1に流入し、空間 3 1 1の圧力が上昇する。一方、空間 3 1 1の圧力を下げたい場合、圧力制御弁 V 2を開くと共に、圧力制御弁 V 1 を閉じればよい。このような圧力制御により、鏡筒 L B内の圧力変化（鏡筒 L B 内の気圧と大気圧との圧力差）が生じた場合でも、投影光学系の光学性能（例えば、投影倍率等）、が予め定めた性能になるように調節される。従って、鏡筒 L B内の圧力が変動しても投影光学系の光学性能が変動せず、予め定めた精度でパターンを露光することができる。

なお、本実施例において、空間 3 1 0とガス供給装置 1 5 0との間に圧力制御弁を設けると共に、空間 3 1 0とガス排出装置 1 6 0との間に圧力制御弁を設け、真空排気、所定圧力の窒素ガス雰囲気の作成に供してもよい。気密室である空間 3 1 0に圧力変動が生じた場合は、空間 3 1 1の圧力を制御して投影光学系の光学性能を調節する。

また、圧力制御の制御対象室となるべき空間は、シュミレーシヨンや実験等により最適な箇所が選ばれる。例えば、露光光に用いる波長に応じて設計された光学系のレンズ間隔の気圧を変化させ、その時のレンズ間隔における相対屈折率の変化を求める。その変化が最も少ない間隔を制御対象室とすることが好ましい。さらに、制御対象室となるべき空間を複数箇所に設けても良い。

本実施例では、投影光学系 3 0 0について説明したが、照明光学系 2 0 0に圧力制御対象室を設けて、照明光学系 2 0 0の光学性能を補正してもよい。この場合、フライアイレンズュニット 2 0 4とレチクルプラインド 2 0 6との間に、レンズ 2 0 5と不図示のレンズとで形成される空間を圧力制御対象室とすれば良い。そして、筐体 C A内の圧力に応じて照明光学系 2 0 0の光学性能の変動による照明ムラを実験で求め、この照明ムラを抑制するために必要な圧力制御データを算出し、これを圧力に対応して制御回路 4 0 2に記憶しておけばよい。

なお以上の各実施例では、投影光学系 3 0 0も含めて光学性能の変動を抑制するようにしたが、所望の精度が得られるならば、照明光学系 2 0 0の光学性能だけを補償してもよい。また、露光光源として波長 1 9 3 n mの A r Fエキシマレ一ザを使用した場合について説明したが、 Κ I- Fエキシマレーザなどその他の光源であって、照明光学系の筐体内や投影光学系の鏡筒内に不活性ガスを充填する必要のある種々な投影露光装置に本発明を適用できる。

さらに、投影光学系 3 0 0の鏡筒 L B内の圧力変動にともなう光学性能の変動を光学性能調節用レンズュニット 3 0 3で抑制する場合、光学性能調節用レンズユニット 3 0 3とは別に設けたレンズュニットにより大気圧力変動による投影光学系の光学性能の変動を補償するようにしてもよい。同様の趣旨で、光学性能調節用レンズュニヅト 2 1 0とは別に設けたレンズュニットにより大気圧力変動による照明光学系の光学性能の変動を補償するようにしてもよい。

(第 6の実施例）

第 1、第 2、第 4の実施例で説明した光学性能調節レンズユニット 3 0 3を備えた投影光学系 3 0 0について説明する。これは、レンズ 3 0 1に対して他のレンズ 3 0 3を移動させるようなものである。

まず、この構成の背景について説明する。レンズを他のレンズに対して移動させる場合に、鏡筒の内部に供給した不活性ガスが漏れるおそれがある。そのため、一方のレンズを保持する保持部材と、他方のレンズを保持する保持部材との間に、ゴム系材料等からなるパッキンやガスケットを挟み込み、両者の相対距離の変動を吸収している。しかしながら、ゴム系材料等の弾性材料からなるパツキンゃガスケットは、ある程度以上の厚みがあると、これを二つの保持部材で締め付けたときに、その厚さ方向だけでなく厚さ方向と直交する方向にも変形することがある。すると、二枚のレンズの位置関係が、本来意図する位置関係に対し光軸と直交する方向にズレてしまうことになり、その結果、調整部における調整が高精度で行えないことがある。

さらに、相対移動するレンズ間の空間を密封する構造を採用する場合、調整のため二枚のレンズを相対移動させると、これら二枚のレンズ間の空間の容積が変動してこの空間の気圧が変動する。例えば二枚のレンズを近づける方向に移動させれば空間の気圧は高くなり、逆に二枚のレンズを遠ざける方向に移動させれば空間の気圧は低くなる。このような圧力変動に起因して、雰囲気の屈折率が変化して結像位置が摇らいだり、像の歪みが生じることがある。

したがって、上述したパッキンやガスケットを有する光学性能調整用光学レンズユニットでは、投影露光装置における投影精度の低下を招き、その結果、パ夕 —ンの高精度での重ね合わせの実現の妨げとなっている。

そこで、本実施例における投影光学系 3 0 0の詳細を図 6および図 7を参照して説明する。投影光学系 3 0 0以外は第 1の実施例と同一である。

図 6に示すように、投影光学系 3 0 0は、複数枚のレンズ、すなわち光学素子 2 1と、各レンズ 2 1を保持する保持部材 2 2と、これらの保持部材 2 2を収める筒状の鏡筒 2 3とから構成されている。この投影光学系 3 0 0は、レチクル R (図 1参照）を透過した露光光を複数のレンズ 2 1を介してウェハ W (図 1参照）上で集光する。

各保持部材 2 2の中央部には、保持部材 2 2の両側に連通する開口部 2 4が形成されている。この開口部 2 4は、保持部材 2 2の一面側（下面側）がレンズ 2 1よりも小径の小径部 2 4 aとされ、他面側（上面側）がレンズ 2 1よりも大径の大径部 2 4 bとされている。小径部 2 4 aと大径部 2 4 bの中間部にレンズ 2 1と略同径の段部 2 4 cが形成されている。各保持部材 2 2は、レンズ 2 1を、その外周部が開口部 2 4の段部 2 4 cにはめ込まれることによって保持する。保持部材 2 2には、開口部 2 4の小径部 2 4 aの外周側に、保持部材 2 2の一面側と、大径部 2 4 bが形成されている他面側とを連通する複数の連通孔 2 5が形成されている。

鏡筒 2 3は、例えば下部鏡筒 2 3 Aと、上部鏡筒 2 3 Bと、上蓋 2 3 Cの 3つの部材から構成されている。下部鏡筒 2 3 A，上部鏡筒 2 3 Bは、それぞれその内周面 2 6が保持部材 2 2の外径と略同寸の内径を有している。下部鏡筒 2 3 A , 上部鏡筒 2 3 Bの下端部には、保持部材 2 2の外径よりも小径の開口部 2 7が形成されている。この開口部 2 7により、下部鏡筒 2 3 A , 上部鏡筒 2 3 Bの下端部には、収納した保持部材 2 2を保持するための保持部 2 8が形成されている。これら下部鏡筒 2 3 Aと上部鏡筒 2 3 Bとの間には、これらの相対位置を調整する調整部 3 0が備えられている。調整部 3 0は、下部鏡筒 2 3 Aの上端部に形成されたフランジ 3 1と上部鏡筒 2 3 Bの下端部に形成されたフランジ 3 2との間に介在されている付勢部材 3 4と、下部鏡筒 2 3 Aと上部鏡筒 2 3 Bとの間の間隔を変更する複数の調整ねじ 3 3とを含む。調整ねじ 3 3は、フランジ 3 2に回転自在に支持されて、その先端部に形成されたねじ部がフランジ 3 1に螺合している。付勢部材 3 4は、例えば、フランジ 3 1とフランジ 3 2との間に圧縮状態で介装された、鏡筒 2 3とほぼ同径のコイルパネを含み、これにより下部鏡筒 2 3 Aと上部鏡筒 2 3 Bとを互いに離間する方向に付勢する。なお、調整ねじ 3 3はフランジ周方向に等角度間隔でたとえば 3本設けられる。

このような調整部 3 0により、調整ねじ 3 3を回すことによって、フランジ 3 1とフランジ 3 2との相対位置、すなわち下部鏡筒 2 3 Aと上部鏡筒 2 3 Bとの相対位置が変位する。つまり、調整ねじ 3 3を締め付ければ下部鏡筒 2 3 Aと上部鏡筒 2 3 Bとが接近する方向に相対移動し、逆に緩めれば下部鏡筒 2 3 Aと上部鏡筒 2 3 Bとが離間する方向に相対移動する。これにより、下部鏡筒 2 3 Aの最上部のレンズ 2 1 Dと、上部鏡筒 2 3 Bの最下部のレンズ 2 1 Cとの位置関係が調整される。なお、図 6において、投影光学系 3 0 0を構成する複数枚のレンズ 2 1を最上部から最下部に向けて、レンズ 2 1 A , 2 1 B , 2 1 C……と付している。

これら下部鏡筒 2 3 Aと上部鏡筒 2 3 Bとの間の調整部 3 0にはシール部 3 5 が備えられている。シール部 3 5は、下部鏡筒 2 3 Aの最上部に収められた保持部材 2 2の上面に設けられた下部リング 3 6と、上部鏡筒 2 3 Bの下端部の開口部 2 7に取り付けられた上部リング、すなわち凸部 3 7と、これら下部リング 3 6および上部りング 3 7間に介装されたシール材、すなわち充填材 3 8とから構成されている。下部リング 3 6は、略 U字状の断面形状であり、その上面側に溝、すなわち凹部 3 9が形成されている。溝 3 9は、上部リング 3 7と略同径を有し、かつその幅は上部リング 3 7の厚さよりも所定寸法大きく設定されている。シ一ル材 3 8には、例えばフッ素グリースやフッ素樹脂のゲル状のもの等のように、粘性材料であり、かつ光化学反応に対して不活性な性質を有する不活性グリス等が用いられており、このシール材 3 8は下部リング 3 6の溝 3 9内に充填されている。このシール材 3 8に上部リング 3 7の下端部が挿入されることにより、溝 3 9の内側面と上部リング 3 7の外側面との間にシール材 3 8が介在することとなり、レンズ室（空間）内外の連通が遮断されて調整部 3 0でシール性が発揮される。

上部鏡筒 2 3 Bの上端部と、その上方に配置された上蓋 2 3 Cとの間にも、調整部 3 0と同様の構造を有する調整部 4 0が設けられている。調整部 4 0は、上部鏡筒 2 3 Bの上端部に形成されたフランジ 4 1と上蓋 2 3 Cの外周部との間に備えられた複数の調整ねじ 3 3と複数の付勢部材 3 4とから構成されている。そして、調整ねじ 3 3を回すことによって上部鏡筒 2 3 Bと上蓋 2 3 Cの相対位置が変位し、付勢部材 3 4によって上部鏡筒 2 3 Bと上蓋 2 3 Cとが互いに離間する方向に付勢される。この調整部 4 0により、上部鏡筒 2 3 Bと上蓋 2 3 Cの相対位置を変位させることによって、上部鏡筒 2 3 Bの最上部のレンズ 2 1 Bと、上蓋 2 3 Cに装着されたレンズ 2 1 Aとの位置関係が調整される。

上蓋 2 3 Cには、中央部にレンズ 2 1 Aを保持するための段部 4 2 aを有する開口部 4 2が形成され、その外周側には連通孔 4 3が形成されている。上蓋 2 3 Cは保持部材 2 2と等価な部材である。

調整部 4 0には、シール部 3 5と同様のシール部 4 5が備えられている。シ一ル部 4 5は、上部鏡筒 2 3 Bの最上部に収められた保持部材 2 2の上面に設けられた下部リング 3 6と、上蓋 2 3 Cの下面に取り付けられた断面略 L字状の上部リング、すなわち凸部 4 7と、これら下部リング 3 6および上部リング 4 7間に介装されたシール材 3 8とから構成されている。下部リング 3 6の溝 3 9内に充填されたシール材 3 8に上部リング 4 7の下端部が挿入されることにより、溝 3 9の内側面と上部リング 4 7の外側面との間にシール材 3 8が介在することとなり、レンズ室（空間）内外の連通が遮断されて調整部 4 0でシール性が発揮され o

このような投影光学系 3 0 0では、鏡筒 2 3内に収められた複数の保持部材 2 2にそれぞれ連通孔 2 5が形成されているので、互いに上下に位置する例えば 2 枚のレンズ 2 1 Aと 2 1 B間の空間 S 1とレンズ 2 1 Cと 2 1 D間の空間 S 3とは互いに連通している。投影光学系 3 0 0の上端部において、鏡筒 2 3の上蓋 2 3 Cに形成された連通孔 4 3の一つには、例えば窒素ガスやヘリウムガス等の光化学反応に対して不活性なガスを供給する供給管 5 0を介して図示しない気体供給装置が接続され、他の連通孔 4 3にはこれを塞ぐ密封プラグ 5 1が装着されている。一方、投影光学系 3 0 0の下端部において開口部 2 7に臨むレンズ 2 1の保持部材 2 2には、一つの連通孔 2 5に排出管 5 2を介して図示しない気体排出装置が接続され、他の連通孔 2 5には密封プラグ 5 1が装着されている。鏡筒 2 3内には供給管 5 0から不活性ガスが送り込まれ、この不活性ガスは各保持部材 2 2の連通孔 2 5を通って各空間 Sに供給され、排出管 5 2から排出される。これにより、投影光学系 3 0 0においては、鏡筒 2 3における露光光の光路雰囲気が不活性ガスに置換され、不活性ガスが循環される。

このような投影光学系 3 0 0において、露光光の焦点や倍率を調整するときには、調整部 3 0の調整ねじ 3 3を回すことにより、調整部 3 0の上下にそれぞれ位置する 2枚のレンズ 2 1 Aと 2 1 Bの位置関係を調整し、調整部 4 0の調整ねじ 3 3を回すことにより、調整部 4 0の上下にそれぞれ位置する 2枚のレンズ 2 1 C， 2 1 Dの位置関係を調整する。調整ねじ 3 3を回すと、シール部 3 5 , 4 5においては、下部リング 3 6と、上部リング 3 7あるいは 4 7とが上下方向に相対変位する。これらの間に介装されたシール材 3 8は不活性グリスであるので、パヅキンやガスケヅトのように弾性変形するわけではなく、下部リング 3 6の溝 3 9の側面と上部リング 3 7 , 4 7の側面との間に介在した状態を保ったまま留まる。したがって、下部リング 3 6と、上部リング 3 7あるいは 4 7との間、すなわち調整部 3 0， 4 0におけるシール性が保持される。

このような投影光学系 3 0 0を有する投影露光装置では、図 1に示すように、光源 1 0 0から射出された露光光は送光系，照明光学系 2 0 0を介してレチクル Rを照射し、レチクル Rに形成された回路パターンの像が投影光学系 3 0 0を介して、ウェハ Wの所定の露光領域に投影露光される。そして、当該露光領域へのパターンの像の投影露光が完了した後、ステージ装置 W Sによりウェハ Wが所定の位置まで移動されて位置決めされ、次の露光領域へのパターンの像の投影露光が行われる。このようにして、ウェハ Wの移動 '位置決めと、パターンの像の投影露光とを順次繰り返す、いわゆるステップ ·アンド · リピ一ト方式によりゥェハ W全体へのパターンの像の投影露光が行われる。

上述したように、投影露光装置では、照明光学系 2 0 0の笙体 C A内、および投影光学系 3 0 0の鏡筒 2 3内は不活性ガスで置換されている。これにより、光源 1 0 0からウェハ Wに至るまで露光光は不活性ガス雰囲気中を通過する。したがって、露光光が空気と光化学反応を起こすことによって発生するオゾンの発生を防止することができる。その結果、環境を損なったり、露光光の光利用効率（透過率）を低下させることもなく、さらにレンズ 2 1やミラ一等の光学素子表面に白濁を生じさせることも防ぐことができるので、投影露光装置の性能を安定して発揮させることができる。

この投影光学系 3 0 0では、露光光の光路の雰囲気を不活性ガスに置換するだけでなく、不活性ガスを鏡筒 2 3内から回収して循環させることができ、不活性ガスを無駄なく効率的に利用することができる。また、例えば、 A r Fエキシマレーザを露光光として使用する場合、鏡筒 2 3内を不活性ガスに置換しても、レンズ 2 1を保持部材 2 2に固定する接着剤または充填材、あるいは鏡筒 2 3の内壁から発生する異物、例えば水、ハイドロカ一ボン、これら以外の露光光を拡散する物質などがレンズ 2 1に付着したり、光路内に浮遊することで、投影光学系 3 0 0の透過率が変動するという問題が生じる。しかしながら、前述したように不活性ガスを鏡筒 2 3から回収することで、投影光学系 3 0 0の透過率の変動を最小限に抑えることが可能となる。

なお、投影光学系 3 0 0の最上部の空間 S 1に不活性ガスを供給すれば、連通孔 2 5 , 2 5 , …を通して他の複数の空間 S 2 , S 3 , S 4 , …に不活性ガスが供給され、投影光学系 3 0 0の全体において、露光光の光路雰囲気を不活性ガスに置換することができる。この場合、光軸が鉛直方向（重力方向）に沿って配置される投影光学系では、その最下部の空間から不活性ガスを供給することが好ましく、さらに鏡筒 2 3から不活性ガスを回収するときは、その最上部の空間 S 1 から不活性ガスを排気することが望ましい。

上述した投影露光装置において、レンズ 2 1 Aと 2 1 Bおよびレンズ 2 1 Cと 2 1 Dのレンズ間距離を調整部 3 0および 4 0においてそれぞれ調整を行っても、シール材 3 8は粘性材料であるため、シール材 3 8が下部リング 3 6の溝 3 9の側面と上部リング 3 7， 4 7の側面との間に介在した状態を保ったまま留まり、レンズ室 S l、 S 2…の内部を封止することができる。しかも、下部リング 3 6 と上部リング 3 7 , 4 7とが光軸方向に相対変位しても、これにシールざい 3 8 は追従して容易に変形することができ、下部リング 3 6と上部リング 3 7 , 4 7 との光軸と直交する方向の位置関係をずらすような反力は発揮しない。したがつて、調整によって調整部 3 0 , 4 0のレンズ 2 1 Aと 2 1 Bの位置関係あるいは 2 1 Cと 2 1 Dの位置関係がズレることはなく、高い精度で調整を行うことが可能となる。この結果、投影露光装置における結像精度の低下、すなわち投影光学系 3 0 0の焦点位置、倍率、およびザイデルの五収差などの変動、テレセントリシティや像コントラストなどの低下を招くことなく、ウェハ上における高い精度でのパターンの重ね合わせを実現することができる。

また、調整部 3 0， 4 0での調整により空間 S 3， S 1の容積が変動しても、空間 S 3が空間 S 4に、空間 S 1が空間 S 2にそれぞれ連通しているので、空間 S 1〜S 4とはすべて同じ気圧に保たれる。これによつても、調整部 3 0 , 4 0 での調整により投影露光装置 1 1の投影精度が低下することを防止し、高い精度でパターンの重ね合わせを実現できる。

上述した投影露光装置 1 1の調整部 3 0に代えて、レンズ 2 1 Cと 2 1 Eとの間隔を変化させることなく、レンズ 2 1 Dのみがレンズ 2 1 C , 2 1 Eに対してそれぞれ相対移動するように構成することもできる。同様に、調整部 4 0に代えて、レンズ 2 1 Aと 2 1 Cの間隔を変化させることなく、レンズ 2 1 Bのみがレンズ 2 1 A , 2 1 Cに対して相対移動するように構成してもよい。

なお、上記実施例において、調整部 3 0 , 4 0にシール部 3 5， 4 5を備える構成としたが、シール部 3 5 , 4 5に代えて、例えば図 7に示すようなシール部としても良い。

図 7に示すように、調整部 3 0に備えられたシール部 5 5は、下部鏡筒 2 3 A の上端部のフランジ 3 1と、上部鏡筒部 2 3 Bの下端部のフランジ 3 2との外周面側に設けられた、例えばゴム製の筒状部材 5 6から構成される。同様に、調整部 4 0に備えられたシール部 5 7も、上部鏡筒部 2 3 Bの上端部のフランジ 4 1 と、上蓋 2 3 Cとの外周面側に設けられた、例えばゴム製の筒状部材 5 8から構成される。このようなシール部構造においては、光学素子の間隔を調整するとき筒状部材 5 6 , 5 8が光軸方向に伸縮する。

また、投影光学系全体を不活性ガスが充填されたチャンバ内に収容すれば、シール部 3 5 , 4 5， 5 5， 5 7を省略しても良い。このような場合、このチャンバ内が気体室となり、この気体室と鏡筒 2 3の内部とが上蓋 2 3 Cの連通孔 4 3 を介して連通される。

上記実施例では、空間 S 3を、レンズ 2 1 Dを挟んで反対側に位置する空間 S 4に連通孔 2 5を介して連通させ、空間 S 1を、レンズ 2 1 Bを挟んで反対側に位置する空間 S 2に連通孔 2 5を介して連通させた。しかしながら、レンズ間隔を変更する際のレンズ室内の圧力変動を次のように防止してもよい。すなわち、連通孔ではなく連通パイプにより空間 S 3を空間 S 4以外の空間 Sに、および空間 S 1を空間 S 2以外の空間 Sに接続してもよい。あるいは、投影光学系 3 0 0 とは別設された、不活性ガスが充填された容器に、空間 S 3や S 1を連通させてもよい。この場合、上記容器に空間 S 1と S 2、あるいは空間 S 3と S 4を連通させる。

上記実施例においては、投影光学系 3 0 0の鏡筒 2 3に供給管 5 0を配設し、この供給管 5 0から不活性ガスを供給する構成としたが、レチクル Rも不活性ガスが充填された筐体内に収容する場合には、その筐体に鏡筒 2 3を一体に接続する構造とすることができる。この構造では、供給管 5 0を廃し、レチクル筐体と連通孔 4 3を介して鏡筒 2 3と連結してレチクル筒体から鏡筒 2 3に不活性ガスを供給する構成としても良い。

排出管 5 2を廃して、鏡筒 2 3の下端部の開口部 2 7から不活性ガスを排出するようにすることも可能である。

上記実施例では、本発明を投影光学系 3 0 0に適用する構成としたが、照明光学系 2 0 0や送光系等の他の部分にも適用できる。すなわち、レンズやミラー等の二つの光学素子が相対移動する箇所であれば、本発明を上記と同様に適用することが可能である。例えば、図 1に示すォプチカルインテグレ一夕としてのフラィアイレンズ 2 0 4を照明光学系の光軸方向に移動することにより、ォプチカルィンテグレ一夕 2 0 4と、それを挟んで配置される 2つの光学素子の各々との間隔を変化させて、レクチル R上での露光光の照度分布を調整する照明光学系に対しても、本発明は有効である。

また、図 6に示した投影光学系 3 0 0では、調整部 3 0によってレンズ 2 1 C を移動すると、それに伴ってレンズ 2 1 Cに積み重ねられるレンズ 2 1 A、 2 1 Bも移動することになる。しかしながら、レンズ 2 1を駆動する機構はこの構成に限定されるものではなく、例えばレンズ 2 1 Cの保持部材に、レンズ 2 1 A、 2 1 Bの保持部材を積み重ねないようにし、調整部 3 0によってレンズ 2 1 Cの保持部材を駆動しても、レンズ 2 1 A、 2 1 Bが移動しない構成としてもよい。調整ねじ 3 3の代わりに、例えばフランジ周方向に等角度間隔で設けられた 3 つの圧電素子（ビエゾ素子など）でレンズ（またはその保持部材）を支持して移動させるように構成してもよい。また、前述したように移動可能に構成されるレンズ 2 1の数を増やして、投影光学系 3 0 0の焦点位置、倍率、歪曲収差、非点収差、像面湾曲、コマ収差、および球面収差の少なくとも 3つを調整可能に構成してもよい。

投影光学系 3 0 0には、偏心コマ収差を補正するために、ウェハ W側に配置される傾斜可能な平行平面板が設けられており、この平行平面板の駆動機構に対しても本発明を適用することができる。 (第 7の実施例）

投影光学系内に設けられた空間内の圧力を制御する第 7の実施例について説明する。図 8には、本実施例に係る露光装置 4 1 0の構成が概略的に示されている。この露光装置 4 1 0は、マスクとしてのレチクル R上に形成されたパターンを、ステップ ·アンド ·スキャン方式により露光対象物としてのウェハ W上のショヅト領域に投影光学系 P Lを介して転写する走査型の投影露光装置（いわゆるスキャニング ·ステツパ）である。

この露光装置 4 1 0は、光源を含み照明ビームとしての露光光 E Lをレチクル Rに照射する照明系 4 1 2と、レチクル Rが載置されるレチクルステージ R S T と、レチクル Rに形成されたパターン P Aをウェハ W上に投影する投影光学系 P と、投影光学系 P L内に設けられた所定の気密室、すなわち密閉された空間 4 4 0内部の圧力を増減するレンズコントローラと呼ばれる圧力調整器 L Cと、ゥェハ Wが載置されるウェハステージ W S Tと、これらの制御系等とを備えている c 照明系 4 1 2は、光源、すなわち A r Fエキシマレーザ、光の光路の開閉を行うシャツ夕ゃォプチカルインテグレー夕、すなわちフライアイレンズを含む照明光学系、照明系開口絞り板（レボルバ）、照明光の照明フィールドを制限するブラインドを含んでいる。照明光学系では、露光光の一様化やスペックルの低減等が行われる。このようにして照明系 4 1 2からの露光光、すなわち照明ビーム E Lは、次に述べるレチクルステージ R S T上に載置されたレチクル Rに対して、均一かつ、所定の照明条件にて照射される。

レチクルステージ R S T上には、所定のパターン P Aが形成されたレチクル R が載置され、このレチクル Rは不図示のレチクルホルダにより保持されている。レチクルステージ R S Tは、リ二ァモ一夕等から成るレチクルステージ駆動系 4 1 4によって所定の走査方向（ここでは Y方向）に所定のストロークで駆動されるとともに、 X Y面内で微動可能とされている。このレチクルステージ R S丁の X Y面内の位置は、レチクルレーザ干渉計 4 1 6によって所定の分解能、例えば 0 . 5〜 1 n m程度の分解能で常時検出され、この計測値は装置全体を統括制御する主制御部 4 2 2に供給されている。この投影光学系 P L内の光路部分には、複数のレンズエレメントを含む密封されていない空間部 4 2 6、 4 2 8とレンズエレメント間に設けられた気密室 4 4 0とが設けられている。気密室 4 4 0は、その内部の気体圧力を調整して投影倍率（あるいは対称ディストーション）等の結像特性を調整するためのものである。上記の空間部 4 2 6 , 4 2 8および気密室 4 4 0内には、後述するようにして窒素ガス（N ₂ ) が充填されており、これによつて後述する露光時に露光光（A r Fレーザ光）が照射されても投影光学系 P L内にオゾンが発生しないようになつている。

なお、上記の空間部 4 2 6、 4 2 8および気密室 4 4 0内に対する窒素ガス充填のための配管系の構成および窒素ガスの充填方法、および圧力調整器 L Cの構成については、後で詳述する。

ウェハステージ W S Tは、投影光学系 P Lの下方に配置され、水平面（X Y面）内を 2次元移動可能な X Yステージ 4 6 6と、この X Yステージ 4 6 6上に搭載され、光軸方向（Z軸方向）に微動可能な Zステージ 4 7 6とを備えている。この Zステージ 4 7 6上に不図示のウェハホルダを介して基板、すなわちウェハ W が吸着保持されており、 Zステージ 4 7 6は、駆動系によって光軸方向に微小駆動される。また、 X Yステージ 4 6 6は、平面モ一夕等によって X Y 2次元方向に駆動される。すなわち、ウェハ Wは、 Zステージ 4 7 6の駆動系、および X Y ステージを駆動する平面モー夕等によって 3次元方向に駆動されるが、図 8ではこれらの駆動系が代表的にウェハ駆動装置 4 7 4として示されている。

X Yステージ 4 6 6の位置は、当該 X Yステージ 4 6 6上、または Zステージ 4 7 6上に固定された移動鏡 4 7 1を介して外部のウェハレーザ干渉計 4 7 2により所定の分解能、例えば 0 . 5〜 1 n m程度の分解能で常時検出されるようになっている。このウェハレーザ干渉計 4 7 2の計測値が主制御部 4 2 2に供給される。

Zステージ 4 7 6上には、いわゆるべ一スライン計測用の基準マークその他の基準マークが形成された基準マーク板 F Mが固定され、この基準マーク板 F Mはその表面がウェハ W面とほぼ同一高さとされている。

本実施例では、投影光学系 P Lの下部の側方に、ウェハ W上のァライメントマ —ク、すなわち位置合わせマークあるいは基準マーク板 F M上の基準マ一クを検出するオファクシス 'ァライメント顕微鏡 A L Gが設けられている。このァライメント顕微鏡 A L Gとしては、画像処理方式の結像式ァライメントセンサが用いられる。このァライメント顕微鏡 A L Gの計測値も主制御部 4 2 2に供給される。この他、この露光装置 4 1 0では、投影光学系 P Lの焦点位置にウェハ Wの被露光面を位置合わせするため、ウェハ W表面の光軸方向（Z軸方向）の位置を検出する、いわゆる斜入射光式の焦点検出機構（図示省略）が設けられている。次に、本実施例の特徴的な構成部分である投影光学系 P Lの空間部 4 2 6、 4 2 8および気密室 4 4 0内に対する窒素ガス充填のための配管系、並びに圧力調整器 L Cの構成等について、図 8および図 9に基づいて詳述する。

図 9には、窒素ガス（N ₂ ) を投影光学系 P L内に供給するためのガス供給システムの構成が概略的に示されている。このガス供給システムは、窒素ガスの供給源である不図示の窒素ガスタンクに配管系を介して順次接続された電磁弁 4 1 8、手動バルブ 4 2 0、第 1レギユレ一夕 4 2 4、流量計 4 3 0、フィルタュニヅト 4 3 2、ノヅファタンク 4 3 4、分配器 4 3 6から成るガス供給装置 4 3 8 を備えている。

この内、電磁弁 4 1 8および手動バルブ 4 2 0は、不図示の窒素ガスタンクからガス供給装置 4 3 8内へのガスの流入を許可 ·遮断するためのバルブである。第 1レギユレ一夕 4 2 4は、当該ガス供給装置 4 3 8から後述する第 1〜第 3供給管に供給する窒素ガスの供給圧を設定するためのものである。この第 1 レギュレー夕 4 2 4の近傍には、図示は省略したが、該第 1 レギユレ一夕 4 2 4近傍の配管系内の内圧（ガス圧力）を検出する圧力センサおよびこの圧力センサの検出値を表示する圧カメ一夕が設けられている。

フィル夕ユニット 4 3 2は、 U L P Aフィル夕（ultra low penetration air- filter) あるいは H E P Aフィル夕（high efficiency particulate air-filter) 等のエア一フィルタや、ケミカルフィル夕等を含む。ここで、ケミカルフィル夕を用いるのは、主として投影光学系 P Lを構成するレンズ素子等を曇らせる曇り物質のもととなる不純物を除去するためである。

バッファタンク 4 3 4は、投影光学系 P L内部に送り込まれる窒素ガスの温度を、ガス置換前の投影光学系 P Lの内部の空気の温度とほぼ同一温度に温度調整するため、一時的に窒素ガスを貯蔵するためのものである。従って、このバヅファタンク 4 3 4には温度調整装置 4 3 5が付設されている。この温度調整の目標温度は、露光装置 4 1 0が収納されるチャンバ内の温度、すなわち該チャンバが設置されるクリーンルーム内の温度とほぼ同一温度に設定される。

分配器 4 3 6は、温度調整された窒素ガスを、投影光学系 P L内の 3つの空間、すなわち中央の気密室 4 4 0、上下の密閉されていない空間部 4 2 6、 4 2 8に分配するためのもので、この分配器 4 3 6の吐出側には、 3つの流量調整弁 4 3 7 A , 4 3 7 B , 4 3 7 Cが設けられている。

流量調整弁 4 3 7 A , 4 3 7 B , 4 3 7 Cには、それぞれ供給路としての第 1 供給管 4 5 8、第 2供給管 4 6 0、第 3供給管 4 6 2の一端が接続されている。この内、第 1供給管 4 5 8の他端は、投影光学系 P L上部の空間部 4 2 6に接続されている。この空間部 4 2 6の第 1供給管 4 5 8と反対側には、排気管 4 6 4 が接続されている。これを更に詳述すると、空間部 4 2 6には、図 8に示されるように、開口部 4 2 6 a， 4 2 6 bが異なる高さ位置に形成されている。これは、空間部 4 2 6内部に供給されるガスに対する比重に応じて空気が空間部の上方に滞留しないように効率良く外部に排出するためである。本実施例では供給されるガスは、窒素ガスであるから空気と比重は殆ど同じであるため必ずしもこのようにする必要はないが、例えば空間部 4 2 6の内部にヘリウムガス（H e ) 等を供給する場合等には、特に有効となる。そして、空間部 4 2 6の一方の開口部 4 2 6 aに第 1供給管 4 5 8が接続され、他方の開口部 4 2 6 bには、排気路の一部を成し排気本管 7 0に連通する排気管 4 6 4が接続されている。また、図 8および図 9に示されるように、第 1供給管 4 5 8の開口部 4 2 6 a近傍には、圧力検出系、すなわち差圧センサ 4 6 8が設けられている。この差圧センサ 4 6 8は、大気圧、すなわちチャンバ内の圧力と第 1供給管 4 5 8内の圧力（空間部 4 2 6 内の圧力とほぼ同じ）との差圧を検出することにより、空間部 4 2 6の圧力を大気圧基準で検出するものである。

第 1供給管 4 5 8の差圧センサ 4 6 8が設けられた部分の少し上流側の位置には、排気本管 4 7 0に連通する分岐路、すなわち第 1分岐管 4 7 8が設けられており、この第 1分岐管 4 7 8には、開閉器としての電磁弁 4 8 0が設けられている o

一方、排気管 4 6 4の開口部 4 2 6 b近傍には、図 9に示されるように、第 1 の酸素センサ 4 8 2が設けられている。

上記と同様に、投影光学系 P L下部の空間部 4 2 8には、図 8に示されるように、開口部 4 2 8 a、 4 2 8 bが異なる高さ位置に形成されており、一方の開口部 4 2 8 aに前述した第 3供給管 4 6 2の他端が接続されている。また、図 9に示されるように、第 3供給管 4 6 2の開口部 4 2 8 a近傍には、大気圧すなわちチャンバ内の圧力と第 3供給管 4 6 2内の圧力（空間部 4 2 8内の圧力とほぼ同じ）との差圧を検出することにより、空間部 4 2 8内の圧力を大気圧基準で検出する圧力検出系すなわち差圧センサ 4 8 4が設けられている。また、第 3供給管 4 6 2の差圧センサ 4 8 4が設けられた部分の少し上流側の位置には、排気本管 4 7 0に連通する分岐路、すなわち第 3分岐管 4 8 6が設けられており、この第 3分岐管 4 8 6に、開閉器としての電磁弁 4 8 8が設けられている。

空間部 4 2 8の他方の開口部 4 2 8 bには、排気路の一部を成し排気本管 4 7 0に連通する排気管 4 9 0が接続されており、この排気管 4 9 0の開口部 4 2 8 b近傍に第 3の酸素センサ 4 9 2が設けられている。

第 2供給管 4 6 0の他端側は、圧力調整機構 4 9 4を介して投影光学系 P Lの気密室 4 4 0に接続されている。第 2供給管 4 6 0の圧力調整機構 4 9 4より上流側の部分には、圧力設定器、すなわち第 2レギユレ一夕 4 9 6が設けられてい o

圧力調整機構 4 9 4は、第 2レギユレ一夕 4 9 6の下流側に設けられた電磁弁 4 9 8と、この電磁弁 4 9 8の下流側に設けられた圧力調整器 L Cと、電磁弁 4 9 8と圧力調整器 L Cとの間の位置で分岐された分岐路、すなわち第 2分岐管 4 9 9上に設けられた開閉器、すなわち電磁弁 4 9 7とを備えている。

圧力調整器 L Cは、図 8に示されるように、気密室 4 4 0に一端が接続された配管 4 4 2 (この配管 4 4 2は供給路の一部を構成する）の他端側に接続されたベローズポンプ 4 4 6と、配管 4 4 2の途中に設けられた電磁弁 4 4 8およびこの電磁弁 4 4 8の下流側に設けられた圧力検出系、すなわち差圧センサ 4 5 6と、配管 4 4 2の電磁弁 4 4 8の上流側で分岐された分岐管 4 4 3上に設けられた電磁弁 4 5 2とを備えている。この電磁弁 4 5 2を介して第 2供給管 6 0の窒素ガスが供給される。

気密室 4 4 0の排気側には、図 8および図 9に示されるように、排気本管 4 7 0に連通し排気路の一部を成す排気管 4 4 4が接続されている。この排気管 4 4 4上に排気路開閉器、すなわち電磁弁 4 5 0が設けられ、この電磁弁 4 5 0の気密室 4 4 0側に第 2の酸素センサ 4 5 4が設けられている。

排気本管 4 7 0の第 1、第 2、第 3分岐管 4 7 8、 4 9 9 、 4 8 6が接続された位置の下流側の位置には、逆止弁付き電磁弁 4 9 5が設けられている。

上述のようにして構成されたガス供給システムの構成要素である各種センサ類の計測値は、ワークステーション（あるいはマイクロコンピュータ）から成る図 8の主制御部 4 2 2に供給される。主制御部 4 2 2は、これらの計測値に基づいてガス供給システムを構成する各電磁弁、ベローズポンプ等を後述するようにして制御する。

上述のようにして構成された露光装置 4 1 0の投影光学系 P L内の空気を窒素ガスに置換する際の手順について簡単に説明する。

手動バルブ 4 2 0は手動で予め開かれている。主制御部 4 2 2により電磁弁 4 1 8を開成する。第 1レギユレ一夕 4 2 4の設定圧力はあらかじめ、例えば 3 k g / c m²に設定され、不図示の窒素ガスタンクから 3 k g / c m²の窒素ガスをノ 'ヅファタンク 4 3 4内に供給する。このとき、流量調整弁 4 3 7 A〜 4 3 7 C は閉成状態であり、所定時間経過後、分配器 4 3 6内に所定温度に温度調整された窒素ガスが充填される。

主制御部 4 2 2は、供給側の電磁弁 4 9 8、圧力調整器 L C内の電磁弁 4 4 8、 4 5 2および排気側の電磁弁 4 5 0を開成する。これと同時に、主制御部 4 2 2 は、流量調整弁 4 3 7 A〜 4 3 7 Cを開成する。第 2レギユレ一夕 4 9 6はあらかじめ、例えば 2 . 5 k g / c m²に設定されており、供給管 4 6 0におけるガス供給圧力は第 1の値である 2 . 5 k g / c m²に調整される。

このようにして、ガス供給装置 4 3 8、具体的には分配器 4 3 6から第 1〜第 3供給管 4 5 8、 4 6 0、 4 6 2を介して窒素ガスの供給が投影光学系 P Lの空間部 4 2 6、気密室 4 4 0、空間部 4 2 8に対し開始される。

窒素ガスの供給中、主制御部 4 2 2は、第 1〜第 3の酸素センサ 4 8 2 , 4 5 4、 4 9 2の計測値、すなわち排気管 4 6 4、 4 4 4、 4 9 0内の酸素ガス濃度をモニタする。このとき、主制御部 4 2 2は、差圧センサ 4 6 8、 4 5 6、 4 8 4の計測値もモニタする。空間部 4 2 6、気密室 4 4 0、空間部 4 2 8内部の空気が窒素ガスに置換されている間、主制御部 4 2 2は、第 1〜第 3の酸素センサ 4 8 2、 4 5 4、 4 9 2が検出する酸素濃度が、それぞれ所定のしきい値、例えば 1 %以下になるのを待つ。主制御部 4 2 2は、例えば酸素センサ 4 8 2が検出する酸素濃度が 1 %以下になると、空間部 4 2 6内の窒素ガスの置換が終了し、空間部 4 2 6内に窒素ガスが充填されたものと判断してその旨を不図示の表示装置上に表示する。但し、窒素ガスの置換中に、差圧センサ 4 6 8の検出値が所定値以上になったとき（第 1供給管 4 5 8内のガス圧力と大気圧との差が所定値以上になったとき）は、主制御部 4 2 2は、差圧センサ 4 6 8の検出値が所定値未満になるまで第 1分岐管 4 7 8を開閉する電磁弁 4 8 0を開成する。これにより、余分な窒素ガスが第 1分岐管 4 7 8を介して逃がされ、空間部 4 2 6への窒素ガスの供給中に異常に高い圧力が空間部 4 2 6部分にあるレンズエレメントに作用するという事態を回避することができる。

同様に、主制御部 4 2 2は、酸素センサ 4 9 2が検出する酸素濃度が 1 %以下になると、空間部 4 2 8内の窒素ガスの置換が終了し、空間部 4 2 8内に窒素ガスが充填されたものと判断してその旨を不図示の表示装置上に表示する。上述と同様に、窒素ガスの置換中に、差圧センサ 4 8 4の検出値が所定値以上になったとき（第 3供給管 4 6 2内のガス圧力と大気圧との差が所定値以上になったとき〕、主制御部 4 2 2は、差圧センサ 4 8 4の検出値が所定値未満になるまで第 3分岐管 4 8 6を開閉する電磁弁 4 8 8を開成して、空間部 4 2 8への窒素ガスの供給中に異常に高い圧力が空間部 4 2 8部分にあるレンズエレメントに作用するという事態を回避する。

上記の窒素ガス置換が終了とする、流量調整弁 4 3 7 A、 4 3 7 Cはともに開成状態のままとなり、常時、空間部 4 2 6、 4 2 8内には窒素ガスが供給される _c 従って、主制御部 4 2 2は、差圧センサ 4 6 8、 4 8 4の検出値を常時モニタして、適宜電磁弁 4 8 0、 4 8 8を開閉制御することによって、異常に高い圧力が空間部 4 2 6 , 4 2 8部分にあるレンズエレメン卜に作用しないようにすることが望ましい。

一方、主制御部 4 2 2は、酸素センサ 4 5 4が検出する酸素濃度が 1 %以下になると、気密室 4 4 0内の窒素ガスの置換が終了し、気密室 4 4 0内に窒素ガスが充填されたものと判断して、その旨を不図示の表示装置上に表示する。これと同時に、主制御部 4 2 2は、排気側の電磁弁 4 5 0と供給側の電磁弁 4 9 8を閉成する。上述したように第 2レギユレ一夕 4 9 6の設定値は 2 . 5 k g/ c m ² であるが、圧力調整器 L Cは第 2の値、例えば 1 . 0 k g/ c m²以下で動作可能とされている。そこでまず、第 2の分岐管 4 9 9を開閉する電磁弁 4 9 7を開成して、気密室 4 4 0と圧力調整器 L Cの圧力を調整する。すなわち、主制御部 4 2 2は、差圧センサ 4 5 6の計測値をモニタして配管 4 4 2内のガス圧が第 2 の値となるまで、電磁弁 4 9 7を閧成して余分な圧力を逃がし、配管 4 4 2内のガス圧が第 2の値となったとき、電磁弁 4 9 7を閉成すると同時に圧力調整器 L C内の電磁弁 4 5 2を閉成する。これにより、気密室 4 2 2と圧力調整器 L Cには 1 . 0 k g / c m²以下の窒素ガスが充填される。

これにより、その後供給圧力 1 k g/ c m ²以下の条件下で圧力調整器 L Cによる気密室内の圧力調整が可能になる。ここで、上記の窒素ガスの置換中に、差圧センサ 4 5 6の検出値が所定値以上になったときは、主制御部 4 2 2は、第 2 分岐管 4 9 9を開閉する電磁弁 4 9 7を開成して、気密室 4 4 0内が異常な高圧にならないようにする。

上記のようにして投影光学系 P Lの空間部 4 2 6、 4 2 8、気密室 4 4 0内の窒素置換終了後に行われる露光処理動作について簡単に説明する。

不図示のレチクル搬送系によりレチクル Rが搬送され、口一ディングポジションにあるレチクルステージ R S Tに吸着保持される。次いで、主制御部 4 2 2により、ウェハステージ W S Tおよびレチクルステージ R S Tの位置が制御され、レチクル R上に描画された不図示のレチクルァライメントマークと基準マーク板 F M上のレチクルァライメント用基準マークとの位置ずれが、不図示のレチクル顕微鏡を用いて計測される。すなわち、レチクルァライメントが行われる。次に、主制御部 4 2 2により、基準マーク板 F M上のベースライン計測用の基準マークがァライメント顕微鏡 A L Gの直下へ位置するように、ウェハステージ W S Tが移動され、ァライメント顕微鏡 A L Gの検出信号およびそのときのゥェハレ一ザ干渉計 4 7 2の計測値に基づいて、間接的にレチクル Rのパターン像のウェハ W面上への結像位置とァライメント顕微鏡 A L Gの相対距離、すなわちべースライン距離 B Lが求められる。

ベースライン計測が終了すると、主制御部 4 2 2により、いわゆる E G A (ェンハンスト · グロ一バル · ァライメント）が行われ、ウェハ Wのショヅト配列に関する誤差パラメ一夕（ローテーション、 X Yスケーリング、 X Yオフセット、直交度等）が求められるとともに、ウェハ Wの全てのショット領域の位置が求められる。

そして、次のようにしてステップ 'アンド 'スキヤン方式の露光が行われる。主制御部 4 2 2は、上で求めたウェハ W上の各ショット領域の位置情報に従って、レーザ干渉計 4 7 2からの位置情報をモニタしつつ、ウェハステージ W S Tを第 1ショヅトの走査開始位置に位置決めするとともに、レチクルステージ R S Tを走査開始位置に位置決めして、その第 1ショットの走査露光を行う。この走査露光に際し、主制御部 4 2 2は、レチクルステージ R S Tとウェハステージ W S T とを相互に逆向きに駆動するとともに両者の速度比が投影光学系 P Lの投影倍率に正確に一致するように両ステージの速度を制御し、両ステージの速度比を維持しつつ等速同期状態にて露光（レチクルパターンの転写）を行う。

上記のようにして第 1ショットの走査露光が終了すると、主制御部 4 2 2は、ウェハステージ W S Tを第 2ショヅトの走査開始位置へ移動させるショット間のステッピング動作を行う。そして、その第 2ショットの走査露光を上述と同様にして行う。以後、第 3ショット以降も同様の動作を行う。

このようにして、ショット間のステツピング動作とショットの走査露光動作とが繰り返され、ステヅプ ' アンド 'スキヤン方式でウェハ W上の全てのショヅト領域にレチクル Rのパターンが転写される。

上述した露光処理動作が、ウェハ Wを順次交換しながら繰り返し行われるが、このような露光処理動作の繰り返しの間、チャンバ内の大気圧の変動や投影光学系 P Lに対する露光光 E Lの照射によって投影光学系 P Lの倍率が変動する。そこで、本実施例では、主制御部 422がこれらの変動を定期的に、例えば所定口ヅト毎に計測し、あるいは演算で求めて、これをキャンセルするように、すなわち投影倍率を常に一定値（例えば 1/4または 1/5) に制御するように、圧力調整機構 494、主として圧力調整器 L Cを介して気密室 440内の圧力制御を行う。この気密室 440内の圧力制御は、次のようにして行われる。すなわち、主制御部 422では電磁弁 452を閉じ、電磁弁 448を開いた状態でベロ一ズポンプ 446を伸縮駆動することにより、このべローズポンプ 446のスト口一ク範囲内の圧力調整が行われる。

ベローズポンプ 446のストローク範囲を超える圧力調整が必要な場合には、主制御部 422により、電磁弁 448を閉じ電磁弁 452を開いて電磁弁 498 側から第 2の値（1. OkgZcm²以下）もしくはそれ以上（ベローズポンプ 446のストロ一ク制御により気密室 440内の制御圧力が 1. 0 k g/cm² を越えた値に制御されているときは 1. 0 kg/ cm²を越える場合もあり得る）の窒素ガスをべローズポンプ 446内に供給した後、電磁弁 452を閉じるとともに電磁弁 448を開いてベロ一ズポンプ 446を圧縮駆動する。このような動作を繰り返す。上述した圧力調整器 LCに対するガス供給の調整は、適宜電磁弁 498、電磁弁 497を開閉制御することによって行われる。

詳述すると、たとえば所望の結像特性を補償するために、ベローズポンプ 44 6のストロ一ク制御により気密室 440内の制御圧力が 1. 0 k g/cm²を越えた値に制御されているときには、圧力調整器 L Cのべローズポンプ 446内に 1. Okg/cm²を越えた窒素ガスを供給する必要がある。この場合、第 2のレギユレ一夕 496と電磁弁 448との間の管路圧力を検出する図示しない圧力センサを設け、電磁弁 448を閉じ電磁弁 498を開いた上で次のように圧力調節を行なう。図示しない圧力センサで管路 443の圧力をモニタしながら電磁弁 497を開閉制御し、管路 443の圧力が、差圧センサ 456で検出されている所定値となったときに電磁弁 497と 498を閉じる。これにより、圧力調整器 LCには 1. Okg/cm²を越える所定値のガス圧が充填される。したがって、その後に電磁弁 448を開いてベローズポンプ 446を駆動すれば、気密室 44 0を所望の圧力に制御できる。

なお、以上では、第 1レギユレ一夕 4 2 4で調整した 3 . O k g/ c m²のガス圧を第 2レギユレ一夕 4 9 6で 2 . 5 k g / c m²に下げて気密室 4 4 0を窒素ガスで置換し、さらに、電磁弁 4 9 7で 1 . 0 k g / c m²以下に調整した窒素ガスを圧力調整器 L Cへ供給するようにした。しかしながら、本発明は、調整ガス圧を供給されるのは圧力調整器 L Cに限らず、その他の流体機器に供給してもよい。

これまでの説明から明らかなように、差圧センサ 4 6 8と電磁弁 4 8 0と主制御部 4 2 2とによって、窒素ガス（特定ガス）の圧力が所定値を超えたときに第 1分岐管 4 7 8を閧成する管路開閉装置が構成され、差圧センサ 4 5 6と電磁弁 4 9 7と主制御部 4 2 2とによって窒素ガスの圧力が所定値を超えたときに第 2 分岐管 4 9 9を開成する管路開閉装置が構成され、差圧センサ 4 8 4と電磁弁 4 8 8と主制御部 4 2 2とによって窒素ガスの圧力が所定値を超えたときに第 3分岐管 4 8 6を開成する管路開閉装置が構成されている。また、本実施例では、酸素センサ 4 5 4と主制御部 4 2 2とによって気密室 4 4 0内のガスの充填度を検出するガス充填度検出系が構成されている。

さらに、本実施例では、主制御部 4 2 2の機能によって圧力検出系としての差圧センサ 4 6 8、 4 5 6、 4 8 4で検出される圧力のいずれかが所定値を超えた場合に対応する電磁弁 4 8 0、 4 9 7、 4 8 8を開成する制御装置が実現されている。また、本実施例では、主制御部 4 2 2の機能によって排気路開閉器としての電磁弁 4 5 0を開成し、かつ第 1の値に設定された第 2のレギユレ一夕 4 9 6 と閉成された電磁弁 4 9 7とで構成される圧力設定器を介して第 2供給管 4 6 0 におけるガス供給圧力（給気側圧力）でガス供給装置 4 3 8からガス供給を開始し、上記のガス充填度検出系により気密室 4 4 0内に窒素ガスが充填されたことが検出されたとき、電磁弁 4 5 0を閉成するとともに圧力設定器としての電磁弁 4 9 7により圧力調整器 L Cのガス供給圧力を第 1の値より低い第 2の値に設定する第 1の制御装置と、ガス供給圧力が第 2の値に設定された後、圧力調整機構 4 9 4を介して気密室 4 0内の圧力制御を開始する第 2の制御装置とが実現されている。しかしながら、本発明がこれに限定されるものではなく、別々のハードウェア（コンビュ一夕等）によって制御装置、第 1の制御装置、第 2の制御装置を構成しても良いことは勿論である。

上の説明では投影倍率を常に一定値に調整するものとしたが、これに限らず、主制御部 4 2 2は、レチクル Rのパターン像をウェハ Wのショット領域により高精度に重ね合わせるため、例えば前述した E G Aの X Yスケ一リングパラメ一夕に基づいて圧力調整器 L Cを介して気密室 4 4 0内の圧力を制御して、非走査方向の投影倍率を微調整しても良い。この場合は、走査方向の倍率をレチクルステ —ジ R S Tとウェハステージ W S Tの走査速度を調整することにより微調整することが望ましい。

また、上の説明から明らかなように、本実施例では露光処理中、空間部 4 2 6、 4 2 8には窒素ガスが常時供給され、該空間部 4 2 6内の窒素ガスは常にリフレヅシュされているが、気密室 4 4 0内には窒素ガスが滞留しているため、気密室 4 4 0内の窒素ガス中に含まれる不純物（ケミカルフィル夕等によって取り除くことができないレベルの不純物）が曇り物質となってレンズ素子に付着し、投影光学系 P Lの透過率が絰時的に低下することが考えられる。

かかる事態に対処するため、投影光学系 P Lの露光光 E Lの照射による倍率変動分を求めるためにも、定期的（所定ロット毎）に投影光学系の透過率測定を行い、この透過率測定の結果、透過率があるしきい値以下に低下する度毎に、前述した気密室内の窒素ガス置換を行うようにしても良い。なお、曇り物質の発生を抑制する観点からは、図 9の A、 B、 C点、特に B点にケミカルフィル夕等を設けることが望ましい。

これまでの説明では、逆止弁付き電磁弁 4 9 5より下流側の排気配管系の構成等については、特に説明をしなかったが、例えば排気配管系の末端にケミカルフィル夕等を設けて、このケミカルフィル夕を通過した排気ガスをそのまま大気中に放出しても良い。しかしながら、窒素ガスは循環使用する方がコスト面で考えても望ましいことは明らかである。

そこで、例えば、逆止弁付き電磁弁 4 9 5の下流側にポンプを設け、このボンプの下流側の管路を第 1レギユレ一夕 4 2 4の上流側に接続して窒素ガスを循環使用するようにしても良い。この場合、最初の窒素ガス置換のときの排気ガスを外部に排気する必要があることから、逆止弁付き電磁弁 4 9 5とポンプとの間に分岐路を設け、この分岐路に酸素センサと電磁弁を配置し、酸素センサの濃度が所定値以下になるまでは、電磁弁を開成して分岐路から外部に排気ガスを排気し、その後は電磁弁を閉じてポンプにより排気ガス（窒素ガス）を第 1レギユレ一夕 4 2 4の上流側に送って循環使用するようにしても良い。

上記実施例では、光源として A r Fエキシマレーザを用いる露光装置について説明したが、本発明がこれに限定されることはなく、投影光学系内の空気を窒素ガス等で置換するメリットのある照明ビームを出射するビーム源を露光光源とする装置であれば好適に適用できるものである。

また、上記実施例では、窒素ガスが供給される光学系が投影光学系である場合について説明したが、その光学系がマスクに照明ビームを照射する照明光学系の一部あるいは全部としても良い。照明光学系であっても同様に窒素ガス置換等のメリットがあるからである。

上記実施例においては、空間部 4 2 6 , 4 2 8および気密室 4 4 0に対する窒素ガスの充填度合いを、排気管 4 6 4， 4 4 4および 4 9 0内の所定ガスすなわち酸素の濃度に基づいて検出した。これにより、供給中のガス圧の変動等があつても確実に充填完了のタイミングを検出できる。酸素に限らず、排気管 4 6 4 , 4 4 4および 4 9 0内の窒素ガスの濃度を直接的に検出しても良い。また、窒素以外の特定ガスを供給する場合には、酸素、窒素等の空気の成分ガス、あるいは当該供給される特定ガスの濃度を検出しても良い。

しかしながら、これに限らず、投影光学系 P L内部または気密室 4 4 0への特定ガスの充填度合いを検出するガス充填度検出系は、例えば特定ガスの供給開始から予め実験的に求めたガス置換に要する所定の時間の経過を夕イマ一等により検出するものであっても良い。

上記実施例では圧力検出系として差圧センサを用い、これを投影光学系 P Lの近傍に配置する場合について説明したが、本発明がこれに限定されることはない例えば、差圧センサあるいは圧力センサ等を用いる場合には、投影光学系 P L内部あるいはその近傍の管路内部との圧力の比が既知である配管系のどの部分にこれらのセンサを配置しても良い。あるいは、気密室 4 4 0のように密閉度が高い場合には、ボイルーシャルルの法則がほぼ成り立ち、この場合、体積 Vは一定とみなせ、結果的に気密室内の圧力がその温度に比例すると考えられるので、温度センサの出力に基づいて間接的に気密室内の圧力を検出しても良い。

前述の各実施例では複数の屈折光学素子（レンズ）のみからなる投影光学系を前提に説明を行ったが、複数の反射光学素子のみからなる投影光学系、あるいは反射光学素子と屈折光学素子とを組み合わせた反射屈折光学系に対しても本発明を適用することができる。

波長が 1 9 O n m程度以上の紫外線（ A r Fエキシマレーザなど）を露光光として用いる露光装置では、コストなどを考えると、前述の不活性ガスとして窒素を用いることが好ましいが、投影光学系が反射屈折光学系であるときは、照明光学系に対して窒素を供給し、かつ投影光学系に対してヘリウムを供給することが好ましい。

なお、波長が 2 0 0 n m程度以上の紫外線（ F r Fエキシマレ一ザなど）を露光光として用いる露光装置では、窒素や不活性ガスの代わりに、化学的にクリ一ンなドライエアを照明光学系などに供給するようにしてもよい。ドライエアは、活性炭などからなるケミカルフィル夕一によってクリーンルーム内の空気からァンモニゥムイオンなどを除去し、かつその湿度を、例えば 5 %程度以下に調整したものである。また、波長が 1 9 O n m程度以下の紫外線（F 2レーザなど）を用いる露光装置では、前述の不活性ガスとしてヘリウムを用いることが現実的でめる。

投影露光装置としては、ステップ ·アンド · リピート式であっても、ステヅプ 'アンド 'スキャン式であっても本発明の技術を同様に適用することができる。また投影露光装置の種類としては半導体製造用のものに限定されることなく、例えば、角形のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の投影露光装置や、薄膜磁気へッドを製造するための露光装置等にも本発明の技術を広く適用することが可能である。さらに、投影光学系の倍率は、縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれであっても良い。

また、投影露光装置で露光光として用いる光源は、 A r Fエキシマレ一ザ一（ 1 9 3 n m) に限らず、 K r Fエキシマレ一ザ一（ 2 4 8 n m) 、 F 2レ一ザ一 ( 1 5 7 n m) 、あるいは Y A Gレーザーや金属蒸気レーザーの高調波や、例えば 5〜 1 5 n m (軟 X線領域）に発振スぺクトルを有する E U V (Extreme Ultr a Violet) 光を用いることもできる。このような場合、投影光学系としては、ェキシマレ一ザ一を用いる場合は硝材として石英や蛍石を用いる。。また、 E U V 光を用いる露光装置では、反射型マスク上での照明領域を円弧スリツト状に規定するとともに、複数（4枚程度）の反射光学素子（ミラ一）のみからなる縮小投影光学系を有し、縮小投影光学系の倍率に応じた速度比で反射型マスクとウェハとを同期移動して反射型マスクのパターンをウェハ上に転写する。このとき E U V光はその主光線が反射マスクと直交する軸に対して傾いて反射マスクに照射される。

図 8の上記投影光学系の最終レンズとウェハとの間にも、適当な方法により、所望の不活性ガス雰囲気を形成してもよい。具体的には、投影光学系の下端からウェハが載置されたステージ装置全体を図示しない容器で包囲し、その容器に不活性ガスを充填する方法や、投影光学系の下端とウェハとの間の開放空間に不活性ガスを連続的に供給して不活性ガス雰囲気を形成する方法等がある。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものとしても良いのは言うまでもない。

各実施例における露光装置は、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウェハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリ —ンルームで行うことが望ましい。

さらに、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、この設計ステヅプに基づいたレチクルを製作するステツプ、シリコン材料からウェハを製作するステップ、前述した実施例の露光装置によりレチクルのパ夕一ンをゥェ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、ボンデイング工程、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。

Claims

請求の範囲

( 1 ) 露光用光源からの露光光で照明された原版のパターンの像を露光対象物上に投影する光学系を備える露光装置は、

前記光学系を収容する収容部材内の光学素子間に形成された空間に特定ガスを充填するガス供給装置と、

前記空間内の圧力を検出する圧力検出器と、

前記圧力検出器で検出された圧力に応じて前記光学系の光学性能を調節する光学性能調節装置とを具備する。

( 2 ) 請求項 1に記載の露光装置において、

前記光学系は、前記原版のパターンの像を前記露光対象物上に投影する投影光学系を有し、

前記収容部材は、前記投影光学系を収容する鏡筒を有し、

前記ガス供給装置は、前記鏡筒内の光学素子間に形成された空間に特定ガスを充填する鏡筒ガス供給装置を有し、

前記圧力検出器は、前記鏡筒空間内の圧力を検出する鏡筒内圧力検出器を有し、前記光学性能調節装置は、前記投影光学系の光学性能を調節する投影光学性能調節装置を有する。

( 3 ) 請求項 2に記載の露光装置において、

前記光学系は、前記露光用光源から射出される露光光で前記原版を照明する照明光学系を有し、

前記収容部材は、前記照明光学系を収容する筐体を有し、

前記ガス供給装置は、前記筐体内の光学素子間に形成された空間に特定ガスを充填する筐体ガス供給装置を有し、

前記圧力検出器は、前記筐体空間内の圧力を検出する筐体内圧力検出器を有し、前記光学性能調節装置は、前記照明光学系の光学性能を調節する照明光学性能調節装置を有する。

( 4 ) 請求項 2に記載の露光装置において、

大気圧力を検出する大気圧検出器をさらに有し、

前記投影光学性能調節装置は、前記鏡筒空間内圧力と前記大気圧力とに基づいて前記投影光学系の光学性能を調節する。

( 5 ) 請求項 3に記載の露光装置において、

大気圧力を検出する大気圧検出器をさらに有し、

前記照明光学性能調節装置は、前記筐体空間内圧力と前記大気圧力とに基づいて前記照明光学系の光学性能を調節する。

( 6 ) 請求項 1に記載の露光装置において、

前記収容部材は、前記照明光学系を収容する筐体を有し、

( 7 ) 請求項 6に記載の露光装置において、

大気圧力を検出する大気圧検出器をさらに有し、

( 8 ) 請求項 1に記載の露光装置において、

前記光学性能調節装置は、前記光学素子間に形成された空間の圧力を調整する圧力調整機構を備える。 ( 9 ) 請求項 1に記載の露光装置において、

前記収容部材内の空間を形成する光学素子は複数設けられ、前記光学性能調節装置は、複数の光学素子のうち少なくとも第 1の光学素子を第 2の光学素子に対して所定方向に相対移動させる移動機構を有する。

( 1 0 ) 露光用光源からの露光光で照明された原版のパターンの像を露光対象物上に投影する光学系を備える露光装置は、

前記空間内の圧力を検出する圧力検出器と、

前記圧力検出器で検出された圧力に応じて前記空間内の圧力が予め定めた目標値となるように前記空間内の圧力を調節する圧力調節装置とを具備する。

( 1 1 ) 請求項 1 0に記載の露光装置において、

前記収容部材は、前記投影光学系を収容する鏡筒を有し、

前記圧力検出器は、前記鏡筒空間内の圧力を検出する鏡筒内圧力検出器を有し、前記圧力調節装置は、前記鏡筒空間内の圧力が予め定めた目標値となるように、前記鏡筒ガス供給装置を調節する鏡筒内圧力調節装置を有する。

( 1 2 ) 請求項 1 1に記載の露光装置において、

前記収容部材は、前記照明光学系を収容する筐体を有し、

前記圧力検出器は、前記筐体空間内の圧力を検出する筐体内圧力検出器を有し、前記圧力調節装置は、前記筐体空間内の圧力が予め定めた目標値となるように、前記筐体ガス供給装置を調節する筐体内圧力調節装置を有する。

( 1 3 ) 請求項 1 1に記載の露光装置において、

大気圧力を検出する大気圧検出器と、

この大気圧検出器で検出された圧力に応じて前記投影光学系の光学性能を調節する投影光学性能調節装置とをさらに有する。

( 1 4 ) 請求項 1 2に記載の露光装置において、

大気圧力を検出する大気圧検出器と、

前記大気圧検出器で検出された圧力に応じて前記照明光学系の光学性能を調節する照明光学性能調節装置とをさらに有する。

( 1 5 ) 請求項 1 0に記載の露光装置において、

前記収容部材は、前記照明光学系を収容する筐体を有し、

( 1 6 ) 請求項 1 5に記載の露光装置において、

大気圧力を検出する大気圧検出器と、

この大気圧検出器で検出された圧力に応じて前記照明光学系の光学性能を調節する照明光学性能調節装置とをさらに有する。 ( 1 7 ) 請求項 9に記載の露光装置において、

前記光学性能調節装置は、前記一部の光学素子を保持する第 1の保持部材と、前記他の光学素子を保持する第 2の保持部材とを有し、

前記第 1の保持部材と前記第 2の保持部材との間に、前記光学素子間に形成された空間から前記特定ガスの流出を防く、シール部を設け、

前記シール部は、前記第 1の保持部材側に形成された凹部と、前記第 2の保持部材側に形成されて前記凹部内に挿入される凸部と、前記凹部と凸部の間に充填されてシール性を有する充填材とを備える。

( 1 8 ) 請求項 1 7に記載の露光装置において、

前記充填材として光化学的に不活性な不活性グリスが用いられる。

( 1 9 ) 請求項 1 8に記載の露光装置において、

前記光学性能調節装置は、前記投影光学系または前記照明光学系の少なくとも一方に設けられる。

( 2 0 ) 請求項 9に記載の露光装置において、

前記ガス供給装置は、前記光学系を構成する複数の光学素子によってそれぞれ挟まれる複数の空間のうち、前記第 2の光学素子と第 3の光学素子との間に形成され、前記第 1の光学素子に接しない第 1の空間に特定ガスを供給し、

前記第 1の光学素子と前記第 2の光学素子とに挟まれた第 2の空間を連通手段により前記第 1の空間に連通させる。

( 2 1 ) 請求項 2 0に記載の露光装置において

前記連通手段は、前記第 2の光学素子を保持する保持部材に設けられた連通孔である。

( 2 2 ) 請求項 2 0に記載の露光装置において、前記第 1の空間は、前記第 1の光学素子を保持する可動部材と前記投影光学系の本体との結合部に設けられた充填材でシールされる。

( 2 3 ) 請求項 8に記載の露光装置において、

前記光学系に接続される排気路とは別に設けられ、前記ガス供給装置と前記光学系とを接続するとともにその途中に分岐路が設けられた供給路と、

前記特定ガスの圧力が所定値を超えたときに前記分岐路を開成する管路開閉装置とを備える。

( 2 4 ) 請求項 2 3に記載の露光装置において、

前記管路開閉装置は、前記光学系の内部圧力を直接的または間接的に検出する圧力検出系と、

前記分岐路を閧閉する開閉器と、

前記圧力検出系で検出される圧力が所定値を超えた場合に前記開閉器を開成する制御装置とを備える。

( 2 5 ) 請求項 8に記載の露光装置において、

前記圧力調整機構は、前記空間内の圧力を増減し、前記空間と前記ガス供給装置とを接続する供給路の途中に設けられ、

前記露光装置はさらに、前記空間に接続された排気路を開閉する排気路開閉器と、

前記空間内に前記特定ガスが充填されたか否かを検出するガス充填度検出系と、前記供給路におけるガス供給圧力を設定する圧力設定器と、

前記ガス供給装置による前記特定ガスの供給開始に先立って前記排気路開閉器を開成しかつ前記圧力設定器を介して前記ガス供給圧力を第 1の値に設定し、前記ガス充填度検出系により前記空間内に前記特定ガスが充填されたことが検出されたとき、前記排気路開閉器を閉成するとともに前記圧力設定器を介して前記ガス供給圧力を前記第 1の値より低い第 2の値に設定する第 1の制御装置と、前記ガス供給圧力が前記第 2の値に設定された後、前記圧力調整機構を介して前記空間内の圧力制御を開始する第 2の制御装置とを備える。 ( 2 6 ) 請求項 2 5に記載の露光装置において、

前記ガス充填度検出系は、前記光学系または前記排気路内の所定ガスの濃度に基づいて前記光学系内の前記特定ガスの充填度合いを検出する。

( 2 7 ) 露光用光源からの露光光で照明された原版のパターンの像を露光対象物上に投影する露光方法において、

前記光学系を収容する収容部材内の光学素子間に形成された空間に特定ガスを充填し、

前記空間内の圧力を検出し、

前記圧力検出器で検出された圧力に応じて前記光学系の光学性能を調節する。

( 2 8 ) マスクを介して照明ビームで基板を露光する露光装置は、

前記照明ビームの光路中に配置される光学系に特定ガスを供給するガス供給装置と、

( 2 9 ) マスクを介して照明ビームで基板を露光する露光方法は、

前記照明ビームの光路中に配置される光学系に特定ガスを供給し、

前記特定ガスの圧力が所定値を超えたとき、前記光学系に接続される排気路とは別に設けられ、前記ガス供給装置と前記光学系とを接続するとともにその途中に設けられた分岐路を閧成する。

( 3 0 ) マスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写する露光装置は、少なくとも一部に気密室を有する投影光学系と、前記気密室に向けて特定ガスを供給するガス供給装置と、

前記気密室に接続された排気路を開閉する排気路開閉器と、

前記気密室内に前記特定ガスが充填されたか否かを検出するガス充填度検出系と、

前記気密室と前記ガス供給装置とを接続する供給路の途中に設けられ、前記気密室内の圧力を増減する圧力調整機構と、

前記供給路におけるガス供給圧力を設定する圧力設定器と、

前記ガス供給装置による前記特定ガスの供給開始に先立って前記排気路開閉器を開成しかつ前記圧力設定器を介して前記ガス供給圧力を第 1の値に設定し、前記ガス充填度検出系により前記気密室内に前記特定ガスが充填されたことが検出されたとき、前記排気路開閉器を閉成するとともに前記圧力設定器を介して前記ガス供給圧力を前記第 1の値より低い第 2の値に設定する第 1の制御装置と、前記ガス供給圧力が前記第 2の値に設定された後、前記圧力調整機構を介して前記気密室内の圧力制御を開始する第 2の制御装置とを備える。

( 3 1 ) 投影光学系の結像特性を調整するために、前記投影光学系内部の気密室の内圧を圧力調整機構を用いて調整する圧力調整方法は、

前記気密室内の圧力制御を開始するのに先立って、前記気密室に接続された排気路を閧成しガス供給圧力を第 1の値に設定した状態で前記気密室に対する特定ガスの供給を開始し、

前記気密室内に前記特定ガスが充填されたとき、前記排気路を閉成するとともに前記ガス供給圧力を前記第 1の値より低く前記圧力調整機構が動作可能な範囲の第 2の値に設定する。

( 3 2 ) 露光用光源からの露光光で照明された原版のパターンの像を露光対象物上に投影する光学系を備える露光装置を組み立てる方法は、

前記光学系を収容する収容部材内の光学素子間に形成された空間に特定ガスを充填するガス供給装置を、前記空間に接続し、

前記空間内の圧力を検出する圧力検出器を前記空間内に配置し、前記圧力検出器で検出された圧力に応じて前記光学系の光学性能を調節する光学性能調節装置を前記光学系に設ける。

( 3 3 ) マスクを介して照明ビームで基板を露光する露光装置を組み立てる方法は、

前記照明ビームの光路中に配置される光学系に特定ガスを供給するガス供給装置を接続し、

前記光学系に接続される排気路とは別に設けられて供給路に、前記ガス供給装置と前記光学系とを接続するとともにその途中に分岐路を設け、

前記特定ガスの圧力が所定値を超えたときに前記分岐路を開成する管路開閉装置とを接続する。