JP2012004157A - 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】物体に対するパターンの転写のための走査露光中にマスクを温度調整する。
【解決手段】マスクを用いてステップ・アンド・スキャン方式の露光を行って、マスクに形成されたパターンを物体上に転写する際に、マスクの表面の温度分布の目標から定まるマスク上での平均熱伝達率分布の目標ｈ（ｙ）とマスクＲの滞在確率分布Ｐ（Ｙ）とから求まる熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）に従ってマスクを温度調整する。これにより、スループットを落とすことなくマスクを温度調整することが可能になる。
【選択図】図７

Description

本発明は、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、半導体素子（集積回路）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するためのリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び露光方法、並びに該露光方法を利用するデバイス製造方法に関する。

半導体素子（集積回路）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するためのリソグラフィ工程で用いられる投影露光装置では、集積回路の微細化に対応して高解像度を実現するため、その露光波長をより短波長側にシフトしてきた。現在、その波長はＫｒＦエキシマレーザの２４８ｎｍ、又はこれより短波長の真空紫外域に属するＡｒＦエキシマレーザの１９３ｎｍが主流となっている。

投影露光装置では、回路素子のレイヤ（層）間の位置合わせ（重ね合わせ）に関して、非常に高い精度が要求されるとともに、高いスループットが要求される。このため、露光光の照度は次第に大きくなる傾向にある。今や、積極的にパターン原版であるマスク（レチクル）の冷却を行わないと、マスクの熱膨張による変形により、要求される重ね合わせ精度を満たすことが困難になっている。

また、近年では、高解像度を得るため、高ＮＡ化及び低収差化が容易な小視野の投影光学系を用いて実質的に大きな露光フィールドを得ることができる走査型投影露光装置（例えばいわゆるスキャナなど）が主流となっている。

従来においても、例えば露光光の照射とレチクルの温度との関係を予め求めておき、露光光の照射回数が予め定めた閾値を超えたとき、その直後の露光停止時、例えばウエハ交換時などに停止状態にあるマスクを冷却する方法、例えば温度制御された空気（気体）を吹き付ける方法（例えば、特許文献１参照）などが提案されている。しかるに、スキャナにおいても、スループット向上の観点から、レチクルステージは高速化かつ高加速度化する傾向にあり、そのため、単位時間にレチクルに照射される露光エネルギ量は増大化している。このため、例えばウエハ交換時間などの限られた時間でレチクルを十分に冷却するには、温度差の大きい冷却装置で急激に冷却することが必要となるが、この場合雰囲気の温度変化が周辺の計測器などに対する外乱となる。一方、冷却装置をレチクルに合わせて移動させることは、レチクルステージの不要な大型化を招く。

特開２０１０−８０８５５号公報

本発明の第１の態様によれば、パターンが形成されたマスクを照明光により照明しつつ、前記マスクと物体とを同期して走査方向に駆動して前記パターンを前記物体上に転写する露光装置であって、前記マスクを保持して前記所定方向に移動する移動体と；前記移動体上に保持された前記マスクに対向して配置された温調部材を有し、前記マスクを温度調整する温調装置と；前記パターンの転写時に、前記マスクの表面の温度分布に応じた熱伝達率分布に従って前記温調装置により前記マスクが温度調整されるように、前記温調装置を制御する制御装置と；を備える露光装置が、提供される。

本明細書において、温度調整は、通常の意味、すなわち冷却及び／又は加熱（加温）を意味する。

これによれば、スループットを低下させることなくマスクを適切に温度調整することが可能になる。

本発明の第２の態様によれば、パターンが形成されたマスクを照明光により照明しつつ、前記マスクと物体とを同期して走査方向に駆動して前記パターンを前記物体上に転写する露光方法であって、前記走査方向に移動する移動体上に保持された前記マスクに対向して配置された温調部材を用いて、前記パターンの転写時に、前記マスクの表面の温度分布に応じた熱伝達率分布に従って前記マスクを温度調整する露光方法が、提供される。

これによれば、スループットを低下させることなくマスクを適切に温度調整することが可能になる。

本発明の第３の態様によれば、本発明の露光方法を用いて物体上にパターンを転写することと；前記パターンが転写された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法が、提供される。

一実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 レチクルステージ装置を示す斜視図である。 図３（Ａ）はレチクルステージの構成を一部破砕して示す平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿って断面したレチクルステージ装置の縦断面図である。 図１の露光装置のレチクルステージ装置近傍を示す縦断面図である。 レチクルエンコーダシステムの構成を説明するための図である。 図１の露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。 図７（Ａ）は固定空間上での熱伝達率分布を示す図、図７（Ｂ）はレチクルの滞在確率分布を示す図、図７（Ｃ）はレチクル上での平均熱伝達率分布を示す図である。 図８（Ａ）は平均熱伝達率分布の目標の一例を示す図、図８（Ｂ）は目標から求められた熱伝達率分布を示す図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図８（Ｂ）に基づいて説明する。

図１には、一実施形態の露光装置１００の構成が概略的に示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャニング・ステッパ（スキャナとも呼ばれる）である。後述するように本実施形態では、投影光学系ＰＬが設けられており、以下においては、この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ方向をＺ軸方向、これに直交する面内でレチクルＲとウエハＷとが相対走査される方向（図１における紙面内左右方向）をＹ軸方向、これらＺ軸及びＹ軸に直交する方向（図１における紙面直交方向）をＸ軸方向として説明を行なう。

露光装置１００は、照明ユニットＩＯＰ、レチクルＲをＹ軸方向（走査方向）に所定のストロークで駆動するとともに、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に微少駆動するレチクルステージ装置２０、投影光学系ＰＬ、ウエハＷをＸＹ平面内でＸＹ２次元方向に駆動するウエハステージＷＳＴ、及びこれらの制御系、並びにレチクルステージ装置２０及び投影光学系ＰＬを保持するコラム３４等を備えている。

照明ユニットＩＯＰは、光源及び照明光学系を含み、その内部に配置された視野絞り（マスクキングブレード又はレチクルブラインドとも呼ばれる）により規定される矩形又は円弧状の照明領域に照明光（露光光）ＩＬを照射し、回路パターンが形成されたレチクルＲを均一な照度で照明する。照明ユニットＩＯＰと同様の照明系は、例えば米国特許第５，５３４，９７０号明細書などに開示されている。ここでは、一例として照明光ＩＬとして、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられるものとする。また、照明光学系内部に配置されたビームスプリッタにより照明光ＩＬの一部が取り出され、インテグレータセンサとも呼ばれるパワーモニタからの照度信号が、主制御装置５０に与えられている。

レチクルステージ装置２０は、照明ユニットＩＯＰの下方に所定間隔を隔ててほぼ平行に配置されたレチクルステージ定盤ＲＢＳ、該レチクルステージ定盤ＲＢＳ上に配置されたレチクルステージＲＳＴ、該レチクルステージＲＳＴを取り囲む状態でレチクルステージ定盤ＲＢＳ上に配置された枠状部材から成るカウンタマス１８、及びレチクルステージＲＳＴを駆動するレチクルステージ駆動系３４０（図６参照）等を備えている。

レチクルステージ定盤ＲＢＳは、図１に示されるように、コラム３４の天板部３２ａ上に複数（例えば３つ）の防振ユニット１４を介して略水平に支持されている。レチクルステージ定盤ＲＢＳ上に、レチクルステージＲＳＴが配置され、レチクルステージＲＳＴ上にレチクルＲが保持されている。なお、レチクルステージ装置２０の具体的な構成等については後にさらに詳述する。

投影光学系ＰＬとしては、例えば、Ｚ軸方向の共通の光軸を有する複数のレンズ（レンズエレメント）から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系ＰＬは、例えば、両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４あるいは１／５）を有する。このため、照明ユニットＩＯＰからの照明光ＩＬによって照明領域が照明されると、投影光学系ＰＬの第１面（物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域内のレチクルの回路パターンの縮小像（回路パターンの一部の投影像）が、投影光学系ＰＬの第２面（像面）側に配置され、表面にレジスト（感応剤）が塗布されたウエハＷ上の照明領域に共役な領域（露光領域）に形成される。

そして、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期駆動によって、照明領域（照明光ＩＬ）に対してレチクルを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動するとともに、露光領域（照明光ＩＬ）に対してウエハＷを走査方向（Ｙ軸方向）に相対移動することで、ウエハＷ上の１つのショット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルのパターンが転写される。すなわち、本実施形態では、照明ユニットＩＯＰ及び投影光学系ＰＬによって、ウエハＷ上にレチクルＲのパターンが生成され、照明光ＩＬによるウエハＷ上の感応層（レジスト層）の露光によってウエハＷ上にそのパターンが形成される。投影光学系ＰＬの鏡筒の高さ方向のほぼ中央に、フランジＦＬＧが設けられている。

コラム３４は、床面Ｆにその下端部が固定された複数（例えば３本）の脚部３２ｂ（図１における紙面奥側の脚部は不図示）と、複数の脚部３２ｂにより床面Ｆ上方で支持された天板部３２ａとを含んでいる。天板部３２ａの中央部には、上下方向（Ｚ軸方向）に貫通した開口３４ａが形成されている。

天板部３２ａの下面側に一端が固定された３つの吊り下げ支持機構１３７（ただし紙面奥側の吊り下げ支持機構は不図示）の他端がフランジＦＬＧに接続され、これにより投影光学系ＰＬが吊り下げ支持されている。３つの吊り下げ支持機構１３７のそれぞれは、柔構造の連結部材であるコイルばね１３６とワイヤ１３５とを含む。コイルばね１３６は、投影光学系ＰＬの光軸（Ｚ軸）に垂直な方向には振り子のように振動するため、投影光学系ＰＬの光軸に垂直な方向の除振性能（床の振動が投影光学系ＰＬに伝達するのを防止する性能）を有している。また、光軸に平行な方向に関しても、高い除振性能を有している。

また、コラム３４の脚部３２ｂのそれぞれのＺ軸方向に関する中央部近傍には凸部１３４ａが形成され、凸部１３４ａのそれぞれと投影光学系ＰＬのフランジＦＬＧの外周部との間には、駆動系４４０が設けられている。駆動系４４０は、投影光学系ＰＬを鏡筒の半径方向に駆動するボイスコイルモータと、投影光学系ＰＬを光軸方向（Ｚ軸方向）に駆動するボイスコイルモータとを含んでいる。駆動系４４０により投影光学系ＰＬを６自由度方向に駆動できる構成となっている。

投影光学系ＰＬのフランジＦＬＧには、投影光学系ＰＬの６自由度方向の加速度を検出するための加速度センサ２３４（図１では不図示、図６参照）が設けられており、加速度センサ２３４で検出される加速度情報に基づいて、主制御装置５０（図１では不図示、図６参照）が、投影光学系ＰＬがコラム３４及び床面Ｆに対して静止した状態となるように駆動系４４０のボイスコイルモータの駆動を制御する。

投影光学系ＰＬのフランジＦＬＧの下面からは、リング状の計測マウント５１が複数（ここでは例えば３本）の支持部材５３（ただし、紙面奥側の支持部材は不図示）を介して吊り下げ支持されている。３本の支持部材５３は、実際には、その両端部に支持部材５３の長手方向以外の５自由度の変位が可能なフレクシャ部を有するリンク部材を含んで構成され、計測マウント５１とフランジＦＬＧとの間に応力がほとんど生じることなく計測マウント５１を支持することができるようになっている。

計測マウント５１には、ウエハ干渉計５８や、アライメント系ＡＬＧ（図１では不図示、図６参照）、不図示の多点焦点位置検出系などが保持されている。アライメント系としては、例えば米国特許第５，７２１，６０５号明細書などに開示される画像処理方式のＦＩＡ系を用いることができる。また、多点焦点位置検出系としては、例えば米国特許第５，４４８，３３２号明細書等に開示される多点焦点位置検出系を用いることができる。

ウエハステージＷＳＴは、投影光学系ＰＬの下方に水平に配置されたステージ定盤ＢＳの上面に、その底面に設けられたエアベアリングなどを介して浮上支持されている。

ここで、ステージ定盤ＢＳは、直接的に床面Ｆ上に据え付けられており、その＋Ｚ側の面（上面）は、その平坦度が非常に高くなるように加工されており、ウエハステージＷＳＴの移動基準面（ガイド面）とされている。

ウエハステージＷＳＴは、ウエハホルダ１２５を介してウエハＷを真空吸着等により保持し、主制御装置５０により、ウエハステージ駆動系１２２（図１では不図示、図６参照）を介して、ステージ定盤ＢＳの上面に沿ってＸＹ平面内で自在に駆動されるようになっている。

次に、レチクルステージ装置２０及びその近傍の構成部分について詳述する。
図２にはレチクルステージ装置２０が斜視図にて示されている。レチクルステージ定盤ＲＢＳは、平面視（上方から見て）略長方形の板状部材から成り、その中央部には、照明光ＩＬの通路となる開口ＲＢＳａ（図１及び図３（Ｂ）等参照）が形成されている。開口ＲＢＳａは、前述した天板部３２ａの開口３４ａとＺ軸方向に連通した状態となっている。また、レチクルステージ定盤ＲＢＳの上面の、中心から−Ｘ方向及び＋Ｘ方向に等距離離れた位置には、凸状部分ＲＢＳｂ、ＲＢＳｃ（図３（Ｂ）参照）がＹ軸方向に延設されている。凸状部分ＲＢＳｂ，ＲＢＳｃの上面（＋Ｚ側の面）は、平坦度が非常に高くなるように加工され、レチクルステージＲＳＴの移動の際のガイド面が形成されている。

また、レチクルステージ定盤ＲＢＳの上面の外周部近傍には、不図示ではあるが、所定間隔で複数のエアパッドが固定されている。これらの複数のエアパッド上にカウンタマス１８が配置されている。これらの複数のエアパッドの一部、例えばレチクルステージ定盤ＲＢＳの４隅にあるエアパッドは、カウンタマス１８の自重をレチクルステージ定盤ＲＢＳの上面（＋Ｚ側の面）上で非接触で支持している。残りのエアパッドは、真空吸引力と吹き出し圧力とのバランスの調整が可能であり、カウンタマス１８の下面とレチクルステージ定盤ＲＢＳの上面との間を所定間隔に維持している。

レチクルステージ定盤ＲＢＳと天板部３２ａとの間に設けられた図１に示される複数（ここでは例えば３つ）の防振ユニット１４は、それぞれがエアダンパ又は油圧式のダンパ等の機械式のダンパを含んでいる。防振ユニット１４により、エアダンパ又は油圧式のダンパによって比較的高周波の振動がレチクルステージＲＳＴへ伝達するのを回避することができる。また、レチクルステージ定盤ＲＢＳと天板部３２ａとの間には、レチクルステージ定盤ＲＢＳにＸ軸方向の駆動力を作用させるＸボイスコイルモータ６６Ｘ、Ｙ軸方向の駆動力を作用させるＹボイスコイルモータ６６Ｙ、及びＺ軸方向の駆動力を作用させるＺボイスコイルモータ６６Ｚ（いずれも、図２では不図示、図６参照）が設けられている。

これらボイスコイルモータとしては、例えば、Ｘボイスコイルモータ６６ＸとＹボイスコイルモータ６６Ｙの少なくとも一方を２つ、Ｚボイスコイルモータ６６Ｚを３つ設けることとすることができる。すなわち、Ｘボイスコイルモータ６６ＸとＹボイスコイルモータ６６Ｙの少なくとも一方を２つ設けることで、レチクルステージ定盤ＲＢＳをＸ軸方向及びＹ軸方向のみならず、Ｚ軸回りの回転方向（θｚ方向）にも微小駆動することが可能であり、また、Ｚボイスコイルモータ６６Ｚを３つ設けることで、レチクルステージ定盤ＲＢＳをＺ軸方向のみならず、Ｘ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向）にも微小移動することが可能である。従って、ボイスコイルモータ６６Ｘ，６６Ｙ，６６Ｚにより、レチクルステージ定盤ＲＢＳを６自由度方向に微小駆動することが可能である。なお、レチクルステージ定盤ＲＢＳの位置は、定盤干渉計２４０やＺエンコーダ８１（いずれも図６参照）により投影光学系ＰＬを基準として計測される。

ここで、例えば３つのＺボイスコイルモータ６６Ｚは、レチクルステージ定盤ＲＢＳと天板部３２ａとの間の一直線上に無い３箇所に設けられている。この３つのＺボイスコイルモータ６６Ｚに加えて、レチクルステージ定盤ＲＢＳと天板部３２ａとの間に、変形抑制部材（例えばボイスコイルモータなど）を複数配置しても良い。このようにすると、Ｚボイスコイルモータ６６Ｚのみにより、レチクルステージ定盤ＲＢＳをＺ軸方向、θｘ方向、θｙ方向に移動させた場合に、Ｚボイスコイルモータ６６Ｚの推力の作用点同士が離れていることに起因して撓みやねじれが発生するような場合でも、主制御装置５０が、３つのＺボイスコイルモータ６６Ｚの発生推力に応じて、その複数の変形抑制部材の発生する推力を制御（推力分配）することで、レチクルステージ定盤ＲＢＳを、その変形が極力抑制された状態でＺ、θｘ、θｙ方向に移動させることが可能となる。

レチクルステージＲＳＴは、図２に示されるように、レチクルステージ本体２２と、レチクルステージ本体２２のＸ軸方向の両端部に固定された一対の可動子３０Ａ，３０Ｂを備えている。

レチクルステージ本体２２は、図３（Ａ）に拡大して示されるように、平面視（上方から見て）矩形状の板状部２２_０と、板状部２２_０の±Ｘ端にそれぞれ固定されたＹ軸方向を長手方向とする直方体状のエアスライダ部２２_１，２２_２とを有している。ここで、板状部２２_０のほぼ中央には、照明光ＩＬの通路となる開口２２ａ（図３（Ｂ）参照）が形成されている。

板状部２２_０上面の開口２２ａのＸ軸方向の両側の部分には、レチクルＲの裏面を吸着保持する一対のバキュームチャック９５，９６が配置されている。

また、板状部２２_０上面の開口２２ａの−Ｙ側の部分には、一対のストッパ（位置決め部材）９３，９４が、Ｘ軸方向に関して所定距離（レチクルＲのＸ軸方向に関する幅より幾分短い距離）隔てて配置され、固定されている。これらのストッパ９３，９４は、レチクルＲの−Ｙ側の端面（側面）に当接してそのレチクルＲを位置決めする。

また、板状部２２_０上面の開口２２ａの＋Ｙ側の部分には、一対の回動アームから成るクランパ（押圧部材）９１、９２が取り付けられている。クランパ９１、９２は、それぞれストッパ９３、９４と組を成し、レチクルＲをＹ軸方向の一側と他側から挟持するクランプ装置を、それぞれ構成する。

一方のクランパ９１は、Ｘ軸方向を長手方向とし、その−Ｘ端を支点（回転中心）として回動可能に板状部２２_０に取り付けられている。また、このクランパ９１の−Ｙ側の面の＋Ｘ端部には、ストッパ９３に対向してほぼ半球状の凸部が設けられている。そして、このクランパ９１は、その凸部がレチクルＲの＋Ｙ側の端面に圧接するように、不図示のゼンマイバネなどから成る付勢部材によって時計回りに常に付勢されている。他方のクランパ９２は、左右対称ではあるが、クランパ９１と同様に構成されている。

レチクルＲは、開口２２ａを上方から塞ぐ状態で、板状部２２_０（レチクルステージＲＳＴ）上に載置されている。そして、レチクルＲは、その−Ｙ側の面がストッパ９３，９４に接触して位置決めされ、クランパ９１，９２により＋Ｙ側の面に所定の押圧力が加えられて固定される。レチクルＲは、このようにしてクランパ９１，９２及びストッパ９３，９４によって固定された後、バキュームチャック９５，９６により、その下面のＸ軸方向両端部が吸着される。レチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上からアンロードする場合には、吸着を解除した後、クランパ９１，９２を付勢力に抗して、レチクルＲから離し、例えば上方から吸盤等でレチクルＲの上面（パターン面と反対側の面）を吸着して持ち上げるなどすれば良い。なお、クランパ９１，９２を常時付勢する構成に換えて、アクチュエータ（例えばモータあるいはエアシリンダなど）により、クランパ９１，９２の半球状凸部が、レチクルＲに当接する第１位置と、レチクルＲから離間する第２位置とで切り替え可能な構成を採用しても良い。また、回動式に限らず、スライド式のクランパを用いることもできる。

その他、板状部２２_０上には、各種計測部材が設けられている。例えば、板状部２２_０の開口２２ａの±Ｙ側には、Ｘ軸方向を長手方向とする矩形状の開口がそれぞれ形成されている。これらの開口を上方から塞ぐ状態で、空間像計測用基準マークが形成されたレチクルフィデューシャルマーク板（以下、「レチクルマーク板」と略述する）ＬＦ１，ＬＦ２が、レチクルＲと並ぶように配置され、板状部２２_０に固定されている。このレチクルマーク板ＬＦ１，ＬＦ２は、レチクルＲと同材質のガラス素材、例えば合成石英やホタル石、フッ化リチウムその他のフッ化物結晶などから構成されている。レチクルマーク板の詳細については、例えば米国特許出願公開第２００２/００４１３７７号明細書等に開示されている。

本実施形態では、図３（Ｂ）から分かるように、レチクルＲは、そのパターン面（下面）がレチクルステージ本体２２（レチクルステージＲＳＴ）の中立面（レチクルステージ本体２２の重心を通るＸＹ平面に平行な面）に略一致する状態で支持される。

エアスライダ部２２_１，２２_２は、図３（Ａ）にエアスライダ部２２_１について、その上面の一部を破砕して示されるように、その内部に強度を維持するための格子状のリブが設けられ、この格子状のリブによってその内部空間が区画された中空部材から成る。換言すれば、エアスライダ部２２_１，２２_２は、軽量化を図るべく、リブ部のみが残るように肉抜きされた直方体状の部材から成る。

エアスライダ部２２_１，２２_２の底面のＸ軸方向の外側半部、すなわち図３（Ｂ）に示されるようにレチクルステージ定盤ＲＢＳの前述の凸状部分ＲＢＳｃ、ＲＢＳｂに対向する部分には、表面絞り溝を有する給気溝と排気溝（いずれも不図示）とが、Ｙ軸方向の全長に渡って形成されている。また、給気溝と排気溝とのそれぞれの少なくとも一部に対向してレチクルステージ定盤ＲＢＳの凸状部分ＲＢＳｃ、ＲＢＳｂの上面に、給気口と排気口とがそれぞれ形成されている。このように、本実施形態では、いわゆる定盤給気タイプの差動排気型気体静圧軸受が用いられている。定盤給気タイプの差動排気型気体静圧軸受の詳細は、例えば米国特許第７，４８９，３８９号明細書などに詳細に開示されている。

本実施形態では、給気口を介して供給され表面絞り溝から凸状部分ＲＢＳａ、ＲＢＳｂの上面に噴き付けられる加圧気体の静圧と、レチクルステージＲＳＴ全体の自重とのバランスにより、凸状部分ＲＢＳａ、ＲＢＳｂの上に数ミクロン程度のクリアランスを介して、レチクルステージＲＳＴが非接触で浮上支持される。ここで、加圧気体としては、クリーンドライエア（ＣＤＡ）、窒素、又はヘリウムなどの希ガスなどが用いられる。

一対の可動子３０Ａ、３０Ｂのそれぞれは、図２に示されるように、エアスライダ部２２_１の＋Ｘ側の面、エアスライダ部２２_２の−Ｘ側の面に固定されている。

可動子３０Ａ，３０Ｂは、それぞれ所定の位置関係で配置された複数の磁石を内蔵する磁石ユニットによって構成されている。可動子３０Ａ，３０Ｂのそれぞれは、図２に示されるように、一対の固定子４０Ａ、４０Ｂに係合している。

固定子４０Ａ、４０Ｂは、図２に示されるように、カウンタマス１８内部のＸ軸方向の一側と他側にそれぞれ配置され、カウンタマス１８に固定支持されている。

本実施形態では、固定子４０Ａとこれに係合する可動子３０Ａとにより、レチクルステージＲＳＴをＹ軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、Ｘ軸方向にも微少駆動するムービングマグネット型の第１のＸＹ駆動リニアモータが構成されている。同様に、固定子４０Ｂとこれに係合する可動子３０Ｂとにより、レチクルステージＲＳＴをＹ軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、Ｘ軸方向にも微少駆動するムービングマグネット型の第２のＸＹ駆動リニアモータが構成されている。そして、これら第１、第２のＸＹ駆動リニアモータにより、レチクルステージＲＳＴをＹ軸方向に所定ストロークで駆動するとともに、Ｘ軸方向及びθｚ方向にも微少駆動するレチクルステージ駆動系３４０（図６参照）が構成されている。また、レチクルステージ駆動系３４０は、レチクルステージＲＳＴの重心を含む中立面内でレチクルステージを駆動する。レチクルステージ駆動系３４０を構成する各コイルに供給される電流の大きさ及び方向が、主制御装置５０によって制御される。

本実施形態では、図４に示されるように、照明ユニットＩＯＰの下端（射出端）に位置する光透過窓部材（例えば、ガラス板又はレンズなど）を照明ユニットＩＯＰのハウジングに固定するための環状の固定部材９０の下方に、パージカバー８０が設けられている。パージカバー８０は、平面視でＸ軸方向に細長い矩形の筒状部８２_１と、筒状部８２_１の上端部に設けられたフランジ部８２_２と、筒状部８２_１の下端から＋Ｙ方向及び−Ｙ方向にそれぞれ延設された一対のプレート部８２₃、８２_４とを有している。

フランジ部８２_２は、その上面が、固定部材９０の下面に固定されている。筒状部８２_１は、照明ユニットＩＯＰからの射出される照明光ＩＬの照射領域を取り囲んでいる。筒状部８２_１は、照明ユニットＩＯＰからレチクルＲに照射される照明光ＩＬを妨げないようにＹ軸方向の両側壁がテーパ部となっている。筒状部８２_１のＸ軸方向の長さは、レチクルステージＲＳＴのエアスライダ部２２_１，２２_２の外縁間のＸ軸方向に関する距離より幾分長く設定されている。

プレート部８２_３は、筒状部８２_１の＋Ｙ側の下端から＋Ｙ側に向かって延びるＸＹ平面に平行なプレート状の部分である。このプレート部８２₃の下面に、板状の冷却部材（温調部材）１１０Ａが固定されている。冷却部材１１０Ａの下面は、レチクルステージＲＳＴの上端面より僅かに高い位置に位置している。冷却部材１１０Ａの下面には、レチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲの上面に向けて冷却気体（温調気体）を噴出するための吹き出し口８４_１、８４_２が、筒状部８２_１の近傍にＹ軸方向に所定間隔で設けられている。ここで、吹き出し口８４_１，８４_２はＸ軸方向に延びるラインスリットであり、レチクルＲのＸ軸方向のほぼ全域に渡って冷却気体を噴出可能に構成されている。

プレート部８２_４は、筒状部８２_１の−Ｙ側の下端から−Ｙ側に向かって延びるＸＹ平面に平行なプレート状の部分である。このプレート部８２_４の下面に、板状の冷却部材（温調部材）１１０Ｂが固定されている。冷却部材１１０Ｂの下面は、冷却部材１１０Ａの下面と同一面上に位置している。冷却部材１１０Ａの下面には、レチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲの上面に向けて冷却気体を噴出するための吹き出し口８４_３、８４_４が、それぞれ吹き出し口８４_１、８４_２と同様に構成され、対称の配置で設けられている。なお、吹き出し口８４_１〜８４_４を、ラインスリットではなく、Ｘ軸方向に所定間隔で配列された複数の開口部によって構成しても良い。

吹き出し口８４_１〜８４_４は、温調気体供給装置２８（図６参照）にそれぞれ配管（不図示）を介して接続されている。温調気体供給装置２８は、冷却気体の温調装置、供給ポンプ及び流量調整弁を有し、主制御装置５０の指令に応じ、吹き出し口８４_１〜８４_４のそれぞれに独立に温度調整された気体（温調気体）を供給する。また、温調気体供給装置２８は、それぞれの吹き出し口に供給する気体の流量も流量調整弁の開度を制御することで調整可能（制御可能）である。吹き出し口８４_１〜８４_４に供給される気体の温度及び流量は、それぞれ温度センサ（不図示）及び流量計（不図示）を介して温調気体供給装置２８に内蔵されたコントローラに監視されている。温調気体供給装置２８のコントローラは温調気体の温度と流量の監視結果に基づいて、後述するように吹き出し口８４_１〜８４_４のそれぞれに供給する気体、すなわち吹き出し口８４_１〜８４_４のそれぞれから吹き出される気体の温度及び流量を主制御装置５０からの目標と一致するように制御する。本実施形態では、温調気体として、露光装置１００の本体が収容された不図示のチャンバ内の温度、例えば２２．５℃の近傍の所定の範囲内の温度（ここでは、２２．５℃以下の温度）に調整された空気、例えばクリーンドライエア（ＣＤＡ）が用いられる。

なお、吹き出し口８４_１〜８４_４の開口部を、開度が調整可能な構成として、その開口部の開度を制御することで、吹き出し口８４_１〜８４_４から吹き出される気体の流量を調整する構成を採用しても良い。

また、レチクルステージＲＳＴの＋Ｙ側の端部には、その上端と先端とを覆う側面視Ｌ字状の端部カバー２３_１が取り付けられている。同様に、レチクルステージＲＳＴの−Ｙ側の端部には、その上端と先端とを覆う側面視Ｌ字状の端部カバー２３_２が取り付けられている。

この場合、端部カバー２３_１は、エアスライダ部２２_１，２２_２の＋Ｙ側の端面及び上面の＋Ｙ端部を覆い、端部カバー２３_２は、エアスライダ部２２_１，２２_２の−Ｙ側の端面及び上面の−Ｙ端部を覆う。このため、レチクルＲの載置された空間は、前後左右の四方を、端部カバー２３_１、２３_２及びエアスライダ部２２_１，２２_２によって囲まれている。

本実施形態では、冷却部材１１０Ａの下面と端部カバー２３_１との間、及び冷却部材１１０Ｂの下面と端部カバー２３_２との間には、それぞれ所定のクリアランス、例えば数μｍ〜数ｍｍ（最大でも３ｍｍ）のクリアランスが形成されている。

冷却部材１１０Ａ、１１０ＢのＸ軸方向の長さは、筒状部８２_１のＸ軸方向の長さと同程度又は僅かに短く設定されている。また、冷却部材１１０Ａは、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向に関する移動範囲内では、その位置にかかわらず、その下面が端部カバー２３_１に対し少なくとも一部対向し得るように、そのＹ軸方向の長さが設定されている。同様に、冷却部材１１０Ｂは、レチクルステージＲＳＴのＹ軸方向に関する移動範囲内では、その位置にかかわらず、その下面が端部カバー２３_２に対し少なくとも一部対向し得るように、そのＹ軸方向の長さ及び設置位置が設定されている。

以上のようにして、本実施形態では、パージカバー８０と、冷却部材１１０Ａ，１１０Ｂと、端部カバー２３_１、２３_２と、エアスライダ部２２_１，２２_２と、レチクルＲとによって、ほぼ気密状態の空間１８１が形成されている。この空間１８１内に、パージガスとして、例えば装置温度２２．５℃に温度調整されたクリーンドライエア（ＣＤＡ）が、不図示の供給口から供給され、不図示の排気口を介して外部に排気されている。すなわち、空間１８１の内部ガス（空気）が、ＣＤＡでパージされている。ＣＤＡは、レチクル（マスク）のヘイズ生成反応加速物質である水蒸気を含む割合が、通常の空気に比べて極端に小さい。空間１８１は、ほぼ気密状態のパージ室となっている。以下では、この空間を第１のパージ空間１８１と呼ぶ。

また、レチクルステージ定盤ＲＢＳと投影光学系ＰＬとの間は、図３（Ｂ）に示されるように、非接触シールの一種であるラビリンスシールＬＢを介してシールされている。図３（Ｂ）に示されるラビリンスシールＬＢは、開口ＲＢＳａの周囲を取り囲む状態で、レチクルステージ定盤ＲＢＳと投影光学系ＰＬとの間に取り付けられている。この場合、ラビリンスシールＬＢは、レチクルステージ定盤ＲＢＳの下面に開口ＲＢＳａの周囲を取り囲む状態でその上端が固定された環状の上部材と、該上部材に非接触で係合し、上面部材６０を取り囲む状態でその下面が投影光学系ＰＬの上面に固定された下側部材とを有している。上部材は、−Ｚ方向から見て同心でかつ多重の突起部を有し、下部材は、上部材より僅かに外側に位置し、上部材に非接触で係合する＋Ｚ方向から見て同心でかつ多重の突起部を有する。ただし、２つの突起部は、レチクルステージ定盤ＲＢＳが微小駆動されても、互いに接触することなく、常時非接触で係合する。

このため、本実施形態では、図４に示されるように、レチクルＲ及びレチクル本体部２２_０と、レチクルステージ定盤ＲＢＳの開口ＲＢＳａの内壁面と、投影光学系ＰＬの上面と、ラビリンスシールＬＢとで区画されたほぼ気密状態の空間１８２が形成されている。この空間１８２の内部にレチクルステージ定盤ＲＢＳの開口ＲＢＳａの内壁面の一部に設けられた吹き出し口１９２（図３（Ｂ）参照）からＣＤＡが供給され、不図示の排気口を介して外部に排気されている。すなわち、空間１８２の内部ガス（空気）が、ＣＤＡでパージされている。空間１８２は、ほぼ気密状態のパージ室となっている。以下では、この空間を第２のパージ空間１８２と呼ぶ。

エアスライダ部２２_１，２２_２の底面には、図３（Ｂ）に示されるように、それぞれ、グレーティングＲＧ１，ＲＧ２がＹ軸方向のほぼ全長に渡って延接されている（図５参照）。グレーティングＲＧ１，ＲＧ２のそれぞれの表面には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向を周期方向とする２次元グレーティングが形成されている。

投影光学系ＰＬの最上面には、図５に示されるような中央に矩形の開口ＰＬａが形成された平面視六角形の上面部材６０が、固定されている（図３（Ｂ）参照）。開口ＰＬａは、レチクルＲのパターン面を透過し、レチクルステージ定盤ＲＢＳの開口ＲＢＳａを透過した照明光ＩＬの光路（通路）となる。上面部材６０の上面のＸ軸方向の両端部（開口ＰＬａの両側）に各３つのエンコーダヘッド７２，７３，７４、及び７７，７８，７９が固定されている。エンコーダヘッド７２，７７は開口ＰＬａの＋Ｙ側の角部近傍に、エンコーダヘッド７４，７９は−Ｙ側の角部近傍に、エンコーダヘッド７３，７８は開口ＰＬａの中心（すなわち投影光学系ＰＬの光軸）と同じＹ位置に、配置されている。

各３つのエンコーダヘッド７２，７３，７４、及び７７，７８，７９は、それぞれ、前述したグレーティングＲＧ１，ＲＧ２に対向している。

本実施形態では、エンコーダヘッド７２〜７４，７７〜７９として、グレーティング（計測面）に平行な一方向（グレーティングの一周期方向）と、計測面に垂直な方向との二方向を計測方向とする２次元エンコーダヘッドが採用されている。この２次元エンコーダヘッドとしては、例えば米国特許７，５６１，２８０号明細書に開示されるヘッドを用いることができる。

ここで、４つのエンコーダヘッド７２，７４，７７，７９はＹ軸方向とＺ軸方向とを計測方向とし、２つのエンコーダヘッド７３，７８はＸ軸方向とＺ軸方向とを計測方向とする。

エンコーダヘッド７２，７３，７４は、図３（Ｂ）に示されるように、レチクルステージ定盤ＲＢＳの開口ＲＢＳａを介して、レチクルステージＲＳＴ（エアスライダ部２２_１）の底面のグレーティングＲＧ１に計測ビームを下方から照射し、グレーティングＲＧ１にて発生する複数の回折光を受光して、それぞれの計測方向に関するグレーティングＲＧ１（すなわちレチクルステージＲＳＴのエアスライダ部２２_１）の位置情報を求める（計測する）。これらのエンコーダヘッド７２，７３，７４から第１エンコーダシステム７１（図６参照）が構成され、その計測情報は主制御装置５０（図６参照）に送られている

エンコーダヘッド７７，７８，７９は、上述のエンコーダヘッド７２，７３，７４と同様に、レチクルステージ定盤ＲＢＳの開口ＲＢＳａを介して、レチクルステージＲＳＴ（エアスライダ部２２_２）の底面のグレーティングＲＧ２に計測ビームを下方から照射し、グレーティングＲＧ２にて発生する複数の回折光を受光して、それぞれの計測方向に関するグレーティングＲＧ２（すなわちレチクルステージＲＳＴのエアスライダ部２２_２）の位置情報を求める（計測する）。これらのエンコーダヘッド７７，７８，７９から第２エンコーダシステム７６（図６参照）が構成され、その計測情報は主制御装置５０（図６参照）に送られる。

主制御装置５０は、第１及び第２エンコーダシステム７１，７６（エンコーダヘッド７２〜７４，７７〜７９）の計測情報に基づいて、投影光学系ＰＬの中心（光軸）を基準とするレチクルステージＲＳＴの６自由度方向に関する位置情報を求める（算出する）。主制御装置５０は、その結果に基づいて、前述のレチクルステージ駆動系３４０を介して、レチクルステージＲＳＴを駆動（制御）する。なお、第１及び第２エンコーダシステム７１，７６を含んで、レチクルエンコーダシステム７０が構成されている（図６参照）。

図６には、本実施形態の露光装置１００の制御系を中心的に構成する主制御装置５０の入出力関係が、ブロック図にて示されている。主制御装置５０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含み、装置全体を統括して制御する。

上述のようにして構成された露光装置１００による露光動作の流れについて簡単に説明する。

まず、主制御装置５０の管理の下、不図示のレチクルローダによって、レチクルステージＲＳＴ上へのレチクルＲのロード、及び不図示のウエハローダによって、ウエハステージＷＳＴ上へのウエハＷのロードが行なわれ、また、アライメント系ＡＬＧ（図６参照）及びレチクルアライメント系（不図示）等を用いて、例えば米国特許第５，６４６，４１３号明細書などに開示される所定の手順に従ってレチクルアライメント、アライメント系ＡＬＧのベースライン計測等の準備作業が行なわれる。なお、レチクルアライメント系に代えて、ウエハステージＷＳＴ上に設けられた不図示の空間像計測器を用いてレチクルアライメントを行っても良い。

その後、主制御装置５０により、アライメント系ＡＬＧを用いて例えば米国特許第４，７８０，６１７号明細書などに開示されているＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のウエハアライメントが実行され、ウエハアライメントの終了後、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行なわれる。この露光動作は従来から行われているステップ・アンド・スキャン方式と同様であるのでその説明は省略する。

また、主制御装置５０は、露光動作中、レチクルステージ定盤ＲＢＳが所定の状態を維持するように、定盤干渉計２４０の計測結果に基づいて上述したＸボイスコイルモータ６６Ｘ，Ｙボイスコイルモータ６６Ｙを制御するとともに、Ｚエンコーダ８１の計測結果に基づいてＺボイスコイルモータ６６Ｚを制御してレチクルステージ定盤ＲＢＳのＺ方向及びθｘ、θｙ方向に関する位置を調整することにより、間接的にレチクルＲのＺ方向及びθｘ、θｙ方向に関する位置を調整する。

この露光動作にあたって、主制御装置５０の管理の下、ウエハステージＷＳＴとレチクルステージＲＳＴとがＹ軸方向に相対駆動されるが、その際には、主制御装置５０は、レチクルエンコーダシステム７０の計測結果に基づいて、レチクルステージ駆動系３４０を制御し、レチクルステージＲＳＴを駆動する。このとき、レチクルステージＲＳＴが、Ｙ軸方向に関して移動可能な範囲のほぼ全域を往復移動するが、この移動によって、パージ空間１８２は勿論、パージ空間１８１においても、その気密状態が維持され、ＣＤＡパージが効果的に行われる。また、ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作では、レチクルステージＲＳＴがＹ軸方向に関して往復移動動作を繰り返すが、このとき、主制御装置５０の指示に応じ温調気体供給装置２８により、Ｙ軸方向に離れて設けられた一対の冷却部材１１０Ａ，１１０Ｂを介して、すなわち吹き出し口８４_１〜８４_４を介してレチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲに温調気体（ＣＤＡ）が吹き付けられて、効率良く、レチクルＲ及びレチクルステージＲＳＴの温度調整（冷却）が行われる。

次に、本実施形態におけるレチクルＲの温調方法及びその原理について説明する。図７（Ａ）には、吹き出し口８４_１〜８４_４を介して温調気体（ＣＤＡ）を吹き付けることによる固定空間（ＸＹ座標系）上での熱伝達率分布（冷却率分布）Ｈ（Ｙ）の一例が示されている。前述の通り、吹き出し口８４_１〜８４_４はＸ軸方向に関してレチクルＲの幅をカバーしているので、熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）はＸ位置に対して一様である。従って、ここでは、Ｙ軸方向の熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）のみを考える。

熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）は、吹き出し口８４_１〜８４_４のそれぞれから温調気体（例えば２２．５℃以下のＣＤＡ）が吹き出されることから、吹き出し口８４_１〜８４_４の近傍にて熱伝達率が高くなり、４つのピークをもつこととなる。それぞれのピークの強度及び広がりは、温調気体供給装置２８（のコントローラ）により、それぞれ独立に温調気体の温度、流量が制御されることで、調整される。

レチクルステージＲＳＴ上に保持されたレチクルＲは、熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）の雰囲気中を移動することにより、その表面が温調気体（冷却気体）にさらされて温度調整（冷却）される。ここで、レチクルＲの冷却速度（レチクル内の熱伝導速度）は、レチクルＲの移動速度に比べてはるかに遅い。そこで、時間平均の熱伝達（冷却）効率ないしは平均熱伝達率分布を考える必要がある。

図７（Ｂ）には、レチクルＲのＹ位置に関する存在確率分布（滞在確率分布）Ｐ（Ｙ）が示されている。ここで、滞在確率分布Ｐ（Ｙ）とは、全体座標系のある一点とレチクル上のある一点が一致している時間の分布を意味し、別の表現をすれば、Ｙ位置を中心とする単位区間内にレチクルＲが滞在する時間を意味する。滞在確率分布Ｐ（Ｙ）は、本実施形態ではレチクルステージＲＳＴの速度の絶対値の逆数により与えられる。ステップ・アンド・スキャン方式の露光動作では、レチクルステージＲＳＴがＹ軸方向に関して往復移動動作を繰り返すため、移動ストローク端では減速することにより滞在時間が長くなり、移動ストローク端以外では目標スキャン速度（一定速度）を維持するため滞在時間が短く一定になる。

吹き出し口８４_１〜８４_４を介して冷却気体（ＣＤＡ）を吹き付けることによるレチクルＲ上での平均熱伝達率分布ｈ（ｙ）は、次のように、熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）と滞在確率分布Ｐ（Ｙ）との畳み込み積分より求められる。

ｈ（ｙ）＝∫ｄＹＨ（Ｙ）Ｐ（Ｙ−ｙ） …（１）
ここで、ｙはレチクルＲ上でのＹ軸方向の座標である。

図７（Ｃ）に、図７（Ａ）の熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）と図７（Ｂ）の滞在確率分布Ｐ（Ｙ）から求められる平均熱伝達率分布ｈ（ｙ）が示されている。式（１）から分かるように、熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）の高いＹ位置に、長時間滞在するレチクルＲのｙ部分について、平均熱伝達率分布ｈ（ｙ）が高くなる。

本実施形態では、上述の熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）と平均熱伝達率分布ｈ（ｙ）との関係を利用して、レチクルＲに形成されたデバイスパターンに応じて熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）を適切に定める。

デバイスパターンに応じて、レチクルＲ上での光透過率分布が一意に定まる。光透過率の低い部分は、照明光ＩＬを強く吸収するため温度が高くなり、光透過率の高い部分は、照明光ＩＬの吸収が弱いため温度は低くなる。そこで、光透過率分布に基づいてレチクルＲ上での温度分布の目標を定め、それに基づいてレチクルＲ上での平均熱伝達率分布ｈ（ｙ）の目標ｈ_０（ｙ）を定める。

目標ｈ_０（ｙ）はレチクルＲに応じて一意に定まるので、前もってデータベースに格納されていることとする。また、滞在確率分布Ｐ（Ｙ）も、露光処理の内容（レチクルステージＲＳＴの駆動スケジュール）より定まるので、前もってデータベースに格納されていることとする。主制御装置５０は、ロット処理に先立って、データベースからレチクルＲに対応する目標ｈ_０（ｙ）と対応する滞在確率分布Ｐ（Ｙ）を取得する。

図８（Ａ）に、定められた平均熱伝達率分布の目標ｈ_０（ｙ）の一例が示されている。
主制御装置５０は、目標ｈ_０（ｙ）と滞在確率分布Ｐ（Ｙ）とを式（１）に代入し、逆畳み込み積分より、熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）を求める。図８（Ｂ）に、求められた熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）が示されている。熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）では、吹き出し口８４_１に対応する熱伝達率が低く、吹き出し口８４_１〜８４_４のほぼ直下でのみ分布を有する。

温調気体供給装置２８は、主制御装置５０からの指示に応じ、求められた熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）を再現するように、吹き出し口８４_１〜８４_４のそれぞれに供給される（吹き出し口８４_１〜８４_４のそれぞれから吹き出される）気体（冷却気体）の温度と流量を制御する。具体的には、温調気体供給装置２８は、吹き出し口８４_１からの気体の噴出量を下げる又は温度を上げ、吹き出し口８４_１〜８４_４の開口をＹ軸方向に狭めることにより、熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）を再現する。

本実施形態では、吹き出し口８４_１〜８４_４は、照明光ＩＬの照明領域（光路）を除く滞在確率分布Ｐ（Ｙ）の高い位置に配置されている。これにより、式（１）の関係から明らかなように、平均熱伝達率分布ｈ（ｙ）が高くなり、効率良くレチクルＲを温度調整（冷却）することが可能となる。

以上説明したように、本実施形態の露光装置１００によると、主制御装置５０により、レチクルＲに形成されたパターンをウエハ上に転写するためのレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期移動中に、レチクルＲの表面の温度分布に応じた熱伝達率分布に従って温調気体（冷却気体）によりレチクルＲの冷却が行われるように、レチクルＲに対向する吹き出し口８４_１〜８４_４のそれぞれから吹き出される温調気体の温度及び流量が個別に制御される。従って、スループットを低下させることなくレチクルを適切に冷却（温度調整）することが可能となり、結果的に要求される重ね合わせ精度を満たすことも可能になる。

なお、上記実施形態では、冷却部材１１０Ａ、１１０Ｂとして冷却気体を吹付けてレチクルＲを冷却するものを例示したが、冷却部材１１０Ａ、１１０Ｂを、ペルチェ素子等を用いた近接冷却デバイスで構成しても良い。この場合、近接冷却デバイスは、その冷却面が、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲと僅かな間隙を挟んでレチクルＲの上面に対向するように配置される。この場合、温度又はレチクルＲとの間隔の少なくとも一方が個別に制御可能な複数のペルチェ素子がアレー状に配列された近接冷却デバイスを用いることとしても良い。このようにすると、上述した熱伝達率分布Ｈ（Ｙ）を容易に再現することができる上、冷却装置の温度制御の応答が早くなり、レチクルＲの表面の温度分布をより所望の分布に近づくような細かな温度制御が可能になる。この他、上記実施形態の冷却気体を用いる冷却装置と近接冷却デバイスとを併用することも可能である。

また、温調気体の吹き出し口、冷却装置は、必要数設けることとし、さらにレチクルＲの位置に応じて移動可能に構成することとしても良い。

なお、上記実施形態では、レチクルＲの温度調整の一例としてレチクルＲを冷却する場合について説明したが、これに限らず、レチクルＲを加熱する、あるいはレチクルＲを冷却するとともに加熱することとしても良い。例えば、レチクルＲは、照明光ＩＬの照射により熱変形するが、その変形は非等方的及び非均一的である。従って、レチクルＲが均等的かつ全体的に均一に膨張するように、レチクルＲの一部を局所的に加熱する、あるいはレチクルＲの一部を冷却し、他の一部を加熱しても良い。一例として、温調装置として加熱、あるいは加熱及び冷却が可能な温調装置を用い、マスク（レチクル）の表面の温度分布に応じた熱伝達率分布に従って温調装置によりマスクが、上述のように温度調整されるように、制御装置が、温調装置を制御するようにすることができる。ここで、上記実施形態と同様に、気体（ＣＤＡ等）を吹き付ける装置の場合、その気体の温度を装置内温度より高く設定することで、マスク（レチクル）の加熱（加温）も行うことができる。また、近接デバイスにより、マスク（レチクル）の温度調整を行う場合、例えば冷却、加熱など温度制御を自由に行える半導体素子であるペルチェモジュールを用いることができる。このペルチェモジュールに直流電流を流すことで、素子の両面に温度差が発生し、低温側で吸熱、高温側で発熱が起こり、ペルチェモジュールの低温側から高温側へと熱を押し上げる（すなわちヒートポンプの役目をする）。また、電流の極性を変えるだけでポンピングする熱の方向を変え、また与える電流の大きさを変えることで、ポンピングされる熱量の大きさを変えることができる。

また、上記実施形態では、温調気体とパージガスとが同一ガスである場合について説明したが、これに限らず、パージガスと温調気体とは異なる種類のガスであっても良い。

なお、上記実施形態において、レチクルＲの温度を計測する、例えば放射温度計などを設け、該放射温度計で計測される温度に基づきレチクルＲに与えられる熱量を予測し、その結果に基づいて平均熱伝達率分布の目標ｈ_０（ｙ）を定めることとしても良い。

また、上記実施形態では、第１のパージ空間１８１及び第２のパージ空間１８２が、ともにＣＤＡでパージされる場合について説明したが、これに限らず、第１のパージ空間１８１と第２のパージ空間１８２とで用いるパージガスの種類を異ならせても良い。また、パージガスとしては、ＣＤＡのように水蒸気を含む割合が通常の空気に比べて小さいガスを用いても良いが、これに限らず、ヘイズ原因物質、例えば硫酸アンモニウム又は炭酸アンモニウム、炭化水素、カルボン酸、シアヌル酸、又は他の炭素を含有する分子などの分子状汚染物質を含まず、かつ照明光ＩＬを殆ど吸収しない、窒素やヘリウムなどの希ガスを、パージガスとして用いても良い。

なお、上記実施形態では、レチクルステージＲＳＴのＸＹ平面内の位置情報をレチクルエンコーダシステム７０により求める（計測する）場合について例示したが、これに限らず、レチクルエンコーダシステム７０に代えて、あるいはレチクルエンコーダシステム７０とともに、干渉計システムを用いて計測しても良い。

なお、上述の実施形態の露光装置は、液体（水）を介さずにウエハＷの露光を行うドライタイプの露光装置であったが、これに限らず、上記実施形態を、例えば国際公開第９９／０４９５０４号、欧州特許出願公開第１,４２０,２９８号明細書、国際公開第２００４／０５５８０３号、米国特許第６,９５２,２５３号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置に適用することもできる。また、例えば米国特許出願公開第２００８／００８８８４３号明細書などに開示される、液浸露光装置などにも、適用することができる。

また、上記実施形態では、露光装置が、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置であるものとしたが、これに限らず、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどであっても良い。さらに、例えば米国特許第６，５９０，６３４号明細書、米国特許第５，９６９，４４１号明細書、米国特許第６，２０８，４０７号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも上記実施形態を適用できる。また、例えば国際公開第２００５／０７４０１４号などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材（例えば、基準マーク、及び／又はセンサなど）を含む計測ステージを備える露光装置にも適用が可能である。

また、上記実施形態の露光装置における投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系は屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

また、照明光ＩＬとしては、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）に限らず、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの他の真空紫外光は勿論、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光、あるいは超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（波長４３６ｎｍのｇ線、波長３６５ｎｍのｉ線等）を用いることも可能である。また、真空紫外光としては、例えば米国特許第７,０２３,６１０号明細書などに開示されているように、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外域に波長変換した高調波を用いても良い。

さらに、例えば米国特許第６，６１１，３１６号明細書などに開示されているように、２つのレチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上で合成し、１回のスキャン露光によってウエハ上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも上記実施形態を適用することができる。

なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体（エネルギビームが照射される露光対象の物体）はウエハに限られるものではなく、ガラスプレート、セラミック基板、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。

また、上記実施形態の露光装置は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置（パターン形成装置）及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

本発明の露光装置は、物体上にパターンを転写するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。

２８…温調気体供給装置、５０…主制御装置、８４_１〜８４_４…吹き出し口、１００…露光装置、１１０Ａ,１１０Ｂ…冷却部材、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＩＯＰ…照明ユニット、ＩＬ…照明光、ＰＬ…投影光学系。

Claims (23)

1. パターンが形成されたマスクを照明光により照明しつつ、前記マスクと物体とを同期して走査方向に駆動して前記パターンを前記物体上に転写する露光装置であって、
   前記マスクを保持して前記所定方向に移動する移動体と；
   前記移動体上に保持された前記マスクに対向して配置された温調部材を有し、前記マスクを温度調整する温調装置と；
   前記パターンの転写時に、前記マスクの表面の温度分布に応じた熱伝達率分布に従って前記温調装置により前記マスクが温度調整されるように、前記温調装置を制御する制御装置と；を備える露光装置。
2. 前記マスクの表面の温度分布に応じた熱伝達率分布は、前記マスクの表面の温度分布の目標と前記マスクの滞在確率分布とから定められる請求項１に記載の露光装置。
3. 前記マスクの表面の温度分布は、前記熱伝達率分布と前記滞在確率分布との畳み込み積分から得られる前記マスクの表面上での平均熱伝達率分布より定まり、
   前記熱伝達率分布は、前記マスクの表面の温度分布の目標から定まる前記平均熱伝達率分布と前記滞在確率分布との逆畳み込み積分から求められる請求項２に記載の露光装置。
4. 前記マスクの表面の温度分布の目標は、前記マスクの光透過率分布に基づいて定められる請求項３に記載の露光装置。
5. 前記マスクの滞在確率分布は、前記温調部材に対する前記移動体の相対速度の逆数により定められる請求項２〜４のいずれか一項に記載の露光装置。
6. 前記温調部材は、前記照明光の照射領域を除く、前記移動体の前記走査方向の移動ストローク内に配置される請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装置。
7. 前記温調部材は、前記走査方向に関して前記照明領域の一側と他側にそれぞれ少なくとも各１つ配置される請求項６に記載の露光装置。
8. 前記温調部材は、前記マスクの滞在確率の高い位置に配置される請求項６又は７に記載の露光装置。
9. 前記温調装置は、前記温調部材に前記走査方向関して離れて配置された複数の吹き出し口から温調気体を吹き出し、
   前記制御装置は、前記熱伝達率分布に応じて前記温調気体の温度と吹き出し量との少なくとも一方を調整する請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
10. 前記吹き出し口は、前記マスクの前記走査方向と垂直な方向の全域に渡って配置される請求項９に記載の露光装置。
11. 前記移動体の前記走査方向の移動ストローク内の照明領域を含む部分にはパージ空間が形成され、
    前記温調気体として、前記マスクのヘイズを抑制するため前記パージ空間内に供給されるパージガスと同一種類のガスが用いられる請求項９又は１０に記載の露光装置。
12. 前記温調部材は、前記マスクに対向して２次元配列された複数のペルチェ素子を含み、
    前記制御装置は、前記熱伝達率分布に応じて前記複数のペルチェ素子の温度及び前記マスクとの間隔の少なくとも一方を調整する請求項１〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
13. パターンが形成されたマスクを照明光により照明しつつ、前記マスクと物体とを同期して走査方向に駆動して前記パターンを前記物体上に転写する露光方法であって、
    前記走査方向に移動する移動体上に保持された前記マスクに対向して配置された温調部材を用いて、前記パターンの転写時に、前記マスクの表面の温度分布に応じた熱伝達率分布に従って前記マスクを温度調整する露光方法。
14. 前記マスクの表面の温度分布に応じた熱伝達率分布は、前記マスクの表面の温度分布の目標と前記マスクの滞在確率分布とから定められる請求項１３に記載の露光方法。
15. 前記マスクの表面の温度分布は、前記熱伝達率分布と前記滞在確率分布との畳み込み積分から得られる前記マスクの表面上での平均熱伝達率分布より定まり、
    前記熱伝達率分布は、前記マスクの表面の温度分布の目標から定まる前記平均熱伝達率分布と前記滞在確率分布との逆畳み込み積分から求められる請求項１４に記載の露光方法。
16. 前記マスクの表面の温度分布の目標は、前記マスクの光透過率分布に基づいて定められる請求項１５に記載の露光方法。
17. 前記マスクの滞在確率分布は、前記温調部材に対する前記移動体の相対速度の逆数により定められる請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の露光方法。
18. 前記温調部材は、前記照明光の照射領域を除く、前記移動体の前記走査方向の移動ストローク内に配置される請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の露光方法。
19. 前記温調部材は、前記走査方向に関して前記照明領域の一側と他側にそれぞれ少なくとも各１つ配置される請求項１８に記載の露光方法。
20. 前記温調部材は、前記マスクの滞在確率の高い位置に配置される請求項１８又は１９に記載の露光方法。
21. 前記熱伝達率分布に従って、前記温調部材に前記走査方向関して離れて配置された複数の吹き出し口のそれぞれから吹き出される温調気体の温度と噴出量の少なくとも一方を調整する請求項１３〜２０のいずれか一項に記載の露光方法。
22. 前記温調気体として、前記移動体の前記走査方向の移動ストローク内の照明領域を含むパージ空間内に前記マスクのヘイズを抑制するために供給されるパージガスと同一種類のガスが用いられる請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の露光方法。
23. 請求項１３〜２２のいずれか一項に記載の露光方法を用いて物体上にパターンを転写することと；
    前記パターンが転写された前記物体を現像することと；を含むデバイス製造方法。

Images