(57)【要約】【課題】光学素子の温度分布を容易に高い角度分解能で制御するとともに、その温度分布を容易に調整可能とする。【解決手段】投影光学系中に配置されるレンズＬ１を有する光学装置において、レンズＬ１を保持するレンズホルダ２４と、レンズホルダ２４上のレンズＬ１の周囲に配置されたリング状のシート３１と、シート３１中に光軸ＡＸの周りに等角度間隔で８箇所に配置されたヒータ３４Ａ〜３４Ｈと、ヒータ３４Ａ〜３４Ｈに近接して配置された温度センサ３６Ａ〜３６Ｈ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】
光学素子を有する光学装置において、
前記光学素子の周囲に配置されたシート状部材と、
前記シート状部材に設けられた温度制御素子と、
を備えることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記温度制御素子は、前記シート状部材に前記光学素子の光軸を囲むように等角度間隔で複数個設けられたことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記シート状部材に設けられた温度センサを備え、
前記温度センサの計測結果に基づいて前記温度制御素子の発熱又は吸熱が制御されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
前記シート状部材は積層構造であり、前記温度制御素子及び前記温度センサは、前記シート状部材の内部に収納さ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】
前記シート状部材はリング状であ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】
前記シート状部材の一部が開いていることを特徴とする請求項５に記載の光学装置。
【請求項７】
それぞれ前記温度制御素子が設けられた複数枚の前記シート状部材を、前記温度制御素子の位置が異なるように積み重ねたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記シート状部材は、前記温度制御素子が設けられた第１のシート状部材と、前記温度センサが設けられた第２のシート状部材とを積み重ねたものであることを特徴とする請求項３に記載の光学装置。
【請求項９】
前記光学素子を支持する支持部材を備え、
前記シート状部材は前記支持部材に回転可能に装着されることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１０】
それぞれ光学素子を支持する第１及び第２の分割鏡筒を備え、
前記シート状部材は、前記第１の分割鏡筒と前記第２の分割鏡筒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９のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１１】
前記光学素子を含む光学系の光学特性を計測する光学特性計測装置と、
前記光学特性計測装置の計測結果に基づいて前記温度制御素子の発熱又は吸熱を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の光学装置。
【請求項１２】
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有する投影光学装置において、
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の光学装置を備え、
前記光学装置の前記光学素子が前記投影光学系内に配置されることを特徴とする投影光学装置。
【請求項１３】
露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターンを介して物体を露光する露光装置において、
請求項１２に記載の投影光学装置を備え、前記露光光で前記パターン及び前記投影光学装置の前記投影光学系を介して前記物体を露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
前記感光層の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、光学素子を有する光学装置に関し、例えば光学素子の温度分布を制御する機構を備えた光学装置に関する。さらに本発明は、その光学装置を備える投影光学装置、この投影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】
半導体デバイス等の各種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基板上に転写露光するために使用されるステッパー又はスキャニングステッパー等の露光装置においては、投影光学系の結像特性を所定の状態に維持するために、所定のレンズ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。このような結像特性補正機構によって補正できる結像特性は、歪曲収差や倍率等の回転対称の低い次数の収差成分である。
【０００３】
そこで、投影光学系に残存している非回転対称な収差を補正するために、投影光学系中の所定のレンズの側面の複数箇所に温度制御された気体を供給し、又はレンズの周囲にニクロム等の発熱体を設けることによって、レンズに非回転対称な熱変形を生じさせる温度調整装置を備えた露光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３６８０９１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の投影光学系のレンズ用の温度調整装置は、レンズの複数箇所に温度の異なる気体を供給するための配管が必要となり、またレンズの周囲に発熱体を固定しなければならず、機構が複雑でかつ大型であるという問題があった。そのため、レンズ側面の例えば４箇所よりも多い位置で個別に温度を制御して、レンズの温度分布をより高い角度分解能で制御することが困難であった。
さらに、一度レンズに対して温度制御装置を装着すると、レンズと温度制御装置との相対角度が実質的に固定される。したがって、残存している非回転対称な収差の計測結果に応じて、レンズの温度分布の範囲を微調整することが困難であった。
【０００６】
本発明はこのような課題に鑑み、光学素子の温度分布を容易に細かい範囲で制御可能とするか、又は光学素子の温度分布の角度を容易に調整可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、光学素子を有する光学装置において、その光学素子の周囲に配置されたシート状部材と、そのシート状部材に設けられた温度制御素子と、を備えた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、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有する投影光学装置において、本発明の第１の態様による光学装置を備え、その光学装置のその光学素子がその投影光学系内に配置され投影光学装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の第３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を介して物体を露光する露光装置において、本発明の第２の態様による投影光学装置を備え、その露光光でそのパターン及びその投影光学装置のその投影光学系を介してその物体を露光する露光装置が提供される。
また、本発明の第４の態様によれば、本発明の第３の態様による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、その感光層のパターンが形成されたその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】
【０００９】
本発明の態様によれば、シート状部材に設ける温度制御素子の個数及び配置の自由度は高いため、光学素子の温度分布を容易に高い角度分解能で制御できる。また、そのシート状部材を光学素子に対して相対的に回転することによって、その光学素子の温度分布の角度を容易に調整可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の一例の露光装置を示す一部を断面で表した図である。
【図２】図１中のレンズホルダ２４、温度制御シート２８、及び押さえリング２６Ａを示す分解斜視図である。
【図３】（Ａ）は図２の温度制御シート２８を示す平面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。
【図４】（Ａ）は投影光学系の波面収差の一例を示す図、（Ｂ）はレンズＬ１に設定される温度分布の一例を示す図である。
【図５】（Ａ）は投影光学系の波面収差の他の例を示す図、（Ｂ）はレンズＬ１に設定される温度分布の他の例を示す図である。
【図６】第１変形例の温度制御シート２８を示す平面図である。
【図７】第２変形例の温度制御シート体２８Ａを示す分解斜視図である。
【図８】第２変形例の温度制御シート体２８Ｂを示す分解斜視図である。
【図９】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】
【００１１】
以下、本発明の実施形態の一例につき図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態の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ＥＸの概略構成を示す。図１において、露光装置ＥＸ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のパターンの像をウエハＷ（基板）の表面に投影する投影光学系ＰＬ、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ＥＸ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結像特性補正装置６、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。
【００１２】
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、或いは水銀放電ランプ等も使用できる。
【００１３】
照明光学系４は、例えば米国特許出願公開第２００３／０２５８９０号明細書などに開示されるように、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、回折光学素子など）等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上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。また、通常照明、２極照明、４極照明、又は輪帯照明等の照明条件に応じて、照明光学系４内の瞳面５における照明光ＩＬの強度分布が、不図示の設定機構によって、光軸を中心とする円形領域、光軸を挟む２つの円形領域、光軸を挟む４つの円形領域、又は輪帯状の領域等でそれぞれ大きい強度となる分布に切り換えられる。
【００１４】
レチクルＲのパターン面（物体面）に形成された回路パターンのうち、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の表面（像面）の一つのショット領域内に結像投影される。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。ウエハＷは、シリコン等からなる直径が２００〜４５０ｍｍ程度の円板状の基材の表面にフォトレジスト（感光剤）を塗布したものである。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。この場合、走査露光時にレチクルＲとウエハＷとが投影光学系ＰＬに対して相対走査される方向がＹ軸に平行な方向（Ｙ方向）である。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の回りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向と呼ぶ。
【００１５】
まず、投影光学系ＰＬの物体面側において、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の移動座標位置（少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角）は、移動鏡Ｍｒ（実際にはＸ軸及びＹ軸の移動鏡を含む）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。
【００１６】
一方、投影光学系ＰＬの像面側において、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の移動座標位置（少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ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に設けられた移動鏡Ｍｗ（実際にはＸ軸及びＹ軸の移動鏡を含む）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。
【００１７】
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所定精度内に収まるように、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。
【００１８】
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上の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１９とが設けられている。
露光装置ＥＸ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上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（同期走査）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上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。
【００１９】
次に、本実施形態の投影光学系ＰＬの結像特性を補正する結像特性補正装置６の構成及び動作につき説明する。図１の結像特性補正装置６は、投影光学系ＰＬと、投影光学系ＰＬの瞳面の近傍のレンズＬ１，Ｌ２の温度分布を制御するレンズ温調装置８と、投影光学系ＰＬの回転対称な結像特性（収差）を補正する機械的な補正機構（不図示）とを備えている。レンズ温調装置８は、後述するレンズホルダ２４，２５の上面に載置された輪帯状の温度制御シート２８，３０と、これらを保持するための押さえリング２６Ａ，２６Ｂとを備えている。さらに、レンズ温調装置８は、投影光学系ＰＬの波面収差（結像特性）を計測するためにウエハステージＷＳＴに固定された波面計測装置１７と、主制御系１４に制御される結像特性制御系１６と、結像特性制御系１６からの制御情報に基づいて温度制御シート２８，３０を駆動する温度制御系１８とを備えている。
【００２０】
この場合、主制御系１４は、照明条件及び露光時間（積算露光量）の情報を結像特性制御系１６に供給し、結像特性制御系１６は、例えば１ロットのウエハの露光中に所定の時間間隔で、その情報を用いて投影光学系ＰＬのディストーション、倍率、及びコマ収差等の回転対称な収差の変動量等を計算する。結像特性制御系１６は、露光中に所定の時間間隔で、上記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、上記の機械的な補正機構（不図示）を駆動する。この機械的な補正機構は、例えば米国特許出願公開第２００６／２４４９４０号明細書に開示されているように、投影光学系ＰＬ中の所定のレンズのＺ方向の位置及びθｘ方向、θｙ方向の傾斜角を補正する機構である。
【００２１】
このように結像特性を補正しても、投影光学系ＰＬには非回転対称な波面収差等が残存している恐れがあるため、波面計測装置１７によって投影光学系ＰＬの波面収差を計測する。波面計測装置１７としては、例えば米国特許第６，５７３，９９７号明細書に開示されているシアリング干渉計又はポイント・ディフラクション・干渉計方式（ＰＤＩ法）の計測装置を使用可能である。波面計測装置１７で計測される投影光学系ＰＬの波面収差の情報は主制御系１４を介して結像特性制御系１６に供給される。
【００２２】
その残存している非回転対称な波面収差を補正又は低減するためにレンズ温調装置８が使用される。投影光学系ＰＬは、それぞれ複数の光学素子としてのレンズや収差補正板等を収納している円筒状の下部鏡筒２１及び上部鏡筒２３と、下部鏡筒２１に連結されたリング状のフランジ部材２２と、下部鏡筒２１と上部鏡筒２３との間でレンズＬ１を保持するレンズホルダ２４と、下部鏡筒２１の上部でレンズＬ３を保持するレンズホルダ（不図示）と、上部鏡筒２３の下部でレンズＬ２を保持するレンズホルダ２５とを備えている。投影光学系ＰＬのフランジ部材２２が、コラム機構の一部である支持部材２０に設けられた開口を覆うように支持部材２０に固定されている。
【００２３】
レンズホルダ２４は、ＸＹ平面にほぼ平行な輪帯状の平板部と、この平板部に固定され、レンズＬ１を収納する円筒部とを有する。その平板部の外周部が複数箇所でボルト（不図示）を介してフランジ部材２２に固定され、その円筒部の外周面にねじ部２４ａが形成されている。レンズホルダ２４の平板部の上面には、温度制御シート２８が載置される。この温度制御シート２８は、ねじ部２４ａが挿入される開口が形成された輪帯状に形成されている。温度制御シート２８は、レンズホルダ２４のねじ部２４ａを囲むように、その平板部の上面に載置され、ねじ部２４ａに係合して温度制御シート２８を固定するように、押さえリング２６Ａが装着されている。押さえリング２６Ａには、ねじ部２４ａに係合する内面のねじ部２６Ａｂ及び回転用のすり割り部２６Ａｃが形成されている。レンズホルダ２４及び押さえリング２６Ａは、例えば熱伝導性の良好な金属（例えばチタン合金等）から形成されている。
【００２４】
同様に、レンズホルダ２５の平板部の上面には、温度制御シート３０が載置される。この温度制御シート３０は、ねじ部２５ａが挿入される開口が形成された輪帯状に形成されている。温度制御シート３０は、レンズホルダ２５のねじ部２５ａを囲むように、レンズホルダ２５の平板部の上面に載置され、温度制御シート３０は、ねじ部２５ａに係合する押さえリング２６Ｂによって固定されている。上部鏡筒２３のフランジ部材２２と接する部分には、温度制御シート２８，３０と温度制御系１８とを連結するケーブルを通すとともに、温度制御シート２８を所定角度回転する際に、ねじ部２４Ａａに対して押さえリング２６Ａを緩めるために工具（不図示）を差し込むために使用可能な開口部２３ａが形成されている。温度制御シート３０の構成は、大きさを除いては温度制御シート２８と同様であるため、以下では温度制御シート２８の構成につき説明する。
【００２５】
図２は、レンズＬ１を保持するレンズホルダ２４から温度制御シート２８及び押さえリング２６Ａを取り外した状態を示す。図２において、温度制御シート２８は、耐熱性が高く可撓性を有する薄い輪帯状のシート３１の内部に、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ（レンズＬ１の光軸でもある）の回りに等角度間隔（ここでは４５°間隔）で８個のヒータ３４Ａ〜３４Ｈを配置し、かつヒータ３４Ａ〜３４Ｈに近接してそれぞれ温度センサ３６Ａ〜３６Ｈを配置して構成されている。シート３１の開口の内面３１ｂは、レンズホルダ２４のねじ部２４ａよりも僅かに大きく形成され、シート３１のほぼ−Ｘ方向の端部に、コネクタ３８（図３（Ａ）参照）を設けるための突部３１ａが形成されている。
【００２６】
図３（Ａ）は図２の温度制御シート２８を示す平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。ただし、図３（Ａ）等では、シート３１を透明な部材として表している。シート３１は実際には不透明でもよい。図３（Ｂ）に示すように、シート３１は、それぞれ輪帯状の第１シート３２Ａ及び第２シート３２Ｂを例えばシリコン系の粘着層３３を介して貼り合わせたものである。この場合、第１シート３２Ａの上面に粘着層３３を形成し、粘着層３３の上面にリード線３５を有するヒータ３４Ａ〜３４Ｈ及びリード線３７を有する温度センサ３６Ａ〜３６Ｈを配置し、その上に第２シート３２Ｂを圧着することによって、シート３２Ａ，３２Ｂの間にヒータ３４Ａ〜３４Ｈ及び温度センサ３６Ａ〜３６Ｈが収納されている。
【００２７】
シート３２Ａ，３２Ｂは、それぞれ例えばポリテトラフルオロエチレン（四フッ化エチレン又はＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂からなる厚さが数１００μｍ〜１ｍｍ程度の高耐熱性のフィルムである。また、ヒータ３４Ａ〜３４Ｈは、例えばステンレスファイバー線又はニクロム線等から形成された薄い発熱体である。温度センサ３６Ａ〜３６Ｈとしては、白金抵抗体又はサーミスタ等が使用できる。なお、シート３１は、粘着層３３を使用することなく、シート３２Ａ，３２Ｂの間にヒータ３４Ａ〜３４Ｈ及び温度センサ３６Ａ〜３６Ｈを挟んだ状態で、シート３２Ａ，３２Ｂを熱溶着して形成してもよい。
【００２８】
図３（Ａ）のヒータ３４Ａ〜３４Ｈの８対のリード線３５及び温度センサ３６Ａ〜３６Ｈの８対のリード線３７は、シート３１の突部３１ａに設けられたコネクタ３８に接続されている。コネクタ３８は、不図示のケーブルを介して図１の温度制御系１８に接続されている。温度制御系１８は、結像特性制御系１６から供給される温度分布情報に基づいて、温度センサ３６Ａ〜３６Ｈで計測される温度がそれぞれ目標温度になるように対応するヒータ３４Ａ〜３４Ｈの発熱量（電流）を制御する。ヒータ３４Ａ〜３４Ｈの発熱量（温度）を個別に制御することによって、温度制御シート２８の内部にあるレンズＬ１の温度分布をほぼ４５°（＝３６０°／８）の間隔（分解能）で制御可能である。さらに、図１の押さえリング２６Ａを緩めた状態で、図３（Ａ）のシート３１の突部３１ａをθｚ方向に回転することによって、レンズＬ１の温度分布を回転させることも可能である。同様に、図１の温度制御シート３０を用いることによって、レンズＬ２の温度分布をほぼ４５°の間隔で制御可能であり、かつその温度分布を回転可能である。
【００２９】
次に、露光装置ＥＸにおいて、レンズ温調装置８を用いてレンズＬ１の温度分布を制御する動作の一例につき説明する。この場合、例えば露光工程の途中で、ウエハステージＷＳＴを駆動して波面計測装置１７を投影光学系ＰＬの露光領域に移動し、必要に応じてレチクルＲを評価用パターンが形成されたテストレチクル（不図示）と交換する。そして、波面計測装置１７を用いて投影光学系ＰＬの残存している波面収差を計測する。この計測結果は主制御系１４から結像特性制御系１６に供給される。
【００３０】
図４（Ａ）の波面ＷＡＡは、投影光学系ＰＬの瞳面（レンズＬ１の近傍の面）における波面収差の計測結果の一例を示す。波面ＷＡＡは、光軸ＡＸを中心にＸ方向に伸びた非回転対称な波面である。すなわち、レンズＬ１におけるＹ方向の温度がＸ方向の温度に比べて高い状態である。結像特性制御系１６は、波面ＷＡＡを回転対称な波面に補正するためのレンズＬ１の温度分布を計算し、計算結果を温度制御系１８に供給する。なお、種々の非回転対称な波面を回転対称な波面に補正するためのレンズＬ１の温度分布は、予め実験的に求めておいてもよい。
【００３１】
ここでは、波面ＷＡＡを補正するためのレンズＬ１の温度分布は、図４（Ｂ）に示すように、Ｘ方向に細長い楕円形の領域３９Ａの温度がそれ以外の領域よりも所定温度だけ高くなる分布であるとする。このとき温度制御系１８は、温度制御シート２８のうちのレンズＬ１をＸ方向に挟む２箇所のヒータ３４Ａ，３４Ｅの温度をその所定温度に応じた温度だけ高く設定する。この後、レンズＬ１が熱変形したと想定される時間が経過した後、再び、波面計測装置１７を用いて投影光学系ＰＬの波面収差を計測する。この計測結果によって、投影光学系ＰＬの波面収差が回転対称になっている場合には、結像特性制御系１６は、その回転対称な波面収差（例えばディストーション等）を上記の機械式の補正機構を介して補正する。
【００３２】
一方、その計測された波面収差がまだ許容範囲を超えて非回転対称である場合には、その波面収差に応じて、結像特性制御系１６は温度制御系１８を介して温度制御シート２８のヒータ３４Ａ〜３４Ｈの温度を制御する。これによって、レンズＬ１の温度分布は、図４（Ｂ）の楕円状の領域３９Ａ，３９Ｂ，３９Ｃ，３９Ｄのいずれか、又はこれらの領域３９Ａ〜３９Ｄのうちの複数の領域の温度が高くなるように設定される。さらに、領域３９Ａ〜３９Ｄのうちの光軸ＡＸに関して半面側のいずれかの領域の温度が高くなるように設定してもよい。
【００３３】
このように、投影光学系ＰＬの波面収差が回転対称になるように、温度制御シート２８によってレンズＬ１の温度分布が制御される。
次に、図５（Ａ）の波面ＷＡＢは、投影光学系ＰＬの瞳面における波面収差の計測結果の他の例を示す。波面ＷＡＢは、光軸ＡＸを中心にＸ方向に伸びた非回転対称な波面を光軸ＡＸの回りに角度ｄφ（＜４５°／２）だけ回転したものである。この場合には、例えば図４（Ｂ）の２つの領域３９Ａ及び３９Ｂの温度の高さの割合を制御することによって、波面ＷＡＢを補正することも可能である。ただし、より正確に波面ＷＡＢを補正するために、図５（Ｂ）に示すように、レンズＬ１に対して温度制御シート２８を光軸ＡＸの回りに角度ｄφだけ回転してもよい。このためには、図１において、上部鏡筒２３の開口部２３ａを通して押さえリング２６Ａを緩めて温度制御シート２８を回転した後、押さえリング２６Ａを締めればよい。
【００３４】
そして、図５（Ｂ）において、温度制御シート２８の例えばヒータ３４Ａ，３４Ｅの温度を高めて、Ｘ軸に対して角度ｄφだけ回転した楕円状の領域３９Ａの温度を高める。これによって、レンズＬ１の温度分布も角度ｄφだけ回転した分布となり、波面ＷＡＢを回転対称な収差に高精度に制御可能である。
この場合にも、残存している回転対称な波面収差は機械式の補正機構（不図示）で補正できるため、投影光学系ＰＬの結像特性を目標とする状態に維持して、レチクルＲのパターンを常に高精度にウエハＷ上に転写できる。
【００３５】
本実施形態の効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の投影光学系ＰＬ内のレンズＬ１（光学素子）を含むレンズ温調装置８（光学装置）は、温度制御シート２８を備え、温度制御シート２８は、レンズＬ１の周囲に配置されたシート３１と、シート３１に設けられたヒータ３４Ａ〜３４Ｈ（温度制御素子）とを備えている。
【００３６】
本実施形態によれば、シート３１に設けるヒータ３４Ａ〜３４Ｈの個数及び配置の自由度は高いため、レンズＬ１の温度分布を容易に高い角度分解能で制御できる。さらに、シート３１をレンズＬ１の回りで回転することによって、レンズＬ１の温度分布の角度を容易に調整可能である。
（２）また、シート３１に光軸ＡＸの回りに等角度間隔で８個（４対）のヒータ３４Ａ〜３４Ｈを設けているため、３６０°／８の角度分解能でレンズＬ１の温度分布を制御できる。
【００３７】
なお、ヒータ３４Ａ〜３４Ｈの個数は４個（２対）以上の任意の個数（偶数個又は奇数個）でもよい。このようにヒータ３４Ａ〜３４Ｈの個数が４個以上である場合には、温度制御シート２８はレンズＬ１に対して回転できない構造であってもよい。
一方、温度制御シート２８がレンズＬ１に対して回転可能である場合には、ヒータ３４Ａ〜３４Ｈの個数は、２個以上の任意の個数でもよい。
【００３８】
また、複数のヒータ３４Ａ〜３４Ｈは、光軸ＡＸの回りに非等角度間隔で配置してもよい。
（３）また、温度制御シート２８のシート３１には、ヒータ３４Ａ〜３４Ｈに対応させて温度センサ３６Ａ〜３６Ｈが備えられ、温度センサ３６Ａ〜３６Ｈの計測結果に基づいてヒータ３４Ａ〜３４Ｈの発熱が制御されている。従って、ヒータ３４Ａ〜３４Ｈの温度を高精度に制御できる。
【００３９】
なお、例えばヒータ３４Ａ〜３４Ｈの電流値及び通電時間によってヒータ３４Ａ〜３４Ｈの温度を高精度に予測する場合には、温度センサ３６Ａ〜３６Ｈを省略してもよい。
（４）また、ヒータ３４Ａ〜３４Ｈ及び温度センサ３６Ａ〜３６Ｈは、シート３１の積層構造の２枚のシート３２Ａ，３２Ｂ間に封止（収納）されている。従って、ヒータ３４Ａ〜３４Ｈのリード線３５及び温度センサ３６Ａ〜３６Ｈのリード線３７からの脱ガスが発生することがない。なお、脱ガスが少ないリード線３５，３７を用いる場合には、シート３１を１枚のシートから形成し、このシートの一面にヒータ３４Ａ〜３４Ｈ及び温度センサ３６Ａ〜３６Ｈを固定してもよい。
【００４０】
（５）また、シート３１はリング状であるため、シート３１とレンズＬ１との位置決めが容易であるとともに、シート３１を容易に回転可能である。
（６）また、レンズ温調装置８は、レンズＬ１を支持するレンズホルダ２４を備え、シート３１はレンズホルダ２４に回転可能に装着されている。従って、シート３１（温度制御シート２８）を回転することで、レンズＬ１の温度分布を容易に回転できる。
【００４１】
なお、図１の下部鏡筒２１（分割鏡筒）と上部鏡筒２３（分割鏡筒）との間、例えばフランジ部２２と上部鏡筒２３との間にシート３１（温度制御シート２８）を配置してもよい。この場合にも、温度制御シート２８によってレンズホルダ２４を介してレンズＬ１の温度分布を制御可能である。
（７）また、レンズ温調装置８、レンズＬ１を含む投影光学系ＰＬ（光学系）の波面収差（光学特性）を計測する波面計測装置１７（光学特性計測装置）と、波面計測装置１７の計測結果に基づいてヒータ３４Ａ〜３４Ｈの発熱を制御する結像特性制御系１６及び温度制御系１８と、を備えている。
【００４２】
従って、投影光学系ＰＬの非回転対称な収差を補正するようにレンズＬ１の温度分布を制御できる。この場合、残存する回転対称な収差は容易に補正可能であるため、投影光学系ＰＬの結像特性を所望の状態に高精度に維持できる。
（８）また、本実施形態の結像特性補正装置６（投影光学系ＰＬを有する投影光学装置）は、レンズ温調装置８を備え、レンズ温調装置８のレンズＬ１が投影光学系ＰＬ内に配置されている。従って、レンズＬ１の温度分布によって、投影光学系ＰＬの非回転対称な収差を容易に補正できる。
【００４３】
また、レンズ温調装置８は、投影光学系ＰＬ中の２枚のレンズＬ１，Ｌ２の温度分布を制御可能であるため、非回転対称な収差をより高精度に補正できる。なお、レンズ温調装置８は、３つ以上の光学素子の温度分布を制御してもよい。さらに、レンズ温調装置８は、投影光学系ＰＬ中の少なくとも一つの光学素子の温度分布を制御するのみでもよい。
（９）また、露光装置ＥＸは、照明光ＩＬでレチクルＲのパターンを照明し、照明光ＩＬでそのパターンを介してウエハＷ（物体）を露光する露光装置において、本実施形態の結像特性補正装置６を備え、照明光ＩＬでそのパターン及び結像特性補正装置６の投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光するものである。本実施形態によれば、投影光学系ＰＬの結像特性を容易に所望の状態に維持できるため、レチクルＲのパターンの像を高精度にウエハＷに露光できる。
【００４４】
なお、上記の実施形態においては以下のような変形が可能である。
（１）上記の実施形態では、レンズ温調装置８の温度制御シート２８は複数のヒータ３４Ａ〜３４Ｈを備えているが、ヒータ３４Ａ〜３４Ｈの代わりに複数の吸熱素子（ペルチェ素子等）を設けてもよい。その複数の吸熱素子の吸熱量を制御することで、レンズＬ１の温度分布を制御できる。
【００４５】
（２）また、図３（Ａ）の温度制御シート２８のシート３１はリング状に閉じているが、図６に示すように、シート３１の一部にリード線３５，３７と機械的に干渉しないように切り欠き部３１ｃを設けてもよい。このようにシート３１の一部が開いている場合には、図１において、押さえリング２６Ａをレンズホルダ２４から取り外すことなく、レンズホルダ２４に対して押さえリング２６Ａを多少緩めるだけで、レンズホルダ２４と押さえリング２６Ａとの間に温度制御シート２８（シート３１）を装着できる。
【００４６】
（３）また、上記の実施形態において、図２に示す温度制御シート２８は、１枚のシート３１内に８個のヒータ３４Ａ〜３４Ｈ及び８個の温度センサ３６Ａ〜３６Ｈが設けられている。しかしながら、図７の変形例で示すように、複数枚（ここでは４枚）のリング状のシート３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，３１Ｄを積み重ねて温度制御シート体２８Ａを構成してもよい。この場合、各シート３１Ａ〜３１Ｄには、それぞれ光軸ＡＸの回りに角度が４５°ずれるように、かつ対向するように１対のヒータ３４Ａ，３４Ｅ〜３４Ｄ，３４Ｈ及び１対の温度センサ３６Ａ，３６Ｅ〜３６Ｄ，３６Ｈが設けられている。さらに、シート３１Ａ〜３１Ｄには、ヒータ３４Ａ〜３４Ｄの位置に突部３１Ａａ〜３１Ｄａが設けられている。
【００４７】
従って、突部３１Ａａ〜３１Ｄａが次第に４５°ずつずれるようにシート３１Ａ〜３１Ｄを積み重ねて温度制御シート体２８Ａを構成することによって、温度制御シート体２８Ａは、図２の温度制御シート２８の代わりにレンズＬ１の温度分布を制御するために使用可能である。この場合、シート３１Ａ〜３１Ｄの構成は同じである。さらに、積み重ねるシート３１Ａ〜３１Ｄの枚数を調整することによって、レンズＬ１の温度制御の角度分解能を高めることができる。
【００４８】
なお、この変形例においても、各シート３１Ａ〜３１Ｄの一部に切り欠き部を設け、シート３１Ａ〜３１Ｄの形状をＣ字型としてもよい。これによって、シート３１Ａ〜３１Ｄのレンズホルダに対する装着が容易になる。
（４）また、上記の実施形態において、図２に示す温度制御シート２８は、１枚のシート３１内に８個のヒータ３４Ａ〜３４Ｈ及び８個の温度センサ３６Ａ〜３６Ｈが設けられている。しかしながら、図８の変形例で示すように、２枚のリング状のシート３１Ｅ，３１Ｆを積み重ねて温度制御シート体２８Ｂを構成してもよい。この場合、１番目のシート３１Ｅには、光軸ＡＸの回りに等角度間隔で８個のヒータ３４Ａ〜３４Ｈが設けられ、２番目のシート３１Ｆには、ヒータ３４Ａ〜３４Ｈと同じ位置関係で８個の温度センサ３６Ａ〜３６Ｈが設けられている。さらに、シート３１Ｅ，３１Ｆには、同じ位置関係で突部３１Ｅａ，３１Ｆａが設けられている。
【００４９】
従って、突部３１Ｅａ，３１Ｆａが重なるようにシート３１Ｅ，３１Ｆを積み重ねて温度制御シート体２８Ｂを構成し、シート３１Ｅ，３１Ｆの内面３１Ｅｂ，３１Ｆｂを図２のレンズホルダ２４のねじ部２４ａの周囲に配置することによって、温度制御シート体２８Ｂも、レンズＬ１の温度分布を制御するために使用可能である。この場合、温度センサ３６Ａ〜３６Ｈの位置をヒータ３４Ａ〜３４Ｈの位置に完全に重ねることが可能であるため、ヒータ３４Ａ〜３４Ｈの温度制御精度を高めることができる。
【００５０】
（５）また、上記の実施形態では、温度制御シート２８等によってレンズＬ１等の屈折部材の温度制御を行っている。しかしながら、投影光学系ＰＬが反射屈折系であるような場合には、投影光学系ＰＬ中のミラー等の反射部材の温度分布を制御するために温度制御シート２８等を使用してもよい。
なお、本実施形態における温度制御シート２８は、ヒータと温度センサとを備える構成について説明したが、温度センサを省略してもよい。
次に、上記の実施形態の露光装置ＥＸ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９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ＥＸ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。
【００５１】
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の非回転対称な収差を低減できるため、微細パターンを有するデバイスを高精度に製造できる。
なお、本発明は、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書、又は欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示さる液浸型露光装置の投影光学系の収差補正を行う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。
【００５２】
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。
また、本発明は、照明光学系内の光学素子の温度を制御する場合にも適用可能である。
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、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems)、若しくはＤＮＡチップ等の各種デバイス、又はマスク（レチクル等）自体を製造するための露光装置にも広く適用できる。
【００５３】
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】
【００５４】
ＥＸ…露光装置、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＰＬ…投影光学系、Ｌ１，Ｌ２…レンズ、６…結像特性補正装置、８…レンズ温調装置、１６…結像特性制御系、１７…波面計測装置、１８…温度制御系、２４，２５…レンズホルダ、２６Ａ，２６Ｂ…押さえリング、２８，３０…温度制御シート、３１…シート、３４Ａ〜３４Ｈ…ヒータ、３６Ａ〜３６Ｈ…温度センサ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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