JPWO2004081999A1 - 光学装置、露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

この光学装置は、エネルギービームの光路上に形成され、かつ所定の気体が供給される空間と、前記空間と他の空間との境界に配置される光学部材と、前記光学部材の周縁部に対向する対向面を有し、該対向面と前記光学部材の周縁部との間に隙間を形成した状態で、前記光学部材の周縁部を支持する支持部と、前記光学部材の周縁部と前記支持部が有する対向面との間に配置される流体シール機構とを有する。また、前記流体シール機構は、前記光学部材の周縁部と前記対向面との間に設けられる磁性流体層と、前記磁性流体層を所定の位置に保持する磁石とを備える。

Description

本発明は、エネルギービームの光路上に形成され、かつ所定の気体が供給される空間を備える光学装置に関し、特に、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等の電子デバイスを製造するための露光装置、並びにデバイス製造方法に用いられる技術に関する。
本願は、２００３年３月１２日に出願された特願２００３−６７１４３号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。

半導体素子や液晶表示素子等の電子デバイスをフォトリソグラフィ工程で製造する際に、パターンが形成されたマスクあるいはレチクル（以下、レチクルと称する）のパターン像を投影光学系を介して感光材（レジスト）が塗布された基板上の各投影（ショット）領域に投影する投影露光装置が使用されている。電子デバイスの回路は、上記投影露光装置で被露光基板上に回路パターンを露光することにより転写され、後処理によって形成される。
近年、集積回路の高密度集積化、すなわち、回路パターンの微細化が進められている。そのため、投影露光装置における露光用照明ビーム（露光光）が短波長化される傾向にある。すなわち、これまで主流だった水銀ランプに代わって、ＫｒＦエキシマレーザ（波長：２４８ｎｍ）といった短波長の光源が用いられるようになり、さらに短波長のＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）を用いた露光装置の実用化も最終段階に入りつつある。また、さらなる高密度集積化をめざして、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）を用いた露光装置の開発が進められている。
波長約１９０ｎｍ以下のビームは真空紫外域に属し、これらのビームは、空気を透過しない。これは、空気中に含まれる酸素分子・水分子・二酸化炭素分子などの物質（以下、吸光物質と称する）によってビームのエネルギーが吸収されるからである。
真空紫外域の露光光を用いた露光装置において、被露光基板上に露光光を十分な照度で到達させるには、露光光の光路上の空間から吸光物質を低減もしくは排除する必要がある。そのため、露光装置では、例えば、特開平６−２６０３８５号公報（対応ＵＳＰ５，５５９，５８４）に示すように、光路上の空間を筐体で囲い、露光光を透過する透過性のガスでその筐体内の空間を充填している場合が多い。この場合、例えば全光路長を１０００ｍｍとすると、光路上の空間内の吸光物質濃度は、１ｐｐｍ程度以下が実用的とされている。
上記露光装置のように、光路上に所定の気体が供給される空間が形成された鏡筒を備える光学装置では、シール構造の採用により気体のリークが防止される。シール構造としては、Ｏリングなどの固体のシール部材を変形させて隙間を塞ぐ技術が一般的である。しかしながら、上記技術では、所定の気体が供給される空間と外部空間と境界に光学部材が配置される場合において、シール部材を変形させるための力（もしくはその反力）によって光学部材が変形し、光学的な性能の低下を招くおそれがある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光学部材の光学性能を低下させることなく、所定の気体が供給される空間と外部空間との間で、流体（気体や液体等）の侵入やリークを防止できる光学装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、露光精度の向上を図ることができる露光装置を提供することにある。
また、本発明の別の目的は、形成されるパターンの精度が向上したデバイスを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、光学装置であって、エネルギービーム（ＩＬ）の光路上に形成され、かつ所定のガスが供給される空間（１１）と、前記空間（１１）と他の空間との境界に配置される光学部材（１４）と、前記光学部材（１４）の周縁部に対向する対向面（２０ａ）を有し、該対向面（２０ａ）と前記光学部材（１４）の周縁部との間に隙間を形成した状態で、前記光学部材（１４）の周縁部を支持する支持部（２０）と、前記光学部材（１４）の周縁部と前記支持部（２０）が有する対向面（２０ａ）との間に配置される流体シール機構とを有する。
この場合、前記流体シール機構は、前記光学部材（１４）の周縁部と前記対向面（２０ａ）との間に設けられる磁性流体層（２５）と、前記磁性流体層（２５）を所定の位置に保持するための磁石（２６）とを備えることが望ましい。
この光学装置では、光学部材の周縁部と支持部との間に隙間を形成した状態で光学部材が支持され、その光学部材の周縁部と支持部との間に磁性流体層が設けられる。磁性流体は、強磁性材料の微粉体を液体等の媒体に分散させた懸濁液であり、磁界を作用させると凝集する。磁石によって所定の位置に磁性流体層を保持させることにより、複数の空間の境界を介した気体のリークを防止することができる。
また、磁性流体層を用いたシール構造では、Ｏリングなどの固体のシール部材を用いた構造に比べて、シールに伴って光学部材に作用する力が少ない。そのため、この光学装置では、複数の空間の境界に光学部材が配置される場合において、光学部材の変形が抑制される。また、磁性流体層を用いたシール構造では、光学部材の姿勢に対する制約が小さく、光学部材の配置の調整が容易となる。
上記の光学装置において、前記磁性流体層（２５）として、フッ素系のベース液が用いられることにより、ケミカルクリーン度の向上が図られる。
また、上記の光学装置において、前記光学部材（１４）は、例えば、光学的な有効領域を有する光学面（１４ａ）と、該光学面（１４ａ）と同一面内の周縁面（１４ｃ）と、前記光学部材の側面（１４ｅ）とを含み、前記磁性流体層（２５）は、前記光学部材の周縁面（１４ｃ）と、前記光学部材の側面（１４ｅ）との少なくとも一方に接するように配置される。
この場合において、前記磁性流体層（２５）が、前記光学部材の周縁部における周縁面（１４ｃ）に接するように配置され、前記周縁面（１４ｃ）が、前記磁性流体層（２５）と接する部分が他の部分と異なる表面特性に処理されているとよい。あるいは、前記磁性流体層（４１）が、前記光学部材の側面（１４ｅ）に接するように配置され、前記側面（１４ｅ）が、前記磁性流体層（４１）と接する部分が他の部分と異なる表面特性に処理されているとよい。
磁性流体層が接する部分の表面特性が他の部分と異なることにより、磁性流体層の保持性やシール性を向上させることが可能となる。
例えば、磁性流体層が接する部分に磁性を有する金属膜を形成することにより、前記磁石を介した磁力回路が確実に形成され、磁性流体層の保持性やシール性を向上させることが可能となる。
また、例えば、磁性流体層が接する部分の磁性流体層に対する濡れ性を向上させることにより、磁性流体層の保持性やシール性を向上させることが可能となる。
また、上記の光学装置において、前記光学部材（１４）の周縁部は、互いに平行な面（１４ｃ，１４ｄ）を有し、前記支持部（２０）は、前記互いに平行な面の一方（１４ｃ）に接触し、前記光学部材（１４）の周縁部をほぼ等間隔で支持する３つの座（２７）と、前記３つの座（２７）のそれぞれに対応する位置に配置され、前記互いに平行な面の他方（１４ｄ）と接触し、かつ前記光学部材（１４）の周縁部を前記３つの座（２７）とともに挟み込む３つの押さえ部材（２８）とを有し、前記磁性流体層（２５）は、前記互いに平行な面の少なくとも一方（１４ｃ）に接するとよい。
この光学装置では、３つの座、及び３つの押さえ部材によって、光学部材の保持のための力が光学部材を挟んで押し合うように作用する。そのため、光学部材内部での曲げモーメントの発生が抑制され、光学部材の歪みの発生が抑制される。
また、上記の光学装置において、前記磁石（２６）が、前記対向面（２０ａ）の一部に埋め込まれることにより、その埋め込まれた位置に磁性流体層が保持される。
また、上記の光学装置において、前記磁石（２６）は、前記対向面（２０ａ）上に凸状に配置されていてもよい。
磁石が前記対向面上に凸状に配置されることにより、磁力回路が良好に形成され、磁性流体層の保持性の向上が図られる。
前記他の空間には、前記所定の気体とは異なる気体を供給してもよい。
本発明の第２の態様は、露光装置であって、パターンが形成されたマスク（Ｒ）をエネルギービーム（ＩＬ）により照明する照明系（１２１）と、前記マスク（Ｒ）のパターンを基板（Ｗ）上に転写する投影光学系（ＰＬ）との少なくとも一方を、上記の光学装置で構成する。
この露光装置では、光学装置における気体のリークが防止されるとともに、光学的な性能の向上が図られることから、露光精度の向上が図られる。
上記の露光装置において、例えば、前記光学部材は、前記投影光学系（ＰＬ）を構成する複数の光学素子のうち、前記基板（Ｗ）に対向する光学素子（３５１）であり、前記空間は、前記投影光学系（ＰＬ）内の空間（３０１）であり、前記他の空間は、前記光学素子（３５１）と前記基板（Ｗ）との間の空間（３０３）である。
この場合において、前記投影光学系（ＰＬ）内の空間（３０１）に第１のガスを供給する第１のガス供給機構（３１０）と、前記光学素子（３５１）と前記基板（Ｗ）との間の空間（３０３）に、前記第１のガスとは種類が異なる第２のガスを供給する第２のガス供給機構（３１１）とを有することにより、投影光学系内の空間（３０１）と、光学素子と基板との間の空間（３０３）とに互いに異なる種類のガスが供給されるとともに、それらの空間の境界を介した気体のリークが防止される。
また、上記の露光装置において、例えば、前記光学部材は、前記投影光学系（ＰＬ）を構成する複数の光学素子のうち、前記マスク（Ｒ）側に配置される光学素子（３５０）であり、前記空間は、前記投影光学系（ＰＬ）内の空間（３０１）であり、前記他の空間は、前記光学素子（３５０）と前記マスク（Ｒ）との間の空間（３０２）である。
この場合において、前記投影光学系（ＰＬ）内の空間（３０１）に第１のガスを供給する第１のガス供給機構（３１０）と、前記光学素子（３５０）と前記マスク（Ｒ）との間の空間（３０２）に、前記第１のガスとは種類が異なる第２のガスを供給する第２のガス供給機構（３１１）とを有することにより、投影光学系（ＰＬ）内の空間（３０１）と、光学素子とマスクとの間の空間（３０２）とに互いに異なる種類のガスが供給されるとともに、それらの空間の境界を介した気体のリークが防止される。
また、前記他の空間は、液体雰囲気であってもよい。
本発明の第３の態様は、デバイス製造方法であって、上記の露光装置を用いて、マスク（Ｒ）上に形成されたデバイスパターンを基板（Ｗ）上に転写する工程を含む。
このデバイス製造方法によれば、露光精度の向上により、形成されるパターンの精度が向上したデバイスを提供することができる。

図１は、本発明に係る光学装置の第１実施形態例を模式的に示す図である。
図２は、磁性流体を用いたシール構造を部分的に拡大して示す図である。
図３は、図１に示すＡ−Ａ矢視断面図である。
図４は、光学部材の磁性流体層と接する部分が他の部分と異なる表面特性に処理された例を示す図である。
図５は、光学部材の磁性流体層と接する部分が他の部分と異なる表面特性に処理された他の例を示す図である。
図６は、磁石が面上に凸状に配置された例を示す図である。
図７は、本発明に係る光学装置の第２実施形態例を示す図である。
図８は、本発明に係る光学装置の第３実施形態例を示す図である。
図９は、本発明の光学装置を露光装置に適用した実施形態例を示す図である。
図１０は、露光光の光路上の各空間にガスを供給するガス供給システムの構成の一例を示す図である。

以下、本発明の光学装置の実施の形態例について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の各実施例に限定されるものではなく、例えば、これら実施例の構成要素同士を適宜組み合わせてもよい。
図１は、本発明に係る光学装置の第１実施形態例を模式的に示す図である。
光学装置１０は、エネルギービームＩＬの光路上に形成され、かつ所定の気体が供給される空間１１を備える。この空間１１は光学装置１０を構成する筒状の筐体１２の内部空間である。この空間１１と外部空間１３との境界には、光学部材１４が配置されている。すなわち、筐体１２には、エネルギービームＩＬが通過する開口１５が形成されており、その開口１５を塞ぐように上記光学部材１４が配置されている。また、本例では、光学部材１４は、互いに平行な面を有する平行平板（平行平面板）からなり、光学的な有効領域を有する光学面１４ａ，１４ｂと、この光学面と同一面内の周縁面１４ｃ，１４ｄと、側面１４ｅとを含む。光学面１４ａと光学面１４ｂとは互いに平行であり、周縁面１４ｃと周縁面１４ｄとも互いに平行である。
この光学装置１０では、光学部材１４と筐体１２との間に流体シール機構が設けられ、この流体シール機構によって、光学部材１４と筐体１２との間がシールされている。本実施形態では、流体シール機構として磁性流体を用いた例について説明する。
図２に、磁性流体を用いたシール構造を、部分的に拡大して示す。
図２において、筐体１２の軸方向の端部には、光学部材１４を支持する支持部２０が設けられている。この支持部２０は、光学部材１４の一方の周縁面１４ｃに対向する対向面２０ａを有し、その対向面２０ａと光学部材１４の上記周縁面１４ｃとの間に隙間を形成した状態で、光学部材１４を支持している。そして、光学部材１４の周縁面１４ｃと支持部２０における対向面２０ａとの間に、磁性流体からなる磁性流体層２５が設けられている。この磁性流体層２５は、対向面２０ａに配置された磁石２６（永久磁石）によって所定の位置に保持されている。
図３は、図１に示すＡ−Ａ矢視断面図である。
図３及び先の図２において、支持部２０は、光学部材１４の周縁部における一方の周縁面１４ｃに接触し、光学部材１４の周縁部をほぼ等間隔（本例では、周方向に１２０°間隔）で支持する３つの座２７を有している。これらの座２７は、支持部２０における上記対向面２０ａから突出して形成されており、光学部材１４との接触面積は小さい。
また、支持部２０は、上記３つの座２７のそれぞれに対応する位置に配置され、光学部材１４の他方の周縁面１４ｄに接触し、かつ光学部材１４の周縁部を上記３つの座２７とともに挟み込む３つのレンズ押さえ部材２８を有している。これら３つのレンズ押さえ部材２８には、光学部材１４と接する部分（レンズ押圧部２９）が突出して形成されており、光学部材１４との接触面積は小さい。レンズ押さえ部材２８のレンズ押圧部２９は、光学部材１４を挟んで上記座２７と互いに向かい合う位置関係（両者が同一軸線Ｌ１上に位置する関係）になるように配置される。つまり、レンズ押さえ部材２８のそれぞれのレンズ押圧部２９は、対向面２０ａ上の座２７に対向するように、周方向に互いにほぼ等間隔（本例では、周方向に１２０°間隔）で配される。なお、本例では、３つのレンズ押さえ部材２８は、個々に筐体１２に固定されるが、一体的に筐体１２に固定される構造であってもよい。すなわち、レンズ押さえ部材は、例えば、一の部材に、３つの突出部（レンズ押圧部）を設けた構造であってもよい。
磁石２６は、支持部２０における対向面２０ａの一部に埋め込まれている。また、磁石２６は、Ｎ極部とＳ極部とを有しており、光学部材１４の周縁面１４ｃに沿うように、Ｎ極部とＳ極部とが並べて配されている。磁石２６から生じる磁束は、図２に一点鎖線で示すように磁気回路２６ａを作って循環する。磁性流体層２５は、磁石２６の磁束によって凝集しかつ拘束され、対向面２０ａ上の磁石２６が埋め込まれた位置に保持される。なお、磁石２６において、Ｎ極とＳ極とは図２に示したものの逆の配置であってもよい。
磁性流体は、強磁性材料の微粉体（鉄粉など）を液体等の媒体（ベース液、ベースオイル）に分散させた懸濁液であり、磁界を作用させると凝集する。ベース液としては、低蒸気圧で脱ガスが少ないものが好ましく、例えば、アルキルナフタレン、パーフルオロポリエーテルなどが用いられる。ベース液として、パーフルオロポリエーテルなどのフッ素系を用いることにより、ケミカルクリーン度の向上が図られる。なお、磁性流体は、磁性材料の微粉体の分散を促進するための活性剤を含んでもよい。
上記構成の光学装置１０では、光学部材１４の周縁部と支持部２０との間に設けられた磁性流体層２５によって、筐体１２の内部空間１１と外部空間１３との境界における気体のリークが防止される。つまり、磁性流体を用いたシール構造では、磁性流体層２５が光学部材１４及び支持部２０のそれぞれに対して周縁部の周方向全体にわたって接触しており、磁性流体層２５が壁となって、内部空間１１と外部空間１３との間での気体の流れが確実に遮断される。しかも、磁性流体の経時的な劣化は少なく、シール性能の経時変化も極めて少ない。そのため、この光学装置１０では、高いシール性能により、筐体１２内を、所定のガスで高純度かつ安定的に満たすことが可能となる。
また、磁性流体を用いたシール構造では、Ｏリングなどの固体のシール部材を用いた構造に比べて、シールに伴って光学部材１４に作用する力が少なくて済む。つまり、磁性流体層２５は、磁石２６の磁力及び磁性流体の粘性等によって保持されるために、その保持に伴って光学部材１４に作用する力が小さい。そのため、この光学装置１０では、保持に伴う光学部材１４の変形が抑制され、光学的な性能の向上が図られる。しかも、磁性流体を用いたシール構造では、Ｏリングに比べて、シール部材である磁性流体と物体との間の摩擦抵抗が小さく、また、磁性流体層２５の形が容易に変化する。そのため、光学部材１４の姿勢に対する制約が小さく、光学部材１４の配置の調整が容易である。
また、この光学装置１０では、光学部材１４の一方の周縁面１４ｃに支持部２０の３つの座２７が接し、光学部材１４の他方の周縁面１４ｄに３つのレンズ押さえ部材２８のレンズ押圧部２９が接し、座２７とレンズ押圧部２９とは光学部材１４を挟んで向かい合って配置される。そのため、レンズ押さえ部材２８の押圧の力は、光学部材１４を挟んで同一軸線Ｌ１上で押し合うように作用し、保持に伴う光学部材１４内部での曲げモーメントの発生が抑制される。したがって、この光学装置１０では、光学部材１４の歪みの発生が抑制され、光学的な性能の向上が図られる。
また、この光学装置１０では、光学部材１４の周縁面１４ｃと支持部２０における対向面２０ａとの間に磁性流体層２５が配置されており、磁性流体層２５が配置される隙間、すなわち、光学部材１４の一方の周縁部１４ｃと、支持部２０の対向面２０ａとの間隔は、座２７によって規定されている。この場合、磁性流体層２５の厚みなど、磁性流体層２５の形状に変化が生じることが少なく、シール性能の低下が起こりにくい。
ここで、光学部材１４の周縁面１４ｃのうち、磁性流体層２５に接する部分は他の部分と異なる表面特性に処理されるのが好ましい。これにより、磁性流体層２５の保持性やシール性を向上させることが可能となる。
例えば、図４に示すように、周縁面１４ｃの磁性流体層２５と接する部分に、磁性を有する物質（金属など）の膜３０を形成するとよい。これにより、その磁性膜３０を磁束の経路の一部とする磁気回路が安定して形成され、磁性流体層２５の保持性やシール性が向上する。また、光学部材１４の周縁面１４ｃに金属膜を形成して磁化するか、磁石（永久磁石）を配設してもよい。
また、例えば、図５に示すように、周縁面１４ｃの磁性流体層２５と接する部分を、磁性流体（ベース液、ベースオイル）に対して親液性を有するように表面処理してもよい。これにより、光学部材１４に対する磁性流体層２５の濡れ性が向上し、磁性流体層２５の保持性やシール性が向上する。この場合、光学部材１４の周縁面１４ｃの他の部分を磁性流体層２５に対して撥液性に処理することにより、磁性流体層２５の保持性がさらに向上する。なお、光学部材１４に限らず、支持部２０に対して同様の表面処理を施してもよい。親液性の表面処理は、例えば、光学部材の表面に磁性流体に対して親液性を示す膜を形成するとよい。また、撥液性の表面処理も同様に、例えば、光学部材の表面に磁性流体に対して親液性を示す膜を形成するとよい。
また、磁石２６は、図６に示すように、支持部２０における対向面２０ａ上に凸状に配置されてもよい。すなわち、図６において、磁石２６は、対向面２０ａ上の他の部分に対して突出した状態に配設される。この場合、先の図２に示した磁石２６が物体に埋め込まれる場合に比べて、磁石２６の周囲に物体が少なく、磁力回路が良好に形成される。すなわち、磁石２６の磁束が磁力回路として特徴付けられやすい。そのため、磁性流体層２５の保持性の向上が図られる。
図７は、本発明に係る光学装置の第２実施形態例を示す図であり、磁性流体を用いたシール構造を部分的に拡大して示している。なお、本例において、上述した実施形態例と同一の機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図７において、光学装置４０では、第１実施形態例と同様に、光学部材１４と筐体１２との間が磁性流体を用いてシールされている。本実施形態例では、磁性流体からなる磁性流体層４１が光学部材１４の周縁部における側面１４ｅに接するように配置されている。
すなわち、筐体１２の軸方向の端部には、光学部材１４を支持する支持部４２が設けられている。この支持部４２は、第１実施形態例と同様に、光学部材１４の周縁部における一方の周縁面１４ｃに接触し、光学部材１４の周縁部をほぼ等間隔（周方向に１２０°間隔）で支持する３つの座４３と、上記３つの座４３のそれぞれに対応する位置に配置され、光学部材１４の他方の周縁面１４ｄに接触し、かつ光学部材１４の周縁部を上記３つの座４３とともに挟み込む３つのレンズ押さえ部材４４とを有している。また、支持部４２は、光学部材１４の一方の周縁面１４ｃに対向する対向面４２ａと、光学部材１４の側面１４ｅに対向する対向面４２ｂとを有し、対向面４２ａと光学部材１４の上記周縁面１４ｃとの間、及び対向面４２ｂと光学部材１４の上記側面１４ｅとの間にそれぞれ隙間を形成した状態で光学部材１４を支持している。そして、本実施形態例では、光学部材１４の側面１４ｅと支持部４２における対向面４２ｂとの間に、磁性流体層４１が設けられている。この磁性流体層４１は、対向面４２ｂに埋め込まれた磁石４６（永久磁石）によって所定の位置に保持されている。
本例の光学装置４０では、第１実施形態例と同様に、光学部材１４の側面１４ｅと支持部４２の対向面４２ｂとの間に設けられた磁性流体層４１によって、筐体１２の内部空間１１と外部空間１３との境界における気体のリークが防止される。また、本例では、光学部材１４の側面１４ｅに接するように磁性流体層４１が配置されることから、光学部材１４が光軸方向に微動したり、光学部材１４が軸周りに回転したりしても、磁性流体層４１の形状の変化が小さい。そのため、光学部材１４の光軸方向への位置調整や、光学部材１４の回転角度の調整が容易に行なえる。なお、本例においても、光学部材１４の側面１４ｅの表面に、磁性を有する物質（金属）の膜を形成したり、磁性流体に対して親液性を有する表面処理を施すことにより、磁性流体層４１の保持性やシール性が向上する。
図８は、本発明に係る光学装置の第３実施形態例を示す図であり、磁性流体を用いたシール構造を部分的に拡大して示している。なお、本例において、上述した実施形態例と同一の機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
図８において、光学装置５０では、第２実施形態例と同様に、光学部材１４と筐体１２との間が磁性流体を用いてシールされ、磁性流体からなる磁性流体層５１が光学部材１４の周縁部における側面１４ｅに配置されている。
すなわち、筐体１２の軸方向の端部には、光学部材１４を支持する支持部５２が設けられている。この支持部５２は、第２実施形態例と同様に、光学部材１４の周縁部における一方の周縁面１４ｃに接触し、光学部材１４の周縁部をほぼ等間隔（周方向に１２０°間隔）で支持する３つの座５３と、上記３つの座５３のそれぞれに対応する位置に配置され、光学部材１４の他方の周縁面１４ｄに接触し、かつ光学部材１４の周縁部を上記３つの座５３とともに挟み込む３つのレンズ押さえ部材５４とを有している。また、支持部５２は、光学部材１４の一方の周縁面１４ｃに対向する対向面５２ａと、光学部材１４の側面１４ｅに対向する対向面５２ｂとを有し、対向面５２ａと光学部材１４の上記周縁面１４ｃとの間、及び対向面５２ｂと光学部材１４の上記側面１４ｅとの間にそれぞれ隙間を形成した状態で光学部材１４を支持している。そして、光学部材１４の側面１４ｅと支持部５２における対向面５２ｂとの間に、磁性流体（磁性流体層５１）が配置されている。本実施形態例では、この磁性流体層５１は、光学部材１４の側面１４ｅ及びその対向面５２ｂに配設されたハウジング（第１のハウジング５５、第２のハウジング５６）の内部に配置されている。
第１のハウジング５５は、環状に形成され、締まりばめや接着固定などによって光学部材１４の側面１４ｅに配設されている。第１のハウジング５５の外周面には凹部５５ａが形成されており、この凹部５５ａの内部に磁性流体が収容されている（磁性流体層５１）。第２のハウジング５６は、環状に形成され、接着固定などによって支持部５２の対向面５２ｂに配設されている。第２のハウジング５６の内周面には凹部５６ａが形成されており、この凹部５６ａの内部に磁性流体が収容されている（磁性流体層５１）。第１のハウジング５５、及び第２のハウジング５６は、互いの間に隙間を有した状態で、それぞれの凹部５５ａ，５６ａが互いに対向するように配されている。なお、上記接着固定においては、ケミカルクリーン度の向上を図る上で、トールシールやフッ素系の接着剤を用いるのが好ましい。
また、第１のハウジング５５と第２のハウジング５６との間には、磁石５７（永久磁石）が配置されている。この磁石５７は、環状に形成されており、例えば、ハウジング５５，５６のいずれか一方に設けられた座面によって支持されている。また、磁石５７の内周側の一部が第１のハウジング５５の凹部５５ａに挿入され、磁石５７の外周側の一部が第２のハウジング５６の凹部５６ａに挿入されている。そして、この磁石５７によって各ハウジング５５，５６の凹部５５ａ，５６ａにおける磁性流体の収容状態が保持されている。
本例の光学装置５０では、第２実施形態例と同様に、光学部材１４の側面１４ｅと支持部５２の対向面５２ｂとの間に設けられた磁性流体層５１によって、筐体１２の内部空間１１と外部空間１３との境界における気体のリークが防止される。また、本例では、光学部材１４の側面１４ｅに磁性流体層５１が配置されることから、光学部材１４が光軸方向に微動したり、光学部材１４が軸周りに回転したりしても、磁性流体層５１の形状の変化が小さい。そのため、光学部材１４の光軸方向への位置調整や、光学部材１４の回転角度の調整が容易に行なえる。さらに、本例では、磁性流体層５１がハウジング５５，５６の凹部５５ａ，５６ａに配置され、鉛直下向きへの磁性流体の移動（重力に伴う移動）が止められており、磁性流体層５１が所定の位置に確実に保持される。
図９は、本発明の光学装置を露光装置に適用した実施形態例を示している。なお、図９ではＸＹＺ直交座標系を採用している。ＸＹＺ直交座標系は、基板（感光性基板）としてのウエハＷを保持するウエハステージＷＳに対して平行となるようにＸ軸及びＹ軸が設定され、Ｚ軸がウエハステージＷＳに対して直交する方向に設定される。実際には、図中のＸＹＺ直交座標系は、ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直方向に設定される。
本実施形態に係る露光装置は、露光光源としてＦ_２レーザ光源を使用している。また、マスク（投影原版）としてのレチクルＲ上の所定形状の照明領域に対して相対的に所定の方向へレチクルＲ及びウエハＷを同期して走査することにより、ウエハＷ上の１つのショット領域に、レチクルＲのパターン像を逐次的に転写するステップ・アンド・スキャン方式を採用している。このようなステップ・アンド・スキャン型の露光装置では、投影光学系の露光フィールドよりも広い基板（ウエハＷ）上の領域にレチクルＲのパターンを露光できる。
図９において、露光装置１００は、レーザ光源１２０、このレーザ光源１２０からのエネルギービームとしての露光光ＩＬによりレチクルＲを照明する照明光学系１２１、レチクルＲから射出される露光光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、及び装置全体を統括的に制御する不図示の主制御装置等を備えている。さらに、露光装置１００は全体としてチャンバ（不図示）の内部に収納されている。
レーザ光源１２０は、発振波長１５７ｎｍのパルス紫外光を出力するＦ_２レーザを有する。また、レーザ光源１２０には、図示しない光源制御装置が併設されており、この光源制御装置は、主制御装置からの指示に応じて、射出されるパルス紫外光の発振中心波長及びスペクトル半値幅の制御、パルス発振のトリガ制御、レーザチャンバ内のガスの制御等を行う。
レーザ光源１２０からのパルスレーザ光（照明光）は、偏向ミラー１３０にて偏向されて、光アッテネータとしての可変減光器１３１に入射する。可変減光器１３１は、ウエハ上のフォトレジストに対する露光量を制御するために、減光率が段階的又は連続的に調整可能である。可変減光器１３１から射出される照明光は、光路偏向ミラー１３２にて偏向された後に、第１フライアイレンズ１３３、ズームレンズ１３４、振動ミラー１３５等を順に介して第２フライアイレンズ１３６に達する。第２フライアイレンズ１３６の射出側には、有効光源のサイズ・形状を所望に設定するための照明光学系開口絞り用の切り替えレボルバ１３７が配置されている。本実施形態では、照明光学系開口絞りでの光量損失を低減させるために、ズームレンズ１３４による第２フライアイレンズ１３６への光束の大きさを可変としている。
照明光学系開口絞りの開口から射出した光束は、コンデンサレンズ群１４０を介して照明視野絞り（レチクルブラインド）１４１を照明する。なお、照明視野絞り１４１については、特開平４−１９６５１３号公報及びこれに対応する米国特許第５，４７３，４１０号公報に開示されている。
照明視野絞り１４１からの光は、偏向ミラー１４２，１４５、レンズ群１４３，１４４，１４６からなる照明視野絞り結像光学系（レチクルブラインド結像系）を介してレチクルＲ上に導かれ、レチクルＲ上には、照明視野絞り１４１の開口部の像である照明領域が形成される。レチクルＲ上の照明領域からの光は、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上へ導かれ、ウエハＷ上には、レチクルＲの照明領域内のパターンの縮小像が形成される。レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳはＸＹ平面内で二次元的に移動可能であり、その位置座標は干渉計１５０によって計測されかつ位置制御される。また、ウエハＷを保持するウエハステージＷＳもＸＹ平面内で二次元的に移動可能であり、その位置座標は干渉計１５１によって計測されかつ位置制御される。これらにより、レチクルＲ及びウエハＷを高精度に同期走査することが可能になる。なお、上述したレーザ光源１２０〜照明視野絞り結像光学系等により照明光学系１２１が構成される。
本実施形態で使用するＦ_２レーザ光（波長：１５７ｎｍ）のように、真空紫外域の光を露光光とする場合には、透過率の良好な光学硝材（光学素子）としては、蛍石（ＣａＦ_２の結晶）、フッ素や水素等をドープした石英ガラス、及びフッ化マグネシウム（ＭｇＦ_２）等に限られる。この場合、投影光学系ＰＬにおいて、屈折光学部材のみで構成して所望の結像特性（色収差特性等）を得るのは困難であることから、屈折光学部材と反射鏡とを組み合わせた反射屈折系を採用してもよい。
また、真空紫外域の光に対する吸光物質としては、酸素（Ｏ_２）、水（水蒸気：Ｈ_２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭酸ガス（二酸化炭素：ＣＯ_２）、有機物、及びハロゲン化物等がある。一方、真空紫外域の光が透過する気体（エネルギ吸収がほとんど無い物質）としては、窒素ガス（Ｎ_２）、水素（Ｈ_２）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）よりなる希ガスがある。以降、この窒素ガス及び希ガスをまとめて「透過性ガス」と呼ぶことにする。本実施形態では、照明光路（レーザ光源１２０〜レチクルＲへ至る光路）及び投影光路（レチクルＲ〜ウエハＷへ至る光路）を外部雰囲気から遮断し、それらの光路を真空紫外域の光に対して吸収の少ない特性を有する透過性ガスとしての窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノン、ラドンなどのガス、またはそれらの混合ガスで満たしている。
具体的には、レーザ光源１２０から可変減光器１３１までの光路がケーシング１６０により外部雰囲気より遮断され、可変減光器１３１から照明視野絞り１４１までの光路がケーシング１６１により外部雰囲気より遮断され、照明視野絞り結像光学系がケーシング１６２により外部雰囲気から遮断され、それらの光路内に上記透過性ガスが充填されている。なお、ケーシング１６１とケーシング１６２はケーシング１６３により接続されている。また、投影光学系ＰＬ自体もその鏡筒１６９がケーシングとなっており、その内部光路に上記透過性ガスが充填されている。
また、ケーシング１６４は、照明視野絞り結像光学系を納めたケーシング１６２と投影光学系ＰＬとの間の空間を外部雰囲気から遮断しており、その内部にレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳが収納されている。このケーシング１６４には、レチクルＲを搬入・搬出するための扉１７０が設けられており、この扉１７０の外側には、レチクルＲを搬入・搬出時にケーシング１６４内の雰囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換室１６５が設けられている。このガス置換室１６５にも扉１７１が設けられており、複数種のレチクルを保管しているレチクルストッカ１６６との間のレチクルの受け渡しは扉１７１を介して行われる。
また、ケーシング１６７は、投影光学系ＰＬとウエハＷとの間の空間を外部雰囲気から遮断しており、その内部に、ウエハホルダ１８０を介してウエハＷを保持するウエハステージＷＳ、ウエハＷの表面のＺ方向の位置（フォーカス位置）や傾斜角を検出するための斜入射形式のオートフォーカスセンサ１８１、オフ・アクシス方式のアライメントセンサ１８２、ウエハステージＷＳを載置している定盤１８３等が収納されている。このケーシング１６７には、ウエハＷを搬入・搬出するための扉１７２が設けられており、この扉１７２の外側にはケーシング１６７内部の雰囲気が汚染されるのを防ぐためのガス置換室１６８が設けられている。このガス置換室１６８には扉１７３が設けられており、装置内部へのウエハＷの搬入、装置外部へのウエハＷの搬出はこの扉１７３を介して行われる。
各光路上の空間に充填される透過性ガス（パージガス）としては、窒素やヘリウムを用いることが好ましい。窒素は波長が１５０ｎｍ程度以下の光に対しては吸光物質として作用し、ヘリウムは波長１００ｎｍ程度以下の光に対して透過性ガスとして使用することができる。ヘリウムは熱伝導率が窒素の約６倍であり、気圧変化に対する屈折率の変動量が窒素の約１／８であるため、特に高透過率と光学系の結像特性の安定性や冷却性とで優れている。なお、投影光学系ＰＬの鏡筒について透過性ガスとしてヘリウムを用い、他の光路（例えばレーザ光源１２０〜レチクルＲまでの照明光路など）については透過性ガスとして窒素を用いてもよい。
ここで、ケーシング１６１，１６２，１６４，１６７のそれぞれには、給気弁２００，２０１，２０２，２０３が設けられており、これらの給気弁２００〜２０３は不図示のガス供給システムにおける給気管路に接続されている。また、ケーシング１６１，１６２，１６４，１６７のそれぞれには、排気弁２１０，２１１，２１２，２１３が設けられており、これらの排気弁２１０〜２１３は、それぞれガス供給システムにおける排気管路に接続されている。
同様に、ガス置換室１６５，１６８にも給気弁２０４，２０５及ぶ排気弁２１４，２１５が設けられ、投影光学系ＰＬの鏡筒１６９にも給気弁２０６及び排気弁２１６が設けられ、これらはガス供給システムにおける給気管路あるいは排気管路に接続されている。
また、ガス置換室１６５，１６８においては、レチクル交換又はウエハ交時等の際にガス置換を行う必要がある。例えば、レチクル交換の際には、扉１７１を開いてレチクルストッカ１６６からレチクルをガス置換室１６５内に搬入し、扉１７１を閉めてガス置換室１６５内を透過性ガスで満たし、その後、扉１７０を開いて、レチクルをレチクルステージＲＳ上に載置する。また、ウエハ交換の際には、扉１７３を開いてウエハをガス置換室１６８内に搬入し、この扉１７３を閉めてガス置換室１６８内を透過性ガスで満たす。その後、扉１７２を開いてウエハをウエハホルダ１８０上に載置する。なお、レチクル搬出、ウエハ搬出の場合はこの逆の手順である。また、ガス置換室１６５，１６８のガス置換の際には、ガス置換室内の雰囲気を減圧した後に、給気弁から透過性ガスを供給しても良い。
また、ケーシング１６４，１６７においては、ガス置換室１６５，１６８によるガス置換を行った気体が混入する可能性があり、このガス置換室１６５，１６８のガス中にはかなりの量の酸素などの吸光物質が混入している可能性が高い。そのため、ガス置換室１６５，１６８のガス置換と同じタイミングでガス置換を行うことが望ましい。また、ケーシング及びガス置換室においては、外部雰囲気の圧力よりも高い圧力の透過性ガスを充填しておくことが好ましい。
図１０は、上述した露光光の光路上の各空間に、パージガスとして上述した透過性ガスを供給するガス供給システム３００の構成の一例を示している。図１０では、透過性ガスの供給先として、前述した露光光ＩＬの光路上の空間のうち、投影光学系ＰＬにおける鏡筒１６９内部の空間３０１、レチクルステージＲＳを収納するケーシング１６４内部の空間３０２、及びウエハステージＷＳを収納するケーシング１６７内部の空間３０３を代表的に示している。本例では、空間３０１にはヘリウムガス（Ｈｅ）が供給され、空間３０２及び空間３０３には窒素ガス（Ｎ_２）が供給される。なお、露光光の光路上の空間のうち、その他の空間にはヘリウムガス及び窒素ガスのいずれかが適宜供給される。
ガス供給システム３００は、ヘリウムガス用の第１ガス供給機構３１０と、窒素ガス用の第２ガス供給機構３１１とを備える。第１ガス供給機構３１０及び第２ガス供給機構３１１はそれぞれ、ヘリウムガスもしくは窒素ガスを収容するガスボンベなどのガス供給源３２０，３２１、ガス供給源３２０，３２１から光路上の各空間にガスを供給するガス供給装置３２２，３２３，３２４、光路上の各空間からガスを含む気体を排出する排気装置３２５，３２６等を有している。なお、ガス供給システム３００は、フィルタ、ガスの温度を制御するための温調装置、光路上の各空間内の吸光物質の濃度を計測する濃度計などを適宜備えるとよい。
ガス供給装置３２２，３２３，３２４は、ガス供給源３２０，３２１から送られるガスを例えば加圧することにより、そのガスを給気管路３３０，３３１，３３２を介して各空間３０１，３０２，３０３に供給する。なお、ガス供給源３２０，３２１から排出されるガスが十分に圧力を有している場合はガス供給装置を省くことも可能である。また、給気管路３３０，３３１，３３２に用いられる配管としては、洗浄されたステンレスなどの金属、あるいは洗浄された四フッ化エチレン、テトラフルオロエチレン−テレフルオロ（アルキルビニルエーテル）、またはテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロペン共重合体等の各種ポリマー等、ケミカルクリーンな素材のものが用いられ、配管継手としては、例えば禁油処理されたステンレスなどの金属製、あるいは各種ポリマー製のものが用いられる。
排気装置３２５，３２６は、例えば真空圧を発生させることにより、排気管路３３３，３３４，３３５を介して空間３０１，３０２，３０３内の気体を排出する。各空間３０１，３０２，３０３から排出した気体は、例えば装置外部の空間に排出される。なお、各空間３０１，３０２，３０３から排出した気体を、精製してパージガスとして再利用してもよい。ガスの再利用により、パージガス（本例ではヘリウムガス）の消費量を低減することができる。
本例の露光装置１００では、第１ガス供給機構３１０により、投影光学系ＰＬの鏡筒１６９内部の空間３０１にヘリウムガス（Ｈｅ）が供給され、第２ガス供給機構３１１により、レチクルＲが配置される空間３０２と、ウエハＷが配置される空間３０３とに窒素ガス（Ｎ_２）が供給される。すなわち、投影光学系ＰＬ内の空間３０２と、その空間３０２に隣接する空間３０３、３０４とで、互いに種類が異なるガスが供給される。
また、投影光学系ＰＬを構成する複数の光学部材（光学素子）のうち、レチクルＲ側の最上段に配置される光学素子３５０、及びウエハＷ側の最下段に配置される光学素子３５１のそれぞれに対して、上述した磁性流体を用いたシール構造が用いられている。すなわち、光学素子３５０は、投影光学系ＰＬの内部の空間３０１とレチクルＲが配置される空間３０２との境界に配置され、先の図１〜図３に示したシール構造を有する支持部３５５によって支持されている。また、光学素子３５１も同様に、投影光学系ＰＬの内部の空間３０１とウエハＷが配置される空間３０３との境界に配置され、先の図１〜図３に示した磁性流体を用いたシール構造を有する支持部３５５によって支持されている。
本例の露光装置では、投影光学系ＰＬ内の空間３０１とレチクルＲが配置される空間３０２との境界、及び投影光学系ＰＬ内の空間３０１とウエハＷが配置される空間３０３との境界のそれぞれが、磁性流体を用いてシールされていることから、それらの境界を介した気体のリークが防止される。そのため、高いシール性能により、露光光の光路上の各空間３０１，３０２，３０３が、ヘリウムガスまたは窒素ガスに高純度かつ安定的に満たされる。また、シールに伴う光学素子３５０，３５１の変形が小さく、光学特性の向上が図られる。
ここで、光学素子３５０，３５１は、互いに平行な面を有する平行平板（平行平面板）からなる。また、光学素子３５０，３５１の姿勢や位置を調整することにより、露光光の局所的な収差（回転対称でないディストーションなど）を補正することが可能である。本例では、光学素子３５０，３５１の支持部３５５において、磁性流体を用いたシール構造が用いられていることから、シール部材である磁性流体と物体との間の摩擦抵抗が小さく、また、磁性流体層の形が容易に変化する。そのため、光学素子３５０，３５１の姿勢に対する制約が小さく、光学素子３５０，３５１の位置や姿勢を容易に調整することができる。この点からも、光学特性の向上が図られる。
このように本例の露光装置１００によれば、露光光の光路上の空間における気体のリークが防止されかつ、光学的な性能の向上が図られることから、露光精度の向上を図ることができる。
なお、上記例では、投影光学系ＰＬにおける露光光の入口及び出口に配置される光学部材に対して、磁性流体を用いたシール構造が用いられていたが、照明光学系１２１における各ケーシング（例えば、ケーシング１６１，１６２。図９参照。）の露光光の入口または出口に配置される光学部材に対しても同様に、磁性流体を用いたシール構造を用いてもよい。この場合にも、各ケーシング内の空間における気体のリークが防止されるとともに、光学特性の向上が図られる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、磁性流体を用いたシール構造によって支持する光学部材としては、平行平板に限らず、曲面レンズ、ビームスプリッタ、ダイクロイックミラーなど、光学装置に用いられる様々な光学部材が適用可能である。また、その支持構造は、上述した実施例で示した構造に限らず、光学部材の設置スペースや光学部材の特性や要求精度に応じて適宜決定される。
また、光学部材と支持部との間に磁性流体層を設ける際、光学部材の一面における磁性流体層と接する部分に段差を設けてもよい。この技術は、光学的な有効領域を有する光学面が曲面である場合などに光学部材を確実に支持する上で有利である。
また、磁性流体層を保持するための磁石に対してヨークを配置し、磁力を向上させる構成としてもよい。
また、上述したレンズ押さえ部材など、支持部における光学部材に接する部分の材質としては、ケミカルクリーン対策が施された樹脂あるいは金属部材が好ましく用いられる。また、インバー材など、熱歪みが生じにくい材質を用いることにより、熱の発生に伴う台座の変形を防ぎ、光学素子での歪みの発生や、光学素子の姿勢の乱れを抑制することができる。
また、光路上から吸光物質を排除するには、予め構造材料表面からの脱ガス量を低減する処置を施しておくことが好ましい。例えば、（１）構造材料の表面積を小さくする、（２）構造材料表面を機械研磨、電解研磨、バフ研磨、化学研磨、又はＧＢＢ（Ｇｌａｓｓ Ｂｅａｄｓ Ｂｌａｓｔｉｎｇ）といった方法によって研磨し、構造材料の表面粗さを低減しておく、（３）超音波洗浄、クリーンドライエア等の流体の吹き付け、真空加熱脱ガス（ベーキング）などの手法によって、構造材料表面を洗浄する、（４）炭化水素やハロゲン化物を含む電線被膜物質やシール部材（Ｏリング等）、接着剤等を光路空間に可能な限り設置しない、等の方法がある。
また、照明系チャンバからウエハ操作部のカバーを構成する筐体（筒状体等も可）や、透過性ガスを供給する配管は、不純物ガス（脱ガス）の少ない材料、例えばステンレス鋼、チタン合金、セラミックス、四フッ化エチレン、テトラフルオロエチレン−テルフルオロ（アルキルビニルエーテル）、又はテトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロペン共重合体等の各種ポリマーで形成することが望ましい。
また、各筐体内の駆動機構（レチクルブラインドやステージ等）などに電力を供給するケーブルなども、同様に上述した不純物ガス（脱ガス）の少ない材料で被覆することが望ましい。
なお、本発明は走査露光型の投影露光装置のみならず、一括露光型（ステッパー型）の投影露光装置等にも適用できることは明らかである。これらに備えられる投影光学系は、反射屈折系のみならず、屈折系や反射系であってもよい。さらに、投影光学系の倍率は縮小倍率のみならず、等倍や拡大であってもよい。
また、本発明はエネルギービームとして、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を使用する場合や、Ｋｒ_２レーザ光（波長１４６ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ光（波長１２６ｎｍ）、ＹＡＧレーザ等の高調波、又は半導体レーザの高調波等の波長が２００ｎｍ〜１００ｎｍ程度の真空紫外光にも適用できる。
近年、焦点深度を広く確保するために液浸法を用いた露光装置が提案されている。この液浸法とは、投影光学系の下面と基板表面との間を、流体として所定の液体（水や有機溶媒等）で満たして液浸領域を形成し、液体中での露光光の波長が空気中の１／ｎ（ｎは液体の屈折率で通常１．２〜１．６程度）になることを利用して解像度を向上すると共に、焦点深度を約ｎ倍に拡大するというものである。上述した液浸領域は、液体供給口及び液体回収口を有するノズル部材を使って液体の供給及び回収を行っているが、ノズル部材と投影光学系との間の隙間や、投影光学系に液体が侵入すると、投影光学系を構成する光学部材を保持する筐体（鏡筒）に錆びが生じる可能性がある。そこで、ノズル部材と投影光学系との間の隙間に、本実施形態例で説明した流体シール機構を設けても良い。
液浸法を用いた露光装置では、投影光学系の下面とウエハＷとの間に液体が供給されることになる。すなわち、各実施形態で説明した光学装置の外部空間１３が液体雰囲気になる。このように、光学装置の外部空間１３に液体が供給されて液体雰囲気になったとしても、各実施形態で説明したように、光学部材１４と筐体１２との間に流体シール機構を設けることによって、筐体１２内に液体が侵入したり、筐体１２内から所定の気体がリークし、リークした所定の気体が液体中に侵入したりすることを防止することができる。
なお、レーザ光源１２０がＦ_２レーザを発振する場合、このＦ_２レーザ光は水を透過しないので、液体としては、Ｆ_２レーザ光を透過可能な、例えば過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）やフッ素系オイル等のフッ素系流体を用いればよい。この場合、投影光学系の筐体のうち、液体と接触する部分には、例えばフッ素を含む極性の小さい分子構造の物質で薄膜を形成することで親液化処理する。また、液体としては、その他にも、露光光ＥＬに対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系ＰＬや基板Ｐ表面に塗布されているフォトレジストに対して安定なもの（例えば、セダー油）を用いることも可能である。
また、レーザ光源１２０がＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を発振する場合には、純水（水）を用いることができる。純水（水）の屈折率ｎは、ほぼ１．４４と言われており、ＡｒＦエキシマレーザ光の場合、基板Ｐ上では１／ｎ、すなわち、約１３４ｎｍに短波長化されて高い解像度が得られる。さらに、焦点深度は、空気中に比べて約ｎ倍、すなわち、約１．４４倍に拡大されるため、空気中で使用する場合と同程度の焦点深度が確保できればよい場合には、投影光学系ＰＬの開口数をより増加させることができ、この点でも解像度が向上する。
上述したように液浸法を用いた場合には、投影光学系の開口数ＮＡが、０．９〜１．３になることもある。このように投影光学系の開口数ＮＡが大きくなる場合には、従来から露光光として用いられているランダム偏光光では、偏光効果によって結像性能が悪化することもあるので、偏光照明を用いるのが望ましい。その場合、マスク（レチクル）のライン・アンド・スペースパターンのラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明を行い、マスク（レチクル）のパターンからは、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）、すなわち、ラインパターンの長手方向に沿った偏光成分の回折光が多く射出されるようにするとよい。投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が液体で満たされている場合、投影光学系ＰＬと基板Ｐ表面に塗布されたレジストとの間が空気（気体）で満たされている場合に比べて、コントラストの向上に寄与するＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光のレジスト表面での透過率が高くなるため、投影光学系の開口数ＮＡが１．０を超えるような場合でも高い結像性能を得ることができる。また、位相シフトマスクや、特開平６−１８８１６９公報に開示されているようなラインパターンの長手方向に合わせた斜入射照明法（特にダイボール照明法）等を適宜組み合わせると更に効果的である。
また、例えばＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系を使って、微細のライン・アンド・スペースパターン（例えば２５〜５０ｎｍ程度のライン・アンド・スペース）をウエハＷ上に露光するような場合、マスク構造（例えばパターンの微細度やクロムの厚み）によっては、Ｗａｖｅ ｇｕｉｄｅ効果によりマスクが偏光板として作用し、コントラストを低下させるＰ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光よりＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光が多くマスクから射出されるようになるので、上述の直線偏光照明を用いることが望ましいが、ランダム偏光光でマスクを照明しても、投影光学系の開口数ＮＡが０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。また、マスク上の極微細なライン・アンド・スペースパターンをウエハ上に露光するような場合、Ｗｉｒｅ ｇｒｉｄ効果によりＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）がＳ偏光成分（ＴＥ偏光成分）よりも大きくなる可能性もあるが、例えば、ＡｒＦエキシマレーザを露光光とし、１／４程度の縮小倍率の投影光学系を使って、２５ｎｍより大きいライン・アンド・スペースパターンをウエハ上に露光するような場合には、Ｓ偏光成分（ＴＥ偏光成分）の回折光がＰ偏光成分（ＴＭ偏光成分）の回折光よりも多くマスクＭから射出されるので、投影光学系ＰＬの開口数ＮＡが０．９〜１．３のように大きい場合でも高い解像性能を得ることができる。
更に、マスク（レチクル）のラインパターンの長手方向に合わせた直線偏光照明（Ｓ偏光照明）だけでなく、特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線（周）方向に直線偏光する偏光照明法と斜入射照明法との組み合わせも効果的である。特に、マスク（レチクル）のパターンが所定の一方向に延びるラインパターンだけでなく、複数の異なる方向に延びるラインパターンが混在する場合には、同じく特開平６−５３１２０号公報に開示されているように、光軸を中心とした円の接線方向に直線偏光する偏光照明法と輪帯照明法とを併用することによって、投影光学系の開口数ＮＡが大きい場合でも高い結像性能を得ることができる。
本実施形態では、投影光学系ＰＬの先端に光学素子が取り付けられており、このレンズにより投影光学系ＰＬの光学特性、例えば収差（球面収差、コマ収差等）の調整を行うことができる。
また、液浸法を用いた露光装置を一括露光型に適用する場合には、例えば、投影光学系として、倍率１／８の屈折系とし、ウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式にしてもよい。
また、露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型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露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
また、ウエハステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
また、ステージの駆動装置として平面モータを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
また、ウエハステージの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
また、レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
以上のように、本願実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
そして、上記のように露光が行われたウエハが、現像工程、パターン形成工程、ボンディング工程、パッケージング等を経ることによって、半導体素子等の電子デバイスが製造される。

産業上の利用の可能性

本発明は、光学装置であって、エネルギービームの光路上に形成され、かつ所定のガスが供給される空間と、前記空間と他の空間との境界に配置される光学部材と、前記光学部材の周縁部に対向する対向面を有し、該対向面と前記光学部材の周縁部との間に隙間を形成した状態で、前記光学部材の周縁部を支持する支持部と、前記光学部材の周縁部と前記支持部が有する対向面との間に配置される流体シール機構とを備えるので、光学部材の光学特性を低下させることなく、所定の気体が供給される空間と外部空間との間で、流体（気体や液体）の侵入やリークを防止することができる。

Claims (18)

1. 光学装置であって、
   エネルギービームの光路上に形成され、かつ所定の気体が供給される空間と、
   前記空間と他の空間との境界に配置される光学部材と、
   前記光学部材の周縁部に対向する対向面を有し、該対向面と前記光学部材の周縁部との間に隙間を形成した状態で、前記光学部材の周縁部を支持する支持部と、
   前記光学部材の周縁部と前記支持部が有する対向面との間に配置される流体シール機構と、を有する。
2. 請求項１記載の光学装置であって、
   前記流体シール機構は、前記光学部材の周縁部と前記対向面との間に設けられる磁性流体層と、
   前記磁性流体層を所定の位置に保持する磁石と、を備える。
3. 請求項２記載の光学装置であって、
   前記磁性流体層は、フッ素系のベース液が用いられる。
4. 請求項２記載の光学装置であって、
   前記光学部材は、光学的な有効領域を有する光学面と、該光学面と同一面内の周縁面と、前記光学部材の側面とを含み、
   前記磁性流体層は、前記光学部材の周縁面と、前記光学部材の側面との少なくとも一方に接するように配置される。
5. 請求項４記載の光学装置であって、
   前記磁性流体層は、前記光学部材の周縁部における周縁面に接するように配置され、
   前記周縁面は、前記磁性流体層と接する部分が他の部分と異なる表面特性に処理される。
6. 請求項４記載の光学装置であって、
   前記磁性流体層は、前記光学部材の側面に接するように配置され、
   前記側面は、前記磁性流体層と接する部分が他の部分と異なる表面特性に処理される。
7. 請求項２記載の光学装置であって、
   前記光学部材の周縁部は、互いに平行な面を有し、
   前記支持部は、前記互いに平行な面の一方に接触し、前記光学部材の周縁部をほぼ等間隔で支持する３つの座と、
   前記３つの座のそれぞれに対応する位置に配置され、前記互いに平行な面の他方と接触し、かつ前記光学部材の周縁部を前記３つの座とともに挟み込む３つの押さえ部材とを有し、
   前記磁性流体層は、前記互いに平行な面の少なくとも一方に接する。
8. 請求項２記載の光学装置であって、
   前記磁石は、前記対向面の一部に埋め込まれる。
9. 請求項２記載の光学装置であって、
   前記磁石は、前記対向面上に凸状に配置されている。
10. 請求項１記載の光学装置であって、
    前記他の空間には、前記所定の気体とは異なる気体が供給される。
11. 露光装置であって、
    パターンが形成されたマスクをエネルギービームにより照明する照明系と、前記マスクのパターンを基板上に転写する投影光学系との少なくとも一方を、請求項１記載の光学装置で構成する。
12. 請求項１１記載の露光装置であって、
    前記光学部材は、前記投影光学系を構成する複数の光学素子のうち、前記基板に対向する光学素子であり、
    前記空間は、前記投影光学系内の空間であり、
    前記他の空間は、前記光学素子と前記基板との間の空間である。
13. 請求項１２記載の露光装置であって、
    前記投影光学系内の空間に第１のガスを供給する第１のガス供給機構と、
    前記光学素子と前記基板との間の空間に、前記第１のガスとは種類が異なる第２のガスを供給する第２のガス供給機構と、を有する。
14. 請求項１１記載の露光装置であって、
    前記光学部材は、前記投影光学系を構成する複数の光学素子のうち、前記マスク側に配置される光学素子であり、
    前記空間は、前記投影光学系内の空間であり、
    前記他の空間は、前記光学素子と前記マスクとの間の空間である。
15. 請求項１４記載の露光装置であって、
    前記投影光学系内の空間に第１のガスを供給する第１のガス供給機構と、
    前記光学素子と前記マスクとの間の空間に、前記第１のガスとは種類が異なる第２のガスを供給する第２のガス供給機構と、を有する。
16. 請求項１２記載の露光装置であって、
    前記他の空間は、液体雰囲気である。
17. デバイス製造方法であって、
    請求項１１記載の露光装置を用いて、マスク上に形成されたデバイスパターンを基板上に転写する工程を含む。
18. デバイス製造方法であって、
    請求項１６記載の露光装置を用いて、マスク上に形成されたデバイスパターンを基板上に転写する工程を含む。

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