(57)【要約】【課題】  光学素子を回転非対称な光量分布で光が通過することによって発生する、回転非対称な光学特性の変動を抑制できる光学素子保持技術を提供する。【解決手段】  走査露光型の露光装置でレチクル又はウエハの近くに配置されている光学素子のように、ほぼ長方形状の照射領域３８で露光光が通過する位置に配置されているレンズ３２を保持するためのレンズ保持部材３３において、レンズ３２の外周面と対向する内面の照射領域３８を短辺方向に挟む２箇所に、十分な深さで所定幅の逃げ部３３ｄ及び３３ｅを設ける。【作用】  レンズ保持部材３３の逃げ部３３ｄ及び３３ｅではそれ以外の領域３３ｂ，３３ｃに比べて熱伝導率が低く、熱伝導率の分布が回転非対称であるため、照射領域３８が回転非対称であっても、レンズ３２の熱変形はより回転対称に近くなり、回転非対称な光学特性の変動が抑制される。【選択図】        図２
2005026676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学素子を保持するための保持装置において、
前記光学素子を保持し、前記光学素子の外周面の少なくとも一部に対向する対向面を備えた保持部材を有し、
前記光学素子の外周面から前記保持部材の対向面に伝わる熱に対し、前記保持部材の対向面のうち、第１領域と第２領域とで熱の伝わり方が異なることを特徴とする光学素子保持装置。
【請求項２】
前記光学素子は、照明光が回転非対称な光量分布で照射される位置に配置され、
前記第１領域は、前記光学素子のうち照明光の光量が他の領域と比べて少ない領域の近くに配置されるとともに、前記第２領域に比べて前記光学素子の外周面からの熱が逃げにくい構造を有することを特徴とする請求項１に記載の光学素子保持装置。
【請求項３】
前記光学素子は、照明光が長方形状の光量分布で照射される位置に配置され、
前記熱が逃げにくい構造は、前記対向面の前記光量分布を短辺方向に挟む２箇所に配置されることを特徴とする請求項２に記載の光学素子保持装置。
【請求項４】
前記対向面は前記光学素子の側面及び底面の少なくとも一方に対向し、
前記熱が逃げにくい構造は、前記対向面の一部に設けられた切り欠き部であることを特徴とする請求項２又は３に記載の光学素子保持装置。
【請求項５】
前記対向面は前記光学素子の側面及び底面の少なくとも一方に対向し、
前記熱が逃げにくい構造は、前記対向面のうち前記第２領域に比べて熱伝導率の低い材料から形成されることを特徴とする請求項２又は３に記載の光学素子保持装置。
【請求項６】
複数の光学素子を有し、第１面のパターンの像を第２面上に投影する投影光学系であって、
前記複数の光学素子の少なくとも一つが、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学素子保持装置によって保持されることを特徴とする投影光学系。
【請求項７】
照明光学系からの露光ビームで第１物体を照明し、前記露光ビームで前記第１物体及び投影光学系を介して第２物体を露光する露光装置において、
前記照明光学系及び前記投影光学系の少なくとも一部の光学素子が、請求項１から５のいずれか一項に記載の光学素子保持装置によって保持されることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記光学素子保持装置によって保持される光学素子は、前記照明光学系のうちで前記第１物体に近い位置、並びに前記投影光学系のうちで前記第１物体及び前記第２物体に近い位置の少なくとも一つの位置に配置されることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記露光装置は走査露光型であり、
前記光学素子保持装置における前記保持部材の前記対向面のうち、前記第１領域は、走査露光時の前記第１物体及び前記第２物体の走査方向に沿って前記対向面の２箇所に対向するように設けられることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程で請求項７から９のいずれか一項に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズやミラー等の光学素子を保持するための光学素子保持技術に関し、例えば半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するためのリソグラフィ工程で使用される投影露光装置の照明光学系及び投影光学系中の光学素子のうち、特に光束が回転非対称な分布で照射される部分に配置された光学素子を保持するために使用して好適なものである。更に本発明は、光学素子保持技術を用いる光学系、露光技術、及びデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路等を製造する際に、マスクとしてのレチクルのパターンを基板としてのフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラスプレート等）上の各ショット領域に転写するために、ステッパー等の投影露光装置が使用されている。投影露光装置に備えられている照明光学系及び投影光学系中のレンズや凹面鏡等の光学素子は、従来は実質的に回転対称なホルダに保持され、このホルダがコラムや鏡筒に固定されていた。
【０００３】
また、近年の投影露光装置では、スループット向上を目的として単位時間当たりに投影光学系を通過する露光エネルギーが高められている。投影光学系を通過する露光エネルギーの一部は、内部の光学素子にて熱に変換され、最終的には収差変動等の結像特性の変動を引き起こす。更に、投影光学系の周囲の気圧の変化等によってもディストーション等の結像特性が変化する。そこで、投影光学系中の所定のレンズ間の空間の気圧を制御したり（例えば特許文献１参照）、又は所定のレンズの光軸方向の位置や傾斜角を制御することによって（例えば特許文献２参照）、投影光学系の結像特性を補正する結像特性補正機構を備えた投影露光装置も開発されている。
【特許文献１】特開昭６０−７８４５４号公報
【特許文献２】特開平４−１３４８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の如く従来の投影露光装置では、通常の光学素子は実質的に回転対称なホルダに保持されていたが、特にホルダ自体の構造を見直す必要性は低かった。これに関して、最近は、投影光学系に対する負担をあまり重くすることなく、高精度に大面積の回路パターンを転写するという要請に応えるために、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査露光型の投影露光装置が普及しつつある。走査露光型では、レチクル上の照明領域及びこれと共役なウエハ上の露光領域は走査方向を短辺方向とするスリット状であるため、投影光学系中のレチクル及びウエハに近い位置の光学素子は、ほぼ長方形状の回転非対称な分布で露光光が通過する。このように光学素子を回転非対称な分布で高いエネルギーの露光光が継続して通過すると、回転非対称な収差の発生が無視できなくなって来る。
【０００５】
また、従来の結像特性補正機構では、回転非対称の収差を補正することは困難であった。そのため、今後半導体集積回路等の一層の高集積化に伴って、結像特性の変動量の許容範囲がより狭くなると、回転非対称な分布で高いエネルギーの露光光が光学素子を通過することによって発生する回転非対称な結像特性の変動量が許容範囲を超える恐れがある。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑み、光学素子を回転非対称な光量分布で光が通過することによって発生する、回転非対称な光学特性の変動を抑制できる光学素子保持技術を提供することを目的とする。
更に本発明は、その光学素子保持技術を用いて結像特性の劣化が少ない光学系、露光技術、及びデバイス製造技術を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による光学素子保持装置は、光学素子（３２）を保持するための保持装置において、その光学素子を保持し、その光学素子の外周面の少なくとも一部に対向する対向面（３３ａ）を備えた保持部材（３３）を有し、その光学素子の外周面からその保持部材の対向面に伝わる熱に対し、その保持部材の対向面のうち、第１領域（３３ｄ，３３ｅ；５５Ａ，５５Ｂ）と第２領域（３３ｂ，３３ｃ）とで熱の伝わり方が異なるものである。
【０００８】
斯かる本発明によれば、その光学素子からその保持部材への熱の伝わり方（例えば熱伝導率又は熱抵抗）の分布が実質的に回転非対称となる。従って、その光学素子に回転非対称な光量分布で照明光が照射されても、その保持部材の回転角を、その熱の伝わり方の分布とその光量分布とがほぼ合致するように（熱が良好に伝わる部分が照明光の光量が多い領域の近くになるように）設定することによって、その光学素子に定常状態でより回転対称に近い温度分布を持たせることが可能となる。その結果、その光学素子の熱変形及び屈折率変化もより回転対称に近くなり、従来の結像特性補正機構では補正が困難であった回転非対称な光学特性（投影光学系の場合には結像特性）の変動を抑制できる。
【０００９】
本発明において、その光学素子が、照明光が回転非対称な光量分布で照射される位置に配置される場合、その第１領域は、その光学素子のうち照明光の光量が他の領域と比べて少ない領域の近くに配置されるとともに、その第２領域に比べてその光学素子の外周面からの熱が逃げにくい構造を有することが望ましい。
この結果、照明光の光量が多い領域では、光学素子からその第２領域を介して効率的にその保持部材側に放熱が行われ、照明光の光量が少ない領域では放熱の効率が低いため、その光学素子の温度分布がより回転対称に近くなる。
【００１０】
この場合、更にその光学素子が、照明光が長方形状の光量分布（３８）で照射される位置に配置されるものとすると、その熱が逃げにくい構造は、その対向面のその光量分布を短辺方向に挟む２箇所に配置されることが望ましい。この結果、光量の多い長辺方向からは効率的に放熱が行われ、光量の少ない短辺方向では放熱の効率が低いため、その光学素子の温度分布はより回転対称に近くなる。
【００１１】
また、その対向面がその光学素子の側面及び底面の少なくとも一方に対向しているとき、その熱が逃げにくい構造の一例は、その対向面の一部に設けられた切り欠き部（３３ｄ，３３ｅ）である。その保持部材が金属又は樹脂製である場合、その切り欠き部は空気又は窒素等の気体層となるが、気体層の熱伝導率はその他の部分よりも低いため、熱伝導率の分布が回転非対称となる。
【００１２】
そして、そのその熱が逃げにくい構造の他の例は、その対向面のうちその第２領域に比べて熱伝導率の低い材料から形成される部分（５５Ａ，５５Ｂ）である。この構成では、その保持部材の対向面のほぼ全面でより安定にその光学素子を保持することができる。
次に、本発明による投影光学系は、複数の光学素子を有し、第１面のパターンの像を第２面上に投影する投影光学系（ＰＬ）であって、その複数の光学素子の少なくとも一つが、本発明の何れかの光学素子保持装置によって保持されるものである。本発明の保持装置の適用によって、回転非対称な収差等の結像特性の変動を抑制することができ、結像特性の劣化が少なくなる。
【００１３】
また、本発明による露光装置は、照明光学系（５）からの露光ビームで第１物体（Ｒ）を照明し、その露光ビームでその第１物体及び投影光学系（ＰＬ）を介して第２物体（Ｗ）を露光する露光装置において、その照明光学系及びその投影光学系の少なくとも一部の光学素子が、本発明の何れかの光学素子保持装置によって保持されるものである。本発明の保持装置の適用によって、その第１物体のパターン像を安定した結像特性で高精度にその第２物体上に転写することができる。
【００１４】
この場合、その光学素子保持装置によって保持される光学素子は、その照明光学系のうちでその第１物体に近い位置（２０）、並びにその投影光学系のうちでその第１物体及びその第２物体に近い位置（３２，３４）の少なくとも一つの位置に配置されるものである。その第１物体が例えば長方形状の照明領域で照明される場合、その第１物体及び第２物体に近い光学素子では、照明光がほぼ長方形状の光量分布で通過して、光量分布が回転非対称になるため、本発明の効果が特に大きくなる。
【００１５】
また、その露光装置が走査露光型である場合、その光学素子保持装置におけるその保持部材のその対向面のうち、その第１領域は、走査露光時のその第１物体及びその第２物体の走査方向（Ｙ方向）に沿ってその対向面の２箇所に対向するように設けられることが望ましい。走査露光型では、その第１物体上の照明領域は走査方向を短辺方向とするほぼ長方形状となるため、その保持部材にその走査方向（短辺方向）に沿って第１領域である熱が逃げにくい構造を設けることによって、その保持部材中の光学素子の温度分布がより回転対称に近くなる。
【００１６】
また、本発明によるデバイス製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、そのリソグラフィ工程で本発明の何れかの露光装置を用いて露光を行うものである。本発明の適用によって、安定した結像特性で高精度にデバイスを製造できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、光学素子の保持部材に互いに熱の伝わり方の異なる複数の領域が設けられているため、その光学素子を回転非対称な光量分布で光が通過することによって発生する、回転非対称な光学特性の変動を抑制することができる。
また、本発明を走査露光型の露光装置で用いられる光学素子を保持するために適用することによって、照明領域が非走査方向に細長い長方形状であっても、回転非対称な収差の発生を緩和することができ、結像特性の劣化が少なくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図１〜図５を参照して説明する。本例は、ステップ・アンド・スキャン方式よりなる走査露光型の投影露光装置で使用される光学素子を保持するために本発明を適用したものである。
図１は、本例の走査露光型の投影露光装置の概略構成を示し、この図１において、露光光源６としてはＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４７ｎｍ）が使用されている。なお、露光光源としては、ＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）、Ｆ2 レーザ光源（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ2 レーザ光源（波長１４６ｎｍ）、Ａｒ2 レーザ光源（波長１２６ｎｍ）などの紫外パルスレーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生光源、固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波発生装置、又は水銀ランプ（ｉ線等）なども使用することができる。
【００１９】
露光時に露光光源６からパルス発光された露光ビームとしての露光光（露光用の照明光）ＩＬは、ミラー７、不図示のビーム整形光学系、第１レンズ８Ａ、ミラー９、及び第２レンズ８Ｂを経て断面形状が所定形状に整形されて、オプティカル・インテグレータ（ユニフォマイザ又はホモジナイザ）としてのフライアイレンズ１０に入射して、照度分布が均一化される。フライアイレンズ１０の射出面（照明光学系の瞳面）には、露光光の光量分布を円形、複数の偏心領域、輪帯状などに設定して照明条件を決定するための開口絞り（σ絞り）１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄを有する照明系開口絞り部材１１が、駆動モータ１２によって回転自在に配置されている。照明系開口絞り部材１１中の開口絞りを通過した露光光ＩＬは、反射率の小さいビームスプリッタ１４及びリレーレンズ１７Ａを経て、固定視野絞りとしての固定ブラインド１８Ａ及び可動視野絞りとしての可動ブラインド１８Ｂを順次通過する。可動ブラインド１８Ｂは、マスクとしてのレチクルＲのパターン面（レチクル面）とほぼ共役な面に配置され、固定ブラインド１８Ａは、そのレチクル面との共役面から僅かにデフォーカスされた面に配置されている。
【００２０】
固定ブラインド１８Ａは、レチクルＲ上の照明領域２１Ｒの形状を規定するために使用される。可動ブラインド１８Ｂは、レチクルＲの走査方向及び非走査方向に対応する方向にそれぞれ相対移動自在な２対のブレードを備え、露光対象の各ショット領域への走査露光の開始時及び終了時に不要な部分への露光が行われないように、照明領域２１Ｒを走査方向に閉じるために使用される。可動ブラインド１８Ｂは、更に必要に応じて照明領域２１Ｒの非走査方向の中心及び幅を規定するためにも使用される。ブラインド１８Ａ，１８Ｂを通過した露光光ＩＬは、サブコンデンサレンズ１７Ｂ、光路折り曲げ用のミラー１９、及びメインコンデンサレンズ２０を経て、マスクとしてのレチクルＲのパターン領域上の照明領域２１Ｒを均一な照度分布で照明する。本例の照明領域２１Ｒは、レチクルＲの走査方向に直交する非走査方向に細長いスリット状（本例では縦横比がほぼ１：３の長方形）の領域である。なお、照明領域２１Ｒとしては、非走査方向に細長い円弧状のような形状も有り得る。
【００２１】
一方、ビームスプリッタ１４で反射された露光光は、集光レンズ１５を介して光電センサよりなるインテグレータセンサ１６に受光される。インテグレータセンサ１６の検出信号は露光量制御系４３に供給され、露光量制御系４３は、その検出信号と予め計測されているビームスプリッタ１４から基板（感光基板）としてのウエハＷまでの光学系の透過率とを用いてウエハＷ上での露光エネルギーを間接的に算出する。露光量制御系４３は、その算出結果の積算値及び装置全体の動作を統轄制御する主制御系４１からの制御情報に基づいて、ウエハＷ上で適正露光量が得られるように露光光源６の発光動作を制御する。
【００２２】
露光光源６、ミラー７，９、レンズ８Ａ，８Ｂ、フライアイレンズ１０、照明系開口絞り部材１１、ビームスプリッタ１４、リレーレンズ１７Ａ、ブラインド１８Ａ，１８Ｂ、サブコンデンサレンズ１７Ｂ、ミラー１９、及びメインコンデンサレンズ２０を含んで照明光学系５が構成されている。照明光学系５中で最もレチクルＲに近い位置にある光学素子としてのメインコンデンサレンズ２０は、レンズ保持部材３１に保持され、レンズ保持部材３１は不図示のコラムに固定されている。照明光学系５中の他の光学素子も同様に不図示の保持部材を介してそのコラムに固定され、照明光学系５は更に気密室としての不図示のサブチャンバに覆われている。露光光ＩＬに対する透過率を高く維持するために、そのサブチャンバ内には、不純物を高度に除去したドライエアー（露光光がＡｒＦエキシマレーザの場合には窒素ガス、ヘリウムガス等も使用される）が供給されている。
【００２３】
露光光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域２１Ｒ内のパターンは、両側テレセントリックの投影光学系ＰＬを介して投影倍率β（βは１／４，１／５等）で、フォトレジストが塗布されたウエハＷ上の一つのショット領域ＳＡ上の露光領域２１Ｗに投影される。露光領域２１Ｗは、投影光学系ＰＬに関して照明領域２１Ｒと共役な非走査方向に細長いスリット状（本例では長方形）の領域である。レチクルＲ及びウエハＷはそれぞれ本発明の第１物体及び第２物体に対応している。ウエハＷは、例えば半導体（シリコン等）又はＳＯＩ(silicon on insulator)等の直径が２００〜３００ｍｍ程度の円板状の基板である。
【００２４】
本例の投影光学系ＰＬは屈折系である。投影光学系ＰＬ中で最もレチクルＲに近い光学素子であるレンズ３２、及び最もウエハＷに近い光学素子であるレンズ３４はそれぞれレンズ保持部材３３及び３５内に保持され、レンズ保持部材３３及び３５は投影光学系ＰＬの円筒状の鏡筒内に収納されている。レンズ３２及び３４は光軸ＡＸを中心として回転対称な石英（露光光がＡｒＦエキシマレーザの場合には蛍石等も使用される）よりなるレンズである。但し、レンズ３２及び３４の代わりに、例えば歪曲収差等の補正用のほぼ長方形状の平行平板なども配置される。レンズ保持部材３３及び３５の間にはそれぞれ他のレンズ等の光学素子を保持するレンズ保持部材３７Ａ，…，３７Ｂが配置されている。露光光ＩＬに対する透過率を高く維持するために、投影光学系ＰＬの鏡筒内にも、不純物を高度に除去したドライエアー（露光光がＡｒＦエキシマレーザの場合には窒素ガス、ヘリウムガス等も使用される）が供給されている。以下、図１において、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で走査露光時のレチクルＲ及びウエハＷの走査方向にＹ軸を取り、走査方向に直交する非走査方向にＸ軸を取って説明する。
【００２５】
先ず、レチクルＲはレチクルステージ２２上に保持され、レチクルステージ２２はレチクルベース２３上でＹ方向に一定速度で移動すると共に、同期誤差を補正するようにＸ方向、Ｙ方向、回転方向に微動して、レチクルＲの走査を行う。レチクルステージ２２のＸ方向、Ｙ方向の位置及び回転角は、この上に設けられた移動鏡（不図示）及びレーザ干渉計（不図示）によって計測され、この計測値及び主制御系４１からの制御情報に基づいて、ステージ駆動系４２はレチクルステージ２２の位置及び速度を制御する。レチクルＲの周辺部の上方には、レチクルアライメント用のレチクルアライメント顕微鏡（不図示）が配置されている。
【００２６】
一方、ウエハＷは、ウエハホルダ２４を介してウエハステージ２８上に保持され、ウエハステージ２８はウエハベース２７上でＹ方向に一定速度で移動すると共に、Ｘ方向、Ｙ方向にステップ移動するＸＹステージ２６と、Ｚチルトステージ２５とを備えている。Ｚチルトステージ２５は、不図示のオートフォーカスセンサによるウエハＷのＺ方向の位置の計測値に基づいて、ウエハＷのフォーカシング及びレベリングを行う。ウエハステージ２８のＸ方向、Ｙ方向の位置及び回転角は、レーザ干渉計（不図示）によって計測され、この計測値及び主制御系４１からの制御情報に基づいて、ステージ駆動系４２はウエハステージ２８の動作を制御する。
【００２７】
更に、ウエハステージ２８の上方には、ウエハアライメント用のオフ・アクシス方式のアライメントセンサ３６が配置されており、この検出結果に基づいて主制御系４１はウエハＷのアライメントを行う。ウエハステージ２８上のウエハＷの近傍には、アライメント用の基準マークが形成された基準マーク部材２９が固定されている。露光時には、レチクルステージ２２及びウエハステージ２８を駆動して、スリット状の照明領域２１Ｒに露光光ＩＬを照射した状態でレチクルＲとウエハＷ上の一つのショット領域とをＹ方向に同期走査する動作と、ウエハステージ２８を駆動してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作とが繰り返される。この動作によって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が露光される。
【００２８】
さて、本例ではレチクルＲ上の露光光ＩＬの照明領域２１Ｒ及びこれと共役なウエハＷ上の露光領域２１Ｗは、それぞれ非走査方向であるＸ方向を長辺方向として、走査方向であるＹ方向を短辺方向とする長方形（縦横比はほぼ１：３）の領域、即ち光軸ＡＸに関して大きく回転非対称な領域である。そのため、照明光学系５中でレチクルＲに最も近いメインコンデンサレンズ２０、並びに投影光学系ＰＬ中でレチクルＲ及びウエハＷに最も近いレンズ３２及び３４は、それぞれほぼ走査方向であるＹ方向を短辺方向とする長方形状の領域で光量が大きく、それ以外の領域では光量が小さい、ほぼ長方形状の光量分布で露光光ＩＬが照射される。即ち、レンズ２０，３２，３４はそれぞれ光軸ＡＸを中心として回転非対称な光量分布で露光光ＩＬが通過する。
【００２９】
そのため、レンズ２０，３２，３４が回転非対称に熱変形及び屈折率変化して、照明光学系５の照明特性（照明領域２１Ｒの形状、照度分布、コヒーレンスファクタ等）及び投影光学系ＰＬの結像特性（諸収差等）を含む光学特性のうちの回転非対称な成分が変動するのを抑制することが望ましい。そこで、本例ではレンズ２０，３２，３４を熱の伝わり方が回転非対称な構造の保持部材で保持している。以下では、投影光学系ＰＬ中のレチクルＲに最も近いレンズ３２を保持するレンズ保持部材３３の構成につき詳細に説明する。
【００３０】
図２は、回転対称のレンズ３２（光学素子）を保持するリング状のレンズ保持部材３３（保持部材）を示す平面図、図３は図２のレンズ３２及びレンズ保持部材３３を断面とした斜視図である。図２において、レンズ３２上でほぼＹ方向（レチクルの走査方向）を短辺方向とする長方形状の照射領域３８を露光光（照明光）が通過している。図３に示すように、レンズ３２の側面には先端面が所定半径の円柱の側面状の凸部（つば部）３２ａが形成され、凸部３２ａの先端面が外周面に対応している。レンズ保持部材３３は、黄銅（真鍮）、アルミニウム、又はステンレス等の金属製であり、レンズ保持部材３３の円筒状の内面３３ａの内径は、レンズ３２の凸部３２ａの外周面の外径よりも僅かに大きく設定され、その内面３３ａに対向してほぼ接するようにレンズ３２の凸部３２ａが収納されている。なお、レンズ保持部材３３の円筒状の内面３３ａに、レンズ３２の凸部３２ａの外周面が嵌合する構成であってもよい。露光光の照射によってレンズ３２に蓄積される熱は、凸部３２ａの先端面（外周面）から内面３３ａ（対向面）を経てレンズ保持部材３３側に放出される。
【００３１】
図２及び図３に示すように、レンズ保持部材３３の内面３３ａには、光軸を中心としてほぼ１２０°間隔で３箇所に凸の支持部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃが形成され、支持部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ上にレンズ３２の凸部３２ａが載置されている。凸部３２ａは不図示の押さえ部と支持部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃとの間に挟み込まれており、これによってレンズ３２が安定に保持される。
【００３２】
また、レンズ保持部材３３の内面３３ａにおいて照射領域３８を短辺方向（Ｙ方向）に挟む２箇所に対向するように、レンズ３２から十分に離れるようにほぼ一定の深さで所定幅の逃げ部３３ｄ及び３３ｅ（熱が逃げにくい構造としての切り欠き部）が形成されている。この場合、内面３３ａ上で逃げ部３３ｄ及び３３ｅが形成されている領域が第２領域に対応し、それ以外の領域３３ｂ及び３３ｃが第１領域に対応している。領域３３ｂ，３３ｃ（第１領域）は金属であり熱伝導率（熱の伝わり方）が高いのに対して、逃げ部３３ｄ，３３ｅ（第２領域）は空気層であり熱伝導率は１／１０００〜１／１００００程度に低くなっている。即ち、０℃におけるレンズ保持部材３３の材料である黄銅、アルミニウム、又はステンレスの熱伝導率、及び逃げ部３３ｄ，３３ｅ内の空気（又は窒素ガス、ヘリウムガス等）の熱伝導率は以下の表１の通りである。
【００３３】
《表１》種々の物質の熱伝導率（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1）
黄銅（真鍮）：１０６
アルミニウム：２３６
ステンレス：１５
空気：０．０２４１
窒素ガス：０．０２４０
ヘリウムガス：０．１４２
【００３４】
このように、レンズ保持部材３３は熱伝導率の分布が大きく回転非対称になるように形成され、かつレンズ保持部材３３の回転角は、その熱伝導率の回転非対称の分布がレンズ３２に対する照明光の光量の回転非対称な分布に合致するように設定されている。
言い換えると、図４に示すように、レンズ３２を囲むレンズ保持部材３３は、レンズ３２の照射エネルギーが大きい部分（照射領域３８の長辺方向）に近い領域３３ｂ，３３ｃでは熱伝導率が高くなり、照射エネルギーが小さい部分（照射領域３８の短辺方向）に近い逃げ部３３ｄ及び３３ｅでは熱伝導率が低くなるように、回転非対称に構成されている。その結果、露光が継続して行われた後のレンズ３２の温度分布（熱分布）は、より回転対称に近くなる。実際には、照射領域３８で露光が継続して行われた後の、ほぼ定常状態でのレンズ３２の温度分布がより回転対称に近くなるように、レンズ保持部材３３の逃げ部３３ｄ及び３３ｅの深さ及び幅が設定される。
【００３５】
このため、レンズ３２の熱変形及び屈折率変化もより回転対称に近くなり、図１の投影光学系ＰＬの結像特性中の回転非対称な収差の変動が抑制され、結像特性の劣化が少なくなる。これに対して、仮にレンズ保持部材３３の構成が単純な回転対称であるとすると、レンズ３２の温度分布は、図５の楕円状の等温線４０で示すように、ほぼ照射領域３８の分布に相似の回転非対称な分布となる。この場合には、レンズ３２の熱変形も回転非対称となるため、結像特性中の回転非対称な収差が増加してしまう。
【００３６】
また、図１のレンズ保持部材３１及び３５も図２のレンズ保持部材３３と同様に、内部のレンズ２０及び３４の回転非対称な照射領域に応じた回転非対称な熱伝導率分布を持つように構成されている。これによって、照明光学系５の照明特性及び投影光学系ＰＬの結像特性中の回転非対称な成分の変動が更に小さく抑えられている。なお、レンズ２０，３２，３４の全部を回転非対称な熱伝導率分布を持つ保持部材（以下、「熱的に回転非対称な保持部材」と言う）で保持する必要はなく、例えば回転非対称な光学特性の変動に最も影響を与える１枚のレンズのみを熱的に回転非対称な保持部材で保持し、他のレンズは従来と同様の回転対称な保持部材で保持するようにしてもよい。更に、回転非対称な光学特性の変動をより抑制するために、レンズ２０，３２，３４以外のレンズ等の光学素子をも熱的に回転非対称な保持部材で保持するようにしてもよい。
【００３７】
なお、本例の投影光学系ＰＬの結像特性中の回転非対称な収差の変動は抑制されるが、回転対称な収差は従来例と同様に変動する場合がある。このような回転対称の結像特性の変動を抑制するために、例えば特開平４−１３４８１３号公報に開示されているように、図１の投影光学系ＰＬ中の所定のレンズ（例えばレンズ３２）の光軸方向の位置や傾斜角を制御する機構を設けてもよい。レンズを駆動する際には、レンズ保持部材と一体的に駆動してもよい。
【００３８】
なお、上記の実施形態では、レンズ保持部材３３は金属製であるが、レンズ保持部材３３を例えば合成樹脂やセラミックス等から形成してもよい。
また、上記の実施形態では、レンズ３２の外側面（凸部３２ａの先端面）とレンズ保持部材３３の内面３３ａとが対向しているが、対向する面を２面としてもよい。
図６は、そのように光学素子と保持部材とが互いに２面で対向する構成例の一部を断面で表した斜視図であり、この図６において、回転対称の平板状のレンズ５１（光学素子）がリング状のレンズ保持部材５２（保持部材）に保持されている。レンズ保持部材５２も例えば黄銅、アルミニウム、ステンレス等の金属製である。この場合、レンズ保持部材５２には、レンズ５１の外径よりも僅かに大きい内径の内面５２ｂが形成され、更に内面５２ｂの下方で内側に突き出るように、レンズ５１の外径よりも小さい内径の段差部５２ａが形成されている。この場合、レンズ５１は、外側面及びこれに隣接する下端面がそれぞれレンズ保持部材５２の内面５２ｂ及び段差部５２ａの上面５２ｃに接するように、レンズ保持部材５２に保持されている。この場合にも、レンズ５１は、不図示の押さえ部材と段差部５２ａの上面５２ｃとの間に挟み込まれるように保持されている。レンズ５１の外側面及び下端面が外周面に対応し、これに対向するレンズ保持部材５２の内面５２ｂ及び上面５２ｃが対向面に対応している。なお、レンズ保持部材３３の内面５２ｂに、レンズ５１の外周面が嵌合する構成であってもよい。この構成であれば、不図示の押さえ部材を省略してもよい。露光光の照射によってレンズ５１に蓄積される熱は、レンズ５１の外側面及び下端面から内面５２ｂ及び段差部５２ａの上面５２ｃを経てレンズ保持部材５２側に放出される。
【００３９】
この場合にも、レンズ５１はレチクル（又はウエハ）の走査方向を短辺方向とするほぼ長方形状の照射領域３８を露光光が通過する位置に配置されている。そして、レンズ保持部材５２内でその照射領域３８を短辺方向（走査方向）に挟むように対向する２箇所に、内面５２ｂ及び段差部５２ａにかけてレンズ５１の外周部から十分に離れるようなほぼ一定の深さで所定幅の逃げ部５２ｆ及び５２ｇ（熱が逃げにくい構造としての切り欠き部）が形成されている。
【００４０】
この構成によれば、レンズ５１が長方形状の照射領域３８で回転非対称な光量分布で照明されても、レンズ保持部材５２における照射領域３８を短辺方向に挟む逃げ部５２ｆ及び５２ｇ（第１領域）、即ちレンズ５１において照射される光量がそれ以外の部分に比べて少ない部分に近い領域では、その他の領域（第２領域）に比べて熱伝導率が低いため、レンズ５１の温度（熱分布）はほぼ回転対称な分布となる。言い換えると、レンズ５１の温度分布がほぼ回転対称となるように、逃げ部５２ｆ及び５２ｇの深さ及び幅が設定されている。従って、レンズ５１に起因する回転非対称な光学特性の変動が抑制され、レンズ５１が投影光学系ＰＬ内のレンズである場合には、結像特性の劣化が少なくなる。
【００４１】
更にこの構成では、レンズ５１は外側面及び下端面の２面でレンズ保持部材５２の対向面（内面５２ｂ及び上面５２ｃ）に接しているため、レンズ５１はより安定に保持されている。また、レンズ５１に蓄積される熱がより効率的にレンズ保持部材５２側に流れるため、レンズ５１の温度上昇が少ない利点もある。
また、上記の実施形態では保持対称の光学素子は回転対称であるが、その光学素子は必ずしも回転対称である必要はない。
【００４２】
図７は、そのように保持対称の光学素子がほぼ長方形の平板状の回転非対称なレンズ５３である場合を示す、一部を断面で表した斜視図であり、この図７において、レンズ５３が円板状のレンズ保持部材５４（保持部材）の中央の長方形状の開口内に保持されている。レンズ保持部材５４も例えば黄銅、アルミニウム、ステンレス等の金属製である。この場合、レンズ保持部材５４の上面に、長方形状の開口を塞ぐようにレンズ５３が設置される。この場合も、長方形の平板状のレンズ５３は、この下端面がレンズ保持部材５４の上面に接するように、レンズ保持部材５４に保持されている。
【００４３】
また、レンズ５３はレチクル（又はウエハ）の走査方向を短辺方向とするほぼ長方形状の照射領域３８を露光光が通過する位置に配置されている。更に、レンズ５３の長方形状の外形はその照射領域３８とほぼ相似であり、かつレンズ５３の長辺方向と照射領域３８の長辺方向とが同じ方向になるように、レンズ５３の回転角が設定されている。そして、レンズ保持部材５４の上面には、その照射領域３８を短辺方向（走査方向）に挟むように対向する２箇所に、レンズ５３の外周部から十分に離れるようなほぼ一定の深さで所定幅の逃げ部５４ｆ及び５４ｇ（熱が逃げにくい構造としての切り欠き部）が形成されている。
【００４４】
この構成によれば、レンズ５３が長方形状の照射領域３８で回転非対称な光量分布で照明されても、レンズ保持部材５４における照射領域３８を短辺方向に挟む逃げ部５４ｆ及び５４ｇ（第１領域）、即ちレンズ５３において照射される光量がそれ以外の部分に比べて少ない部分に近い領域では、その他の領域（第２領域）に比べて熱伝導率が低いため、レンズ５３の温度（熱分布）はより回転対称に近い分布となる。従って、レンズ５３に起因する回転非対称な光学特性の変動が抑制され、レンズ５３が投影光学系ＰＬ内のレンズである場合には、結像特性の劣化が少なくなる。
【００４５】
次に、本発明の実施形態の他の例につき図８及び図９を参照して説明する。本例は、熱が逃げにくい構造として熱伝導率が他の部分よりも小さい固体材料を使用するものであり、図８及び図９において図２及び図３に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
図８は、レンズ３２を保持するリング状のレンズ保持部材３３を示す平面図、図９は図８のレンズ３２及びレンズ保持部材３３を断面とした斜視図である。図８及び図９において、レンズ保持部材３３の円筒状の内面３３ａ（対向面）に対向してほぼ接するようにレンズ３２の凸部３２ａが収納されている。そして、レンズ保持部材３３の内面３３ａに光軸を中心としてほぼ１２０°間隔で設けられた３箇所の凸の支持部４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ上にレンズ３２の凸部３２ａが載置されている。
【００４６】
また、レンズ保持部材３３の内面３３ａの照射領域３８を短辺方向（Ｙ方向）に挟む２箇所に対向するように、レンズ３２から十分に離れるようにほぼ一定の深さで所定幅の逃げ部３３ｄ及び３３ｅが形成されている。そして、逃げ部３３ｄ及び３３ｅにそれぞれ、レンズ保持部材３３の材料よりも熱伝導率の低い金属製又は合成樹脂製等の埋め込み部５５Ａ及び５５Ｂ（熱が逃げにくい構造）が埋め込まれている。この場合、内面３３ａ上で埋め込み部５５Ａ及び５５Ｂが第２領域に対応し、それ以外の領域３３ｂ及び３３ｃが第１領域に対応している。レンズ保持部材３３自体の材料を例えばアルミニウム（熱伝導率２３６（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1））とすると、埋め込み部５５Ａ及び５５Ｂの材料としてはステンレス（熱伝導率１５（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1））又はポリエチレン（常温での熱伝導率０．２５−０．３４（Ｗ・ｍ-1・Ｋ-1））などを使用できる。これ以外の構成は図２及び図３の例と同様である。
【００４７】
このように、図８及び図９のレンズ保持部材３３も、熱伝導率の分布が大きく回転非対称になるように、かつ長方形状の照射領域３８を短辺方向に挟む部分で熱伝導率が低くなるように形成されている。その結果、露光が継続して行われた後のレンズ３２の温度分布（熱分布）はより回転対称に近くなり、レンズ３２の熱変形もより回転対称に近くなるため、図１の投影光学系ＰＬの結像特性中の回転非対称な成分の変動が抑制され、安定な結像特性が得られる。
【００４８】
更に、本例によれば、レンズ保持部材３３は埋め込み部５５Ａ及び５５Ｂでもレンズ３２の外周部にほぼ接しているため、レンズ３２をより安定に保持することが可能である。なお、その埋め込み部５５Ａ及び５５Ｂは、例えばガラスウール等の断熱材より形成してもよい。
また、上記の実施形態では、熱が逃げにくい構造としての逃げ部（３３ｄ及び３３ｅ等）及び埋め込み部５５Ａ及び５５Ｂは、レンズ保持部材（３３等）内の照射領域を短辺方向に挟む２箇所に設けられているが、その熱が逃げにくい構造は、３箇所以上に設けてもよい。更に、上記の実施形態では、保持対象のレンズとレンズ保持部材とは１面又は２面で対向しているが、それらは上端面、外側面、及び下端面の３面で対向していてもよい。
【００４９】
また、屈折型の投影光学系に限らず、反射屈折型の投影光学系に本発明を適用することもできる。即ち、保持対象の光学素子は、レンズや平行平板（収差補正板等を含む）等に限られることなく、平面ミラー、凹面鏡、及びビームスプリッタなどの光学素子も本発明の保持部材によって保持することができる。
なお、上記の実施の形態の投影露光装置は、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、その露光装置の製造は温度及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。
【００５０】
また、上記の実施の形態の投影露光装置を用いて半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいてレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを形成するステップ、上記の実施の形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、エッチング等の回路パターンを形成するステップ、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）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【００５１】
なお、本発明は、走査露光型の露光装置のみならず、一括露光型の露光装置の光学素子を保持する場合にも同様に適用することができる。即ち、一括露光型の露光装置においても、レチクル上の照明領域の形状が細長い長方形状になるような場合には、本発明の適用によって回転非対称な収差等の発生を抑制することができる。また、本発明の露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置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、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【００５２】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、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。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のデバイス製造方法によれば、安定した結像特性で高精度にデバイスを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態の一例の投影露光装置を示す一部を切り欠いた斜視図である。
【図２】図１中のレンズ３２及びレンズ保持部材３３を示す平面図である。
【図３】図２の一部を断面で表した斜視図である。
【図４】図２のレンズ３２の照射領域３８と逃げ部３３ｄ及び３３ｅとの位置関係を示す平面図である。
【図５】回転対称な保持部材で保持されたレンズ３２の温度分布を示す図である。
【図６】レンズ保持方法の第１の変形例を示す一部を断面で表した斜視図である。
【図７】レンズ保持方法の第２の変形例を示す一部を断面で表した斜視図である。
【図８】本発明の実施形態の他の例のレンズ３２及びレンズ保持部材３３を示す平面図である。
【図９】図８の一部を断面で表した斜視図である。
【符号の説明】
【００５５】
Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、５…照明光学系、２０…メインコンデンサレンズ、３１…レンズ保持部材、３２，３４，５１，５３…レンズ、３３，３５，５２，５４…レンズ保持部材、３３ｄ，３３ｅ，５２ｆ，５２ｇ，５４ｆ，５４ｇ…逃げ部、３８…照射領域、５５Ａ，５５Ｂ…埋め込み部
【図１】
2005026676.tif 000003
【図２】
2005026676.tif 000004
【図３】
2005026676.tif 000005
【図４】
2005026676.tif 000006
【図５】
2005026676.tif 000007
【図６】
2005026676.tif 000008
【図７】
2005026676.tif 000009
【図８】
2005026676.tif 000010
【図９】
2005026676.tif 000011