(57)【要約】【課題】交換可能な光学素子を収納する鏡筒機構の大型化を抑制し、かつ必要に応じて交換後の光学素子の位置の再現性又は位置決め精度を高める。【解決手段】複数のレンズを備える光学装置であって、その複数のレンズのうちのレンズＬ１を収容するとともに、レンズＬ１が通過可能な開口２３ａが側面に形成された鏡筒モジュール２３と、開口２３ａが形成された鏡筒モジュール２３の剛性を強化するスペーサ３１と、鏡筒モジュール２３の開口２３ａの近傍に固定された歪みゲージ３２Ａ〜３２Ｅ，３３Ａ〜３３Ｅとを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光学素子を備える光学装置であって、
前記複数の光学素子のうち第１の光学素子を収容するとともに、前記第１の光学素子が通過可能な開口が側面に形成された第１鏡筒モジュールと、
前記開口が形成された前記第１鏡筒モジュールの剛性を強化する剛性強化機構と、
を備えることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記剛性強化機構は、前記第１鏡筒モジュールの前記開口内に着脱可能に設置され、高さが可変のスペーサを含むことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記剛性強化機構は、前記第１鏡筒モジュールの前記開口の周囲に設けられて、前記鏡筒モジュールの変形量を検出する変形量検出センサを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記変形量検出センサは、前記第１鏡筒モジュールの前記開口の対向する２つの辺の周囲にそれぞれ設けられることを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記複数の光学素子のうち第２の光学素子を保持する第２鏡筒モジュールと、
前記複数の光学素子のうち第３の光学素子を保持する第３鏡筒モジュールとを有し、
前記第１鏡筒モジュールは、前記第２鏡筒モジュールと前記第３鏡筒モジュールとの間に配置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項６】
鏡筒部材内に交換可能に配置された少なくとも１つの光学素子の交換装置であって、
前記光学素子を保持し、前記鏡筒部材の側面に形成された開口を介して、前記鏡筒部材の内部に移動可能な保持部材と、
前記鏡筒部材内に設けられて、前記保持部材を着脱可能に支持する支持部材と、
前記支持部材を介して、前記光学素子の位置を調整する調整機構と、
前記鏡筒部材内に設けられて、前記鏡筒部材の前記開口の位置と前記支持部材との間で前記保持部材の移動経路を規定する案内部材と、
を備えることを特徴とする光学素子交換装置。
【請求項７】
前記案内部材は、互いに平行に配置された２本のレール状部材を含むことを特徴とする請求項６に記載の光学素子交換装置。
【請求項８】
前記案内部材を、前記保持部材に接触可能な第１の位置と、前記保持部材に接触しない第２の位置との間で移動する移動機構を備えることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の光学素子交換装置。
【請求項９】
前記鏡筒部材と前記保持部材との相対位置情報を計測する位置センサを備えることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の光学素子交換装置。
【請求項１０】
前記保持部材を前記支持部材に固定するクランプ機構を有することを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の光学素子交換装置。
【請求項１１】
前記保持部材は、前記クランプ機構と前記光学素子との間に形成されたスリット部を有することを特徴とする請求項６から請求項１０のいずれか一項に記載の光学素子交換装置。
【請求項１２】
前記調整機構は、前記保持部材の６自由度の位置を調整することを特徴とする請求項６から請求項１１のいずれか一項に記載の光学素子交換装置。
【請求項１３】
鏡筒部材内に交換可能に配置された少なくとも１つの光学素子の交換装置であって、
前記光学素子の位置を調整可能な調整機構と、
前記調整機構を介して前記光学素子を保持するととともに、前記鏡筒部材の側面に形成された開口を介して、前記鏡筒部材の内部に移動可能な保持部材と、
前記鏡筒部材内に設けられて、前記鏡筒部材の前記開口の位置と前記鏡筒部材の内部の設置位置との間で前記保持部材の移動経路を規定する案内部材と、
前記鏡筒部材の前記設置位置に前記保持部材を固定する固定機構と、
を備えることを特徴とする光学素子交換装置。
【請求項１４】
前記案内部材は、互いに平行に配置された２本のレール状部材を含むことを特徴とする請求項１３に記載の光学素子交換装置。
【請求項１５】
前記案内部材を、前記保持部材に接触可能な第１の位置と、前記保持部材に接触しない第２の位置との間で移動する移動機構を備えることを特徴とする請求項１３又は請求項１４に記載の光学素子交換装置。
【請求項１６】
前記鏡筒部材と前記保持部材で保持される前記光学素子との相対位置情報を計測する位置センサを備えることを特徴とする請求項１３から請求項１５のいずれか一項に記載の光学素子交換装置。
【請求項１７】
前記調整機構は、前記保持部材の６自由度の位置を調整することを特徴とする請求項１３から請求項１６のいずれか一項に記載の光学素子交換装置。
【請求項１８】
前記保持部材に保持されて移動可能な前記光学素子は、正若しくは負の屈折力を持つ光学素子、又は平板状の光学素子であることを特徴とする請求項６から請求項１７のいずれか一項に記載の光学素子交換装置。
【請求項１９】
複数の光学素子を有する光学装置において、
前記複数の光学素子のうち、少なくとも１つの光学素子を交換するために、請求項６から請求項１８のいずれか一項に記載の光学素子交換装置を備えることを特徴とする光学装置。
【請求項２０】
前記複数の光学素子は、第１面のパターンの像を第２面に形成する投影光学系を構成することを特徴とする請求項１から請求項５及び請求項１９のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項２１】
露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
請求項１から請求項５、請求項１９、及び請求項２０のいずれか一項に記載の光学装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の露光装置を用いて、基板に感光層のパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光学素子を備える光学装置、鏡筒内に配置された少なくとも１つの光学素子の交換装置、及びこの交換装置を備える光学装置に関する。さらに、本発明は、その光学装置を備える露光装置、及びこの露光装置を用いるデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等の各種電子デバイス（マイクロデバイス）の製造工程中で、レチクルのパターンを投影光学系を介して感光基板上に転写露光するために、ステッパーやスキャニングステッパー等の露光装置が使用されている。その投影光学系を構成する複数のレンズ等の光学素子は、それぞれホルダを介して鏡筒内に所定の位置関係で保持されている。最近では、露光光の照射熱による結像特性の変動を補正するために、所定の光学素子の位置及び傾斜角を調整する結像特性補正機構が備えられている。
【０００３】
また、経年変化による光学素子の特性の変化、及び／又は露光光の照射熱による光学素子のコーティング膜の特性劣化等を補正するために、例えば投影光学系の耐用期間中に数回、別の光学素子との取り替え又は同じ光学素子の特性補正後の再設置を含む光学素子の交換が要求されることがある。従来は、投影光学系の光学素子のうちで、正又は負の屈折力を持ち、高い位置決め精度が求められる光学素子よりも低い位置決め精度で保持される平板ガラス等のシンプルな形状の光学素子の交換を行う交換装置として、投影光学系の鏡筒の側面に設けられた開口に固定された枠状の案内部材と、交換対象の光学素子を保持するとともに、その案内部材内に常時一部が収納された状態で、かつその案内部材に沿って移動可能な保持部材とを備える交換装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−２０８２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の光学素子の交換装置は、光学素子の保持部材と案内部材とが鏡筒に常時支持された状態であるため、投影光学系の鏡筒機構が大型化するという問題があった。さらに、従来の交換装置は、交換後の光学素子は保持部材から取り外す必要があり、例えばコーティング処理等を施した光学素子を再び保持部材に取り付ける際に、保持部材と光学素子との位置関係が大きくずれて、その光学素子を鏡筒内に設置したときの位置の再現性が低いという問題があった。
【０００５】
なお、従来の交換対象は平板ガラス等に限られていたため、交換後の位置の再現性が低くとも、使用可能であった。しかしながら、今後は、レンズ又は凹面若しくは凸面のミラーのように、鏡筒内に設置したときに高い位置の再現性が要求される光学素子も交換対象とすることが望まれている。
本発明はこのような課題に鑑み、交換（特性補正後の再設置を含む）が可能な光学素子を収納する鏡筒機構の大型化を抑制することを目的とする。また、本発明は、必要に応じて交換後の光学素子の位置の再現性又は位置決め精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、複数の光学素子を備える光学装置であって、その複数の光学素子のうち第１の光学素子を収容するとともに、その第１の光学素子が通過可能な開口が側面に形成された第１鏡筒モジュールと、その開口が形成されたその第１鏡筒モジュールの剛性を強化する剛性強化機構と、を備える光学装置が提供される。
また、本発明の第２の態様によれば、鏡筒部材内に交換可能に配置された少なくとも１つの光学素子の交換装置が提供される。この光学素子交換装置は、その光学素子を保持し、その鏡筒部材の側面に形成された開口を介して、その鏡筒部材の内部に移動可能な保持部材と、その鏡筒部材内に設けられて、その保持部材を着脱可能に支持する支持部材と、その支持部材を介して、その光学素子の位置を調整する調整機構と、その鏡筒部材内に設けられて、その鏡筒部材のその開口の位置とその支持部材との間でその保持部材の移動経路を規定する案内部材と、を備えるものである。
【０００７】
また、本発明の第３の態様によれば、鏡筒部材内に交換可能に配置された少なくとも１つの光学素子の交換装置が提供される。この光学素子交換装置は、その光学素子の位置を調整可能な調整機構と、その調整機構を介してその光学素子を保持するととともに、その鏡筒部材の側面に形成された開口を介して、その鏡筒部材の内部に移動可能な保持部材と、その鏡筒部材内に設けられて、その鏡筒部材のその開口の位置とその鏡筒部材の内部の設置位置との間でその保持部材の移動経路を規定する案内部材と、その鏡筒部材のその設置位置にその保持部材を固定する固定機構と、を備えるものである。
【０００８】
また、本発明の第４の態様によれば、複数の光学素子を有する光学装置において、その複数の光学素子のうち、少なくとも１つの光学素子を交換するために、本発明の光学素子交換装置を備える光学装置が提供される。
また、本発明の第５の態様によれば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、本発明の光学装置を備える露光装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の第６の態様によれば、本発明の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光学装置又は光学素子交換装置によれば、鏡筒部材の開口に直接に案内部材を設ける必要がないため、交換可能な光学素子が収納される鏡筒部材（鏡筒機構）の大型化が抑制できる。
【００１１】
また、本発明の光学素子交換装置によれば、交換対象の光学素子は保持部材と一体的に交換されるため、交換後には、保持部材と鏡筒部材との位置関係をほぼ元の位置関係に戻すだけで、光学素子の位置の再現性又は位置決め精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の露光装置を示す一部を切り欠いた図である。
【図２】（Ａ）は図１中の鏡筒モジュール２３及び交換装置１７を示す斜視図、（Ｂ）は図２（Ａ）の鏡筒モジュール２３等を示す平面図である。
【図３】（Ａ）は図２（Ａ）からレンズホルダ２５及びスペーサ３１を取り外した状態を示す斜視図、（Ｂ）は図３（Ａ）の鏡筒モジュール２３等を示す平面図である。
【図４】（Ａ）は図３（Ｂ）のＡＡ線に沿う断面図、（Ｂ）は図３（Ｂ）のＢＢ線に沿う断面図、（Ｃ）は図２（Ａ）のスペーサ３１を示す拡大斜視図、（Ｄ）はスペーサ３１を示す拡大断面図である。
【図５】鏡筒モジュール２３の開口を通してレンズホルダ２５を移動する状態を示す斜視図である。
【図６】第２の実施形態の交換装置１７Ａを示す斜視図である。
【図７】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態につき図１〜図５を参照して説明する。本実施形態は、スキャニングステッパー（スキャナー）よりなる走査露光型の露光装置（投影露光装置）の投影光学系内のレンズを交換するために本発明を適用したものである。
図１は、本実施形態の露光装置１００の概略構成を示す。図１において、露光装置１００は、露光光源（不図示）、この露光光源からの露光用の照明光（露光光）ＩＬでレチクルＲ（マスク）を照明する照明光学系４、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のパターンの像をレジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷ（感光基板）上に投影する投影光学系ＰＬを含む投影光学装置１８、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。さらに露光装置１００は、ステージの駆動系、投影光学系ＰＬの結像特性を所定の状態に維持するための制御を行う結像特性制御系１６、この結像特性制御系１６によって制御される結像特性補正機構（不図示）、及び装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータを含む主制御系１４等を備えている。
【００１４】
露光光源としては、一例としてＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）が用いられている。なお、露光光源としては、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）のような発振段階で紫外域のレーザ光を放射するもの、固体レーザ光源（ＹＡＧ又は半導体レーザ等）からの近赤外域のレーザ光を波長変換して真空紫外域の高調波レーザ光を放射するもの、又は水銀放電ランプ等も使用できる。
【００１５】
照明光学系４は、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されるように、回折光学素子等を含み瞳面５における光量分布を円形、輪帯状、又は複数極の領域等に設定する光量分布設定光学系、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、ロッドインテグレータなど）を含む照度均一化光学系、レチクルブラインド（可変視野絞り）、及びコンデンサ光学系等を含んでいる。照明光学系４は、レチクルブラインドで規定されたレチクルＲのパターン面のスリット状の照明領域を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。
【００１６】
レチクルＲに形成された回路パターン領域のうち、照明光ＩＬによって照射される部分（パターン）の像は、両側テレセントリック（又はウエハ側に片側テレセントリック）で投影倍率βが縮小倍率の投影光学系ＰＬを介してウエハＷの一つのショット領域に結像投影される。一例として、投影光学系ＰＬの投影倍率βは１／４、視野直径は２７〜３０ｍｍ程度である。投影光学系ＰＬは屈折系であるが、その他に反射屈折系等も使用できる。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行な方向に沿ってＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面（本実施形態ではほぼ水平面）内で図１の紙面に平行な方向にＸ軸を、図１の紙面に垂直な方向にＹ軸を取って説明する。走査露光時におけるレチクルＲ及びウエハＷの走査方向はＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）である。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の回りの回転方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向とも呼ぶこととする。
【００１７】
まず、投影光学系ＰＬの物体面（第１面）側において、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴは、走査露光時にレチクルベース（不図示）の上面をエアベアリングを介して少なくともＹ方向に定速移動する。レチクルステージＲＳＴの座標位置（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角）は、移動鏡Ｍｒとこれに対向して配置されたレーザ干渉計システム１０とで逐次計測され、その移動はリニアモータ等で構成される駆動系１１によって行われる。レーザ干渉計システム１０の計測情報はステージ制御ユニット１５に供給され、ステージ制御ユニット１５はその計測情報及び主制御系１４からの制御情報に基づいて、駆動系１１の動作を制御する。
【００１８】
一方、投影光学系ＰＬの像面（第２面）側において、ウエハＷをウエハホルダ（不図示）を介して保持するウエハステージＷＳＴは、走査露光時に少なくともＹ方向に定速移動できるとともに、Ｘ方向及びＹ方向にステップ移動できるように、エアベアリングを介して不図示のウエハベースの上面に載置されている。また、ウエハステージＷＳＴの座標位置（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向、θｘ方向、θｙ方向の回転角）は、投影光学系ＰＬ下部の基準鏡Ｍｆと、ウエハステージＷＳＴの移動鏡Ｍｗ（鏡面加工された側面でもよい）と、これに対向して配置されたレーザ干渉計システム１２とで逐次計測され、その移動はリニアモータ等で構成される駆動系１３によって行われる。レーザ干渉計システム１２の計測情報はステージ制御ユニット１５に供給され、ステージ制御ユニット１５はその計測情報及び主制御系１４からの制御情報に基づいて、駆動系１３の動作を制御する。
【００１９】
また、ウエハステージＷＳＴには、ウエハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）と、θｘ方向及びθｙ方向の傾斜角とを制御するＺレベリング機構も備えられている。そして、例えば斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ（不図示）で計測されるウエハＷ表面の像面からのデフォーカス量が許容範囲内に収まるように、オートフォーカス方式でそのＺレベリング機構が駆動される。
【００２０】
さらに、ウエハＷの露光前に予めレチクルＲとウエハＷとのアライメントを行っておくために、レチクルＲの位置を計測するためのレチクルアライメント系（不図示）と、ウエハＷのアライメントマークを検出するためのオフアクシス方式のアライメント系ＡＬＧとが設けられている。
そして、露光装置１００によるウエハＷの露光時には、レチクルＲへの照明光ＩＬの照射を開始して、レチクルＲのパターンの一部の投影光学系ＰＬを介した像をウエハＷの一つのショット領域に投影しつつ、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを投影光学系ＰＬの投影倍率βを速度比としてＹ方向に同期して移動する走査露光動作によって、そのショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。その後、照明光ＩＬの照射を停止して、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作と、上記の走査露光動作とを繰り返すことによって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷの全部のショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。
【００２１】
さて、このように露光を継続していると、経年変化及び／又は照明光ＩＬの照射熱等の影響によって、投影光学系ＰＬ中のレンズ等の光学素子の特性（面精度等）及び／又は反射防止膜の特性等が次第に劣化することがある。そこで、本実施形態の投影光学装置１８は、投影光学系ＰＬ中の所定の光学素子の交換を容易に行うための交換装置１７を備えている。以下、投影光学系ＰＬを含む投影光学装置１８の構成につき詳細に説明する。
【００２２】
図１において、投影光学系ＰＬは、複数の光学素子としてのレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３、他のレンズ（不図示）、及び平板ガラス状の収差補正板（不図示）と、これらの光学素子を収納する鏡筒機構２０とを有する。鏡筒機構２０は、それぞれ光学素子が収納される線膨張係数が比較的小さい金属製の複数の円筒状の鏡筒モジュール（分割鏡筒）を順次、フランジ部を複数のボルト（不図示）で固定することによって連結して構成されている。すなわち、鏡筒機構２０は、複数の鏡筒モジュールを含む円筒状の下部鏡筒２１Ａと、下部鏡筒２１の上端に連結された鏡筒モジュールを兼用するフランジ部材２２と、フランジ部材２２の上端に固定された鏡筒モジュール２３と、鏡筒モジュール２３の上端に固定された鏡筒モジュール２４と、鏡筒モジュール２４の上端に固定された複数の鏡筒モジュールを含む上部鏡筒２１Ｂとを有する。フランジ部材２２が、コラム機構１９に設けられた開口を覆うようにコラム機構１９に固定されている。
【００２３】
また、フランジ部材２２（第２鏡筒モジュール）内にレンズホルダ２６Ａを介して負の屈折力を持つレンズＬ３が保持され、鏡筒モジュール２３（第１鏡筒モジュール）内にレンズホルダ２５等を介して正の屈折力を持つレンズＬ１が保持され、鏡筒モジュール２４（第３鏡筒モジュール）内にレンズホルダ２６Ｂを介して正の屈折力を持つレンズＬ２が保持されている。レンズホルダ２５，２６Ａ，２６Ｂも線膨張係数が比較的小さい金属製である。さらに、鏡筒モジュール２３の側面（本実施形態では、鏡筒モジュール２３の＋Ｘ方向の側面）にレンズＬ１を保持した状態のレンズホルダ２５が通過可能な細長い開口２３ａが形成され、鏡筒モジュール２３のレンズＬ１（レンズホルダ２５）を交換するための交換装置１７が装着されている。
【００２４】
また、一例として、上部鏡筒２１Ｂ内の所定の複数のレンズ（不図示）のＺ方向の位置及びθｘ方向、θｙ方向の傾斜角を補正する機械的な補正機構（不図示）が設けられている。このような機械的な補正機構は、例えば米国特許出願公開２００６／２４４９４０号明細書に開示されている。結像特性制御系１６は、露光中に、例えばディストーション等の回転対称な収差の変動量が許容範囲内に収まるようにその機械的な補正機構を駆動する。
【００２５】
次に、図２（Ａ）は図１中の鏡筒モジュール２３及び交換装置１７を示す斜視図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の鏡筒モジュール２３等を示す平面図である。図２（Ａ）において、鏡筒モジュール２３は、輪帯状の底板部２３ｂと輪帯状の上板部２３ｄとを円筒部２３ｃで連結した形状であり、底板部２３ｂ及び上板部２３ｄの外周のフランジ部にはほぼ等角度間隔でそれぞれ連結用のボルトを通すための複数の開口２３ｅ及び２３ｆが形成されている。また、円筒部２３ｃ（鏡筒モジュール２３の側面）の一部に円弧状の細長い開口２３ａが形成されている。また、開口２３ａ内に、ほぼ等角度間隔で複数（本実施形態では５個）の高さが調整可能なスペーサ３１が着脱可能に設置されている。スペーサ３１は、鏡筒モジュール２３の開口２３ａが形成された部分の剛性を強化する剛性強化機構である。スペーサ３１の高さは、それぞれ開口２３ａのＺ方向の間隔を広げるように調整されている。スペーサ３１によって、開口２３ａの間隔が狭くなって鏡筒モジュール２３が歪むことが防止されている。
【００２６】
図４（Ｄ）の拡大断面図で示すように、スペーサ３１は、内側にネジ部３１ｄが形成された円筒状の固定部３１ａと、ネジ部３１ｄに螺合するネジ部３１ｅが下端部に形成された棒状の可動部３１ｂとから構成され、可動部３１ｂの先端の外周面に回転用の小型のレンチを差し込むための複数の穴部３１ｃが形成されている。図４（Ｃ）に示すように、可動部３１ｂのいずれかの穴部３１ｃにレンチ（不図示）を差し込んで可動部３１ｂの回転角を調整することで、スペーサ３１の高さを調整できる。そして、鏡筒モジュール２３の開口２３ａ中に設置されているスペーサ３１の高さを低くすることで、スペーサ３１を開口２３ａから容易に取り外すことができる。
【００２７】
図２（Ａ）に戻り、円筒部２３ｃの外面の開口２３ａの近傍の位置、ここでは複数のスペーサ３１に近接した底板部２３ｂ側の位置及び上板部２３ｄ側の位置（対向する２つの辺の近傍）に、それぞれ歪みゲージ３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ，３２Ｄ，３２Ｅ及び歪みゲージ３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅが対向するように固定されている。
【００２８】
また、リング状のレンズホルダ２５には、中央に保持されたレンズＬ１を固定するための押さえ部３５がほぼ等角度間隔で３箇所に設けられている。
図２（Ｂ）に示すように、レンズホルダ２５の−Ｘ方向の側面に、ほぼ対称にＸ軸にほぼ平行に２箇所の切り欠き部２５ｄ，２５ｅが形成され、レンズホルダ２５の＋Ｘ方向の側面の中央部にＸ軸にほぼ平行に切り欠き部２５ｆが形成されている。さらに、レンズホルダ２５のＹ方向の両方の側面はほぼＸ軸に平行な平坦部２５ｂ，２５ｃに形成され、平坦部２５ｂ，２５ｃのＹ方向の間隔は開口２３ａのＹ方向の幅よりも狭く設定されている。従って、鏡筒モジュール２３の開口２３ａから全部のスペーサ３１を取り外すことによって、レンズホルダ２５は、開口２３ａを通して鏡筒モジュール２３の外に取り出すことができる。
【００２９】
また、交換装置１７は、レンズホルダ２５と、鏡筒モジュール２３の底板部２３ｂの上面に投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを囲むようにほぼ等角度間隔で固定された３つのレバー式駆動部４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃと、レバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃとレンズホルダ２５とを着脱可能に連結する連結部３９（図４（Ａ）参照）と、底板部２３ｂの上面にＸ軸にほぼ平行に配置されて、開口２３ａの位置と連結部３９（レンズホルダ２５の設置位置）との間でレンズホルダ２５の移動経路を規定する２本のレール状のガイド部材４１Ａ，４１Ｂとを有する。レンズホルダ２５はレバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃの上部の連結部３９の上端に、レンズホルダ２５の切り欠き部２５ｆ，２５ｄ，２５ｅ中に配置されるボルト３８によって、着脱可能に固定されている。レンズホルダ２５の切り欠き部２５ｄ，２５ｅの近傍の鏡筒モジュール２３の円筒部２３ｃには、不図示の工具を差し込んでボルト３８の締結又は解除を行うための作業用開口２３ｇ，２３ｈが形成されている。切り欠き部２５ｆ内のボルト３８の締結等は開口２３ａを通して行うことができる。
【００３０】
レンズホルダ２５のレンズＬ１が保持されている部分とボルト３８によって連結部３９に固定される部分との間には、それぞれスリット２５ｇ，２５ｈ，２５ｉが形成されている。これによって、ボルト３８でレンズホルダ２５を連結部３９（レバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃ）に固定したときに、レンズホルダ２５に保持されているレンズＬ１に加わる応力を低減できる。
【００３１】
また、レバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃは、それぞれ連結部３９を介してレンズホルダ２５の光軸ＡＸの回りの円周方向の位置及びＺ方向の位置（２自由度の位置）を調整可能である（詳細後述）。これによって、鏡筒モジュール２３に対してレンズホルダ２５（レンズＬ１）の６自由度の相対位置（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の位置、及びθｘ方向、θｙ方向、θｚ方向の回転角）を調整可能である。
【００３２】
また、ガイド部材４１Ａ，４１Ｂの上面にはほぼＸ軸に平行にＶ溝４１Ａａ，４１Ｂａが形成され（図３（Ｂ）参照）、レンズホルダ２５の底面にＶ溝４１Ａａ，４１Ｂａに係合する球体４５Ａ，４５Ｂが埋め込まれている。この構成によって、レンズホルダ２５はガイド部材４１Ａ，４１Ｂに沿ってＸ方向に容易に移動できる。なお、レンズホルダ２５の位置が目標位置に設置された状態では、ガイド部材４１Ａ，４１Ｂは、レンズホルダ２５から離れる方向に降下しており（詳細後述）、レンズホルダ２５とガイド部材４１Ａ，４１Ｂとは離れている。ガイド部材４１Ａ，４１Ｂの近傍の円筒部２３ｃには、ガイド部材４１Ａ，４１Ｂの上昇又は降下を行うための工具を差し込むための作業用開口２３ｉ，２３ｊが形成されている。
【００３３】
また、図２（Ｂ）において、鏡筒モジュール２３の内面に、レンズホルダ２５の−Ｘ方向の端部２５ａとのＸ方向の間隔を非接触に計測するギャップセンサ３６Ａと、レンズホルダ２５の一方の平坦部２５ｂのＸ方向に離れた２箇所の位置で、平坦部２５ｂとのＹ方向の間隔を非接触に計測するギャップセンサ３６Ｂ，３６Ｃとが不図示の連結部材を介して固定されている。ギャップセンサ３６Ａ〜３６Ｃとしては、静電容量型又は渦電流型等のセンサを使用可能である。ギャップセンサ３６Ａ〜３６Ｃによって、鏡筒モジュール２３に対するレンズホルダ２５のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を計測できる。なお、さらにレンズホルダ２５の上面の外周部の３箇所でＺ方向の位置を計測する３つのギャップセンサ（不図示）を設けてもよい。これらの６個のギャップセンサによって、鏡筒モジュール２３に対するレンズホルダ２５の６自由度の相対位置を計測できる。
【００３４】
次に、図３（Ａ）は、図２（Ａ）の鏡筒モジュール２３からレンズホルダ２５を取り出した状態を示す斜視図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の鏡筒モジュール２３等を示す平面図である。図３（Ａ）に示すように、円筒部２３ｃの作業用開口２３ｉ，２３ｊを通してガイド部材４１Ａ，４１ＢをＺ方向に移動するための工具４３Ａ，４３Ｂが差し込まれている。図３（Ｂ）に示すように、レバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃは、鏡筒モジュール２３の底板部２３ｂの開口２３ｋを囲むようにほぼ等角度間隔で固定され、ガイド部材４１Ａ，４１Ｂはそれぞれレバー式駆動部４０Ｂ，４０Ｃと円筒部２３ｃの開口２３ａとの間に配置されている。レバー式駆動部４０Ｂ及び４０Ｃはそれぞれレバー式駆動部４０Ａを時計回り及び反時計回りにほぼ１２０°回転した構成であるあるため、図３（Ｂ）のＡＡ線に沿う断面図である図４（Ａ）を参照して、レバー式駆動部４０Ａの構成につき説明する。
【００３５】
なお、鏡筒モジュール２３の円筒部２３ｃには、外部から後述のレバー式駆動部４０Ａ〜４０ＣのＺ位置調整用のワッシャ部材４８Ａ，４８Ｂの交換、追加、又は削減を行うための交換用開口２３ｋ，２３ｌ，２３ｍ等も形成されている。
図４（Ａ）において、レバー式駆動部４０Ａは、鏡筒モジュール２３の底板部２３ｂの上面に２箇所のボルト４７によって固定された基部４６ｃと、基部４６ｃから−Ｙ方向に延在するＹ駆動レバー部４６ａと、基部４６ｃから＋Ｙ方向に延在するＺ駆動レバー部４６ｂと、Ｙ駆動レバー部４６ａのＺ方向の変位をＹ方向の変位に変換する変換部４６ｄと、Ｚ駆動レバー部４６ｂの＋Ｚ方向（又は−Ｚ方向）の変位を−Ｚ方向（又は＋Ｚ方向）の変位に変換する変換部４６ｅと、変換部４６ｄ及び４６ｅにそれぞれＹ方向及びＺ方向で連結された変位部４６ｆとを有する。変位部４６ｆの上面に連結部３９が一体的に固定され、連結部３９の上面にレンズホルダ２５を固定するためのボルト３８が係合するネジ穴４２が形成されている。レバー式駆動部４０Ａ及び連結部３９は、例えば一体的に形成され、変換部４６ｄ，４６ｅの境界部にスリット４６ｇ，４６ｈが形成されている。スリット４６ｇ，４６ｈは例えばワイヤーカット等によって形成可能である。
【００３６】
レバー式駆動部４０Ａにおいては、基部４６ｃとＹ駆動レバー部４６ａとの間に実質的にヒンジ部ｈａが形成されるため、Ｙ駆動レバー部４６ａの先端部のＺ位置を調整することで、その移動量の数分の１の量で連結部３９（ひいてはレンズホルダ２５）のＹ方向の位置を調整できる。さらに、基部４６ｃとＺ駆動レバー部４６ｂとの間に実質的にヒンジ部ｈｂが形成されるため、Ｚ駆動レバー部４６ｂの先端部のＺ位置を調整することで、その移動量の数分の１の量で連結部３９（ひいてはレンズホルダ２５）のＺ位置を調整できる。この場合、Ｙ（Ｚ）駆動レバー部４６ａ，４６ｂのＺ位置は、例えばＹ（Ｚ）駆動レバー部４６ａ，４６ｂと底板部２３ｂとの間に厚さが可変のワッシャ部材４８Ａ，４８Ｂを設置することで調整可能である。なお、レバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃのより詳細な構成は、例えば米国特許第７，１５４，６８４号明細書に開示されている。また、ワッシャ部材４８Ａ，４８Ｂの代わりに、アクチュエータ（例えば、ピエゾ素子等）を用いて、レバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃを電動駆動してもよい。
【００３７】
鏡筒モジュール２３の円筒部２３ｃには、外部からレバー式駆動部４０Ａ〜４０ＣのＹ駆動レバー部及びＺ駆動レバー部のＺ位置を調整するための調整工具を差し込むための作業用開口（不図示）も形成されている。なお、Ｙ（Ｚ）駆動レバー部４６ａ，４６ｂの先端部に高さ調整用のボルト等を設けてもよい。
次に、図３（Ｂ）のガイド部材４１Ａ，４１Ｂ及び工具４３Ａ，４３Ｂは同じ構成であるため、図３（Ｂ）のＢＢ線に沿う断面図である図４（Ｂ）を参照して、ガイド部材４１Ａ及び工具４３Ａの構成につき説明する。
【００３８】
図４（Ｂ）において、ガイド部材４１Ａの底面の中央に凹部４１Ａｂが形成され、凹部４１Ａｂに工具４３Ａの先端の楕円部４３Ａａが差し込まれている。また、ガイド部材４１Ａの底面に凹部４１ＡｂをＸ方向に挟むようにロッド状のガイドピン４４Ａ，４４Ｂが固定され、ガイドピン４４Ａ，４４Ｂは鏡筒モジュール２３の底板部２３ｂに設けられたガイド穴２３ｂ１，２３ｂ２に緩く嵌合している。この構成によって、ガイド部材４１Ａは底板部２３ｂの上面に載置された位置ＰＡ１と、Ｖ溝４１Ａａがレンズホルダ２５の球体４５Ａに接触する２点鎖線で示す位置ＰＡ２との間でＺ方向に移動可能である。また、ガイド部材４１Ａが位置ＰＡ１にあるときには、工具４３Ａの楕円部４３Ａａは短辺方向が凹部４１Ａｂの高さ方向に設定されている。そして、ガイド部材４１Ａを位置ＰＡ２に移動するには、位置ＰＡ３で示すように、工具４３Ａを回転して工具４３Ａの楕円部４３Ａａの長辺方向を凹部４１Ａｂの高さ方向に合わせればよい。
【００３９】
次に、投影光学装置１８において、投影光学系ＰＬのレンズＬ１を保持するレンズホルダ２５を交換する動作の一例につき説明する。ここでは、レンズホルダ２５及びレンズＬ１を取り外した後、レンズホルダ２５とレンズＬ１とを一体的に保持した状態でレンズＬ１の形状補正及び／又はコーティング膜の再形成等を行ってから、補正後のレンズＬ１を保持するレンズホルダ２５を再び投影光学系ＰＬの鏡筒モジュール２３内に戻す場合につき説明する。
【００４０】
この場合、露光装置１００の露光動作を停止した状態で、まず図２（Ｂ）において、ギャップセンサ３６Ａ〜３６Ｃを外部の計測部３７に接続し、ギャップセンサ３６Ａ〜３６Ｃとレンズホルダ２５との間隔Ｌｇ１，Ｌｇ２，Ｌｇ３を計測し、計測結果を例えば主制御系１４の記憶装置に記憶する。この動作と並行して、図２（Ａ）の歪みゲージ３２Ａ〜３２Ｅ，３３Ａ〜３３Ｅを外部の計測部３４に接続し、鏡筒モジュール２３の開口２３ａの近傍における歪み量ｄ１Ａ〜ｄ１Ｅ及びｄ２Ａ〜ｄ２Ｅを計測し、計測結果を例えば主制御系１４の記憶装置に記憶する。その後、スペーサ３１の高さを下げて、開口２３ａから全部のスペーサ３１を取り外し、レンズホルダ２５を固定しているボルト３８を取り外す。
【００４１】
次に、円筒部２３ｃの作業用開口２３ｉ，２３ｊに図３（Ａ）の工具４３Ａ，４３Ｂを差し込み、ガイド部材４１Ａ，４１ＢのＶ溝４１Ａａ，４１Ｂａがレンズホルダ２５の底面の球体４５Ａ，４５Ｂに接触するように、ガイド部材４１Ａ，４１Ｂを上昇させる（図４（Ｂ）参照）。この状態で、レンズホルダ２５を開口２３ａ側に移動し、図５に矢印Ａ１で示すように、レンズホルダ２５を開口２３ａを通して鏡筒モジュール２３の外部に取り出す。その後、ガイド部材４１Ａ，４１Ｂは底板部２３ｂの上面に載置される。また、レンズホルダ２５にレンズＬ１を保持した状態で、レンズＬ１に対して形状の補正及び／又はコーティング膜の再形成等の補正処理が行われる。
【００４２】
次に、補正後のレンズＬ１を保持したレンズホルダ２５を鏡筒モジュール２３に戻すために、円筒部２３ｃの作業用開口２３ｉ，２３ｊに図３（Ａ）の工具４３Ａ，４３Ｂを差し込み、ガイド部材４１Ａ，４１Ｂを＋Ｚ方向に上昇させる。この状態で、図５に矢印Ａ２で示すように、開口２３ａにレンズホルダ２５を差し込み、レンズホルダ２５の球体４５Ａ，４５Ｂをガイド部材４１Ａ，４１ＢのＶ溝４１Ａａ，４１Ｂａに載置し、ガイド部材４１Ａ，４１Ｂに沿ってレンズホルダ２５を−Ｘ方向に移動して、レンズホルダ２５の切り欠き部２５ｆ，２５ｄ，２５ｅをレバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃの上部の連結部３９の上端に移動する。その後、ガイド部材４１Ａ，４１Ｂは底板部２３ｂの上面に戻される。
【００４３】
次に、図２（Ｂ）に示すように、ギャップセンサ３６Ａ〜３６Ｃを外部の計測部３７に接続し、ギャップセンサ３６Ａ〜３６Ｃとレンズホルダ２５との間隔Ｌｇ１Ａ，Ｌｇ２Ａ，Ｌｇ３Ａを計測し、計測結果をレンズホルダ２５の交換前に計測されて主制御系１４の記憶装置に記憶されている計測値Ｌｇ１，Ｌｇ２，Ｌｇ３と比較する。そして、計測される間隔Ｌｇ１Ａ〜Ｌｇ３Ａと記憶してある間隔Ｌｇ１〜Ｌｇ３との差の絶対値が所定の許容範囲（例えば数μｍ）内になるまで、レンズホルダ２５のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を調整する。この後、レンズホルダ２５は３箇所のボルト３８によってレバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃ上の連結部３９に固定される。
【００４４】
この後、間隔の計測値Ｌｇ１Ａ〜Ｌｇ３Ａと記憶してある間隔Ｌｇ１〜Ｌｇ３との差をさらに小さくするために、レバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃによってレンズホルダ２５のＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を調整してもよい。また、レンズホルダ２５の交換前にレンズホルダ２５の３箇所のＺ方向の位置も計測して記憶してある場合には、交換後のＺ方向の位置の計測値と記憶してある計測値との差が小さくなるように、レバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃを駆動してもよい。
【００４５】
その後、図２（Ａ）に示すように、鏡筒モジュール２３の開口２３ａに複数のスペーサ３１を装着する。この場合、歪みゲージ３２Ａ〜３２Ｅ，３３Ａ〜３３Ｅを外部の図２（Ｂ）の計測部３４に接続し、それぞれ歪み量ｄ３Ａ〜ｄ３Ｅ及びｄ４Ａ〜ｄ４Ｅを計測し、計測結果をレンズホルダ２５の交換前の計測値ｄ１Ａ〜ｄ１Ｅ及びｄ２Ａ〜ｄ２Ｅと比較する。この際に、通常、開口２３ａの下方の歪みゲージ３２Ａ〜３２Ｅの計測値には大きな変化はないため、主に開口２３ａの上方の歪みゲージ３３Ａ〜３３Ｅで計測される歪み量ｄ４Ａ〜ｄ４Ｅと交換前の計測値ｄ２Ａ〜ｄ２Ｅとの差の絶対値が所定の第１の許容範囲内に入るように、対応するスペーサ３１の高さを調整する。
【００４６】
また、開口２３ａの下方の歪みゲージ３２Ａ〜３２Ｅで計測される歪み量ｄ３Ａ〜ｄ３Ｅが交換前の計測値から所定の第２の許容範囲を超えて変化している場合には、例えばスペーサ３１の開口２３ａ内の円周方向の位置を調整してもよい。このように開口２３ａ内に複数のスペーサ３１を設置して、歪みゲージ３２Ａ〜３２Ｅ，３３Ａ〜３３Ｅで計測される鏡筒モジュール２３の歪み量をレンズホルダ２５の交換前の歪み量とほぼ同じ値に戻すことによって、鏡筒モジュール２３の歪みが低減されて、レンズホルダ２５の交換が完了する。
【００４７】
なお、鏡筒モジュール２３からレンズホルダ２５を取り出した後、レンズホルダ２５のレンズＬ１を別の同じ仕様の新しいレンズと交換し、新しいレンズが装着されたレンズホルダ２５を開口２３ａを通して鏡筒モジュール２３内に戻す動作も、上記の交換動作と同様に行うことができる。
本実施形態の効果等は以下の通りである。
【００４８】
（１）本実施形態の投影光学装置１８は、複数のレンズＬ１〜Ｌ３（光学素子）を備える光学装置であって、複数のレンズＬ１〜Ｌ３のうち正の屈折力を持つレンズＬ１を収容するとともに、レンズＬ１が通過可能な開口２３ａが側面に形成された鏡筒モジュール２３と、鏡筒モジュール２３の剛性を強化するスペーサ３１（剛性強化機構）とを備えている。
【００４９】
投影光学装置１８によれば、鏡筒モジュール２３の開口２３ａに直接に案内部材を設ける必要がないため、交換可能なレンズＬ１が収納される鏡筒モジュール２３を含む鏡筒機構２０の大型化が抑制できる。また、レンズＬ１の交換の前後で、スペーサ３１によって鏡筒モジュール２３の剛性を高めることができるため、鏡筒モジュール２３の変形によるレンズＬ１の位置変動、ひいては投影光学系ＰＬの結像特性の劣化を抑制できる。
【００５０】
（２）なお、鏡筒モジュール２３の開口２３ａに設置する着脱可能で、高さが可変のスペーサ３１の個数は任意であり、開口２３ａには一つのスペーサ３１を設置するのみでもよい。
（３）また、鏡筒モジュール２３の変形量を検出するために開口２３ａの対向する２辺の周囲にそれぞれ歪みゲージ３２Ａ〜３２Ｅ及び３３Ａ〜３３Ｅ（変形量検出センサ）が設けられているため、これらの計測値に基づいてスペーサ３１の高さを正確に調整できる。なお、歪みゲージ３２Ａ〜３２Ｅ，３３Ａ〜３３Ｅの個数は任意であり、例えば開口２３ａの中央部の近傍にのみ１対の歪みゲージ３２Ｃ，３３Ｃを設けておいてもよい。さらに、鏡筒モジュール２３の開口２３ａの周囲において、例えば上辺の近傍にのみ歪みゲージ３３Ａ〜３３Ｅ（又は３３Ｃのみ）を設けてもよい。
【００５１】
また、例えばスペーサ３１にそれぞれロードセル（荷重センサ）を組み込んでおく場合には、鏡筒モジュール２３には歪みゲージ３２Ａ〜３２Ｅ，３３Ａ〜３３Ｅを設ける必要はない。
（４）また、鏡筒モジュール２３の上下のフランジ部材２２（第２鏡筒モジュール）及び／又は鏡筒モジュール２４（第３鏡筒モジュール）にもそれぞれ内部のレンズＬ３及び／又はＬ２を交換するための開口を形成しておき、これらの開口にもスペーサ３１と同様のスペーサを設置してもよい。さらに、フランジ部材２２及び鏡筒モジュール２４にもそれぞれ交換装置１７と同様のレンズＬ３，Ｌ２を交換する機構を設けてもよい。
【００５２】
（５）また、本実施形態の交換装置１７は、鏡筒モジュール２３を含む鏡筒機構２０内に交換可能に配置された少なくとも１つのレンズＬ１の交換装置である。そして、交換装置１７は、レンズＬ１を保持し、鏡筒モジュール２３の側面に形成された開口２３ａを介して、鏡筒モジュール２３の内部に移動可能なレンズホルダ２５（保持部材）と、鏡筒モジュール２３内に設けられて、レンズホルダ２５を着脱可能に支持する３箇所の連結部３９（支持部材）と、連結部３９を介して、レンズＬ１（レンズホルダ２５）の位置を調整する調整機構としてのレバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃと、鏡筒モジュール２３内に設けられて、開口２３ａの位置と連結部３９との間でレンズホルダ２５の移動経路を規定するガイド部材４１Ａ，４１Ｂと、を備えている。
【００５３】
交換装置１７によれば、鏡筒モジュール２３の開口２３ａに直接に案内部材を設ける必要がないため、交換可能なレンズＬ１が収納される鏡筒機構２０の大型化が抑制できる。また、交換対象のレンズＬ１はレンズホルダ２５と一体的に交換されるため、交換後には、レンズホルダ２５と鏡筒モジュール２３との位置関係をほぼ元の位置関係に戻すだけで、レンズＬ１の位置の再現性、又は位置決め精度を向上できる。
【００５４】
（６）また、ガイド部材４１Ａ，４１Ｂは、互いに平行に配置された２本のレール状部材であり、交換装置１７は、ガイド部材４１Ａ，４１Ｂをレンズホルダ２５の球体４５Ａ，４５Ｂに接触可能な位置ＰＡ２と、レンズホルダ２５に接触しない底板部２３ｂの上面の位置ＰＡ１との間で移動するガイドピン４４Ａ，４４Ｂを含む移動機構を備えている。従って、レンズホルダ２５を目標とする位置に設置した後は、ガイド部材４１Ａ，４１Ｂがレンズホルダ２５に影響を与えることがない。
【００５５】
（７）また、レバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃは、鏡筒モジュール２３に対するレンズホルダ２５の６自由度の位置を調整できるため、レンズホルダ２５の目標とする位置に対する任意の位置ずれ量を補正可能である。
なお、レバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃの代わりに、例えば全体としてレンズホルダ２５の３自由度の位置（例えばＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角）を補正する調整機構を設けてもよい。
【００５６】
（８）また、本実施形態の露光装置１００は、投影光学系ＰＬ及び交換装置１７を含む投影光学装置１８を備えている。従って、投影光学系ＰＬの鏡筒機構２０を大型化することなく、投影光学系ＰＬ中のレンズの交換を容易に行うことができるとともに、交換後のレンズの位置決めを迅速に行うことができ、メンテナンスを効率的に行うことができる。
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態につき図６を参照して説明する。本実施形態は、図１の投影光学系ＰＬの鏡筒モジュール２３内のレンズＬ１を交換する交換装置１７の代わりに設置できる交換装置に本発明を適用したものである。以下、図６において図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５７】
図６は、本実施形態のレンズＬ１を収納する鏡筒モジュール２３、及びレンズＬ１を交換する交換装置１７Ａを示す斜視図である。図６において、リング状のレンズホルダ２５ＡにレンズＬ１が保持され、レンズホルダ２５Ａは、金属製の平板状の取り付け板５０の外周部に等角度間隔でレバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃが固定され、レバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃの上部にボルト３８を介してレンズホルダ２５Ａが固定されている。図６における取り付け板５０の回転角は、鏡筒モジュール２３内に設置されている状態での回転角と同じである。レンズＬ１の下方の取り付け板５０の部分には照明光を通すための開口５０ａが形成され、取り付け板５０の−Ｘ方向及び＋Ｙ方向の側面が互いに直交する平坦部５０ｂ及び５０ｃに加工されている。また、取り付け板５０の±Ｙ方向の端部にそれぞれ２箇所及び１箇所のボルト用の開口５０ｄが形成されている。本実施形態では、取り付け板５０、レバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃ、及びレンズホルダ２５Ａ（レンズＬ１）を含む可動部が一体的に鏡筒モジュール２３から取り外される。
【００５８】
また、鏡筒モジュール２３の円筒部２３ｃには、レンズホルダ２５Ａ及び取り付け板５０を含む可動部を通す開口２３ａが形成され、底板部２３ｂの上面の−Ｘ方向の端部及び＋Ｙ方向の端部にそれぞれＹ軸及びＸ軸に平行なロッド状のガイド部材５１及び５２が固定されている。さらに、底板部２３ｂにおいて取り付け板５０の３箇所の開口５０ｄが位置決めされる位置に、それぞれボルト５３に係合するネジ穴５５が形成されている。そして、それらのネジ穴５５に近い円筒部２３ｃの領域にそれぞれボルト５３の締結及び解除を行う工具を差し込むための作業用開口５４ａ，５４ｂ，５４ｃが形成されている。
【００５９】
本実施形態では、交換後のレンズＬ１を保持するレンズホルダ２５Ａ及び取り付け板５０を開口２３ａを通して鏡筒モジュール２３内に配置した後、取り付け板５０の平坦部５０ｃをガイド部材５２に接触させながら取り付け板５０を−Ｘ方向に移動する。そして、取り付け板５０の平坦部５０ｂがガイド部材５１に接触するまで取り付け板５０を移動する。その後、取り付け板５０の平坦部５０ｂ，５０ｃがそれぞれガイド部材５１，５２に接触している状態で、３箇所のボルト５３によって取り付け板５０を鏡筒モジュール２３の底板部２３ｂに固定する。
【００６０】
この実施形態においても、鏡筒モジュール２３には、鏡筒モジュール２３とレンズホルダ２５ＡとのＸ方向、Ｙ方向、θｚ方向の相対位置を計測するギャップセンサ（不図示）が設けられている。そして、これらのギャップセンサで計測される位置と、交換前の計測値との差が所定の許容範囲内に収まるように、レバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃが駆動される。このため、図６において、鏡筒モジュール２３の円筒部２３ｃには、外部からレバー式駆動部４０Ａ〜４０ＣのＺ位置調整用のワッシャ部材４８Ａ，４８Ｂ（図４（Ａ）参照）の交換、追加、又は削減を行うための交換用開口２３ｋ，２３ｌ，２３ｍ等も形成されている。
【００６１】
上述のように、本実施形態の交換装置１７Ａは、図１の鏡筒機構２０の鏡筒モジュール２３内に交換可能に配置されたレンズＬ１（光学素子）の交換装置である。交換装置１７Ａは、レンズＬ１の位置を調整可能なレバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃ（調整機構）と、レバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃを介してレンズＬ１を保持するととともに、鏡筒モジュール２３の側面に形成された開口２３ａを介して、鏡筒モジュール２３の内部に移動可能な取り付け板５０（保持部材）と、鏡筒モジュール２３内に設けられて、開口２３ａの位置と鏡筒モジュール２３の内部の設置位置との間で取り付け板５０の移動経路を規定するガイド部材５１，５２と、鏡筒モジュール２３のその設置位置に取り付け板５０を固定するボルト５３（固定機構）とを備えている。
【００６２】
交換装置１７Ａによれば、交換装置１７と同様に鏡筒機構２０の大型化が抑制できる。また、交換対象のレンズＬ１は取り付け板５０と一体的に交換されるため、交換後には、取り付け板５０と鏡筒モジュール２３との位置関係をほぼ元の位置関係に戻すだけで、レンズＬ１の位置の再現性又は位置決め精度を向上できる。
なお、交換装置１７Ａにおいても、ガイド部材５１，５２の代わりに、図２（Ｂ）のガイド部材４１Ａ，４１Ｂと同様のＶ溝が形成されたレール状のガイド部材を設けても良い。ただし、この２つのガイド部材は、取り付け板５０のＹ方向の側面に接するように配置され、取り付け板５０が目標位置に設置された状態で、これらのガイド部材を例えば外側に退避するための移動機構が設けられる。
【００６３】
本実施形態においても、６自由度のレバー式駆動部４０Ａ〜４０Ｃの代わりに、例えば全体として３自由度でレンズホルダ２５Ａの位置を調整する調整機構を設けてもよい。
また、図１の露光装置１００の投影光学装置１８において、レンズＬ１を交換するために交換装置１７Ａを備えてもよい。この場合にも、投影光学装置１８のメンテナンスを効率的に行うことができる。
【００６４】
なお、上記の各実施形態においては以下のような変形が可能である。
（１）交換装置１７，１７Ａは正の屈折力（又は負の屈折力でもよい）を持つレンズＬ１を保持するために設けられているが、屈折力のない平板状の光学素子の交換を行うために交換装置１７，１７Ａを使用してもよい。
（２）投影光学系ＰＬが反射屈折系であるような場合には、その中のミラーの交換を行うために交換装置１７，１７Ａを使用してもよい。
【００６５】
（３）交換装置１７，１７Ａは、照明光学系４中のレンズを交換する場合にも使用できる。
次に、上記の実施形態の露光装置１００を用いて半導体デバイス（電子デバイス）を製造する場合、この半導体デバイスは、図７に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいてマスク（レチクル）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造するステップ２２３、露光装置１００によりレチクルのパターンをレジストが塗布された基板（感光基板）に露光する工程、露光した基板を現像してレジストパターンを形成する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。
【００６６】
言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置を用いて基板（ウエハ）上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理することとを含んでいる。このとき、その露光装置では投影光学系ＰＬ中の所定の光学素子を容易に交換できるとともに、メンテナンスを効率的に行うことができるため、微細パターンを有するデバイスを高精度に、かつ安価に製造できる。
【００６７】
なお、本発明は、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書等に開示される液浸型露光装置の投影光学系中のレンズを交換する場合にも適用することができる。また、本発明は、走査型の露光装置のみならず、一括露光型の露光装置（ステッパー等）等にも適用することができる。また、本発明は、波長数ｎｍ〜１００ｎｍ程度の極端紫外光（ＥＵＶ光）を露光光として用いる投影露光装置の投影光学系のミラーを交換する場合にも適用できる。これらの場合に、投影光学系の投影倍率は縮小のみならず、等倍でも拡大でもよい。
【００６８】
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光装置にも適用することができる。
【００６９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７０】
Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＰＬ…投影光学系、１７，１７Ａ…レンズの交換装置１７、１８…投影光学装置、２０…鏡筒機構、２３…鏡筒モジュール、２５，２５Ａ…レンズホルダ、３１…スペーサ、３２Ａ〜３２Ｅ，３３Ａ〜３３Ｅ…歪みゲージ、３６Ａ〜３６Ｃ…ギャップセンサ、４０Ａ〜４０Ｃ…レバー式駆動部、５０…取り付け板、１００…露光装置
【図１】
2011164295.tif 000003
【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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【図７】
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