(57)【要約】【課題】  発熱による影響を極力生じないようにして駆動することが出来る光学装置を提供すること。【解決手段】  架台１１のボールベアリング１３の付近にボールベアリング１３に生じる熱（摩擦熱）の温度を計測する温度センサ２２を設置する。この温度センサ２２は、光学装置１０を駆動することによって生じる熱を、該熱が最も発生する箇所であるボールベアリング１３の付近の温度を計測することにより検知して、この計測値（出力）を主制御装置３６に供給する。主制御装置３６では、例えば図３に示すフローチャートにしたがってモータ１６（光学装置１０）を制御し、光学装置１０から発生する熱によって露光装置３０が収容されているチャンバ内の環境を壊さないようにしている。すなわち、チャンバ内は常時温度が高精度に制御されていており、この温度の制御が可能な範囲を越えた温度変化が生じないように光学装置１０の駆動を制御する。【選択図】      図１
2005317673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持された筒状の回転支持部材内に光学部材を配置し、該回転支持部材を介して該光学部材を回転駆動する光学装置であって、
前記回転支持部材を回転駆動させることによって発生した熱の温度を計測する温度計測手段と、
前記温度計測手段からの信号に基づいて前記光学部材の回転駆動を制御する制御手段を備えてなることを特徴とする光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学装置において、
前記回転支持部材が、軸受を介して架台内の空間に回転自在に支持され、
さらに前記回転支持部材を介して前記光学部材を回転駆動する駆動部を有することを特徴とする光学装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光学装置において、
前記温度計測手段が、前記軸受の近傍に設置された温度センサであることを特徴とする光学装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学装置において、
前記制御手段が、前記温度が所定値を越えたとき、前記光学部材の回転駆動を停止させることを特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学装置において、
前記制御手段が、所定時間内での前記温度と該時間から前記光学装置に蓄積した熱エネルギー量を求め、該熱エネルギー量が所定値を越えたとき、前記光学部材の回転駆動を停止させることを特徴とする光学装置。
【請求項６】
請求項２乃至５の何れか一項に記載の光学装置において、
前記架台に、前記光学部材が配置された前記空間の光路空間部分に不活性ガスを供給する供給口を設け、
前記架台に、前記光路空間部分に供給された前記不活性ガスと、前記軸受及び前記駆動部付近のガス及び不純物を、前記架台の外部に排出する排出口を設けて、該ガス及び不純物等による前記光路空間部分の汚染を阻止し且つ該不活性ガスにより前記回転支持部材を冷却するように構成したことを特徴とする光学装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光学装置において、
前記不活性ガスが窒素ガスであることを特徴とする光学装置。
【請求項８】
露光光をマスクに照射して該マスクに形成されたパターンを被露光基板に露光転写する露光装置において、
前記露光光を前記マスクに照射する光学系に請求項１乃至７の何れか一項に記載の光学装置を配置してなることを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の露光装置において、
前記光学部材が、前記露光光の光軸方向を変える偏光部材であることを特徴とする光学装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光装置において、
前記偏光部材が、前記回転支持部材の軸線に対して傾斜して配置された透明な平行平板であることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０の何れかに一項に記載の露光装置を用いてマイクロデバイスを製造することを特徴とする光学装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光ムラを防止するために照明光学系に組み込まれる、光学装置、該光学装置を備えた露光装置及び該露光装置を利用したデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶表示デバイスを、リソグラフィ技術を用いて製造する際には、照明光学系によりパターンが形成されたマスクに露光用照明光（露光光）を照射し、このマスクのパターンの像を、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウエハやガラスプレート等の感光性基板上に投影露光する露光装置が使用されている。近年においては、基板上のショット領域に投影されるパターン形状の微細化の要求に伴い、使用される露光光は短波長化される傾向にあり、これまでの水銀ランプに代わってＫｒＦ（クリプトンフッ素）エキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（アルゴンフッ素）エキシマレーザ（１９３ｎｍ）を用いた露光装置が実用化されつつある。また、更なるパターン形状の微細化を目指してＦ２（フッ素）レーザ（１５７ｎｍ）を用いた露光装置の開発も進められている。
【０００３】
レーザ光のような非常に干渉性の良い光源を使用する場合、照明光学系を通過する間にスペックルパターン(speckle pattern)と呼ばれる干渉パターン（干渉縞）が形成されてしまい、これが露光ムラの原因となることが指摘されている。このため、レーザ光を光源とする露光装置では、干渉縞のコントラストを低下させるために、照明光学系に光束を偏光させる光学部材を配置し、露光中にこの光学部材を駆動（回転）させて、パルス毎の干渉縞の位相を変えながら露光を行い、干渉縞を平均化してショット領域内の照度分布を均一化することにより、露光ムラを極力減少させている。
【０００４】
光学部材を回転駆動させる機構としては、例えば光学部材を支持した円筒状の支持部材を回転自在に支持するためのボールベアリングと、該支持部材を回転駆動するステッピングモータ、ＡＣモータ、ＤＣモータ等のモータ及び該モータの回転駆動力を支持部材に伝達する伝達機構等がある。
【０００５】
支持部材の回転駆動中、これらボールベアリング、モータ、伝達機構等からの発熱がある。例えば、支持部材が円筒体であり、モータの駆動軸が１０ｍｍφであるのに対し、支持部材の外径が１００ｍｍφ位であるとき、該支持部材の周速度が駆動軸の１０倍速いものとなる。外径１００ｍｍφの支持部材を２０００ｒｐｍで回転させると、周速は時速３８ｋｍとなり、ボールベアリング等からは相当量の摩擦熱が生じる。
【０００６】
この種の露光装置では、レチクルのパターンを半導体ウエハやガラステンプレート等の感光性基板上に投影露光する際の結像性能、及び複数の異なるレチクル上に描かれた各パターンを感光性基板上に順次重ね合わせて露光転写する際の重ね合わせ性能等について、非常に高精度のものが要求されており、露光装置の主要部分である照明光学系や投影光学系等は温度制御系により空気温度が±０．１℃程度に管理された環境（空調）チャンバ内に設置されている。
【０００７】
しかしながら、温度制御系によってコントロールできる以上の熱が、光束を偏光させる光学部材を有する光学装置から生じた場合には、高精度に温度制御されたチャンバ内の環境に影響を与えて、該環境を壊すおそれがある。例えば、レチクルを搭載したレチクルステージやウエハを搭載したウエハステージの近傍には、これらステージの位置決めのための干渉計やアライメント用光学系が配置されているが、これら干渉計やアライメント光学系は、その付近の空気温度が僅かに上昇して屈折率が変わっても、正確な計測が行えなくなる。また、露光装置の構造体の熱膨張による計測性能のドリフトが懸念されるし、光学装置自体の耐久性にも問題が生じてくる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、発熱による影響を極力生じないようにして駆動することが出来る光学装置、該光学装置を備えた露光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、前記露光装置を利用したマイクロデバイスの製造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】
上記目的を達成する、本発明の請求項１に記載の光学装置１０は、回転自在に支持された筒状の回転支持部材１４内に光学部材１５を配置し、該回転支持部材１４を介して該光学部材１５を回転駆動する光学装置であって、前記回転支持部材１４を回転駆動させることによって発生した熱の温度を計測する温度計測手段（温度センサ２２）と、前記温度計測手段からの信号に基づいて前記光学部材の回転駆動を制御する制御手段（主制御装置３６）を備えてなることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、請求項１に記載の光学装置では、光学部材を支持する回転支持部材の回転駆動によって発生した熱に基づいて該光学部材の回転駆動を制御するようにしている。
【００１２】
請求項１に記載の光学装置において、前記回転支持部材が、軸受（ボールベアリング１３）を介して架台１１内の空間（空間部分１２ａ）に回転自在に支持され、さらに前記回転支持部材を介して前記光学部材を回転駆動する駆動部（プーリ１７，１８、ベルト１９等）を配置してなる（請求項２）。
【００１３】
請求項２に記載の光学装置において、前記温度計測手段が、前記軸受の近傍に設置された温度センサ２２であることが好ましい（請求項３）。
【００１４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学装置において、前記制御手段が、前記温度が所定値を越えたとき、前記光学部材の回転駆動を停止させることが好ましい（請求項４）。
【００１５】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の光学装置において、前記制御手段が、所定時間内における前記温度と該時間から前記光学装置に蓄積した熱エネルギー量を求め、該熱エネルギー量が所定値を越えたとき、前記光学部材の回転駆動を停止させることが好ましい（請求項５）。
【００１６】
請求項２乃至５の何れか一項に記載の光学装置において、前記架台に、前記光学部材が配置された前記空間の光路空間部分に不活性ガスを供給する供給口（不活性ガス供給口２３）を設け、また前記架台に、前記光路空間部分に供給された前記不活性ガスと、前記軸受及び前記駆動部付近のガス及び不純物を、前記架台の外部に排出する排出口（排気口２６）を設けて、該ガス及び不純物等による前記光路空間部分の汚染を阻止し且つ該不活性ガスにより前記回転支持部材を冷却するように構成することが好ましい（請求項６）。
【００１７】
請求項６に記載の光学装置において、前記不活性ガスが窒素ガスであることが好ましい（請求項７）。
【００１８】
上記目的を達成する、本発明の請求項８に記載の露光装置３０は、露光光をマスクに照射して該マスクに形成されたパターンを被露光基板に露光転写する露光装置において、前記露光光を前記マスクに照射する光学系（照明光学系３１）に請求項１乃至７の何れか一項に記載の光学装置を配置してなることを特徴とする。
【００１９】
請求項８に記載の露光装置において、前記光学部材１５は、前記露光光の光軸方向を変える偏光部材である（請求項９）。
【００２０】
請求項９に記載の露光装置において、前記偏光部材が、前記回転支持部材の軸線に対して傾斜して配置された透明な平行平板である（請求項１０）。
【００２１】
上記目的を達成する、本発明の請求項１１に記載のマイクロデバイスの製造方法は、請求項８乃至１０の何れか一項に記載の露光装置を用いてマイクロデバイスを製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の請求項１に記載の光学装置によれば、光学部材を支持する回転支持部材の回転駆動により発生した熱に基づいて該光学部材の回転駆動を制御するようにしているので、該熱による影響が極力生じないようにして光学装置を駆動すること、すなわち他の装置や部材に影響を及ぼすことなく、また光学装置自身が熱によって劣化することなく駆動することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の請求項３に記載の発明によれば、温度計測手段が、回転支持部材を支持する軸受の近傍に設置された温度センサであるので、回転支持部材の回転駆動によって発生した熱をより正確に計測することができ、これに基づいた光学部材の回転駆動制御はより正確なものとなり、回転支持部材の回転駆動によって発生した熱による影響が極力生じないようにして光学装置を駆動すること、すなわち他の装置や部材に影響を及ぼすことなく、また光学装置自身が熱によって劣化することなく駆動することが可能となる。
【００２４】
また、本発明の請求項４に記載の光学装置によれば、温度が所定値を越えたとき、光学部材の回転駆動を停止させるようにしているので、回転支持部材の回転駆動によって発生した熱が他の装置、部材等に影響を及ぼす前に対処することができる。また、光学装置が配置されている箇所、例えば温度制御されたチャンバ内である場合、この温度制御の可能なレベル内に所定値を設定することにより、何ら支障なく光学部材を回転駆動することができる。
【００２５】
また、本発明の請求項５に記載の光学装置によれば、光学装置に蓄積された熱エネルギー量に基づき、この熱エネルギー量が所定値を越えたとき、光学部材の回転駆動を停止させるようにしているので、仮に軸受付近の温度が所定値に達しない場合であってもそれまでに蓄積された熱エネルギー量から判断して、より確実に他の装置、部材等に影響を及ぼすのを回避することが可能である。また、一時的な温度上昇があってもこれに惑わされることがなく、蓄積された熱エネルギー量で判断するため、光学装置のより正確な駆動制御が可能となり、また光学装置自身の熱による劣化を防止することが可能となる。
【００２６】
また、本発明の請求項６に記載の光学装置によれば、架台に、光路空間部分に不活性ガスを供給する供給口を設け、また光路空間部分に供給された不活性ガスと、軸受及び駆動部付近のガス及び不純物等を架台の外部に排出する排出口を設けて、該ガス及び不純物等による光路空間部分の汚染を阻止し且つ該不活性ガスにより光学装置を冷却するように構成しているので、光学装置からの熱により他の装置や部材に影響を与えるおそれが少なくなる上に、光学装置自体の耐久性や汚染の問題を解消することが可能となる。
【００２７】
また、本発明の請求項７に記載の光学装置によれば、不活性ガスとして窒素ガスを使用するので、コストがかからずに済む。
【００２８】
また、本発明の請求項７、８、９に記載の露光装置によれば、露光光をマスクに照射する光学系に請求項１乃至７の何れか一項に記載の光学装置を配置してなるので、露光ムラを無くすことが出来る上に、光学部材の回転駆動による熱の影響を可及的に少なくすることが可能となる。
【００２９】
また、本発明の請求項１１に記載のマイクロデバイスの製造方法によれば、請求項８乃至１０の何れか一項に記載の露光装置を用いているので、光学部材により露光ムラを無くし、また光学部材の回転駆動によって生じる熱の影響を可及的に少なくした状態でマイクロデバイスを製造することができ、製品の歩留まりを向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下本発明の光学装置、露光装置及びマイクロデバイスの製造方法の実施形態について図１乃至図６を参照して説明する。
【００３１】
図１は本発明の光学装置の一実施形態の全体構成を示す断面図、図２は光学装置を構成する架台と回転支持部材との間の隙間を説明するための部分拡大断面図、図３は光学装置の制御内容を説明するフローチャート、図４は光学装置の別の制御内容を説明するフローチャート、図５は本発明の露光装置の一実施形態を示す全体構成を示す概略図、図６はマイクロデバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【００３２】
まず、図５を参照して露光装置全体の概略を説明する。
【００３３】
露光装置３０は、半導体マイクロデバイス、液晶表示デバイス等を製造する際に用いられ、図１に示す光学装置１０が配置された照明光学系３１と、投影光学系３２と、照明光学系３１と投影光学系３２との間でレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、及び投影光学系２２の像面側に配置された、基板としてのウエハＷを保持するウエハステージＷＳＴ等を備え、高精度に温度制御された不図示の環境チャンバ内に配置されている。
【００３４】
照明光学系３１は、ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３、及びこれらミラーＭ１などの他にオプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ３３、視野絞り（不図示）などの光学部品を照明光学系ハウジング３４内に所定の位置関係で収容してなり、不図示のリレー光学系を介して、ＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）あるいはＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）などの、光源としてのエキシマレーザ３５に接続される。リレー光学系は、その少なくとも一部にビーム・マッチング・ユニットと称される、エキシマレーザ３５と照明光学系３１との間の光軸調整用の光学系（不図示）を含む。照明光学系ハウジング３４及びリレー光学系を収容する鏡筒内には、不活性ガスが供給され、清浄度が良好に維持される。
【００３５】
照明光学系ハウジング３４内には、光学装置１０が、その駆動源としてのモータ１６を照明光学系ハウジング３４の外側に出した状態で、例えばミラーＭ１とミラーＭ２との間の光路上に配置されており、露光中に照明光学系３１を通る光束を偏光し、フライアイレンズ３３の光入射面に対する入射角と入射位置を時間的に変動させて、該光入射面に干渉縞が生じないようにしている。
【００３６】
投影光学系３２は、例えば両側テレセントリックな縮小系が用いられていて、その投影倍率が例えば１／４、１／５或いは１／６等に設定されている。照明光学系３１によりレチクルＲが照明されると、該レチクルＲに形成されたパターンが投影光学系３２によって前記投影倍率で縮小され、フォトレジストが塗布されたウエハＷ上に投影転写される。
【００３７】
レチクルステージＲＳは、不図示の駆動系によりレチクルＲを投影光学系２２の光軸方向への微動、投影光学系３２の光軸と直交する面内での２次元的な移動及び微小回転をさせる。レチクルステージＲＳＴの端部には不図示のレーザ光波干渉測長器（干渉計）からのレーザビームを反射する移動鏡が固定されている。レチクルステージＲＳＴの２次元的な位置は、干渉計によって例えば０．０１μｍ程度の分解能で常時検出される。
【００３８】
ウエハステージＷＳＴは、ステージベース上で駆動系（不図示）により水平面内において２次元方向に駆動される。ウエハステージＷＳＴ上には不図示のウエハホルダを介してウエハＷが真空吸着などにより固定される。ウエハステージＷＳＴ上には不図示のレーザ光波干渉測長器（干渉計）からのレーザビームを反射する移動鏡が固定されている。ウエハステージの２次元的な位置は、干渉計によって例えば０．０１μｍ程度の分解能で常時検出される。
【００３９】
モータ１６、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴは、主制御部３６によってそれぞれ制御される。例えば、露光動作中にモータ１６を回転させる一方、温度センサ２２からの信号により一時的にモータ１６の回転を停止させたりする等の制御を行う。また、この主制御部３６は、露光装置３０が収容されている環境チャンバ内の環境、すなわち温度、気圧、湿度等を制御する他に、種々のシーケンスの管理等の露光装置３０全体を制御する。
【００４０】
次に、本発明の光学装置の一実施形態を図１乃至図３を参照して説明する。
【００４１】
光学装置１０は、照明光学系ハウジング３４内に配置される、例えばアルミニウム合金製等の金属ブロックから形成された架台１１と、該架台１１内に形成された空間に軸受としてのボールベアリング１３を介して回転自在に配置された、例えばアルミニウム合金製等の円筒状回転支持部材１４と、該回転支持部材１４内に配置された、平行平板ガラスからなる光学部材１５と、該回転支持部材１４（光学部材１５）を回転駆動するモータ１６と、該モータ１６の回転駆動力を伝達する伝達機構としてのプーリ１７，１８及びベルト１９とを備える。
【００４２】
モータ１６は上述したように照明光学系ハウジング３４の外側に配置される。伝達機構としての、回転支持部材１４の外周に一体に設けたプーリ１７と、モータ１６の駆動軸１６ａに取り付けたプーリ１８と、これらプーリ１７，１８間に架け渡したベルト１９は、ボールベアリング１３、回転支持部材１４と共に架台１１の空間内に配置される。
【００４３】
架台１１は、上述したように照明光学系ハウジング３４内のミラーＭ１とＭ２との間の露光光としての紫外線が通る光路上に配置される。架台１１は、光路空間を有する空間部分１２ａが形成された第１筐体部１１ａと、空間部分１２ａに隣接する空間部分１２ｂが形成された第２筐体部１１ｂとを備える。さらに、第１筐体部１１ａと第２筐体部１１ｂとの間には、空間部分１２ａと空間部分１２ｂとを連通する空間部分１２ｃが形成される。
【００４４】
第１筐体部１１ａには、露光光の光軸方向における一端面と他端面に露光光が通過するための開口が形成されており、この開口には、露光光が透過可能な性質を有するカバーガラス２０がそれぞれ配置されている。また、第２筐体部１１ｂには、露光光の光軸方向と平行な方向における一端面に、ボールベアリング２１を介してモータ１６の駆動軸１６ａを支持するための開口が形成されている。
【００４５】
第１筐体部１１ａに形成された空間部分１２ａには、回転支持部材１４が、ボールベアリング１３を介して回転自在に配置されており、回転支持部材１４の回転中心軸が、照明光学系３１の光軸（光路）と一致すようにしてある。また、空間部分１２ｂには、モータ１６の駆動軸１６ａに固定されたプーリ１８が配置される。また、空間部分１２ｃには、回転支持部材１４の軸方向他端部の外周に一体に設けたプーリ１７と、駆動軸１６ａに取り付けられるプーリ１８との間に架け渡されたベルト１９が配置される。
【００４６】
ボールベアリング１３は、第１筐体部１１ａの内壁面と回転支持部材１４の外周面との間に形成される空間部分１２ｄに配置されていて、回転支持部材１４を架台１１に対して回転可能に保持する。
【００４７】
回転支持部材１４内には、前述した光学部材１５が、該回転支持部材１４の軸線に対して傾斜した状態で配置されている。回転支持部材１４の内周側には、その軸方向に貫通した複数の通気通路１４ａが、周方向に適宜間隔をあけて配置されている。
【００４８】
架台１１のボールベアリング１３の付近には、回転支持部材１４を回転させることにより該ボールベアリング１３に生じる熱（摩擦熱）の温度を計測する温度センサ２２が設置されている。この温度センサ２２は、光学装置１０を駆動することによって生じる熱を、該熱が最も発生する箇所であるボールベアリング１３の付近の温度を計測することにより検知して、この計測値（出力）を主制御装置３６に供給する。主制御装置３６では、例えば図３に示すフローチャートにしたがってモータ１６（光学装置１０）を制御し、光学装置１０から発生する熱によって露光装置３０が収容されているチャンバ内の環境を壊さないようにしている。すなわち、チャンバ内は常時温度が高精度に制御されているので、この温度の制御が可能な範囲を越えた温度変化が生じないように光学装置１０の駆動を制御している。
【００４９】
なお、温度センサ２２は、ボールベアリング１３の付近の他に、例えばモータ１６に配置してもよい。また、ボールベアリング１３の付近及びモータ１６に複数個の温度センサ２２を配置してもよい。要は、チャンバ内の温度に最も影響を及ぼす、光学装置１０の発熱部位に温度センサ２２を設置すればよく、設置場所、設置個数は図１に示すものに限定されない。
【００５０】
第１筐体部１１ａのうち、回転支持部材１４の軸方向一端部付近には、不活性ガスとしての窒素ガスを空間部分１２ａに供給する供給口２３が配置される。また、回転支持部材１４の軸方向他端部付近には、空間部分１２ａに供給された窒素ガスを架台１１の外部に排出するガス排出口２４が配置される。これらガス供給口２３とガス排出口２４は、その一端がそれぞれ空間部分１２ａ内に臨み、その他端が照明光学系ハウジング３４の外側に延びている。ガス供給口２３から供給された窒素ガスは、空間部分１２ａから回転支持部材１４の軸方向一端部に流れる一方、通気通路１４ａを介して回転支持部材１４の軸方向他端部に流れ、この後、空間部分１２ａからガス排出口２４を通って架台１１の外側に排出される。空間部分１２ａ内に供給された窒素ガスは、仮に空間部分１２ａと照明光学系ハウジング３４との間を遮断するカバーガラス２０がない場合であっても照明光学系ハウジング３４内に漏れることなく、ガス排出口２４から排出されるように、空間部分１２ａ内で流れが形成されている。また、空間部分１２ａ内を流れる不活性ガスは、光学部材１５の清浄度を維持する他に、回転支持部材１４の回転によって生じる熱（摩擦熱）で熱せられたボールベアリング１３を冷却する作用もある。
【００５１】
第２筐体部１１ｂのモータ１６が配置された側の端部には、空間部分１２ｂに連通する排気口２６が配置されていて、該排気口２６を介して空間部分１２ｂ、１２ｃ、１２ｄからガスや不純物が架台１１（照明光学系ハウジング３４）の外に排気される。このガスや不純物には、例えば、ボールベアリング１３，２１からの発塵、ボールベアリング１３，２１のグリースからの脱ガスや、プーリ１７，１８及びベルト１９からの発塵等によるガスや不純物、及び空間部分１２ａから漏れた不活性ガス等が含まれる。排気口２６には、流量制御弁２７が配置され、該排気口２６から排気されるガスや不純物等の流量を制御する。
【００５２】
ボールベアリング１３が配置された、空間部分１２ｄには、ボールベアリング１３からの発塵、脱ガス等のガスや不純物が存在しているが、これによって問題が生じないようになっている。
【００５３】
すなわち、回転支持部材１４の外周面の、ボールベアリング１３によって保持されている部分を挟むように、回転支持部材１４の軸方向一端部寄り外周面と他端部寄り外周面にそれぞれフランジ部１４ｃを設け、これらフランジ部１４ｃと対向する第１筐体部１１ａの内壁面との間の隙間Ｃ１，Ｃ２を、窒素ガスや不純物等が流れ難くなるように、その幅を非常に狭く設定している。
【００５４】
したがって、ボールベアリング１３が配置された空間部分１２ｄは、この幅の狭い隙間Ｃ１、Ｃ２によって空間部分１２ａから実質的に遮断された状態にあり、空間部分１２ｄ内のボールベアリング１３からの発塵、脱ガス等によるガスや不純物等により光学部材１５が汚染されるおそれがない。また、空間部分１２ｂ、１２ｃ内の駆動軸１６ａ、プーリ１７、１８、ベルト１９からの発塵、脱ガス等によるガスや不純物等は排気口２６から架台１１の外部に排気されるので、これらガスや不純物等により光学部材１５が汚染されるおそれもない。
【００５５】
しかし、完全に遮断されたわけではないので、空間部分１２ｄから隙間Ｃ１、Ｃ２を通って窒素ガスが空間部分１２ａ内に漏れることはあるが、その漏れ量は僅かであり、問題は殆ど生じない。
【００５６】
空間部分１２ｄから隙間Ｃ１、Ｃ２を通って空間部分１２ａにボールベアリング１３からの発塵、脱ガス等によるガスや不純物等は、空間部分１２ａ内の窒素ガスの流れにより光学部材１５近傍への逆流が阻止される。すなわち、ガス供給口２３からは窒素ガスが空間部分１２ａ内に供給される一方、この供給された窒素ガスが空間部分１２ａからガス排出口２４を通って架台１１（照明光学系ハウジング３４）の外に排出される、窒素ガスの流れが空間部分１２ａ内に形成されているので、これに逆らって空間部分１２ｄ内に漏れた窒素ガスやボールベアリング１３からの発塵、脱ガス等によるガスや不純物等が空間部分１２ｄから光学部材１５の近傍に流れることは殆ど出来ない。また、空間部分１２ｄ内のボールベアリング１３からの発塵、脱ガス等によるガスや不純物等は、隙間Ｃ２から直ちに空間部分１２ｃ内に漏れ出て、空間部分１２ｃ、１２ｂ内のガスや不純物等と共に排気口２６から架台１１の外に排気されてしまい、空間部分１２ａに流れ込むことは殆ど出来ない。
【００５７】
なお、ガス排出口２４をガス供給口に代え、また排気口２６からは、空間部分１２ａに供給された窒素ガスと、空間部分１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ内のボールベアリング１３、２１、モータ１６、プーリ１７，１８、ベルト１９からの発塵、脱ガス等による、ガス、不純物等の双方を排気するように構成してもよい。この場合、空間部分１２ｄ内のボールベアリング１３からの発塵、脱ガス等によるガスや不純物等は、窒素ガスの流れに乗って空間部分１２ａに逆流することなく、排気口２６から排気される。また、空間部分１２ａに流す窒素ガス量を増加して、ボールベアリング１３を効率よく冷却することが可能となる。
【００５８】
上述した第一実施形態の光学装置１０によれば、露光装置３０の露光動作時において、モータ１６が主制御部３６により動作し、駆動軸１６ａからプーリ１８、ベルト１９、プーリ１７を介して回転支持部材１４にモータ１６の回転駆動力が伝達され、光学部材１５が、空間部分１２ａ内で回転する。光源としてのエキシマレーザ３５からの露光光の光束は、照明光学系３１のミラーＭ２とＭ１との間で回転する光学部材１５によって偏光され、フライアイレンズ３３の光入射面に対する入射角と入射位置を時間的に変動させて、フライアイレンズ３３の光入射面に干渉縞が生じないようにしている。フライアイレンズ３３を通過した露光光は、ミラーＭ１によりレチクルＲに導かれて、レチクルＲを照明する。レチクルＲ上のパターンは、この露光光により投影光学系３２を介してウエハＷに露光転写される。このとき、光学装置１０（光学部材１５）によって露光光がウエハＷ上に形成する干渉縞の位相を変化させて、干渉縞の平均化の効果でウエハＷ上のショット領域内の照度分布の均一化を図り、露光ムラを無くすことができる。
【００５９】
この露光動作時において、温度センサ２２がボールベアリング１３付近の温度を計測しており、この計測値（温度センサ２２の出力）は主制御装置３６に供給されている。主制御装置３６では、温度センサ２２からの出力に基づいてボールベアリング１３付近の温度をモニターしており、該温度が所定値（所定温度  しきい温度値）以内ならばモータ１６の回転（光学装置１０の駆動）を維持させ、所定温度を越えたときモータ１６の回転を停止（光学装置１０の駆動を停止）させる。この所定温度（しきい温度値）は、例えば、露光装置３０が収容されているチャンバ内の温度制御が可能な温度変化範囲に基づいて設定される。すなわち、ボールベアリング１３によってチャンバ内の温度が上昇しても、これが制御できる範囲内に止まっている限りは何ら支障が生じないので、この制御可能な範囲の温度に基づいて設定される。この所定温度（しきい温度値）は、露光装置３０によって異なり、固定値に設定しても、或いは任意の値に設定してもよい。
【００６０】
図３はこのときの光学装置１０の制御のフローを示しており、露光動作時、ステップ４０１で光学装置１０を駆動させ、ステップ４０２で温度センサ２２によりボールベアリング１３付近の温度を計測し、ステップ４０３で所定温度以内かをモニターし、所定温度以内ならばステップ４０１に戻り、光学装置１０の駆動を維持する。所定温度を越えたときステップ４０４に移行し、光学装置１０の駆動を一旦停止する。光学装置１０が停止している間も窒素ガスは空間部分１２ａ内に供給されており、この窒素ガスによりボールベアリング１３が冷却されているので、ステップ４０５で再び温度センサ２２によりボールベアリング１３付近の温度を計測し、ステップ４０３に戻り、所定温度以内かをモニターする。所定温度を越えている間は、光学装置１０は停止したままであり、ステップ４０４、４０５、４０３を繰り返す。所定温度以内に復帰すると、ステップ４０１に戻り、光学装置１０の駆動を再開する。
【００６１】
上述した実施形態によれば、露光動作時、光学装置１０の温度をモニターして該光学装置１０の駆動を制御して、光学装置１０の発熱により露光装置３０に影響を与えないようにしている。すなわち、露光装置３０が収容されているチャンバ内の温度が光学装置１０の発熱により上昇してもこれが制御可能な範囲内ならば、光学装置１０の回転駆動を継続し、温度制御可能な範囲を超えるようなおそれがあるときに、光学装置１０の回転駆動を一時的に停止している。温度制御可能な範囲を超えるおそれがなくなったとき、光学装置１０の回転駆動を再開するようにしている。
【００６２】
このため、露光装置３０が収容されているチャンバ内の環境である温度が所定温度以内に維持され、レチクルアライメントやウエハアライメントを精度良く行え、また露光装置３０の構造体の熱膨張による計測性能のドリフトの問題もなく、さらに光学装置１０自体の耐久性にも問題が生じない。
【００６３】
上述した実施態様では、温度センサ２２の計測値（出力）に基づいて光学装置１０を駆動停止させるか否かを判断していたが、図４に示すように、所定時間内における温度センサ２２の計測値（出力）と該時間とから光学装置１０に蓄積した熱エネルギー量（熱エネルギー集中度合い）を求め、この熱エネルギー量に基づいて光学装置１０の駆動停止を判断してもよい。この図４の場合の所定値は、例えば、露光装置３０が有する熱容量と該露光装置３０が収容されているチャンバ内の温度制御が可能な温度変化範囲に基づいて設定される。すなわち、光学装置１０が蓄積した熱エネルギーによって露光装置３０自体の温度が上昇し、これによりチャンバ内の温度が上昇しても、これが制御できる範囲内に止まっている限りは何ら支障が生じないので、この制御可能な範囲の熱エネルギー量に基づいて設定される。熱エネルギー集中度合いは、露光装置３０によって異なり、固定値に設定しても、或いは任意の値に設定してもよい。
【００６４】
図４によれば、露光動作時において、ステップ５０１で光学装置１０を駆動させ、ステップ５０２で温度センサ２２によりボールベアリング１３付近の温度を所定時間計測し、ステップ５０３で該時間と計測した温度とに基づいて光学装置１０に蓄積した熱エネルギー量を演算して求める。次いで、ステップ５０４において、求めた熱エネルギー量が所定値以内か否かを判断する。所定値以内であるならば、ステップ５０１に戻り、光学装置１０の駆動を維持する。所定値を越えたときステップ５０５に移行し、光学装置１０の駆動を一旦停止する。光学装置１０が停止している間も窒素ガスは空間部分１２ａ内に供給されており、この窒素ガスによりボールベアリング１３が冷却されているので、ステップ５０６で再び温度センサ２２によりボールベアリング１３付近の温度を所定時間計測して、ステップ５０７で該時間と計測した温度とに基づいて光学装置１０に蓄積した熱エネルギー量を演算し、ステップ５０４に戻り、所定値以内かをモニターする。所定値を越えている間は、光学装置１０は停止したままで、ステップ５０５、５０６、５０７、５０４を繰り返す。所定値以内に復帰すると、ステップ５０１に戻り、光学装置１０の駆動を再開する。
【００６５】
上述した別の実施形態によれば、露光動作時、光学装置１０に蓄積した熱エネルギー量をモニターして該光学装置１０の駆動を制御して、光学装置１０の発熱により露光装置３０に影響を与えないようにしている。すなわち、光学装置１０に蓄積した熱エネルギー量が所定値以内で、チャンバ内の温度が光学装置１０の発熱により上昇してもこれが制御可能な範囲内ならば、光学装置１０の回転駆動を継続し、温度制御可能な範囲を超えるようなおそれがあるときに、光学装置１０の回転駆動を一時的に停止している。温度制御可能な範囲を超えるおそれがなくなったとき、光学装置１０の回転駆動を再開するようにしている。
【００６６】
このため、露光装置３０が収容されているチャンバ内の環境である温度が所定温度以内に維持され、レチクルアライメントやウエハアライメントを精度良く行え、また露光装置３０の構造体の熱膨張による計測性能のドリフトの問題もなく、さらに光学装置１０自体の耐久性にも問題が生じない。また、前述した実施態様（図３参照）とは異なり、一時的に温度上昇があっても熱エネルギー量が所定値以内ならば光学装置１０の回転駆動を継続する一方、温度上昇が余りなくても熱エネルギーが所定値を越えた場合には光学装置１０の回転駆動を停止するようにしており、露光装置３０が収容されているチャンバ内の環境である温度をより正確に制御することが可能となる。
【００６７】
次に、図６を参照して本発明のマイクロデバイスの製造方法の一実施態様について説明する。
【００６８】
本実施態様では、図１、図２及び図３に示す光学装置１０、或いは図１、図２及び図４に示す光学装置１０の何れかを装備した露光装置３０（図５参照）を使用して、ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイス、液晶表示デバイス、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、ＤＮＡチップ、マイクロマシン等のマイクロデバイスを製造する。
【００６９】
図６に示すように、まずステップ６０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（例えば半導体デバイスの回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップ６０２（マスク製作ステップ）において、設計した回路パターンを形成したレチクル（マスク）を製作する。また、ステップ６０３（ウエハ製造ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【００７０】
次に、ステップ６０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ６０１乃至６０３で準備したレチクルとウエハを、図５の露光装置３０のレチクルステージＲＳＴ、ウエハステージＷＳＴに載置し、リソグラフィ技術によりウエハ上にレチクルのパターンを露光転写し、ウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ６０５（デバイス組立ステップ）において、ステップ６０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップ６０５には、ダイシング工程、ボンディング工程及びパッケージ工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
【００７１】
最後に、ステップ６０６（検査ステップ）において、ステップ６０５で製造されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。このような工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、出荷される。
【００７２】
本実施形態のマイクロデバイスの製造方法によれば、ステップ６０４（ウエハ処理ステップ）において、光学部材１５（図１等参照）により露光ムラを無くした状態でマイクロデバイスを製造することができる上に、露光装置３０が収容されているチャンバ内の環境である温度が所定温度以内に維持され、レチクルアライメントやウエハアライメントを精度良く行え、また露光装置３０の構造体の熱膨張による計測性能のドリフトの問題もなく、さらに光学装置１０自体の耐久性にも問題がなく、製品の歩留まりを向上させることが可能となる。
【００７３】
本実施形態の光学装置１０では、モータ１６を架台１１の外に配置する一方、伝達機構としてのプーリ１７、１８、ベルト１９を架台１１内の空間に配置した場合を示したが、モータ１６を架台１１の空間部分１２ｂ内に配置するようにしてもよい。
【００７４】
また、不活性ガスとして窒素ガスを使用した場合を示したが、ヘリウムガスを使用するようにしてもよい。
【００７５】
また、隙間Ｃ１、Ｃ２の幅を狭く形成することにより、該隙間Ｃ１、Ｃ２に流体が流れ難くした（流れを制限するようにした）場合を示したが、例えば隙間Ｃ１、Ｃ２をジグザグ状や迷路状等に形成することにより流路抵抗を大きくして、流体の流れを制限するようにしてもよい。また、隙間Ｃ１とＣ２に、回転支持部材１４の非回転時において、該隙間Ｃ１とＣ２を閉じるシール部材を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の光学装置の一実施形態の全体構成を示す断面図である。
【００７７】
【図２】光学装置を構成する架台と回転支持部材との間の隙間を説明するための部分拡大断面図である。
【００７８】
【図３】図１の光学装置の制御内容を説明するフローチャートである。
【００７９】
【図４】図１の光学装置の別の制御内容を説明するフローチャートである。
【００８０】
【図５】本発明の露光装置の一実施形態を示す全体構成を示す概略図である。
【００８１】
【図６】本発明のマイクロデバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８２】
１０  光学装置
１１  架台
１２ａ、ｂ、ｃ、ｄ  空間部分
１３、２１  ボールベアリング
１４  回転支持部材
１５  光学部材
１６  モータ
１７、１８  プーリ
１９  ベルト
２２  温度センサ
３６  主制御装置
Ｒ  レチクル（マスク）
Ｗ  ウエハ（被露光基板）
【図１】
2005317673.tif 000003
【図２】
2005317673.tif 000004
【図３】
2005317673.tif 000005
【図４】
2005317673.tif 000006
【図５】
2005317673.tif 000007
【図６】
2005317673.tif 000008