(57)【要約】【課題】  光照射による発熱や長期露光の影響によって起こる光学部材変形などに起因して発生する回転非対称な収差成分を効率良く補正することのできる高性能な光学系。【解決手段】  反射部材（ＣＭ）の反射面（ＣＭａ）に亘って所要の温度分布を形成するために反射部材の内部に設けられた伝熱体（３１，３２）と、伝熱体を制御するための制御部（３３）とを備えている。制御部は、第１の特性（発熱作用）を有する複数の第１伝熱体（３１）と、第１の特性とは異なる第２の特性（吸熱作用）を有する複数の第２伝熱体（３２）とを独立に制御する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの反射部材を含む光学系において、
前記反射部材の反射面に亘って所要の温度分布を形成するために前記反射部材の内部に設けられた伝熱体と、
前記伝熱体を制御するための制御部とを備えていることを特徴とする光学系。
【請求項２】
前記伝熱体は、所定の分布にしたがって複数個設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数個の伝熱体を独立に制御することを特徴とする請求項２に記載の光学系。
【請求項４】
前記複数個の伝熱体は、第１の特性を有する複数の第１伝熱体と、前記第１の特性とは異なる第２の特性を有する複数の第２伝熱体とを有することを特徴とする請求項２または３に記載の光学系。
【請求項５】
前記複数の第１伝熱体は発熱作用を有し、前記複数の第２伝熱体は吸熱作用を有することを特徴とする請求項４に記載の光学系。
【請求項６】
前記複数の第１伝熱体は前記反射部材の反射面から第１の距離だけ間隔を隔てて設けられ、前記複数の第２伝熱体は前記反射部材の反射面から前記第１の距離とは異なる第２の距離だけ間隔を隔てて設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の光学系。
【請求項７】
前記第１の距離は前記第２の距離よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の光学系。
【請求項８】
前記伝熱体は、柔軟性を有する熱伝導性部材であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項９】
前記反射部材の反射面以外の面に設けられた別の伝熱体をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１０】
前記反射部材の反射面以外の面に設けられた放熱部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１１】
前記反射部材の反射面は、平面状または曲面状であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１２】
前記伝熱体と前記反射部材の反射面との距離Ｄ（ｍ）は、
０．００１＜Ｄ＜０．３
の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１３】
前記光学系は結像光学系であり、
前記結像光学系の瞳面またはその近傍に配置され且つ前記伝熱体が設けられた第１反射部材と、前記瞳面から実質的に離れて配置され且つ前記伝熱体が設けられた第２反射部材とを備えていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光学系。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光学系の調整方法において、
前記光学系の光学特性を計測する計測工程と、
前記計測工程により得られた計測結果に応じて前記反射部材の反射面に亘って所要の温度分布を形成することにより前記光学系の光学特性を調整する調整工程とを含むことを特徴とする調整方法。
【請求項１５】
前記計測工程は、前記光学系の収差を計測する工程を含むことを特徴とする請求項１４に記載の調整方法。
【請求項１６】
マスクを照明するための請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光学系を備え、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光学系を備え、該光学系を介してマスクのパターンを感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光学系を用いてマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法。
【請求項１９】
マスクに形成されたパターンを、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光学系を介して、感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系、光学系の調整方法、露光装置、および露光方法に関し、特に半導体素子や液晶表示素子などのマイクロデバイスをフォトリソグラフィー工程で製造する際に使用される露光装置に好適な反射屈折型の投影光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
リソグラフィー技術を用いて半導体素子や液晶表示素子を製造する際に、パターンが形成されたマスクに露光用の照明光を照射し、マスクのパターンの像を投影光学系を介して感光性基板（フォトレジスト等の感光材が塗布された半導体ウェハやガラスプレート等）の上に投影露光する露光装置が用いられている。近年、半導体素子はますます高集積化する傾向に有り、その回路パターンに対する微細化の要求が高まっている。
【０００３】
このパターン微細化の要求に答えるため、露光光の短波長化（露光光の波長λを短くすること）および投影光学系の高ＮＡ化（像側開口数を高めること）が図られている。具体的には、露光光としてＫｒＦエキシマレーザー光（λ＝２４８ｎｍ）や、ＡｒＦエキシマレーザー光（λ＝１９３ｎｍ）や、Ｆ2レーザー光（λ＝１５７ｎｍ）等のパルスレーザー光が用いられている。また、投影光学系では、近年、０．７５以上の像側開口数が実現されている。
【０００４】
また、近年では、投影光学系に対してマスクおよび感光性基板を相対移動させつつ露光を行う走査露光方式（たとえばステップ・アンド・スキャン方式）の採用により、投影光学系の有効結像領域（静止状態における実効露光領域）は細長い長方形状になる。また、マスクを照明する照明光学系において、例えば輪帯状や複数極状（２極状、４極状など）の実質的な面光源からなる二次光源（照明瞳またはその近傍に形成される光強度分布）からの光束でマスクを照明する変形照明を採用することにより、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させて更に微細なパターンを露光することが可能になってきている。
【０００５】
また、投影光学系では、照射された露光光の一部が光学部材やその表面に形成された反射保護膜に吸収され、その結果として発生した熱の影響により投影光学系の収差が変化することが知られている。この種の収差変化は、投影光学系内のレンズを光軸方向に移動させたり光軸直交方向に移動させたりすることなどにより調整（補正）されている。露光装置では、スループットの向上やレーザー光の狭帯化に伴って照射される露光光のパワーが大きくなる傾向に有り、光吸収に起因して発生する熱の影響による投影光学系の収差変化が大きくなることが予想される。
【０００６】
なお、露光光の波長が短くなると、実用に耐え得る光学材料の種類は限定され、屈折型の投影光学系では色収差の補正が困難になる。これに対して、凹面反射鏡は、光を収束する光学素子としてパワーは正レンズに対応するが、色収差が生じない点および像面湾曲量を決定するペッツバール条件への寄与が負値をとる点において、正レンズとは異なる。そこで、単純な構成でレンズ径の大型化を招くことなく、色収差の良好な補正や像面湾曲をはじめとする諸収差の良好な補正が可能な光学系として、凹面反射鏡とレンズとを組み合わせた反射屈折型の投影光学系を用いることが提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
走査露光方式の採用により投影光学系の有効結像領域（静止状態における実効露光領域）が細長い長方形状になったり、例えば輪帯状や複数極状の二次光源からの光束でマスクを照明する変形照明を採用したりすると、投影光学系には、例えば光軸上非点隔差（光軸上アス）や非等方的ディストーション等のように、光軸に関して回転対称でない収差、すなわち回転非対称な収差が発生する。この場合、上述したようなレンズを移動させる従来の収差補正機構では、回転対称な収差を補正することはできるが、回転非対称な収差を補正することはできない。
【０００８】
そこで、例えば、投影光学系内にトーリックレンズを挿入し、このトーリックレンズの作用により回転非対称な収差を補正することが考えられる。しかしながら、トーリックレンズは、回転に際して光軸直交方向に位置ずれし易く、再現性を確保することが困難である。また、トーリックレンズの作用により補正可能な収差成分は単調なアス成分（２回回転対称な収差成分）のみであり、複数極状の二次光源を用いる変形照明などに際して発生する収差変化には対応することができない。さらに、長期露光の影響によって起こるコンパクション（体積収縮による局所的屈折率変化）等の光学部材変形による収差変化は、使用条件やその累積によって一様ではなく、補正が困難である。
【０００９】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、光照射による発熱や長期露光の影響によって起こる光学部材変形などに起因して発生する回転非対称な収差成分を効率良く補正することのできる高性能な光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、回転非対称な収差成分を効率良く補正することのできる高性能な光学系を用いて、高い解像力および高いスループットで良好な投影露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、少なくとも１つの反射部材を含む光学系において、
前記反射部材の反射面に亘って所要の温度分布を形成するために前記反射部材の内部に設けられた伝熱体と、
前記伝熱体を制御するための制御部とを備えていることを特徴とする光学系を提供する。
【００１１】
第１形態の好ましい態様によれば、前記伝熱体は、所定の分布にしたがって複数個設けられている。この場合、前記制御部は、前記複数個の伝熱体を独立に制御することが好ましい。また、前記複数個の伝熱体は、第１の特性を有する複数の第１伝熱体と、前記第１の特性とは異なる第２の特性を有する複数の第２伝熱体とを有することが好ましい。この場合、前記複数の第１伝熱体は発熱作用を有し、前記複数の第２伝熱体は吸熱作用を有することが好ましい。
【００１２】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記複数の第１伝熱体は前記反射部材の反射面から第１の距離だけ間隔を隔てて設けられ、前記複数の第２伝熱体は前記反射部材の反射面から前記第１の距離とは異なる第２の距離だけ間隔を隔てて設けられている。この場合、前記第１の距離は前記第２の距離よりも小さいことが好ましい。また、前記伝熱体は、柔軟性を有する熱伝導性部材であることが好ましい。
【００１３】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記反射部材の反射面以外の面に設けられた別の伝熱体をさらに備えている。また、前記反射部材の反射面以外の面に設けられた放熱部材をさらに備えていることが好ましい。また、前記反射部材の反射面は、平面状または曲面状であることが好ましい。また、前記伝熱体と前記反射部材の反射面との距離Ｄ（ｍ）は、０．００１＜Ｄ＜０．３の条件を満足することが好ましい。
【００１４】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記光学系は結像光学系であり、前記結像光学系の瞳面またはその近傍に配置され且つ前記伝熱体が設けられた第１反射部材と、前記瞳面から実質的に離れて配置され且つ前記伝熱体が設けられた第２反射部材とを備えている。
【００１５】
また、第１形態の好ましい態様によれば、前記光学系は、前記伝熱体が設けられて第１反射面を有する第１反射部材と、前記伝熱体が設けられて第２反射面を有する第２反射部材とを備える結像光学系であり、前記結像光学系の物体面上の所定の一点からの光束が前記第１反射面または第２反射面に照射される際に該光束が占める領域の径を部分光束径とするとき、前記第１反射部材および前記第２反射部材は、前記反射面の有効径に対する前記部分光束径が互いに異なるように位置決めされる。なお、前記部分光束径は、前記反射面上で前記光束が占める領域が円形状であるときにはその直径であり、楕円形状であるときにはその短径である。また、前記反射面の有効径は、前記反射面の形状が円形状であるときにはその直径であり、矩形状であるときにはその短手方向の長さである。
【００１６】
本発明の第２形態では、第１形態の光学系の調整方法において、
前記光学系の光学特性を計測する計測工程と、
前記計測工程により得られた計測結果に応じて前記反射部材の反射面に亘って所要の温度分布を形成することにより前記光学系の光学特性を調整する調整工程とを含むことを特徴とする調整方法を提供する。この場合、前記計測工程は、前記光学系の収差を計測する工程を含むことが好ましい。
【００１７】
本発明の第３形態では、マスクを照明するための第１形態の光学系を備え、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１８】
本発明の第４形態では、第１形態の光学系を備え、該光学系を介してマスクのパターンを感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１９】
本発明の第５形態では、第１形態の光学系を用いてマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【００２０】
本発明の第６形態では、マスクに形成されたパターンを、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光学系を介して、感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の光学系は、反射部材の反射面に亘って所要の温度分布を形成するために反射部材の内部に設けられた伝熱体と、この伝熱体を制御するための制御部とを備えている。したがって、本発明では、伝熱体の作用により反射部材の反射面に亘って所要の温度分布を形成し、ひいては反射面を所望の面形状に変化させることにより、光照射による発熱や長期露光の影響によって起こる光学部材変形（レンズなどの変形）などに起因して発生する回転非対称な収差成分、とりわけ予期せぬ原因により発生する収差成分を効率良く補正することができる。
【００２２】
すなわち、本発明では、光照射による発熱や長期露光の影響によって起こる光学部材変形などに起因して発生する回転非対称な収差成分を効率良く補正することのできる高性能な光学系を実現することができる。その結果、本発明の露光装置および露光方法では、回転非対称な収差成分を効率良く補正することのできる高性能な光学系を用いて、高い解像力および高いスループットで良好な投影露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを高いスループットで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。なお、図１において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を、光軸ＡＸに垂直な面内において図１の紙面に平行にＹ軸を、光軸ＡＸに垂直な面内において図１の紙面に垂直にＸ軸を設定している。
【００２４】
図１に示す露光装置は、照明光（露光光）を供給するための光源ＬＳとして、たとえばＡｒＦエキシマレーザー光源（波長１９３ｎｍ）またはＦ2レーザー光源（波長１５７ｎｍ）を備えている。光源ＬＳから射出された光は、照明光学系ＩＬを介して、所定のパターンが形成されたレチクル（マスク）Ｒを照明する。なお、光源ＬＳと照明光学系ＩＬとの間の光路はケーシング（不図示）で密封されており、光源ＬＳから照明光学系ＩＬ中の最もレチクル側の光学部材までの空間は、露光光の吸収率が低い気体であるヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。
【００２５】
レチクルＲは、レチクルホルダＲＨを介して、レチクルステージＲＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。レチクルＲには転写すべきパターンが形成されており、たとえばパターン領域全体のうちＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状のパターン領域が照明される。レチクルステージＲＳは、図示を省略した駆動系の作用により、レチクル面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はレチクル移動鏡ＲＭを用いた干渉計ＲＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
【００２６】
レチクルＲに形成されたパターンからの光は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にレチクルパターン像を形成する。ウェハＷは、ウェハテーブル（ウェハホルダ）ＷＴを介して、ウェハステージＷＳ上においてＸＹ平面に平行に保持されている。そして、レチクルＲ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上ではＸ方向に沿って長辺を有し且つＹ方向に沿って短辺を有する矩形状の露光領域にパターン像が形成される。ウェハステージＷＳは、図示を省略した駆動系の作用によりウェハ面（すなわちＸＹ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はウェハ移動鏡ＷＭを用いた干渉計ＷＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。
【００２７】
また、図示の露光装置では、投影光学系ＰＬを構成する光学部材のうち最もレチクル側に配置された光学部材と最もウェハ側に配置された光学部材との間で投影光学系ＰＬの内部が気密状態を保つように構成され、投影光学系ＰＬの内部の気体はヘリウムガスや窒素などの不活性ガスで置換されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。さらに、照明光学系ＩＬと投影光学系ＰＬとの間の狭い光路には、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどが配置されているが、レチクルＲおよびレチクルステージＲＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。
【００２８】
また、投影光学系ＰＬとウェハＷとの間の狭い光路には、ウェハＷおよびウェハステージＷＳなどが配置されているが、ウェハＷおよびウェハステージＷＳなどを密封包囲するケーシング（不図示）の内部に窒素やヘリウムガスなどの不活性ガスが充填されているか、あるいはほぼ真空状態に保持されている。このように、光源ＬＳからウェハＷまでの光路の全体に亘って、露光光がほとんど吸収されることのない雰囲気が形成されている。上述したように、投影光学系ＰＬによって規定されるレチクルＲ上の照明領域およびウェハＷ上の露光領域（すなわち実効露光領域）は、Ｙ方向に沿って短辺を有する矩形状である。
【００２９】
したがって、駆動系および干渉計（ＲＩＦ、ＷＩＦ）などを用いてレチクルＲおよびウェハＷの位置制御を行いながら、矩形状の露光領域および照明領域の短辺方向すなわちＹ方向に沿ってレチクルステージＲＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはレチクルＲとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有する領域に対してレチクルパターンが走査露光される。あるいは、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはレチクルＲのパターンが逐次露光される。
【００３０】
図２は、本実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。図２を参照すると、本実施形態の投影光学系ＰＬは、第１面に配置されたレチクルＲのパターンの第１中間像を形成するための屈折型の第１結像光学系Ｇ１を備えている。第１結像光学系Ｇ１が形成する第１中間像の形成位置の近傍には、第１反射面Ｍ１が配置されている。第１反射面Ｍ１は、第１中間像へ向かう光束または第１中間像からの光束を、反射屈折型の第２結像光学系Ｇ２に向かって偏向する。
【００３１】
第２結像光学系Ｇ２は、凹面反射鏡ＣＭと２つの負レンズとを有し、第１中間像からの光束に基づいて第２中間像（第１中間像の像であってパターンの２次像）を第１中間像の形成位置の近傍に形成する。第２結像光学系Ｇ２が形成する第２中間像の形成位置の近傍には、第２反射面Ｍ２が配置されている。第２反射面Ｍ２は、第２中間像へ向かう光束または第２中間像からの光束を屈折型の第３結像光学系Ｇ３に向かって偏向する。
【００３２】
第３結像光学系Ｇ３は、第２中間像からの光束に基づいて、レチクルＲのパターンの縮小像（第２中間像の像であって投影光学系の最終像）を、第２面に配置されたウェハＷ上に形成する。なお、第１結像光学系Ｇ１は直線状に延びた光軸ＡＸ１を有し、第３結像光学系Ｇ３は直線状に延びた光軸ＡＸ３を有し、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ３とは共通の単一光軸である基準光軸ＡＸと一致するように設定されている。
【００３３】
一方、第２結像光学系Ｇ２も直線状に延びた光軸ＡＸ２を有し、この光軸ＡＸ２は基準光軸ＡＸと直交するように設定されている。さらに、第１反射面Ｍ１および第２反射面Ｍ２はともに平面状で、例えば直角プリズム状の反射部材ＦＭにそれぞれ形成されている。２つの反射面Ｍ１とＭ２の交線（厳密にはその仮想延長面の交線）が第１結像光学系Ｇ１のＡＸ１、第２結像光学系Ｇ２のＡＸ２、および第３結像光学系Ｇ３のＡＸ３と一点で交わるように設定されている。
【００３４】
以上のように、本実施形態の投影光学系ＰＬは、レチクルＲとウェハＷとの間の光路中にレチクルＲの第１中間像および第２中間像を形成する３回結像型の反射屈折結像光学系である。なお、凹面反射鏡ＣＭは、投影光学系ＰＬの瞳面またはその近傍に配置されている。また、直角プリズム状の反射部材ＦＭは、投影光学系ＰＬの瞳面から実質的に離れて配置されている。
【００３５】
図３は、図２の凹面反射鏡の内部構成を概略的に示す図である。また、図４は、図２の直角プリズム状の反射部材の内部構成を概略的に示す図である。図３を参照すると、本実施形態の凹面反射鏡ＣＭの内部には、その反射面ＣＭａにほぼ平行な面に沿って所定の分布にしたがって配置された発熱作用を有する複数の第１伝熱体３１と、反射面ＣＭａにほぼ平行な面に沿って所定の分布にしたがって配置された吸熱作用を有する複数の第２伝熱体３２とが設けられている。
【００３６】
ここで、複数の第１伝熱体３１と凹面反射鏡ＣＭの反射面ＣＭａとの距離は、複数の第２伝熱体３２と凹面反射鏡ＣＭの反射面ＣＭａとの距離よりも小さく設定されている。第１伝熱体３１として、たとえば電熱コイルを用いることができる。また、第２伝熱体３２として、たとえばペルチェ素子を用いることができる。複数の第１伝熱体３１の各々および複数の第２伝熱体３２の各々は、それぞれ制御部３３に接続されている。制御部３３は、複数の第１伝熱体３１の発熱動作および複数の第２伝熱体３２の吸熱動作を独立に制御する。
【００３７】
同様に、図４を参照すると、本実施形態の反射部材ＦＭの内部には、その第１反射面Ｍ１にほぼ平行な面に沿って所定の分布にしたがって配置された発熱作用を有する複数の第１伝熱体４１ａと、第２反射面Ｍ２にほぼ平行な面に沿って所定の分布にしたがって配置された発熱作用を有する複数の第１伝熱体４１ｂと、第１反射面Ｍ１にほぼ平行な面に沿って所定の分布にしたがって配置された吸熱作用を有する複数の第２伝熱体４２ａと、第２反射面Ｍ２にほぼ平行な面に沿って所定の分布にしたがって配置された吸熱作用を有する複数の第２伝熱体４２ｂとが設けられている。
【００３８】
ここで、複数の第１伝熱体４１ａと第１反射面Ｍ１との距離は複数の第１伝熱体４１ｂと第２反射面Ｍ２との距離とほぼ等しく、複数の第２伝熱体４２ａと第１反射面Ｍ１との距離は複数の第２伝熱体４２ｂと第２反射面Ｍ２との距離とほぼ等しい。そして、複数の第１伝熱体４１ａおよび４１ｂと第１反射面Ｍ１との距離は、複数の第２伝熱体４２ａおよび４２ｂと第２反射面Ｍ２との距離よりも小さく設定されている。第１伝熱体４１ａおよび４１ｂとして、第１伝熱体３１の場合と同様に、たとえば電熱コイルを用いることができる。
【００３９】
また、第２伝熱体４２ａおよび４２ｂとして、第２伝熱体３２の場合と同様に、たとえばペルチェ素子を用いることができる。複数の第１伝熱体４１ａおよび４１ｂの各々および複数の第２伝熱体４２ａおよび４２ｂの各々は、それぞれ制御部４３に接続されている。制御部４３は、複数の第１伝熱体４１ａおよび４１ｂの発熱動作および複数の第２伝熱体４２ａおよび４２ｂの吸熱動作を独立に制御する。
【００４０】
本実施形態の投影光学系ＰＬでは、反射部材としての凹面反射鏡ＣＭの内部に設けられた複数の第１伝熱体３１の発熱動作および複数の第２伝熱体３２の吸熱動作を独立に制御することにより、凹面反射鏡ＣＭの曲面状の反射面ＣＭａに亘って所要の温度分布を形成することができる。また、反射部材ＦＭの内部に設けられた複数の第１伝熱体３１ａの発熱動作および複数の第２伝熱体３２ａの吸熱動作を独立に制御することにより、平面状の第１反射面Ｍ１に亘って所要の温度分布を形成することができる。さらに、反射部材ＦＭの内部に設けられた複数の第１伝熱体３１ｂの発熱動作および複数の第２伝熱体３２ｂの吸熱動作を独立に制御することにより、平面状の第２反射面Ｍ２に亘って所要の温度分布を形成することができる。
【００４１】
したがって、本実施形態では、凹面反射鏡ＣＭの反射面ＣＭａ、並びに反射部材ＦＭの第１反射面Ｍ１および第２反射面Ｍ２に亘って所要の温度分布を形成し、ひいては凹面反射鏡ＣＭの反射面ＣＭａ並びに反射部材ＦＭの第１反射面Ｍ１および第２反射面Ｍ２を所望の面形状に変化させることにより、光照射による発熱や長期露光の影響によって起こる光学部材変形（レンズなどの変形）などに起因して発生する回転非対称な収差成分、とりわけ予期せぬ原因により発生する収差成分を効率良く補正することができる。
【００４２】
こうして、本実施形態では、光照射による発熱や長期露光の影響によって起こる光学部材変形などに起因して発生する回転非対称な収差成分を効率良く補正することのできる高性能な投影光学系を実現することができる。その結果、本実施形態の露光装置では、回転非対称な収差成分を効率良く補正することのできる高性能な投影光学系を用いて、高い解像力および高いスループットで良好な投影露光を行うことができる。
【００４３】
ところで、本出願人の出願にかかる特願２００２−１９４９７４号明細書および図面には、反射部材の裏面側に伝熱体を配した構成が提案されている。しかしながら、提案された構成では伝熱体が反射部材の内部に設けられていないので、加熱（冷却）時の熱伝導効率が悪く、反射面において緩やかな温度分布しか形成することができない。さらに、反射部材の裏面側に配置された伝熱体から保持部材（反射部材を保持する部材）への熱伝導などが起こり、反射部材が保持部材からの外的影響を受け易く、また逆に他の光学部材や機器に影響を与え易くなる。
【００４４】
本実施形態では、反射部材（ＣＭ，ＦＭ）の内部に伝熱体（３１，３２，４１，４２）が設けられているので、光照射によって発生した熱が内部に設けられた伝熱体を介して効率良く熱伝導され、反射部材の変形を抑制することができる。さらに、第２伝熱体（３２，４２）を介して熱が吸収されるため、たとえば保持部材からの力の伝達を殆ど受けない。また、反射部材の内部に伝熱体（３１，３２，４１，４２）が設けられているので、たとえば保持部材からの外的影響などを極力防ぐことができる。
【００４５】
また、本実施形態では、第１伝熱体（３１，４１）および第２伝熱体（３２，４２）が柔軟性を有する熱伝導体性部材であるため、反射部材（ＣＭ，ＦＭ）との間の相対的な変位を吸収することができる。また、本実施形態では、反射部材の反射面の全体に沿うように配置された複数の第１伝熱体の発熱動作および複数の第２伝熱体の吸熱動作を独立に制御することができるので、伝熱体を介した熱伝達により反射部材の熱膨張または熱収縮を利用して反射面の面形状を効率良く自在に変化させることができる。こうして、単に反射部材の変形を抑制するだけでなく、他の光学部材の変形や環境の変化等により発生した収差を効率良く補正することができる。
【００４６】
さらに、反射部材（ＣＭ，ＦＭ）の反射面の全体に沿うように配置された複数の伝熱体の動作を独立に制御することができるので、反射面における局所的な面変形が可能になり、ひいては実効露光領域の一部領域に対応する収差だけを補正することが可能になる。こうして、従来技術では補正困難であった光軸上非点隔差（光軸上アス）や非等方的ディストーションのような回転非対称な収差成分の補正を効率良く行うことができる。また、長期露光による光学部材変形や使用条件の違い等から発生する不確定な収差変化、あるいは予期せぬ収差変化も同様に補正可能である。
【００４７】
なお、本実施形態では、反射部材（ＣＭ，ＦＭ）の反射面以外の面（裏面や端面）に設けられた別の伝熱体をさらに備えていることが好ましい。この構成により、反射部材の反射面の変形の抑制および制御が容易になる。また、反射部材（ＣＭ，ＦＭ）の反射面以外の面（裏面や端面）に設けられた放熱部材をさらに備えていることが好ましい。この構成では、光照射によって発生した熱が放熱部材の作用により速やかに放熱され、さらに内部に設けられた伝熱体を介して部分的に効率良く放熱されるので、反射部材の反射面の変形を抑制することができる。
【００４８】
また、反射部材（ＣＭ，ＦＭ）の内部に設けられた伝熱体（３１，３２，４１，４２）と、上述の反射面以外の面（裏面や端面）に設けられた別の伝熱体との間に温度差があることが望ましい。この構成により、反射部材の反射面の変形の制御が容易になる。反射部材の温度と内部に設けられた伝熱体との温度差が大きい程、反射面の面形状を任意に変化させることができ、変化に富んだ面形状を効率良く形成することが可能になる。これは、輪帯状の面光源や複数極状の面光源を用いる輪帯照明や複数極照明のように、照明瞳面またはその近傍において明暗の極端な光強度分布が形成される場合、その副作用として発生する収差を補正するのに有効である。
【００４９】
しかしながら、反射部材の内部に設けられた伝熱体のみの作用により収差補正を行うと、多大な熱量または冷却が必要となるのは非効率であり、また周辺の光学部材や機器に対して熱伝導の悪影響が起こりかねない。そこで、例えば、反射部材（ＣＭ，ＦＭ）の反射面以外の面（裏面や端面）に設けられた別の伝熱体または放熱部材の作用により反射部材を冷却し、反射部材の内部に設けられた伝熱体によって加熱すれば、反射部材の全体温度を極端に上昇させることなく、反射面の面形状の変化に必要な温度差を維持することができる。
【００５０】
なお、本実施形態において、伝熱体（３１，３２，４１，４２）と反射部材（ＣＭ，ＦＭ）の反射面との距離Ｄ（ｍ）は、次の条件式（１）を満たすことが望ましい。
０．００１＜Ｄ＜０．３    （１）
【００５１】
一般に、物体の内部に、すなわち表面から距離Ｄ（ｍ）の位置に発熱（吸熱）源があり、それにより表面との間に温度差Δｔが生じているとした場合、表面の変形Δｄ（ｍ）は、物体の熱膨張率α（ｐｐｍ／°Ｃ）に比例して、次の式（２）で表わされる。すなわち、表面から距離Ｄ（ｍ）は、次の式（３）で表わされる。
Δｄ＝α×Ｄ×Δｔ    （２）
Ｄ＝Δｄ／（α×Δｔ）    （３）
【００５２】
一方、発熱（吸熱）量Ｑ（Ｗ）は、熱伝導率β（Ｗ／ｍ・Ｋ）に比例して大きくなるので、表面から距離Ｄ（ｍ）は、次の式（４）で表わされる。
Ｄ＝Ｑ／（β×Δｔ）    （４）
したがって、表面（本実施形態では反射面）から距離Ｄ（ｍ）は、上述の式（３）と（４）とにより制限されることになる。
【００５３】
前述したように、半導体素子や液晶表示素子等をフォトリソグラフィー工程で製作するのに使用される投影光学系には高精度が要求される。その高精度化の要求に答えるためには、反射部材を形成する材質として、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、ゼロデュア（登録商標）、ＵＬＥ（登録商標）などを用いるのが一般的である。各材質の熱膨張率αおよび熱伝導率βを、次の表（１）に掲げる。
【００５４】
表（１）
ＳｉＣ                  ＵＬＥ
熱膨張率α          ３．００×１０-6        ３．００×１０-8
熱伝導率β              １６６                  １．３１
【００５５】
ただし、ULETM(CORNING 7971)は、合成石英と同じ製法で作られ、シリカ（ＳｉＯ2）に少量のチタンを添加することにより常温付近で熱膨張率が零になるよう設計されているので、本実施形態の反射部材を形成するには不向きな材質である。
【００５６】
必要である反射面の変形Δｄ（ｍ）と、周辺に影響を与えない温度差Δｔおよび発熱（吸熱）量Ｑ（Ｗ）とを第１の条件値に設定したときの、各材質（ＳｉＣ，ＵＬＥ）について式（３）により定まる反射面から距離Ｄ１（ｍ）および式（４）により定まる反射面から距離Ｄ２（ｍ）を、次の表（２）に掲げる。
【００５７】
表（２）
Δｄ    ５．００×１０-8  ｍ
Δｔ    １０  Ｋ
Ｑ      ５００  Ｗ
ＳｉＣ                  ＵＬＥ
Ｄ１（ｍ）        １．６７×１０-3          １．６７×１０-1
Ｄ２（ｍ）        ３．０１×１０-1          ３．８２×１０+1
【００５８】
同様に、必要である反射面の変形Δｄ（ｍ）と、周辺に影響を与えない温度差Δｔおよび発熱（吸熱）量Ｑ（Ｗ）とを第２の条件値に設定したときの、各材質（ＳｉＣ，ＵＬＥ）について式（３）により定まる反射面から距離Ｄ１（ｍ）および式（４）により定まる反射面から距離Ｄ２（ｍ）を、次の表（３）に掲げる。
【００５９】
表（３）
Δｄ    ５．００×１０-9  ｍ
Δｔ    ０．１  Ｋ
Ｑ      １  Ｗ
ＳｉＣ                  ＵＬＥ
Ｄ１（ｍ）        １．６７×１０-2          １．６７×１０0
Ｄ２（ｍ）        ６．０２×１０-2          ７．６３×１０0
【００６０】
表（２）および表（３）を参照すると、反射面からの距離Ｄ（ｍ）が条件式（１）を満たすことが望ましいことがわかる。すなわち、条件式（１）の下限値を下回ると、反射面からの距離Ｄが小さくなり過ぎて、反射面の維持や加工に際して不具合を生じる恐れが高くなるので好ましくない。一方、条件式（１）の上限値を上回ると、反射面からの距離Ｄが大きくなり過ぎて、反射面に対して緩やかな温度分布、ひいては緩やかな面形状の変化しか形成することができなくなり、輪帯照明や複数極照明のように照明瞳面またはその近傍において明暗の極端な光強度分布を形成する場合に発生する収差の補正には向かなくなるので好ましくない。
【００６１】
さらに、本実施形態では、反射面の有効径内において、少なくとも２つ以上の変形ピーク（少なくとも曲面の山と谷）を形成することができることが望ましい。また、伝熱体は反射部材の反射面からほぼ均一な距離に配置されることが望ましい。したがって、曲面状の反射面の場合、反射面にほぼ平行な曲面に沿って配置されることが望ましい。伝熱体を反射面からほぼ均一な距離に配置しない場合、反射面における各伝熱体の熱伝導に不揃いが生じ、所望の面形状変化を得ることができなくなる。
【００６２】
また、投影光学系としての結像光学系の瞳面またはその近傍に配置され且つ伝熱体（３１，３２）が設けられた第１反射部材（ＣＭ）と、瞳面から実質的に離れて配置され且つ伝熱体（４１，４２）が設けられた第２反射部材（ＦＭ）とを備えていることが好ましい。投影光学系では、光照射によって光学部材やその表面が変形を起こして収差変化を招くことは、反射部材のみならず他の光学部材にも影響を与える。そのため、投影光学系全体の収差変化を効率良く補正するには、本発明が適用された反射部材が光路中にできるだけ多く含まれていることが望ましい。
【００６３】
瞳面またはその近傍に配置され且つ伝熱体（３１，３２）が設けられた第１反射部材（ＣＭ）の反射面の場合は、軸上パーシャル径と軸外パーシャル径とが反射面の有効径内において重なり合うため、露光領域の全体（ウェハフィールド全体）に亘って収差補正を行うのに有効である。一方、瞳面から実質的に離れて配置され且つ伝熱体（４１，４２）が設けられた第２反射部材（ＦＭ）の反射面の場合は、軸上パーシャル径と軸外パーシャル径との間に隔たりが生じるため、露光領域内の各部毎（ウェハフィールドの像高毎）の収差補正に適している。
【００６４】
ここで、軸上パーシャル径とは光軸上の物点からの光束が反射面の有効径内において占める領域の径であり、軸外パーシャル径とは光軸外の物点からの光束が反射面の有効径内において占める領域の径である。なお、「パーシャル径（部分光束径）」の一般的な定義については、特開２００２−１５１３９７号公報の段落［００３２］および図３、並びに特開２００２−２５８１３１号公報の段落［００８７］および図１４を参照することができる。
【００６５】
前述したように、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、反射部材の内部に設けられた伝熱体の作用により反射面を所望の面形状に変化させて、たとえば予期せぬ原因により発生する収差成分を効率良く補正（調整）することができる。図５は、本実施形態にかかる投影光学系の調整方法のフローチャートである。以下、図５を参照して、本実施形態にかかる投影光学系ＰＬの調整方法について簡単に説明する。
【００６６】
本実施形態の調整方法では、必要に応じて、投影光学系ＰＬの光学特性としての収差を計測する（Ｓ１１）。なお、投影光学系ＰＬの収差の計測に際して、特開平１０−１７０３９９号公報に記載の波面収差測定方法、特開２００２−７１５１４号公報に記載のシャック・ハルトマン方式の波面収差測定方法、特開２００２−１４００５号公報および特開２００２−１９８３０３号公報に記載の空間像検出による収差測定方法、特開２０００−１９５７８２号公報および特開２０００−３４０４８８号公報に記載の位相回復法による波面収差測定方法、特開２０００−２７７４１１号公報および特開２０００−２７７４１２号公報に記載の干渉計を用いた波面収差測定方法など公知の収差測定方法を用いることができる。
【００６７】
次いで、計測工程（Ｓ１１）により得られた計測結果に応じて、収差補正に必要な反射部材（ＣＭ，ＦＭ）の反射面（ＣＭａ，Ｍ１，Ｍ２）の面形状の所要変化量を求める（Ｓ１２）。そして、反射面の面形状の所要変化量を得るために必要な反射面に亘る所要の温度分布を求める（Ｓ１３）。最後に、制御部（３３，４３）を介して伝熱体（３１，３２，４１，４２）を制御することにより、反射面に亘って所要の温度分布を形成し、投影光学系ＰＬの収差を調整（補正）する（Ｓ１４）。
【００６８】
上述の実施形態の露光装置では、照明系によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図６のフローチャートを参照して説明する。
【００６９】
先ず、図６のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、そのｌロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、本実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。
【００７０】
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【００７１】
また、本実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図７のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図７において、パターン形成工程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００７２】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【００７３】
セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００７４】
なお、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４号公報に開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。
【００７５】
なお、液体としては、露光光に対する透過性があってできるだけ屈折率が高く、投影光学系や基板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を用いることが好ましく、たとえばＫｒＦエキシマレーザー光やＡｒＦエキシマレーザー光を露光光とする場合には、液体として純水、脱イオン水を用いることができる。また、露光光としてＦ2レーザ光を用いる場合は、液体としてはＦ2レーザ光を透過可能な例えばフッ素系オイルや過フッ化ポリエーテル（ＰＦＰＥ）等のフッ素系の液体を用いればよい。
【００７６】
また、上述の実施形態では、１９３．３ｎｍの波長光を供給するＡｒＦエキシマレーザー光源または１５７ｎｍの波長光を供給するＦ2レーザー光源を用いているが、これに限定されることなく、２４８ｎｍの波長光を供給するＫｒＦエキシマレーザー光源のような他の適当な光源に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、露光装置に搭載される投影光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、他の一般的な光学系に対して本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。
【図３】図２の凹面反射鏡の内部構成を概略的に示す図である。
【図４】図２の直角プリズム状の反射部材の内部構成を概略的に示す図である。
【図５】本実施形態にかかる投影光学系の調整方法のフローチャートである。
【図６】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
【図７】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
ＬＳ  光源
ＩＬ  照明光学系
Ｒ  レチクル
ＲＳ  レチクルステージ
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
ＡＸ  光軸
ＣＭ  凹面反射鏡
ＦＭ  直角プリズム状の反射部材
Ｇ１〜Ｇ３  結像光学系
ＣＭａ，Ｍ１，Ｍ２  反射面
３１，４１  第１伝熱体
３２，４２  第２伝熱体
３３，４３  制御部
【図１】
2005140999.tif 000003
【図２】
2005140999.tif 000004
【図３】
2005140999.tif 000005
【図４】
2005140999.tif 000006
【図５】
2005140999.tif 000007
【図６】
2005140999.tif 000008
【図７】
2005140999.tif 000009