(57)【要約】【課題】  露光装置において、露光光の連続照射により光学レンズの温度が上昇し、焦点、倍率、各種の収差などが変化し、結像性能が変化する問題を抑制する。【解決手段】  第１測定部において、投影光学レンズ５０を構成する光学レンズ５１ａに露光光と同じ波長の測定用光Ａを測定用光光源５２ａから照射する。光学レンズ５１ａ〜５１ｃを透過した測定用光Ａを光センサー５４ａに入射させ、その入射位置、または強度を感知させる。露光光により光学レンズ５１ａ〜５１ｃの温度上昇があれば、光センサー５４ａへの測定用光Ａの入射位置、または強度の感知結果が変化する。従って、光センサー５４ａへの入射位置、または強度の感知結果が変化しないよう、各光学レンズ５１ａ〜５１ｃの周辺温度を制御する。第２測定部、第３測定部も同様に制御することで、投影光学レンズ５０の結像性能の変化を抑制する。【選択図】        図２
2005109405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンが形成されたマスクに露光光源からの露光光を照射し、光学レンズを有する投影光学系を介して前記パターンを基板上に転写する露光装置において、
前記光学レンズに光を照射する、前記露光光源とは異なる照射光源と、
前記照射光源が前記光学レンズに照射した光のうち、前記光学レンズを透過した光と、前記光学レンズを反射した光との少なくともいずれかを入射して感知するセンサーと
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記投影光学系の有する光学レンズは、
筒状のレンズ配置部材の内部に配置され、
前記露光装置は、さらに、
前記センサーが感知した感知結果に基づいて、前記光学レンズが配置された前記レンズ配置部材の内部に所定の温度に制御された気体を供給する気体供給部を備えたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記気体供給部は、
供給する気体の温度を制御する気体温度制御部を備えたことを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記気体温度制御部は、
前記光学レンズの適正環境温度範囲の下限値よりも低い温度と前記光学レンズの適正環境温度範囲の上限値の温度との間のいずれかの温度に、供給する気体の温度を保持する制御を行うことを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記照射光源は、
前記露光光と同一の波長の光を照射することを特徴とする請求項１または２または３または４記載の露光装置。
【請求項６】
前記センサーは、
入射した光の入射位置と強度との少なくともいずれかを感知することを特徴とする請求項１または２または３または４記載の露光装置。
【請求項７】
前記気体供給部は、
空気と不活性気体とのいずれかを供給することを特徴とする請求項２または３または４記載の露光装置。
【請求項８】
所定のパターンが形成されたマスクに露光光源からの露光光を照射し、光学レンズを有する投影光学系を介して前記パターンを基板上に転写する露光方法において、
前記露光光源とは異なる光源から、前記光学レンズに光を照射する第１の工程と、
前記第１の工程により前記光学レンズに照射した光のうち、前記光学レンズを透過した光と前記光学レンズを反射した光との少なくともいずれかを入射して感知する第２の工程と
を備えた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、半導体製造装置に係り、特に、半導体装置を製造するための露光装置及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおける光リソグラフィの工程は、露光光をレチクルに照射し、レチクルに形成されたパターンを投影光学レンズを介してウエハ上に転写し、ウエハ上に塗布されたレジストを感光させ、現像し、ウエハ上に有機物質のパターンを形成する工程である。
【０００３】
図７は、従来の露光装置の概略図である。１は露光光源、２は露光光伝達筒、３は照明光学系、４はレチクルステージ、５は投影光学レンズ鏡筒、６はウエハステージ、７はウエハを示す。ウエハ７は、ウエハステージ６に固定されている。露光光伝達筒２の内部にはミラー（図示していない）が適所に配置されており、露光光の方向を変えるようになっている。レチクルステージ４には、所望のレチクルを設置し、ウエハ７上に塗布されたレジストにパターンを形成する。投影光学レンズ鏡筒５には、光学レンズが組み合わせて配置されることにより形成された、複数の光学レンズから成る投影光学レンズ５０が納まっている。図８は、従来の投影光学レンズ５０を示すための、投影光学レンズ鏡筒５の断面図である。投影光学レンズ鏡筒５には投影光学レンズ５０を構成する光学レンズ５１ａ〜５１ｆが配置されている。
【０００４】
以上の構成の露光装置におけるリソグラフィ工程では、露光光の連続照射により、投影光学レンズ５０を構成する光学レンズ５１ａ〜５１ｆの温度が上昇し、このため、倍率、焦点、各種収差などが変化し、結像性能が変化するという問題があった。この問題に対して、温度の上昇した投影光学レンズ５０を構成する光学レンズを液体冷却やペルチェ素子により、直接冷却するという技術が提案されている（例えば、特許文献１）。あるいは、投影光学レンズ鏡筒５の内部の温度及び気圧を制御することによって、温度上昇により変化した投影光学レンズ５０の結像性能を回復する技術も提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
また、近年の半導体プロセスにおけるデバイスパターンの微細化に伴い、露光波長の短波長化が進んでいる。これに伴い、現在では、波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーや、真空紫外領域の光線である波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーが露光光源に使用されている。更に、波長１５７．６ｎｍのＦ2レーザーの光線を露光光源に用いる研究も行われている。このように、露光光として使用する光の波長の短波長化が進むにつれて、露光光がレンズ硝材を十分に透過せずに、吸収されて熱なってしまうという問題がさらに顕著となる。実際、波長１５７．６ｎｍのＦ2レーザー光のレンズ硝材としてフッ化カルシウムの使用が有力であるが、このフッ化カルシウムでさえ、Ｆ2レーザー光の透過率は反射防止膜によって表面反射を抑制したとしても、９５％程度である。従って、Ｆ2レーザー光を露光光源としたリソグラフィでは、高エネルギーであるＦ2レーザー光が、５％も硝材であるフッ化カルシウム内に熱として吸収される可能性がある。
【０００６】
このように、投影光学レンズ５０内に熱が蓄えられることによって光学レンズの温度が上昇し、結像性能に及ぼす影響が顕著になるという問題がある。上述の通り、デバイスパターンの微細化に関しては、光学レンズの温度上昇による結像性能の変化は大きな問題である。そのため、結像性能に直結する光学レンズの温度を簡易かつ高精度に測定するとともに、結像性能の変化を防止する技術が望まれる。従来の技術では、光学レンズを直接冷却する技術や、投影光学レンズ５０の温度上昇により変化した結像性能を回復する技術については開示されているものの、結像性能に直結する光学レンズの温度を簡易かつ高精度に測定する技術については開示されていない。
【特許文献１】特開平１１−２４３０５２号公報
【特許文献２】特開平９−５０９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、露光装置の結像性能に直結する光学レンズの温度を簡易かつ高精度に測定することを目的とする。また、本発明は、投影光学レンズを構成する光学レンズの温度を間接的に測定し管理することにより、光学レンズの温度上昇を抑制して露光装置の結像性能の変化を防止すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の露光装置は、
所定のパターンが形成されたマスクに露光光源からの露光光を照射し、光学レンズを有する投影光学系を介して前記パターンを基板上に転写する露光装置において、
前記光学レンズに光を照射する、前記露光光源とは異なる照射光源と、
前記照射光源が前記光学レンズに照射した光のうち、前記光学レンズを透過した光と、前記光学レンズを反射した光との少なくともいずれかを入射して感知するセンサーと
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記投影光学系の有する光学レンズは、
筒状のレンズ配置部材の内部に配置され、
前記露光装置は、さらに、
前記センサーが感知した感知結果に基づいて、前記光学レンズが配置された前記レンズ配置部材の内部に所定の温度に制御された気体を供給する気体供給部を備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記気体供給部は、
供給する気体の温度を制御する気体温度制御部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
前記気体温度制御部は、
前記光学レンズの適正環境温度範囲の下限値よりも低い温度と前記光学レンズの適正環境温度範囲の上限値の温度との間のいずれかの温度に、供給する気体の温度を保持する制御を行うことを特徴とする。
【００１２】
前記照射光源は、
前記露光光と同一の波長の光を照射することを特徴とする。
【００１３】
前記センサーは、
入射した光の入射位置と強度との少なくともいずれかを感知することを特徴とする。
【００１４】
前記気体供給部は、
空気と不活性気体とのいずれかを供給することを特徴とする。
【００１５】
本発明の露光方法は、
所定のパターンが形成されたマスクに露光光源からの露光光を照射し、光学レンズを有する投影光学系を介して前記パターンを基板上に転写する露光方法において、
前記露光光源とは異なる光源から、前記光学レンズに光を照射する第１の工程と、
前記第１の工程により前記光学レンズに照射した光のうち、前記光学レンズを透過した光と、前記光学レンズを反射した光との少なくともいずれかを入射して感知する第２の工程と
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、露光装置の結像性能に直結する光学レンズの温度を簡易かつ高精度に測定することができる。また、投影光学レンズを構成する光学レンズの温度を間接的に測定し管理することにより、光学レンズの温度上昇を抑制して露光装置の結像性能の変化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１〜図６を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化、ないし、省略することがある。符号については、例えば、光学レンズ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ等のように、数字が同一のものは、同一の名称を示すように定めている。なお、本発明は、下記実施の形態に制限されるものではない。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る露光装置１００を示す図である。露光装置１００は、後述のように、投影光学レンズ５０（投影光学系）を構成する光学レンズに光を照射して間接的に光学レンズの温度を測定し、測定値に基づいて投影光学レンズ鏡筒５（レンズ配置部材）の内部に冷却した気体を供給して、光学レンズを冷却することを特徴とする。これにより結像性能の変化を防止する。露光装置１００は、図１の（イ）の部分が特徴であり、後に詳しく説明する。
【００１９】
図１に示すように露光装置１００は、露光光源１、露光光伝達筒２、照明光学系３、レチクルステージ４、投影光学レンズ鏡筒５、ウエハステージ６及びウエハ７（基板）を備える。さらに、測定部５８、記憶部５９及び気体供給コントロール部６０を備えている。露光装置１００は、レチクルステージ４に所定のパターンを有するレチクルを設置して、前記パターンをウエハ７に転写する。
【００２０】
図２は、露光装置１００における投影光学レンズ５０（投影光学系）を説明するための投影光学レンズ鏡筒５の概略の断面図である。図２は、図１の（イ）の部分を抜き出した図である。以下、図２に基づき、露光装置１００の投影光学レンズ５０の構成を説明する。
【００２１】
図２に示すように、投影光学レンズ５０は、複数の光学レンズ５１ａ〜５１ｆにより構成されている。そして、光学レンズ５１ａ〜５１ｆは、投影光学レンズ鏡筒５により支えられている構造になっている。さらに、投影光学レンズ５０は、第１測定部、第２測定部及び第３測定部の３つの部分に別れている。まず、第１測定部について説明する。第１測定部において、露光光源１とは異なる測定用光光源５２ａ（照射光源）は、光学レンズ５１ａ、５１ｂ、５１ｃを透過して光センサー５４ａに入射する測定用の光（以下、測定用光Ａという）を照射する。反射ミラー５３ａ、５３ｂは、光学レンズ５１ａ、５１ｂを透過した測定用光Ａを反射する。光センサー５４ａは、光学レンズ５１ａ〜５１ｃを透過した測定用光Ａを感知する。気体供給部５６ａは、所定の温度に制御された気体を気体供給配管５５から投影光学レンズ鏡筒５の内部に向けて供給する。図２では気体供給部５６ａは、５本の気体供給配管５５を有している。また、気体供給部５６ａは、気体温度制御部５７ａを備えている。気体温度制御部５７ａは、気体供給部５６ａが供給する気体の温度を制御する。測定部５８は、光センサー５４ａの感知した結果を数値データに変換する。記憶部５９は、測定部５８の変換した数値データ、及び、各種の初期値などを記憶する。気体供給コントロール部６０は、気体供給部５６ａによる気体の供給を制御する。第２測定部、第３測定部についても第１測定部と光学レンズの枚数が異なる他は同様の構成である。なお、第２測定部、第３測定部については、測定部５８、記憶部５９、気体供給コントロール部６０への接続は第１測定部と同様である。
【００２２】
なお、図２では投影光学レンズ５０を構成する光学レンズは、光学レンズ５１ａ〜５１ｆの６枚としているが、例示であり、枚数を限定するものではない。
【００２３】
次に、第１測定部を例にとり、測定用光光源５２ａが発する測定用光Ａについて説明する。図２のように、測定用光光源５２ａより出射された測定用光Ａは、測定用光Ａの光路を示す（ロ）のように、光学レンズ５１ａ，反射ミラー５３ａ，光学レンズ５１ｂ，反射ミラー５３ｂ，光学レンズ５１ｃを介して光センサー５４ａに入射する。この場合、測定用光光源５２ａから出射される測定用光Ａの波長は限定しない。しかし、より高精度の測定が可能となるので、測定用光Ａの波長は露光光と同一波長が望ましい。例えば、露光光源１としてＦ2レーザーを想定する。Ｆ2レーザーを露光光として用いる場合は、レンズ硝材にはフッ化カルシウムが使用される。図３は、フッ化カルシウムについての光の波長と屈折率を示す図である。横軸は、光の波長（ｎｍ）であり、縦軸は光の波長に対する屈折率を示す。図３から明らかなように、フッ化カルシウムでは、短波長な光ほど屈折率が大きい。Ｆ2レーザーにおける露光光の波長は１５７．６ｎｍであるが、その屈折率は１．５７である。このように、露光光（Ｆ2レーザー）では屈折率が大きいため、露光光の波長と同一の波長の光を測定用光Ａに用いた場合には、測定用光Ａの光路（ロ）の変化が大きくなるので、光学レンズの屈折率の変化を鋭敏に感知することが可能となる。露光光源１にＦ2レーザーを用いる場合は、測定用光光源５２ａとして重水素ランプの光を回路格子とスリットを使用して、１５７．６ｎｍの光を抽出して出射するシステムとすることができる。或いは、小型のＦ2レーザー発振器を用いることができる。なお、測定用光光源５２ａが出射する光強度は、光学レンズ５１ａ，ｂ，ｃの温度を上昇させない程度の小さい強度とする。また光センサー５４ａとして、入射した光強度を測定する光電子倍増管（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ）を用いることができる。上記の測定用光Ａの波長については、第２測定部、第３測定部についても同様である。
【００２４】
次に、動作を説明する。第１測定部を例にとり説明する。光学レンズ５１ａ〜５１ｆで構成される投影光学レンズ５０の結像性能の変化の抑制を目的とするので、当然に、第２測定部、第３測定部も第１測定部と同様に同時に測定する。図４は、露光装置１００の第１測定部における測定の動作を示すフローチャートである。図４を用いて、測定用光Ａを照射して、光センサー５４ａで感知し、さらに温度制御した気体を投影光学レンズ鏡筒５の内部に供給するまでの過程を説明する。
【００２５】
Ｓ１０１において、図２に示した構成により、投影光学レンズ鏡筒５内、つまり、投影光学レンズ５０を構成する全ての光学レンズ５１ａ〜５１ｆが「２３．０℃」に制御されている状態で、測定用光光源５２ａから測定用光Ａを照射し、光センサー５４ａに入射する測定用光Ａの入射位置、或いは、入射した光強度を測定する。そして、測定部５８は、光センサー５４ａが感知した測定用光Ａを数値データに変換する。この変換した数値データを「初期測定値Ｓ（初）」とする。測定部５８は、「初期測定値Ｓ（初）」を記憶部５９に記憶させる。なお、ここでは、光学レンズ５１ａ〜５１ｃについて、結像性能の変化に影響を与えない温度範囲を示す適正環境温度範囲は、一例として、２２℃〜２４℃（２２℃以上２４℃以下）と想定する。２２℃が下限値の温度であり、２４℃が上限値の温度である。これにより、前記の２３℃の状態を想定した。
【００２６】
Ｓ１０２において、レチクルのパターンをウエハ７に転写するために、露光光源１から露光光を照射する。
【００２７】
Ｓ１０３において、露光光の照射後、再び測定用光Ａを照射し、光センサー５４ａに入射する測定用光Ａの入射位置、或いは、入射した光強度を再測定する。この測定値を「再測定値Ｓ（再）」とする。すなわち、上記と同様に、測定部５８は、光センサー５４ａが感知した測定用光Ａを数値データに変換して「再測定値Ｓ（再）」とし、記憶部５９に「再測定値Ｓ（再）」を記憶させる。
【００２８】
Ｓ１０４において、気体供給コントロール部６０は、記憶部５９が記憶している「初期測定値Ｓ（初）」と、「再測定値Ｓ（再）」とを読み込み、比較し判定する。なお、光学レンズ５１ａ，５１ｂ，５１ｃの温度が高いほど、「再測定値Ｓ（再）」は大きくなると想定する。また、後述する閾値Ｓ（１）は、予め記憶部５９が記憶しており、Ｓ（再）、Ｓ（初）とともに気体供給コントロール部６０が読み込むものとする。ここで、Ｓ（１）をある閾値として、
Ｓ（再）−Ｓ（初）≧Ｓ（１）（式１）
が成り立つ場合は、Ｓ１０５に進む。一方、成立しない場合はＳ１０６に進む。
【００２９】
Ｓ１０５において、温度が管理されている気体により光学レンズ５１ａ〜５１ｃの冷却を行う。すなわち、露光光の照射により、各光学レンズ５１ａ〜５１ｃの温度が上昇すれば、光学レンズ５１ａ等の熱膨張などの影響により、「初期測定値Ｓ（初）」と「再測定値Ｓ（再）」との結果が異なる。これにより、上記（式１）が成り立つ場合、気体供給コントロール部６０は、気体供給部５６ａから光学レンズ５１ａ等の初期状態としての温度である２３．０℃よりも低温に制御された、例えば、２０．０℃に制御された気体を、気体供給配管５５を介して光学レンズ５１ａ，５１ｂ，５１ｃが配置された投影光学レンズ鏡筒５の内部に導入し、各光学レンズ５１ａ，５１ｂ，５１ｃを冷却する。このように冷却することにより、投影光学レンズ５０を構成する光学レンズ５１ａ，５１ｂ，５１ｃの温度を適正環境温度範囲内の一定の温度、例えば２２℃〜２４℃に制御する。すなわち、測定用光Ａで測定したならば、その測定結果と、初期測定値Ｓ（初）との差が常にゼロ、あるいは、閾値Ｓ（１）以内となるように、光学レンズ５１ａ，５１ｂ，５１ｃの温度を制御管理する。供給する気体の温度は、気体温度制御部５７ａが制御している。制御する温度範囲ついて、温度範囲の下限については、温度上昇した光学レンズを冷却して、光学レンズを適正環境温度範囲内にすることができる必要がある。なお、湿度との関係では、供給する気体は、結露を生じさせない温度であることが必要である。このような観点から、例えば、光学レンズの適正環境温度範囲の下限値から１５℃程度低い温度を制御する温度範囲の下限の温度として想定する。また、制御する温度範囲の上限については、気体を供給するのは光学レンズの冷却が主な目的であるので、光学レンズの適性環境温度範囲内であればよい。例えば、過冷却された光学レンズを適性環境温度範囲内に早く回復させる温度であり、また、光学レンズの適性環境温度範囲の上限値の温度を、光学レンズが超えないような温度であればよい。このような観点から、制御する温度範囲の上限は、光学レンズの適性環境温度範囲の上限値と同一でも構わない。一例として数値で示せば、気体温度制御部５７ａは、光学レンズ５１ａ等の適正環境温度範囲の下限値である２２℃よりも１５℃低い温度である７℃と、適正環境温度範囲の上限値の２４℃との間のいずれかの温度に、供給する気体の温度を保持する制御を行う。なお、気体供給配管５５から導入する気体は、投影光学レンズ鏡筒５内に満たす気体と同一とする。例えば、露光光源１がＦ2レーザーであるならば、窒素、或いは、ヘリウムなどの不活性気体を用いる。あるいは、露光光源がｉ線またはＫｒＦエキシマレーザー、あるいは、ＡｒＦエキシマレーザーならば、乾燥した空気である。上記では、第１測定部を例にとり説明したが、第２測定部、第３測定部等の投影光学レンズ鏡筒５の内部を領域に分割した各部分についても同様である。
【００３０】
Ｓ１０６において「初期測定値Ｓ（初）」と「再測定値Ｓ（再）」とが上記（式１）を満たさない場合、つまり、
Ｓ（再）−Ｓ（初）＜Ｓ（１）（式２）
が成り立つ場合は、引き続いて２回目の露光を行い、上記の過程は終了する。
【００３１】
次に、初期の測定を行わない場合について説明する。図４のフローでは、２３℃における「初期測定値Ｓ（初）」を求めたが、このＳ（初）に相当するデータをＳ（２３℃）として、予め測定しておき、記憶部５９に記憶させておいても構わない。図５は、予め測定した初期測定値相当のＳ（２３℃）を用い、Ｓ（初）を測定しない場合のフローである。
【００３２】
Ｓ２０１で露光光を照射し、レチクルのパターンをウエハ７に転写する。
【００３３】
Ｓ２０２において、露光光照射後、測定用光Ａを照射して光センサー５４により感知し、測定部５８は感知結果を数値データＳ（測）に変換して記憶部５９に記憶させる。記憶部５９は、前記Ｓ（測）を記憶するとともに、閾値Ｓ（１）及び２３℃における初期測定値に相当するデータＳ（２３℃）を予め記憶している。
【００３４】
Ｓ２０３において、気体供給コントロール部６０は、記憶部５９が記憶しているＳ（測）、Ｓ（１）、Ｓ（２３℃）を読み込み次の（式３）を満たすか判定する。
【００３５】
Ｓ（測）−Ｓ（２３℃）≧Ｓ（１）    （式３）
満たす場合はＳ２０４へ進む。満たさない場合は、Ｓ２０５へ進む。
【００３６】
Ｓ２０４において、上記のＳ１０５と同様に所定の温度に制御された気体を供給する。
【００３７】
Ｓ２０５において、２回目の露光を行い以上の過程を終了する。
【００３８】
以上の図４、図５のフローで示した例においては、測定用光光源５２ａから照射した測定用光Ａは光学レンズ５１ａ、５１ｂ、５１ｃを透過する場合、つまり、屈折を利用して測定した例を示したが、光学レンズ５１ａ等の表面での反射を利用してもよい。図６は、測定用光Ａの反射を利用して測定する場合を示す図である。図６では、投影光学レンズ鏡筒５に光学レンズ５１ｇが配置されている。そして、測定用光光源５２ｄは測定用光Ａを光学レンズ５１ｇに向けて照射する。照射された測定用光Ａは、光学レンズ５１ｇの表面で反射される。光センサー５４ｄは、光学レンズ５１ｇの表面で反射された測定用光Ａの入射位置、或いは、強度を感知する。この感知結果に基づき気体供給コントロール部６０は、気体供給部５６ｄから気体を供給する。また、気体温度制御部５７ｄは、気体の温度を制御している。一連の動作は透過により測定する前記のＳ１０１〜Ｓ１０６、あるいは、Ｓ２０１〜Ｓ２０５の場合と同様である。
【００３９】
本実施の形態においては、投影光学レンズ５０を第１測定部、第２測定部及び第３測定部の３箇所に分割して、分割箇所毎に光学レンズ５１ａ〜５１ｆの上昇温度を測定用光Ａを用いて間接的に測定し、光学レンズ５１ａ〜５１ｆの冷却を実施した。このように分割箇所毎に冷却することにより、投影光学レンズ５０を構成する光学レンズ５１ａ，５１ｂ等の温度を、分割箇所毎に適正環境温度範囲内の一定の温度、例えば２３℃に制御する。すなわち、測定用光Ａで測定したならば、分割箇所毎に測定結果が常に一定となるように、気体を供給することにより光学レンズ５１ａ〜５１ｃ、光学レンズ５１ｄ、及び光学レンズ５１ｅ，５１ｆの温度を制御管理する。本実施の形態においては、投影光学レンズ５０を３箇所に分割したが、これは一例であり、投影光学レンズ５０の分割数を限定するものではない。また、本実施の形態においては、分割箇所における測定用光光源及び光センサーは一対としたが、測定用光光源及び光センサーの数は限定しない。また、本実施の形態においては、分割箇所内の光学レンズ５１の枚数を最大で３枚（第１測定部）、最小で１枚（第２測定部）としたが、分割箇所内の光学レンズの数は限定しない。
【００４０】
なお、本実施の形態の測定システムを投影光学レンズ５０の収差変化測定に用いてもよい。
【００４１】
なお、上記の実施の形態からは、方法の発明を実施することができる。すなわち、所定のパターンが形成されたレチクル（マスク）に露光光源１からの露光光を照射し、光学レンズ５１ａ，５１ｂ等を有する投影光学レンズ５０（投影光学系）を介して前記パターンをウエハ７（基板）上に転写する露光方法において、前記露光光源１とは異なる光源である測定用光光源５２ａから、光学レンズ５１ａに光を照射する第１の工程と、前記第１の工程により光学レンズ５１ａに照射した光のうち、光学レンズ５１ａ〜５１ｃを透過した光と、光学レンズ５１ａを反射した光との少なくともいずれかを入射して感知する第２の工程とを備えた露光方法としての実施が可能である。
【００４２】
また、所定の温度に制御された気体を供給する第３の工程を備えた露光方法としての実施が可能である。すなわち、光学レンズ５１ａ、５１ｂ等が、投影光学レンズ鏡筒５（レンズ配置部材）の内部に配置されている場合において、前記露光方法は、さらに、前記第２の工程により感知した感知結果に基づいて、前記光学レンズ５１ａ、５１ｂ等が配置された投影光学レンズ鏡筒５の内部に所定の温度に制御された気体を供給する第３の工程を備えた露光方法としての実施が可能である。
【００４３】
本実施の形態によれば、露光光源と異なる測定用光光源と、光センサーとを備えたので、光学レンズの温度を間接的に容易、かつ高精度に測定することができる。
【００４４】
本実施の形態によれば、所定の温度の気体を供給する気体供給部を備えたので、光センサーによる感知結果に基づき、光学レンズを冷却することができる。
【００４５】
本実施の形態によれば、気体温度制御部を備えたので、供給する気体の温度を制御して、投影光学系の結像性能の変化を防止することができる。また光学レンズの適正環境温度範囲に対応した制御をすることができる。また、光学レンズを冷却する一方で、光学レンズが過冷却された場合は、光学レンズの適正環境温度範囲に回復させることができる。
【００４６】
本実施の形態によれば、測定用光光源は露光光と同一波長の光を照射するので、精度の高い測定を行うことができる。
【００４７】
本実施の形態によれば、光センサーは、光の入射位置と強度との少なくともいずれかを感知するので精度の高い測定が可能である。
【００４８】
気体供給部が供給する気体は、空気と不活性気体とのいずれかであるので、容易に入手することができる。また、気体の取扱いも容易である。
【００４９】
以上のように、本実施の形態に係る露光装置は、露光光をレチクルに照射し、レチクルに形成されたパターンを投影光学レンズを介してウエハ上に転写する露光装置において、投影光学レンズを構成する光学レンズに光を照射し、前記光学レンズを透過、或いは、反射した、前記光の入射位置、或いは、強度を光センサーによって測定することを特徴とする。
【００５０】
以上のように、本実施の形態に係る露光装置は、露光光をレチクルに照射し、レチクルに形成されたパターンを投影光学レンズを介してウエハ上に転写する露光装置において、前記投影光学レンズをいくつかの箇所に分割し、分割した箇所毎に乾燥した空気、或いは、窒素、ヘリウムなどの不活性気体を導入することによって温度を制御管理することを特徴とする。
【００５１】
以上のように、本実施の形態に係る露光装置は、光学レンズの適正環境温度範囲の下限よりも１５．０℃低い温度と、適正環境温度範囲の上限の温度との間のいずれかの温度に、乾燥した空気、或いは、窒素、ヘリウムなどの不活性気体の温度を制御管理することを特徴とする。
【００５２】
以上のように、本実施の形態に係る露光装置は、投影光学レンズを構成する光学レンズに光を照射し、光学レンズを透過、或いは、反射した、光の入射位置、或いは、強度を光センサーによって測定し、その測定結果が常に一定となるように、温度を制御管理することを特徴とする。
【００５３】
以上のように、本実施の形態に係る露光方法は、前記投影光学レンズを構成する光学レンズに光を照射し、前記光学レンズを透過、或いは、反射した、前記光の入射位置、或いは、強度を光センサーによって測定し、前記投影光学レンズをいくつかの箇所に区分けして分割し、分割した箇所毎にその測定結果が常に一定となるように、温度を制御、管理することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本実施の形態に係る露光装置１００を示す図である。
【図２】露光装置１００における投影光学レンズ５０を示すための投影光学レンズ鏡筒５の概略の断面図である。
【図３】フッ化カルシウムについての光の波長と屈折率を示す図である。
【図４】露光装置１００の第１測定部における測定の動作を示すフローチャートである。
【図５】予め測定した初期測定値相当の数値データを用い、初期測定をしない場合のフローである。
【図６】測定用光Ａの反射を利用して測定する場合を示す図である。
【図７】従来の露光装置の概略図である。
【図８】従来の投影光学レンズ５０を示すための投影光学レンズ鏡筒５の断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  露光光源、２  露光光伝達筒、３  照明光学系、４  レチクルステージ、５  投影光学レンズ鏡筒、６  ウエハステージ、７  ウエハ、５０  投影光学レンズ、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ，５１ｇ  光学レンズ、５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ  測定用光光源、５３ａ，５３ｂ，５３ｃ  反射ミラー、５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ  光センサー、５５  気体供給配管、５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ  気体供給部、５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ  気体温度制御部、５８  測定部、５９  記憶部、６０  気体供給コントロール部、１００  露光装置、Ａ  測定用光。
【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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