WO2004051716A1

WO2004051716A1 - 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法

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Publication number: WO2004051716A1
Application number: PCT/JP2003/015436
Authority: WO
Inventors: Naomasa Shiraishi
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-12-03
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2004-06-17
Anticipated expiration: 2005-06-03
Also published as: TW200423224A; AU2003284540A1

Abstract

　レチクル（Ｒ）を保持して移動可能なレチクルステージ（ＲＳＴ）には、露光光（ＥＬ）をレチクルを介さずに投影光学系（ＰＬ）に向けて透過させる開口（５５ｂ）が形成されている。このため、レチクルに形成されたパターンを投影光学系を介してウエハ（Ｗ）上に転写する際（露光の際）に、投影光学系を構成するレンズ等の光学部材が局所的に（不均一に）加熱される場合であっても、露光を行わない間に、前記開口を介して光学部材に露光光を照射することで光学部材の上記露光中に加熱されなかった部分をも加熱することができ、結果的に光学部材の加熱状態の不均一性を緩和することができる。これにより、光学部材の不均一な加熱によって生じる投影光学系の補正が困難な収差（光軸を中心とした回転対称でない収差）の発生を抑制することができるので、高精度な露光を実現することが可能となる。

Description

明細書

露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法技術分野

本発明は露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、半導体素子（集積回路など)、液晶表示素子等の電子デバイスの微細バターンの形成に用いる露光装置及び露光方法、並びに前記露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。背景技術

従来より、半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイスの製造におけるリソグラフイエ程では、種々の露光装置が用いられている。近年では、形成すべきパターンを 4〜 5倍程度に比例拡大して形成したフォ卜マスク（マスクあるいはレチクルとも呼ばれる）のパターンを、投影光学系を介してウェハ等の被露光物体上に縮小転写するステップ'アンド■ リピート方式の縮小投影露光装置 (いわゆるステツバ）や、このステツバに改良を加えたステップ■アンド■スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング■ステツパ）等の投影露光装置が、主として用いられている。

この種の投影露光装置では、半導体素子の高集積化に伴う回路パターンの微細化に対応するために、その露光波長を、より短波長側にシフトしてきた。現在、その波長は K r Fエキシマレーザ光の 2 4 8 n mが主流となっているが、より短波長の A r Fエキシマレーザ光の 1 9 3 n mも実用化段階に入りつつある。そして、さらに短波長の波長 1 5 7 n mのレーザ光を発振する F ₂レーザ（フッ素レーザ）や、波長 1 2 6 n mのレーザ光を発振する A r ₂レーザ等の、いわゆる真空紫外域と呼ばれる波長帯の光（真空紫外光）を出力する光源を使用する投影露光装置の提案も行われている。

このような波長 2 0 0 n m以下の真空紫外光は、一般的なレンズ材料であるガラスにより強い吸収を受けるので、使用可能なレンズ材料は、合成石英か蛍石（フッ化カルシウム結晶）などのフッ化物結晶に限定される。特に、波長 1 5 7 n mの F ₂レーザ光を露光光として使用する場合には、レンズ材料は蛍石に限定される。但し、これらの材料を使用しても露光光の吸収はゼロではなく、レンズ内を露光光が 1 c m透過する毎に 0 . 1〜0 . 5 %程度の露光光が吸収されてしまう。

また、真空紫外光は、大気中の酸素や水蒸気によっても激しい吸収を受けるため、真空紫外光を使用する露光装置の光路空間ではその内部の気体を、露光光を殆ど吸収しない、窒素や希ガス等の低吸収性ガスで置換（ガスパージ）する必要がある。例えば、発振波長 1 5 7 n mの F₂レーザを光源とする露光装置では、レーザからウェハに至るまでの光路の大部分で、残存酸素濃度を 1 p p m以下に抑える必要がある。

また、短波長化のみでなく、投影光学系の開口数（N . A . ) を大きくすること（大 N . A . 化）によっても高解像度化は可能であるので、投影光学系のよリー層の大 N . に化開発もなされている。更に、高解像化のためには、投影光学系の残存収差が小さいことが重要となっている。

このような大 N . A . 化や低収差化は、視野が小さい光学系ほど、実現が容易である。ただし、露光装置としては、露光フィールドが大きいほど、処理能力（スループッ卜）が向上することから、最近においては、小視野でかつ大 N . A . の投影光学系を用いて、実質的に大きな露光フィールドを得るために、露光中に、レチクルとウェハとを、その結像関係を維持したまま相対走査するスキャン型露光装置が主流となっている。

一方、同一波長、同一 N . A . の光学系を使用したまま解像度を向上する、位相シフトレチクル等の超解像技術も実用化されている。この超解像技術としては、例えばレチクル上のパターンのうちの、隣接する透過パターンを透過する光束の位相を 1 8 0 ° 異ならせて解像度を向上する「位相シフトレチクル」を用いる方法などが知られている。

この場合、位相シフトレチクルに対する照明光の入射角度範囲が小さい程、解像度向上効果が大きいため、入射角度範囲の狭い照明条件すなわちコヒーレンスファクタ（照明 σ ) の小さな照明条件との併用が望ましい。

その他の超解像技術として、 4極照明や 2極照明などの変形照明も実用化されている。

上述したように、露光光として、真空紫外光を用いた場合、投影光学系を構成するレンズ（レンズエレメント）が露光光を吸収することは、ウェハに達する露光光のエネルギを減衰させることを意味すると同時に、前記レンズが露光光のエネルギを吸収し発熱することを意味している。そして、この発熱（温度変化）によってレンズが膨張すると、屈折率が変化し、収差が発生してしまう。前述したように、投影光学系には残存収差が小さいことが要求されるが、このような露光光の吸収による発熱に伴って発生する収差のみで、投影光学系に許容される収差の最大値（許容値）を超えてしまうおそれがある。

特に、上述した位相シフトレチクルと小 σ照明との組み合わせを採用した場合には、投影光学系内を通る露光光束が局在しやすいため、投影光学系内のレンズの発熱も局在化（あるいは偏在化）し、不均一な発熱が生じやすい。このことは、投影光学系に光軸を中心とした回転対称でない収差を発生させ、その結像性能を大幅に悪化させるおそれがあることを意味する。

ところで、 C一 M O S— L S Iの一層の性能向上のために、ウェハ表面が結晶面の < 1 1 1 >面であるシリコンウェハを使用する場合、ウェハ面内の方位によって電子やホールの移動度が異なるため、電子やホールの移動方向をシリコン結晶の [ 1 1 0 ] 方向とすることが好ましい。このためには、各卜ランジスタゲ一卜のパターンの長手方向をく 1 1 1 >面内にあって [ 1 1 0 ] 方向と直交する方向（すなわち [ 1 1 2 ] 方向）に揃える必要がある。なお上記の面及び方向の記載では、各指数の符号については無視している。

この場合には、ゲート工程用のレチクルパターンの方向が、レチクル内の全面で一方向に揃うため、レチクルパターンから発生する回折光の方向も一方向に揃うことになる。特に位相シフトレチクルを使用し、小 σ照明を併用する場合には、投影光学系内を通る露光光束が著しく局在し、これにより、投影光学系を構成するレンズの露光光の吸収による発熱も回転非対称となり、投影光学系に著しい回転非対称な収差が発生することになる。

なお、従来の C一 M O S— L S I と同様に、ウェハ表面が、結晶面の < 1 0 0 >面であるシリコンウェハを使用する場合でも、ゲー卜パターンの方向を一方向に揃える方が好ましい場合もあり、この場合にも上記と同様に回折光の著しい局在が生じ、投影光学系に回転非対称な収差が発生することになる。また、変形照明使用時にも、投影光学系内を通る露光光束が局在（ないしは偏在）し、上記と同様の問題が発生する。

本発明はかかる事情の下になされたもので、その第 1の目的は、高精度な露光を実現することが可能な露光装置を提供することにある。

本発明の第 2の目的は、高精度な露光を実現することが可能な露光方法を提供することにある。

本発明の第 3の目的は、高集積度のデバィスの生産性を向上することが可能なデバイス製造方法を提供することにある。発明の開示

本発明は、第 1の観点からすると、エネルギビームによりマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写する露光装置であって、前記エネルギビームにより前記マスクを照明する照明系と；前記マスクを介さずに前記投影光学系に向けてダミー照射用エネルギビームを透過させる開口が形成されるとともに、前記マスクの周囲を取り囲み、該マスクの周囲をその外部から隔離する隔壁の少なくとも一部を有し、前記マスクを保持して移動可能なマスクステージと；を備える第 1の露光装置である。これによれば、マスクを保持して移動可能なマスクステージには、マスクを介さずに投影光学系に向けてダミー照射用エネルギビームを透過させる開口が形成されている。このため、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写する際（露光の際）に、投影光学系を構成する光学部材が局所的に（不均一に）加熱される場合であっても、露光を行わない間に、前記開口を介して光学部材にダミー照射用エネルギビームを照射することで光学部材の上記の露光中に加熱されなかった部分をも加熱することができ、結果的に光学部材の加熱状態の不均一性を緩和することができる。これにより、上記の光学部材の不均一な加熱によって生じる投影光学系の補正が困難な収差、すなわち光軸を中心とした回転対称でない（回転非対称な）収差の発生を抑制することができる。なお、投影光学系の回転対称な収差は、所定の光学部材を光軸方向に微小駆動することで容易に補正可能である。

また、マスクステージは、マスクの周囲を取り囲み、マスク近傍をその外部から実質的に気密化する隔壁（又はその一部）を有しているので、マスクステージ全体を隔壁で覆う場合と同等の効果を得ることができるのに加え、装置の小型、軽量化が可能となる。また、例えば、隔壁内の空間をエネルギビームの吸収の小さいガスで置換する場合には、マスクステージ全体を隔壁で覆う場合と同様にマスク周辺の空間内の吸光物質の濃度を低く抑えることができる反面, ガス使用量の低減によリコストダウンが可能である。従って、高精度な露光を実現することが可能となるとともに、装置の小型、軽量化が可能となる。

ここで、「回転対称」とは、通常の意味における「回転対称」、すなわち、「一つの図形等を一定軸（対称軸）まわりに一定の角度だけ回転しても変わらない性質」とは異なり、「一つの図形等を一定軸（対称軸）まわりに 0 ° 〜3 6 0 ° のいかなる角度で回転させても変わらない性質」を意味し、これ以外の場合は全て回転非対称である。従って、投影光学系又は光学部材の光軸を中心とする 0 ° 〜3 6 0 ° の範囲で、任意の角度で光学部材を回転させても、常に同様の収差が生じる場合の収差が回転対称な収差であり、これ以外の収差が回転非対称な収差である。本明細書では、かかる意味で「回転対称」及び「回転対称な収差」なる用語、並びに「回転非対称」及び「回転非対称な収差」なる用語を用いるものとする。

この場合において、前記マスクステージに形成された前記開口の一部は、前記感光物体上に前記パターンを転写する際に前記エネルギビームを前記投影光学系側に透過させる露光用開口を兼ねることとしても良いし、前記マスクステージには、前記感光物体上に前記パターンを転写する際に前記エネルギビームを前記投影光学系側に透過させる露光用開口と、前記開口とが別々に形成されていることとしても良い。特に、後者の場合には、前記開口は、前記感光物体上に前記パターンを投影する際に前記エネルギビームが前記マスクに照射される領域とほぼ同一の大きさを有することとすることができる。

本発明の第 1の露光装置では、前記感光物体上に前記パターンを転写する際と、前記開口を介してダミー照射用エネルギビームとして前記エネルギビームを前記投影光学系に照射する際とで、前記照明系による照明条件を変更する変更機構を更に備えることとすることができる。

この場合において、前記開口を介して前記エネルギビームを照射する照明条件は、前記投影光学系内の光学部材の前記エネルギビームの照射による熱の偏在状態を緩和する照明条件であることとすることができる。

本発明の第 1の露光装置では、前記マスクステージの前記照明系側に所定の第 1クリアランスを介して配置され、前記エネルギビームが透過する光透過部がー部に設けられ、前記マスクステージに対向する面が前記マスクステージの移動ガイド面とされた第 1のマスク定盤と；前記マスクステージの前記投影光学系側に所定の第 2クリアランスを介して配置され、前記エネルギビームが透過する光透過部が一部に設けられ、前記マスクステージに対向する面が前記マスクステージの移動ガイド面とされた第 2のマスク定盤と；を更に備えることとすることができる。

この場合において、前記第 1のマスク定盤の前記光透過部及び前記第 2のマスク定盤の前記光透過部は、前記エネルギビームとは異なる前記ダミー照射用エネルギビームの通路を兼ねることとすることができる。

本発明の第 1の露光装置では、前記ダミー照射時に、前記照明系の内部又は該照明系と前記投影光学系との間の光路上に挿入され、前記ダミー照射用エネルギビームを前記開口を介して前記投影光学系に入射させるビームスプリッタを、更に備えることとすることができる。

本発明の第 1の露光装置では、前記エネルギビームは、紫外線であり、前記ダミ一照射用ェネルギビームは、赤外線であることとすることができる。

本発明は、第 2の観点からすると、エネルギビームによりマスクを照明し、該マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写する露光装置であって、前記パターンの像を前記感光物体上に投影する投影光学系と；前記投影光学系を構成する光学部材に赤外線を照射して、該光学部材を局所的に加熱可能な赤外線照射機構と；を備える第 2の露光装置である。

これによれば、投影光学系を構成する光学部材に赤外線を照射して、該光学部材を局所的に加熱可能な赤外線照射機構を備えている。このため、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写する際 (露光の際）に、投影光学系を構成する光学部材がエネルギビームの照射により局所的に（不均一に）加熱される場合であっても、エネルギビームの照射により加熱されない光学部材の残リの部分に赤外線照射機構によリ赤外線を照射して加熱することで、結果的に光学部材をほぼ均一に加熱することが可能となる。これによリ、光学部材の不均一な加熱によって生じる投影光学系の補正が困難な回転非対称な収差の発生を抑制することができる。この場合、赤外線照射機構による光学部材の加熱は、露光中にも行うことができるので、前述の第 1の露光装置に比ベても、投影光学系の回転非対称な収差の発生をよリ確実に抑制することが可能となる。従って、投影光学系の結像特性を良好に維持して露光を行うことにより、高精度な露光を実現することが可能となる。

この場合において、前記赤外線照射機構は、前記光学部材を局所的に加熱することにより、前記光学部材の前記エネルギビームの照射による熱の偏在状態を緩和することとすることができる。

この場合において、前記光学部材は、屈折光学素子であることとすることもできるし、あるいは前記光学部材は、反射光学素子であることとすることもできる。後者の場合、前記赤外線照射機構は、前記反射光学素子のうち、前記ェネルギビームを反射する反射面の裏面に対して、前記赤外線を照射することとすることができる。

本発明の第 2の露光装置では、前記赤外線照射機構は、前記光学部材の表面の一部に、前記赤外線を照射することとすることができる。

この場合において、前記光学部材の表面の一部は、前記パターンの像を前記感光物体上に投影している間、前記エネルギビームが照射されない前記光学部材の表面部分であることとすることができる。

本発明の第 2の露光装置では、前記光学部材が、蛍石からなるレンズである場合に、前記赤外線照射機構は、 6〜 1 0 ;u m程度の波長を有する赤外線を前記光学部材に照射することとすることができる。

本発明の第 2の露光装置では、前記赤外線照射機構は、前記光学部材の近傍にその一端部が配置され、前記赤外線を前記光学部材に対して射出する複数のファイバを含むこととすることができる。

本発明の第 1、第 2の露光装置では、前記投影光学系を構成する光学部材の少なくとも一つを、前記投影光学系の光軸方向に駆動する駆動機構を更に備えることとすることができる。

本発明の第 1、第 2の露光装置では、前記エネルギビームは、波長 1 5 7 n mのフッ素レーザ光、又は波長 1 9 3 0 1 1の八 1^ Fエキシマレーザ光であることとすることができる。

本発明は、第 3の観点からすると、エネルギビームにより第 1面上に配置されたマスクを照明し、該マスクに形成されたパターンを第 2面上に配置された感光物体上に投影光学系を介して転写する転写工程と；前記感光物体の配置されていない状態で、前記転写工程における前記投影光学系内の光学部材の前記エネルギビームの照射による熱の偏在状態を緩和するような照射条件で、前記マスクを介さずに、前記投影光学系に向けてダミー照射用エネルギビームを照射する照射工程と；を含む第 1の露光方法である。

これによれば、エネルギビームにより第 1面上に配置されたマスクを照明し、マスクに形成されたパターンを第 2面上に配置された感光物体上に投影光学系を介して転写し（転写工程）、第 2面上に感光物体が配置されていない状態で、転写工程における投影光学系内の光学部材のエネルギビームの照射による熱の偏在状態を緩和するような照射条件で、マスクを介さずに、投影光学系に向けてダミー照射用エネルギビームを照射する（照射工程）。このため、転写工程で投影光学系を構成する光学部材が局所的に（不均一に）加熱される場合であつても、照射工程による処理の結果、光学部材をほぼ均一に加熱することが可能となる。ここで、上記の照射工程の処理は、転写工程の処理の後に行っても良いし、先立って行っても良い。

いずれにしても、光学部材の不均一な加熱により投影光学系に補正が困難な回転非対称な収差が発生するのを抑制することができ、投影光学系の結像特性を良好に維持した高精度な露光を実現することが可能となる。

この場合において、前記照射工程に先立って、前記エネルギビームの光路空間内にビームスプリッタを挿入する工程を更に含み、前記照射工程では、前記ビームスプリッタを介して、前記ダミー照射用エネルギビームを照射することとすることができる。

本発明の第 1の露光方法では、前記照射工程は、前記感光物体を保持する物体ステージ上の前記感光物体の交換の際に行われることとすることができる。本発明は、第 4の観点からすると、エネルギビームによりマスクを照明し、該マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写する転写工程と；前記投影光学系を構成する光学部材に赤外線を照射して、該光学部材を局所的に加熱する加熱工程と；を含む第 2の露光方法である。

これによれば、エネルギビームによりマスクを照明し、該マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写し（転写工程）、投影光学系を構成する光学部材に赤外線を照射して、該光学部材を局所的に加熱する（加熱工程）。このため、転写工程において、投影光学系を構成する光学部材がエネルギビームの照射により局所的に（不均一に）加熱される場合であっても、加熱工程においてエネルギビームの照射により加熱されない光学部材の残りの部分に赤外線を照射して加熱するので、結果的に光学部材をほぼ均一に加熱することが可能となる。これにより、光学部材の不均一な加熱により投影光学系に補正が困難な回転非対称な収差が発生するのを抑制することができる。この場合、赤外線の照射による光学部材の加熱は、露光中にも行うことができるので、前述の第 1の露光方法に比べても、投影光学系の回転非対称な収差の発生をよリ確実に抑制することが可能となる。従って、投影光学系の結像特性を良好に維持して露光を行うことにより、高精度な露光を実現することが可能となる。この場合において、前記加熱工程では、前記転写工程における前記エネルギビームの照射による前記光学部材の熱の分布が、前記光学部材の光軸に関して回転非対称な分布である場合に、前記熱の分布が前記光軸に関して回転対称となるように加熱することとすることができる。

この場合において、前記加熱工程では、複数のファイバから前記光学部材に赤外線を照射することとすることができる。

この場合において、前記加熱工程では、前記光学部材の熱の偏在状態に対応して、前記複数のファイバのうちから選択した少なくとも 1つのファイバから前記光学部材に赤外線を照射することとすることができる。

この場合において、前記赤外線は、前記パターンの像を前記感光物体上に投影している間、前記エネルギビームが照射されない前記光学部材の表面部分に照射されることとすることができる。

本発明の第 2の露光方法では、前記転写工程と前記加熱工程は、並行して行われることとすることができる。

本発明は、第 5の観点からすると、リソグラフイエ程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフイエ程では、本発明の第 1、第 2の露光装置のいずれかを用いて感光物体上に回路パターンを形成することを特徴とするデバィス製造方法である。

この場合において、前記感光物体が、その表面に垂直な軸が、結晶軸の [ 1 1 1 ] 軸にほぼ一致するシリコンウェハであり、前記シリコンウェハ上に形成されるゲートパターンの長手方向が [ 1 1 0 ] 軸方向又はそれと等価な軸に直交する方向の一方向に揃っていることとすることができる。あるいは、前記感光物体が、その表面に垂直な軸が、結晶軸の [ 1 1 0 ] 軸にほぼ一致するシリコンウェハであり、前記シリコンウェハ上に形成されるゲー卜パターンの長手方向が [ 1 1 0 ] 軸方向又はそれと等価な軸に直交する方向の一方向に揃っていることとすることができる。図面の簡単な説明

図 1は、第 1の実施形態の露光装置を示す概略図である。

図 2は、レチクルステージ及びその近傍を一部省略して示す斜視図である。図 3は、レチクルステージの縦断面図である。図 4 Aは、図 3の A— A線断面図であり、図 4 Bは、図 3の B— B線断面図である。

図 5は、第 1の実施形態の露光装置で用いられるレチクル（位相シフトレチクル）を示す平面図である。

図 6 Aは、照明開口絞りから射出される照明光束の光量分布を示す図であり、図 6 Bは、投影光学系内のレンズにおける露光光の局在状態を示す図である。図 7は、露光光の投影光学系 P L内でのエネルギ分布を示す図である。

図 8 Aは、ダミー照射の際に照明開口絞りから射出される照明光束の光量分布を示す図であり、図 8 Bは、ダミー照射の際の投影光学系内のレンズにおける露光光の状態を示す図である。

図 9は、回折光学ユニットを示す図である。

図 1 0は、照明開口絞り板を示す図である。

図 1 1 Aは、第 2の実施形態に係る投影光学系の構成を示す図であり、図 1 1 Bは、投影光学系内に導入されたファイバの配置例を示す図である。

図 1 2は、本発明に係るデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。

図 1 3は、図 1 2のステップ 2 0 4の具体例を示すフローチャートである。発明を実施するための最良の形態

《第 1の実施形態》

以下、本発明の第 1の実施形態を図 1〜図 1 0に基づいて説明する。図 1には、第 1の実施形態に係る露光装置の構成が概略的に示されている。この露光装置 1 0 0は、真空紫外域のエネルギビームとしての露光用照明光 E Lをマスクとしてのレチクル Rに照射して、該レチクル Rと感光物体としてのウェハ W とを所定の走査方向（ここでは、 Y軸方向とする）に相対走査してレチクル R のパターンを投影光学系 P Lを介してウェハ W上に転写するステップ.アンド■スキャン方式の投影露光装置、すなわちいわゆるスキャニング■ステツパである。

この露光装置 1 00は、光源 101及び照明ュニット I L Uを含み、露光用照明光（以下、「露光光」と呼ぶ） E Lによリレチクル Rを照明する照明系、レチクル Rを保持するマスクステージとしてのレチクルステージ RS T、レチクル Rから射出される露光光 E Lをウェハ W上に投射する投影光学系 Ρし、ゥェハ Wを保持する物体ステージとしてのウェハステージ WS Τ等を備えている。前記光源 1 01としては、ここでは、出力波長（発振波長） 1 57 nmのフッ素レーザ（F₂レーザ）が用いられるものとする。なお、光源 101として、波長約 1 20 n m〜約 1 80 n mの真空紫外域に属する光を発する他の光源、例えば、出力波長 1 46 nmのクリプトンダイマーレーザ（K r₂レーザ）、出力波長 1 26 nmのアルゴンダイマーレーザ（A r ₂レーザ）などを用いても良いし、あるいは出力波長 1 93 nmの A r Fエキシマレーザ等を用いても良い。光源 101は、ビームェクスパンダ 103 a、シリンダレンズ 103 bなどの光学素子を含むビーム整形光学系 21を有する送光光学系（ビームライン） 102を介して照明ュニット I LUを構成する照明系ハウジング 105の一端に接続されている。光源 1 01は、実際には、照明ュニッ卜 I LU及び投影光学系 P L等を含む露光装置本体が設置されるクリーンルームとは別のクリーン度の低いサービスルーム、あるいはクリーンルーム床下のユーティリテイスべースなどに設置されている。

前記照明ュニット I LUは、照明系ハウジング 1 05と、その内部に所定の位置関係で配置された回折光学ユニット 1 06、リレーレンズ 1 07, 1 09、ミラー 1 08、オプティカルインテグレータ 1 1 0、照明系開口絞り板 1 1 1、リレーレンズ 1 1 2, 1 1 4、視野絞りとしてのレチクルブラインド機構 B L、折り曲げミラー 1 1 5及びコンデンサレンズ 1 1 6等から成る照明光学系と、を含んで構成されている。なお、オプティカルインテグレータ 1 10として、本実施形態ではフライアイレンズが用いられているので、以下においては、適宜「フライアイレンズ 1 1 O J とも記述するものとする。

前記回折光学ユニット 1 0 6は、 2つの回折光学素子 6 a , 6 bと該回折光学素子 6 a , 6 bを所定の位置関係で保持するホルダ 6 cとを備えている（図 9参照）。ホルダ 6 cは、不図示の制御装置により、不図示の駆動機構を介して回転又はスライド駆動されるようになつており、これにより回折光学素子 6 a , 6 bのいずれかが光源 1 0 1からの照明光（レーザ光）の光路上に選択的に設定されるようになつている。

前記一方の回折光学素子 6 aとしては、入射した照明光を所定角度範囲で発散させ、光路後方に配置されたフライアイレンズ 1 1 0の入射面に、所定の広がりを持った光束を入射させるものが用いられている。本実施形態では、回折光学素子 6 aは、後述する小 σ照明の照明条件下で主として用いられる。

また、他方の回折光学素子 6 bは、フライアイレンズ 1 1 0の射出側焦点面に設置される照明系開口絞り板 1 1 1を構成する複数の開口絞りの中から、光軸から所定距離離れた場所に開口が配置された後述する変形照明絞り等の開口絞りが選択された場合に、その変形照明絞りの開口部に相当する位置に効率よく照明光束を集光させることができるように、入射した照明光を比較的広い角度範囲で発散させる回折格子パターンを有するもの（図 9参照）が用いられている。

前記オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ 1 1 0は、その射出側焦点面が照明光学系の瞳面（レチクル R上の各位置への照明光の主光線が収束する面）に一致する状態で配置され、レチクル Rを照明する照明光の照度分布を均一化するものである。このフライアイレンズ 1 1 0から射出される光（紫外パルス光）が露光光 E Lに他ならない。

なお、オプティカルインテグレータ 1 1 0としては、フライアイレンズのみならず、他の均一化部材、例えばガラスロッド（四角柱のガラスで、その側面での多数回の内面反射を利用して照度を均一化するもの）を使用することとしても良い。この場合には、ガラスロッドの射出側焦点面をレチクル Rのパターン面と共役な面に一致させる必要があるので、レチクルブラインド機構 B Lをガラスロッドの射出側焦点面又はそれよりレチクル R側の前記射出側焦点面に共役な面に配置する。また、この場合には、回折光学素子 6 a , 6 bは、ガラスロッドの入射側焦点面、またはそれより光源 1 0 1側の前記入射側焦点面に共役な面の近傍に配置する。このように、ガラスロッドを使用する場合には、上記位置関係を実現するために、照明ュニット I L U内のレンズやミラーの配置を変更する必要がある。

なお、ガラスロッドの材料は、ガラスに限られるものではなく、本実施形態では露光光として波長が 2 0 0 n mより短波長の紫外線が用いられるので、この波長の光を良好に透過する光学材料（合成石英や蛍石，フッ化リチウムなど）を使用することが望ましい。勿論、照明光学系を構成する他のレンズ材料も、同様に露光波長を良好に透過する材料を使用することが望ましい。

前記照明系開口絞り板 1 1 1は、フライアイレンズ 1 1 0の射出面近傍、すなわち本実施形態では照明光学系の瞳面とほぼ一致するその射出側焦点面に配置された円板状部材によって構成されている。この円板状部材、すなわち照明系開口絞り板 1 1 1には、ほぼ等角度間隔で、例えば虹彩絞りから成る σ絞り、輪帯照明用の輪帯状の開口絞り、変形光源法用に複数、例えば 2つ又は 4つの開口を偏心させて配置して成る変形開口絞り、及びダミ一照射用絞リなどが配置されている。なお、図 1ではこのうちの 2種類の開口絞り、すなわち図 1 0 に示される σ絞り 1 1 aとダミー照射用絞り 1 1 bのみが図示されている。図 1 0からわかるように、ダミー照射用絞り 1 1 bには、光軸中心から ± Υ ' 方向（図 1における ± Ζ方向に相当）に所定距離離れた 2点を中心とする円形の遮光部が形成され、その他の部分が透過部となっている。

前記 σ絞り 1 1 aは、不図示の制御装置により開口径を所定範囲内で連続的に変更可能となっている。この σ絞り 1 1 aは、開口径を大きく設定した場合には、通常照明用の円形絞りとなり、開口径を絞った場合には、コヒーレンスファクタである σ値を小さくするための小 σ絞りとなる。

照明系開口絞り板 1 1 1は、不図示の制御装置により制御されるモータ等の駆動装置 1 1 cにより回転されるようになっており、これによりいずれかの開口絞りが露光光 E Lの光路上に選択的に設定される。

前記レチクルブラインド機構 Βしは、実際には、レチクル Rのパターン面に対する共役面から僅かにデフォーカスした面に配置され、レチクル R上における照明領域を規定する所定形状の開口部が形成された固定レチクルブラインド 1 1 3 aと、この固定レチクルブラインドの配置面の近傍のレチクル Rのパターン面に対する共役面に配置され、走査方向及びこれに直交する非走査方向にそれぞれ対応する方向の位置及び幅が可変の開口部を有する可動レチクルブラインド 1 1 3 bとを含んで構成されている。固定レチクルブラインド 1 1 3 a の開口部は、投影光学系 P Lの円形視野内の中央で走査露光時のレチクル Rの移動方向（Y軸方向）と直交した X軸方向に直線的に伸びたスリット状又は矩形状に形成されているものとする。

この場合、走査露光の開始時及び終了時に可動レチクルブラインド 1 1 3 b を介して照明領域を更に制限することによって、不要な部分の露光が防止されるようになっている。可動レチクルブラインド 1 1 3 bは、不図示の駆動系を介して不図示の制御装置によって制御される。

ここで、光源 1 0 1及び照明ュニッ卜 I L Uを含む照明系の作用を簡単に説明すると、光源 1 0 1から射出された真空紫外域の光束（レーザビーム）は、ビームライン 1 0 2中のビーム整形光学系 2 1により整形され、照明ュニッ卜 I L Uに入射する。照明ユニット I L U内に入射した光束は、回折光学ュニット 1 0 6を構成する回折光学素子 6 a (又は回折光学素子 6 b ) を透過し、リレーレンズ 1 0 7 , 1 0 9及びミラー 1 0 8を経て、フライアイレンズ 1 1 0 に入射する。このフライアイレンズ 1 1 0によって強度（照度）分布がほぼ一様な露光光 E Lに変換される。そして、フライアイレンズ 1 1 0の射出面近傍に配置された照明開口絞り板 1 1 1のいずれかの開口絞りを透過した露光光 E Lは、リレーレンズ 1 1 2を介してレチクルブラインド機構 B Lを構成する固定レチクルブラインド 1 1 3 aを均一な照度で照明する。こうして固定レチクルブラインド 1 1 3 aの開口部を通った露光光 E Lは、可動レチクルブラインド 1 1 3 bを通過した後、リレーレンズ 1 1 4、折り曲げミラー 1 1 5及びコンデンサレンズ 1 1 6を介してレチクル R上における所定の照明領域（X軸方向に直線的に伸びたスリツト状又は矩形状の照明領域）を均一な照度分布で照明する。

ところで、真空紫外域の波長の光を露光光とする場合には、その光路から酸素、水蒸気、炭化水素系のガス等の、かかる波長帯域の光に対し強い吸収特性を有するガス（以下、適宜「吸収性ガス」と呼ぶ）を排除する必要がある。このため、本実施形態では、照明系ハウジング 1 0 5の内部に、真空紫外域の光に対して、吸収性ガスより吸収が少ない特性を有するガス、例えば窒素、又はヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトンなどの希ガス、あるいはそれらの混合ガス（以下、適宜「低吸収性ガス」と呼ぶ）を満たしている。この結果、照明系ハウジング 1 0 5内の吸収性ガスの濃度は数 p p m以下の濃度となっている。

なお、本実施形態では、光源 1 0 1及び送光光学系 1 0 2内部の光路にも上記照明系ハウジング 1 0 5と同様に低吸収性ガスが満たされている。

照明ュニッ卜 I L Uの露光光 E Lの射出端には、伸縮自在のシール機構（ベローズ） 1 8を介して第 1のマスク定盤としての照明系側定盤 2が設けられ、この照明系側定盤 2の下方には、投影光学系 P Lとの間に伸縮自在のシール機構（ベローズ） 2 9を介して第 2のマスク定盤としての投影系側定盤 3が設けられている。これら照明系側定盤 2と投影系側定盤 3との間には、当該両者間に所定間隔を形成する複数（ここでは 4本）の支持柱（スぺーサ） 2 6 a〜2 6 d (図 1では、支持柱 2 6 c , 2 6 dは不図示（図 4 A、図 4 B参照））が設けられ、投影系側定盤 3はクリーンルームの床面から立設された不図示の支持部材により、その上面が水平となるように支持されている。

前記照明系側定盤 2及び投影系側定盤 3は、それぞれ、天然石，セラミック，ステンレス鋼等の材質で形成され、それぞれ対向する側の面（すなわち、照明系側定盤 2の下面及び投影系側定盤 3の上面）は、凹凸が数/ 以下の平滑な平面となるように研磨されている。

なお、定盤 2 , 3の材質が天然石や多孔質セラミックである場合には、その表面にフッ素樹脂等をコートし、表面への酸素や水蒸気の吸着とその脱離を防止することが望ましい。

これら定盤 2， 3には、図 1に示されるように露光光束が透過するための光透過部としての矩形の開口部 2 a , 3 aが形成されている。

前記レチクルステージ R S Tは、照明系側定盤 2及び投影系側定盤 3の間で、それぞれの定盤に対し所定のクリアランスを隔てて配置され、レチクル Rを保持して少なくとも Y軸方向に移動可能となっている。レチクルステージ R S T の位置情報は、レチクルステージ R S Tに設けられた移動鏡を介して、図 1に示されるレチクルレーザ干渉計 9によって、例えば 0 . 5〜 1 n m程度の分解能で常時計測されるようになっている。なお、レチクルステージ R S Tの構成、及びレチクルレーザ干渉計 9等については、後に更に詳述する。

前記投影光学系 P Lは、両側テレセントリックな縮小系、かつ共通の Z軸方向の光軸を有する複数枚のレンズエレメント（レンズ） 3 0 a〜3 0 j (図 7 参照）から成る屈折光学系が用いられている。この投影光学系 P Lの投影倍率 ;8は例えば 1ノ 4あるいは 1 5である。前述の如く、照明ユニット I L Uからの露光光 E Lによリレチクル Rが照明されると、レチクル Rに形成された回路パターンのうち露光光 E Lで照明された（前述の照明領域に相当する部分）の像が投影光学系 P Lによりウェハ W上のショッ卜領域の一部に縮小転写され、回路パターンの縮小像（部分倒立像）が形成される。

投影光学系 P Lを構成するレンズ 3 0 a〜3 0 jのうち、例えば最上部に位置するレンズ 3 0 aは、図 1に示される駆動機構としての圧電素子 P Zによリ 3点で支持されている。これら 3つの圧電素子 P Zにより、レンズ 3 0 aは、光軸方向（Z軸方向）及び X Y平面に対する傾斜方向に駆動されるようになつている。

投影光学系 P Lの鏡筒には、図 1に示されるように、給気管路 5 0の一端と、排気管路 5 1の一端とがそれぞれ接続されている。給気管路 5 0の他端は、不図示の低吸収性ガスの供給装置、例えばヘリゥムガス供給装置に接続されている。また、排気管路 5 1の他端は、外部のガス回収装置に接続されている。そして、ヘリゥムガス供給装置から高純度のへリゥムガスが給気管路 5 0を介して投影光学系 P Lの鏡筒の内部にフローされている。この場合、鏡筒内のガスが排気管路 5 1を介してガス回収装置に回収され、再利用されるようになっている。なお、低吸収性ガスとしてヘリウムガスを用いているのは、前述と同様に鏡筒内の光路から酸素、水蒸気、炭化水素系のガス等の、真空紫外域に属する光に対し強い吸収特性を有するガスを排除するためであるのに加え、その冷却効果が高い点に着目したものである。すなわち、本実施形態では、真空紫外光を露光光 E Lとして用いている関係から投影光学系 P Lを構成するレンズの材料として熱膨張係数の大きなホタル石が用いられている。このため、レンズが露光光 E Lを吸収することにより発生する温度の上昇が、レンズの結像特性を劣化させる。従って、窒素などの他の低吸収性ガスと比べて冷却効果が大きなヘリウムガスを投影光学系 P Lの鏡筒内部のパージガスとして用いることが望ましいのである。

前記ウェハステージ W S Tは、ウェハ室 4 0内に配置されている。このゥェハ室 4 0は、投影光学系 P Lの鏡筒と隙間なく接合された隔壁 7 1で覆われており、その内部のガスが外部と隔離されている。ウェハ室 4 0の隔壁 7 1は、ステンレス（S U S ) 等の脱ガスの少ない材料にて形成されている。

ウェハ室 4 0内には、ベース B S力複数の防振ユニット 8 6を介して水平に支持されている。この防振ユニット 8 6は、ウェハステージ W S Tの移動に伴う振動が投影光学系 P Lゃレチクル Rに伝達するのを抑制するために、振動をマイクロ Gレベルで絶縁する。なお、この防振ユニット 8 6として、装置内の一部に固定された半導体加速度計等の振動センサの出力に基づいてベース B Sを積極的に制振するいわゆるァクティブ防振装置を用いることは勿論可能でめる。

前記ウェハステージ W S Tは、ウェハホルダ 2 5を介してウェハ Wを真空吸着等により吸着保持し、例えばリニアモータ等から成る不図示のウェハ駆動系によって前記ベース B Sの上面に沿って X Y 2次元方向に自在に駆動されるようになつている。

本実施形態のように、真空紫外域の露光波長を使用する露光装置では、酸素等の吸収性ガスによる露光光の吸収を避けるために、投影光学系 P Lからゥェハ Wまでの光路についても窒素や希ガスで置換する必要がある。

ウェハ室 4 0の隔壁 7 1には、図 1に示されるように、給気管路 4 1の一端と、排気管路 4 3の一端とがそれぞれ接続されている。給気管路 4 1の他端は、不図示の低吸収性ガスの供給装置、例えばヘリゥ厶ガス供給装置に接続されている。また、排気管路 4 3の他端は、外部のガス回収装置に接続されている。そして、前述と同様にして、ウェハ室 4 0内にヘリウムガスが常時フローされている。低吸収性ガスとしてヘリウムガスを採用した理由、及び回収後のヘリゥムガスを再利用することとしている点は、前述と同様である。

前記ウェハ室 4 0の隔壁 7 1の + Y側の側壁には光透過窓 8 5が設けられている。これと同様に、図示は省略されているが、隔壁 7 1の + X側（図 1における紙面奥側）の側壁にも光透過窓が設けられている。これらの光透過窓は、隔壁 7 1に形成された窓部（開口部）に該窓部を閉塞する光透過部材、ここでは一般的な光学ガラスを取り付けることによって構成されている。この場合、光透過窓 8 5を構成する光透過部材の取リ付け部分からのガス漏れが生じないように、取り付け部には、インジウムや銅等の金属シールや、フッ素系樹脂による封止（シーリング）が施されている。なお、上記フッ素系樹脂としては、 8 0 °Cで 2時間、加熱し、脱ガス処理が施されたものを使うことが望ましい。前記ウェハホルダ 2 5の + Y側の端部には、平面鏡から成る Y移動鏡 5 6 Y が X軸方向に延設されている。この Y移動鏡 5 6 Yには、ウェハ室 4 0の外部に配置された Y軸レーザ干渉計 5 7 Yからの測長ビームが光透過窓 8 5を介してほぼ垂直に投射され、その反射光が光透過窓 8 5を介して Y軸レーザ干渉計 5 7 Y内部のディテクタによって受光され、例えば Y軸レーザ干渉計 5 7 Y内部の参照鏡の位置を基準として Y移動鏡 5 6 Yの位置、すなわちウェハ Wの Y 位置が検出される。

同様に、図示は省略されているが、ウェハホルダ 2 5の + X側の端部には、平面鏡から成る X移動鏡が Y軸方向に延設されている。そして、この X移動鏡を介して X軸レーザ干渉計によって上記と同様にして X移動鏡の位置、すなわちウェハ Wの X位置が検出される。上記 2つのレーザ干渉計の検出値（計測値）は不図示の制御装置に供給されており、制御装置では、これらのレーザ干渉計の検出値をモニタしつつウェハ駆動系を介してウェハステージ W S Tの位置制御を行うようになっている。

このように、本実施形態では、レーザ干渉計、すなわちレーザ光源、プリズム等の光学部材及びディテクタ等が、ウェハ室 4 0の外部に配置されているので、上記ディテクタ等から仮に微量の吸収性ガスが発生しても、これが露光に対して悪影響を及ぼすことがないようになつている。

なお、上述した投影光学系 P Lの隔壁に接続された給気管路 5 0の他端、及び排気管路 5 1の他端を不図示のヘリウムガス供給装置にそれぞれ接続し、へリウムガス供給装置から給気管路 5 0を介して常時高純度のヘリウムガスを投影光学系 P L内に供給し、投影光学系 P L内部のガスを排気管路 5 1を介してヘリウムガス供給装置に戻し、このようにして、ヘリウムガスを循環使用する構成を採用しても良い。この場合、ヘリウムガス供給装置には、ガス精製装置を内蔵することが望ましい。このようにすると、ガス精製装置の作用により、ヘリウムガス供給装置と投影光学系 P L内部とを含む循環経路によりヘリウムガスを長時間に渡って循環使用しても、投影光学系 P L内のヘリウムガス以外の吸収性ガス（酸素、水蒸気、有機物等）の濃度は数 p p m以下の濃度に維持できる。また、この場合、投影光学系 P L内に圧力センサ、吸収性ガス濃度センサ等のセンサを設け、該センサの計測値に基づいて、不図示の制御装置を介してヘリウムガス供給装置に内蔵されたポンプの作動、停止を適宜制御することとしても良い。

同様に、ウェハ室 4 0にも、上記と同様のヘリウムガスの循環経路を採用しても良い。

次に、図 2〜図 4 Bに基づいて、レチクルステージ R S Tの構成等について詳細に説明する。図 2は、レチクルステージ R S Tを一部省略して示す斜視図であり、図 3はレチクルステージ R S Tの縦断面図である。また、図 4 Aは、図 3の A— A線断面図であり、図 4 Bは、図 3の B— B線断面図である。レチクルステージ R S Tは、前述したように照明系側定盤 2と投影系側定盤 3に挟まれた状態で、定盤 2 , 3それぞれに非接触にて保持されている。このレチクルステージ R S Tは、図 2に示されるように、レチクル粗動ステージ 4 と、該レチクル粗動ステージ 4によリ土 Z方向及び一 Y方向の三方向から囲まれた状態で保持されたレチクル微動ステージ 5とを備えている。

前記レチクル粗動ステージ 4は、前記照明系側定盤 2の下方に数ミクロンの微小間隔をあけて配置された上板部 4 6 aと、投影系側定盤 3の上面から数ミクロンの微小間隔をあけて配置された下板部 4 6 cと、上板部 4 6 aと下板部 46 cとの間に位置し、両者を相互に連結する中間部 46 bとを備えている。前記下板部 46 cの X軸方向両側面には、支持部材 47 a, 47 bを介してリニアモータ RM1 , RM 2の可動子 48 a, 48 bが設けられている（図 2 では、支持部材 47 a、可動子 48 aは不図示、図 4A参照）。これらの可動子 48 a, 48 bは Y軸方向に沿って延設された固定子 49 a, 49 bとの間の電磁相互作用により Y軸方向に駆動され、これによりレチクル粗動ステージ 4 が Y軸方向に駆動される。

なお、上記固定子 49 a, 49 bは、定盤 2, 3を支持する不図示の架台にて支持することもできるが、これとは別に、クリーンルームの床面 F上に防振機構を介して不図示の支持機構を設け、これにより支持することとしても良い。また、可動子 48 a, 48 bを取り付ける位置は、前記下板部 46 cに限らず、中間部 46 bであっても良い。なお、レチクル粗動ステージ 4は、これらの可動子 48 a, 48 bと一体でリニアモータ RM 1 , RM 2が発生する推力によつて加減速されるので、その取り付け位置（高さ方向の位置）は、レチクル粗動ステージ 4全体の重心位置と一致させることが望ましい。

本実施形態では、照明系側定盤 2及び投影系側定盤 3のレチクル粗動ステージ 4にそれぞれ対向する面が、レチクル粗動ステージ 4の上面及び底面にそれぞれ平行とされている。このため、レチクル粗動ステージ 4が、上述したようにリニアモータ RM 1、 RM2により Y軸方向に駆動されても、定盤 2, 3とレチクル粗動ステージ 4との間の微小間隔はほぼ一定に保たれる。

前記中間部 46 bには、図 4 Bに示されるように、ボイスコイルモータ等から成る Y軸微小ァクチユエータ AC 1、 AC 2と X軸微小ァクチユエ一タ AC 3とが埋め込まれた状態となっている。これら微小ァクチユエータ AC 1〜A C 3の可動子は、それぞれステージ保持部材 42 a， 42 b, 42 cを介してレチクル微動ステージ 5に接続されている。従って、微小ァクチユエータ AC "！〜 AC 3の駆動により、レチクル微動ステージ 5が X軸方向， Y軸方向及び 0 z方向（Z軸回りの回転方向）に微小駆動されるようになっている。なお、本実施形態では、微小ァクチユエ一夕 A C 1， A C 2の温度上昇を抑制するため、その一部を中間部 4 6 bの外側に出し、放熱が行われやすいような構成を採用している。

なお、レチクル粗動ステージ 4には、照明系側定盤 2、投影系側定盤 3との間に所定のクリアランスを維持するための差動排気型の気体静圧軸受、及びレチクル微動ステージ 5との間に所定のクリアランスを維持するための差動排気型の気体静圧軸受が設けられているが、これらについては後に更に詳述する。図 2に戻り、前記レチクル微動ステージ 5は、底面部材 5 5と、該底面部材 5 5の上面に固定された隔壁 5 2とを備えている。

前記底面部材 5 5は、図 4 Bに示されるように、板状の部材から成り、その中央部近傍に矩形の露光用開口 5 5 aが形成され、該露光用開口 5 5 aの + Y 側には、露光の際に露光光 E Lがレチクル Rに照射される領域（照明領域）とほぼ同一の大きさを有するダミー照射用の照射用開口 5 5 bが形成されているまた、露光用開口 5 5 aの周辺部には、複数（ここでは 4つ）のレチクル保持機構 5 3が設けられている。

前記レチクル保持機構 5 3は、底面部材 5 5上に導入された真空配管 5 4等を介して露光装置内に設置された不図示の真空ポンプに接続されており、レチクル Rがレチクル保持機構 5 3上に載置されると、真空ポンプの作動によって、レチクル Rがレチクル保持機構 5 3にて吸着保持される。なお、上記真空配管 5 4は、レチクル粗動ステージ 4を経由して、 V C Rガスコネクタ等のガス導入端子により、レチクル微動ステージ 5内部に導入されている。レチクル粗動ステージ 4内の真空配管 4 4は、ァクチュエータ等に接続する他の電気配線と共に配線束 3 9にまとめられ、真空ポンプに接続されている。なお、上記真空ポンプは、露光装置内に備えていても良いが、真空源として半導体工場の真空用配管から供給される真空配管又は減圧空気の配管を使用しても良い。この点については、これ以降で説明する真空ポンプについても同様である。

前記隔壁 52は、四方を取り囲む側壁部と、側壁部上端に設けられ、その中央部に、図 3に示される矩形開口 52 aが形成された天井部とから構成されている。矩形開口 52 aは、図 3に示されるように、露光光 E Lを通過させるための前記露光用開口 55 a、照射用開口 55 b及び両開口 55 a， 55 bの間の仕切リ部分を合わせた面積よリも一回リ大きくなつている。隔壁 52と前記底面部材 55とにより、レチクルが保持される保持空間 S Sが形成されている。なお、天井部には後述する環状凹溝 58, 59に対向する上端面が形成されている。

また、レチクル微動ステージ 5の保持空間 S Sの外側であって、隔壁 52の —X側面には、図 4 Bに示されるように、平面ミラー 9 1 cが設けられている。この平面ミラー 9 1 cに対して、その一 X側に設けられたレチクルレーザ干渉計 9 cからの光束が照射され、レチクル微動ステージ 5 (すなわちレチクル R) の X軸方向の位置が、レチクルレーザ干渉計 9 cによって、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つている。

更に、隔壁 52の外側（保持空間 S Sの外側）であって、底面部材 55の + Y側端部近傍には、反射部材としてのレトロリフレクタ 9 1 a， 9 1 bが取付部材 1 04 a、 1 04 b (図 2参照）を介して設けられている。これらのレト口リフレクタ 9 1 a, 9 l bに対して、レチクルレーザ干渉計 9 a , 9 bからレーザビームがそれぞれ照射され、それぞれのレーザビームの照射ポイントにおけるレチクル微動ステージ 5 (すなわちレチクル R) の Y軸方向の位置が、レチクルレーザ干渉計 9 a, 9 bによって、例えば 0. 5〜 1 nm程度の分解能で常時検出される。また、 2つのレチクルレーザ干渉計 9 a， 9 bの検出値の差とビーム間の距離とに基づいてレチクル微動ステージ 5 (すなわちレチクル R)の S z方向（Z軸回りの回転方向）の回転（ョーイング）が求められる。なお、上記平面ミラー 9 1 c、レトロリフレクタ 9 1 a, 9 1 bに代えて、例えば底面部材 5 5の一 X側端面及び + Y側端面を鏡面加工することとしても良い。

ここで、レチクル粗動ステージ 4に設けられた気体静圧軸受について図 3に基づいて詳細に説明する。

まず、レチクル粗動ステージ 4と投影系側定盤 3との間に微小間隔を形成する差動排気型の気体静圧軸受（以下、「第 1の軸受 jと呼ぶ）について説明する。レチクル粗動ステージ 4の下板部 4 6 cの底面には、その外縁部の幾分内側に給気側環状凹溝 3 1が形成され、該給気側環状凹溝 3 1の外側に排気側環状凹溝 3 2が形成されている。給気側環状凹溝 3 1には、レチクル粗動ステージ 4内に形成された給気管路 3 5を介して給気管 3 7の一端が接続され、この給気管 3 7の他端は不図示のガス供給装置に接続されている。また、排気側環状凹溝 3 2には、レチクル粗動ステージ 4内に形成された排気管路 3 6を介して排気管 3 8の一端が接続され、この排気管 3 8の他端は不図示の真空ポンプに接続されている。

このため、本実施形態では、給気管 3 7を介してガス供給装置から送られる窒素又は希ガスなどの低吸収性ガスが、レチクル粗動ステージ 4内に形成された給気管路 3 5を介して給気側環状凹溝 3 1から噴出されるとともに、排気側環状凹溝 3 2の周辺のガスが、排気側環状凹溝 3 2、排気管路 3 6及び排気管 3 8を介して不図示の真空ポンプにより吸引され排気されるようになっている _c この結果、レチクル粗動ステージ 4を、投影系側定盤 3から微小距離浮上させることができるとともに、その微小距離の隙間内に内側の溝 3 1から外側の溝 3 2へ向けたガスの流れ（図 3の点線矢印参照）が形成されるので、レチクル粗動ステージ 4の外部からレチクル粗動ステージ 4の内部側、すなわち開口 4 b側への外気（酸素，水蒸気）の浸入が阻止されるようになっている。このように、第 1の軸受は、実質的に、下板部 4 6 c全体によつて構成されている。次にレチクル粗動ステージ 4と照明系側定盤 2との間を気密化する差動排気型の気体静圧軸受（以下、「第 2の軸受」と呼ぶ）について説明する。

レチクル粗動ステージ 4の上板部 4 6 aの上面には、その外縁部の幾分内側に給気側環状凹溝 2 7が形成され、該給気側環状凹溝 2 7の外側に排気側環状凹溝 2 8が形成されている。給気側環状凹溝 2 7には、レチクル粗動ステージ 4内に形成された給気管路 3 5を介して前述の給気管 3フの一端が接続されている。また、排気側環状凹溝 2 8には、レチクル粗動ステージ 4内に形成された排気管路 3 6を介して前述の排気管 3 8の一端が接続されている。このため、給気管 3 7を介してガス供給装置から送られる窒素又は希ガスなどの低吸収性ガスが、レチクル粗動ステージ 4内に形成された給気管路 3 5を介して給気側環状凹溝 2 7から噴出されるとともに、排気側環状凹溝 2 8の周辺のガスが、排気側環状凹溝 2 8、排気管路 3 6及び排気管 3 8を介して不図示の真空ボンプにより吸引され排気されるようになっている。この結果、レチクル粗動ステ —ジ 4と照明系側定盤 2との間に所定のクリアランスが維持されるとともに、その所定のクリアランス内に内側から外側に向けたガスの流れ（図 3の点線矢印参照）が形成されるので、レチクル粗動ステージ 4の外部からレチクル粗動ステージ 4の内部側、すなわち開口 4 a側への外気（酸素，水蒸気）の浸入が阻止される。このように、第 2の軸受は、実質的に、上板部 4 6 a全体により構成されている。

次に、レチクル粗動ステージ 4の下板部 4 6 cとレチクル微動ステージ 5との間に微小間隔を形成する差動排気型の気体静圧軸受（以下、「第 3の軸受」と呼ぶ）について説明する。

レチクル粗動ステージ 4の下板部 4 6 cの上面には、開口 4 bの外側に給気側環状凹溝 3 3が形成され、該給気側環状凹溝 3 3の更に外側に排気側環状凹溝 3 4が形成されている。給気側環状凹溝 3 3には、レチクル粗動ステージ 4 内に形成された給気管路 3 5を介して前述の給気管 3 7の一端が接続されている。また、排気側環状凹溝 3 4には、レチクル粗動ステージ 4内に形成された排気管路 3 6を介して前述の排気管 3 8の一端が接続されている。このため、給気管 3 7を介してガス供給装置から送られる窒素又は希ガスなどの低吸収性ガスが、レチクル粗動ステージ 4内に形成された給気管路 3 5を介して給気側環状凹溝 3 3から噴出されるとともに、排気側環状凹溝 3 4の周辺のガスが、排気側環状凹溝 3 4及び排気管路 3 6、排気管 3 8を介して不図示の真空ボンプにより吸引され排気されるようになっている。

ここで、実際には、環状凹溝 3 3 , 3 4の上方には、レチクル微動ステージ 5の下端面が近接配置されるので、環状凹溝 3 3から噴射されたガスは、レチクル微動ステージ 5を押し上げつつその周囲を流れ、溝 3 4にて吸引されることになる。すなわち、上記溝 3 3から噴射されたガスによる押し上げ作用により、レチクル微動ステージ 5が、レチクル粗動ステージ 4から僅かに浮上することで近接配置（浮上支持）が達成され、また、溝 3 3と溝 3 4の間には、溝 3 3から溝 3 4に向けてガスの流れ（図 3の点線矢印参照）が形成されることにより、レチクル微動ステージ 5の外部からレチクル微動ステージ 5の内部側、すなわちレチクル Rが保持されている空間側への外気（酸素，水蒸気）の浸入を阻止することが可能となっている。このように、第 3の軸受は、実質的に、下板部 4 6 cによリ構成されている。

次に、レチクル粗動ステージ 4の上板部 4 6 aとレチクル微動ステージ 5との間を気密化する差動排気型の気体静圧軸受（以下、「第 4の軸受」と呼ぶ）について説明する。

レチクル粗動ステージ 4の上板部 4 6 aの下面には、開口 4 aの外側に給気側環状凹溝 5 8が形成され、該給気側環状凹溝 5 8の更に外側に排気側環状凹溝 5 9が形成されている。給気側環状凹溝 5 8には、レチクル粗動ステージ 4 内に形成された給気管路 3 5を介して前述の給気管 3 7の一端が接続されている。また、排気側環状凹溝 5 9には、レチクル粗動ステージ 4内に形成された排気管路 3 6を介して前述の排気管 3 8の一端が接続されている。このため、給気管 3 7を介してガス供給装置から送られる窒素又は希ガスなどの低吸収性ガスが、レチクル粗動ステージ 4内に形成された給気管路 3 5を介して給気側環状凹溝 5 8から噴出されるとともに、排気側環状凹溝 5 9の周辺のガスが、排気側環状凹溝 5 9及び排気管路 3 6、排気管 3 8を介して不図示の真空ポンプにより吸引され排気されるようになっている。

ここで実際には、環状凹溝 5 8 , 5 9の下方には、レチクル微動ステージ 5 の上端面が近接配置されるので、レチクル微動ステージ 5とレチクル粗動ステージ 4の上板部 4 6 aとの間の所定間隔を維持できるとともに、環状凹溝 5 8 と環状凹溝 5 9の間に、溝 5 8から溝 5 9に向けてガスの流れ（図 3の点線矢印参照）が形成される。従って、レチクル微動ステージ 5の外部からレチクル微動ステージ 5内部側、すなわちレチクル Rが保持されている空間側への外気 (酸素，水蒸気）の浸入を阻止することが可能となっている。このように、第 4の軸受は、実質的に、上板部 4 6 aにより構成されている。

なお、レチクル粗動ステージ 4とレチクル微動ステージ 5との相対移動量は、リニアモータ R M 1 , R M 2によるレチクル粗動ステージ 4の位置制御を補正する程度の微少量であり、具体的には数 / m程度の幅である。このため、両者間に設けられる軸受（すなわち、第 3、第 4の軸受）の剛性はそれほど高くする必要がなく、上述したレチクル微動ステージ 5の上下端面に対して、レチクル粗動ステージ 4が行なう差動排気（すなわち、第 3、第 4の軸受による差動排気）は、そのガス噴射量及び吸引量が僅かであっても足りる場合がある。また、近接配置される両者の端面が、十分なすベリ性を有し、かつ気密性を有する場合には、レチクル粗動ステージ 4とレチクル微動ステージ 5との間の軸受 (すなわち、第 3、第 4の軸受）を設けなくても良い場合もある。

以上説明した第 1〜第 4の軸受によリ、各ステージが非接触支持されるとともに、レチクル Rが保持された空間内への、レチクル粗動ステージ 4と照明系側定盤 2、投影系側定盤 3との間の間隙、及びレチクル粗動ステージ 4とレチクル微動ステージ 5との間の間隙を介した外部からのガスの流入がほぼ完全に阻止されることになる。

ここで、図 3に示されるように、レチクル粗動ステージ 4に接続された給気管 3 7内を流れる窒素又は希ガスの一部を、レチクル粗動ステージ 4内で給気管路 3 5から分岐された給気枝管 2 2 1 a , 2 2 1 bを介してレチクル粗動ステージ 4に形成された開口 4 a及び開口 4 bの側壁から該開口内に流入させることによって保持空間 S S内に窒素又は希ガスを供給するガス供給機構を実現することができる。その一方で、排気管路 3 6から分岐された排気枝管 2 2 2 a , 2 2 2 bを介して、開口 4 a , 4 bの側壁から保持空間 S S内のガスを排気する構成とすることによりガス排気機構を実現することができる。これらガス供給機構及びガス排気機構により、上記気密化に併せて、レチクル Rが保持された空間内を露光光の吸収の少ない窒素又は希ガス等により置換することが可能となる。なお、給気枝管 2 2 1 a , 2 2 1 bを給気側環状凹溝 5 8 , 3 3 と、開口 4 a , 4 bの間に設けることとしても良い。

前記レチクル Rは、前述したようにレチクルステージ R S T (レチクル微動ステージ 5 ) の露光用開口 5 5 a近傍に設けられたレチクル保持機構 5 3によつて吸着保持されている。このレチクル Rには、図 5に示されるように、その中央部に設けられたパターンエリア P A内に、ウェハ W上に転写すべき回路パターン 6 1が描画されている。

回路パターン 6 1は、位相シフトパターンであり、遮光部のバックグラウンド上に Y軸方向に配列された X軸方向を長手方向とする 3〜 5本程度の透過パターン群より構成されている。各透過パターンは、一本おきに透過部の透過光の位相を交互に反転させる位相シフ卜レチクルパターンとなっている。そして、このパターンがウェハ W上に転写されると、この回路パターン 6 1の透過部と透過部とで挟まれる遮光部が、トランジスタのゲートとなる。従って、図 5のレチクルでは、ウェハ W上に転写されるゲートの方向（ゲートパターンの長手方向）は、 X軸方向に揃うようになっている。

次に、上述のようにして構成された露光装置 1 0 0における露光動作について、簡単に説明する。

まず、各種の露光条件が設定される。本実施形態においては、上述したように図 5に示されるような位相シフトレチクル Rを用いて露光を行うこととしているので、レチクル Rを照明する露光光 E Lとしては、コヒーレンスファクタ ( σ値）の小さな照明光、すなわちレチクルに対する照明光の入射角度範囲の小さな照明光が、解像度及び焦点深度の点から適している。従って、位相シフトレチクル Rを用いた露光に際して、不図示の制御装置は、フライアイレンズ 1 1 0の射出面近傍の照明開口絞り板 1 1 1上の σ絞り 1 1 aを露光光 Εしの光路上に設定すると同時にその σ絞りの開口を絞って、照明条件として小び照明条件を設定する。また、制御装置は、そのび絞り 1 1 aに対して露光光 E L を導く回折光学素子として、透過する光束の発散角が小さくなる側の回折光学素子 6 aを光路上に選択設定する。これにより、レチクル Rに対する照明光束の開口数が小さく設定される。

その後、不図示の制御装置の管理の下、不図示のレチクルァライメント系及び不図示のオファクシス■ァライメン卜センサ等を用いたレチクルァライメント、ァライメントセンサのベースラィンの計測等の所定の準備作業が行われる。その後、制御装置の管理の下で、ァライメントセンサを用いたウェハ Wのファインァライメン卜 ( E G A (ェンハンスト■グローバル ' ァライメント) 等）が終了した後、ウェハ W上の複数のショッ卜領域の配列座標が求められる。このようにして、ウェハ Wの露光のための準備動作が終了すると、不図示の制御装置が、上記ァライメン卜結果に基づいてウェハ側の X軸レーザ干渉計及ぴ Y軸レーザ干渉計 5 7 Yの計測値をモニタしつつウェハ Wのファーストショット（第 1番目のショット領域）の露光のための加速開始位置（走査開始位置）にウェハ駆動系を介してウェハステージ WS Tを移動する。次いで、制御装置がレチクル駆動系及びウェハ駆動系を介してレチクルステージ R S Tとウェハステージ WS Tとの Y軸方向の走査を開始し、両ステージ R S T、 W S Tがそれぞれの目標走査速度に達すると、露光光 E Lによってレチクル Rのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。

この走査露光の間に、び絞り 1 1 aから射出される照明光束の光量分布は、図 6 Aに示されるような状態となっている（図 6 Aでは、ハッチングを付した領域が照明光束の存在する領域（露光光のエネルギ密度が高い領域）とされている）。これは図 5の位相シフトレチクル Rを用いて露光を行う場合には、このように光軸近傍の小さな円内に照明光を集中させた照明状態（小 σ照明）が適しているからである。なお、図 1に示されるように、レチクル Rと σ絞り 1 1 aの間には、折り曲げミラー 1 1 5があるため、図 6 A中の Y ' 方向は、図 1 では Z方向に対応している。

そして、レチクル Rのパターン領域の異なる領域が紫外パルス光で逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、ウェハ W上のフアーストシヨット領域に対する走査露光が終了する。これにより、レチクル R の回路パターンが投影光学系 P Lを介してウェハ W上のファーストショット領域のレジス卜層に縮小転写される。このファーストショッ卜領域に対する走査露光が終了すると、不図示の制御装置により、ウェハステージ WS Tが X軸方向にステップ移動され、セカンドショット領域の露光のための加速開始位置（走査開始位置）に移動される（すなわち、ショット間ステッピング動作が行われる）。

そして、不図示の制御装置では、セカンドショット領域に対して上記と同様の走査露光を行う。

このようにして、ウェハ W上のショット領域の走査露光と次ショット領域露光のためのステツビング動作とが繰り返し行われ、ウェハ W上の全ての露光対象ショット領域にレチクル Rの回路パターンが順次転写される。そして、ゥェハ W上の全ての露光対象ショッ卜領域への露光が終了した段階で、ウェハステージ W S T側では、新たなウェハへの交換が行なわれる。

すなわち、制御装置は、不図示のウェハ交換ロボットを介してウェハステージ W S T上のウェハのアンロード及ぴ新たなウェハのロードを行う。

ところで、上記露光動作の間には、図 5のレチクル Rに形成された回路バターンは、その長手方向が X軸方向に一致した、 Y軸方向に関して周期性を有する位相シフトパターンであるため、その透過光は、レチクルパターンの回折作用を受けることとなり、この結果、露光光の投影光学系 P L内でのエネルギ分布は、図 7に示されるようになる。この図 7において、投影光学系 P Lの瞳面 (レチクル R上の各点を発する光束の主光線が 1点に収束する面であり、この部分に例えば虹彩絞りから成る開口絞り 6 3が設けられている） 3 0 p近傍に配置されたレンズ 3 0 c , 3 0 d , 3 0 e , 3 0 f ， 3 0 g , 3 O hなどでは、図 6 Bに示されるように、光軸から所定距離離れた 2つの円形領域に露光光が集中した状態（局在した状態）となっている。なお、図 6 Bにおいては、ハツチングを付して示される 2つの領域が露光光のエネルギ密度が高い領域を示している。

このため、レンズ 3 0 c， 3 0 d , 3 0 e , 3 0 f , 3 0 g , 3 O hなどでは、露光光の照射された部分のみが加熱される、すなわち回転非対称に加熱される。この結果、レンズ 3 0 c , 3 0 d , 3 0 e , 3 0 f , 3 0 g , 3 0 hなどでは、加熱された部分のみに体積の膨張や屈折率の変動が生じ、この結果、これらのレンズ 3 0 c〜3 0 hに回転非対称な収差が生じ、ひいては投影光学系 P Lに回転非対称な収差が生じることとなる。

そこで、本実施形態の露光装置 1 0 0では、ウェハステージ W S T上でゥェハ交換が行なわれている間に、上記回転非対称な収差の発生を抑制するために、投影光学系 P L内のレンズに対するダミ一照射を実行する。

すなわち、ウェハステージ WS T上で、上述のウェハ交換が行われている間に、投影光学系 P L内に、投影光学系 P L内の光量分布、特にその瞳面 3 O p 近傍での光量分布（露光光のエネルギ密度の分布）が、図 6 Bの分布に対して反転した分布（図 8 B参照）となるような照明光を照射することで、投影光学系 P Lの瞳面 3 0 p近傍のレンズ 3 0 c〜3 0 hなどの回転非対称な加熱（発熱）状態がなるべく、回転対称な加熱状態となるようにする。

具体的には、ウェハステージ WS Tがウェハ交換位置に向かって駆動され、ウェハ Wが投影光学系 P Lの露光視野から外れた状態で、制御装置は、前述の照明系開口絞り板 1 1 1のダミー照射用絞り 1 1 bを露光光 E Lの光路上に設定する。この照明系開口絞り板 1 1 1の選択設定に対応して、制御装置は、回折光学ュニッ卜 1 0 6の回折光学素子を、透過光束に大きな発散角を与えるような、細かいピッチの回折格子からなる回折光学素子 6 b (図 9参照）に交換する。この結果、ダミー照射用絞り 1 1 bを透過した後の露光光 E Lの光量分布は、図 8 Aに示すような分布となる。この場合においても、レチクル Rとダミー照射用絞り 1 1 bとの間には、折り曲げミラー 1 1 5があるため、図 8 A 中の Y ' 方向は、図 1では Z方向に対応している。

そして、制御装置は、レチクルステージ R S Tを駆動し、露光用開口 5 5 a の + Y側に近接して設けられた照射用開口 5 5 bを、露光光透過位置とほぼ一致するように、すなわち照射用開口 5 5 bの中心が照明光学系の光軸（投影光学系 P Lの光軸に一致）にほぼ一致するように位置決めする。この場合、照射用開口 5 5 b上にはレチクル Rは存在しないので、露光光はレチクル Rによつて遮光及び回折されることなく、投影光学系 P Lに入射する。そして、投影光学系 P Lの瞳面 3 0 p近傍には、図 8 Bに示されるような光量分布が形成される。この図 8 Bの光量分布は、ダミー照射用絞り 1 1 bを透過した後の露光光 E Lの光量分布（図 8 A ) と相似形になっている。

このようにして、投影光学系 P Lへの露光光 Eしの照射（ダミー照射）を行なうことで、投影光学系 P L内、特に瞳面 3 0 p近傍のレンズでは、図 8 Bにハッチングを付して示される部分が加熱され、発熱することとなる。このため、ウェハ Wへの露光の際に曈面 3 0 p近傍に形成される光量分布（図 6 B参照）と、ダミー照射によって瞳面 3 0 p近傍に形成される光量分布（図 8 B参照）とが加算され、瞳面 3 0 p近傍のレンズ 3 0 c〜3 0 hなどを、ほぼ一様な加熱状態（すなわち、回転対称な加熱状態）にすることができ、一様膨張させることができる。これにより、投影光学系 P Lに回転非対称な収差が発生するのを効果的に抑制することができる。

この場合、ダミー照射を行うことによって、投影光学系 P Lに照射されるト一タルの光量が増加し、投影光学系 P Lの回転対称な収差は増大することになるが、回転対称な収差は、制御装置が、駆動機構 P Zを介して可動なレンズ（本実施形態では、図 1に示されるレンズ 3 0 a ) を、投影光学系 P Lの光軸方向に微小量駆動することで、補正される。

このようにして、ダミー照射及びレンズの駆動が終了した段階で、新たなゥェハに対して、一連の露光処理シーケンスの動作を実行する。

その後、制御装置は、ウェハの交換の都度、あるいは所定枚数のウェハの交換毎のタイミングで、上記ダミー照射を実行する。

これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、回折光学ユニット 1 0 6と照明系開口絞り板 1 1 1とによって、ウェハ W上にレチクル Rのパターンを転写する際と、照射用開口 5 5 bを介して露光光 E Lを投影光学系 P Lに照射する際とで、照明系による照明条件を変更する変更機構が構成されている。以上詳細に説明したように、本実施形態の露光装置 1 0 0によると、レチクル Rを保持して移動可能なレチクルステージ R S Tには、露光光 E Lをレチクルを介さずに投影光学系 P Lに向けて透過させる照射用開口 5 5 bが形成されている。このため、レチクル Rに形成されたパターンを投影光学系 P Lを介してウェハ W上に転写する際（露光の際）に、投影光学系 P Lを構成するレンズ、特に瞳面 3 0 p近傍のレンズ 3 0 c〜3 0 hが局所的に（不均一に）加熱される場合であっても、露光を行わない間に、照射用開口 5 5 bを介してレンズ 3 0 c〜3 0 hに露光光 E Lを照射することで、レンズ 3 0 c〜3 0 hの上記の露光中に加熱されなかった部分をも加熱することができ、結果的にレンズ 3 0 c〜3 0 hの加熱状態の不均一性を緩和することができる。これにより、上記のレンズ 3 0 c〜 3 0 hの不均一な加熱によって生じる投影光学系 P Lの補正が困難な収差、すなわち光軸を中心とした回転対称でない（回転非対称な）収差の発生を抑制することができる。この場合、投影光学系 P Lには、回転対称な収差が生じるが、露光装置 1 0 0が、投影光学系 P Lを構成するレンズ 3 0 aを、投影光学系 P Lの光軸方向（Z軸方向）に駆動する駆動機構 P Zを備えているので、この駆動機構 P Zを介して投影光学系 P L内のレンズ 3 0 aを駆動することにより、前述の回転対称な収差は容易に補正することができるようになっている。

また、露光装置 1 0 0は、レチクルステージ R S Tの照明系側に所定のクリァランスを介して配置され、露光光 E Lが透過する開口 2 aがー部に設けられ、レチクルステージ R S Tに対向する面がレチクルステージ R S Tの移動ガイド面とされた照明系側定盤 2と、レチクルステージ R S Tの投影光学系 P L側に所定のクリアランスを介して配置され、露光光 E Lが透過する開口 3 aがー部に設けられ、レチクルステージ R S Tに対向する面がレチクルステージ R S T の移動ガイド面とされた投影系側定盤 3とを備えている。そして、レチクルステージ R S Tは、レチクル Rの周囲（主として側面の周囲）を取り囲み、レチクル R近傍をその外部から実質的に気密化する隔壁 5 2を有している。この場合、レチクル Rは、隔壁 5 2及ぴ定盤 2 , 3によってほぼ全体が囲まれる。従つて、レチクルステージ R S Tの全体を隔壁で覆う場合と同等の効果を得ることができる他、装置の小型、軽量化が可能となる。また、例えば、隔壁 5 2内の空間 S Sを露光光 E Lの吸収の小さい低吸収性ガスで置換する際に、レチクルステージ全体を隔壁で覆う場合と同様にレチクル R周辺の空間内の吸光物質の濃度を低く抑えることができる反面、ガス使用量の低減によリコストダウンが可能である。

また、露光光 E Lとして真空紫外光が用いられているので、投影光学系 P L の解像度の向上が可能である。

従って、露光装置 1 0 0によると、高精度な露光を実現することが可能となるとともに、装置の小型、軽量化が可能となっている。

また、露光装置 1 0 0は、ウェハ W上にパターンを転写する際と、照射用開口 5 5 bを介して露光光 E Lを投影光学系 P Lに照射する際とで、前記照明系による照明条件を変更する変更機構（1 0 6 , 1 1 1 ) を備えている。この場合、この変更機構を用いることにより、レチクル R上のパターンに応じた照明条件の変更と、その照明条件下における投影光学系 P Lの瞳面近傍の露光光 E Lのエネルギ密度の分布と、丁度反対の分布となるような露光光 E Lのェネルギ密度の分布を、ダミー照射の際に投影光学系 Pしの瞳面近傍に生じさせるような照明条件の設定が可能となっている。

また、露光装置 1 0 0で行われる露光方法によると、前述のウェハに対する露光（レチクル Rのパターンの転写）が行われないとき、具体的には、ウェハ交換時に、投影光学系 P Lの像面上にウェハ Wが配置されていない状態で、露光の際に投影光学系 P L内のレンズ 3 0 c〜3 0 hなどに露光光 E Lの照射による熱の偏在状態を緩和するような照明条件で、レチクル Rを介さずに、投影光学系 P Lに向けて露光光 E Lを照射するダミー照射が行われる。このため、レチクル Rのパターンの転写の際に、投影光学系 P Lを構成するレンズ 3 0 c 〜3 O hなどが局所的に（不均一に）加熱される場合であっても、ダミー照射による処理の結果、レンズ 3 0 c〜3 0 hなどをほぼ均一に加熱することが可能となる。これにより、レンズ 3 0 c〜3 0 hなどの光学部材の不均一な加熱によリ投影光学系 P Lに補正が困難な回転非対称な収差が発生するのを抑制することができ、投影光学系 P Lの結像特性を良好に維持した高精度な露光を実現することが可能となっている。

また、本実施形態においては、照射用開口 5 5 bを介した露光光のダミー照射を、露光シーケンス中に含まれるウェハ交換と並行して行っているので、ダミ一照射を行うことによるスループットの低下は殆どない。

なお、上記第 1の実施形態においては、照射用開口 5 5 bは、露光用開口 5 5 aとは別に（露光用開口の近傍に）形成するものとしたが、これに限らず、例えば露光用開口の走査方向の寸法を長めに設定して、その露光用開口の一部が照射用開口を兼ねるような構成を採用しても良い。

なお、上記第 1の実施形態では、レチクル Rとして、パターンの長手方向が一方向に揃えられたレチクルを採用するものとしたが、本発明がこれに限定されるものではなく、所定方向を長手方向とするパターンと所定方向に 2次元面内で直交する方向を長手方向とするパターンとを有する一般的なレチクルバターンの使用時にも有効である。また、 σ値の小さな照明と位相シフトレチクルとの組み合わせによる露光時に限らず、照明光の局在度の大きな変形照明使用時にも有効である。

すなわち、レチクルパターンのウェハへの転写時に投影光学系の瞳面に形成される露光光の分布に対して、ダミー照射時には、その形状の明暗を反転した形状の照明光量分布を投影光学系 P Lの瞳面に形成すれば良い。

特に、び値の小さな照明にパターンの長手方向が一方向に揃えられたレチクルを使用する場合が、投影光学系瞳面での露光光の光量分布の局在度が最も大きくなるので、本発明は、そのような露光条件に対して適用するのが最も効果的である。

なお、上記第 1の実施形態では、投影光学系 P Lを構成するレンズ 3 0 a〜 3 0 jのうち最上部に位置するレンズ 3 0 aを光軸方向に駆動することにより、回転対称な収差を補正することとしたが、これに限らず、その他のレンズを駆動することにより回転対称な収差の補正を行うこととしても良いし、特定レンズと該特定レンズに隣接するレンズとの間にガス室を設け、該ガス室の圧力を変化させることにより回転対称な収差の補正を行うこととしても良い。

なお、投影光学系 P Lとして反射屈折光学系を採用した場合には、投影光学系の一部を構成するミラーェレメントを光軸方向に微少量移動することによつても回転対称な収差の補正は可能である。

なお、上記第 1の実施形態では、照明系側定盤 2及び投影系側定盤 3の光透過部として開口を形成することとしたが、これに限らず、定盤全体を透明部材により構成しても良いし、露光光の透過する部分を透明部材によリ構成することとしても良い。この場合の透明部材としても、投影光学系及び照明光学系と同様に蛍石やモディファイド石英の使用が可能である。

なお、レチクルステージ R S T内の保持空間 S Sにおいても、ガス供給機構、ガス排気機構の両方を必ずしも設ける必要はなく、いずれか一方が設けられていれば良い。

なお、上記第 1の実施形態では、差動排気型の気体静圧軸受に使用するガスとして、窒素や希ガスなどの低吸収性ガスを採用することとしたが、これに限らず、真空ポンプによる排気量の方がガス供給装置による給気量よりも多い場合には、空気等を採用することとしても良い。

なお、上記第 1の実施形態においてはレチクル粗動ステージ 4を構成する上板部 4 6 aと下板部 4 6 cとの間を中間部 4 6 bのみで連結するものとしたが、これに限らず、レチクル粗動ステージ 4の Y側前方部（+ Y側）に、上板部 4 6 aと下板部 4 6 cとを繋ぐ支持柱を更に設け、その剛性をよリー層向上することも可能である。

なお、上記第 1の実施形態において、各軸受に供給するガス及びレチクルが保持される保持空間 S S内等に供給されるガスは、所定の温度（例えば 2 2 °C) に温度制御され、かつパーティクルや有機物、水蒸気等の異物が十分に取り除かれたものを使用することが望ましい。また、上記第 1の実施形態では各軸受が、給気用の環状溝と排気用の環状溝を有する二重構造である場合について説明したが、これに限られるものではなく、溝を三重構造とし、それらのうちの中間に位置する溝からガスを供給し、該中間の溝を挟む 2つの溝からガスを吸引することとしても、同様の気密化効果を得ることができる。更には、上記二重構造を二重に形成した四重構造の軸受を採用することができるのは言うまでもない。すなわち、溝の数については各軸受ごとに任意に選択することが可能である。

なお、上記第 1の実施形態において、ダミー照射する際に、露光光源を用いる構成について説明したが、ダミー照射する際には、そのダミー照射用ェネルギビームとして、露光光とは異なる赤外域の光などを照射しても良い。このダミー照射用エネルギビーム（例えば赤外線）は、開口 2 a、開口 4 a、開口 5 5 b、開口 4 b及び開口 3 aをそれぞれ介してレチクル Rを介さずに投影光学系 P Lに向けて照射することができる。この場合、例えば、露光光の光路中にダミー照射時に挿入されるビームスプリッタを有し、このビームスプリッタにより前記ダミー照射用エネルギビーム（例えば赤外線）を前記各開口を介して投影光学系 P Lに向けて照射する赤外線照射機構を設けても良い。かかる場合には、ダミー照射に先立って、露光光の光路空間内に上記ビームスプリッタが挿入され、その後にビームスプリッタを介して赤外線が照射されることとなる。この場合において、ビームスプリッタの挿入位置は、投影光学系 P Lと照明ュニッ卜 I L Uとの間、照明ュニッ卜 I L U内のいずれであっても良い。

《第 2の実施形態》

次に、本発明の第 2の実施形態を図 1 1 A、図 1 1 Bに基づいて説明する。ここで、前述した第 1の実施形態と同一若しくは同等の部分については、同一の符号を用いるとともにその説明を簡略にし、若しくは省略するものとする。この第 2の実施形態の露光装置は、投影光学系の構成が、前述の第 1の実施形態と僅かに異なるのみで、その他の部分の構成は、同様になつている。従って、以下では重複説明を避ける観点から相違点を中心として説明する。

図 1 1 Aには、第 2の実施形態に係る露光装置を構成する投影光学系 P L' の概略構成が示されている。

この図 1 1 Aに示されるように、投影光学系 P L' には、その外部からファィバ（特に中空ガラス管の内面にアルミニウムをコートしたようなファイバ） FBが導入されている。この場合、実際には、図 1 1 Bに示されるように、光学部材、例えばレンズ（30 c, 30 d, 30 g) に対してそれぞれ複数本のファイバ F B ,〜 F B_nがレンズの外周に沿つて所定角度間隔で導入されている。これらファイバ FBは投影光学系 P L' の外部に設けられた不図示の赤外線照射源に接続されている。この場合、複数本のファイバ F B F BDと不図示の赤外線照射源とにより赤外線照射機構が構成されている。

本第 2の実施形態においても、露光光として F₂レーザ光が用いられているため、投影光学系 P L' を構成するレンズ 30 a〜30 jは、蛍石が用いられている。また、蛍石レンズが比較的良く吸収する波長 6〜 1 0 jum程度の赤外線が、赤外線照射機構を構成するファイバ FB^FBnからレンズ（30 c, 3 0 d, 30 g) に照射されるようになっている。この場合の赤外線照射源としては、例えばセレン化鉛硫黄，セレン化鉛錫，テルル化鉛錫等の化合物半導体を用いた半導体レーザを用いることができる。

本第 2の実施形態の露光装置では、前述の第 1の実施形態と同様にしてゥェハ Wに対するレチクル Rのパターンの転写が行われる。そして、不図示の制御装置が、その露光に用いられるレチクルのパターンや照明条件に応じて、投影光学系 P L' を構成する光学部材、例えばレンズ（30 c, 30 d, 30 g) に対する露光光の分布を算出し、その算出された露光光の分布によってレンズ (30 c, 30 d, 30 g) に生じるであろう熱の偏在状態を予測し、その予測結果に対応して、複数のファイバ FB FBnのうちから適宜ファイバを選択し、その選択したファイバから赤外線をレンズ（30 c, 30 d, 30 g) に照射する。なお、赤外線は、各レンズ（3 0 c， 3 0 d , 3 0 g ) における露光光の入射面又は射出面のいずれか一方の面、あるいは入射面及び射出面の両方の面に照射されるようにしても良い。

例えば、レチクルパターンや照明条件により、例えば、図 1 1 Bに示されるような発熱状態となることが予測される場合には、ファイバ F B_m, F B_n以外のファイバから赤外線を照射するようにすることで、発熱状態を回転対称な形状に近づける。

そして、投影光学系 P L内の可動のレンズ、例えば 3 0 aの光軸方向の位置調整により、上記第 1の実施形態と同様の手法により、投影光学系 P L ' の回転対称な収差の補正を行う。

以上説明したように、本第 2の実施形態に係る露光装置及びその露光方法によると、レチクルに形成されたパターンを投影光学系 P L ' を介してウェハ W 上に転写する際（露光の際）に、投影光学系 P L ' を構成するレンズが露光光 E Lの照射により局所的に（不均一に）加熱される場合であっても、露光光 E Lが照射にされないレンズの残リの部分に赤外線照射機構によリ赤外線を照射して加熱することで、結果的にレンズをほぼ均一に加熱することが可能となる。これにより、レンズの不均一な加熱によって生じる投影光学系 P L ' の補正が困難な回転非対称な収差の発生を抑制することができる。この場合、赤外線照射機構によるレンズの加熱は、露光中にも行うことができるので、前述の第 1 の実施形態に比べても、投影光学系の回転非対称な収差の発生をよリ確実に抑制することが可能となる。従って、投影光学系の結像特性を良好に維持して露光を行うことにより、高精度な露光を実現することが可能となる。

また、赤外線によるレンズの加熱は、接触式の加熱機構（熱源）による加熱や接触式の冷却機構による冷却と異なり、レンズへの接触がないため、加熱又は冷却機構の接触が原因で、レンズを歪ませるおそれがなく、また、送風による冷却を行なう場合のように、レンズに振動を生じてしまうおそれもない。なお、上記のように照明 σの小さな照明光束と位相シフトレチクルとを組み合わせた露光や、照明光の局在度の大きな変形照明だけでは、 1回の露光工程で露光すべきすべての回路パターンの形成（転写）を達成できない場合もある。その場合には、 1枚のウェハに対して、所定の照明条件による所定のレチクルの露光を終了した後に、レチクルを交換し、また必要に応じて照明条件を変更して、上記のウェハ上に別のパターンを露光（2重露光）して、所望のパターンの全てを形成することもできる。

この 2重露光を行なう場合には、 2回の別々の露光間で、投影光学系内の露光光路が変化し、露光光の吸収に伴うレンズ部材の発熱が平均化される可能性もあるが、 2回の露光によっても完全には平均化されない場合も多いので、このような 2重露光を行なう場合にも本発明は有効であることに変わリはない。なお、上記各実施形態では、光源として F₂レーザ、 K r₂レーザ、 A r₂レーザ、 A r Fエキシマレ一ザ等の真空紫外域のパルスレーザ光源を用いるものとしたが、これに限らず、 K r Fエキシマレーザ光源を用いることは可能である。また、例えば、真空紫外光として上記各光源から出力されるレーザ光に限らず、 D FB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光を、例えばエルビウム（E r ) (又はエルビウムとイツテルビゥム（Y b) の両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。

例えば、単一波長レーザの発振波長を 1. 51〜 1. の範囲内とすると、発生波長が 1 89〜1 99 nmの範囲内である 8倍高調波、又は発生波長が 1 51〜 1 59 nmの範囲内である 1 0倍高調波が出力される。特に発振波長を 1. 544〜 1. 553 mの範囲内とすると、発生波長が 1 93〜 1 94 nmの範囲内の 8倍高調波、すなわち A r Fエキシマレーザ光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. 58 imの範囲内とすると、発生波長が 1 57〜 1 58 nmの範囲内の 1 0倍高調波、即ち F₂レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。

また、発振波長を 1 . 0 3〜 1 . 1 2 mの範囲内とすると、発生波長が 1 4 7〜 1 6 0 n m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 9 9〜 1 . 1 0 6 mの範囲内とすると、発生波長が 1 5 7〜 1 5 8 mの範囲内の 7倍高調波、即ち F₂レーザ光とほぼ同一波長となる紫外光が得られる。この場合、単一波長発振レーザとしては例えばイッテルビウム ' ドープ ' ファィバーレーザを用いることができる。

なお、投影光学系 P Lとしては、光源として A r Fエキシマレーザ光源あるいは K r Fエキシマレーザ光源を用いる場合には、屈折光学素子（レンズ素子）のみから成る屈折系が主として用いられるが、 F₂レーザ光源、 A r ₂レーザ光源等を用いる場合には、例えば特開平 3— 2 8 2 5 2 7号公報及びこれに対応する米国特許第 5 , 2 2 0 , 4 5 4号などに開示されているような、屈折光学素子と反射光学素子（凹面鏡やビームスプリッタ等）とを組み合わせたいわゆるカタディオプトリック系（反射屈折系）、あるいは反射光学素子のみから成る反射光学系が主として用いられる。但し、 F₂レーザ光源を用いる場合に、屈折系を用いることは可能である。

このように、投影光学系 P Lとして反射屈折光学系を用いる場合、上述の赤外線の照射は、上述のレンズのみでなく、反射屈折光学系に含まれる反射光学素子（例えば、凹面鏡、ビームスプリッタ、プリズムあるいは平面鏡等）に対して行っても良い。

なお、赤外線の照射対象が、凹面鏡や、平面鏡等の反射鏡の反射面である場合には、その反射面での吸収が大きな波長域の赤外線を使用することが好ましいことは言うまでもない。例えば、反射面がアルミニウムコートされている場合には、アルミニウムの反射率が低い、すなわち吸収の大きな、波長 7 0 0〜 9 0 0 n mの赤外線を使用することが望ましい。

また、反射鏡への赤外線の照射は、その反射面に対してではなく、その裏面や側面に対して行うことも可能である。この場合にも、上述の場合と同様に、露光光の照射により生じた反射鏡の発熱に伴う反射鏡の変形を相殺し、反射鏡を均熱化するように、赤外線を照射することが望ましい。

なお、反射鏡の上記裏面又は側面に照射する赤外線についても、その部分での吸収の大きな波長域の赤外線を使用することが望ましい。

ところで、上述の如き、投影光学系を構成するレンズ及び反射鏡あるいはプリズムへの赤外線の照射による加熱は、露光光の吸収によリそれらの光学部材 (光学部品）が発熱した場合にも、その投影光学系の結像状態を良好に保っために行うものである。従って、各光学部材（レンズ、反射鏡、プリズム等）について、それぞれの内部の温度分布を所定の関係に設定することで、投影光学系の結像状態を良好に保つことが可能であれば、必ずしもすべての光学部材の内部温度を、すべて均熱化しなくとも良い。

すなわち、露光光の吸収による特定の光学部材（レンズ、反射鏡、プリズム等）内の温度分布変動が、投影光学系の結像性能に大きく影響する場合に、その特定の光学部材に対して赤外線照射を行って均熱化を行う代わりに、他の光学部材に対して赤外線照射を行い、投影光学系全体としての結像性能を良好に保つような構成としても良い。

なお、上記各実施形態では、レチクルステージ R S Tは、照明系側定盤 2と投影系側定盤 3との間に、レチクル粗動ステージ 4と、該レチクル粗動ステ一ジ 4によリ士 Z方向及び一 Y方向の三方向から囲まれた状態で保持されたレチクル微動ステージ 5とを備える構成について説明したが、本発明がこの構成に限定されるものではない。例えば、レチクル粗動ステージ 4の一 Z方向の隔壁に、レチクル微動ステージ 5が挿入される開口が設けられ、レチクル微動ステージ 5がレチクル粗動ステージ 4及び投影系側定盤 3に対して、差動排気によリ非接触支持される構成を採用しても良い。更に、レチクル微動ステージ 5が、レチクル粗動ステージとしての機能を兼ね備えている場合には、マスクの周囲を覆う隔壁として、投影系側定盤あるいは照明系側定盤がその一部を構成しても良い。

また、投影光学系 P Lを構成するレンズの素材（硝材）も使用する光源によつて使い分ける必要がある。 A r Fエキシマレーザ光源あるいは K r Fエキシマレーザ光源を用いる場合には、合成石英及びホタル石の両方を用いても良いが、光源として F₂レーザ光源等の真空紫外光源を用いる場合には、全てホタル石を用いる必要がある。また、ホタル石以外に、フッ化リチウム、フッ化マグネシゥム、及びフッ化ストロンチウムなどのフッ化物単結晶、リチウム一カルシゥム一アルミニウムの複合フッ化物結晶、リチウム一ストロンチウム一アルミニゥムの複合フッ化物結晶や、ジルコニウム—バリウム—ランタン一アルミニゥムから成るフッ化ガラスや、フッ素をドープした石英ガラス、フッ素に加えて水素もドープされた石英ガラス、 O H基を含有させた石英ガラス、フッ素に加えて O H基を含有した石英ガラス等の改良石英を用いても良い。

なお、上記各実施形態では、ステップ■アンド■スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定されないことは勿論である。すなわちステップ■アンド ' リピート方式の縮小投影露光装置にも本発明は好適に適用できる。

なお、複数のレンズから構成される照明ユニット、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ウェハステージ（スキャン型の場合はレチクルステージも）を露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、照明系側定盤 2、投影系側定盤 3、及びウェハ室 4 0を構成する隔壁等を組み付け、ガスの配管系を接続し、不図示の制御装置等の制御系に対する各部の接続を行い、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記各実施形態の露光装置 1 0 0等の本発明に係る露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。《デバイス製造方法》

次に上述した露光装置 1 0 0をリソグラフィ工程で使用するデバイスの製造方法の実施形態について説明する。

図 1 2には、デバイス（ I Cや L S I等の半導体チップ、液晶パネル、 C C D、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフローチャートが示されている。図 1 2に示されるように、まず、ステップ 2 0 1 (設計ステップ）において、デバイスの機能■性能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ 2 0 2 (マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ 2 0 3 (ウェハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。

次に、ステップ 2 0 4 (ウェハ処理ステップ）において、ステップ 2 0 1〜ステップ 2 0 3で用意したマスクとウェハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウェハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステツプ 2 0 5 (デバイス組立てステップ）において、ステップ 2 0 4で処理されたウェハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ 2 0 5には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。

最後に、ステップ 2 0 6 (検査ステップ）において、ステップ 2 0 5で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。

図 1 3には、半導体デバイスにおける、上記ステップ 2 0 4の詳細なフロー例が示されている。図 1 3において、ステップ 2 1 1 (酸化ステップ）においてはウェハの表面を酸化させる。ステップ 2 1 2 ( C V Dステップ）においてはウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ 2 1 3 (電極形成ステップ）においてはウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ 2 1 4 (イオン打ち込みステップ）においてはウェハにイオンを打ち込む。以上のステップ 2 1 1 〜ステップ 2 1 4それぞれは、ウェハ処理の各段階の前処理工程を構成しておリ、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。

ウェハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ 2 1 5 (レジスト形成ステップ）において、ウェハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ 2 1 6 (露光ステップ）において、上記各実施形態の露光装置などの本発明の露光装置及びその露光方法によってマスクの回路パターンをゥェハに転写する。次に、ステップ 2 1 7 (現像ステップ）においては露光されたウェハを現像し、ステップ 2 1 8 (エッチングステップ）において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をェッチングにより取り去る。そして、ステップ 2 1 9 (レジスト除去ステップ）において、エッチングが済んで不要となったレジス卜を取り除く。

これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。

以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いれば、露光工程（ステツプ 2 1 6 ) において上記各実施形態の露光装置及びその露光方法が用いられることから、高精度な露光が維持されるので、微細パターンが形成された高集積度のマイクロデバイスの生産性を向上することが可能となる。

ところで、最近においては、 C— M O S— L S Iの一層の性能向上のため、シリコンウェハの表面に垂直な軸が、結晶軸の [ 1 1 1 ] 軸にほぼ一致するシリコンウェハ、すなわち表面を結晶面の < 1 1 1 >面に一致させたウェハの使用も検討されている。

例えば、前述のデバイスの製造工程において、シリコンウェハの表面を結晶面のく 1 1 1 >面に一致させたウェハを使用する際には、 M O S トランジスタ内の電子及びホール（正孔）の移動方向をシリコン結晶の [ 1 1 0 ]軸の方向、またはそれと等価な軸の方向に一致させることが、電子及びホールの移動度の点から望ましい。そのためには、 MOS トランジスタのゲートパターンの長手方向は、 [1 1 0]軸方向と直交する方向である [21 1 ]軸の方向やそれと等価な軸の方向に一致させることが好ましい。ここで、等価な軸とは、軸を表わす指数の順序が入れ替わった軸、あるいは符号が反転した軸のことを意味する。すなわち、好ましい MOS トランジスタのゲートパターンの長手方向は、 1 20度間隔の 3方向になるが、レチクル R上へのパターンの描画精度の関係で、微細なパターンは、レチクルの外形（正方形）の辺に平行に形成することが望ましいので、実質的には、 1方向に限定されることになる。

従って、 C一 MOS— LS Iの性能向上のため、シリコンウェハの表面を結晶面の < 1 1 1 >面に一致させたウェハを使用する際、特にゲートパターンを転写する露光工程においては、パターンの長手方向が一方向に揃っておリ、露光光の吸収による投影光学系の回転非対称な発熱及び収差の発生が顕著になるので、上記第 1、第 2の実施形態でそれぞれ説明したダミー照射、赤外線照射の効果が最も顕著に現れることとなる。

なお、前述のデバイスの製造工程において、その表面に垂直な軸が、結晶軸の [1 1 0] 軸にほぼ一致する、すなわちウェハ表面を結晶面の < 1 1 0>面に一致させたウェハを用いても勿論良く、この場合には、 MOS トランジスタ内の電子及びホール（正孔）の移動方向をシリコン結晶の [1 1 0]軸の方向、またはそれと等価な軸の方向に一致させることが、電子及びホールの移動度の点から望ましい。そのためには、 MOS トランジスタのゲートパターンの長手方向は、 [1 1 0]軸方向と直交する方向である [21 1 ]軸の方向やそれと等価な軸の方向に一致させることが好ましい。このように、ゲートパターンの方向を一方向に揃えるほうが好ましい場合も有り、この場合にも上記のようなダミー照射、赤外線照射を行なうことにより、高精度なパターンの形成を実現することが可能となる。なお、前述の、その表面がシリコン結晶の < 1 1 1 >面であるウェハとは、従来のパルクウェハのみを指すものではなく、 S O I (シリコン .オン .インシユレ一タ）ウェハであっても良い。 S O Iウェハの場合には、その表面部分のシリコンが、結晶の < 1 1 1 >面がウェハ表面に一致しているウェハを指すことに変わりはないからである。産業上の利用可能性

以上説明したように、本発明の露光装置及び露光方法は、エネルギビームによりマスクを照明し、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。

Claims

請求の範囲

1 . エネルギビームによりマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写する露光装置であって、

前記エネルギビームにより前記マスクを照明する照明系と；

前記マスクを介さずに前記投影光学系に向けてダミー照射用エネルギビームを透過させる開口が形成されるとともに、前記マスクの周囲を取り囲み、該マスクの周囲をその外部から隔離する隔壁の少なくとも一部を有し、前記マスクを保持して移動可能なマスクステージと；を備える露光装置。

2 . 請求項 1に記載の露光装置において、

前記マスクステージに形成された前記開口の一部は、前記感光物体上に前記パターンを転写する際に前記エネルギビームを前記投影光学系側に透過させる露光用開口を兼ねることを特徴とする露光装置。

3 . 請求項 1に記載の露光装置において、

前記マスクステージには、前記感光物体上に前記パターンを転写する際に前記エネルギビームを前記投影光学系側に透過させる露光用開口と、前記開口とが別々に形成されていることを特徴とする露光装置。

4 . 請求項 3に記載の露光装置において、

前記開口は、前記感光物体上に前記パターンを投影する際に前記エネルギビームが前記マスクに照射される領域とほぼ同一の大きさを有することを特徴とする露光装置。

5 . 請求項 1に記載の露光装置において、

前記感光物体上に前記パターンを転写する際と、前記開口を介して前記ダミ一照射用エネルギビームとして前記エネルギビームを照射する際とで、前記照明系による照明条件を変更する変更機構を更に備える露光装置。

6 . 請求項 5に記載の露光装置において、

前記開口を介して前記エネルギビームを照射する照明条件は、前記投影光学系内の光学部材の前記エネルギビームの照射による熱の偏在状態を緩和する照明条件であることを特徴とする露光装置。

7 . 請求項 1に記載の露光装置において、

前記マスクステージの前記照明系側に所定の第 1クリアランスを介して配置され、前記エネルギビームが透過する光透過部が一部に設けられ、前記マスクステージに対向する面が前記マスクステージの移動ガイド面とされた第 1のマスク定盤と；

前記マスクステージの前記投影光学系側に所定の第 2クリアランスを介して配置され、前記エネルギビームが透過する光透過部が一部に設けられ、前記マスクステージに対向する面が前記マスクステージの移動ガイド面とされた第 2 のマスク定盤と；を更に備える露光装置。

8 . 請求項 7に記載の露光装置において、

前記第 1のマスク定盤の前記光透過部及び前記第 2のマスク定盤の前記光透過部は、前記エネルギビームとは異なる前記ダミー照射用エネルギビームの通路を兼ねることを特徴とする露光装置。

9 . 請求項 1に記載の露光装置において、前記ダミー照射時に、前記照明系の内部又は該照明系と前記投影光学系との間の光路上に挿入され、前記ダミー照射用エネルギビームを前記開口を介して前記投影光学系に入射させるビームスプリッタを、更に備える露光装置。

1 0 . 請求項 1に記載の露光装置において、

前記エネルギビームは、紫外線であり、

前記ダミー照射用エネルギビームは、赤外線であることを特徴とする露光装置。

1 1 . 請求項 1に記載の露光装置において、

前記エネルギビームは、波長 1 5 7 n mのフッ素レーザ光、又は波長 1 9 3 n mの A r Fエキシマレーザ光であることを特徴とする露光装置。

1 2 . 請求項 1に記載の露光装置において、

前記投影光学系を構成する光学部材の少なくとも一つを、前記投影光学系の光軸方向に駆動する駆動機構を更に備える露光装置。

1 3 . エネルギビームによりマスクを照明し、該マスクに形成されたパターンを感光物体上に転写する露光装置であって、

前記パターンの像を前記感光物体上に投影する投影光学系と；

前記投影光学系を構成する光学部材に赤外線を照射して、該光学部材を局所的に加熱可能な赤外線照射機構と；を備える露光装置。

1 4 . 請求項 1 3に記載の露光装置において、

前記赤外線照射機構は、前記光学部材を局所的に加熱することにより、前記光学部材の前記エネルギビームの照射による熱の偏在状態を緩和することを特徵とする露光装置。

1 5 . 請求項 1 4に記載の露光装置において、

前記光学部材は、屈折光学素子であることを特徴とする露光装置。

1 6 . 請求項 1 4に記載の露光装置において、

前記光学部材は、反射光学素子であることを特徴とする露光装置。

1 7 . 請求項 1 6に記載の露光装置において、

前記赤外線照射機構は、前記反射光学素子のうち、前記エネルギビームを反射する反射面の裏面に対して、前記赤外線を照射することを特徴とする露光装

1 8 . 請求項 1 3に記載の露光装置において、

前記赤外線照射機構は、前記光学部材の表面の一部に、前記赤外線を照射することを特徴とする露光装置。

1 9 . 請求項 1 8に記載の露光装置において、

前記光学部材の表面の一部は、前記パターンの像を前記感光物体上に投影している間、前記エネルギビームが照射されない前記光学部材の表面部分であることを特徴とする露光装置。

2 0 . 請求項 1 3に記載の露光装置において、

前記光学部材は、蛍石からなるレンズであり、

前記赤外線照射機構は、 6〜 1 0 m程度の波長を有する赤外線を前記光学部材に照射することを特徴とする露光装置。

2 1 . 請求項 1 3に記載の露光装置において、

前記赤外線照射機構は、前記光学部材の近傍にその一端部が配置され、前記赤外線を前記光学部材に対して射出する複数のファイバを含むことを特徴とする露光装置。

2 2 . 請求項 1 3に記載の露光装置において、

2 3 . 請求項 1 3に記載の露光装置において、

2 4 . エネルギビームにより第 1面上に配置されたマスクを照明し、該マスクに形成されたパターンを第 2面上に配置された感光物体上に投影光学系を介して転写する転写工程と；

前記感光物体の配置されていない状態で、前記転写工程における前記投影光学系内の光学部材の前記エネルギビームの照射による熱の偏在状態を緩和するような照射条件で、前記マスクを介さずに、前記投影光学系に向けてダミー照射用エネルギビームを照射する照射工程と；を含む露光方法。

2 5 . 請求項 2 4に記載の露光方法において、

前記照射工程に先立って、前記エネルギビームの光路空間内にビームスプリッタを挿入する工程を更に含み、

前記照射工程では、前記ビームスプリッタを介して、前記ダミー照射用エネルギビームを照射することを特徴とする露光方法。

2 6 . 請求項 2 4に記載の露光方法において、

前記照射工程は、前記感光物体を保持する物体ステージ上の前記感光物体の交換の際に行われることを特徴とする露光方法。

2 7 . エネルギビームによりマスクを照明し、該マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光物体上に転写する転写工程と；

前記投影光学系を構成する光学部材に赤外線を照射して、該光学部材を局所的に加熱する加熱工程と；を含む露光方法。

2 8 . 請求項 2フに記載の露光方法において、

前記加熱工程では、前記転写工程における前記エネルギビームの照射による前記光学部材の熱の分布を考慮して、結果的に前記熱の分布が前記光学部材の光軸に関して回転対称となるように加熱することを特徴とする露光方法。

2 9 . 請求項 2 8に記載の露光方法において、

前記加熱工程では、複数のファイバから前記光学部材に赤外線を照射することを特徴とする露光方法。

3 0 . 請求項 2 9に記載の露光方法において、

前記加熱工程では、前記光学部材の熱の偏在状態に対応して、前記複数のフアイバのうちから選択した少なくとも 1つのファィバから前記光学部材に赤外線を照射することを特徴とする露光方法。

3 1 . 請求項 3 0に記載の露光方法において、前記赤外線は、前記パターンの像を前記感光物体上に投影している間、前記エネルギビームが照射されない前記光学部材の表面部分に照射されることを特徵とする露光方法。

32. 請求項 27に記載の露光方法において、

前記転写工程と前記加熱工程は、並行して行われることを特徴とする露光方法。

33. リソグラフィ工程を含むデ/ ィス製造方法であって、

前記リソグラフィ工程では、請求項 1〜 23のいずれか一項に記載の露光装置を用いて感光物体上に回路パターンを形成することを特徴とするデバイス製造方法。

34. 請求項 33に記載のデバイス製造方法において、

前記感光物体は、その表面に垂直な軸が、結晶軸の [1 1 1 ] 軸にほぼ一致するシリコンウェハであり、前記シリコンウェハ上に形成されるゲー卜パターンの長手方向が [1 1 0] 軸方向又はそれと等価な軸に直交する方向の一方向に揃っていることを特徴とするデバイス製造方法。

35. 請求項 33に記載のデバイス製造方法において、

前記感光物体は、その表面に垂直な軸が、結晶軸の [1 1 0] 軸にほぼ一致するシリコンウェハであり、前記シリコンウェハ上に形成されるゲートパターンの長手方向が [1 1 0] 軸方向又はそれと等価な軸に直交する方向の一方向に揃っていることを特徴とするデバイス製造方法。