JP2014078572A - 光学素子調整装置、光学装置、並びに露光方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば光の照射に伴って生じる複数の光学素子間の温度変化特性の差、又は一つの光学素子内での温度差を抑制する。
【解決手段】レンズＬ３の温度変化特性の調整装置２８であって、レンズＬ３を保持するレンズホルダ３６Ａと、温度制御された液体Ｃｏが流れる配管部１８Ｂを収容する温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４と、レンズホルダ３６Ａと、温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４との間の熱伝導の時定数又は熱抵抗を調整するブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｄと、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、光学素子の調整技術、この調整技術を用いる光学装置、その調整技術を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。

半導体デバイス等の電子デバイス（マイクロデバイス）を生産するためのフォトリソグラフィ工程で用いられる、いわゆるステッパー又はスキャニングステッパーなどの露光装置においては、常に一定の条件下で例えばウエハ（基板又は感応基板）の露光を行うために、露光を行う本体部は、温度制御された清浄な気体が供給される環境チャンバ内に収容されている。さらに、露光光の照射によって投影光学系の光学素子の温度が上昇し、これによって投影光学系の光学性能（収差及び解像度等）が変動するのを抑制するため、投影光学系の鏡筒部には温度制御された液体を循環させる機構が設けられている（例えば特許文献１参照）。

これらの露光装置においては、投影光学系の光学性能を高く維持するとともに、単位時間当たりに処理できるウエハの枚数（スループット）を増加させることも求められている。スループットを向上させる方法の１つに露光光の強度（露光強度）を上昇させる方法がある。この方法を用いることにより、１枚のウエハ当たりの照射時間を短縮することができ、処理速度を向上できる。

特開２０１１−１１９３７８号公報

しかしながら、１枚のウエハの処理に必要な露光光のエネルギー量及びこれに付随して投影光学系の光学素子に吸収されるエネルギー量は、露光強度に依らずほとんど一定であるため、露光強度を上昇させて単位時間当たりに処理するウエハの枚数を増やすことは、単位時間当たりにその光学素子に吸収されるエネルギー量も増加するという問題をもたらす。

このように光学素子に吸収されるエネルギー量が増加すると、例えば投影光学系の構成や照明条件等に応じて、単に投影光学系の全体を温度制御するのみでは除去できない、複数の光学素子間の温度変化特性の差及び／又は一つの光学素子内での温度分布（最高及び最低温度の差）が所定の許容範囲を超えて大きくなる恐れがある。このような温度変化特性の差及び／又は温度分布は、投影光学系の光学性能（収差等）を理想的な状態から変動させて、露光精度が低下する恐れがある。

本発明の態様は、このような課題に鑑み、例えば光の照射に伴って生じる複数の光学素子間の温度変化特性の差、又は一つの光学素子内での温度差を抑制することを目的とする。

本発明の第１の態様によれば、光学素子の調整装置であって、その光学素子を保持する保持部と、温度制御された被温度制御部と、その保持部の少なくとも一部と、その被温度制御部の少なくとも一部との間の熱伝導の時定数を調整する温度制御部と、を備える光学素子調整装置が提供される。
また、第２の態様によれば、光学素子の調整装置であって、その光学素子を保持する保持部と、温度制御された被温度制御部と、その保持部の少なくとも一部と、その被温度制御部の少なくとも一部との間の熱抵抗を調整する温度制御部と、を備える光学素子調整装置が提供される。

また、第３の態様によれば、複数の光学素子を鏡筒で保持する光学装置において、その複数の光学素子のうち少なくとも一つの光学素子を調整するために、第１又は第２の態様の光学素子調整装置を備える光学装置が提供される。
また、第４の様態によれば、照明系からの露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、その照明系及びその投影光学系中の少なくとも一つの光学素子を調整するために、第１又は第２の態様の光学素子調整装置を備える露光装置が提供される。

また、第５の様態によれば、照明系からの露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、その照明系の照明条件を設定し、その設定された照明条件に応じて、その照明系及びその投影光学系中の少なくとも一つの光学素子を保持する保持部と、該保持部に対応して配置されて温度制御された被温度制御部との間の熱伝導の時定数の分布を調整する露光方法が提供される。

また、第６の態様によれば、照明系からの露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、その照明系及びその投影光学系中の少なくとも一つの光学素子を通過する光の状態を示す情報に基づいて、その光学素子を保持する保持部の少なくとも一部と、該保持部に対応して配置されて温度制御された被温度制御部の少なくとも一部との間の熱抵抗を調整する露光方法が提供される。

また、第７の態様によれば、第４の態様の露光装置、又は第５若しくは第６の態様の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成されたその基板を処理することと、を含む製造方法が提供される。

本発明の態様によれば、光学素子の保持部の少なくとも一部と、被温度制御部の少なくとも一部との間の熱伝導の時定数、又は熱抵抗を調整することによって、例えば光の照射に伴って生じる当該光学素子と他の光学素子との間の温度変化特性の差、又は当該光学素子内での温度差を抑制することができる。

実施形態の一例に係る露光装置の概略構成を示す図である。 （Ａ）は図１中の調整装置を示す光軸方向から見た断面図、（Ｂ）は図２（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図である。 （Ａ）はレンズホルダと温度制御ブロックとのギャップを変えた状態を示す断面図、（Ｂ）は温度変化特性の例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は投影光学系中のレンズが熱変形した状態を示す図、（Ｃ）及び（Ｄ）はそれぞれ図４（Ａ）及び（Ｂ）に対応する投影光学系の収差の経時変化の例を示す図である。 （Ａ）は温度変化特性の調整動作の一例を示すフローチャート、（Ｂ）は温度分布の調整動作の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）は変形例に係る調整装置を示す断面図、（Ｂ）は実施形態の他の例に係る調整装置を示す光軸方向から見た断面図である。 実施形態のさらに他の例に係る調整装置を示す光軸方向から見た断面図である。 電子デバイスの製造方法の一例を示すフローチャートである。

本発明の好ましい実施形態の一例につき図１〜図５（Ａ）を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの概略構成を示す。露光装置ＥＸは、スキャニングステッパー（スキャナー）よりなる走査露光型の投影露光装置である。露光装置ＥＸは、投影光学系ＰＬを備えており、以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行にＺ軸を取り、これに直交する面（本実施形態ではほぼ水平面に平行な面）内でレチクルＲとウエハＷとが相対走査される方向にＹ軸を、Ｚ軸及びＹ軸に直交する方向にＸ軸を取って説明する。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸の回りの回転方向をそれぞれθｘ方向、θｙ方向、及びθｚ方向として説明する。

露光装置ＥＸは、露光光（露光用の照明光）ＩＬを発生する光源（不図示）と、その露光光ＩＬでレチクルＲ（マスク）を照明する照明光学系ＩＬＳと、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲから射出された露光光ＩＬにより半導体ウエハ（以下、単にウエハという。）Ｗの表面にレチクルＲのパターンの一部の像を形成する投影光学系ＰＬと、ウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を制御するコンピュータよりなる主制御系１０と、を備えている。露光装置ＥＸの本体部（露光光ＩＬでレチクルＲ及び投影光学系ＰＬを介してウエハＷを露光する部分）は、温度制御された清浄な気体が供給されている環境チャンバ（不図示）の内部に収容されている。露光光ＩＬとしては一例としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が使用されているが、露光光ＩＬとしては、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波、又は水銀ランプの輝線なども使用できる。

照明光学系ＩＬＳは、例えば米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号明細書などに開示されているように、照明光学系ＩＬＳの瞳面における露光光ＩＬの光量分布を円形領域、輪帯状の領域、２極領域、４極領域、又は他の種々の領域で光量（光強度）が大きくなる分布に設定可能な光量分布設定部、露光光ＩＬの光量分布を均一化するオプティカルインテグレータ、視野絞り、及びコンデンサ光学系等を備えている。照明光学系ＩＬＳは、その視野絞りで規定されるレチクルＲの回路パターンが形成されたパターン面（下面）の例えばＸ方向に細長い照明領域を均一な照度分布の露光光ＩＬで照明する。

レチクルＲはレチクルステージＲＳＴのＸＹ面に平行な上面に真空吸着等により保持され、レチクルステージＲＳＴは、レチクルベース（不図示）の上面で例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系１２によって、ＸＹ平面内で微少駆動可能であると共に、走査方向（Ｙ方向）に指定された走査速度で駆動可能である。
レチクルステージＲＳＴの移動面内の位置情報（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む）は、レチクルステージ駆動系１２内のレーザ干渉計によって例えば０．５〜０．１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。そのレーザ干渉計の計測値は、主制御系１０に送られる。主制御系１０は、その計測値に基づいてレチクルステージ駆動系１２を制御することで、レチクルステージＲＳＴの位置及び速度を制御する。

また、レチクルステージＲＳＴの下方に配置された投影光学系ＰＬは、鏡筒部３０と、鏡筒部３０内に所定の位置関係で保持された前群光学系ＰＬＡ及び後群光学系ＰＬＢとを含み、一例として前群光学系ＰＬＡと後群光学系ＰＬＢとの間に投影光学系ＰＬの瞳面が形成され、この瞳面又はこの近傍の位置に開口絞り（不図示）が配置されている。投影光学系ＰＬは、一例として両側テレセントリックで所定の縮小の投影倍率β（βは例えば１／４、又は１／５倍など）を有する屈折光学系である。照明光学系ＩＬＳからの露光光ＩＬによってレチクルＲの照明領域が照明されると、レチクルＲを通過した露光光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介して照明領域内のレチクルＲの回路パターンの縮小像が、ウエハＷの一つのショット領域の露光領域（照明領域と共役な領域）に形成される。ウエハＷは、シリコン等の半導体からなる直径が２００〜４５０ｍｍ程度の円板状の基材の表面にフォトレジスト（感光剤）を所定厚さで塗布した基板を含む。

また、投影光学系ＰＬの前群光学系ＰＬＡ中の一部のレンズを例えばレンズＬ１，Ｌ２として、後群光学系ＰＬＢ中の一部のレンズを例えばレンズＬ３，Ｌ４とする。本実施形態のように縮小投影の投影光学系ＰＬにおいては、一般に前群光学系ＰＬＡ中のレンズＬ１，Ｌ２に比べて、後群光学系ＰＬＢ中のレンズＬ３，Ｌ４は小型で軽量になる。言い換えると、レンズＬ１〜Ｌ４の硝材の比熱がほぼ同じとすると、レンズＬ１，Ｌ２に比べて、レンズＬ３，Ｌ４は、単位温度（１Ｋ）だけ温度を上昇させるのに必要な熱エネルギーである熱容量［Ｊ／Ｋ］が小さいことになる。

また、レンズＬ１，Ｌ２はリング状のレンズホルダ３２Ａ，３２Ｂに保持され、レンズＬ３，Ｌ４はリング状のレンズホルダ３６Ａ，３６Ｂに保持され、一例として、レンズホルダ３２Ａ，３２Ｂ，３６Ａ，３６Ｂはそれぞれ例えば熱膨張率が小さい金属製の鏡筒部３０の内側に固定されている。レンズホルダ３２Ａ〜３６Ｂは、例えばチタン、ステンレス、又はアルミニウム系セラミックスのような熱膨張率が小さく熱伝導率の高い材料から形成されている。

さらに、露光光ＩＬの照射エネルギーによる投影光学系ＰＬ内の光学素子（レンズＬ１〜Ｌ４等）の温度の上昇を抑制するため、鏡筒部３０の内面に、可撓性及びある程度の伸縮性を持ち、熱伝導率の高い例えば合成樹脂製の配管部１８Ｂがほぼ螺旋状に設置され、配管部１８Ｂの上端部及び下端部がそれぞれ供給配管１８Ａ及び回収配管１８Ｃを介して液体の循環装置１６に連結されている。供給配管１８Ａ、配管部１８Ｂ、及び回収配管１８Ｃから冷却用の液体Ｃｏの流路１８が形成されている。露光装置ＥＸの稼働時に、主制御系１０の制御のもとで、循環装置１６は、所定温度に制御された液体Ｃｏを所定流量で供給配管１８Ａを介して配管部１８Ｂに供給し、配管部１８Ｂ内を流れた液体Ｃｏを回収配管１８Ｃを介して回収するという動作を継続して行う。液体Ｃｏとしては、純水、フッ素系液体、又は冷媒等が使用可能である。

一例として、レンズＬ１，Ｌ２に関しては、鏡筒部３０の内面にレンズホルダ３２Ａ，３２Ｂに密着するように、それぞれ配管部１８Ｂ（液体Ｃｏ）を収納しているリング状の温度制御ブロック３４Ａ，３４Ｂが固定されている。そして、レンズＬ３，Ｌ４に関しては、レンズホルダ３６Ａ，３６Ｂと鏡筒部３０との間に、それぞれ配管部１８Ｂ（液体Ｃｏ）を収納している全体としてほぼリング状の温度制御ブロック３８Ａ，３８Ｂが配置されている（詳細後述）。温度制御ブロック３４Ａ，３４Ｂ，３８Ａ，３８Ｂも、レンズホルダ３２Ａ等と同様の熱膨張率が小さく熱伝導率の高い材料から形成されている。温度制御ブロック３４Ａ，３４Ｂ，３８Ａ，３８Ｂとこれらの中の配管部１８Ｂ（液体Ｃｏ）との境界部は、熱浴部又は温度一定とみなせる境界ともみなすことができる。

このため、循環装置１６から配管部１８Ｂに冷却用の液体Ｃｏが供給されている期間では、温度制御ブロック３４Ａ，３４Ｂ及び３８Ａ，３８Ｂの温度はほぼその液体Ｃｏと同じ温度に維持される。また、露光光ＩＬが照射されていない場合には、レンズＬ１，Ｌ２（レンズホルダ３４Ａ，３４Ｂ）及びレンズＬ３，Ｌ４（レンズホルダ３６Ａ，３６Ｂ）の温度も、それぞれ温度制御ブロック３４Ａ，３４Ｂ，３８Ａ，３８Ｂを介してほぼその液体Ｃｏと同じ温度に維持される。その後、露光光ＩＬの照射が開始されると、レンズＬ１，Ｌ２の温度は次第にその液体Ｃｏの温度（Ｔｉとする）よりも高いある飽和温度Ｔａまで上昇し、同様にレンズＬ３，Ｌ４の温度も次第にその温度Ｔｉよりも高いある飽和温度Ｔｂまで上昇する。なお、レンズＬ１，Ｌ２において露光光ＩＬがある割合で吸収されているため、例えば投影倍率があまり小さくないような条件では、レンズＬ３，Ｌ４に入射する際の露光光ＩＬの単位体積当たりの照射エネルギーはレンズＬ１，Ｌ２に入射する際に比べて必ずしも高いとは限らない。そして、投影光学系ＰＬは、例えば露光光ＩＬの照射エネルギーによる変形（熱変形）によって前群光学系ＰＬＡで生じる収差（熱収差）を、同様に熱変形した後群光学系ＰＬＢで補償できるように設計及び製造されている。

しかしながら、上述のように本実施形態のレンズＬ３，Ｌ４は、レンズＬ１，Ｌ２に比べて熱容量が小さいため、単に一定の温度に制御された度制御ブロック３８Ａ，３８Ｂ，３４Ａ，３４Ｂを介して温度制御を行っていても、レンズＬ１，Ｌ２の温度変化特性（ひいては熱変形の状態）とレンズＬ３，Ｌ４の温度変化特性とが異なっている恐れがある。温度変化特性とは、一例としてレンズ（又はレンズ及びレンズホルダ）の熱伝導に伴う温度変化の時定数である。この温度変化の時定数をτ［ｓｅｃ］、そのレンズの熱容量をＣＨ［Ｊ／Ｋ］、そのレンズと熱の出入りがある部材との間の熱抵抗をＲＨ［Ｋ・ｓｅｃ／Ｊ］とすると、所定の比例係数（例えば２π）を除いて次の関係がある。

τ＝ＣＨ・ＲＨ …（１）
従って、仮にそのレンズの熱容量が分かっているときには、温度変化の時定数τと式（１）から熱抵抗ＲＨを算出することができる。
また、レンズＬ１，Ｌ２とレンズＬ３，Ｌ４とで温度変化の時定数が互いに異なっていると、これらのレンズＬ１〜Ｌ４の温度がそれぞれの飽和温度に達するまでの間で、前群光学系ＰＬＡで生じる収差を、後群光学系ＰＬＢで補償しきれなくなって、投影光学系ＰＬの収差（熱収差）が目標とする範囲から外れる恐れがある。これを防止するためには、投影光学系ＰＬの設計及び製造時に、レンズＬ１，Ｌ２とレンズＬ３，Ｌ４とで温度変化の時定数が一致するようにしておけばよいが、レンズの熱容量や熱抵抗の計算誤差があるとともに、使用するレチクルのパターン（透過率分布）によっても時定数が微妙に変化する恐れもある。

そこで、本実施形態の投影光学系ＰＬは、レンズＬ４，Ｌ３の温度変化の時定数をレンズＬ１，Ｌ２の温度変化の時定数に所定の許容範囲内で一致させるための調整装置２８を備え、露光装置ＥＸは調整装置２８の制御等を行う制御部４４を備えている。なお、制御部４４は、調整装置２８の一部とみなすことも可能である。また、説明の便宜上、以下では調整装置２８はレンズＬ３の時定数をレンズＬ２の時定数（ほぼレンズ１の時定数に等しい）に合わせるものとして説明するが、レンズＬ４の時定数をレンズＬ２の時定数に合わせる装置（不図示）も設けられている。調整装置２８は、レンズＬ３を保持するレンズホルダ３６Ａ、温度制御ブロック３８Ａ、レンズＬ２のレンズホルダ３４Ｂ及びレンズホルダ３６Ａの温度を計測する温度センサ４０Ｕ，４０Ａ、及びレンズホルダ３６Ａと温度制御ブロック３８Ａとの間の熱伝導の時定数を調整する調整部４２（図１では不図示）を備えている。温度センサ４０Ａ，４０Ｕとしては、白金抵抗測温体、サーミスタ、又は熱電対等を使用できる。温度センサ４０Ａ，４０Ｕの計測値は制御部４４に供給され、制御部４４は、主制御系１０の制御のもとで、それらの温度の計測値に基づいて調整部４２を駆動してレンズＬ３の時定数又は熱抵抗を制御する（詳細後述）。

また、露光装置ＥＸが、液浸法を適用した露光を行う場合には、例えば米国特許出願公開第２００７／２４２２４７号明細書等に開示されているように、局所液浸機構（不図示）から投影光学系ＰＬの最も像面側（ウエハＷ側）の光学素子とウエハＷとの間に露光光ＩＬを透過する液体が供給される。なお、液浸タイプの露光装置としない場合には、上記の局所液浸機構は設けなくともよい。

また、ウエハステージＷＳＴは、ベース盤ＷＢのＸＹ面に平行な上面に載置され、例えば平面モータ、又は直交する２組のリニアモータを含むウエハステージ駆動系１４によってＸ方向及びＹ方向等に駆動可能である。ウエハステージＷＳＴの移動面内の位置情報（Ｘ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む）は、ウエハステージ駆動系１４内のレーザ干渉計及び／又は回折格子を用いるエンコーダ装置によって例えば０．５〜０．１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。さらにウエハＷの表面のＺ位置の分布はオートフォーカスセンサ（不図示）によって計測されている。主制御系１０は、それらの計測値に基づいてウエハステージ駆動系１４を制御することで、ウエハステージＷＳＴの位置、速度、及びウエハＷの高さ等を制御する。さらに、露光装置ＥＸは、レチクルＲ及びウエハＷのアライメントを行うための計測機構及びセンサ（不図示）も備えている。

露光装置ＥＸの露光時には、先ずレチクルＲ及びウエハＷのアライメントが行われる。その後、レチクルＲへの露光光ＩＬの照射を開始して、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンの一部の像をウエハＷの表面の一つのショット領域に投影しつつ、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを投影光学系ＰＬの投影倍率βを速度比としてＹ方向に同期して移動（同期走査）する走査露光動作によって、そのショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。その後、ウエハステージＷＳＴを介してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作と、上記の走査露光動作とを繰り返すことによって、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷの全部のショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。

次に、本実施形態の投影光学系ＰＬ中のレンズＬ３の時定数の調整装置２８につき詳細に説明する。
図２（Ａ）は図１中のレンズＬ３及び調整装置２８を示す断面図である。図２（Ａ）において、図１の温度制御ブロック３８Ａは、９０°よりも僅かに小さい開き角の円弧状で互いにほぼ等しい形状の４個の温度制御ブロック３８Ａ１，３８Ａ２，３８Ａ３，３８Ａ４に分割されている。図２（Ａ）のＡＡ線に沿う断面図である図２（Ｂ）に示すように、各温度制御ブロック３８Ａ１，３８Ａ３はそれぞれ液体Ｃｏが流れる配管部１８Ｂを収容する断面形状がコの字型の第１部材４６Ａ，４６Ｃと、その配管部１８Ｂを固定するように第１部材４６Ａ，４６Ｃに連結された第２部材４８Ａ，４８Ｃとを有する。他の温度制御ブロック３８Ａ２，３８Ａ４も同様に構成されている。また、レンズＬ３は、レンズホルダ３６Ａの円筒部３６Ａａ内で例えば周囲の３箇所で支持され、固定リング３７Ａで固定されている。レンズホルダ３６Ａの外周部は投影光学系ＰＬの鏡筒部３０の内面に固定されている。レンズホルダ３６ＡのレンズＬ３に近い位置に温度センサ４０Ａが固定され、温度センサ４０Ａの計測値が制御部４４に供給されている。

そして、４個の温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４は、レンズホルダ３６Ａの円筒部３６Ａａを囲むように、ほぼ等間隔で可撓性及びある程度の伸縮性を持つ配管部１８Ｂによって連結されている。すなわち、配管部１８Ｂは、図１のレンズＬ２に対応する温度制御ブロック３４Ｂの内部を通り、図２（Ａ）の温度制御ブロック３８Ａ１の上端部の開口部１９Ａから順次、温度制御ブロック３８Ａ１，３８Ａ４，３８Ａ３，３８Ａ２の内部を通り、温度制御ブロック３８Ａ２の下端部の開口部１９Ｂを通って図１のレンズＬ４に対応する温度制御ブロック３８Ｂ側に引き回されている。

また、図２（Ａ）に示すように、一例として、鏡筒部３０の外面に固定された本体部５１Ａと、本体部５１Ａに対して出し入れされるように駆動される直動型のスピンドル５１Ｂとから、例えば電動式のデジタルマイクロメータのようなブロック制御装置５０Ａが構成されている。スピンドル５１Ｂの先端部は温度制御ブロック３８Ａ１の外面に固定され、ブロック制御装置５０Ａで温度制御ブロック３８Ａ１のレンズＬ３の半径方向の位置を制御することで、温度制御ブロック３８Ａ１とレンズホルダ３６Ａの円筒部３６Ａａとのギャップｇ１を調整することができる。そして、ギャップｇ１を調整することで、レンズＬ３と温度制御ブロック３８Ａ１との間の熱抵抗を調整でき、ひいてはレンズＬ３の温度変化の時定数を調整できる。例えばギャップｇ１を大きくすると、熱抵抗が大きくなるため、式（１）から温度変化の時定数も大きくなる。これに対して、ギャップｇ１を小さくすると、熱抵抗が小さくなるため、温度変化の時定数も小さくなる。なお、以下では温度制御ブロック３８Ａ１等と円筒部３６Ａａとのギャップを単に温度制御ブロック３８Ａ１等とレンズホルダ３６Ａとのギャップ（間隙又は間隔）という。

図２（Ａ）において、他の温度制御ブロック３８Ａ２，３８Ａ３，３８Ａ４に対してもそれぞれブロック制御装置５０Ａと同様に、温度制御ブロック３８Ａ２〜３８Ａ４とレンズホルダ３６Ａとのギャップｇ２，ｇ３，ｇ４を調整し、ひいてはレンズＬ３の温度変化の時定数（熱抵抗）を調整するブロック制御装置５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄが設けられている。ブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｄから図１の調整部４２が構成されている。ブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｄにはそれぞれ温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４の駆動量（ひいてはギャップｇ１〜ｇ４）を計測可能な例えばアブソリュート型のエンコーダが内蔵され、その駆動量の計測値が図１の制御部４４に供給されている。制御部４４は、その計測値に基づいてブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｄの駆動量を制御する。本実施形態の調整装置２８は、一例として温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４を、レンズホルダ３６Ａとのギャップｇ１〜ｇ４が同じ状態で（ｇ１＝ｇ２＝ｇ３＝ｇ４）ほぼ一体的に駆動する。これによって、レンズＬ３の温度変化の時定数（ひいては熱抵抗）はレンズＬ３全体としてほぼ均一に調整される。

次に、本実施形態の露光装置ＥＸにおいて、調整装置２８を用いてレンズＬ３の温度変化特性（時定数）を調整する動作の一例につき図５（Ａ）のフローチャートを参照して説明する。この動作は主制御系１０によって制御される。
まず、図５（Ａ）のステップ１０２において、図１の露光装置ＥＸの循環装置１６によって投影光学系ＰＬ内の配管部１８Ｂに対する温度制御された液体Ｃｏの循環を開始する。そして、露光対象の実デバイス用の回路パターンが形成されたレチクルＲをレチクルステージＲＳＴにロードする（ステップ１０４）。さらに、温度センサ４０ＵによるレンズＬ２のレンズホルダ３２Ｂ（第１のレンズホルダ）の温度Ｔ１の計測、及び温度センサ４０ＡによるレンズＬ３のレンズホルダ３６Ａ（第２のレンズホルダ）の温度Ｔ２の計測を開始し、計測値を所定のサンプリングレートで制御部４４に取り込む（ステップ１０６）。そして、照明光学系ＩＬＳからレチクルＲに対する露光光ＩＬの照射を開始する（ステップ１０８）。これにより、レチクルＲを通過した露光光ＩＬが投影光学系ＰＬを通過する。

その後、制御部４４では、例えば２つの時点での温度Ｔ１，Ｔ２の計測値からレンズＬ２及びＬ３の温度変化の時定数τ１，τ２を算出する（ステップ１１０）。なお、例えば３つ以上の時点での温度の計測値からその時定数を算出してもよい。
例えば、レンズＬ２の温度Ｔ１が初期値Ｔｉから飽和温度Ｔａに向かって図３（Ｂ）の曲線Ａ１のように変化し、レンズＬ３の温度Ｔ２が初期値Ｔｉから飽和温度Ｔｂに向かって曲線Ａ３のように変化するものとする。なお、曲線Ａ２は、レンズＬ３の温度Ｔ２の時定数が温度Ｔ１の時定数と同じ場合の温度Ｔ２の変化を表している。図３（Ｂ）の横軸は露光光ＩＬの照射開始からの経過時間ｔであり、縦軸は温度Ｔである。この場合、曲線Ａ１，Ａ２の温度Ｔ１，Ｔ２は時定数τ１，τ２を用いて次のように表すことができる。

Ｔ１＝Ｔｉ＋（Ｔａ−Ｔｉ）｛１−exp(−ｔ／τ１）｝ …（２）
Ｔ２＝Ｔｉ＋（Ｔｂ−Ｔｉ）｛１−exp(−ｔ／τ２）｝ …（３）
このとき、温度の初期値Ｔｉは既知の値であり、例えば時間ｔが０及びｔ１のときの温度Ｔ１，Ｔ２の計測値から、制御部４４は、式（２）中のレンズＬ２の時定数τ１及び飽和温度Ｔａと、式（３）中のレンズＬ３の時定数τ２及び飽和温度Ｔｂとを算出できる。

そして、制御部４４は、レンズＬ３の時定数τ２がレンズＬ２の時定数τ１に対して予め定められている許容範囲内で一致するかどうかを判定する（ステップ１１２）。ここでは時定数τ２が時定数τ１に対してその許容範囲内で一致していないとすると、動作はステップ１１４に移行して、制御部４４は、時定数τ２を時定数τ１に近づけるように、図３（Ａ）に示すように、ブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｄを同時に駆動して、レンズＬ３のレンズホルダ３６Ａと温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４とのギャップを調整する。その後、動作はステップ１１０に戻り、制御部４４は、例えば時間ｔがｔ１及びｔ２（＞ｔ１）のときの温度Ｔ２の計測値から、式（３）中のレンズＬ３の時定数τ２及び飽和温度Ｔｂを算出する。なお、レンズＬ２の時定数τ１及び飽和温度Ｔａは変化しないため、再度計測する必要はない。

その後、制御部４４は、再びレンズＬ３の時定数τ２がレンズＬ２の時定数τ１にその許容範囲内で一致するかどうかを判定する（ステップ１１２）。このようにステップ１１４及び１１０の動作を繰り返すことで、図３（Ｂ）の曲線Ａ３で示すように、レンズＬ３の時定数τ２がレンズＬ２の時定数τ１にその許容範囲内で一致するようになる。このときに、動作はステップ１１２からステップ１１６に移行して、照明光学系ＩＬＳからの露光光ＩＬの照射が停止され、制御部４４は、このときのレンズホルダ３６Ａと温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４とのギャップ（ｇＲ１とする。）を内部の記憶装置に記憶し、時定数（ひいては熱抵抗）の調整が終了したことを主制御系１０に知らせる。この後、露光装置ＥＸでは、主制御系１０の制御のもとで、所定ロット数のウエハに対して順次、レチクルＲのパターンの像の走査露光が行われる（ステップ１１８）。

この露光中に、露光光ＩＬの照射エネルギーによって、投影光学系ＰＬの前群光学系ＰＬＡのレンズＬ１，Ｌ２が図４（Ａ）の点線の曲線Ｌ２Ａのように変形すると、ほぼ同じ時定数で前群光学系ＰＬＡのレンズＬ３，Ｌ４が曲線Ｌ３Ａのように変形する。また、レンズＬ１，Ｌ２の温度が上昇してレンズＬ１，Ｌ２の屈折率が大きくなり、前群光学系ＰＬＡで露光光ＩＬが大きく曲げられるようになったとしても、レンズＬ３，Ｌ４の温度も上昇してレンズＬ３，Ｌ４の屈折率も大きくなり、後群光学系ＰＬＢでも露光光ＩＬが大きく曲げられるため、投影光学系ＰＬ全体としての収差は良好な状態に維持される。すなわち、露光開始後の経過時間ｔに応じて、前群光学系ＰＬＡの収差Ｄｉｓが図４（Ｃ）の曲線Ａ１１のように次第にある飽和値に近づいても、後群光学系ＰＬＢの収差Ｄｉｓは曲線Ａ１２のように曲線Ａ１１とほぼ逆の特性で変化するため、投影光学系ＰＬ全体としての収差Ｄｉｓ（曲線Ａ１３で表される曲線Ａ１１，Ａ１２間の残差）はほぼ０である。従って、露光開始直後からレンズＬ２，Ｌ３の温度がそれぞれの飽和温度になるまでの期間でも、投影光学系ＰＬの収差がほぼ０であり、レチクルＲのパターンの像を高精度にウエハＷに露光できる。

これに対して、例えばレンズＬ３の時定数がレンズＬ２の時定数より許容範囲を超えて小さい場合、露光光ＩＬの照射エネルギーによって、図４（Ｂ）の点線の曲線Ｌ３Ｂで示すように、レンズＬ１，Ｌ２に比べてレンズＬ３，Ｌ４の温度が高くなり変形量も大きくなる。そして、レンズＬ３，Ｌ４の屈折率が大きくなり、後群光学系ＰＬＢで露光光ＩＬが大きく曲げられるため、投影光学系ＰＬ全体としての収差が大きくなる。すなわち、経過時間ｔに応じて、前群光学系ＰＬＡの収差Ｄｉｓが図４（Ｄ）の曲線Ｂ１のように変化すると、後群光学系ＰＬＢの収差Ｄｉｓは曲線Ｂ２のように急激に変化するため、投影光学系ＰＬ全体としての収差Ｄｉｓ（曲線Ｂ３で表される残差）は大きくなる。従って、露光開始直後からレンズＬ２，Ｌ３の温度がそれぞれの飽和温度になるまでの期間で、投影光学系ＰＬの収差が許容範囲から外れる恐れがある。

その後、別のレチクルのパターンを露光する場合には、例えばステップ１０２〜１１４の動作を実行することで、そのレチクルに応じて投影光学系ＰＬ内のレンズＬ３の時定数をレンズＬ２に合わせるようにしてもよい。そして、再びレチクルＲのパターンを露光する場合には、調整装置２８の温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４とレンズホルダ３６Ａとのギャップを制御部４４に記憶されているギャップｇＲ１に設定することによって、調整工程を行うことなく、投影光学系ＰＬの収差を抑制してレチクルＲのパターンを露光できる。

本実施形態の効果等は以下の通りである。
本実施形態の露光装置ＥＸは投影光学系ＰＬを備え、投影光学系ＰＬは、レンズＬ３（光学素子）の温度変化特性としての熱伝導の時定数の調整を行う調整装置２８を備えている。そして、調整装置２８は、レンズＬ３を保持するレンズホルダ３６Ａ（保持部）と、温度制御された液体Ｃｏが流れる配管部１８Ｂを収容する温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４（被温度制御部）と、レンズホルダ３６Ａと温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４との間の熱伝導の時定数を調整するブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｄ（温度制御部）と、を備えている。

また、式（１）から熱伝導の時定数τは熱抵抗ＲＨの関数であるため、ブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｄは、レンズホルダ３６Ａと、温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４との間の熱抵抗を調整する温度制御部とみなすこともできる。
本実施形態によれば、レンズＬ３の時定数を例えば投影光学系ＰＬ内の別のレンズＬ２の時定数に対して許容範囲内で一致させることによって、露光光ＩＬの照射エネルギーによって生じる２つのレンズＬ２，Ｌ３間の温度変化特性の差（ここでは時定数の差）を小さくすることができ、投影光学系ＰＬの収差を小さくでき、解像度を向上できる。

また、本実施形態の投影光学系ＰＬは、複数のレンズＬ１〜Ｌ４を鏡筒部３０で保持する光学装置であって、その複数のレンズのうちレンズＬ３の時定数（ひいては熱抵抗）を調整するために、その調整装置２８を備えている。本実施形態の投影光学系ＰＬ及び露光装置ＥＸによれば、調整装置２８によって投影光学系ＰＬの収差を小さくできるため、レチクルＲのパターンの像を高精度にウエハＷに露光できる。

また、本実施形態の露光装置ＥＸによる露光方法は、投影光学系ＰＬ中のレンズＬ３を通過する露光光ＩＬの状態を示す情報であるレンズホルダ３６Ａの温度を温度センサ４０Ａで計測し（ステップ１０６）、この計測結果から算出される時定数に基づいて、レンズＬ３のレンズホルダ３６Ａとこれに対応して配置された温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４との間の時定数（ひいては熱抵抗）を調整している（ステップ１１４）。この露光方法によれば、実際の露光光ＩＬの情報に基づいてレンズＬ３と温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４との間の熱抵抗を高精度に調整できる。

また、上記の調整動作では、レンズＬ３の温度変化の時定数（熱抵抗）を調整しているが、レンズＬ３の飽和温度Ｔｂを調整したい場合には、調整装置２８の製造段階で、図２（Ａ）の温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４のレンズホルダ３６Ａの円筒部３６Ａａに対向する部分のコーティング膜の材料や厚さを調整しておいてもよい。
なお、上記の実施形態では以下のような変形が可能である。上記の実施形態では、温度制御ブロック３８Ａを４つのブロック３８Ａ１〜３８Ａ４に分割しているが、分割数は任意であり、例えば温度制御ブロック３８Ａを２分割して、２分割された部分とレンズホルダ３６Ａとのギャップを調整するようにしてもよい。

また、液体Ｃｏが流れる配管部１８Ｂは鏡筒部３０内に螺旋状に配置されているが、液体Ｃｏが流れる複数の配管部を鏡筒部３０内に光軸ＡＸに沿ってほぼ平行に配置するようにしてもよい。
また、上記の実施形態では、レンズＬ３の時定数（熱抵抗）を調整するために、温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４とレンズホルダ３６Ａとのギャップを調整しているが、図６（Ａ）の変形例の調整装置２８Ａで示すように、温度制御ブロック３８Ａ１，３８Ａ３等とレンズホルダ３６Ａとの光軸ＡＸ方向の相対的な位置ずれ量（ひいては対向している部分の面積）を調整してもよい。

図６（Ａ）において、鏡筒部３０の内面に固定されたベース部５３Ａと、ベース部５３Ａに対してＺ方向にスライドするように駆動される可動部５３Ｂとから、例えば超音波モータ方式のブロック制御装置５２Ａが構成されている。可動部５３Ｂは温度制御ブロック３８Ａ１に連結されており、可動部５３Ｂを介して温度制御ブロック３８Ａ１をＺ方向に変位させることによって、温度制御ブロック３８Ａ１とレンズＬ３のレンズホルダ３６Ａの円筒部との対向部の面積を変化させて、レンズＬ３の温度変化の時定数、ひいては熱抵抗を制御できる。同様に、温度制御ブロック３８Ａ３及び他の温度制御ブロック（不図示）もブロック制御装置５２Ａと同様のブロック制御装置５２Ｃ等によって、Ｚ方向に変位させることができる。調整装置２８Ａを用いても、レンズＬ３の時定数（熱抵抗）を容易に調整できる。さらに、調整装置２８Ａは、ブロック制御装置５２Ａ等をコンパクトにまとめることができ、調整装置２８Ａを小型化できる。

なお、図２（Ａ）の実施形態のブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｄの駆動による温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４の半径方向（レンズＬ３の半径方向）の位置調整と、この変形例のブロック制御装置５２Ａ，５２Ｃ等による温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４とレンズホルダ３６Ａの円筒部との対向部の面積変化とを組み合わせて、レンズＬ３の時定数（熱抵抗）を調整することもできる。このように温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４を２次元的に移動することで、調整装置の設計の自由度を向上させながら、より詳細に（高精度に）時定数又は熱抵抗を制御することができる。

次に、実施形態の他の例につき図６（Ｂ）を参照して説明する。本実施形態は、反射屈折光学系よりなる投影光学系（ＰＬＡとする）を備えた露光装置において、投影光学系ＰＬＡ中の凹面鏡（不図示）の上流又は下流にあるレンズＬ５の時定数（熱抵抗）を調整するものである。以下、図６（Ｂ）において、図２（Ａ）に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図６（Ｂ）は、本実施形態のレンズＬ５の時定数（熱抵抗）の調整装置２８Ｂを示す。図６（Ｂ）において、レンズＬ５は、凹面鏡（不図示）の上流又は下流にあり、レンズＬ５を通過する露光光ＩＬの照射領域５６は、光軸ＡＸに対して偏心した領域（回転非対称な領域）となることがある。このため、露光を継続すると、露光光ＩＬの照射エネルギーの分布によってレンズＬ５が回転非対称な形状に変形し、その後の光学系では補償ができにくい収差が発生する恐れがある。そこで、本実施形態の調整装置２８Ｂは、レンズＬ５の温度分布を調整するために、レンズＬ５の時定数（熱抵抗）の分布を調整する。

調整装置２８Ｂは、レンズＬ５を保持するリング状のレンズホルダ３６Ｃと、レンズホルダ３６Ｃを囲むように配置されて内部に液体Ｃｏが流れる配管部１８Ｂを収納する温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４と、投影光学系ＰＬＡの鏡筒部３０Ａに固定されて、温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４とレンズホルダ３６Ｃとのギャップを互いに独立に調整するブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｄと、ブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｄに対応してレンズホルダ３６Ｃの裏面に固定された温度センサ４０Ａ〜４０Ｄとを備えている。レンズホルダ３６Ｃは鏡筒部３０Ａに固定されている。温度センサ４０Ａ〜４０Ｄの計測値が制御部（不図示）に供給され、この制御部は一例としてそれらの計測値に基づいてブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｄを介して温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４とレンズホルダ３６Ｃとのギャップを調整する。

また、図６（Ｂ）のレンズＬ５の照射領域５６は、一例として温度制御ブロック３８Ａ２，３８Ａ３の境界部に近接した領域であるとする。この場合、露光を継続すると、温度センサ４０Ｂ，４０Ｃで計測されるレンズホルダ３６Ｃの温度が温度センサ４０Ａ，４０Ｄの計測値よりも高くなる。そこで、その制御部は、温度センサ４０Ｂ，４０Ｃで計測される温度が低くなるように、すなわち温度制御ブロック３８Ａ２，３８Ａ３とレンズホルダ３６Ｃ（レンズＬ５）との間の熱抵抗を小さくして、温度変化の時定数が部分的に小さくなるように、ブロック制御装置５０Ｂ，５０Ｃを介して温度制御ブロック３８Ａ２，３８Ａ３とレンズホルダ３６Ｃとのギャップを温度制御ブロック３８Ａ１，３８Ａ４とレンズホルダ３６Ｃとのギャップよりも小さくする。そして、この動作を温度センサ４０Ｂ，４０Ｃで計測される温度が温度センサ４０Ａ，４０Ｄの計測値にほぼ一致するまで続けることによって、レンズＬ５の温度分布はほぼ回転対称になり、発生する収差も後の光学系で容易に補償することができる。従って、反射屈折光学系よりなる投影光学系ＰＬＡを使用する場合でも、投影光学系ＰＬＡの光学性能を高く維持できる。

なお、本実施形態でもブロック制御装置５０Ａ等の代わりに図６（Ａ）のスライド式のブロック制御装置５２Ａ等を使用してもよい。また、レンズＬ５の代わりに、又はレンズＬ５の時定数（熱抵抗）の調整とともに、凹面鏡（不図示の反射部材）の時定数（熱抵抗）を調整するために調整装置２８Ｂと同様の調整装置を使用してもよい。
次に、実施形態のさらに別の例につき図７を参照して説明する。本実施形態は、屈折光学系又は反射屈折光学系よりなる投影光学系（ＰＬＡとする）を備えた露光装置において、投影光学系ＰＬＡの瞳面、この面と共役な面、又はこれらの面（以下、瞳面等という。）の近傍に配置されたレンズＬ６の時定数（熱抵抗）の分布を調整するものである。以下、図７において、図２（Ａ）に対応する部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図７は、本実施形態のレンズＬ６の時定数（熱抵抗）の調整装置２８Ｃを示す。図７において、レンズＬ６は、投影光学系ＰＬＡの瞳面等に配置されているため、例えば照明条件が４極照明である場合には、レンズＬ６を通過する露光光ＩＬの照射領域は、例えば光軸ＡＸを挟むようにＸ方向及びＹ方向に配置された４つの偏心した領域５８Ａ〜５８Ｄとなる。このため、露光を継続すると、露光光ＩＬの照射エネルギーの分布によってレンズＬ６のＸ方向及びＹ方向の両端部の温度が高くなり、それらの間の温度が低くなり、レンズＬ６が複雑な形状に変形し、その後の光学系では補償ができにくい高次の収差が発生する恐れがある。そこで、本実施形態の調整装置２８Ｃは、レンズＬ６の温度分布を調整するために、レンズＬ６の時定数（熱抵抗）の分布を調整する。

調整装置２８Ｃは、レンズＬ６を保持するリング状のレンズホルダ３６Ｄと、レンズホルダ３６Ｄを囲むように配置されて内部に液体Ｃｏが流れる配管部１８Ｂを収納する例えば８個のほぼ同一形状の温度制御ブロック５４Ａ〜５４Ｈと、投影光学系ＰＬＡの鏡筒部３０Ａに固定されて、温度制御ブロック５４Ａ〜５４Ｈとレンズホルダ３６Ｄとのギャップを互いに独立に調整するブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｈと、ブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｈに対応してレンズホルダ３６Ｄの裏面に固定された温度センサ４０Ａ〜４０Ｈとを備えている。レンズホルダ３６Ｄは鏡筒部３０Ａに固定されている。温度制御ブロック５４Ａ〜５４Ｈは、それぞれ図２（Ａ）の温度制御ブロック３８Ａ１等を円周方向に２分割したものであり、温度制御ブロック５４Ｂ，５４Ｃに配管部１８Ｂを通す開口部１９Ａ，１９Ｂが設けられている。温度センサ４０Ａ〜４０Ｈの計測値が制御部（不図示）に供給され、この制御部は一例としてそれらの計測値に基づいてブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｇを介して温度制御ブロック５４Ａ〜５４Ｈとレンズホルダ３６Ｃとのギャップを調整する。

本実施形態の調整動作の一例につき図５（Ｂ）のフローチャートを参照して説明する。まず、露光装置（不図示）のレチクルステージに露光対象のレチクル（不図示）がロードされ（ステップ１２２）、照明光学系の照明条件が、レンズＬ６上で例えば図７の領域５８Ａ〜５８Ｄで光強度が高くなる４極照明に設定される（ステップ１２４）。このとき、調整装置２８Ｃの制御部（不図示）は、予め領域５８Ａ〜５８ＤでのレンズＬ６の温度を低くするように、ブロック制御装置５０Ｄ，５０Ｂ，５０Ｈ，５０Ｆを介して領域５８Ａ〜５８Ｄに近い位置にある温度制御ブロック５４Ｄ，５４Ｂ，５４Ｈ，５４Ｄとレンズホルダ３６Ｄとのギャップを小さく設定し、時定数（熱抵抗）を小さくする。

この状態で露光光ＩＬの照射を開始してレチクルのパターンの像を投影光学系ＰＬＡを介してウエハに露光する（ステップ１２８）。この際に、レンズＬ６の熱変形が少ないため、投影光学系ＰＬの収差変動が小さく、レチクルのパターンを高精度にウエハに露光できる。
また、本実施形態において、露光中に温度センサ４０Ａ〜４０Ｈを介して調整装置２８Ｃの制御部でレンズホルダ３６Ｄの温度分布をモニタしていてもよい。そして、その温度分布が許容範囲を超えて変動している場合には、温度が高い部分の温度制御ブロック５４Ａ〜５４Ｈとレンズホルダ３６Ｄとのギャップを小さくしてもよい。これによって、レンズＬ６の温度分布をより均一にして、より高精度に露光を行うことができる。

なお、上記の各実施形態では、光学素子（レンズＬ３等）の温度変化又は熱伝導の時定数τを調整するために、実質的に熱抵抗ＲＨを調整している。
これに関して、式（１）によれば、時定数τを調整するには、光学素子の熱容量ＣＨを制御してもよい。そこで、光学素子が例えばレンズである場合、レンズの大きさを実際に使うレンズ領域よりも大きめに作っておくことで、レンズの熱容量を調整してもよい。さらに、レンズの周りに別素材の材料を付けて、レンズの熱容量を調整してもよい。

なお、上記の各実施形態では、温度センサ４０Ａ〜４０Ｈによるレンズホルダ３６Ａ，３６Ｃ，３６Ｄの温度の計測値に基づいて、ブロック制御装置５０Ａ〜５０Ｈ（及び／又は５２Ａ，５２Ｃ）を介して温度制御ブロック３８Ａ１〜３８Ａ４，５４Ａ〜５４Ｈと、レンズホルダ３６Ａ，３６Ｃ，３６Ｄとのギャップ（及び／又は対向部の面積）を調整している。この他の例として、例えば投影光学系ＰＬ内の配管部１８Ｂ内の液体Ｃｏ（例えば冷媒）の温度を複数の位置で計測する温度センサを設け、これによって計測される液体Ｃｏの温度に基づいてそのギャップ（及び／又は対向部の面積）を調整することもできる。また、例えば図７の例では、時定数（熱抵抗）の調整対象のレンズＬ６自体の温度又は温度分布を計測する一つ又は複数の温度センサ（又は非接触で温度分布を計測する赤外線センサ等の放射温度計）を設け、この温度センサによって計測されるレンズＬ６自体の温度又は温度分布に基づいてそのギャップ（及び／又は対向部の面積）を調整することもできる。

また、上記の実施形態の露光装置ＥＸ又は露光方法を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図８に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたレチクル（マスク）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置（露光方法）によりレチクルのパターンを基板（感光基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施例の露光装置ＥＸ（露光方法）を用いてレチクルのパターンの像を基板（ウエハ）に転写し、その基板を現像するリソグラフィ工程と、そのパターンの像が転写されたその基板をそのパターンの像に基づいて加工する工程（ステップ２２４のエッチング等）とを含んでいる。この際に、上記の実施形態によれば、投影光学系ＰＬ等の収差（熱収差）を抑制できるため、電子デバイスを高精度に製造できる。

なお、上記の実施形態の調整装置２８〜２８Ｃは、投影光学系中の光学素子の調整を行う場合だけではなく、例えば照明光学系ＩＬＳ中の光学素子の温度変化の時定数又は熱抵抗を調整する場合にも適用することができる。
また、本発明は、上述の走査露光型の投影露光装置（スキャナ）の他に、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ等）にも適用できる。

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光装置にも適用することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。

ＥＸ…露光装置、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、ＩＬＳ…照明系、ＰＬ…投影光学系、Ｃｏ…冷却用の液体、Ｌ３…レンズ、１６…液体の循環装置、１８Ｂ…配管部、２８…レンズの調整装置、３０…鏡筒部、３６Ａ…レンズホルダ、３８Ａ１〜３８Ａ４…温度制御ブロック、４０Ａ…温度センサ、４４…調整装置の制御部、５０Ａ〜５０Ｄ…ブロック制御装置

Claims (16)

1. 光学素子の調整装置であって、
   前記光学素子を保持する保持部と、
   温度制御された被温度制御部と、
   前記保持部の少なくとも一部と、前記被温度制御部の少なくとも一部との間の熱伝導の時定数を調整する温度制御部と、
   を備えることを特徴とする光学素子調整装置。
2. 光学素子の調整装置であって、
   前記光学素子を保持する保持部と、
   温度制御された被温度制御部と、
   前記保持部の少なくとも一部と、前記被温度制御部の少なくとも一部との間の熱抵抗を調整する温度制御部と、
   を備えることを特徴とする光学素子調整装置。
3. 前記温度制御部は、前記保持部の少なくとも一部と前記被温度制御部の少なくとも一部との間の位置関係を調整することを特徴とする請求項２に記載の光学素子調整装置。
4. 前記温度制御部は、前記保持部の少なくとも一部と前記被温度制御部の少なくとも一部との前記光学素子の光軸を横切る面内における間隔を調整することを特徴とする請求項２又は３に記載の光学素子調整装置。
5. 前記温度制御部は、前記保持部の少なくとも一部と前記被温度制御部の少なくとも一部との前記光学素子の光軸方向における相対的な位置ずれ量を調整することを特徴とする請求項２又は３に記載の光学素子調整装置。
6. 複数の光学素子を鏡筒で保持する光学装置において、
   前記複数の光学素子のうち少なくとも一つの光学素子を調整するために、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学素子調整装置を備えることを特徴とする光学装置。
7. 前記光学素子調整装置で調整される光学素子は、前記光学装置の瞳面又はこの近傍に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光学装置。
8. 前記複数の光学素子は、凹面反射鏡を含み、
   前記光学素子調整装置で調整される光学素子は、前記凹面反射鏡の上流又は下流に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光学装置。
9. 照明系からの露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
   前記照明系及び前記投影光学系中の少なくとも一つの光学素子を調整するために、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学素子調整装置を備えることを特徴とする露光装置。
10. 照明系からの露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、
    前記照明系の照明条件を設定し、
    前記設定された照明条件に応じて、前記照明系及び前記投影光学系中の少なくとも一つの光学素子を保持する保持部と、該保持部に対応して配置されて温度制御された被温度制御部との間の熱伝導の時定数の分布を調整する、ことを特徴とする露光方法。
11. 前記照明系で設定される照明条件は、前記照明系の瞳面における光量分布が回転非対称な分布となる条件であることを特徴とする請求項１０に記載の露光方法。
12. 照明系からの露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法において、
    前記照明系及び前記投影光学系中の少なくとも一つの光学素子を通過する光の状態を示す情報に基づいて、
    前記光学素子を保持する保持部の少なくとも一部と、該保持部に対応して配置されて温度制御された被温度制御部の少なくとも一部との間の熱抵抗を調整することを特徴とする露光方法。
13. 前記光学素子を通過する光の状態を示す情報は、前記露光光による前記パターンの照明条件及び前記パターンの回折光の分布情報の少なくとも一方に基づいて決定されることを特徴とする請求項１２に記載の露光方法。
14. 前記光学素子を通過する光の状態を示す情報は、前記露光光を計測する計測器によって計測された情報に基づいて決定されることを特徴とする請求項１２に記載の露光方法。
15. 請求項９に記載の露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
    を含むデバイス製造方法。
16. 請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の露光方法を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された前記基板を処理することと、
    を含むデバイス製造方法。

Images