(57)【要約】【課題】  結像性能の劣化となる光学部材の熱膨張による変形を低減することで所望の光学性能をもたらす冷却装置及び方法、当該冷却装置を有する露光装置を提供する。【解決手段】  所定温度において線膨張係数がゼロとなる材料を含む光学部材を冷却する冷却装置であって、前記光学部材の被検出部の温度を検出する温度検出機構と、前記光学部材の被冷却部を冷却する冷却機構と、前記温度検出機構の検出結果に基づいて、前記光学部材の光入射領域の変形量が許容範囲内に収まるように、前記冷却機構を制御する制御部とを有する。【選択図】  図１
2005109158.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定温度において線膨張係数がゼロとなる材料を含む光学部材を冷却する冷却装置であって、
前記光学部材の被検出部の温度を検出する温度検出機構と、
前記光学部材の被冷却部を冷却する冷却機構と、
前記温度検出機構の検出結果に基づいて、前記光学部材の光入射領域の変形量が許容範囲内に収まるように、前記冷却機構を制御する制御部とを有することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記温度検出機構の検出結果に基づいて、前記光入射領域の変形量を許容範囲内に収めるための、前記被冷却部の目標温度を導出する導出手段を有しており、該導出手段により導出された目標温度に従って、前記冷却機構が前記被冷却部を冷却することを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
前記温度検出機構が前記光学部材上の複数個所の被検出部の温度を検出し、前記複数箇所の温度の差に基づいて、前記光入射領域の変形量を許容範囲内に収めるための、前記被冷却部の目標温度を導出する導出手段を有しており、該導出手段により導出された目標温度に従って、前記冷却機構が前記被冷却部を冷却することを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。
【請求項４】
前記光入射領域に入射する光の強度を検出する強度検出機構と、該強度検出機構による検出結果と前記温度検出機構による検出結果とに基づいて、前記被冷却部の目標温度を導出する導出手段を有しており、
該導出手段により導出された目標温度に従って、前記冷却機構が前記被冷却部を冷却することを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。
【請求項５】
前記光入射領域を含む光入射面内の複数点の変形量を測定する変形測定機構と、該変形測定機構による測定結果と前記温度検出機構による検出結果とに基づいて、前記被冷却部の目標温度を導出する導出手段を有しており、
該導出手段により導出された目標温度に従って、前記冷却機構が前記被冷却部を冷却することを特徴とする請求項１又は２記載の冷却装置。
【請求項６】
前記導出手段は、前記光学部材の光入射領域内の変形量が実質的に最小になるような、前記被冷却部の目標温度を導出することを特徴とする請求項３乃至５いずれかに記載の冷却装置。
【請求項７】
前記光学部材は、前記所定温度において線膨張係数がゼロとなる材料の上に、多層膜を形成したものであることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の冷却装置。
【請求項８】
前記被冷却部は、実質的に被検出部に含まれていることを特徴とする請求項１乃至７いずれかに記載の冷却装置。
【請求項９】
前記被検出部と前記被冷却部とは実質的に同じ場所であることを特徴とする請求項１乃至８いずれかに記載の冷却装置。
【請求項１０】
線膨張係数がゼロとなる温度が存在する材料を母材とする光学部材を冷却する冷却装置であって、
前記光学部材の所定部分の温度を検出する温度検出機構と、
前記光学部材の前記所定部分を冷却する冷却機構と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記光学部材の光入射領域の変形量を最小とするような前記所定部分の温度を導出する導出手段と、
前記検出手段により検出される温度が前記変形量を最小とする温度と略一致するように、前記冷却機構を制御する制御部とを有することを特徴とする冷却装置。
【請求項１１】
前記冷却機構は、前記光学部材と対向する位置に、前記光学部材とは非接触な状態で配置され、前記光学部材を輻射冷却することを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の冷却装置。
【請求項１２】
前記温度検出機構は、前記光学部材に対して非接触に配置された温度センサーを有していることを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の冷却装置。
【請求項１３】
前記線膨張係数がゼロとなる温度は、前記光学部材を作成する際の環境温度と実質的に等しいことを特徴とする請求項１乃至１２いずれかに記載の冷却装置。
【請求項１４】
前記光学部材が真空雰囲気中に載置されていることを特徴とする請求項１乃至１３いずれかに記載の冷却装置。
【請求項１５】
前記光学部材が反射部材であることを特徴とする請求項１乃至１４いずれかに記載の冷却装置。
【請求項１６】
前記光学部材の母材が前記所定温度において線膨張係数がゼロとなる材料であることを特徴とする請求項１乃至１５いずれかに記載の冷却装置。
【請求項１７】
前記光学部材の光入射領域に入射する光が、ＥＵＶ光であることを特徴とする請求項１乃至１６いずれかに記載の冷却装置。
【請求項１８】
所定温度において線膨張係数がゼロとなる材料を母材とする光学部材を冷却する冷却装置であって、
前記光学部材の被検出部の温度を検出する温度検出機構と、
前記温度検出機構の検出結果に基づいて、前記光学部材の被冷却部を冷却する冷却機構とを有することを特徴とする冷却装置。
【請求項１９】
前記冷却装置は、前記光学部材の平均温度が前記所定温度±１度以内の範囲内に収まるように前記光学部材を冷却することを特徴とする請求項１乃至１８いずれかに記載の冷却装置。
【請求項２０】
前記冷却装置は、前記光学部材の平均温度が前記所定温度±０.４度以内の範囲内に収まるように前記光学部材を冷却することを特徴とする請求項１乃至１９いずれかに記載の冷却装置。
【請求項２１】
前記所定温度が２３℃±０.５℃の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至２０いずれかに記載の冷却装置。
【請求項２２】
前記所定温度が２３℃±０.１℃の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至２１いずれかに記載の冷却装置。
【請求項２３】
前記冷却装置が前記光学部材に対して非接触の状態で前記光学部材を冷却することを特徴とする請求項１乃至２２いずれかに記載の冷却装置。
【請求項２４】
光源からの光でレチクルを照明する照明光学系と、前記レチクルからの光を被露光体に導く投影光学系と、前期照明光学系及び／又は前記投影光学系が有する光学素子のうち少なくとも１つの光学素子を冷却する、請求項１乃至２３いずれかに記載の冷却装置とを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２５】
前記露光装置が複数の光学素子を有しており、前記温度検出機構の検出結果に基づいて、前記複数の光学素子同士の間隔を調整する駆動機構を有していることを特徴とする請求項２４記載の露光装置。
【請求項２６】
前記露光装置がある光軸にそって配置された複数の光学素子を有しており、前記温度検出機構の検出結果に基づいて、該複数の光学素子の少なくとも１つを前記光軸方向に駆動する駆動機構を有していることを特徴とする請求項２４記載の露光装置。
【請求項２７】
請求項２６記載の露光装置で前記被露光体を露光する工程と、前記露光された被露光体を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項２８】
所定温度において線膨張係数がゼロとなる材料を含む光学部材を冷却する冷却方法であって、
前記光学部材の被検出部の温度を検出する温度検出工程と、
前記温度検出工程で検出された温度に基づいて、前記光学部材の光入射領域の変形量が許容範囲内に収まるような、被冷却部の温度を導出する導出工程と、
前記被冷却部の温度が、前記導出工程により導出された前記被冷却部の温度となるように、前記被冷却部を冷却する冷却工程とを有することを特徴とする冷却方法。
【請求項２９】
線膨張係数が温度によって変化し、線膨張係数がゼロとなる温度が存在する材料を母材とする光学部材が、光を吸収して温度変化する場合の冷却方法であって、
前記光学部材の温度分布を検出するステップと、
前記光学部材の所定の部分の温度を所定の値となるように光学部材を冷却するステップとを有することを特徴とする冷却方法。
【請求項３０】
線膨張係数が温度によって変化し、線膨張係数がゼロとなる温度が存在する材料を母材とする光学部材が、光を吸収して温度変化する場合の冷却方法であって、
前記光学部材の形状を検出するステップと、
前記光学部材の所定の部分の温度を所定の値となるように光学部材を冷却するステップとを有することを特徴とする冷却方法。
【請求項３１】
線膨張係数が温度によって変化し、線膨張係数がゼロとなる温度が存在する材料を母材とする光学部材が、光を吸収して温度変化する場合の冷却方法であって、
前記光学部材で吸収されるエネルギーを算出するステップと、
前記光学部材の所定の部分の温度を所定の値となるように光学部材を冷却するステップとを有することを特徴とする冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置（方法）に係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光する露光装置に用いられる光学素子を冷却する冷却装置に関わる。本発明は、特に、露光光減として紫外線や極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用する露光装置に用いられる光学素子を冷却する冷却装置に好適である。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、レチクル又はマスク（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と用いられる紫外線光の波長は短くなってきた。
【０００４】
しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外線光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、０．１μｍ以下の非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、紫外線光よりも更に波長が短い、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度の極端紫外線（ＥＵＶ）光を用いた縮小投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する。）が開発されている。
【０００５】
露光光の短波長化が進むと物質による光の吸収が非常に大きくなるので、可視光や紫外光で用いられるような光の屈折を利用した屈折素子、即ち、レンズを用いることは難しく、更に、ＥＵＶ光の波長領域では使用できる硝材が存在しなくなり、光の反射を利用した反射素子、即ち、ミラー（例えば、多層膜ミラー）のみで光学系を構成する反射型光学系が用いられる。
【０００６】
ここで用いられるＥＵＶ光用のミラーは、露光光を全て反射するわけではなく、３０％以上の露光光を吸収する。吸収した露光光は、分熱となりミラーの表面形状を変形させて光学性能（特に、結像性能）の劣化を引き起こしてしまう。そこで、このようなミラー等の光学素子の変形量を抑えるための構成として、ミラーの母材に、線膨張係数の小さな（例えば、線膨張係数が５ｐｐｂ）低熱膨張係数を有する材料（インバー等）を用いる旨が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２０００−９８０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ＥＵＶ露光装置は、０．１μｍ以下の回路パターンの露光に使用されるため、線幅精度が非常に厳しく、ミラーの表面形状は０．１ｎｍ程度以下の変形しか許されない。
【０００８】
従って、ミラーの線膨張係数を５ｐｐｂとしても、温度が除々に上昇し、ミラー表面の形状が変化してしまう。例えば、ミラーの厚さが５０ｍｍであるとすると、０．１℃の温度上昇により、ミラー表面の形状が０．１ｎｍ変化することになる。
【０００９】
そこで、本発明では、結像性能の劣化となる光学部材の熱膨張による変形を低減することで所望の光学性能をもたらす冷却装置及び方法、当該冷却装置を有する露光装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての冷却装置は、所定温度において線膨張係数がゼロとなる材料を含む光学部材を冷却する冷却装置であって、前記光学部材の被検出部の温度を検出する温度検出機構と、前記光学部材の被冷却部を冷却する冷却機構と、前記温度検出機構の検出結果に基づいて、前記光学部材の光入射領域の変形量が許容範囲内に収まるように、前記冷却機構を制御する制御部とを有することを特徴としている。
【００１１】
ここで、前記温度検出機構の検出結果に基づいて、前記光入射領域の変形量を許容範囲内に収めるための、前記被冷却部の目標温度を導出する導出手段を有しており、該導出手段により導出された目標温度に従って、前記冷却機構が前記被冷却部を冷却するよう構成することが望ましい。
【００１２】
また、前記温度検出機構が前記光学部材上の複数個所の被検出部の温度を検出し、前記複数箇所の温度の差に基づいて、前記光入射領域の変形量を許容範囲内に収めるための、前記被冷却部の目標温度を導出する導出手段を有しており、該導出手段により導出された目標温度に従って、前記冷却機構が前記被冷却部を冷却することが好ましい。
【００１３】
また、前記光入射領域に入射する光の強度を検出する強度検出機構と、該強度検出機構による検出結果と前記温度検出機構による検出結果とに基づいて、前記被冷却部の目標温度を導出する導出手段を有しており、該導出手段により導出された目標温度に従って、前記冷却機構が前記被冷却部を冷却することが好ましい。
【００１４】
前記光入射領域を含む光入射面内の複数点の変形量を測定する変形測定機構と、該変形測定機構による測定結果と前記温度検出機構による検出結果とに基づいて、前記被冷却部の目標温度を導出する導出手段を有しており、該導出手段により導出された目標温度に従って、前記冷却機構が前記被冷却部を冷却することが好ましい。
【００１５】
また、前記導出手段は、前記光学部材の光入射領域内の変形量が実質的に最小になるような、前記被冷却部の目標温度を導出することが好ましい。
【００１６】
ここで、前記光学部材は、前記所定温度において線膨張係数がゼロとなる材料の上に、多層膜を形成したものであることが好ましい。
【００１７】
また、前記被冷却部は、実質的に被検出部に含まれている（被冷却部の温度は、温度検出機構によって温度を検出されている）ことが好ましい。より好ましくは、前記被検出部と前記被冷却部とは実質的に同じ場所であることである。
【００１８】
また、本発明の冷却装置は、線膨張係数がゼロとなる温度が存在する材料を母材とする光学部材を冷却する冷却装置であって、前記光学部材の所定部分の温度を検出する温度検出機構と、前記光学部材の前記所定部分を冷却する冷却機構と、
前記検出手段の検出結果に基づいて、前記光学部材の光入射領域の変形量を最小とするような前記所定部分の温度を導出する導出手段と、前記検出手段により検出される温度が前記変形量を最小とする温度と一致するように、前記冷却機構を制御する制御部とを有することを特徴としている。ここで、前記冷却機構は、前記光学部材と対向する位置に、前記光学部材とは非接触な状態で配置され、前記光学部材を輻射冷却することが好ましい。
【００１９】
前記温度検出機構は、前記光学部材に対して非接触に配置された温度センサーを有していることが好ましい。
【００２０】
前記線膨張係数がゼロとなる温度は、前記光学部材を作成する際の環境温度と実質的に等しいことが好ましい。また、前記光学部材が真空雰囲気中に載置されていることが好ましい。さらに、前記光学部材が反射部材であることが好ましい。また、前記光学部材の母材が前記所定温度において線膨張係数がゼロとなる材料であると尚好ましい。ここで、前記光学部材の光入射領域に入射する光が、ＥＵＶ光であると尚良い。
【００２１】
また、本発明の冷却装置は、所定温度において線膨張係数がゼロとなる材料を母材とする光学部材を冷却する冷却装置であって、前記光学部材の被検出部の温度を検出する温度検出機構と、前記温度検出機構の検出結果に基づいて、前記光学部材の被冷却部を冷却する冷却機構とを有することを特徴としている。
【００２２】
ここで、前記冷却装置は、前記光学部材の平均温度が前記所定温度±１度以内の範囲内に収まるように前記光学部材を冷却することが好ましい。より好ましくは、前記冷却装置は、前記光学部材の平均温度が前記所定温度±０.４度以内の範囲内に収まるように前記光学部材を冷却すると良い。
【００２３】
ここで、前記所定温度が２３℃±０.５℃の範囲内であることが望ましい。さらに望ましくは、前記所定温度が２３℃±０.１℃の範囲内であると良い。
【００２４】
また、前記冷却装置が前記光学部材に対して非接触の状態で前記光学部材を冷却するように構成すると尚良い。
【００２５】
本発明の露光装置は、光源からの光でレチクルを照明する照明光学系と、前記レチクルからの光を被露光体に導く投影光学系と、前期照明光学系及び／又は前記投影光学系が有する光学素子のうち少なくとも１つの光学素子を冷却する、上述のような冷却装置とを備えることを特徴としている。
【００２６】
ここで、前記露光装置が複数の光学素子を有しており、前記温度検出機構の検出結果に基づいて、前記複数の光学素子同士の間隔を調整する駆動機構を有するように構成すると尚好ましい。
【００２７】
また、前記露光装置がある光軸にそって配置された複数の光学素子を有しており、前記温度検出機構の検出結果に基づいて、該複数の光学素子の少なくとも１つを前記光軸方向に駆動する駆動機構を有するように構成することが望ましい。
【００２８】
本発明のデバイスの製造方法は、上記露光装置で前記被露光体を露光する工程と、前記露光された被露光体を現像する工程とを有することを特徴としている。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００２９】
本発明の冷却方法は、所定温度において線膨張係数がゼロとなる材料を含む光学部材を冷却する冷却方法であって、前記光学部材の被検出部の温度を検出する温度検出工程と、前記温度検出工程で検出された温度に基づいて、前記光学部材の光入射領域の変形量が許容範囲内に収まるような、被冷却部の温度を導出する導出工程と、前記被冷却部の温度が、前記導出工程により導出された前記被冷却部の温度となるように、前記被冷却部を冷却する冷却工程とを有することを特徴としている。
【００３０】
また、本発明の冷却方法は、線膨張係数が温度によって変化し、線膨張係数がゼロとなる温度が存在する材料を母材とする光学部材が、光を吸収して温度変化する場合の冷却方法であって、前記光学部材の温度分布を検出するステップと、前記光学部材の所定の部分の温度を所定の値となるように光学部材を冷却するステップとを有することを特徴としている。
【００３１】
また、本発明の冷却方法は、線膨張係数が温度によって変化し、線膨張係数がゼロとなる温度が存在する材料を母材とする光学部材が、光を吸収して温度変化する場合の冷却方法であって、前記光学部材の形状を検出するステップと、前記光学部材の所定の部分の温度を所定の値となるように光学部材を冷却するステップとを有することを特徴としている。
【００３２】
また、本発明の冷却方法は、線膨張係数が温度によって変化し、線膨張係数がゼロとなる温度が存在する材料を母材とする光学部材が、光を吸収して温度変化する場合の冷却方法であって、前記光学部材で吸収されるエネルギーを算出するステップと、前記光学部材の所定の部分の温度を所定の値となるように光学部材を冷却するステップとを有することを特徴としている。
【００３３】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の冷却装置及び方法によれば、真空雰囲気下に置かれた光学部材であっても、光学部材に接触することなく光学部材を冷却することが可能で、かつ、ミラーの露光光照射面の熱変形を許容範囲内に収めることができ、結像性能の劣化となる光学部材の熱膨張による変形を低減させて所望の光学性能を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図４は線膨張係数が実質的に一定の母材を用いたミラーを冷却する機構を有する露光装置の概略図を示している。この図４のように、線膨張係数が小さい材料を母材とするミラーの温度をペルチェ素子を用いた輻射温調（つまり、ミラーを非接触の状態で温度調節する、好ましくは冷却すること）によって一定に保つ場合を想定する。ミラー温度を検出するためミラー裏面に接合された１つの温度センサがあり、これによって検出されるミラー温度を一定に保つように輻射板の温度を調節するものである。
【００３６】
輻射板はペルチェ素子を接合することによって温度制御されており、ペルチェ素子上面の温度は、検出されたミラー温度と目標温度との比較結果とペルチェ素子の裏面側の温度に基づいて、ＰＩＤ制御を行うことによってペルチェ素子制御部に与える出力を決めるように温度制御されている。ペルチェ素子の裏面は、ペルチェ素子自体の発熱及びミラーで吸収される熱を奪うために冷却ジャケットに熱媒体を循環させている。
【００３７】
このようにミラー温度を一定に保つことで、ミラーの表面形状の変化を低減するようにしている。
【００３８】
しかしながら、ミラーの表面形状の変化は、ミラー材料の線膨張係数が一定であるために、ミラー全体の温度変化よりも、ミラーの温度分布によるところが大きい。つまり、ミラー材料の線膨張係数が温度変化範囲内において実質的に一定である場合、ミラー全体の温度変化よりもミラーの温度分布がミラーの表面形状に与える影響が大きくなる。
【００３９】
具体的に言うと、従来のような温度によらず線膨張係数が一定の材料でミラーを形成した場合、図６（Ａ）のような温度分布の場合と図６（Ｂ）のような温度分布の場合（図６（Ａ）の温度分布と分布は同じであるが、全体の温度が一度低い場合）とでは、ミラーの表面形状の変化にはあまり差が無かった。
【００４０】
図５は、各線膨張係数のミラー母材、輻射板温度の場合のミラーの面外方向への変位の差を示す図である。この図５に示しているグラフは、ミラーの材料が線膨張係数が温度にほぼよらず一定の場合と、線膨張係数αは温度Ｔ（℃）の関数として、
α（Ｔ）＝−１．２５（Ｔ−２３）  （ｐｐｂ）
のように表すことができる場合（つまり、実質的に目標温度である２３度において、線膨張係数が０になるような材料を用いる場合）で、ミラー上面の露光光が照射される領域内の露光光吸収によるミラーの表面形状の変化の差のグラフ、詳しくは、露光光が照射される領域内の８点（点Ａ〜Ｈ）に関して点Ａを基準とした面外方向の変位の差のグラフである。ここで、目標温度は２３℃である必要は無く、２３℃±０.５℃の範囲内に入っていれば何度であっても良い。より好ましくは、２３℃±０.１℃の範囲内であるのが良い。
【００４１】
この図５より、線膨張係数αが、目標温度である２３℃で線膨張係数の絶対値が実質的にゼロとなるような温度Ｔの関数である場合、輻射板等を用いてミラーを冷却し、ミラーの平均温度を２３度近傍（２３℃±０．５℃、より好ましくは２３℃±０．１℃）に近づけることにより、ミラー材料の線膨張係数を小さくすることができるため（ミラーの熱膨張を小さくすることができるため）、ミラーの面外方向の変位をかなり小さくすることができることが分かる。
【００４２】
つまり、本実施形態の投影光学系、露光装置においては、目標温度（ここでは２３度±１度）もしくはその誤差範囲（１度程度）内において、線膨張係数が０となるような材料を母材とするミラーを用いており、そのようなミラーを輻射板等の輻射部材を用いて冷却することによって、ミラーの変形量を低減するという目的を達成できるようにしている。
【００４３】
また、この露光光吸収に基づくミラー変形による光学特性の変化を補償するために、ミラーを面外方向に部分的に変形させるための駆動機構や光学部材を移動させ光学部材の間隔を調整する駆動機構（間隔調整機構）を別途設けても構わない。ここで、駆動機構を設ける場合は、光学部材の実質的に光軸方向の間隔を調整する、もしくは光学部材を実質的に光軸方向に駆動することが望ましい。詳細には、本実施例の冷却装置を有する露光装置が、光軸に沿って配置された複数の光学素子（好ましくはミラーであり、４枚、６枚、８枚のいずれかであるのが好ましい）を、投影光学系（レチクルとウエハとの間に配置された光学系）内に有しており、この複数の光学素子のうちの少なくとも１枚を、前記光軸方向に駆動することが望ましい。
【００４４】
また、ここで定義する光軸とは、前述の露光装置が有する複数の光学素子の光学面（ミラーの場合は反射面、レンズの場合は透過面）の曲率中心を結ぶ直線のことである。勿論、光学特性の調整を行う上で、光学素子を偏心調整した場合、それぞれの光学素子の光学面の曲率中心が前述の光軸に対して若干ずれる場合もありえる。従って、ここでの光軸とは、実質的に、複数の光学素子の光学面の曲率中心を結んだ直線と定義する。
【００４５】
以下、添付図面を参照して本発明の例示的一態様である冷却装置及び冷却方法、及びその冷却装置等を用いた投影光学系、露光装置、デバイスの製造方法等について説明する。なお、各図において、同一の部材については、同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【実施例１】
【００４６】
図１は、本発明の一側面としての冷却装置１を示す概略構成図である。
【００４７】
冷却装置は、真空チャンバ内（真空チャンバ内は真空雰囲気であって、気圧が１０E−４Ｐａ以下、好ましくは１０E−6Ｐａ以下であることが好ましい）に置かれた光学部材を冷却する冷却装置である。真空チャンバ内は、残留する高分子有機ガス成分と露光光との反応により光学部材の表面にコンタミが付着し、反射率が低下することを低減させるために、図示しない真空ポンプによって１×１０−６［Ｐａ］程度の真空に維持されている。光学部材は、真空チャンバ内において、不図示の支持部材を介して所定の場所に位置決めされ、反射、屈折及び回折等を利用して光を結像させる。光学部材は、例えば、ミラー、レンズ、平行平板ガラス、プリズム及びフレネルゾーンプレート、キノフォーム、バイナリオプティックス、ホログラム等の回折光学素子（反射型回折光学素子も含む）を含む。
【００４８】
図１に記載されている光学部材は、線膨張係数が温度によって変化し、線膨張係数がゼロとなる温度が存在する材料を母材（母材とは、光学部材の全重量のうち、５割以上の重量、より好ましくは８割以上の重量を占める材料のことである。）とするものである。本実施形態においては、光学部材としてミラーを例に説明する。また、線膨張係数がゼロとなる温度は２３℃という例で説明するが、この２３℃は本実施例における目標温度を示している。この目標温度とは、冷却装置等を制御する場合の最終的な出力値（ミラーの温度）の温度のことであり、ミラー等の冷却対象の温度が目標温度の２３℃になるように、冷却装置内の冷却部材（輻射板等）を制御することとなる。また、以下には、冷却対象であるミラーの目標温度が２３℃で、その２３℃においてミラーの母材の線膨張係数が０となるような例を示したが、目標温度は２３℃でなくても構わないし、線膨張係数が０となる温度がちょうど２３℃でなく、１度程度なら上下にずれていても構わない。つまり、冷却対象の目標温度は例示的に２３℃とするが何度であっても良く、線膨張係数が０となるのは、目標温度であっても良いし、目標温度±１度の範囲内のどこかであっても良い。勿論、好ましくは、目標温度と線膨張係数が０となる温度は実質的に一致している（誤差が０．１度以内）のが好ましい。
【００４９】
図１の冷却装置は、温度検出部と、ミラー温度制御部とを有している。この温度検出部は、光学部材の露光光（ここではＥＵＶを例として説明する）が照射されて温度上昇する光学部材の温度あるいは、温度分布を、単数あるいは複数の温度センサによって、光学部材の、単数あるいは複数箇所の温度を検出する。光学部材の温度は、ＥＵＶが照射されることによって、照射領域は高温、照射領域以外は低温となる（即ち、温度分布を生じる）ため、温度センサは光学部材の所定の部分の温度が分かるように、あるいは温度分布が分かるように、光学部材の単数あるいは複数の箇所温度（複数の場合は裏面と側面）を検出するように構成する。また、温度検出部は、検出した光学部材の温度を後述するミラー温度制御部に送信する。温度センサは、例えば、熱電対、抵抗温度センサ、赤外線温度センサなどから構成される。なお、本実施形態では、温度センサを光学部材に取り付けている（接触させている）が、光学部材と非接触に光学部材の温度を検出してもよい。
【００５０】
ミラー温度制御部は、ペルチェ素子上面に接合された輻射板の温度を下げることにより、輻射冷却によってミラーの温度を下げ、逆に輻射板の温度を上げることにより、輻射加熱によってミラーの温度を上げることができる。
【００５１】
例えば、輻射によって、絶対温度Ｔ２［Ｋ］、面積Ａ２［ｍ２］の物質Ｙが絶対温度Ｔ１［Ｋ］、面積Ａ１［ｍ２］の物質Ｘから吸収する熱量は、物質Ｘの輻射率をＥ１、物質Ｙの輻射率をＥ２、輻射形態係数（即ち、物質Ｘから出たエネルギーが物質Ｙへ到達する割合）をＦ１２とした場合に、熱流速密度Ｑ［Ｗ／ｍ２］を用いて以下の数式で表される。但し、Ｔ１＞Ｔ２とする。 
Ｑ＝５．６７×１０−８×（Ｔ１４−Ｔ２４）／（（１−Ｅ１）／（Ｅ１×Ａ１）＋（１／（Ａ２×Ｆ１２））＋（１−Ｅ２）／（Ｅ２×Ａ２））
５．６７×１０−８：ステファン・ボルツマン定数
輻射板は、輻射率が高く熱伝導率が比較的良いＳｉＣやＳｉの表面にＳｉＯ２をコーティングしたものを用いる。また、輻射板は、光学部材に対して間隔を有して固定されるため、輻射板（ペルチェ素子、冷却ジャケット、熱媒体配管を含む）の振動が光学部材に伝わることを防止することができる。従って、振動によって光学部材が振動することなく、所望の光学性能を発揮することができる。
【００５２】
輻射板の温度は接合されたペルチェ素子によって温度を変えている。ペルチェ素子は、例えば、ｐ型半導体及びｎ型半導体を熱的に並列に配置して構成される。ペルチェ素子は、後述するペルチェ素子制御部により制御され、輻射板と接合してペルチェ効果により輻射板を冷却する。「ペルチェ効果」とは、２種類の導体や半導体の接点に電流を流すと電導率の違いから熱の移動が起こるという現象である。本実施形態では、ペルチェ素子は、ｐ型半導体及びｎ型半導体で構成しているので、ｐ型半導体からｎ型半導体の領域では電子が流れにくいため熱を吸収する吸熱面を形成し、ｎ型半導体からｐ型半導体の領域では電子が流れやすいため熱を放出する放熱面を形成する。従って、ペルチェ素子の吸熱面（上面）を輻射板と接合することで、輻射板から熱を吸収して冷却することができる。また、ペルチェ素子表面の温度は、印加電圧によって調節することができる。逆電圧を印加することで加熱することもできる。ペルチェ素子は、応答性が高いために高精度に輻射板の温度を制御して、光学部材の温度を所定の値にすることができる。ペルチェ素子制御部はこのペルチェ素子に与える電圧を可変することでペルチェ素子表面の温度の制御を行うものである。
【００５３】
ペルチェ素子の放熱面（裏面）には、冷却ジャケットが接合されており、冷却ジャケット内を流れる熱媒体との対流熱伝達により、光学部材で吸収する露光エネルギとペルチェ素子自体の発熱による熱を回収している。熱媒体は、熱媒体配管を通じて、熱媒体循環装置によって一定に温度制御された後に供給及び循環させている。本実施形態では、熱媒体冷媒として水（液体）を供給及び循環させているが、ヘリウムガスなどの熱伝導率の比較的大きな気体を用いてもよい。
【００５４】
このような構成の冷却装置において、ミラー温度制御部は、冷却対象であるミラー上の２箇所（以上）の温度を検出する温度センサの信号から、ミラーの温度分布を検出する。そしてその温度分布に基づいて、ミラーの表面側（ミラーの光照射領域内）の変形が許容範囲内に収まるように（好ましくは、最も小さくなるように）、ミラーの所定部分を冷却する。
【００５５】
例えば、ミラーの下面（裏面側）の温度と、側面の温度とを検出した場合、下面温度が２４℃、側面温度が２３．５℃であったとする。このように、下面温度と側面温度との差が０．５℃の場合においてミラー表面の変形量が許容範囲内に収まるような各部位の温度を、計測（実測値）またはシミュレーションにより事前に作成し装置でメモリーしている数値テーブル（温度分布と、その温度分布を維持したままミラー表面の変形量が許容範囲内に収まるようなミラーの各部位の温度との関係とを表す表）を用いて導出する。ここで、線膨張係数αが温度Ｔ（℃）の関数α（Ｔ）＝−１．２５（Ｔ−２３）  （ｐｐｂ）となっているミラーの場合の表面形状の変化が許容範囲内の値（最小）となるのは、下面温度が２３℃、側面温度が２２．５℃の場合であると判断した場合、ミラーの下面温度が２３℃となるようにペルチェ素子制御部に信号を出す。
【００５６】
ここで、テーブルは、ミラー上で温度を検出される部分（被検出部）の温度情報を持っていることが望ましく、また、冷却装置は、その被検出部をそれぞれ独立に冷却する冷却機構を持っているのが望ましい。
【００５７】
以上のように、ミラー温度制御部が動作すれば、ミラーの露光光吸収による照射面の形状変化をかなり小さく抑えることが可能となる。
【００５８】
ここで、この冷却装置を用いた光学部材の冷却方法について説明する。
【００５９】
まず、温度検出部は、光学部材の２箇所（以上）の温度を検出し、温度をミラー温度制御部に送信する。ミラー温度制御部は、光学部材の２箇所の温度差に基づいて、ミラー表面形状の初期からの変化が最小となる最適なミラー下面温度を数値テーブルから導出する。ミラー温度制御部は、ミラー下面温度センサからの信号が前記導出された温度と一致するようにペルチェ素子制御部に信号を与える。ペルチェ素子制御部はミラー下面の温度センサからの信号を、温度検出部で検出した温度データとミラー温度制御部により導出されたミラー下面温度との差に基づいて、ＰＩＤ等の制御によってペルチェ素子に与える電圧を制御してミラー下面温度を所望の温度にすることができる。光学部材に露光光が照射されている間、上記のようなステップを繰り返す。
【００６０】
また、ミラーに印加される露光光、ミラーからの伝熱が一定で、ミラーの所定の部分の温度が分かれば、ミラーの温度分布が正しく推定できる場合は、温度検出部は１箇所でもよい。従って、上記冷却装置及び冷却方法によれば、真空雰囲気下に置かれた光学部材であっても、光学部材に接触することなく光学部材を冷却することが可能で、かつ、ミラーの露光光照射面（この場合表面側の一部）の熱変形量を小さくすることができ、結像性能の劣化となる光学部材の熱膨張による変形を低減させて所望の光学性能を実現することができる。
【００６１】
この実施例１において、光学部材上の２箇所以上の温度を検出し、その温度差に基づいて、被検出部（光学部材上で温度を検出される部分）又は被冷却部（光学部材上で冷却機構により冷却される部分）の目標温度（制御上目標とする温度）を導出したが、前述の被検出部の温度差は必ずしも、温度調整後（ミラー表面の形状変化が許容範囲内に収まるようにミラーの温度を調整した後）の温度差と一致するとは限らない。従って、好ましくは、被検出部の温度及び２箇所の温度差との両者に基づいて、被検出部又は被冷却部の目標温度を導出するように構成するのが好ましい。
【００６２】
また、反射光学部材を冷却対象とする場合、反射光学部材の表面温度を、線膨張係数が０となる温度となるように制御しても構わないし、反射光学部材の平均温度を、線膨張係数が０となる温度となるように制御しても構わない。
【００６３】
また、ここでは光学部材の母材として線膨張係数が０となる温度を有する材料を用いた、すなわち線膨張係数が０となる温度を有する材料の上に、多層膜を施したものを光学部材としたが、このような線膨張係数が０となる温度を有する材料と線膨張係数が小さい材料とを組合わせたものを、光学部材の母材としても構わない。
【実施例２】
【００６４】
次に、図２を参照して、冷却装置の変形例である実施例２の冷却装置について説明する。詳細に説明しない部分に関しては実施例１と同じである。
【００６５】
実施例１（図１）の冷却装置に比べ図２の冷却装置は、露光光であるＥＵＶの強度を検出するＥＵＶ強度検出部と、この値よりＥＵＶ照射によりミラーが吸収する熱量を導出するミラー吸収熱量検出部を有している。
【００６６】
ここで、ＥＵＶ強度検出部は、どこでＥＵＶ強度を検出してもよい。検出位置からミラーに至るまでの構成によって、ミラーでの反射による光強度の減衰、空間中を透過することによる光強度の減衰が既知であれば、各ミラーで吸収される熱量をミラー吸収熱量検出部で算出することができる。例えば、ウエハ面位置でＥＵＶ光強度が０．１Ｗであった場合、真空度が高く空間でのＥＵＶの減衰が無視できる場合で、ミラーの反射率が０．６５（ミラーの吸収率が０．３５）である場合、ウエハの１つ上流のミラーでのＥＵＶ吸収熱量は、０．１／０．６５×０．３５＝０．０５４Ｗと算出される。
【００６７】
ミラー温度制御部は、１箇所の温度センサの検出信号からミラーの温度とミラー吸収熱量が検知され、例えば、下面温度が２４℃、吸収熱量が０．４Ｗであった場合、計測またはシミュレーションにより事前に作成し装置でメモリーしている数値テーブルから、線膨張係数αが温度Ｔ（℃）の関数α（Ｔ）＝−１．２５（Ｔ−２３）  （ｐｐｂ）となっているミラーの場合の表面形状の変化が許容範囲内の値（好ましくは最小）となるのは、下面温度が２３℃であると判断し、下面温度が２３℃となるようにペルチェ素子制御部に信号を出す。
【００６８】
以上のように、ミラー温度制御部が動作するので、ミラーの露光光吸収による照射面の形状変化を小さく抑えることが可能となる。
【００６９】
本構成ではミラーの温度を検知する箇所が１箇所のみでよいことになり、ミラー近傍のレイアウト上の設計の自由度が増すという効果もある。
【実施例３】
【００７０】
さらに、図３を参照して、冷却装置の変形例である実施例３の冷却装置について説明する。詳細に述べない部分に関しては実施例１と同じである。
【００７１】
実施例１（図１）の冷却装置に比べ図３の冷却装置は、ミラー表面の形状を検出するミラー表面形状検出部を有していることが異なる。簡単にはミラー表面２箇所の位置を検出すればよい。ミラー温度制御部は、ＥＵＶ吸収による熱変形で、ミラー表面２箇所の位置の差が変化するが、この位置の差の変化が許容範囲内の値（好ましくは最小値）となるようにペルチェ素子制御部に信号を出す。
【００７２】
以上のように、ミラー温度制御部が動作するので、ミラーの露光光吸収による照射面の形状変化を最小とすることが可能となる。
【００７３】
前述のように、線膨張係数αが温度Ｔ（℃）の関数α（Ｔ）＝−１．２５（Ｔ−２３）  （ｐｐｂ）となっているミラーを用いているので、１つの輻射冷却板でミラーの特定箇所１箇所の温度を変化させることにより、ミラー表面の熱変形を小さく抑えることが可能で、複数の冷却機構で複数箇所の温度を変化させるような複雑な機構は必要無い。
【００７４】
以上の実施例１、２、３において、線膨張係数αをＴ（℃）の関数として、
α（Ｔ）＝−１．２５（Ｔ−２３）
と表しているが、これは
α（Ｔ）＝Ｋ（母材の温度−２３）
であり、Ｋは線膨張係数の一度当たりの変化量を示す係数である。ここではＫは−１．２５となっているが、この限りではなく、｜Ｋ｜＜２．０であればＫはいくつであっても構わない。好ましくは、｜Ｋ｜＜１．５であるとさらに好ましい。
【００７５】
また、線膨張係数が０になる温度が２３℃である必要は無く何度であっても構わないが、好ましくは２０〜２５度、より好ましくは２２〜２４度の範囲であるのが望ましい。
【００７６】
また、光学部材（ミラー）の被冷却部分の目標温度は、線膨張係数が０になる温度（ここでは２３℃）よりも３度下（ここでは２０℃）から２度上（２５℃）までの範囲内であることが望ましく、より好ましくは、２１．５度以上２３．５度以下であることが望ましい。
【００７７】
また、以上の実施例１、２、３においては、単体の光学部材の変形量を抑制するための冷却機構について説明してきたが、光学部材を複数有するような光学装置においては、複数の光学部材の変形による光学特性の変化が互いにキャンセルされるように、光学部材を変形させても構わない。単純には、凹面ミラーと凸面ミラーとで許容範囲を超える変形があったとしても、その変形量を調整すれば、最終的な光学特性（結像性能）に与える影響を許容範囲内に抑えることは可能である。
【００７８】
また、光学素子（ミラー）の熱変形は主に投影倍率に影響を与えるため、熱変形の投影光学系に与える影響を低減するために、複数の光学素子（ミラー）間の間隔を調整するような光学素子駆動機構を備えると良い。
【００７９】
このように投影光学系（もしくは露光装置）を構成することにより、検出された光学部材（ミラー）の温度分布に基づいて光学部材の間隔を調整することによって、投影光学系（もしくは露光装置）の最終的な光学特性（結像性能）に与える影響を許容範囲内に抑えることが可能である。
【００８０】
また、光学部材の変形量の許容値は、０．３ｎｍであり、より好ましくは０．１ｎｍであることが望ましい。
【実施例４】
【００８１】
以下、図７を参照して、本発明の冷却装置１００を適用した例示的な露光装置５００の例を、実施例４として説明する。ここで、図７は、本発明の例示的な露光装置５００の概略構成図である。
【００８２】
本発明の露光装置５００は、露光用の照明光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いて、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク５２０に形成された回路パターンを被処理体５４０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）を例に説明する。ここで、「ステップ・アンド・スキャン方式」とは、マスクに対してウェハを連続的にスキャン（走査）してマスクパターンをウェハに露光すると共に、１ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の露光領域に移動する露光方法である。「ステップ・アンド・リピート方式」は、ウェハの一括露光ごとにウェハをステップ移動して次のショットの露光領域に移動する露光方法である。
【００８３】
図７を参照するに、露光装置５００は、照明装置５１０と、マスク５２０と、マスク５２０を載置するマスクステージ５２５と、投影光学系５３０と、被処理体５４０と、被処理体５４０を載置するウェハステージ５４５と、アライメント検出機構５５０と、フォーカス位置検出機構５６０とを有する。
【００８４】
また、図７に示すように、ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、残留高分子有機ガス成分との反応によりコンタミを生成してしまうため、少なくとも、ＥＵＶ光が通る光路中（即ち、光学系全体）は真空雰囲気ＶＣとなっている。
【００８５】
照明装置５１０は、投影光学系５３０の円弧状の視野に対する円弧状のＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）によりマスク５２０を照明する照明装置であって、ＥＵＶ光源５１２と、照明光学系５１４とを有する。
【００８６】
ＥＵＶ光源５１２は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される、例えば、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよく、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。
【００８７】
照明光学系５１２は、集光ミラー５１２ａ、オプティカルインテグレーター５１２ｂから構成される。集光ミラー５１２ａは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター５１２ｂは、マスク５２０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系５１２は、マスク５２０と共役な位置に、マスク５２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャ５１２ｃが設けられている。かかる照明光学系５１２を構成する光学部材である集光ミラー５１２ａ及びオプティカルインテグレーター５１２ｂに本発明の冷却装置１及び冷却方法１０００を適用することができ、冷却装置１により集光ミラー５１２ａ及びオプティカルインテグレーター５１２ｂを冷却することで熱膨張による変形を防止して、優れた結像性能を発揮することができる。
【００８８】
マスク５２０は、反射型マスクで、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、マスクステージに支持及び駆動されている。マスク５２０から発せられた回折光は、投影光学系５３０で反射されて被処理体５４０上に投影される。マスク５２０と被処理体５４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置５００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク５２０と被処理体５４０を走査することによりマスク５２０のパターンを被処理体５４０上に縮小投影する。
【００８９】
マスクステージ５２５は、マスク５２０を支持して図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ５２５は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にマスクステージ５２５を駆動することでマスク５２０を移動することができる。露光装置５００は、マスク５２０と被処理体５４０を同期した状態で走査する。ここで、マスク５２０又は被処理体５４０面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、マスク５２０又は被処理体５４０面内に垂直な方向をＺとする。
【００９０】
投影光学系５３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）５３０ａを用いて、マスク５２０面上のパターンを像面である被処理体５４０上に縮小投影する。複数のミラー５３０ａの枚数は、図中では４枚であるが、４〜８枚であれば何枚であっても構わない。好ましくは４、６、８枚等のように偶数枚であることが好ましい。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用いて、マスク５２０と被処理体５４０を同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系５３０の開口数（ＮＡ）は、０．２乃至０．３程度（好ましくは０．２５〜０．３）である。かかる投影光学系５３０を構成する光学部材であるミラー５３０ａに本発明の冷却装置１及び冷却方法１０００を適用することができ、冷却装置１によりミラー５３０ａを冷却することで熱膨張による変形を防止して、優れた結像性能を発揮することができる。
【００９１】
被処理体５４０は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体５４０には、フォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００９２】
ウェハステージ５４５は、ウェハチャック５４５ａによって被処理体５４５を支持する。ウェハステージ５４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体５４０を移動する。マスク５２０と被処理体５４０は、同期して走査される。また、マスクステージ５２５の位置とウェハステージ５４５との位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。
【００９３】
アライメント検出機構５５０は、マスク５２０の位置と投影光学系５３０の光軸との位置関係、及び、被処理体５４０の位置と投影光学系５３０の光軸との位置関係を計測し、マスク５２０の投影像が被処理体５４０の所定の位置に一致するようにマスクステージ５２５及びウェハステージ５４５の位置と角度を設定する。
【００９４】
フォーカス位置検出機構５６０は、被処理体５４０面でＺ方向のフォーカス位置を計測し、ウェハステージ５４５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体５４０面を投影光学系５３０による結像位置に保つ。
【００９５】
露光において、照明装置５１０から射出されたＥＵＶ光はマスク５２０を照明し、マスク５２０面上のパターンを被処理体５４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、マスク５２０と被処理体５４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、マスク５２０の全面を露光する。
【００９６】
上述のような露光装置５００の中の照明装置５１０（照明光学系５１４）や投影光学系５３０が有する光学素子、特にミラー（反射型光学素子）を冷却する冷却装置、冷却方法として、実施例１、２に示すような冷却装置、冷却方法を適用する。
【００９７】
ここで、露光装置５００が有するすべての光学素子を、実施例１、２に記載した冷却装置を用いて冷却しても構わないし、実施例１、２に記載した冷却装置（方法）を用いて露光装置５００が有する複数の光学素子のうち１つ以上の光学素子を冷却するようにしても良い。
【００９８】
尚、この露光装置で用いるレチクルも、本実施例１、２に記載したような、２３℃近傍（好ましくは２２〜２４℃）において線膨張係数が０となる領域を有する材料を母材とするのが望ましい。
【実施例５】
【００９９】
次に、図８及び図９を参照して、上述の露光装置５００を利用したデバイス製造方法の実施例５を説明する。
【０１００】
図８は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。本実施形態においては、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップ７）される。
【０１０１】
図９は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置５００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置５００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【０１０２】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明の冷却装置及び方法は、ＡｒＦエキシマレーザーやＦ２レーザーなどのＥＵＶ光以外の波長２００ｎｍ以下の紫外線用の光学部材に適用することもでき、マスクやウェハにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】実施例１の冷却装置の概略図
【図２】実施例２の冷却装置の概略図
【図３】実施例３の冷却装置の概略図
【図４】線膨張係数が一定の母材を用いたミラーを冷却する機構を有する露光装置の概略図
【図５】各線膨張係数のミラー母材、輻射板温度の場合のミラーの面外方向への変位の差を示す図
【図６】温度分布の具体的な例
【図７】実施例４の露光装置の概略構成図である。
【図８】実施例５のデバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０４】
５００  露光装置
５１０  照明装置
５１４  照明光学系
５２０  マスク
５３０  投影光学系
５４０  被処理体
５５０  アライメント検出機構
５６０  フォーカス位置検出機構
【図１】
2005109158.tif 000003
【図２】
2005109158.tif 000004
【図３】
2005109158.tif 000005
【図４】
2005109158.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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