(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクル上に設けられたパターンを照明する照明光学系と、該パターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系とを有し、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中の少なくとも一部分に位置する液体を介して露光を行う露光装置において、
前記液体に添加剤を供給して、前記液体の屈折率を調整する屈折率調整手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記屈折率調整手段は、前記投影光学系の結像性能を補正するように前記液体の屈折率を調整することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
レチクル上に設けられたパターンを照明する照明光学系と、該パターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系とを有し、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中の少なくとも一部分に位置する液体を介して露光を行う露光装置において、
前記投影光学系の結像性能を測定する結像性能測定手段と、
前記投影光学系の結像性能を補正するように前記液体の屈折率を調整する屈折率調整手段とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
レチクル上に設けられたパターンを照明する照明光学系と、該パターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系とを有し、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中の少なくとも一部分に位置する液体を介して露光を行う露光装置において、
前記投影光学系の結像性能の変動の要因の状態を検知する変動要因検知手段と、
前記投影光学系の結像性能を補正するように前記液体の屈折率を調整する屈折率調整手段とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
前記照明光学系は、前記レチクルに対する照明条件を変更可能に構成され、
前記変動要因検知手段は、前記照明条件の状態を検知し、
前記屈折率調整手段は、前記照明条件の変更に応じて、前記結像性能を補正するように前記液体の屈折率を調整することを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
前記変動要因検知手段は、前記レチクルの種類を判別するものであり、
前記屈折率調整手段は、前記レチクルの種類に応じて、前記結像性能を補正するように前記液体の屈折率を調整することを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項７】
前記屈折率調整手段は、前記液体に屈折率を調整するための添加剤を供給する添加剤供給ユニットと、前記液体から前記添加剤を回収するための添加剤回収ユニットとを有することを特徴とする請求項３乃至６の何れか一項記載の露光装置。
【請求項８】
前記感光性基板を保持する感光性基板ホルダーをさらに備え、
該感光性基板ホルダーは、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路を前記液体で満たすための側壁と、前記液体を前記感光性基板ホルダーへ供給すると共に前記感光性基板ホルダーから回収するための供給・回収ユニットとを備えることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項記載の露光装置。
【請求項９】
所定の照明条件のもとでレチクルを照明する工程と、前記レチクル上に設けられたパターンを投影光学系を用いて感光性基板に転写する工程とを含み、前記投影光学系からの光を所定の液体を介して前記感光性基板へ導く露光方法において、
前記投影光学系の結像性能を補正するために、前記液体に添加剤を供給して、前記液体の屈折率を調整する工程を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１０】
所定の照明条件のもとでレチクルを照明する工程と、前記レチクル上に設けられたデバイスパターンを投影光学系を用いて感光性基板に転写する工程とを含み、前記投影光学系からの光を所定の液体を介して前記感光性基板へ導くデバイス製造方法において、
前記レチクル及び前記照明条件のうち少なくとも一方が変更されたときに、前記液体の屈折率を変更することを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１１】
レチクル上に設けられたパターンを照明する照明光学系と、該パターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系とを有し、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中の少なくとも一部分に位置する液体を介して露光を行う露光装置の製造方法において、
前記投影光学系の結像性能を測定する工程と、
該測定された結像性能に基づいて、前記液体の屈折率の初期値を定める工程とを含むことを特徴とする露光装置の製造方法。
【請求項１２】
所定の照明条件のもとでレチクルを照明する工程と、前記レチクル上に設けられたデバイスパターンを投影光学系を用いて感光性基板に転写する工程とを含み、前記投影光学系からの光を所定の液体を介して前記感光性基板へ導くデバイス製造方法において、
前記液体に添加剤を加えて、前記液体の屈折率を変更することを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１３】
前記添加剤は、塩化水素を含む請求項１２記載のデバイス製造方法。
【請求項１４】
前記添加剤は、エチルアルコールを含む請求項１２記載のデバイス製造方法。
【請求項１５】
前記液体は純水である請求項１２乃至１４の何れか一項記載のデバイス製造方法。
【請求項１６】
前記投影光学系の結像性能を測定する工程をさらに含み、
前記液体の屈折率の調整は、前記投影光学系の結像性能を補正するように行われる請求項１２乃至１５の何れか一項記載のデバイス製造方法。
【請求項１７】
前記投影光学系の結像性能の変動要因の状態を検知する工程をさらに含み、
前記液体の屈折率の調整は、前記投影光学系の結像性能を補正するように行われる請求項１２乃至１５の何れか一項記載のデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レチクル上に設けられたデバイスパターンのを感光性基板上に投影する投影光学系を備えた露光装置及び該露光装置を用いた露光方法並びにデバイス製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は投影光学系と感光性基板との間の光路に液体を充填した液浸型露光装置に関する。本発明は、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を製造する際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
光学系の最終面と像面との間の空間を、ワーキングディスタンスと言うが、従来の露光装置の投影光学系ではワーキングディスタンスは空気で満たされていた。ところで、ＩＣやＬＳＩを製造する過程に於いてシリコンウエハに露光するパターンは、その微細化が常に望まれていて、そのためには露光に用いる光の波長を短くするか、あるいは像側の開口数を大きくする必要がある。光の波長が短くなるにつれ、満足できる結像性能を得つつ露光に満足な光量を確保できるだけの透過率を持つガラス材料は少なくなってくる。
【０００３】
そこで像面までの最終媒質を、空気より屈折率の大きい、液体にすることで像側の開口数を大きくすることが提案されていて、そのように液体を用いた投影光学系を持つ露光装置は、液浸型露光装置と呼ばれている。
さて、露光装置においては、投影光学系の結像性能を補正するために、投影光学系の最も物体側の光路或いは最も像側の光路中に、結像性能を調整するための結像性能補正部材を交換可能に設ける技術が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、液浸型露光装置では、投影光学系と感光性基板との間の光路（ワーキングディスタンス）に液体を満たす構成であるため、結像性能を補正するための部材を配置することが困難である。また、このような結像性能補正部材は、有限の数、現実的な装置の構成を考えると数個程度しか準備することができないため、離散的にしか結像性能を補正できない問題点がある。
【０００５】
また、投影光学系の結像性能は所定の許容範囲に収める必要があるが、上述のように結像性能の補正が離散的にしかできなければ、この所定の許容範囲内に収めることが困難となる。特に、露光パターンの微細化や露光面積の増大が求められると、この結像性能の許容範囲が狭くなり、また、レチクルと感光性基板とを走査させつつ露光を行う走査露光方法を行う場合にも結像性能特性の変動幅の許容範囲が狭くなっており、離散的な補正では対応しきれない。
【０００６】
また、上述のような結像性能補正部材の交換時において、投影光学系自体の振動が発生するため、結像性能へ悪影響が生じる恐れもある。
そこで、本発明は、連続的な結像性能の補正を振動を伴うことなく可能とすることを第１の目的とする。
また、本発明は、投影光学系の開口数の増大と結像性能を補正することとの両立を第２の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の第１の目的を達成するために、本発明による露光装置は、レチクル上に設けられたパターンを照明する照明光学系と、このパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系とを有し、投影光学系と感光性基板との間の光路中の少なくとも一部分に位置する液体を介して露光を行う露光装置であって、前記液体に添加剤を供給して、前記液体の屈折率を調整する屈折率調整手段を有するものである。
【０００８】
ここで、上記請求項２に掲げた好ましい態様によれば、屈折率調整手段は、前記投影光学系の結像性能を補正するように液体の屈折率を調整するものである。
また、本発明による露光装置は、レチクル上に設けられたパターンを照明する照明光学系と、このパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系とを有し、投影光学系と感光性基板との間の光路中の少なくとも一部分に位置する液体を介して露光を行う露光装置であって、投影光学系の結像性能を測定する結像性能測定手段と、前記結像性能を補正するように液体の屈折率を調整する屈折率調整手段とを備えるものである。
【０００９】
また、本発明による露光装置は、レチクル上に設けられたパターンを照明する照明光学系と、このパターンの像を感光性基板上に形成する投影光学系とを有し、投影光学系と感光性基板との間の光路中の少なくとも一部分に位置する液体を介して露光を行う露光装置であって、投影光学系の結像性能の変動の要因の状態を検知する変動要因検知手段と、前記結像性能を補正するように液体の屈折率を調整する屈折率調整手段とを備えるものである。
この構成に基づいて、請求項５に掲げた好ましい態様によれば、照明光学系は、前記レチクルに対する照明条件を変更可能に構成され、変動要因検知手段は、照明条件の状態を検知し、屈折率調整手段は、照明条件の変更に応じて、結像性能を補正するように液体の屈折率を調整するものである。
【００１０】
そして、請求項６に掲げた好ましい態様によれば、変動要因検知手段は、レチクルの種類を判別するものであり、屈折率調整手段は、レチクルの種類に応じて、結像性能を補正するように液体の屈折率を調整するものである。
また、上述の第２の目的を達成するためには、投影光学系と感光性基板との間の光路の全てを液体で満たすことが好ましい。このとき、本発明による露光装置は、投影光学系と感光性基板との間の光路を前記液体で満たすための側壁と、液体を前記感光性基板ホルダーへ供給すると共に前記感光性基板ホルダーから回収するための供給・回収ユニットとを備え、感光性基板を保持する感光性基板ホルダーをさらに有することが好ましい。
【００１１】
また、屈折率調整手段は、液体に屈折率を調整するための添加剤を供給する添加剤供給ユニットと、液体から前記添加剤を回収するための添加剤回収ユニットとを有することが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上述の構成のごとき本発明においては、投影光学系と感光性基板との間の光路中に位置する液体の屈折率を調整することができるため、この屈折率の変化により投影光学系の結像性能を補正することができる。ここで、屈折率調整の手法としては、液体が多物質の混合液体であるとすると、この混合液体の屈折率ｎは、ローレンツ・ローレンス（Lorentz-Lorenz）の式に従い、
【００１３】
【数１】
0003817836.tif 000002
【００１４】
となる。
但し、
【００１５】
【数２】
0003817836.tif 000003
【００１６】
である。
例えば液体を水溶液とすると、この水溶液の屈折率が水溶液自体の濃度に応じて変化するため、水溶液へ添加する物質の濃度を増減させれば良い。
これにより、投影光学系の結像性能を補償できる屈折率の値となるように、液体の屈折率を変化させれば、投影光学系の結像性能は良好なものとなる。
【００１７】
ここで、屈折率の調整は、例えば投影光学系の収差などの結像性能を測定し、その結果に応じて屈折率を調整しても良く、投影光学系の結像性能の変動に対応している要因の変動を検知して、その結果に応じて屈折率を調整しても良い。
前者の投影光学系の結像性能を測定する手法においては、露光装置の製造時に投影光学系の収差などを測定し、この収差を補償する屈折率の値を液体の屈折率の初期値に設定しても良い。このように製造時の調整の一部として屈折率を調整すれば、製造・調整が容易となる利点がある。また、露光装置自体に収差測定機構などを設けておき、この収差測定機構による収差測定結果に応じて、液体の屈折率を変更しても良い。
【００１８】
一方、後者の結像性能の変動に対応する要因の変動としては、レチクルの種類、照明条件の状態、投影光学系を通過する露光エネルギー量などが挙げられる。ここで、レチクルを照明する際の照明条件（σ値、変形照明か否かなど）は、レチクル上に設けられるパターンの種類によって最適なものが決まり、この照明条件が変わると、投影光学系の収差を初めとする結像性能が変化する。そこで、例えばレチクルの種類、照明条件などの要因ごとに、この要因の変動に伴って変化する結像性能を補償するための屈折率の値を予めメモリーなどに記憶させておき、この要因の変動を検知し、記憶された関係に基づいて液体の屈折率を調整すれば良い。また、投影光学系を通過する露光エネルギー量の大小により投影光学系の結像性能が変化する、いわゆる照射変動があるが、この場合においても、露光エネルギー量と、この露光エネルギー量の大小によって変化する結像性能を補償するための屈折率の値を予めメモリーなどに記憶させておき、この要因の変動を検知し、記憶された関係に基づいて液体の屈折率を調整すれば良い。なお、この手法において、メモリーに記憶させる代わりに、所定の計算式で算出しても良い。
【００１９】
このように、液体の屈折率を調整することで、投影光学系の結像性能のうち、特に球面収差、像面湾曲の補正に効果的である。
以下、図面を参照して、本発明にかかる実施の形態について説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明にかかる第１の実施の形態による露光装置を概略的に示す図である。尚、図１では、ＸＹＺ座標系を採用している。
【００２０】
図１において、光源Ｓは、例えば波長２４８ｎｍの露光光を供給し、この光源Ｓからの露光光は、照明光学系ＩＬ及び反射鏡Ｍを介してレチクルＲをほぼ均一な照度分布のもとで照明する。ここで、本例では光源Ｓとして、ＫｒＦエキシマレーザ光源を用いているが、その代わりに、１９３ｎｍの露光光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源やｇ線、ｉ線等を供給する高圧水銀ランプ等を用いても良い。また、図１では不図示ではあるが照明光学系ＩＬは、面光源を形成するためのオプティカルインテグレータと、この面光源からの光を集光して被照射面を重畳的に均一照明するためのコンデンサ光学系と、オプティカルインテグレータにより形成される面光源の位置に配置されて面光源の形状を可変にするための可変開口絞りとを有するものである。ここで、面光源の形状としては、光軸から偏心した複数の面光源を持つもの、輪帯形状のもの、円形状であってその大きさがことなるものなどがある。このような照明光学系ＩＬとしては、例えば米国特許第５，３２９，０９４号公報や米国特許第５，５７６，８０１号公報に開示されているものを用いることができる。
【００２１】
そして、レチクルＲを通過・回折した露光光は、投影光学系Ｔを経てウエハＷ上に達し、ウエハ上には、レチクルＲの像が形成される。
ここで、レチクルＲは、レチクルローダーＲＬによって保持され、レチクルローダーＲＬは任意の時にローダーテーブルＬＴ上を駆動装置Ｔ１により、Ｘ軸及びＹ軸上で任意の速度で移動できるように構成されている。ここで、レチクルローダーＲＬのローダーテーブルＬＴ上での移動速度は、速度センサ−ＳＳで検知され、この速度センサーＳＳからの出力は、第１制御部ＣＰＵ１へ伝達される。
【００２２】
また、ウエハＷは、ウエハテーブルＷＴにより保持されている。このウエハテーブルＷＴには、液体ＬＱを溜めるための側壁が設けられている。本例では、この側壁により、ウエハＷから投影光学系Ｔまでの光路の全てが液体ＬＱで満たされる構成となっている。このウエハテーブルＷＴは、駆動装置Ｔ２によりホルダーテーブルＨＴ上でＸ軸方向及びＹ軸方向に任意の速度で移動できるように構成されている。
【００２３】
ここで、上記の第１制御部ＣＰＵ１は、レチクルローダーＲＬのローダーテーブルＬＴ上での移動速度と、投影光学系Ｔの露光倍率βとからウエハテーブルＷＴのホルダーテーブル上での移動速度を算出し、駆動装置Ｔ２へ伝達する。駆動装置は、第１制御部ＣＰＵ１から伝達された移動速度に基づいて、ウエハテーブルＷＴを移動させる。
【００２４】
図２は、このウエハテーブルＷＴの構成を詳細に表した図である。この図２において、投影光学系Ｔの最もウエハＷ側の光学部材と、投影光学系Ｔの金枠との間は、液体ＬＱが浸透してこないように密着しているか、パッキングされている。また、ウエハテーブルＷＴの底部には、複数の開口が設けられており、これらの開口に接続されている配管Ｖから減圧することにより、ウエハＷはウエハテーブルＷＴに吸着されている。そして、ウエハテーブルＷＴには、電極Ｄ１，Ｄ２が設けられており、これらの電極Ｄ１、Ｄ２のそれぞれの周囲には、
イオン交換膜Ｉ１，Ｉ２が設けられている。これらのイオン交換膜Ｉ１，Ｉ２により、電極Ｄ１，Ｄ２の周囲と、露光光が液体ＬＱを通過する領域とが区切られる。ここで、電極Ｄ１の周囲の雰囲気はイオン交換膜Ｉ１と隔壁Ｋ１とにより密閉空間となっており、この密閉空間には排気管Ｈ１が接続されている。また、電極Ｄ２の周囲の雰囲気はイオン交換膜Ｉ２と隔壁Ｋ２とにより密閉空間となっており、この密閉空間には排気管Ｈ２が接続されている。これらの排気管Ｈ１、Ｈ２は、ともに混合器Ｋに接続されている。この混合器Ｋには、電磁弁ＤＶを備えた導入管ＬＤの一端が接続されており、この導入管ＬＤの他端は、ウエハテーブルＷＴの近傍に位置している。
【００２５】
電極Ｄ１，Ｄ２への印可電圧は図示なき電源供給部から供給され、電源供給部が供給する印可電圧は、第２制御部ＣＰＵ２により制御される。また、電磁弁ＤＶの開閉に関してもは、第２制御部ＣＰＵ２が制御する。本例では、これらの電極Ｄ１，Ｄ２、イオン交換膜Ｉ１，Ｉ２、隔壁Ｋ１，Ｋ２、排気管Ｈ１，Ｈ２、混合器Ｋ、電磁弁ＤＶ、導入管ＬＤ、図示なき電源供給部、第２制御部ＣＰＵ２が屈折率調整手段を構成している。
【００２６】
以下、屈折率調整手段の動作について説明する。以下の説明において、液体ＬＱは、純水に添加剤として塩化水素を加えたものであるとしている。
まず、液体ＬＱの屈折率を下げる場合、第２制御部ＣＰＵ２は、電源供給部へ指令を送り、電極Ｄ１及び電極Ｄ２の間に所定の電圧を所定の時間だけ加印する。このとき、陽極となる電極からは酸素気体が発生し、陰極となる電極からは水素と塩素との混合気体が発生する。このとき、液体ＬＱにおける塩化水素濃度が下がるため、上記（１）式からもわかるように、液体ＬＱの屈折率が低下する。ここで、各々の電極Ｄ１，Ｄ２の近傍で発生した気体は、イオン交換膜Ｉ１，Ｉ２を通過しないため、排気管Ｈ１，Ｈ２を介して回収することが可能である。この回収された気体は、混合器Ｋへ送られる。混合器Ｋでは、回収された気体（酸素気体、水素気体、塩化水素気体）が混ぜ合わせられ、これより、液体ＬＱよりも高濃度の添加物水溶液が生成される。
【００２７】
また、液体ＬＱの屈折率を上げる場合、第２制御部ＣＰＵ２は、電磁弁ＤＶを開いて高濃度の添加物水溶液を液体ＬＱへ加えるように、電磁弁ＤＶへ指令を送る。これにより、液体ＬＱの屈折率が上昇する。
この構成により、液体ＬＱの屈折率を可変にできる。
さて、第２制御部ＣＰＵ２に接続されているメモリーＭ１には、種々の照明条件ごとに対応して屈折率の値がテーブルの形で記憶されている。ここで、屈折率の値は、ある照明条件下において投影光学系Ｔで生じる収差を補正するために必要な液体ＬＱの屈折率の値である。また、このメモリーＭ１には、ある時点における液体ＬＱ中の添加物濃度の値が、常に更新される形で保管されている。
【００２８】
また、上記の照明光学系ＩＬは、この照明光学系ＩＬが形成する面光源の形状に関する情報を第２制御部ＣＰＵ２へ伝達するために、第２制御部ＣＰＵ２と接続されている。ここで、照明条件−本例では面光源の形状−が変化すると、この情報は第２制御部ＣＰＵ２へ伝達される。このとき、第２制御部ＣＰＵ２は、伝達された照明条件に対応する屈折率の値をメモリーＭ１から検索し、その屈折率を実現するための添加物の濃度を上記（１）式から計算する。次に第２制御部ＣＰＵ２は、メモリーＭ１に保管されている現在の添加物濃度と、計算された添加物濃度とに従って、現在の添加物濃度を計算された添加物濃度とするように、電極Ｄ１，Ｄ２あるいは電磁弁ＤＶを制御する。
【００２９】
これにより、液体ＬＱの屈折率の値は、液体ＬＱを含めたときの投影光学系Ｔの収差が補正されるものとなる。
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、第１の実施の形態における添加物をエチルアルコールとした点が大きく異なる。このエチルアルコールは、感光性基板としてのレジストが塗布されたウエハＷのレジスト層を溶解せず、投影光学系Ｔにおける最もウエハＷ側の光学部材（液体ＬＱと接する光学部材）及びこの光学部材に施された光学コートへの影響が少ない利点がある。
【００３０】
また、第２の実施の形態においては、屈折率調整手段の構成が第１の実施の形態のものとは異なる。以下、図３を参照して屈折率調整手段の構成につき説明する。なお、図３において、図２に示したものと同じ機能を有する部材には、同じ符号を付してある。
第２の実施の形態によるウエハテーブルＷＴを示す図３において、第１の実施の形態のものとは異なる点は、添加物を液体ＬＱへ供給するための添加物供給管ＬＳと、純水を液体ＬＱへ供給するための純水供給管ＷＳと、液体ＬＱがウエハテーブルＷＴから溢れないように液体ＬＱを排出する排出管Ｌとを有する点である。
【００３１】
ここで、添加物供給管ＬＳ、純水供給管ＷＳ及び排出管Ｌには、添加物及び純水の供給量を調整するための電磁弁ＤＶＬＳ，ＤＶＷＳ及び液体ＬＱの排出量を調整するための電磁弁ＤＶＬがそれぞれ設けられており、これらの電磁弁ＤＶＬＳ，ＤＶＷＳ，ＤＶＬの開閉は、第２制御部ＣＰＵ２により制御されている。
第２の実施の形態における屈折率調整時の動作について説明する。
【００３２】
まず、液体ＬＱの屈折率を上げる場合、第２制御部ＣＰＵ２は電磁弁ＤＶＬＳを制御して、所定の量だけ添加物を液体ＬＱへ加える。このとき、排出管Ｌから液体ＬＱを所定の量だけ排出する。この排出する液体ＬＱの量は、加えられた添加物の量と同じであることが好ましい。これにより、液体ＬＱ中の添加物濃度が高まり、その屈折率が上昇する。
【００３３】
また、液体ＬＱの屈折率を下げる場合、第２制御部ＣＰＵ２は電磁弁ＤＶＷＳを制御して、所定の量だけ純水を液体ＬＱへ加える。このとき、排出管Ｌから液体ＬＱを所定の量だけ排出する。この排出する液体ＬＱの量は、加えられた純水の量と同じであることが好ましい。これにより、液体ＬＱ中の添加物濃度が低くなり、その屈折率が低下する。
【００３４】
ここで、加えられる添加物及び純水の量、排出する液体ＬＱの量は、第２制御部ＣＰＵ２により制御される。なお、メモリーＭ１内に照明条件の種類に対応して屈折率の値が記憶される点、ある時点における液体ＬＱの添加物濃度の値が保管される点は、上述の第１の実施の形態と同様であり、これらの情報に基づいて、投影光学系Ｔの収差を補正できる屈折率を実現するための添加物濃度を計算する点も第１の実施の形態と同様である。
【００３５】
このようにして、第２の実施の形態における第２制御部ＣＰＵ２は、メモリーＭ１に保管されている現在の添加物濃度と、計算された添加物濃度とに従って、現在の添加物濃度を計算された添加物濃度とするように、電磁弁ＤＶＬＳ，ＤＶＷＳ，ＤＶＬの開閉を制御する。
これにより、液体ＬＱの屈折率の値は、液体ＬＱを含めたときの投影光学系Ｔの収差が補正されるものとなる。
［第３の実施の形態］
次に、図４を参照して第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態による露光装置は、収差測定装置を備えている点で上述の第１及び第２の実施の形態とは異なる。なお、図４において、上述の図１〜図３の例と同じ機能を有する部材には同じ符号を付してあり、図１と同様のＸＹＺ座標系を採用している。
【００３６】
図４において、光源Ｓは、波長２４８ｎｍの露光光を供給し、この光源Ｓからの露光光は、ビーム整形光学系１１により所定形状の断面に整えられた後、第１フライアイレンズ１２に入射する。第１フライアイレンズ１２の射出側には、複数の光源像からなる２次光源が形成される。この２次光源からの露光光は、リレーレンズ系１３Ｆ，１３Ｒを経て第２フライアイレンズ１５へ入射する。このリレーレンズ系は前群１３Ｆ及び後群１３Ｒから構成され、これらの前群１３Ｆ及び後群１３Ｒの間には、被照射面上でのスペックルを防止するための振動ミラー１４が配置されている。
【００３７】
さて、第２フライアイレンズ１５の射出面側には、第１フライアイレンズによる２次光源の像が複数形成され、これが３次光源となる。この３次光源が形成される位置には、所定の形状あるいは所定の大きさを持つ複数の開口絞りを設定できる可変開口絞り１６が配置されている。この可変開口絞り１６は、例えば図５に示すように、石英などで構成された透明基板上にパターニングされた６つの開口絞り１６ａ〜１６ｅをターレット状に設けたものである。ここで、円形開口を持つ２つの開口絞り１６ａ，１６ｂは、σ値（投影光学系の開口数に対する照明光学系の開口数）を変更するための絞りであり、輪帯形状を持つ２つの開口絞り１６ｃ，１６ｄは、互いに輪帯比の異なる絞りである。そして、残りの２つの開口絞り１６ｅ，１６ｆは、４つの偏心した開口を有する絞りである。この可変開口絞り１６は、可変開口絞り駆動ユニット１７により、複数の開口絞り１６ａ〜１６ｆのうち何れか一つが光路内に位置するように駆動される。
【００３８】
図４に戻って、可変開口絞り１６からの露光光は、コンデンサレンズ系１８により集光されてレチクルブラインド１９上を重畳的に照明する。レチクルブラインド１９は、リレー光学系２０Ｆ，２０Ｒに関してレチクルＲのパターン形成面と共役に配置されており、レチクルブラインド１９の開口形状によりレチクルＲ上での照明領域の形状が決定される。レチクルブラインド１９からの露光光は、リレー光学系の前群２０Ｆ、反射鏡Ｍ及びリレー光学系の後群２０Ｒを介してレチクルＲ上の所定の位置に実質的に均一な照度分布の照明領域を形成する。
【００３９】
なお、前述の第１及び第２の実施の形態における照明光学系ＩＬは、この実施の形態に示したビーム整形光学系１１〜リレー光学系２０Ｆ，２０Ｒを適用することもできる。
さて、レチクルＲは、レチクルローダ−ＲＬ上に載置されており、このレチクルローダ−ＲＬは、ホルダーテーブルＬＴ上で図中ＸＹ方向及びＺ軸を中心とした回転方向（θ方向）に移動可能となっている。このレチクルローダ−ＲＬには、移動鏡ＲＩＭが設けられており、レチクル干渉計ＲＩは、レチクルローダ−ＲＬのＸＹ方向及びθ方向の位置を検出する。また、レチクルローダ−ＲＬは、レチクルローダ−駆動ユニットＲＬＤによりＸＹ方向及びθ方向へ駆動される。ここで、レチクル干渉計ＲＩからの出力は、第１制御部ＣＰＵ１へ伝達され、第１制御部ＣＰＵ１は、レチクルローダ−駆動ユニットＲＬＤを制御する構成となっている。
【００４０】
また、図示なきレチクルストッカーからの搬送路の途中には、レチクルＲに設けられたバーコードを読みとるためのバーコードリーダーＢＲが設けられている。このバーコードリーダーＢＲが読みとったレチクルＲの種類に関する情報は、第２制御部ＣＰＵ２へ伝達される。ここで、第２制御部ＣＰＵ２に接続されているメモリーＭ１には、レチクルＲの種類ごとに最適な照明条件に関する情報と、レチクルＲの種類ごとに最適な液体ＬＱの屈折率の値とが記憶されている。
【００４１】
レチクルＲの下側には、所定の縮小倍率｜β｜を有する投影光学系Ｔが設けられており、この投影光学系Ｔの最もウエハ面側の光学部材とウエハＷとの間には、液体ＬＱが介在している。投影光学系Ｔは、この液体ＬＱを介してウエハ面上にレチクルＲの縮小像を形成する。
ウエハＷは、ウエハテーブルＷＴに吸着固定されており、このウエハテーブルＷＴは、ウエハテーブルＷＴ自体のＺ軸方向への移動やティルト（Ｚ軸に対する傾き）を行わせるためのＺアクチュエータＺＤ１，ＺＤ２，ＺＤ３を介して、定盤に対してＸＹ方向に移動可能なウエハステージＷＴＳに取り付けられている。このウエハステージＷＴＳは、ウエハステージ駆動ユニットＷＤにより駆動される。また、ウエハテーブルの側壁は鏡面加工が施されており、この部分がウエハ干渉計ＷＩの移動鏡となっている。ここで、ウエハステージ駆動ユニットＷＤの駆動は上述の第１制御部ＣＰＵ１で制御され、ウエハ干渉計ＷＩからの出力は第１制御部ＣＰＵ１へ伝達される構成となっている。
【００４２】
また、投影光学系Ｔには、投影光学系ＴとウエハＷとの間のＺ方向の距離を測定するためのフォーカスセンサＡＦが設けられている。このフォーカスセンサＡＦは、投影光学系ＴにおけるウエハＷ側に近い光学素子を介してウエハ面上に光を照射し、かつウエハで反射された光を上記光学素子を介して受光し、その受光位置により投影光学系ＴとウエハＷとの間のＺ方向の距離を測定するものである。このようなフォーカスセンサＡＦの構成は、例えば特開平6-66543号公報に開示されている。
【００４３】
さて、第３の実施の形態においても、添加物保管部ＬＳＴに貯蔵される高濃度の添加物水溶液を液体ＬＱへ供給するための添加物供給管ＬＳと、純水保管部ＷＳＴに貯蔵される純水を液体ＬＱへ供給するための純水供給管ＷＳとを備えており、添加物供給管ＬＳ及び純水供給管ＷＳには、添加物水溶液及び純水の供給量を調整するための電磁弁ＤＶＬＳ，ＤＶＷＳが設けられている。また、ウエハテーブルＷＴには、液体ＬＱがウエハテーブルから溢れないように液体ＬＱを排出するための排出管Ｌが設けられており、この排出管Ｌには、液体ＬＱの排出量を調整するための電磁弁が設けられている。これらの電磁弁ＤＶＬＳ，ＤＶＷＳ，ＤＶＬの開閉は、上述の第２の実施の形態と同様に、第２制御部ＣＰＵ２により制御されている。
【００４４】
また、ウエハテーブルＷＴ上には、投影光学系の収差を測定するための収差測定部ＡＳと、液体ＬＱの添加物濃度を検出するための添加物濃度検出部ＤＳとが設けられている。ここで、収差測定部ＡＳとしては、例えば特開平6-84757号公報に開示されているものを用いることができる。ここで、収差測定部ＡＳ及び添加物濃度検出部ＤＳからの出力は、第２制御部ＣＰＵ２へ伝達される。また、添加物濃度検出部ＤＳからの出力は、第２制御部ＣＰＵ２を介してメモリーＭ１へある時点における液体ＬＱの添加物濃度の値として保管される。
【００４５】
次に、第３の実施の形態の動作について説明する。
まず、図示なきレチクルストッカーからレチクルＲが取り出されてレチクルローダ−ＲＬ上に載置される途中に、バーコードリーダーＢＲは、レチクルＲに設けられているバーコードを読み取り、その情報を第２制御部ＣＰＵ２へ伝達する。第２制御部ＣＰＵ２は、メモリーＭ１に記憶されているレチクルＲの種類に対応した照明条件に関する情報を読み出し、その情報に従って、可変開口絞り駆動ユニット１７を制御して開口絞り１６ａ〜１６ｆのうちの所定の一つを光路内に位置させる。また、第２制御部ＣＰＵ２は、メモリーＭ１に記憶されている液体ＬＱの屈折率の値に基づいて、その屈折率を実現するための添加物の濃度を上記（１）式から計算する。その後、添加物濃度検出部ＤＳにより検出されてメモリーＭ１に保管されている現在の添加物濃度と、計算された添加物濃度とに従って、現在の添加物濃度を計算された添加物濃度とするように、電磁弁ＤＶＬＳ，ＤＶＷＳ，ＤＶＬの開閉を制御する。
【００４６】
これにより、液体ＬＱの屈折率の値は、液体ＬＱを含めたときの投影光学系Ｔの収差が補正されるものとなる。この後、フォーカスセンサＡＦによりウエハＷのＺ方向の位置及びティルトを検出して、ウエハＷが所要の位置になるようにＺアクチュエータＺＤ１，ＺＤ２，ＺＤ３を駆動する。この状態において、光源Ｓからの露光光を照明光学系を介してレチクルＲへ導き、第１制御部ＣＰＵ１は、レチクル干渉計ＲＩ及びウエハ干渉計ＷＩによりレチクルＲ及びウエハＷの位置を検出しつつ、レチクルローダ−駆動ユニットＲＬＤ及びウエハステージ駆動ユニットＷＤを駆動させ、レチクルＲ及びウエハＷを投影光学系Ｔの投影倍率｜β｜の速度比の元で移動させる。これにより、レチクルＲ上のパターンは、良好な結像状態のもとでウエハＷ上へ転写される。
【００４７】
さて、投影光学系Ｔの結像性能（収差など）は、常に一定ではなく、温度変化や大気圧変化、投影光学系Ｔが露光光を吸収することによる温度上昇などにより変化する場合がある。そこで、第３の実施の形態では、収差測定部ＡＳにより実際の投影光学系Ｔの収差（結像性能）を測定し、この測定結果に基づいて液体ＬＱの屈折率の値を調整する構成としている。
【００４８】
具体的には、第３の実施の形態では、メモリーＭ１内に投影光学系の収差値に対応させた形で、その収差を補正できる液体ＬＱの屈折率の値が記憶されている。そして、収差測定部ＡＳにより検出された投影光学系Ｔの収差は、第２制御部ＣＰＵ２へ伝達される。第２制御部ＣＰＵ２は、メモリーＭ１内に記憶されている液体ＬＱの屈折率の値を読み出し、この屈折率の値になるように添加物濃度を上記（１）式より求め、液体ＬＱがその添加物濃度となるように電磁弁ＤＶＬＳ，ＤＶＷＳ，ＤＶＬの開閉を制御する。
【００４９】
この構成により、投影光学系Ｔの環境変化（温度変化、大気圧変動、露光光吸収による変動）があってもその結像性能を良好に維持することができる。なお、この収差測定部ＡＳによる測定は、常時行う必要はなく、所定の周期ごとに行えば良い。
［第４の実施の形態］
次に図６を参照して、第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態は、投影光学系とウエハとの間の光路の全てを液体で満たす構成ではなく、この光路の一部を液体で満たす構成としたものである。
【００５０】
図６（ａ），（ｂ）において、図１〜３に示した第１及び第２の実施の形態と同じ機能を有する部材には同じ符号を伏してある。図６（ａ），（ｂ）に示す第４の実施の形態では、ウエハホルダ−ＷＴの側壁により液体ＬＱを溜める代わりに、露光光を透過させる材料（例えば石英など）で構成された容器Ｃ１，Ｃ２中に液体ＬＱを満たす構成が前述の第１及び第２の実施の形態とは異なる。この構成により、前述の第１及び第２の実施の形態が有していた効果のうち、開口数増大または実効的焦点深度拡大の効果はないものの、連続的に投影光学系Ｔの収差（結像性能）調整が可能となる効果は有している。
【００５１】
なお、この第４の実施の形態において、液体ＬＱが入れられている容器Ｃ１，Ｃ２を投影光学系Ｔと一体に設けても良い。
以上の第１〜第４の実施の形態では、液体ＬＱとして純水を用いたが純水に限られることはない。
【００５２】
【発明の効果】
以上に示したように本発明によれば、投影光学系の結像性能を振動なく連続的に調整をすることができる。また、開口数の増大（或いは実効的な焦点深度の拡大）と結像性能の調整とを両立させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１及び第２の実施の形態にかかる露光装置を全体的に示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる露光装置の要部を示す断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態にかかる露光装置の要部を示す断面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態にかかる露光装置を示す概略図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態にかかる露光装置の一部を示す概略図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態にかかる露光装置の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｓ…光源                    Ｔ２…駆動装置
ＩＬ…照明光学系            Ｍ１…メモリー
Ｍ…反射板                  Ｖ…減圧管
Ｔ…投影光学系              Ｄ１、Ｄ２…電極
Ｗ…ウエハ                  Ｉ１，Ｉ２…イオン交換膜
ＬＱ…液体                  Ｋ１，Ｋ２…隔壁
Ｒ…レチクル                Ｈ1，Ｈ２…配管
ＲＬ…レチクルローダー      Ｌ…排出管
ＬＴ…ローダーテーブル      ＬＤ…導入管
ＳＳ…センサー              ＷＳ…純水供給管
ＷＴ…ウエハテーブル        ＬＳ…添加物供給管
Ｔ１…駆動装置
【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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