(57)【要約】【課題】  少なくとも像面側のレンズと像面との間に所定の液体を介在させた結像光学系であって、液体の気化熱を利用して収差を調整することができる結像光学系を提供する。【解決手段】  第１面Ｒの像を第２面Ｗ上に結像し、少なくとも前記第２面Ｗ側のレンズＬＳ７と前記第２面Ｗとの間に、所定の液体を介在させた結像光学系ＰＬにおいて、前記液体に接触するレンズＬＳ６に対して前記液体の気化熱による影響を制御する制御手段を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面の像を第２面上に結像し、少なくとも前記第２面側のレンズと前記第２面との間に、所定の液体を介在させた結像光学系において、
前記液体に接触するレンズに対して前記液体の気化熱による影響を制御する制御手段を備えることを特徴とする結像光学系。
【請求項２】
前記制御手段は、前記液体に接触するレンズにて発生する前記気化熱による冷却を抑える保温手段を備えることを特徴とする請求項１記載の結像光学系。
【請求項３】
前記制御手段は、前記液体に接触するレンズの前記第２面側の前記液体の流れを制御する液体制御装置を備えることを特徴とする請求項１記載の結像光学系。
【請求項４】
第１面の像を第２面上に結像し、少なくとも前記第２面側のレンズと前記第２面との間に、所定の液体を介在させた結像光学系の製造方法において、
前記液体に接触するレンズに関して前記液体の気化熱による収差の影響を求める工程と、
前記液体の気化熱による収差の影響を相殺するように、前記結像光学系にて収差を発生させる工程と、
を含むことを特徴とする結像光学系の製造方法。
【請求項５】
第１面の像を第２面上に結像し、少なくとも前記第２面側のレンズと前記第２面との間に、所定の液体を介在させた結像光学系の調整方法において、
前記液体に接触するレンズに関して前記液体の気化熱による収差の影響を求める工程と、
前記液体の気化熱による収差の影響を相殺するように、前記結像光学系にて発生する収差を調整する工程と、
を含むことを特徴とする結像光学系の調整方法。
【請求項６】
パターンを基板に露光する露光装置において、
第１面の前記パターンの像を第２面に配置された前記基板に結像するために、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の結像光学系、請求項４記載の方法により製造された結像光学系または請求項５記載の方法により調整された結像光学系を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項６記載の露光装置を用いてパターンを基板に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記基板を現像する現像工程と、
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、半導体素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子または薄膜磁気ヘッド等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程でパターンを基板上に転写するために用いられる結像光学系、結像光学系の製造方法、結像光学系の調整方法、該結像光学系を備えた露光装置及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子及び液晶表示素子等のデバイスを製造するためのリソグラフィ工程においては、マスクのパターンを投影光学系を介して基板上に転写する投影露光装置が用いられている。投影露光装置としては、ステップアンドリピート方式の縮小投影型の露光装置（ステッパ）、マスクと基板とを同期走査して露光を行なうステップアンドスキャン方式の投影露光装置等がある。
【０００３】
近年、投影光学系と基板との間を所定の液体で満たした状態で露光を行なう液浸投影露光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。投影露光装置の解像度は、使用する露光波長λが短くなるほど、また投影光学系の開口数ＮＡ（投影光学系の明るさ）が大きいほど高くなる。この解像度Ａは、Ａ＝ｎ（露光光が通過する媒質の屈折率）×ｓｉｎθ（露光光の光線入射角度）で表される。液浸以外の投影露光装置における露光は大気中で行なわれるため、ｎ＝１であるのに対し、液浸投影露光装置においてはｎが１より大きくなり、露光光の光線入射角度θを変化させることなく、投影光学系の開口数ＮＡを大きくすることができる。即ち、投影露光装置の解像度を１／ｎ倍（液体の屈折率は通常１．２〜１．６程度）に改善することができる。一方、液浸投影露光装置において、液浸以外の投影露光装置と同一の開口数ＮＡに設定した場合、露光光の光線入射角度θを小さくすることができるため、焦点深度をｎ倍に拡大（改善）することができる。
【０００４】
【特許文献１】国際公開第９９／４９５０４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的に液体は気化するとき周囲から熱を奪う性質を有しており、このとき奪われる熱を一般的に気化熱という。上述の液浸投影露光装置の投影光学系を構成するレンズであって、液体と空気の界面に接するレンズは、この気化熱により冷却される。レンズが冷却されると、そのレンズの物性値に応じて冷却による温度変化に基づく屈折率変化が生じ、収差が変化する。また、レンズを部分的に冷却させることによりレンズに温度分布を与え、レンズに与える温度分布を変化させた場合、そのレンズの収差として様々な収差が発生する。この様々な収差の中には、投影光学系を構成するレンズを光軸方向に移動、または偏芯させることで補正することができないセンターアスが含まれている。
【０００６】
この発明の課題は、少なくとも像面側のレンズと像面との間に所定の液体を介在させた結像光学系であって、液体の気化熱を利用して収差を調整することができる結像光学系、結像光学系の製造方法、結像光学系の調整方法、該結像光学系を備えた露光装置及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の結像光学系は、第１面（Ｒ）の像を第２面（Ｗ）上に結像し、少なくとも前記第２面（Ｗ）側のレンズ（ＬＳ７）と前記第２面（Ｗ）との間に、所定の液体を介在させた結像光学系（ＰＬ）において、前記液体に接触するレンズ（ＬＳ６）に対して前記液体の気化熱による影響を制御する制御手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、この発明の結像光学系の製造方法は、第１面（Ｒ）の像を第２面（Ｗ）上に結像し、少なくとも前記第２面（Ｗ）側のレンズ（ＬＳ７）と前記第２面（Ｗ）との間に、所定の液体を介在させた結像光学系（ＰＬ）の製造方法において、前記液体に接触するレンズ（ＬＳ６）に関して前記液体の気化熱による収差の影響を求める工程と、前記液体の気化熱による収差の影響を相殺するように、前記結像光学系（ＰＬ）にて収差を発生させる工程とを含むことを特徴とする。
【０００９】
また、この発明の結像光学系の調整方法は、第１面（Ｒ）の像を第２面（Ｗ）上に結像し、少なくとも前記第２面（Ｗ）側のレンズ（ＬＳ７）と前記第２面（Ｗ）との間に、所定の液体を介在させた結像光学系（ＰＬ）の調整方法において、前記液体に接触するレンズ（ＬＳ６）に関して前記液体の気化熱による収差の影響を求める工程と、前記液体の気化熱による収差の影響を相殺するように、前記結像光学系（ＰＬ）にて発生する収差を調整する工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明の露光装置は、パターンを基板（Ｗ）に露光する露光装置（１１）において、第１面（Ｒ）の前記パターンの像を第２面（Ｗ）に配置された前記基板（Ｗ）に結像するために、この発明の結像光学系（ＰＬ）、この発明の結像光学系の製造方法により製造された結像光学系（ＰＬ）またはこの発明の結像光学系の調整方法により調整された結像光学系（ＰＬ）を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明のデバイスの製造方法は、この発明の露光装置（１１）を用いてパターンを基板（Ｗ）に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記基板（Ｗ）を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の結像光学系によれば、液体の気化熱による影響を制御する制御手段を備えているため、液体の気化熱により発生する液体に接触するレンズの収差を調整することにより、結像光学系全体の収差を調整することができる。したがって、第１面の像を第２面上に良好に結像させることができる。
【００１３】
また、この発明の結像光学系の製造方法によれば、液体の気化熱による収差の影響を相殺するように収差を発生させる工程を含むため、液体の気化熱により発生する液体に接触するレンズの収差を調整することにより光学系全体の収差が調整された結像光学系を製造することができる。即ち、第１面の像を第２面上に良好に結像させることができる結像光学系を製造することができる。
【００１４】
また、この発明の結像光学系の調整方法によれば、液体の気化熱による収差の影響を相殺するように結像光学系にて発生する収差を調整する工程を含むため、液体の気化熱により発生する液体に接触するレンズの収差を調整することにより光学系全体の収差を調整することができる。したがって、第１面の像を第２面上に良好に結像させることができる結像光学系を得ることができる。
【００１５】
また、この発明の露光装置によれば、この発明の結像光学系、この発明の製造方法で製造された結像光学系またはこの発明の調整方法で調整された結像光学系を用いてパターンを基板上に露光するため、基板上にパターンを高解像度で露光することができる。
【００１６】
また、この発明のデバイスの製造方法によれば、この発明の露光装置を用いて露光を行なうため、基板上に所定のパターンを高解像度で露光することができ、良好なデバイスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る露光装置について説明する。図１に示すように、本実施の形態の露光装置１１は、マスクとしてのレチクルＲと基板としてのウエハＷとを一次元方向（ここでは、図１における紙面内左右方向）に同期移動させつつ、レチクルＲに形成された回路パターンを、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の各ショット領域に転写する。即ち、本実施の形態の露光装置１１は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、いわゆるスキャニング・ステッパである。
【００１８】
露光装置１１は、露光光源（図示略）、照明光学系１２、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、及びウエハステージＷＳＴなどを備えている。そして、レチクルステージＲＳＴはレチクルＲを保持すると共に、ウエハステージＷＳＴはウエハＷを保持する。また、本実施の形態の露光光源には、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を露光光ＥＬとして発光する光源が用いられている。
【００１９】
照明光学系１２は、図示しないフライアイレンズやロッドレンズなどのオプティカルインテグレータ、リレーレンズ、及びコンデンサレンズなどの各種レンズ系及び開口絞りなどを含んで構成されている。そして、図示しない露光光源から出射された露光光ＥＬは、照明光学系１２を通過することにより、レチクルＲ上のパターンを均一に照明するように調整される。
【００２０】
なお、解像度や焦点深度を改善するために、照明光学系より露光パターンの方向（露光パターンの長手方向）に振動する偏光光を導く場合には、照明光学系内に偏光照明光学ユニットを配置することが可能であり、この偏光照明光学ユニットを偏光照明と非偏光照明とにおいて照明光路から挿脱可能に設けても良い。この偏光照明光学ユニットは、例えば、ＷＯ／２００５／０７６０４５Ａ１に記載されている。
【００２１】
レチクルステージＲＳＴは、照明光学系１２と投影光学系ＰＬとの間に、レチクルＲの載置面が光路と略直交するように配置されている。すなわち、レチクルステージＲＳＴは、投影光学系ＰＬの物体面側（露光光ＥＬの入射側であって、図１では上側）に配置されている。
【００２２】
投影光学系ＰＬは、複数（図１では７枚のみ図示）のレンズエレメントＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３，ＬＳ４，ＬＳ５，ＬＳ６，ＬＳ７を備えている。これら各レンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ７のうち最もウエハＷ側のレンズエレメントＬＳ７以外のレンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ６は、鏡筒１３内に保持されている。そして、鏡筒１３内における各レンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ６間は、パージガス（例えば窒素）が充填されている。また、鏡筒１３の下端部には、レンズエレメントＬＳ７を保持するためのレンズホルダ１４が配設されている。なお、各レンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ７は、露光光ＥＬが入射する光入射面と、入射した露光光ＥＬが射出する光射出面とを有している。そして、各レンズエレメントＬＳ１〜ＬＳ７は、光軸が一致すると共に、それぞれの光入射面側及び光射出面側に光路空間が形成されるように配置されている。
【００２３】
ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの像面側において、ウエハＷの載置面が露光光ＥＬの光路と略直交するように配置されている。そして、露光光ＥＬにて照明されたレチクルＲ上のパターンの像が、投影光学系ＰＬを通して所定の縮小倍率に縮小された状態で、ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷに投影転写される。また、ウエハステージＷＳＴ上には、投影光学系ＰＬの波面収差を計測する収差計測装置４０が設けられている。
【００２４】
ここで、本実施の形態に係る露光装置１１は、露光光ＥＬを実質的に短波長化して解像度を向上させると共に焦点深度を実質的に広くするために液浸法を適用したいわゆる液浸露光装置である。そのため、露光装置１１には、レンズエレメントＬＳ７の光射出面側の光路空間１５及び光入射面側の光路空間１６に所定の液体（例えば、純水）を個別に供給するための第１液体供給装置１７及び第２液体供給装置１８が設けられている。また、露光装置１１には、光路空間１５及び光路空間１６に供給された所定の液体（例えば、純水）を個別に回収するための第１液体回収装置１９及び第２液体回収装置２０が設けられている。
【００２５】
レンズエレメントＬＳ７とウエハＷとの間の光路空間１５には、第１液体供給装置１７から液体が供給されることにより、液浸領域ＬＴ１が形成される。そして、液浸領域ＬＴ１を形成する液体は、第１液体回収装置１９の駆動に基づき光路空間１５から回収される。また、レンズエレメントＬＳ６とレンズエレメントＬＳ７との間の光路空間１６には、第２液体供給装置１８から液体が供給されることにより、液浸領域ＬＴ２が形成される。そして、この液浸領域ＬＴ２を形成する液体は、第２液体回収装置２０の駆動に基づき光路空間１６から回収される。
【００２６】
本実施の形態においては、液体に接触するレンズエレメントＬＳ６に対して液体の気化熱による影響を制御することにより投影光学系ＰＬの収差を調整している。図２は、液体の気化熱、即ち液体が気化するときに周囲から奪う熱によるレンズＬＳへの影響について説明するための図である。図２に示すように、液体２が気化（図中矢印で示す）した際に、レンズＬＳの液体と空気の界面に接している部分で冷却現象が発生し、図中破線で囲った部分が液体２の気化熱により冷却される。レンズＬＳが冷却され、温度が低下すると、レンズＬＳの物性値に応じて温度変化により屈折率が変化し収差が変化する。
【００２７】
ここで、例えば、図３に示すように、レンズＬＳの領域Ａのみが液体２の気化熱により冷却された場合、センターアスが発生する。センターアスは、像高０ｍｍのにおける非点収差であり、光学系を構成する所定のレンズを光軸に沿って移動、または光軸を軸として偏芯させることにより補正することができない収差である。
【００２８】
この実施の形態においては、保護部材（例えば、アルミ箔）を用いて、液体に接触するレンズエレメントＬＳ６に対して液体の気化熱による影響を制御する。なお、レンズエレメントＬＳ６及びレンズエレメントＬＳ７は、鏡筒１３及びレンズホルダ１４にそれぞれ支持されるために図１に示すような形状を有しているが、便宜上、図４に示すような形状を有していることとし、レンズエレメントＬＳ６が備える保護部材についての説明を行なう。
【００２９】
図５は、レンズエレメントＬＳ６の構成の一例を示す図である。図５に示すように、レンズエレメントＬＳ６は、レンズエレメントＬＳ６の側面の一部に保護部材（例えば、アルミ箔）６ａを備えている。保護部材６ａは、レンズエレメントＬＳ６の領域Ｂの液体の気化熱による冷却を抑制する保温手段（又は断熱手段）として機能する。即ち、レンズエレメントＬＳ６の領域Ｂの液体の気化熱による冷却が抑制され、レンズエレメントＬＳ６の領域Ｃが液体の気化熱により冷却される。よって、レンズエレメントＬＳ６の領域Ｂと領域Ｃとでは温度変化が生じ、上述で説明したように、センターアスが発生する。
【００３０】
図６は、領域Ｂの温度が領域Ｃの温度より０．０５℃高い場合におけるレンズエレメントＬＳ６の像面収差を示すグラフである。図６に示すように、レンズエレメントＬＳ６にはセンターアスが発生している。従って、投影光学系ＰＬの組み立て時、露光光照射時または長期使用後に、投影光学系ＰＬにセンターアスが生じた場合、レンズエレメントＬＳ６における各領域の気化熱による冷却の影響を制御し、投影光学系ＰＬのセンターアスと逆成分のセンターアスを意図的に発生させることにより投影光学系ＰＬにおけるセンターアスを補正することができる。
【００３１】
保護部材６ａは取り付け位置が変更可能に構成されており、例えば図７に示すようにレンズエレメントＬＳ６の側面の半分に保護部材６ａを取り付けた場合、レンズエレメントＬＳ６の領域Ｄが液体の気化熱による冷却が抑制される。この結果、レンズエレメントＬＳ６の領域Ｄと領域Ｅとでは温度変化が生じ、レンズエレメントＬＳ６においてコマ収差が発生する。よって、投影光学系ＰＬにコマ収差が生じた場合、レンズエレメントＬＳ６における各領域の気化熱による冷却の影響を制御し、投影光学系ＰＬのコマ収差と逆成分のコマ収差を発生させることにより投影光学系ＰＬにおけるコマ収差を補正することができる。
【００３２】
保護部材６ａの取り付け位置の変更は、レンズエレメントＬＳ６を鏡筒１３、即ち露光装置１１本体から取り外してから行なってもよく、また例えばモーター等を用いた回転駆動部により行なってもよい。図８は保護部材６ａの回転駆動部の構成を示す図、図９はその上面図である。図８及び図９に示すように、レンズエレメントＬＳ６の側面には保護部材６ａを支持する保護部材支持部４ａ及び保護部材６ａをレンズエレメントＬＳ６の光軸を中心として回転させる回転駆動部（例えば、モータ）４ｂが設けられている。回転駆動部４ｂを駆動させ、保護部材支持部４ａをレンズエレメントＬＳ６の側面に沿って回転させることにより、保護部材６ａの取り付け位置を変更する。
【００３３】
なお、図８及び図９では、レンズエレメント６の側面における保護部材６ａの設定位置を変更する例を示したが、本発明はこれに限ることはない。レンズエレメント６の側面に接触する保護部材６ａの面積を変えて収差を制御することも可能であり、例えば、保護部材６ａを折り畳み構造とし、不図示の駆動系を介して保護部材６ａの面積を広げたり、あるいは折り畳んで狭めたりすることが可能である。また、保護部材６ａの端部に保護部材６ａを巻いたローラを配置し、不図示の駆動系を介してこのローラをレンズエレメント６の側面に沿って回転させることにより、保護部材６ａの面積を可変とすることも可能である。更には、上記の保護部材６ａの面積を可変とする手段及び図８に示すように保護部材６ａの位置を可変とする手段を組み合わせて保護部材６ａの設置位置のみならず面積を同時に可変とすることも可能である。
【００３４】
本実施の形態の投影光学系ＰＬにおいては、鏡筒１３とレンズホルダ１４との間に、環状をなすノズル部材（以下、ウエハＷ側から２つ目の光路空間１６に液体を供給するものであるから「第２ノズル部材」という。）２１が露光光ＥＬの光路を囲むように配設されている。第２ノズル部材２１は、図示しない支持部材によってレンズエレメントＬＳ６及びレンズエレメントＬＳ７に当接しないように支持されている。また、第２ノズル部材２１は、液体供給管２２を介して第２液体供給装置１８に連結されている。第２ノズル部材２１内には液体供給管２２と連通する液体供給通路（図示せず）が形成されており、液体供給管２２及び液体供給通路を流動した液体は、第２ノズル部材２１の内側に形成された供給用開口部（図示せず）を介して光路空間１６内に流入する。
【００３５】
また、第２ノズル部材２１は、液体回収管２５を介して第２液体回収装置２０に連結されている。第２ノズル部材２１内には、液体回収管２５と連通する液体回収通路（図示せず）が形成されている。そして、光路空間１６内で液浸領域ＬＴ２を形成する液体は、第２ノズル部材２１の内側において図示しない供給用開口部と対向する側に形成された回収用開口部（図示せず）を介して第２液体回収装置２０に回収される。
【００３６】
また、レンズホルダ１４とウエハＷとの間には、環状をなすノズル部材（以下、ウエハＷ側から１つ目の光路空間１５に液体を供給するものであるから「第１ノズル部材」という。）３０が露光光ＥＬの光路を囲むように配設されている。そして、第１ノズル部材３０は、図示しない支持部材によって第１特定レンズエレメントＬＳ７及びレンズホルダ１４に当接しないように支持されている。また、第１ノズル部材３０は、液体供給管３１を介して第１液体供給装置１７に連結されている。第１ノズル部材３０内には液体供給管３１と連通する液体供給通路（図示せず）が形成されると共に、第１ノズル部材３０の下面側には液体供給通路３２と連通する供給用開口部（図示せず）が環状をなすように形成されている。
【００３７】
また、第１ノズル部材３０は、液体回収管３４を介して第１液体回収装置１９に連結されている。第１ノズル部材３０内には液体回収管３４と連通する液体回収通路（図示せず）が形成されると共に、第１ノズル部材３０の下面側には図示しない液体回収通路に連通する回収用開口部（図示せず）が環状をなすように形成されている。この回収用開口部は、図示しない供給用開口部の外側に供給用開口部を包囲するように形成されている。
【００３８】
次に、本実施の形態の露光装置１１の各光路空間１５，１６に液体を供給した際の作用について説明する。ウエハステージＷＳＴに載置されたウエハＷが露光光ＥＬの光路上に配置されると、第１液体供給装置１７及び第２液体供給装置１８が駆動を開始する。すると、第１液体供給装置１７から液体が供給され、この液体は、液体供給管３１を介して光路空間１５内に供給される。同時に、第２液体供給装置１８から液体が供給され、この液体は、液体供給管２２を介して光路空間１６内に供給される。
【００３９】
そして、第１液体供給装置１７は、所定容量の液体を光路空間１５内に供給すると、その駆動を停止する。その結果、光路空間１５内には、液体からなる液浸領域ＬＴ１が形成される。また、第２液体供給装置１８は、所定容量の液体を光路空間１６内に供給すると、その駆動を停止する。その結果、光路空間１６内には、液体からなる液浸領域ＬＴ２が形成される。
【００４０】
第１の実施の形態にかかる露光装置によれば、レンズの一部が液体と接触するレンズエレメントＬＳ６に保護部材６ａを用いることにより液体の気化熱による影響を制御することができるため、液体の気化熱により発生するレンズエレメントＬＳ６の収差を調整することにより、投影光学系ＰＬ全体の収差を調整することができる。したがって、レチクルＲのパターン像をウエハＷ上に良好に結像させることができ、ウエハＷ上にパターンを高解像度で露光することができる。
【００４１】
なお、第１の実施の形態においては、液体の気化熱を制御するための例えばアルミ箔により形成されている保護部材６ａを備えているが、保護部材６ａの代わりにレンズエレメントＬＳ６の周囲の液体の表面に部分的に油膜を張ることにより液体の気化熱を制御するようにしてもよい。即ち、油膜はレンズエレメントＬＳ６の液体の気化熱による冷却を抑制する保温手段又は断熱手段として機能し、部分的に油膜を張ることによりレンズエレメントＬＳ６において冷却される領域と冷却されない領域が発生する。その結果、レンズエレメントＬＳ６に温度変化が生じ、収差が発生する。投影光学系ＰＬに収差が発生した場合、レンズエレメントＬＳ６における各領域の気化熱による冷却の影響を油膜を張ることにより制御し、投影光学系ＰＬの収差と逆成分の収差を発生させることにより投影光学系ＰＬにおける収差を補正することができる。また、以上の実施の形態において、保護部材６ａは、主に断熱手段としての機能を持つものを説明したが、温度の変動が全くないように所定の一定の温度に維持できる手段を用いてもよく、更には、積極的に所定の温度分布を付与できるものを用いることも可能である。
【００４２】
また、第１の実施の形態においては、投影光学系ＰＬのセンターアス及びコマ収差を補正する例について説明したが、レンズエレメントＬＳ６の全体への液体の気化熱による冷却効果を積極的に利用することにより、投影光学系ＰＬの回転対象な収差を補正することもできる。即ち、投影光学系ＰＬに回転対象な収差が生じた場合、レンズエレメントＬＳ６における全領域の気化熱による冷却の影響を制御し、投影光学系ＰＬの回転対象な収差と逆成分の回転対象な収差を意図的に発生させることにより投影光学系ＰＬにおける回転対象な収差を補正することができる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる露光装置について説明する。なお、第２の実施の形態にかかる露光装置は、第１の実施の形態にかかる露光装置１１が備えているレンズエレメントＬＳ６を保護する保護部材６ａを備えていない。また、第２の実施の形態にかかる露光装置は、第１の実施の形態にかかる露光装置１１が備えている環状をなす第２ノズル部材２１を備えておらず、図１０に示すように、液浸領域ＬＴ２に対して走査方向（図中矢印ａの方向）に液体を供給するノズル部材、走査方向と逆方向（図中矢印ｂの方向）に液体を供給するノズル部材、走査方向と直交する方向（図中矢印ｃ及びｄの方向）に液体を供給するノズル部材を備えている。また、走査方向（図中矢印ｆの方向）に液体を回収するノズル部材、走査方向と逆方向（図中矢印ｅの方向）に液体を回収するノズル部材、走査方向と直交する方位（図中矢印ｇ及びｈの方向）に液体を回収するノズル部材を備えている
上述の点以外の第２の実施の形態にかかる露光装置の構成は、第１の実施の形態にかかる露光装置１１の構成と同一である。したがって、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略する。また、この第２の実施の形態にかかる露光装置の説明においては、第１の実施の形態にかかる露光装置と同一の構成には第１の実施の形態で用いたものと同一の符号を付して説明を行なう。
【００４４】
本実施の形態においては、第１の実施の形態と同様に、液体に接触するレンズエレメントに対して液体の気化熱による影響を制御することにより投影光学系ＰＬの収差を調整している。即ち、本実施の形態においては、第１の実施の形態にかかる保護部材６ａにより保護されているレンズエレメントＬＳ６に代えて、レンズエレメント（以下、レンズエレメントＬＳ５０という。）を備え、レンズエレメントＬＳ５０のウエハＷ側の液体、即ち液浸領域ＬＴ２内の液体の流れを制御する液体制御装置（図示せず）を備えている。
【００４５】
液体の気化熱の発生量は、その液体の流れによって異なる。よって、液体の流れの変化に伴い、レンズエレメント５０の温度も変化するため、レンズエレメントＬＳ５０における収差も変化する。図示しない液体制御装置は、液浸領域ＬＴ２内の液体の流れの方向、液体の流速（停止状態を含む）、流速の分布、流量等を制御することにより、液体の気化熱による影響を補正する。
【００４６】
即ち、液体制御装置は、第２液体供給装置１８及び第２液体回収装置２０に対して、供給する液体の流れの方向、流速、流量等の情報を含む制御信号を出力し、第２液体供給装置１８及び第２液体回収装置２０は、液体制御装置の制御信号に基づいて駆動を開始する。第２液体供給装置１８は、液体制御装置の制御信号に基づいて、図１０に示す矢印ａ，ｂ，ｃ，ｄの何れかの方向から液体を供給し、供給する液体の流速、流速の分布、流量等を変化させ、液浸領域ＬＴ２を形成する。第２液体回収装置２０も、液体制御装置の制御信号に基づいて、図９に示す矢印ｅ，ｆ，ｇ，ｈの何れかの方向から液体を回収し、回収する液体の流速、流速の分布、流量等を変化させる。
【００４７】
図１１は、液浸領域ＬＴ２内の液体の全体の流れを制御することにより気化熱の影響によりレンズエレメントＬＳ５０全体に０．５℃の温度低下を与えた場合におけるレンズエレメントＬＳ５０の横収差を示すグラフである。なお、Ｙは像高を示している。図１１に示すように、レンズエレメントＬＳ５０の面内の横収差が変化している。従って、投影光学系ＰＬの組み立て時、露光光照射時または長期使用後に、投影光学系ＰＬに回転対象な収差が生じた場合、液浸領域ＬＴ２内の液体の全部の流れが同一となるように液体の流れを制御し、投影光学系ＰＬの回転対象な収差と逆成分の回転対象な収差を発生させることにより投影光学系ＰＬにおける回転対象な収差を補正することができる。
【００４８】
また、例えば、投影光学系ＰＬにコマ収差が生じた場合、レンズエレメントＬＳ５０の光軸を含む面内を境界にした一方の領域の温度と他方の領域の温度の差が発生するように、一方の領域に接する液体の流れと他方の領域に接する液体の流れを制御する。このように、液体の流れを制御することにより、投影光学系ＰＬのコマ収差と逆成分のコマ収差を発生させることにより投影光学系ＰＬにおけるコマ収差を補正することができる。
【００４９】
第２の実施の形態にかかる露光装置によれば、液体の流れを制御することにより液体の気化熱による影響を制御することができるため、液体の気化熱により発生するレンズエレメントＬＳ５０の屈折率変化を調整することにより、投影光学系ＰＬ全体の収差を調整することができる。したがって、レチクルＲのパターン像をウエハＷ上に良好に結像させることができ、ウエハＷ上にパターンを高解像度で露光することができる。
【００５０】
次に、図１２に示すフローチャートを参照して、上述の各実施の形態にかかる露光装置が備える投影光学系（結像光学系）ＰＬの調整方法について説明する。
【００５１】
まず、レンズエレメント（液体に接触するレンズ）ＬＳ６またはＬＳ５０に関して液体の気化熱による収差の影響を求める（ステップＳ１０）。具体的には、投影光学系ＰＬを組み立てる前に予め、図示しない収差計測装置等を用いてレンズエレメントＬＳ６またはＬＳ５０に関して液体の気化熱による収差を計測しておく。例えば、液体の気化熱により図５に示すような温度分布を発生させた場合に発生するセンターアス、図７に示すような温度分布を発生させた場合に発生するコマ収差等を計測しておき、図示しない記憶部等に記憶させておく。
【００５２】
次に、露光装置１１が備える収差計測装置４０を用いて投影光学系ＰＬの長期使用等により発生した収差を計測する（ステップＳ１１）。次に、液体の気化熱による収差の影響を相殺するように、投影光学系ＰＬにて発生する収差を調整する（ステップＳ１２）。具体的には、ステップＳ１０において計測した液体の気化熱により発生するレンズエレメントＬＳ６またはＬＳ５０が温度変化を起こすことで発生する収差、及びステップＳ１１において収差計測装置４０により計測した投影光学系ＰＬの収差に基づいて、レンズエレメントＬＳ６またはＬＳ５０に対して部分的に発生させる液体の気化熱を求める。求めた液体の気化熱を発生させることによりレンズエレメントＬＳ６またはＬＳ５０を部分的に冷却させ、投影光学系ＰＬの収差と逆成分の収差を発生させることにより投影光学系の収差を調整する。
【００５３】
第１の実施の形態においては、保護部材６ａの取り付け位置を求め、求めた取り付け位置に基づいて保護部材６ａをレンズエレメントＬＳ６の側面に取り付ける。第２の実施の形態においては、液体制御装置は、液体の流れを求め、求めた液体の流れに基づいて、第２液体供給装置１８及び第２液体回収装置２０等に制御信号を出力する。
【００５４】
この実施の形態にかかる投影光学系（結像光学系）ＰＬの調整方法によれば、液体の気化熱による収差の影響を相殺するように投影光学系ＰＬにて発生する収差を調整するため、液体の気化熱により発生するレンズエレメントＬＳ６またはＬＳ５０の収差を調整することにより投影光学系ＰＬの収差を調整することができる。したがって、レチクルＲのパターン像をウエハＷ上に良好に投影させることができる。
【００５５】
また、投影光学系ＰＬを製造する際にも、上述の投影光学系ＰＬの調整方法と同様の工程を行なうことにより、製造時に発生する投影光学系ＰＬの収差を調整することができ、良好に収差が調整された投影光学系ＰＬを製造することができる。
【００５６】
なお、上述の各実施の形態においては、レンズエレメントＬＳ６（ＬＳ５０）とレンズエレメントＬＳ７との間及びレンズエレメントＬＳ７とウエハＷとの間に液体が介在している露光装置を例に挙げて説明したが、レンズエレメントＬＳ７とウエハＷとの間にのみ液体が介在している露光装置にも本発明を適用することができる。この場合には、レンズエレメントＬＳ７の側面に保護部材を備え、またはレンズエレメントＬＳ７とウエハＷとの間の介在している液体の流れを制御することにより、レンズエレメントＬＳ７とウエハＷとの間に介在している液体の気化熱を制御する。
【００５７】
上述の各実施の形態にかかる露光装置では、投影光学系を用いてレチクル（マスク）により形成された転写用のパターンを感光性基板（ウエハ）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、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのウエ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１３のフローチャートを参照して説明する。
【００５８】
先ず、図１３のステップＳ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、１ロットのウエ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Ｓ３０３において、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて、レチクルのパターンの像が投影光学系を介して、その１ロットのウエ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Ｓ３０４において、１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのウエ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、レチクルのパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。
【００５９】
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行ない、ウエハから複数のデバイスに切断され、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、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行なっているため、高解像度で露光を行なうことができ、良好な半導体デバイスを得ることができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエ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、ウエ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。
【００６０】
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置では、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１４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。まず、図１４において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の各実施の形態にかかる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工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、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形成工程Ｓ４０２へ移行する。
【００６１】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２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を形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１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形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１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形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ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。
【００６２】
その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４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、上述の各実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行なっているため、高解像度で露光を行なうことができ、良好な液晶表示素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】第１の実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。
【図２】液体の気化熱によるレンズへの影響について説明するための図である。
【図３】液体の気化熱によるレンズへの影響について説明するための図である。
【図４】レンズエレメントの便宜上の形状を説明するための図である。
【図５】第１の実施の形態にかかるレンズエレメント及び保護部材の構成を示す図である。
【図６】０．０５℃の温度差の領域がある場合におけるレンズエレメントの像面収差を示すグラフである。
【図７】レンズエレメントにコマ収差が発生する場合における保護部材の構成を示す図である。
【図８】保護部材の回転駆動部の構成を示す図である。
【図９】保護部材の回転駆動部の構成を示す上面図である。
【図１０】第２の実施の形態にかかる露光装置が備えるノズル部材による液体の供給方向及び回収方向を説明するための図である。
【図１１】０．５℃の温度低下を与えた場合におけるレンズエレメントの横収差を示すグラフである。
【図１２】実施の形態にかかる投影光学系の調整方法を説明するためのフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
６ａ…保護部材、１１…露光装置、１３…鏡筒、１４…レンズホルダ、１５…光路空間、１６…光路空間、１７…第１液体供給装置、１８…第２液体供給装置、１９…第１液体回収装置、２０…第２液体回収装置、２１…第２ノズル部材、３０…第１ノズル部材、４０…収差計測装置、ＥＬ…露光光、ＬＳ１〜ＬＳ７…レンズエレメント、ＬＴ１，ＬＴ２…液浸領域、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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