(57)【要約】【課題】露光熱による投影光学系内の温度ゆらぎを防ぎ，安定した像性能を維持することのできる露光装置を提供すること。 【解決手段】投影光学系内の露光光路空間（５）に光学計測手段（１３）と，前記計測結果の波形から露光光路空間（５）内の温度ゆらぎを算出する算出手段（１２）を備える。前記算出結果に基づいて，温調手段（１１）により所定の温度に調整された温調エア（１６）を投影光学系内に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系内の露光光路空間に光学計測手段を備え，前記計測結果の波形から空間内の温度ゆらぎを算出する温度ゆらぎ算出手段と，前記算出結果に基づいて投影光学系内に所定の温度の温調エアを供給する温調手段とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記算出手段の算出結果に基づいて投影光学系内に供給する温調空気の風量を調整する風量調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記算出手段の算出結果に基づいて投影光学系内に供給する温調空気の風向を調整する風向調整手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記温調手段を複数備え，投影光学系内に供給する空気の供給部を複数備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記光学計測手段を複数備え，前記計測結果の平均値から空間内の温度ゆらぎを算出する算出手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記光学計測手段がレーザー干渉計であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記投影光学系内の温度を計測する温度計測手段を少なくても１つは備え，前記温度計測結果に基づいて，投影光学系内に供給する温調空気の温度を高温あるいは低温側に調整することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
露光装置の稼働状況に基づいて，投影光学系内に供給する温調空気の温度を高温あるいは低温側に調整することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，露光装置の稼働時における光学性能の安定性向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来，露光装置の投影光学系内の温度調整手段としては，投影光学系内の温度を測定し，その温度に基づいて冷却空気を供給する手段が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−４５８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
大領域を一括で露光する露光装置の投影光学系内空間では，光学素子表面に施された膜に露光光が吸収されることによる発熱で，光学系内の空間温度が上昇する。この空間温度の上昇により，露光光の光路空間内に温度分布が生じ，光路中の空気の屈折率変化（温度ゆらぎ）が生じるため，安定した像性能が得られなくなる。
【０００５】
前記の課題に対し，図６に示すような提案がなされている。図６おいて，２３は露光光を示しており，露光光２３は原版パターンを照射したのち，反射ミラー２４〜２６により構成される反射光学系を経て，ガラス基板上のレジストを感光させる。この反射光学系内に配置された温度検出器２７の値に基づいて送風装置２８から空気を供給し，反射光学系内の熱だまりを防止して，温度ゆらぎを低減させることで像性能の低下を防ぐ。
【０００６】
しかしながら，温度検出器２７は露光光２３が実際に通る空間では障害物となってしまうため設置することはできない。そのため，温度検出器２７は露光光路から離れた空間の温度を検出しなければならず，実際の露光光路空間中の温度ゆらぎはわからないという問題がある。
【０００７】
そこで，本発明は，露光光の光路空間の温度ゆらぎを定量的に検出し，温度ゆらぎを抑制するように投影光学系内の空間を最適に温調して，安定した像性能を維持することのできる露光装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
その目的を達成するために，本発明の露光装置は，投影光学系内の露光光路空間に光学計測手段を備え，該計測結果の波形から空間内の温度ゆらぎを算出する算出手段と，該算出結果に基づいて投影光学系内に所定の温度の空気を供給する温調手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
投影光学系内の露光光路空間の温度ゆらぎを抑え，安定した像性能を維持する露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態の露光装置を示した図である。
【図２】本発明の第１実施形態の計測値ばらつきを示した図である。
【図３】本発明の第１実施形態のフローを示した図である。
【図４】本発明の第２実施形態のフローを示した図である。
【図５】本発明の第３実施形態の露光装置を示した図である。
【図６】従来の投影露光装置の概略を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に，本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態の露光装置の図である。ランプ光源より発せられた露光光１９が原版ステージ上のマスク９を照明する。照明されたマスク９上のパターンは，投影光学系により，基板ステージ上に搭載されるガラス基板１０表面に塗布されたレジストを感光させる。
【００１３】
投影光学系は筺体である鏡筒１内に露光光を反射させる折り曲げミラー２，凹面ミラー３，凸面ミラー４により構成されている。また，投影光学系には露光光路空間５を温調するために温調エア１６の吹き出し部１５およびエアを回収するリターン部１８が設けられている。温調エア１６は吹き出し部１５内に具備された温度制御センサ１４の測定値に基づき，温調手段１１により温調制御および供給されている。温調手段１１内には温度制御センサ１４の値に基づいてヒーターの加熱制御を行う温度コントローラや，循環回収されたエアを冷却する冷却器，送風ファンなどが構成されている。
【００１４】
次に，光学計測手段１３について説明する。光学計測手段１３として本実施例ではレーザー干渉計を取り上げて説明するが，光学的に計測する手段であればこれに限ったものではない。レーザー干渉計は投光部６および受光部７からなり，それぞれ鏡筒１内壁に設けられ，露光光路空間５内を通過するようにレーザー光８を発して鏡筒１内壁間の距離が測定される。計測値は温度ゆらぎ算出手段１２に送られ，処理される。
【００１５】
ここでレーザー光８が通過する露光光路５内の温度分布が十分小さい場合には温度ゆらぎも小さく，計測値の処理結果は図２（ａ）に示すように安定する。しかし，露光光による各光学素子表面での発熱によって露光光路５内では温度分布が生じ，レーザー光８が温度ゆらぎの影響を受けて計測値が図２（ｂ）のようにばらついてくる。そこで，ある所定の時間毎に計測を行い，得られた計測値ばらつき３σが最も小さくなるように温調手段１１が温調エア１６の制御温度をリアルタイムに変更する。
【００１６】
具体的な実施フローについて図３を用いて詳細に説明する。まず，初期状態での計測ばらつき３σを計測しておきＸ０とする。Ｔ０は初期の温度設定値であり，ｄＴは温度設定を変更する際の最小単位として設定する。ｄＴについては，０。０１℃単位で設定可能である。
【００１７】
本フローを開始すると，はじめにレーザー干渉計による計測が行われ計測ばらつき３σの値Ｘ１が算出される。ここでＸ１とＸ０とを比較して，Ｘ１の値が同等もしくは小さい場合にはＸ１の値を新しい初期値Ｘ０として保存しフローを終了する。
【００１８】
一方で，Ｘ１がＸ０と比較して大きくなった場合，設定温度ＴｓにＴ０−ｄＴの値を設定して再びレーザー干渉計にて計測処理を行う。そこで算出された３σ値をＸ２とする。ここで先に算出されたＸ１とＸ２と比較する。これにより設定温度の変更方向として−ｄＴというマイナス側へ変更したことが妥当かどうかの判断を行う。具体的にはＸ１とＸ２を比較したとき，Ｘ２が小さければマイナス方向への温度設定変更は正解となるが，Ｘ１が小さい場合だと逆にプラス側に設定変更しなければならないことになる。
【００１９】
前記Ｘ２が小さい場合，設定温度をさらに−ｄＴとして計測を繰り返し，計測ばらつき３σが最も小さくなるような温度設定まで変更を行う。
【００２０】
他方，Ｘ１が小さい場合には設定温度をプラス側の＋ｄＴへ変更し，計測ばらつき３σを算出して，これが最も小さくなる温度設定まで変更を行う。
【００２１】
本フローの実施のタイミングについては，通常は露光装置稼働中におけるガラス基板の受け渡しの際の非露光時に定期的に行うことが望ましいが，ｄＴを十分小さく設定すれば露光中に実施してもかまわない。それ以外でも，例えば一定時間毎や特定の時刻などの任意のタイミングで本フローを実施するように設定することも可能である。
【００２２】
本実施形態では温度ゆらぎを定量的に判断する指標としてレーザー干渉計の計測値の３σを用いたが，他にも計測値の最大最小の差で判断してもよい。その場合は，閾値を設けて前記最大最小の差が閾値内に収まるように温度設定を変更する。
【００２３】
また，鏡筒１内に設けられた温度センサ１７の値の変化と，変更すべき設定温度の設定方向（プラス側あるいはマイナス側）の相関をあらかじめ把握しておくことで，温度センサ１７の値の変化から設定温度の設定方向を判断することもできる。
【００２４】
〔第２実施形態〕
次に第２実施形態について説明する。温調手段１１内に供給風量の調整が可能なインバータ付きの送風ファンを設け，前記レーザー干渉計の計測値ばらつき３σの値に応じて投影光学系に供給する温調エア１６の風量を制御し，計測値ばらつき３σが所定の範囲内に収まるように風量を決定する。
【００２５】
具体的な実施フローを図４に示す。まず，初期状態での計測ばらつき３σを計測しておきＸ０とする。Ｆ０は初期のインバータ周波数の設定値であり，インバータ周波数を変更することで送風ファンの回転数が変わり，風量を変化させることができる。
【００２６】
本フローでは，はじめにレーザー干渉計による計測を行い計測ばらつき３σの値Ｘ１を算出する。Ｘ１が予め設定した３σの範囲内に収まっているかを判断し，範囲を逸脱している場合は風量の制御を行う。ここでＸ１が所定の３σの範囲の上限値を超えた場合は，風量が少ないと判断し，インバータの周波数設定を変更して送風ファンの回転数を上げて送風風量を増加させる。
【００２７】
一方で，Ｘ１が３σの範囲下限値を下回った場合は送風風量が多いと判断し，インバータ周波数設定を変更して送風ファンの回転数を下げ，送風量を減らす。
【００２８】
このようにして，計測ばらつき３σが所定の範囲内に収まるように送風量の調整を行う。インバータ周波数変更で送風量が変わる場合，吹き出し空気の温度制御を行う際に用いられる制御パラメータも変更する必要がある。制御パラメータに際しては，事前にインバータ周波数と最適なパラメータの関係を求めておき，インバータ周波数変更に伴って適切なパラメータが設定されるようにしておく。
【００２９】
本フローの実施のタイミングについては，通常は露光装置稼働中におけるガラス基板の受け渡しの際の非露光時に定期的に行うことが望ましい。また，温度制御性を勘案して，周波数設定単位を十分小さくとり，急激な風量変化を生じさせなければ露光中に実施することも可能で，この場合はよりリアルタイムに温度ゆらぎを抑制することが可能である。それ以外でも，例えば一定時間毎や特定の時刻などの任意のタイミングで本フローを実施するように設定してもよい。
【００３０】
このように，風量を必要最小限に供給することで，送風ファンにかかる消費電力を抑えて省エネに寄与することができる。また，本実施形態においては風量の制御方法としてインバータ周波数を変更する方法について述べたが，本方式以外に送風部とリターン部にバイパス経路と可変制御バルブを設けて，必要に応じて風量を制御する方法も適用できる。
【００３１】
〔第３実施形態〕
図５に第３実施形態を示す。鏡筒１内に備えられた吹き出し部１５に温調エア１６の風向を制御するための可動式ルーバー２０が設けられている。また，温調手段１１には第２実施形態で述べたような風量調整手段（不図示）が設けられている。
【００３２】
次に具体的な実施形態について説明する。まず，初期の調整としてレーザー干渉計などの光学計測手段１３および温度ゆらぎ算出手段１２により求められた計測ばらつき３σの値が最も小さくなるところまで，可動式ルーバー２０の角度や位置を調整しておく。実際の露光シーケンスが開始された後は前述の第２実施形態で示したフローに加え，可動式ルーバー２０も風量と同時に動作させて，計測ばらつき３σが所定の範囲内におさまるように調整する。可動式ルーバー２０の動力源は一般的に電気モーターを用いる場合が多いが，エアシリンダ等の圧縮空気を動力源としたもの用いると，可動式ルーバー２０自体の発熱を抑えられるため温度環境的に有利である。
【００３３】
また，折り曲げミラー２表面近傍の空間を局所的に温調するため局所吹き出し部２１を設け，２１より供給される局所温調エア２２にて該空間を局所的に温調する。なお，不図示ではあるが局所温調エア２２についても１６と同様の温調手段を個別に有しており，それぞれに温調された空気を供給する。実施のフローは前述した第１実施例と同様に，レーザー干渉計の計測ばらつき３σの値に基づいて吹き出しエアの温度制御を行う。
【００３４】
本実施例では，折り曲げミラー２の表面近傍空間の温調を示したが，凹面ミラー３や凸面ミラー４の表面近傍空間でも同様の局所温調を行うこともできる。
【００３５】
また，局所温調エア２２については，クリーンドライエアなどの圧縮空気を用いることで局所吹き出し部２１を小型にすることができ，実装も含めてスペースが狭小な箇所にも配置が可能である。局所温調エア２２の代替として窒素などの不活性ガスを使用すると，通常の空気よりも屈折率変化が小さく，温度ゆらぎをより低減させることができる。
【００３６】
光学系内の温度ゆらぎは，ミラー表面の反射膜の膜吸収による発熱が主な原因であり，発熱場所の近傍空間を局所的に温調することで供給する風量を少なくし，効率的に温度ゆらぎを抑制することができる。
【００３７】
以上により，露光光路空間５内の環境を常に最適な状態に維持することができ，露光光路空間５内の温度ゆらぎを抑制して，安定した像性能を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  鏡筒
２  折り曲げミラー
３  凹面ミラー
４  凸面ミラー
５  露光光路空間
６  投光部
７  受光部
８  レーザー光
９  マスク
１０  ガラス基板
１１  温調手段
１２  温度ゆらぎ算出手段
１３  光学計測手段
１４  温度制御センサ
１５  吹き出し部
１６  温調エア
１７  温度センサ
１８  リターン部
１９  露光光
【図２】
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【図１】
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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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