(57)【要約】【課題】光学素子を冷却する。【解決手段】  ミラー駆動系（駆動装置４２）により複数のエレメント４１を冷熱源であるベースプレート４２０に近接することで、それらの間に設けられた熱伝達媒体４５を介してエレメント４１の裏面をベースプレート４２０の表面に接触する。これにより、エレメント４１とベースプレート４２０との接触熱伝達率が大きくなり、特に真空中で用いられる可動な複数のエレメント４１を冷却することが可能となる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を有する光学装置であって、
前記光学素子の光学面と異なる部分に対向する対向面を有するベースと、
前記光学素子の光学面と異なる部分と、前記ベースの前記対向面との少なくとも一方に熱伝達媒体を保持する保持装置と、
前記光学素子が前記ベースから離れた位置で、かつ前記光学素子の前記光学面に光が照射される第１位置と、前記光学素子が前記熱伝達媒体を介して前記ベースの対向面に接触する第２位置との間で、前記光学素子と前記ベースとを相対的に移動させる移動機構と、を備える光学装置。
【請求項２】
前記保持装置は、前記光学素子と前記ベースとの一方に設けられた磁石を有し、前記磁石により、前記熱伝導媒体を保持する請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記磁石は、互いに離間して、隣接する磁石と異なる磁極を向けて、前記光学素子と前記ベースとの一方に複数設けられる請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記熱伝達媒体は、磁性流体又は磁性イオン液体である請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項５】
前記保持装置は、前記光学素子と前記ベースとの一方に設けられた凹部を有し、前記凹部内に前記熱伝導媒体を保持する請求項１に記載の光学装置。
【請求項６】
前記凹部の底には複数の溝部が設けられる請求項５に記載の光学装置。
【請求項７】
前記ベースの少なくとも一部及び前記光学素子の光学面と異なる部分の少なくとも一部は多孔質であり、
前記熱伝達媒体は、前記多孔質の中に含浸される請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記保持装置は、前記光学素子が前記第１位置に移動した時、前記光学素子の光学面と異なる部分と前記ベースの前記対向面とを前記熱伝達媒体を介して接触させるように、前記熱伝達媒体を保持する請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項９】
前記光学素子の光学面と異なる部分と前記ベースの前記対向面とのうちの面に、それぞれ、浸水及び撥水コーティングが施される請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記熱伝達媒体は、イオン液体に可塑剤を混合してなるゲル状体である請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記熱伝達媒体には高熱伝導物質が含まれる請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光学装置を備える照明装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の照明装置により生成される照明光を照射して物体上にパターンを形成する露光装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の露光装置を用いて、デバイスを製造するデバイス製造方法。
【請求項１５】
光学素子の保持方法であって、
前記光学素子の光学面と異なる部分に対向する対向面を有するベースを準備する工程と、
前記光学素子の光学面と異なる部分と、前記ベースの前記対向面との少なくとも一方に熱伝達媒体を保持する工程と、
前記光学素子が前記ベースから離れた位置で、かつ前記光学素子の前記光学面に光が照射される第１位置と、前記光学素子が前記熱伝達媒体を介して前記ベースの対向面に接触する第２位置との間で、前記光学素子と前記ベースとを相対的に移動させる工程と、を含む光学素子の保持方法。
【請求項１６】
前記保持する工程は、
前記光学素子と前記ベースとの一方に設けられた磁石により、前記熱伝導媒体を保持する請求項１５に記載の光学素子の保持方法。
【請求項１７】
前記保持する工程は、
前記光学素子と前記ベースとの一方に設けられた凹部内に前記熱伝導媒体を保持する請求項１５に記載の光学素子の保持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置、照明装置、露光装置、デバイス製造方法、及び光学素子の保持方法に係り、特に、光学素子を有する光学装置、該光学装置を備える照明装置、該照明装置により生成される照明光を照射して物体上にパターンを形成する露光装置、該露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法、及び光学素子の保持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、液晶表示素子等の電子デバイス（マイクロデバイス）の製造工程の１つであるリソグラフィ工程では、照明光（露光光とも呼ぶ）を、レチクル（又はマスク）及び投影光学系を介して、感光剤（レジスト）が塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上に投射することによって、レチクルに形成されたパターン（の縮小像）をウエハ上の複数のショット領域に逐次転写する投影露光装置が用いられている。
【０００３】
近年、デバイスパターンの微細化に伴い、照明光として波長１０〜１４ｎｍの極端紫外（EUV: Extreme Ultraviolet）光を用いる投影露光技術（ＥＵＶ露光技術とも呼ぶ）が注目されている。ＥＵＶ露光技術では、照明光の波長が短いため、投影光学系等を構成する光学素子としてレンズ等の透過型素子（屈折光学素子）は利用できず、多層膜ミラーを用いた反射型素子（反射光学素子）が利用される。ここで、多層膜ミラーであっても、その反射率は約７０％程度と低いため（光吸収率が高いため）、照明光を吸収することにより光学素子が発熱する。
【０００４】
ＥＵＶ露光技術を採用した露光装置（ＥＵＶ露光装置）では、特に照明光学系を構成する光学素子に対しては、光源からの強い照明光が照射されるため上述の発熱は特に大きく、さらに、照明光学系内は高真空に置かれるため光学素子の冷却が不可欠となる。ここで、照明光学系において、均一な照度分布を得るためのオプティカル・インテグレータとして、傾動可動な微小な（反射型）光学素子を複数有するフライアイ光学系が配置される（例えば、特許文献１参照）。従って、真空中で用いられる可動な光学素子を冷却する技術が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０４０４８８号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１の観点からすると、光学素子を有する光学装置であって、前記光学素子の光学面と異なる部分に対向する対向面を有するベースと、前記光学素子の光学面と異なる部分と、前記ベースの前記対向面との少なくとも一方に熱伝達媒体を保持する保持装置と、前記光学素子が前記ベースから離れた位置で、かつ前記光学素子の前記光学面に光が照射される第１位置と、前記光学素子が前記熱伝達媒体を介して前記ベースの対向面に接触する第２位置との間で、前記光学素子と前記ベースとを相対的に移動させる移動機構と、を備える光学装置である。
【０００７】
これによれば、移動機構を用いて光学素子を熱伝達媒体を介してベースに接触することで、光学素子を間歇的に又は連続的に冷却することが可能となる。
【０００８】
本発明は、第２の観点からすると、第１の観点に係る光学装置を備える照明装置である。
【０００９】
これによれば、照明精度の高い照明装置が提供される。
【００１０】
本発明は、第３の観点からすると、第２の観点に係る照明装置により生成される照明光を照射して物体上にパターンを形成する露光装置である。
【００１１】
これによれば、露光精度の高い露光装置が提供される。
【００１２】
本発明は、第４の観点からすると、第３の観点に係る露光装置を用いて、デバイスを製造するデバイス製造方法である。
【００１３】
本発明は、第５の観点からすると、光学素子の保持方法であって、前記光学素子の光学面と異なる部分に対向する対向面を有するベースを準備する工程と、前記光学素子の光学面と異なる部分と、前記ベースの前記対向面との少なくとも一方に熱伝達媒体を保持する工程と、前記光学素子が前記ベースから離れた位置で、かつ前記光学素子の前記光学面に光が照射される第１位置と、前記光学素子が前記熱伝達媒体を介して前記ベースの対向面に接触する第２位置との間で、前記光学素子と前記ベースとを相対的に移動させる工程と、を含む光学素子の保持方法である。
【００１４】
これによれば、光学素子を熱伝達媒体を介してベースに接触することで、光学素子を冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】オプティカル・インテグレータ（フライアイ光学系）の構成を概略的に示す図である。
【図３】図１の露光装置の制御系の主要な構成を示すブロック図である。
【図４】図４（Ａ）は第１反射型インテグレータが有する複数のエレメント（間歇冷却型エレメント）と複数のエレメントを駆動する駆動系（複数の駆動装置）との構成（その１）を概略的に示す図、図４（Ｂ）は冷却時における複数のエレメントと駆動系との状態を示す図である。
【図５】第１反射型インテグレータが有する複数のエレメント（間歇冷却型エレメント）と複数のエレメントを駆動する駆動系との構成（その２）を概略的に示す図である。
【図６】第１反射型インテグレータが有する複数のエレメント（連続冷却型エレメント）と複数のエレメントを駆動する駆動系との構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、一実施形態を、図１〜図５に基づいて説明する。
【００１７】
図１には、一実施形態に係る露光装置１の概略的な構成が示されている。露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（いわゆるスキャナ）であり、照明光（露光光とも呼ぶ）ＥＬとして波長１０〜１４ｎｍの極端紫外（EUV: Extreme Ultraviolet）光を用いる投影露光装置（ＥＵＶ露光装置とも呼ぶ）である。
【００１８】
後述するように、本実施形態では、第１面（物体面）側が非テレセントリックで第２面（像面）側がテレセントリックな投影光学系ＰＯが設けられており、投影光学系ＰＯの光軸と平行な方向（像側の主光線と平行な方向）をＺ軸方向（Ｚ方向）、これに直交する面内でレチクルＲとウエハＷとが相対走査される方向をＹ軸方向（Ｙ方向）、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向をＸ軸方向（Ｘ方向）とし、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。
【００１９】
露光装置１は、照明光を生成する照明光学装置３、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲのパターン面（レチクル面）に形成されたパターンの像を感光材（レジスト）が塗布されたウエハＷ上に投影する投影光学系ＰＯ、及びウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴを備えている。
【００２０】
上記の露光装置１の構成各部のうち、特に、照明光学装置３と投影光学系ＰＯとは真空チャンバ２内に収容されている。真空チャンバ２内は、気体による照明光ＥＬの吸収を避けるために、真空ポンプ３２Ａ，３２Ｂにより、それぞれ排気管３２Ａａ，３２Ｂａを介して、例えば１０−５Ｐａ程度まで真空排気されている。また、真空チャンバ２内には、照明光ＥＬの光路上の真空度を上げるために、さらに複数のサブチャンバ（不図示）が設けられている。例えば、投影光学系ＰＯを収納するサブチャンバ（不図示）内は、例えば１０−５〜１０−６Ｐａまで真空排気されている。
【００２１】
照明光学装置３は、真空チャンバ２内の−Ｙ側に配置されている。照明光学装置３は、照明光（ＥＵＶ光）ＥＬを生成する光源部１０及び照明光ＥＬを用いてレチクルＲを照明する照明光学系ＩＬＳを含む。
【００２２】
光源部１０としては、一例としてガスクラスタジェット方式のレーザ励起型プラズマ光源が採用されている。光源部１０は、例えばＹＡＧレーザ等の高出力の光源（不図示）と、この光源から出射される光を集光する集光レンズ１２と、キセノン、スズ、クリプトン等のターゲットを噴出するノズル１４と、回転楕円面状の反射面を有する集光ミラー（放物面鏡）１３と、を備える。なお、光源部１０と同様のガスクラスタジェット方式のレーザ励起プラズマ光源については、例えば米国特許第５，５７７，０９２号に詳細に開示されている。光源（不図示）は、真空チャンバ２外に配置されている。この光源から出射される光は、窓１５を介して真空チャンバ２内に入り、集光レンズ１２によって集光されて、集光ミラー１３の内側でノズル１４から噴出されるターゲットに照射される。これにより、プラズマ化したターゲット（多重に電離した多価イオン）から放出されるＥＵＶ光（照明光）ＥＬが、集光ミラー１３によってその第２焦点１３０で集光される。
【００２３】
照明光学系ＩＬＳは、凹面ミラー２１と、オプティカル・インテグレータ（フライアイ光学系）４と、コンデンサ光学系６と、を備える。光源部１０から出射され、集光ミラー１３の第２焦点１３０で集光された照明光ＥＬは、凹面ミラー２１によって反射されてほぼ平行なビームとなる。
【００２４】
図２には、オプティカル・インテグレータ（フライアイ光学系）４の構成が概略的に示されている。オプティカル・インテグレータ４は、レチクルＲのパターン面（レチクル面）と光学的に共役な位置（又はその近傍）に配置される第１反射型インテグレータ（単に反射型インテグレータとも呼ぶ）２２と、投影光学系ＰＯの瞳面と光学的に共役な位置（又はその近傍）に配置される第２反射型インテグレータ（単に反射型インテグレータとも呼ぶ）２３から構成され、凹面ミラー２１で反射された照明光ＥＬの照度分布を均一化する機能を有する。フライアイ光学系の構成の詳細は、例えば米国特許第６，４５２，６６１号明細書に開示されている。
【００２５】
第１反射型インテグレータ２２は、基準平面（例えば、照明光学装置３の光軸と直交する面）に沿って２次元配置された複数（例えば４００個）の反射型エレメント（単にエレメントとも呼ぶ）４１と、複数のエレメント４１（の反射面）のそれぞれを独立に垂直方向及び傾斜方向に駆動する複数の駆動装置４２と、複数のエレメント４１をそれぞれ駆動装置４２を介して支持するフレーム４３と、を有する。なお、図２には、複数のエレメント４１と複数の駆動装置４２とを代表して、４つのエレメント４１と、４つのエレメント４１をそれぞれ駆動する４つの駆動装置４２と、が示されている。
【００２６】
複数のエレメント４１のそれぞれは、円弧状で所定の曲率の反射面を有する。また、第１反射型インテグレータ２２は、略円形状となるように、複数のエレメント４１が配列されている。複数の駆動装置４２のそれぞれは、例えばピエゾ素子を含む。
【００２７】
複数の駆動装置４２は、ミラー駆動系４０（図３参照）により制御される。ミラー駆動系４０は、照明条件に応じて、複数の駆動装置４２を介して複数のエレメント４１を駆動して、それらの反射面の面位置及び傾きを制御する。これにより、第１反射型インテグレータ２２に入射した照明光ＥＬ（の分割光）の反射方向、すなわち、照明光ＥＬ（の分割光）による第２反射型インテグレータ２３上での照射位置が制御される。
【００２８】
第２反射型インテグレータ２３は、基準平面（例えば、照明光学装置３の光軸と直交する面）に沿って２次元配置された複数のエレメント２３１を有する。複数のエレメント２３１のそれぞれは、矩形状で所定の曲率の反射面を有する。なお、矩形に限らず、円形等、他の形状であっても良い。
【００２９】
第２反射型インテグレータ２３では、複数のエレメント２３１を任意に組み合わせて３つのエレメント群２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃが構成されている。３つのエレメント群２３０Ａ，２３０Ｂ，２３０Ｃは、それぞれ略円形状になるように、エレメント２３１が配列されている。エレメント群２３０Ａは、中央に位置する１つの照明領域を有する。エレメント群２３０Ｂは、エレメント群２３０Ａの照明領域に対して一軸方向の一側と他側（図２において紙面右側と左側）に配置される２つの照明領域を有する。エレメント群２３０Ｃは、エレメント群２３０Ａの照明領域に対して一軸方向に垂直な方向の一側と他側（図２において紙面手前と奥）に配置される２つの照明領域を有する。
【００３０】
上述の構成のオプティカル・インテグレータ４において、第１反射型インテグレータ２２は、照明光ＥＬを複数（エレメント４１の数に等しい）の光束に分割して、第２反射型インテグレータ２３に向けて反射する。これにより、第２反射型インテグレータ２３のエレメント２３１の反射面に、光源の光学像（光源像）が形成される。従って、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群は、多数の光源像からなる二次光源を形成するフィールドミラー群として機能する。
【００３１】
照明光学装置３（オプティカル・インテグレータ４）は、照明条件に応じて、第２反射型インテグレータ２３における二次光源の分布を変えることで得られる変形照明により、σ値を例えば０．１〜０．９の値に切り換える。例えば、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ａにより通常照明（コンベント照明）、エレメント群２３０Ｂにより２極照明（第１のダイポール照明）、エレメント群２３０Ｃにより２極照明（第２のダイポール照明であり、第１のダイポール照明に対して直交する方向に２極が形成される照明）、第２及び第３エレメント群２３０Ｂ，２３０Ｃにより４極照明（クワトラポール照明）が形成される。図２では、照明光学装置３は、通常照明（コンベント照明）に対し、第１反射型インテグレータ２２に入射した照明光ＥＬを、複数のエレメント４１を用いて分割し、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ａに向けて反射することで、二次光源を形成している。詳細は、例えば国際公開第２０１１／０４０４８８号に開示されている。
【００３２】
コンデンサ光学系６は、曲面（凸面）ミラー２４と凹面ミラー２５とから構成されている。オプティカル・インテグレータ４からの照明光ＥＬは、反射型インテグレータ２３と曲面ミラー２４との間で集光し、順に曲面ミラー２４及び凹面ミラー２５により反射され、ブラインド板２６Ａの円弧状のエッジによりその−Ｙ側が遮光されて整形され、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲに照射される。
【００３３】
なお、上述の照明光学系ＩＬＳの構成は一例であり、例えば、レチクルＲに対する照明光ＥＬの入射角を小さくするために、凹面ミラー２５とレチクルＲとの間に別のミラーを配置しても良い。また、反射型インテグレータ２３と曲面ミラー２４との間で集光しない光学系でも良い。
【００３４】
本実施形態に係る露光装置１では、照明光ＥＬとして波長の短いＥＵＶ光が使用されるため、照明光学系ＩＬＳ（及び後述する投影光学系ＰＯ）を構成する光学素子として、一部のフィルタ（不図示）等を除いて、例えばＭｏ／Ｂｅ、Ｍｏ／Ｓｉ等の多層膜からなるミラー（多層膜ミラー）が採用されている。
【００３５】
上述のように照明光学装置３（コンデンサ光学系６）から出力される照明光ＥＬにより、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲのパターン面（レチクル面）が、Ｘ軸方向に細長い円弧状の照明領域２７Ｒ内において、均一な照度分布で照明される。なお、コンデンサ光学系６によって、反射型インテグレータ２３を構成するエレメント群（反射ミラー要素群）からの光によりレチクルＲが重畳的に照明される。
【００３６】
本実施形態に係る露光装置１では、光学系と同様に、レチクルＲとして多層膜ミラー型の反射型レチクルが使用される。反射型レチクルは、例えば、低熱膨張率を有する基板上にＭｏ／Ｓｉ多層膜を形成し、その上にＥＵＶ光を強く吸収するＣｒ，Ｗ，Ｔａを用いて吸収体パターンを設けることで、構成される。
【００３７】
照明領域２７Ｒ内においてレチクルＲにより反射された照明光ＥＬは、ブラインド板２６Ｂの円弧状のエッジによりその＋Ｙ側が遮光されて整形され、投影光学系ＰＯに向けて出力される。なお、ブラインド板２６Ａ，２６Ｂの配置は本実施形態における配置に限らず、例えば照明光学系ＩＬＳ内のレチクル面に対する共役面の近傍でも良い。
【００３８】
レチクルステージＲＳＴは、真空チャンバ２の＋Ｚ側に設けられたパーティション８内に配置されている。パーティション８内は、真空ポンプ（不図示）によって、大気圧と真空チャンバ２内の気圧との間の気圧に維持されている。レチクルステージＲＳＴの底面には、レチクルＲが、静電チャックＲＨにより下向きに（パターン面を−Ｚ方向に向けて）吸着保持されている。
【００３９】
レチクルステージＲＳＴは、例えば、磁気浮上型２次元リニアアクチュエータを含むレチクルステージ駆動系ＲＳＤ（図３参照）によって、水平面（ＸＹ平面）内で微小駆動可能に、且つ、走査方向（Ｙ軸方向）に所定ストロークで駆動可能に構成されている。また、レチクルステージＲＳＴは、Ｚ駆動機構（不図示）によって、Ｚ軸方向に駆動可能に、且つ、θｘ方向及びθｙ方向に傾動可能に構成されている。レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）は、レーザ干渉計（レチクル干渉計と呼ぶ）ＲＳＩ（図３参照）によって計測される。その計測結果は、主制御装置３１に供給される（図３参照）。主制御装置３１は、その計測結果に基づいて、レチクルステージ駆動系ＲＳＤを介してレチクルステージＲＳＴを駆動制御する。
【００４０】
レチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）の下方には、例えばレチクルＲのパターン面に対して斜めに計測光を照射してレチクルＲのＺ軸方向の位置及び傾斜量を計測する光学式のレチクルオートフォーカス系ＲＦ（図１では不図示、図３参照）が配置されている。主制御装置３１は、レチクルオートフォーカス系ＲＦからの計測結果に基づいて、Ｚ駆動機構（不図示）を用いてレチクルＲの面位置を制御する。
【００４１】
投影光学系ＰＯは、レチクルステージＲＳＴの下方（−Ｚ側）、真空チャンバ２内の＋Ｙ側に配置されている。投影光学系ＰＯは、例えば、６枚のミラーＭ１〜Ｍ６から構成されている。一例として、ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ４，Ｍ６は凹面鏡であり、残りのミラーＭ３，Ｍ５は凸面鏡である。ミラーＭ１〜Ｍ６は、鏡筒（不図示）により保持されている。投影光学系ＰＯは、第１面（物体面）側について非テレセントリックで、第２面（像面）側にテレセントリックな反射光学系であり、その投影倍率は１／４倍等の縮小倍率である。レチクルＲにより反射された照明光ＥＬは、順にミラーＭ１〜Ｍ６により反射されて、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷに向けて射出される。
【００４２】
ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＯの下方（−Ｚ側）、真空チャンバ２の底面上の＋Ｙ側に設けられたパーティション７内に配置されている。パーティション７内は、真空ポンプ（不図示）により真空排気されている。これにより、ウエハＷを露光する際にレジストから生じるガスによる投影光学系ＰＯのコンタミネーションが回避される。ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハＷが、静電チャック（不図示）により吸着保持されている。
【００４３】
ウエハステージＷＳＴは、例えば、磁気浮上型２次元リニアアクチュエータを含むウエハステージ駆動系ＷＳＤ（図３参照）によって、ＸＹ平面に平行なガイド面に沿って、Ｙ軸方向及びＸ軸方向に所定ストロ−クで駆動可能に、且つ、Ｚ軸方向、θｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向にも微小駆動可能に、構成されている。ウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の位置（θｚ方向の回転を含む）は、レーザ干渉計（ウエハ干渉計と呼ぶ）ＷＳＩ（図３参照）によって計測される。その計測結果は、主制御装置３１に供給される（図３参照）。主制御装置３１は、その計測結果に基づいて、ウエハステージ駆動系ＷＳＤを介してウエハステージＷＳＴを駆動制御する。
【００４４】
ウエハステージＷＳＴ上には、レチクルＲに形成されたアライメントマーク等を検出する空間像計測系２９が配置されている。空間像計測系２９からの検出結果は、主制御装置３１に供給される（図３参照）。主制御装置３１は、その検出結果から投影光学系ＰＯの光学特性（諸収差、波面収差等）を求める。
【００４５】
投影光学系ＰＯから出力される照明光ＥＬは、パーティション７に形成された開口７ａを介して、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの露光領域２７Ｗ（照明領域２７Ｒと共役な領域）内に投射される。これにより、レチクルＲ上の照明領域２７Ｒ内のパターンの縮小像が、ウエハＷ上の露光領域２７Ｗ内に投影される。
【００４６】
図３には、露光装置１の制御系の主要な構成が示されている。制御系は、装置全体を統括制御するマイクロコンピュータ（あるいはワークステーション）などを含む主制御装置３１を中心として構成されている。
【００４７】
ウエハＷ上の１つのショット領域を露光する際には、照明光ＥＬによりレチクルＲのパターン面上の照明領域２７Ｒを照明し、投影光学系ＰＯに対してレチクルステージＲＳＴ（レチクルＲ）とウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）とを投影光学系ＰＯの投影倍率に応じた速度比で走査方向（Ｙ軸方向）に等速駆動する。この走査露光により、レチクルＲのパターンがウエハＷ上の１つのショット領域に転写される。転写後、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）をＸ軸方向にステップ駆動して、次のショット領域に対して同様の走査露光を行う。このように各ショット領域に対する走査露光とショット領域間のステップ駆動とを繰り返すステップ・アンド・スキャン方式の露光処理により、ウエハＷ上の全てのショット領域にレチクルＲのパターンが転写される。
【００４８】
図４（Ａ）には、前述の第１反射型インテグレータ２２が有する複数のエレメント（間歇冷却型エレメント）４１を駆動する駆動系と複数のエレメント４１を冷却するミラー冷却系５０の構成が概略的に示されている。図４（Ａ）では、１つのエレメント４１及びその周辺の構成部分が代表的に示されている。図５（Ａ）〜図６（Ｂ）においても同様である。ここで、図１からわかるように、フレーム４３の法線の方向は、実際には、Ｚ軸に対して所定角度を成す方向であるが、図４（Ａ）では、図示及び説明の便宜上から、フレーム４３の法線の方向をＺ軸方向に一致させている。図５（Ａ）〜図６（Ｂ）においても同様である。
【００４９】
駆動系は、複数のエレメント４１を個別に駆動する複数の駆動装置４２を備える。複数のエレメント４１のそれぞれは、３つの支持部材４２１を用いて、３つのアクチュエータ４２２により３点支持されている。３つの支持部材４２１はエレメント４１とフレーム４３の間に配置されたベースプレート４２０に設けられた孔４２ａに挿通され、それらの一端がエレメント４１（の裏面）に固定され、それらの他端がそれぞれアクチュエータ４２２に接続されている。３つのアクチュエータ４２２は、フレーム４３上に固定されている。３つのアクチュエータ４２２と対応する支持部材４２１とから駆動装置４２が構成されている。３つの支持部材４２１のうちの２つはエレメント４１の裏面の＋Ｘ側のＹ軸方向の両端部近傍に、残りの１つは−Ｘ側の中央に配置されている。
【００５０】
３つのアクチュエータ４２２のそれぞれは例えばピエゾ素子を含み、支持部材４２１をＺ軸方向に駆動する。これにより、３つの支持部材４２１によって支持されるエレメント４１が、ベースプレート４２０に対してＺ軸方向に近接及び離間するとともにθｘ方向及びθｙ方向に傾斜する。複数の駆動装置４２はミラー駆動系４０（図３参照）により制御される。複数のエレメント４１のＺ位置及び傾斜は、ミラー駆動系４０を介して、主制御装置３１により制御される（図３参照）。
【００５１】
ミラー冷却系５０は、ベースプレート４２０と、複数の冷却素子（不図示）とを備える。ベースプレート４２０は、フレーム４３と同様の大きさを有する平板状部材であり、複数の支持部材４２３を介してフレーム４３上に固定された複数の固定部材４２４により支持されている。複数の固定部材４２４（及び対応する複数の支持部材４２３）は、複数のエレメント４１相互の間に配置されている。
【００５２】
ベースプレート４２０のエレメント４１に対向する一面には、その全面を覆うように熱伝達媒体４５が設けられている。ここで、本実施形態に係る露光装置１では、第１反射型インテグレータ２２（複数のエレメント４１）は下向きに（−Ｚ方向に向けて）設置されているため、熱伝達媒体４５として磁石により保持可能な磁性流体や、例えば１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラクロロフェラート、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムテトラクロロフェラート等の磁性イオン液体（イオン液体とは、蒸気圧が極めて低く、液体で存在する塩を言う）等の磁性体を用いることとし、その熱伝達媒体４５をベースプレート４２０の一面に固定されたネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石等の板状磁石（永久磁石）４５０により保持している。ここで、熱伝達媒体４５として磁性イオン液体（イオン液体）を用いる場合、その漏れを防ぐために、複数のエレメント４１の裏面とベースプレート４２０の一面とのそれぞれに撥水コーティングと親水コーティングを施すと良い。
【００５３】
ベースプレート４２０は、例えばＳｉＣ等の高熱伝導率を有する部材からなり、複数のエレメント４１のそれぞれに対応して、それらに対向する一面に対する裏面に複数の冷却素子（不図示）が設置されている。冷却素子（不図示）は、例えばペルチェ素子等を含む。複数の冷却素子（不図示）の下端は、フレーム４３上に配置された配管（不図示）に接続されている。ミラー冷却系５０では、外部から配管（不図示）に冷却水が供給される。これにより、冷却素子（不図示）を介して、ベースプレート４２０の熱が効率良く排熱される。
【００５４】
第１反射型インテグレータ２２が有する複数のエレメント４１の冷却（間歇冷却）について説明する。
【００５５】
露光時には、図４（Ａ）に示されるように、主制御装置３１は、ミラー駆動系４０を介して、複数の駆動装置４２を用いて複数のエレメント４１をベースプレート４２０から離間し、照明条件に応じて傾斜する。これにより、第１反射型インテグレータ２２は、照明光ＥＬを第２反射型インテグレータ２３に向けて反射する。露光時に複数のエレメント４１は照明光ＥＬを受光することにより発熱するため、露光が行われていないとき（非露光時）に複数のエレメント４１を冷却することとする。
【００５６】
非露光時（例えば、第１反射型インテグレータ２２に露光光が照射されていない時）には、図４（Ｂ）に示されるように、主制御装置３１は、ミラー駆動系４０を制御し、駆動装置４２（３つのアクチュエータ４２２）を用いて３つの支持部材４２１を白抜き矢印の方向（＋Ｚ方向）に駆動して、エレメント４１の裏面をベースプレート４２０の表面に近接させる。これにより、エレメント４１の裏面が熱伝達媒体４５を介してベースプレート４２０の表面に接触する（実際には、エレメント４１の裏面が、ベースプレート４２０の表面に磁石４５０によって吸着された（保持された）熱伝達媒体４５に接触する）。このとき、ベースプレート４２０は冷熱源の役割を果たし、エレメント４１の熱はベースプレート４２０に移動する。ベースプレート４２０は冷却素子（不図示）により冷却され、その熱は配管（不図示）内を通る冷却水により排熱される。
【００５７】
なお、通常、磁石の熱伝導率は低いため、本実施形態のように薄い板状磁石４５０を用いる場合であっても、エレメント４１の熱がベースプレート４２０に十分に移動しないことも予想される。かかる場合には、図５に示されるように、ベースプレート４２０の一面に円柱状或いは角柱状の微小な複数の磁石４６を互いに離間して埋め込む。この場合、隣接する磁石同士の磁極が互いに異なる配置で、複数の磁石４６をＸ軸方向及びＹ軸方向に格子状に配列する。これにより、磁力線がベースプレート４２０の表面上に網目状に分布し、熱伝達媒体４５をベースプレート４２０上に略均一に保持することができる。さらに、複数の磁石４６はベースプレート４２０上に偏在し、ベースプレート４２０を構成する高熱伝導率部材が熱伝達媒体４５を介してエレメント４１に接触するため、エレメント４１の熱をベースプレート４２０に効率良く移動することが可能となる。
【００５８】
上述の複数のエレメント４１の冷却（間歇冷却）では、駆動装置４２を用いてエレメント４１をベースプレート４２０に近接させる。また、エレメント４１の裏面とベースプレート４２０の表面との間に熱伝達媒体４５を設け、その熱伝達媒体４５を介してエレメント４１の裏面をベースプレート４２０の表面に接触させる。これにより、エレメント４１とベースプレート４２０の接触が強くなり（接触面積が大きくなり）、すなわち接触熱抵抗が小さく（接触熱伝達率が大きく）なるため、エレメント４１を十分に冷却することが可能となる。すなわち、本実施形態に係る露光装置１では、照明光学系ＩＬＳ内は高真空に置かれているにも拘わらず、エレメント４１を十分に冷却することができる。
【００５９】
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る露光装置１におけるフライアイ光学系４（第１反射型インテグレータ２２）では、ミラー駆動系４０（複数の駆動装置４２）により複数のエレメント４１を冷熱源であるベースプレート４２０に近接することで、それらの間に設けられた熱伝達媒体４５を介してエレメント４１の裏面をベースプレート４２０の表面に接触する。これにより、エレメント４１とベースプレート４２０との接触熱伝達率が大きくなり、特に真空中で用いられる可動な複数のエレメント４１を冷却することが可能となる。
【００６０】
また、熱伝達媒体４５を介して複数のエレメント４１の裏面をベースプレート４２０の表面に接触するのに加えて、冷却素子（不図示）を設け、配管（不図示）に冷却水を供給することで、ベースプレート４２０の熱を排熱することができ、複数のエレメント４１を効率良く冷却することが可能となる。
【００６１】
また、本実施形態に係るフライアイ光学系４（第１反射型インテグレータ２２）を備える照明光学系ＩＬＳを用いることにより、高い照明精度が得られる。また、本実施形態に係る照明光学系ＩＬＳにより生成される照明光を照射してウエハＷ上にパターンを形成することにより、高い露光精度が得られる。
【００６２】
なお、（磁性）イオン液体に、カーボンナノチューブ、微小金属粉等を混入することで、熱伝達媒体４５の熱伝導率を向上することもできる。
【００６３】
また、上述の実施形態では、熱伝達媒体４５をベースプレート４２０上に保持することとしたが、エレメント４１の冷却時、すなわちエレメント４１の裏面をベースプレート４２０の表面に近接する際にそれらの間に配置されるのであれば、ベースプレート４２０以外に、例えば複数のエレメント４１のそれぞれの裏面に保持することとしても良い。かかる場合、複数のエレメント４１のそれぞれの裏面に板状磁石４５０を固定し又は複数の磁石４６を互いに離間して、隣接する磁石と異なる磁極を向けて配列し、その板状磁石４５０又は複数の磁石４６により熱伝達媒体４５を保持することとする。
【００６４】
また、上述の実施形態では、磁石（板状磁石４５０、複数の磁石４６）を用いて熱伝達媒体４５をベースプレート４２０上に保持することとしたが、その保持する手段は磁石に限らず、他の手段を採用しても良い。例えば、ベースプレート４２０（或いはその一部）に銅、シリコン等の高熱伝導率材を用いてポーラスメタル（多孔質金属）を構成し、その中に熱伝達媒体４５を含浸することで、（表面張力を利用して）保持することとしても良い。係る場合、熱伝達媒体４５として、磁性流体或いは磁性イオン液体のような磁性体に限らず磁性を有しない、但し蒸気圧の低い、イオン液体等を用いることも可能となる。
【００６５】
また、上述の多孔質部材を利用することに代えて、複数のエレメント４１とベースプレート４２０とのうちの下方（−Ｚ側）に位置する一方の表面に液ダメとしての１以上の凹部を形成し、その凹部内に熱伝達媒体４５を表面張力を利用して保持することとしても良い。さらに、凹部の底部に例えば櫛上の突起物を形成することにより、熱伝達媒体４５を保持することとしても良い。或いは、ベースプレート４２０に吸引機構を設けて、ベースプレート４２０の表面に熱伝達媒体４５を保持することとしても良い。
【００６６】
また、上述の実施形態では、間歇冷却型の複数のエレメント４１及びその駆動機構等を説明したが、連続冷却型の複数のエレメント４１においても熱伝達媒体４５を利用することができる。ここで、イオン液体にビニールモノマー等の可塑剤を混合してなるイオンゲルに、高熱伝導率を有するカーボンナノチューブ等を含んだゲル状複合体を熱伝達媒体４５として、複数のエレメント４１のそれぞれの裏面とベースプレート４２０の表面との間に配置して、エレメント４１とベースプレート４２０とにより挟み込む。ゲル状複合体は剛性が高いので磁石のような保持手段は必要ない。また、ゲル状複合体は容易に変形するため（弾性があるため）、エレメント４１とベースプレート４２０との間に挟んだまま、複数のエレメント４１をベースプレート４２０に対してＺ軸方向に近接及び離間するとともにθｘ方向及びθｙ方向に傾斜することができる。これにより、第１反射型インテグレータ２２（複数のエレメント４１）の使用時（すなわち露光時）を含めて、常時、複数のエレメント４１の熱をベースプレート４２０に排熱することが可能となる。なお、ゲル状複合体の剛性が強すぎる場合、切れ目を入れることでその合成を適度に調整することとする。
【００６７】
例えば、図４又は図５に示される構成において、複数のエレメント４１の裏面とベースプレート４２０のエレメント４１に対向する一面との両方（又は一方でも良い）に磁石を取り付けて、その磁石により複数のエレメント４１とベースプレート４２０との間に熱伝達媒体４５を保持することとしても良い。これにより、複数のエレメント４１がベースプレート４２０から離れても、複数のエレメント４１とベースプレート４２０とが、常時、熱伝達媒体４５に接触することで、複数のエレメント４１に露光光が照射されている間も複数のエレメント４１を冷却することができる。
【００６８】
また、図６には、上述の連続冷却型の複数のエレメント４１及びその駆動機構等の別の一例が示されている。図４又は図５に示される複数のエレメント４１に対してその駆動機構が異なる。複数のエレメント４１のそれぞれに半球状の突部４７が固定され、突部４７がベースプレート４２０の一面に形成された半球面状の凹部４２３０内に回転可能に支持されている。ここで、突部４７と凹部４２３０との間の５０μｍ程度の間隙内に熱伝達媒体４５を配置する。熱伝達媒体４５として磁石により保持可能な磁性流体或いは磁性イオン液体を用いることとし、その熱伝達媒体４５をベースプレート４２０の凹部４２３０の内部底面に所定間隔で埋め込まれた複数の磁石４６により保持する。これにより、常時、複数のエレメント４１の裏面とベースプレート４２０の一面とが接触した上で、駆動装置４２を用いてエレメント４１をベースプレート４２０に対してＺ軸方向に近接及び離間するとともにθｘ方向及びθｙ方向に傾斜することができる。
【００６９】
上述の構成の複数のエレメント４１及びその駆動機構等においても、磁石４６を複数のエレメント４１（突部４７）内に固定して、その磁石４６により熱伝達媒体４５をエレメント４１に保持することとしても良い。また、突部４７とベースプレート４２０との互いの対向面の少なくとも一方の表層部分を多孔質の構造を有する多孔質材料により形成し（あるいは上記対向面の少なく一方に多孔質材料を設け）、その多孔質材料の内部に液体イオンあるいは磁性流体を含浸させても良い。多孔質材料としては、例えば、例えば、アルミ、ニッケル、銅等のポーラスメタルやセラミックス等の熱伝導率の高い材料及びそれらを組み合わせて作製された材料等を用いることができる。あるいは、ベースプレート４２０の凹部４２３０内に吸引機構を設けて、凹部４２３０に熱伝達媒体４５を保持することとしても良い。また、熱伝達媒体４５として磁性イオン液体（イオン液体）を用いる場合、その漏れを防ぐために、複数のエレメント４１の裏面とベースプレート４２０の一面とのそれぞれに撥水コーティングと親水コーティングを施すと良い。
【００７０】
また、本実施形態に係る反射型インテグレータ２２、照明光学系ＩＬＳは、露光装置に適用できるだけでなく、マスク検査装置、放射光分析装置等、真空中で用いられる可動な光学素子を有する装置全般に適用することができる。
【００７１】
上述の実施形態では、正瞳タイプの投影光学系を例にとって説明しているが、これに限定されることなく、逆瞳タイプの投影光学系に対しても同様に本発明を適用することができる。なお、逆瞳タイプの投影光学系とは、マスクが配置された物体面を挟んで投影光学系の反対側に所定距離だけ離れた位置に入射瞳を有する投影光学系である。逆瞳タイプの投影光学系を適用した場合、コンデンサ光学系６を構成する曲面ミラー２４と凹面ミラー２５とを設ける必要がないので、露光装置のスループットが向上する。
【００７２】
なお、上述の実施形態において、パターンを形成する基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラスプレート、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、フィルム部材、或いは露光装置で用いられるマスク又はレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等、他の基板でも良い。
【００７３】
また、上述の実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式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、これに限らず、ステップ・アンド・リピート方式の静止型投影露光装置に本発明を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明を適用することができる。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば米国特許第７，５８９，８２２号明細書などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。
【００７４】
さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号に開示されているように、２つのマスクのパターンを投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。
【００７５】
また、露光装置の用途は、半導体素子製造用の露光装置に限られず、例えば、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、有機ＥＬ、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシン、ＤＮＡチップ、レチクル又はマスク等を製造するための露光装置にも広く適用できる。
【００７６】
また、本実施形態においては、照明光ＥＬがＥＵＶ光である場合を例にして説明したが、照明光ＥＬとして、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等を用いることもできる。
【００７７】
以上のように、本実施形態に係る露光装置は、本願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。
【００７８】
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態に係る露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態に係る露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
【符号の説明】
【００７９】
ＥＬ…照明光（露光光）、ＰＯ…投影光学系、Ｒ…レチクル、ＲＳＤ…レチクルステージ駆動系、ＲＳＩ…レチクル干渉計、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｗ…ウエハ、ＷＳＩ…ウエハ干渉計、ＷＳＤ…ウエハステージ駆動系、ＷＳＴ…ウエハステージ、１…露光装置、３…照明光学装置、４…オプティカル・インテグレータ（フライアイ光学系）、２２，２３…反射型インテグレータ、３１…主制御装置、４０…ミラー駆動系、４１…反射型エレメント、４２…駆動装置、４２０…ベースプレート、４３…フレーム、４５…熱伝達媒体、４５０…板状磁石、４６…磁石。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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