JP4474871B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子や液晶表示装置等のデバイス製造工程において、マスクのパターン像をウエハ等の基板上に投影露光する露光装置に関するものである。

半導体デバイス又は液晶表示デバイス等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターン像を、投影光学系を介して感光基板上の各ショット領域に投影する投影露光装置が使用されている。
上記の投影光学系は、投影レンズ（複数の光学部材（レンズ等）を含む）と、該投影レンズを保持する鏡筒とを備えている。通常、この投影光学系には、外部より熱を受けると、投影レンズ自体の熱変形や屈折率変化、又は鏡筒の熱変形に起因した投影レンズのズレなどの不具合が発生し、投影光に悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、従来では、温度調節器によって冷媒温度を制御しながら発熱部位に冷媒を循環させて冷却を行う方法が採用されており、例えば、特願２００３−２２８５号明細書には、投影光学系やレチクルステージに要求される温度範囲に応じて、それぞれ第１及び第２の制御系を個別に設定し、各機器に要求される制度での温度制御を可能とした露光装置が記載されている。

しかしながら、上述した従来の技術には、以下のような問題が存在する。
通常、投影光学系には、鏡筒の側面部に温調部が設けられている。ところが、投影光学系の射出側（像面側）先端部、即ち、鏡筒の射出側近傍には、ウエハ等の基板を保持しつつ移動させる基板ステージが設置されており、該基板ステージからの発熱や、基板ステージの移動動作に伴う空気の流れの変化に起因して、鏡筒の射出側に保持された投影レンズの温度が変化しやすいという問題がある。特に、前記射出側に位置する投影レンズは、フォーカス変動に敏感であるため、フォーカスの安定性への影響が大きい。
更に、鏡筒の入射側近傍（投影光学系の入射側（物体側）近傍）においても、レチクルを保持しつつ移動させるレチクルステージが設置されており、上記と同様に、鏡筒の入射側に位置する投影レンズの温度が変化しやすいという問題がある。特に、この入射側に位置する投影レンズは、ディストーション変化に敏感であるため、ディストーションの安定性への影響が大きい。

また、投影光学系は、通常、露光装置本体の骨格であるコラムに、鏡筒の側面部に付設されたフランジを載置させることで露光装置に搭載されている。この場合、鏡筒は、コラムに穿設された貫通孔に貫装され、貫通孔の壁面と、鏡筒の側面部との間には空間が形成されるために、この空間に、ステージ等の発熱源からの熱が淀みやすいという問題がある。
更に、鏡筒側面のフランジと、コラムのフランジ載置面との間に隙間が形成されている場合、基板ステージの周囲が特別に空調され、圧力が露光装置の他の領域に比べて高めに設定されていることに起因して、基板ステージ付近の空気は、上記の空間を通過し、射出側から入射側へ抜けていくと考えられる。このため、上記と同様に、空間内に熱を帯びた空気が溜まりやすく、例えば、メンテナンス等で基板ステージにアクセスする時など、圧力関係が変化により空気の流れが変わり、鏡筒の周囲温度が変化することによって、投影レンズの温度安定性に影響が出る可能性がある。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、投影光学系における投影レンズの温度安定性を向上させることが可能な露光装置を提供することを特徴としている。

上記の目的を達成するために、本発明は、実施の形態を示す図１乃至図７に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の露光装置は、投影レンズを保持する鏡筒（５）を備えた投影光学系（ＰＬ）を有する露光装置（１）において、前記投影レンズの入射部及び射出部の少なくとも一方の温度を制御する第１の温調機構（１３，１４）を備えることを特徴としている。 従って、本発明の露光装置によれば、投影レンズの入射部及び射出部の少なくとも一方には第１の温調機構（１３，１４）が設けられているので、基板ステージ側、若しくはレチクルステージ側より晒される熱から投影光学系ＰＬを断熱させ、鏡筒（５）の入射側及び射出側に保持された投影レンズの温度変化を抑制させることが可能となる。

また、本発明の露光装置は、第１の温調機構（１３，１４）は、鏡筒（５）のうち前記入射部及び射出部を保持している部分の少なくとも一方の周囲部（５ａ，５ｂ）に設けられていることを特徴としている。
従って、鏡筒（５）のうち前記入射部及び射出部を保持している部分の少なくとも一方の周囲部（５ａ，５ｂ）に第１の温調機構（１３，１４）を備えているので、効率良く基板ステージ側、若しくはレチクルステージ側より晒される熱から投影光学系ＰＬを断熱させ、鏡筒（５）の入射側及び射出側に保持された投影レンズの温度変化を抑制させることが可能となる。

また、本発明の露光装置は、周囲部（５ａ，５ｂ）とは異なる鏡筒（５）の側面部には、前記投影レンズの、前記入射部及び射出部以外の部分の温度を制御する第２の温調機構（１２ａ，１２ｂ）が設けられており、第１の温調機構（１３，１４）と、第２の温調機構（１２ａ，１２ｂ）とは、同一の制御系で温度制御されることを特徴としている。
従って、第１の温調機構（１３，１４）は、第２の温調機構（１２ａ，１２ｂ）とは、同一の制御系で温度制御されるので、制御系統及び循環系統を単純化し、コストを抑えつつ、効率良く投影光学系（ＰＬ）を断熱させ、鏡筒（５）の入射側及び射出側に保持された投影レンズの温度変化を抑制させることが可能となる。

また、本発明の露光装置は、周囲部（５ａ，５ｂ）とは異なる鏡筒（５）の側面部には、前記投影レンズの、前記入射部及び射出部以外の部分の温度を制御する第２の温調機構（１２ａ，１２ｂ）が設けられており、第１の温調機構（１３，１４）と、第２の温調機構（１２ａ，１２ｂ）とは、互いに独立した制御系（２１，２２，２７，２８）で温度制御されることを特徴としている。
従って、第１の温調機構（１３，１４）は、第２の温調機構（１２ａ，１２ｂ）とは、独立した制御系で温度制御されるので、投影光学系（ＰＬ）の各部分をそれぞれ最適な温度に設定し、効率良く投影光学系（ＰＬ）を断熱させ、鏡筒（５）の入射側及び射出側に保持された投影レンズの温度変化を抑制させることが可能となる。

また、本発明の露光装置は、周囲部（５ａ，５ｂ）には、第１の温調機構（１３，１４）に加えて、第１の温調機構（１３，１４）に連接され、且つ、前記投影レンズの入射部及び射出部の少なくとも一方の側面を覆うように配設された遮蔽部材（４０，４１）を備えることを特徴としている。
従って、鏡筒（５）の周囲部（５ａ，５ｂ）には、遮蔽部材（４０，４１）が設けられているので、基板ステージ（ＷＳＴ）若しくはレチクルステージ（ＲＳＴ）に起因した熱を帯びた空気に鏡筒（５）が晒されることを防止することができる。更に、遮蔽部材（４０，４１）は、第１の温調機構（１３，１４）に連接されており、温度が調整されているので、投影光学系（ＰＬ）を断熱させ、鏡筒（５）の入射側及び射出側に保持された投影レンズの温度変化を効率良く抑制させることが可能となる。

また、本発明の露光装置は、投影レンズを保持する鏡筒（５）を備えた投影光学系（ＰＬ）を有する露光装置において、前記投影レンズの入射部及び射出部の少なくとも一方の側面部に沿って、該側面部を覆う遮蔽部材を備えることを特徴としている。
従って、鏡筒（５）の周囲部（５ａ，５ｂ）には、遮蔽部材（５０，５１）が設けられているので、基板ステージ（ＷＳＴ）若しくはレチクルステージ（ＲＳＴ）に起因した熱を帯びた空気に鏡筒（５）が晒されることを防止することができる。

また、本発明の露光装置は、投影レンズを保持する鏡筒（５）を備えた投影光学系（ＰＬ）と、該投影光学系（ＰＬ）を支持する支持部材（１０）とを有する露光装置（１）において、鏡筒（５）は、支持部材（１０）に穿設された貫通孔（１０ａ）に貫装されてなり、貫通孔（１０ａ）の壁面若しくは貫通孔（１０ａ）内に設置される部材（７０）の側面のいずれかの面と、鏡筒（５）の側面との間に形成される空間（Ｓ，Ｓ_１）を密封する密封部材（３０，７１）を備えることを特徴としている。
従って、貫通孔（１０ａ）の壁面若しくは貫通孔（１０ａ）内に設置される部材（７０）の側面のいずれかの面と、鏡筒（５）の側面との間に形成される空間（Ｓ，Ｓ_１）には密封部材（３０，７１）が設置されているので、空間（Ｓ，Ｓ_１）に基板ステージ（ＷＳＴ）の発熱源から、熱を帯びた空気が導入するのを防止させることが可能となる。従って、空間（Ｓ，Ｓ_１）内の発熱を防ぎ、投影光学系（ＰＬ）の発熱を抑制させることができる。

また、本発明の露光装置は、前記第２の温調機構（１２０，１５０）は、気体層（１１２，１１４）を挟んで、前記投影レンズの、前記入射部及び射出部以外の部分の温度を制御することを特徴としている。
従って、第２の温調機構（１２０，１５０）は断熱部材として機能するので、外部から鏡筒（５）の側面部に対する熱伝達を遮断して、鏡筒（５）の側面部の温度変化を防止することができる。また、第２の温調機構（１２０，１５０）と鏡筒（５）との間には、熱伝導率の小さい気体層（１１２，１１４）が設けられているので、仮に第２の温調機構（１２０，１５０）の温度が変化した場合でも、鏡筒（５）の側面部の急激な温度変化を防止することができる。

また、本発明の露光装置は、被露光基板（Ｗ）を載置する基板ステージ（ＷＳＴ）を取り囲むように配設された、前記投影光学系（ＰＬ）を支持する支持部材（１０）と、該支持部材（１０）によって取り囲まれる基板ステージ空間に対して、所定温度の気体を供給する基板ステージ空間空調機構（２０４）とを備え、該所定温度は、前記露光装置（１）の目標設定温度よりも高く設定されていることを特徴としている。
従って、支持部材（１０）に温度変動が生じた場合でも、支持部材（１０）に設けられた基板干渉計の内部温度と外部温度とをほぼ一致させることができる。これにより、基板干渉計の光路のゆらぎを低減させることが可能になり、基板ステージ（ＷＳＴ）の位置決め精度の低下を防止することができる。

また、本発明の露光装置は、前記投影光学系（ＰＬ）の支持部に対して所定温度の液体を循環させる支持部温調機構（１６０，１７０）を備え、該所定温度が、前記露光装置（１）の目標設定温度よりも低く設定されていることを特徴としている。
従って、液体の温度を制御するための温度センサがレンズ部から若干離れて設置されていても、レンズ部を目標設定温度とすることができる。

本発明では、露光装置における投影光学系の鏡筒の側面部に加えて、入射部及び射出部の周囲部にも温調機構を設置しているので、投影光学系の上部及び下部にそれぞれ設置されている基板ステージ若しくはレチクルステージに起因する熱から投影光学系を断熱させ、鏡筒の入射側及び射出側に保持された投影レンズの温度変化を抑制させることが可能となる。
また、貫通孔の壁面部と、鏡筒に設けられた温調機構の側面部との間に形成される空間には密封部材が設置されているので、空間内に基板ステージの発熱源から、熱を帯びた空気が導入するのを防止させることが可能となる。従って、空間内の発熱を防ぎ、投影光学系の発熱を抑制させることができる。

以下、本発明の露光装置の実施形態を、図１乃至図７を参照して説明する。
ここでは、露光装置として、例えば、レチクルと基板とを一次元方向に同期移動しつつ、レチクルに形成された半導体デバイスの回路パターンを基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式、又はステップ・アンド・スティッチ方式からなる走査露光方式の露光装置等が好適に採用される。

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の一実施形態に係る走査（スキャン）露光タイプの露光装置の全体構成を示す概略図である。
露光装置１は、図１に示すように、露光用照明光（以下、「照明光」と略述する）ＩＬによりマスクとしてのレチクルＲ上の矩形状（或いは円弧状）の照明領域（スリット状の照射領域）を均一な照度で照明する不図示の照明系と、レチクルＲを保持するマスクステージとしてのレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲから射出される照明光ＩＬを基板Ｗ上に投射する投影光学系ＰＬと、基板Ｗを保持する基板ステージＷＳＴとを備えている。

照明光ＩＬとしては、例えば超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光等の遠紫外光（ＤＵＶ光）や、ＡｒＦエキシマレーザ光及びＦ２レーザ光等の真空紫外光（ＶＵＶ光）や、極紫外光（ＥＵＶ光）等が用いられる。

レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ定盤３１上に配置されており、該レチクルステージ定盤３１上で、レチクルＲをＹ軸方向（スキャン露光方向、走査方向）に大きなストロークで直線駆動させるとともに、Ｘ軸方向及びθＺ方向（Ｚ軸回りの回転方向）に関しては微小駆動を可能としている。レチクルステージＲＳＴは、レチクルステージ定盤３１上でＹ軸方向に移動するレチクル粗動ステージ３２と、該レチクル粗動ステージ３２上をＸ、Ｙ、θＺ方向に微少駆動されるレチクル微動ステージ３３とを含んで構成されている。レチクルＲは、レチクル微動ステージ３３に、例えば真空吸着等によって固定されている。

投影光学系ＰＬとしては、例えば、物体面（レチクルＲ）側と像面（基板Ｗ）側の両方がテレセントリックで円形の投影視野を有し、石英や螢石を光学硝材とした屈折光学素子（レンズ素子：以下、「投影レンズ」と表記する）からなり、投影倍率βが１／４（又は１／５）の屈折光学系が使用される。このため、レチクルＲに照明光ＩＬが照射されると、レチクルＲ上の回路パターン領域のうちの照明光ＩＬによって照明された部分からの結像光束が投影光学系ＰＬに入射し、その回路パターンの部分倒立像が投影光学系ＰＬの像面側の円形視野の中央にスリット状に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系ＰＬの結像面に配置された基板Ｗ上の複数のショット領域のうちの、１つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。

基板ステージＷＳＴは、ウエハステージ定盤３４と、移動ステージ３５と、該移動ステージ３５を走査方向（スキャン露光方向）であるＹ軸方向に駆動する不図示の駆動手段と、移動ステージ３５をステップ移動方向であるＸ軸方向に駆動する不図示の駆動手段とを主体として構成されている。

図２は、投影光学系ＰＬの全体構成を示す概略図である。
投影光学系ＰＬには、上記の投影レンズを保持する鏡筒５が備えられており、該鏡筒の側面部には、フランジ６が形成されている。投影光学系ＰＬは、通常、露光装置１の骨格（コラム）を構成する鏡筒定盤（支持部材）１０に穿設された貫通孔１０ａに、光軸方向をＺ方向として上方から貫装されるとともに、フランジ６を載置させることで露光装置に搭載されている。

図２に示すように、フランジ６の設置位置を基準として、鏡筒５の側面部上方及び側面部下方には、それぞれ温調機構（第２の温調機構）１２ａ，１２ｂが設置されている。該温調機構１２ａ，１２ｂは、投影レンズ及び鏡筒の過熱を抑止するための断熱を目的としており、本実施形態では、所定温度に制御された液体（冷媒）を循環させる循環装置を備えた温調機構を採用している。前記冷媒としては、ＨＦＥ（ハイドロ・フルオロ・エーテル）やフロリナートを用いることが可能であるが、地球温暖化係数が低く、オゾン破壊係数がゼロであるため、地球環境保護の観点からＨＦＥが好適に用いられる。また、冷媒としては、これに限られるものではなく、水（不純物が取り除かれた純水が好ましい）を使用しても良い。

更に、本発明では、投影レンズの入射部及び射出部の温度を制御する温調機構を備えることを特徴としている。特に、本実施形態では、図２に示すように、鏡筒５の前記入射部及び射出部を保持している２カ所の周囲部５ａ，５ｂに、それぞれ上記の温調機構１２ａ，１２ｂと同様の方式による温調機構（第１の温調機構）１３，１４を備えている。

図３は、上記各温調機構の構成を示す概略図である。
温調機構１２ａ，１２ｂは、それぞれ循環系Ｃ１及び循環系Ｃ２を備えている。各循環系Ｃ１，Ｃ２に関して、投影光学系ＰＬは、鏡筒５の周りを螺旋状に配管されることで、冷媒による温度調節範囲が広く設定されている。本実施形態では、冷媒が鏡筒５の周りを螺旋状に配された配管を介して上から下へ循環されるように構成したが、これに限らず下から上へ螺旋状に冷媒を循環させるように構成してもよい。下から上へ冷媒を循環させるように構成する方が、空気を溜まらせないようにさせるという観点からみれば、上から下へ循環させる方式よりも好ましい。また、循環系Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ冷媒の温度を適宜調節する温度調節器１７，１８を備えており、更に、投影光学系ＰＬを循環する前の冷媒温度を検出するセンサ（検出機構）１９，２０が設けられている。該センサ１９，２０で検出された検出結果は、それぞれコントローラ２１，２２に出力され、この出力結果に基づいて、温度調節器１７，１８における設定値が決定される。

更に、温調機構１３，１４は、それぞれ循環系Ｃ３及び循環系Ｃ４を備えている。各循環系Ｃ３，Ｃ４に関しては、投影光学系ＰＬは、鏡筒５の周囲部５ａ，５ｂ上にドーナツ状に配管されることで、冷媒による温度調節範囲が広く設定されている。また、循環系Ｃ３，Ｃ４は、循環系Ｃ１及びＣ２と同様に、それぞれ冷媒の温度を適宜調節する温度調節器２３，２４を備えており、更に、投影光学系ＰＬを循環する直前の冷媒温度を検出するセンサ（検出機構）２５，２６が設けられている。該センサ２５，２６で検出された検出結果は、それぞれコントローラ（制御系）２７，２８に出力され、この出力結果に基づいて、温度調節器２３，２４における設定値が決定される。

上記各センサ１９，２０，２５，２６は、直接冷媒温度を計測できるように、流路（配管）の内部に配置することが望ましい。その他、センサの検知部が管の壁面から離間した位置（管の断面の中央付近に検知部が中吊りされた状態）に配置する構成とすることができる。この場合、センサの検知部が管壁に非接触となるので、管壁面を介して外部環境の悪影響を受けづらくなる。また、温度センサは交換可能とする構成としてもよい。この場合、管に挿入口を設け、該挿入口を介して着脱可能とする構成や、溶接等により温度センサを管に固定しておき、温度センサを含む管の一部を交換可能とする構成を採用可能である。更に、管の外表面に温度センサを設置して、管を介して冷媒温度を計測する構成とすることも可能である。

ここで、図２に戻り、本発明の露光装置１では、更に、貫通孔１０ａの壁面部と、鏡筒５に設けられた温調機構１２ｂの側面部との間に形成される空間Ｓを密封する密封部材３０を備えている。該密封部材３０としては、例えば、ＯリングやＶリング等が好適に採用できる。この場合、化学物質による露光装置内部の汚染を抑制するために、材質としては洗浄済みのフッ素ゴムが望ましく、また、密封部材３０の固定には、接着剤を使用せずに、金属で挟み込む方法が望ましい。

次に、露光装置１における各種動作について説明する。
以下、本実施形態では、露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式を採用するものとする。
まず、移動ステージ３５に載置された基板Ｗ上のショット領域を適正露光量（目標露光量）で走査露光するための各種の露光条件が予め設定される。その後、レチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業が行われ、次に、基板Ｗのファインアライメントが行われ、基板Ｗ上の複数のショット領域の配列座標が決定される。

基板Ｗの露光のための準備動作が終了すると、アライメント結果に基づいて、基板Ｗの第１ショットの露光のための走査開始位置に移動ステージ３５が移動される。そして、レチクルステージＲＳＴと基板ステージＷＳＴとのＹ方向の同期走査を開始し、両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの目標走査速度に達すると、照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。

レチクルステージＲＳＴ及び基板ステージＷＳＴ（移動ステージ３５）は、走査露光時にレチクルステージＲＳＴのＹ軸方向の移動速度と基板ステージＷＳＴのＹ軸方向の移動速度とが投影光学系ＰＬの投影倍率（等倍、１／５倍或いは１／４倍）に応じた速度比に維持されるように同期制御される。そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が照明光ＩＬで逐次照明され、パターン領域全面に対する照明が完了することにより、基板Ｗ上の第１ショットの走査露光が終了する。これにより、レチクルＲのパターンが投影光学系ＰＬを介して第１ショットに縮小転写される。

このようにして、第１ショットの走査露光が終了すると、移動ステージ３５がＸ、Ｙ軸方向にステップ移動され、第２ショットの露光のため走査開始位置に移動される。そして、第２ショットに対して上記と同様の走査露光を行う。このようにして、基板Ｗ上のショットの走査露光と次ショット露光のためのステッピング動作とが繰り返し行われ、基板Ｗ上の露光対象ショットの全てにレチクルＲのパターンが順次転写される。

これらの一連の露光処理に関しては、照明光により投影光学系ＰＬに熱が生じ（照明光照射による投影光学系ＰＬでの熱吸収）、アライメント光によりアライメント系ＡＬに熱が生じる（アライメント光照射によるアライメント光学系での熱吸収）。更に、基板ステージＷＳＴ本体モータからの発熱や、移動ステージ３５の移動動作に伴う空気の流れの変化に起因して、鏡筒５の射出側に保持された投影レンズに熱が生じ、同様に、鏡筒５の入射側近傍においても、レチクルを保持しつつ移動させるレチクルステージＲＳＴの影響により、鏡筒５の入射側に位置する投影レンズに熱が生じる。そこで、本発明では、温調機構１２ａ，１２ｂにより、鏡筒５の側面部の断熱を行うとともに、温調機構１３及び温調機構１４により、鏡筒５の入射部及び射出部のそれぞれの周囲部５ａ，５ｂの断熱も実施する。

循環系Ｃ１〜Ｃ４においては、各コントローラ２１，２２，２７，２８がそれぞれセンサ１９，２０，２５，２６の検出結果に基づいて、冷媒を循環させる際の条件（冷媒の温度や流量、流速等）を設定し、各温度調節器１７，１８，２３，２４を制御することで、投影光学系ＰＬを、例えば２３℃±０．０１℃の範囲で温度制御する。なお、冷媒の設定温度は、各温調機構１２ａ，１２ｂ，１３，１４の可動を停止させた後、すぐさま再起動させることが可能なように、露光装置（投影光学系ではなく、露光装置としての）の設定温度、若しくは、温調停止時の温調部の安定温度を目標値とすることが望ましい。一例を挙げると、温調停止時の安定温度が２３．１℃であった場合には、２３．０℃の冷媒を流すのではなく、２３．１℃の冷媒を流すようにすることであり、この場合の目標値は２３．１℃ということになる。

また、本発明の露光装置１では、貫通孔１０ａの壁面部と、鏡筒５に設けられた温調機構１２ｂの側面部との間に形成される空間Ｓは、密封部材３０により密封される。この場合、密封部材３０は、空間Ｓを完全密封するのではなく、基板ステージＷＳＴ付近の空気が空間Ｓを通過して、射出側から入射側へ抜けていくのを抑止するように設置（抑止する場所に配置）すれば良い。

このように、本実施形態の露光装置１は、投影光学系ＰＬの鏡筒５の側面部に加えて、鏡筒５の入射部及び射出部の周囲部５ａ及び５ｂにも温調機構１３及び１４が設けられているので、基板ステージＷＳＴ若しくはレチクルステージＲＳＴに起因する熱から投影光学系ＰＬを断熱させ、鏡筒５の入射側及び射出側に保持された投影レンズの温度変化を抑制させることが可能となる。
また、貫通孔１０ａの壁面部と、鏡筒５に設けられた温調機構１２ｂの側面部との間に形成される空間Ｓには密封部材３０が設置されているので、空間Ｓに基板ステージＷＳＴの発熱源から、熱を帯びた空気が導入するのを防止させることが可能となる。従って、空間Ｓ内の発熱を防ぎ、投影光学系ＰＬの発熱を抑制させることができる。

なお、本実施形態では、鏡筒５の入射部及び射出部の両方の周囲部５ａ，５ｂに温調機構１３及び１４を設置する構成としたが、これに限定されず、どちらか一方の周囲部のみに温調機構を設置する構成としても良い。例えば、レチクルステージＲＳＴよりも可動時間が比較的多く、熱を発生しやすい基板ステージＷＳＴが設置されている射出側の周囲部５ｂにのみ温調機構を設置しても構わない。

また、本実施形態では、４カ所の温調機構１２ａ，１２ｂ，１３，１４をそれぞれ独立して制御する構成としたが、これに限定されるものではない。投影光学系ＰＬの各部分をそれぞれ最適な温度に設定するために、上記の独立させて制御する構成は有用であるが、循環系統及び制御系統が複雑となり、コスト高となる場合は、例えば、循環系統及び制御系統を一系統とし、それぞれの温調部へ分岐させる構成とすることもあり得る。あるいは、温調機構（１２ａ，１２ｂ）を一系統とし、温調機構１３，１４を一系統とすることも可能である。温調機構の循環系や制御系をどのような系統構成にするかは、装置構成上の制約（配置、コスト等）を鑑みて、適宜決定することが可能である。

〔第２の実施形態〕
以下、本発明の露光装置の第２の実施形態について説明する。
本実施形態の露光装置では、投影光学系ＰＬの基本構造は、図２に示す第１の実施形態と同様であるが、鏡筒５の入射側及び射出側の各周囲部５ａ，５ｂには、それぞれ温調機構１３，１４に連接された遮蔽部材を備えることを特徴としている。

図４は、投影光学系ＰＬの拡大断面図であって、図４（ａ）は、鏡筒５の入射側の断面図であり、図４（ｂ）は、鏡筒５の射出側の断面図である。
図４（ａ）に示すように、遮蔽部材４０は、温調機構１３に連接されたリング状の部材であり、鏡筒５の物体側端部５ｃに合わせた形状を有し、また、図４（ｂ）に示すように、遮蔽部材４１は、温調機構１４に連接されたリング状の部材であり、鏡筒５の像面側端部５ｄに合わせた形状を有する。遮蔽部材４０，４１の材質は、例えば、アルミニウム等の、温調機構１３，１４の熱を伝えやすい熱伝導の良好な材料が望ましい。

これにより、鏡筒５の周囲部５ａ及び５ｂには、遮蔽部材４０，４１が設けられているので、例えば、鏡筒５の端部５ｃや端部５ｄの形状に起因して、温調機構を鏡筒５の先端部まで配置することができない場合、基板ステージＷＳＴ若しくはレチクルステージＲＳＴに起因した熱を帯びた空気に鏡筒５が晒されることを防止することができる。更に、遮蔽部材４０，４１は、温調機構１３，１４に連接されており、温度が調整されているので、投影光学系ＰＬを断熱させることができ、たとえ液体を流すことがスペース的に困難な先端部でも、鏡筒５の入射側及び射出側に保持された投影レンズの温度変化を効率良く抑制させることが可能となる。

なお、本実施形態では、鏡筒５の入射側及び射出側の両周囲部５ａ，５ｂに、それぞれ遮蔽部材４０，４１を備える構成としたが、これに限定されるものではなく、どちらか一方の周囲部のみに遮蔽部材を設置する構成としても良い。例えば、レチクルステージＲＳＴよりも可動時間が比較的多く、熱を発生しやすい基板ステージＷＳＴが設置されている射出側の周囲部５ｂにのみ遮蔽部材を設置しても構わない。
また、遮蔽部材４０，４１は、鏡筒５に温調機構１３，１４を固定する締結部材（例えば、ネジ等）と同一の締結部材により固定しても良いし、若しくは、遮蔽部材４０，４１専用の締結部材によって固定しても良い。
更には、遮蔽部材４０，４１を温調機構１３，１４の温調部の一部として、一体に形成する構成もあり得る。

〔第３の実施形態〕
以下、本発明の露光装置の第３の実施形態について説明する。
本実施形態の露光装置では、投影光学系ＰＬにおいて、鏡筒５の側面部の温調機構１２ａ，１２ｂを備える基本構造は、図２に示す第１の実施形態と同様であるが、鏡筒５の入射側及び射出側の各周囲部５ａ，５ｂには、それぞれ温調機構を設置せず、遮蔽部材のみを備えることを特徴としている。

図５は、投影光学系ＰＬの拡大断面図であって、図５（ａ）は、鏡筒５の入射側の断面図であり、図５（ｂ）は、鏡筒５の射出側の断面図である。
図５（ａ）に示すように、遮蔽部材５０は、鏡筒５の側面部に設置された温調機構１２ａに連接されたリング状の部材であり、鏡筒５の端部５ｃに合わせた形状を有し、また、図５（ｂ）に示すように、遮蔽部材５１は、温調機構１２ｂに連接されたリング状の部材であり、鏡筒５の端部５ｄに合わせた形状を有する。遮蔽部材５０，５１の材質は、例えば、アルミニウム等の、温調機構１２ａ，１２ｂの熱を伝えやすい熱伝導の良好な材料が望ましい。

これにより、鏡筒５の周囲部５ａ及び５ｂには、遮蔽部材５０，５１が設けられているので、例えば、鏡筒５の端部５ｃや端部５ｄの形状、もしくは、オートフォーカスセンサ等の配置に起因して、温調機構を鏡筒５の先端部まで配置することができない場合、基板ステージＷＳＴ若しくはレチクルステージＲＳＴに起因した熱を帯びた空気に鏡筒５が晒されることを防止することができる。更に、鏡筒５の各周囲部５ａ，５ｂに温調機構を設置していない場合でも、遮蔽部材５０，５１は、温調機構１２ａ，１２ｂに連接されており、温度が調整されているので、投影光学系ＰＬを断熱させ、鏡筒５の入射側及び射出側に保持された投影レンズの温度変化を効率良く抑制させることが可能となる。

なお、本実施形態では、鏡筒５の入射側及び射出側の両周囲部５ａ，５ｂに、それぞれ遮蔽部材５０，５１を備える構成としたが、これに限定されるものではなく、どちらか一方の周囲部のみに遮蔽部材を設置する構成としても良い。例えば、レチクルステージＲＳＴよりも可動時間が比較的多く、熱を発生しやすい基板ステージＷＳＴが設置されている射出側の周囲部５ｂにのみ遮蔽部材を設置しても構わない。
また、遮蔽部材５０，５１は、鏡筒５に温調機構１２ａ，１２ｂを固定する締結部材（例えば、ネジ等）と同一の締結部材により固定しても良いし、若しくは、遮蔽部材５０，５１専用の締結部材によって固定しても良い。
更には、遮蔽部材５０，５１を温調機構１２ａ，１２ｂの温調部の一部として、一体に形成する構成もあり得る。

〔第４の実施形態〕
以下、本発明の露光装置の第４の実施形態について説明する。
本実施形態の露光装置は、気体層を挟んで前記鏡筒の側面部を包囲する円筒部材を備え、その円筒部材の外周部に、鏡筒の側面部の温度を制御する第２の温調機構を備えていることを特徴とする。

図８は、本実施形態の露光装置１の側面断面図であり、第２の温調機構１２０，１５０の全体構成の説明図である。
本実施形態における露光装置１は、露光チャンバ２００内に設けられている。この露光装置１は、エアマウント３７を介して設置されたベース３６と、そのベース３６上に２次元移動可能に設置されたウエハ（基板）ステージＷＳＴと、ベース３６上に設置され鏡筒５を支持するコラム（ボディ）１０と、そのコラム１０に支持された鏡筒５と、鏡筒５の上部に不図示のコラム（ボディ）を介して設置されたレチクルステージＲＳＴとを有する。なお、ウエハステージＷＳＴ上には、ウエハ（基板）Ｗを保持した状態でＺ軸方向に移動および傾斜可能なレベリングテーブル（不図示）も設けられている。

コラム１０に支持された鏡筒５の入射部および射出部には、第１実施形態と同様の第１の温調機構（上部温調機構１３および下部温調機構１４）が設けられている。この上部温調機構１３および下部温調機構１４は、鏡筒５の入射部および射出部の周囲部に対して、温度制御された冷媒を循環させることにより、当該部分の温度を制御するものである。その具体的な構成は第１実施形態と同様であるから、ここでの詳細な記載は省略する。

一方、鏡筒５の入射側の側面部には、窒素ガス等の気体層１１２を挟んで、円筒部材１１０が設けられている。円筒部材１１０は、ステンレス等の金属材料で構成されている。なお、円筒部材１１０の上端部は鏡筒５の入射側の端面に固定され、円筒部材１１０の下端部はフランジ６の上面に固定されている。これにより、円筒部材１１０の内部に気体層１１２が封止されている。そして、その円筒部材１１０の外周部に、第２の温調機構１２０が装着されている。
また、鏡筒５の射出側の側面部には、窒素ガス等の気体層１１４を挟んで、第２の温調機構１５０が設けられている。第２の温調機構１５０は、鏡筒定盤１０に穿設された貫通孔１０ａの内部に配置されている。なお、第２の温調機構１５０の上端部はフランジ６の下面に固定され、第２の温調機構１５０の下端部は鏡筒５の射出側の端面に固定されている。これにより、第２の温調機構１５０の内部に気体層１１４が封止されている。

図９(ａ)は、円弧状ないし円筒状に形成された第２の温調機構１２０，１５０を平面状に展開した状態の側面図であり、図９(ｂ)は図９(ａ)のＣ−Ｃ線における底面断面図である。
第２の温調機構１２０，１５０は、Ａｌ等の金属材料からなる基板１３２の内面に、パイプ等からなる冷媒流路１３４を配置して構成されている。なお、冷媒流路１３４の端部は温調機１８０（図１６参照）に接続され、ＨＦＥ等の冷媒が冷媒流路１３４の内部を循環するようになっている。冷媒流路１３４は、基板１３２の周方向に沿って蛇行するように配置されている。これにより、基板１３２の全体が冷媒により所定温度に保持され、鏡筒の側面部全体を効率的に温調しうるようになっている。なお冷媒流路１３４の配置は図１０に限られず、基板１３２の上下方向に沿って蛇行するように配置してもよいし、図３に示すようにらせん状に配置してもよい。

図１０は、第２の温調機構１２０，１５０の変形例の説明図であって、図１０(ａ)は、第２の温調機構１２０，１５０を平面状に展開した状態の側面図であり、図１０(ｂ)は図１０(ａ)のＤ−Ｄ線における底面断面図である。
図１０に示すように、基板１４２の内面に形成された溝を蓋部材１４６で封止することにより、第２の温調機構１２０，１５０における冷媒流路１４４を構成してもよい。その溝は、基板１４２の周方向に沿って蛇行するように形成されている。この場合にも、基板１４２の全体が冷媒により所定温度に保持され、鏡筒の側面部全体を効率的に温調しうるようになっている。

なお、第２の温調機構１２０，１５０として、ヒートシンクを採用することも可能である。ヒートシンクは、内部に発砲アルミニウム等が充填されて広大な表面積が確保され、効率的よく熱交換を行うことができるようになっている。このヒートシンクを採用すれば、第２の温調機構１２０，１５０を任意の形状および大きさに形成することが可能になり、また第２の温調機構１２０，１５０の製造コストを低減することが可能になる。

上述した第２の温調機構１２０，１５０は、冷媒等により一定温度に保持されるので、断熱部材として機能する。したがって、第２の温調機構１２０，１５０の外側において温度変化が発生した場合でも、鏡筒５の側面部に対する熱伝達が遮断されて、鏡筒５の側面部の温度変化を防止することができる。また、第２の温調機構１２０，１５０の温度は常に一定に保持されるので、鏡筒５の側面部の温度を一定に制御することができる。なお、第２の温調機構１２０，１５０と鏡筒５との間には、熱伝導率の小さい気体層１１２，１１４が設けられている。したがって、仮に冷媒の温度が変化して、第２の温調機構１２０，１５０の温度が変動した場合でも、鏡筒５の側面部の急激な温度変化を防止することができる。

図１１は、本実施形態の投射光学系ＰＬの斜視図であって、円筒部材１１０に対する第２の温調機構１２０の装着状態の説明図である。
図１１に示すように、上述した円筒部材１１０の側面部には、投影レンズを補修又は調整するための開閉可能な窓部１１５が設けられている。その窓部１１５は、円筒部材側面部の１ヶ所または複数ヶ所に形成されている。そして第２の温調手段１２０は、各窓部１１５の開閉を妨げない態様で円筒部材１１０の外周部に装着されている。すなわち、円筒部材１１０の周方向における窓部１１５の形成位置以外の位置に、第２の温調機構１２０が装着されている。この場合、第２の温調機構１２０は窓部１１５の個数に応じて分割され、各温調機構１２０は円弧状に形成されている。なお、円筒部材１１０の外周部全体に第２の温調機構１２０を装着しつつ、前記窓部の形成位置に装着された第２の温調機構１２０を開閉または取り外し可能としてもよい。

図１２は、本実施形態の投射光学系ＰＬの側面断面図であって、第２の温調機構１２０の変形例の説明図である。
上述した第２の温調機構１２０に代えて、図１２に示すように、円筒部材１１０の上端部全周および下端部全周に、第２の温調機構１２５ａ，１２５ｂを装着してもよい。すなわち、円筒部材１１０の上下方向における窓部１１５の形成位置以外の位置に、第２の温調機構１２５ａ，１２５ｂを装着する。このように、窓部１１５の開閉を妨げない態様で第２の温調機構を装着することにより、投影レンズの補修又は調整を円滑に行うことができる。なお図１１及び図１２では、円筒部材１１０の一部分のみに第２の温調機構が装着されているが、円筒部材１１０自体が熱伝導率の高い金属材料で構成されているので、鏡筒５の側面部全体を温調することが可能である。

図１３は、本実施形態の投射光学系ＰＬの側面断面図であり、第２の温調手段１２０，１５０に含まれる断熱部材１２８，１５８の説明図である。
図１３に示すように、第２の温調手段１２０，１５０は、最外周部に断熱部材１２８，１５８を備えた構成としてもよい。断熱部材１２８，１５８として、例えば真空断熱材等を採用することが可能である。この断熱部材１２８，１５８により、第２の温調手段１２０，１５０の外部から鏡筒５の側面部への熱伝達を効率的に遮断することが可能になる。なお、図１２に示す第２の温調機構１２５ａ，１２５ｂについても、その最外周部に断熱部材を備えた構成とするのが望ましい。また、図１１および図１２における窓部１１５の形成位置に、開閉または取り外し可能な断熱部材を装着してもよい。この場合、外部から鏡筒５の側面部への熱伝達をより効率的に遮断することが可能になる。なお、断熱部材には第２の温調手段のような冷媒流路を設ける必要がなく、簡単に開閉または取り外し可能とすることができるので、窓部１１５の開閉を妨げることがない。

図１４は、図８のＡ−Ａ線における底面断面図であり、フランジ温調機構１６０の説明図である。
図８に示すように、鏡筒５の側面部にはフランジ６が形成され、そのフランジ６はワッシャ８を介してコラム１０により支持されている。この場合、コラム１０からワッシャ８およびフランジ６を介して鏡筒５に至る熱伝達を防止する必要がある。そこで、鏡筒５の支持部温調機構として、ワッシャ温調機構１７０およびフランジ温調機構１６０が設けられている。図１４に示すフランジ温調機構１６０は、冷媒流路１６４を備えたリング状のプレート１６２をフランジ６の底面に装着して構成されている。冷媒流路１６４は、プレート１６２の周方向に沿って蛇行するように配置されている。これにより、フランジ６の底面全体を効率的に温調しうるようになっている。なお、図１４では冷媒流路１６４がワッシャ８の外側に配置されているが、冷媒流路１６４をワッシャ８の内側に配置してもよい。これにより、ワッシャ８と鏡筒５との間に冷媒流路１６４が配置されるので、ワッシャ８から鏡筒５への熱伝達を効率的に防止することができる。なお、鏡筒５の入射側端部および射出側端部に装着される第１の温調機構１３，１４（図８参照）も、上述したフランジ温調機構１６０と同様に構成することができる。

図１５は、図８のＢ−Ｂ線における平面断面図であり、ワッシャ温調機構１７０の説明図である。
ワッシャ温調機構１７０は、ワッシャ８の外周部に冷媒流路１７４を配置して構成されている。なお図示しないが、各ワッシャ８の外周部に配置された冷媒流路１７４は相互に連通するようになっている。これにより、コラム１０からワッシャ８への熱伝達を効率的に防止することが可能になり、コラム１０からワッシャ８を介して鏡筒５に至る熱伝達を防止することができる。

図１６は、本実施形態の投射光学系ＰＬにおける冷媒の系統図である。
図１６に示すように、投射光学系ＰＬの外部には、冷媒の温度を一定に保持する温調機１８０が設けられている。この温調機１８０から、第１の温調機構１３，１４、第２の温調機構１２０，１５０、ワッシャ温調機構１６０およびフランジ温調機構１７０の冷媒流路に対して、冷媒の供給配管が設けられている。また、各温調機構の冷媒流路から温調機１８０に対して、冷媒の戻り配管が設けられている。なお、図１６では温調機１８０に対して各温調機構が並列に接続されているが、投射光学系ＰＬの周囲に熱源がなく冷媒の温度変化が小さいと考えられる場合には、温調機１８０に対して各温調機構を直列に接続してもよい。

図１７は、本実施形態の投射光学系ＰＬの部分断面図であり、内部ガス温調機構１９０の説明図である。
図１７に示すように、投影光学系ＰＬを構成する各レンズ２はブロック１０５によって保持され、複数のブロック１０５が積層されて鏡筒５が構成されている。また、鏡筒５の側面部に円筒部材１１０および第２の温調機構１５０が配置されて、その内部に窒素ガス等の内部ガスが密閉封止されている。一方、投射光学系ＰＬの外部には、内部ガス温調機構１９０が設けられている。この内部ガス温調機構１９０は、内部ガスの温度調節器１９２を備えている。また、鏡筒５の内側の空間に対して、温調されたガスを温度調節器１９２を介して供給するため、内部ガスの供給用配管１９８ａが設けられている。さらに、鏡筒５の内部から気体層１１２に流出した内部ガスを排気するための、内部ガスの排気用配管１９８ｂが設けられている。これら供給用配管１９８ａと排気用配管１９８ｂとにより、鏡筒５の内側の空間内におけるガスの濃度が一定とされる。一方、上述した内部ガス温調機構１９０は、内部ガスの供給温度を検出するセンサ１９６と、センサ１９６の検出結果に基づいて温度調節器１９２を制御するコントローラ１９４とを備えている。このように構成された内部ガス温調機構１９０により、鏡筒５の内部ガスの温度を一定に保持することができるので、鏡筒５の内部に配置された各レンズ２を効率的に温調することができる。
なお、ガスの温度制御の方法としては、図１７に示した手法に限られるものではなく、例えば図１８に示した方法を用いても良い。図１８は、ガスの温度制御を他の温調で用いられている冷媒（例えば、第２の温調機構１２０に用いられた冷媒）の戻り冷媒（既に目的部分の温調に用いられた後の冷媒）１９３を用いて、配管１９８ａ内のガス（空気）と熱交換するものである。

一方、図８に戻って、本実施形態の露光装置１が配置されている露光チャンバ２００には、露光チャンバ空調機構２０２が設けられている。この露光チャンバ空調機構２０２は、レチクルステージＲＳＴの存在する空間を含む露光チャンバ２００内の空間に、温度制御された気体を供給することにより、露光チャンバ内の空間の温度を制御するものである。

また、ウエハステージＷＳＴを囲むように設置されているコラム１０には、ウエハ（基板）ステージ空間空調機構２０４が設けられている。このウエハステージ空間空調機構２０４は、ウエハステージＷＳＴが存在するコラム１０に囲われた空間（ウエハステージ空間）内に、温度制御された気体を供給することにより、ウエハステージ空間の温度を制御するものである。

また、レチクルステージＲＳＴには、レチクルステージ駆動源温調機構２０６が設けられている。このレチクルステージ駆動源温調機構２０６は、レチクルステージＲＳＴ内に設けられたレチクルステージ駆動用の駆動源（リニアモータ等）に対して、温度制御された冷媒を循環させることにより、レチクルステージ駆動源の温度を制御するものである。なお、冷媒にはＨＦＥや水等の液体が用いられている。このレチクルステージ駆動源温調機構２０６は、レチクルステージ駆動源を循環する前の冷媒の温度と、レチクルステージ駆動源を循環した後の冷媒の温度とに基づいて、レチクルステージ駆動源に対して循環させる冷媒の温度を制御するように構成されている。またレチクルステージ駆動源温調機構２０６は、露光開始／終了等のレチクルステージ動作の信号に基づいて、冷媒の温度をフィードフォワード制御するようにも構成されている。

さらに、ウエハステージＷＳＴには、ウエハステージ駆動源温調機構２０８が設けられている。このウエハステージ駆動源温調機構２０８は、ウエハステージＷＳＴ内に設けられたウエハステージ駆動用の駆動源（リニアモータ等）に対して、温度制御された冷媒を循環させることにより、ウエハステージ駆動源の温度を制御するものである。なお、冷媒にはＨＦＥや水等の液体が用いられている。このウエハステージ駆動源温調機構２０８は、ウエハステージ駆動源を循環する前の冷媒の温度と、ウエハステージ駆動源を循環した後の冷媒の温度とに基づいて、ウエハステージ駆動源に対して循環させる冷媒の温度を制御するように構成されている。またウエハステージ駆動源温調機構２０８は、露光開始／終了等のウエハステージ動作の信号に基づいて、冷媒の温度をフィードフォワード制御するようにも構成されている。
なお、上述したレチクルステージ駆動源温調機構２０６およびウエハステージ駆動源温調機構２０８についての構成は、特願２００２−７２６４０号の明細書および図面、ならびに特願２００２−８２０４４号の明細書および図面に記載されているので、ここでの詳細な記載は省略する。

ところで、ウエハステージＷＳＴの位置は、コラム１０上に設けられた干渉計ブロック（不図示）を用いて計測される。ここで、露光動作中にコラム１０の温度変動が生じると、干渉計ブロックの温度も変化する。この場合、干渉計ブロックの内部温度と外部温度とが異なることになり、両者の空気が混じり合い、干渉計の光路にゆらぎが生じて、ウエハステージＷＳＴの位置決め精度が低下するおそれがある。
そこで、上述したウエハステージ空間空調機構２０４の設定温度（吹き出し温度、すなわちウエハステージ空間空調機構２０４からウエハステージ空間内に供給される気体の温度）を、露光装置１の設定温度（目標設定温度であって、例えば２３℃）よりも高めに設定することが望ましい。なお、ここで言う露光装置１の設定温度とは、図８に示された露光装置１の各部それぞれに対する設定温度であって、ウエハステージ空間内の目標設定温度もこれに含まれるものである。そして、ウエハステージ空間空調機構２０４の設定温度は、コラム１０上の温度にほぼ一致させればよい。なお設定温度は、干渉計ブロックの内部の温度にほぼ一致させることがより好ましく、干渉計ブロックの内部における光路内の温度にほぼ一致させることが特に好ましい。
設定温度をコラム１０上の温度にほぼ一致させるには、まず露光装置１の目標設定温度に対して、露光動作中にコラム１０上で生じる温度変動量分（例えば＋０．２℃）を、あらかじめシミュレーション等で求めておく。そして、ウエハステージ空間空調機構２０４の初期設定温度を、その変動分も含めた温度（例えば、２３℃＋０．２℃）にすればよい。あるいは、コラム１０の温度変化をモニタする温度センサを設けておき、その温度センサの出力値に基づいて、ウエハステージ空間空調機構２０４の設定温度を制御する（温度センサの出力値にウエハステージ空間空調機構２０４の設定温度を追従させる）ようにしてもよい。
上記のようにウエハステージ空間空調機構２０４を設定すれば、ウエハ干渉計の光路のゆらぎを低減させることが可能になり、ウエハステージＷＳＴの位置決め精度の低下を防止することができる。

なお、上述したフランジ温調機構１６０およびワッシャ温調機構１７０において、冷媒温度を制御するための温度センサがレンズ部から若干離れて設置されている場合には、フランジ温調機構１６０およびワッシャ温調機構１７０の設定温度（循環させる冷媒の温度）を、レンズ部における目標設定温度（例えば２３℃）よりも低め（例えば２３℃−０．２℃）に設定しておくことが望ましい。ここで、レンズ部における目標設定温度には、フランジ６およびワッシャ８に対する目標設定温度も含まれている。なお、フランジ温調機構１６０およびワッシャ温調機構１７０の設定温度と、レンズ部における目標設定温度との差は、上述した温度センサとレンズ部との温度差を考慮して設定すればよい。これにより、レンズ部を目標設定温度とすることができる。

ところで、ウエハステージ駆動源からの発熱や、ウエハの露光による発熱等により、鏡筒５の射出側先端部の周辺温度は、目標設定温度（例えば２３℃）よりも若干高め（例えば＋０．２℃）になる傾向がある。その場合に、上述した下部温調機構１４により鏡筒５の射出側先端部の温度を目標設定温度に制御すると、鏡筒５の射出側先端部の周辺に温度差が生じることになる。これにより、ウエハステージ空間内に設置されるオートフォーカス系（不図示）の計測光路や、ウエハステージ干渉計（不図示）の計測光路上の気体に、ゆらぎが生じる可能性がある。
そこで、上述した下部温調機構１４の設定温度（循環させる冷媒の温度）を、露光装置１の目標設定温度（例えば２３℃）よりも高めに設定することが望ましい。その設定温度は、鏡筒５の射出側先端部の周辺温度（例えば、２３℃＋０．２℃）にほぼ一致させることが望ましい。具体的には、ウエハステージ空間の温度変化をモニタする温度センサを設けておき、その温度センサの出力値に基づいて、下部温調機構１４の設定温度を制御する（温度センサの出力値に下部温調機構１４の設定温度を追従させる）ようにすればよい。これにより、オートフォーカス系やウエハステージ干渉計等の計測光路のゆらぎを低減することができる。また、何らかの要因で温調機構が停止した場合であっても、その復帰時間（停止前の温度環境に復帰するまでの時間）を短縮させることもできる。

なお、上述したレチクルステージ駆動源温調機構２０６およびウエハステージ駆動源温調機構２０８の設定温度（循環させる冷媒の温度）を、目標設定温度（例えば２３℃）よりも低め（例えば２３℃−０．２℃）に設定しておけば、各ステージの駆動源のみならず、各ステージ上の他の発熱源および吸熱による熱を排熱することができる。

このように、本実施形態の露光装置は、上述した各温調機構を備えているので、外部から鏡筒に対する熱伝達を遮断することが可能であり、鏡筒の側面部における温度変化を防止することができる。これにより、投影レンズの半径方向における温度ムラの発生を防止して、投影レンズの結像変化を防止することができる。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更も加え得ることは勿論である。

例えば、上記の実施形態では、鏡筒の側面部に設置した温調機構とは別に、鏡筒の入射側及び射出側の周囲部に温調機構をそれぞれ設置する構成としたが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、鏡筒の側面部と周囲部とを一体として温調する温調機構６０，６１を形成してもよい。これによれば、温調機構６０，６１により、鏡筒５の側面部と周囲部とが接続される角部を完全に覆うことができるので、更に効率良く投影光学系ＰＬを断熱させ、鏡筒５の入射側及び射出側に保持された投影レンズの温度変化を効率良く抑制させることが可能となる。

また、上記の実施形態（図２参照）では、密着部材３０を、コラム１０に穿設された貫通孔１０ａの部分に配置する構成としているが、例えば、図７に示すように、コラム１０に、オートフォーカス機構、若しくはウエハアライメント顕微鏡等の機器を保持させるための取り付け部７０を備える場合は、投影レンズのより先端部分で密封を施すことが好ましいので、密封部材７１を図７に示した場所に配置するのが望ましい。また、これ以外にも、外部から熱を帯びた空気が空間Ｓ_１流入することを防止するために、空気が流入する可能性のある領域に密封部材７１を設置する構成もあり得る。密封部材７１としては、金属等の板体や、ゴム等の弾性部材で形成される栓部材が好適に採用される。このような密封部材３０，７１で密封（阻止）された空間は、温度の出入りのない気体（空気）によって断熱材の役割（機能）を果たすことにもなる。更に、空間Ｓ_１内の空気を精度良く温度制御する制御機構を設置するように構成すれば、更に良好な断熱機構を持たせることが可能となる。このような構成によれば、更に効率良く投影光学系ＰＬの発熱を抑制させることが可能となる。

本発明の露光装置の全体構成を概略的に示す図である。 第１の実施形態に係る露光装置の投影光学系を示す図である。 図２の投影光学系の温調機構の概略を示す図である。 第２の実施形態に係る露光装置の投影光学系を示す図である。 第３の実施形態に係る露光装置の投影光学系を示す図である。 他の実施形態に係る露光装置の投影光学系を示す図である。 他の実施形態に係る露光装置の投影光学系を示す図である。 第４の実施形態に係る露光装置の投影光学系を示す図である。 図８の投影光学系における第２の温調機構の構成例を示す図である。 図９の第２の温調機構に対する変形例を示す図である。 図８の投影光学系における第２の温調機構の概略を示す斜視図である。 図１１の第２の温調機構に対する変形例を示す図である。 図８の第２の温調機構に断熱部材を付加した変形例を示す図である。 図８の投影光学系におけるフランジ温調機構の概略を示す図である。 図８の投影光学系におけるワッシャ温調機構の概略を示す図である。 図８の投影光学系における冷媒の系統図である。 図８の投影光学系における内部ガス温調機構の概略を示す図である。 図８の投影光学系における内部ガスの温度制御の方法を示す図である。

符号の説明

１ 露光装置
５ 鏡筒
５ａ 周囲部
５ｂ 周囲部
１０ コラム（鏡筒定盤）
１０ａ 貫通孔
１２ａ 温調機構（第２の温調機構）
１２ｂ 温調機構（第２の温調機構）
１３ 温調機構（第１の温調機構）
１４ 温調機構（第１の温調機構）
１９ センサ（検出機構）
２０ センサ（検出機構）
２１ コントローラ（制御系）
２２ コントローラ（制御系）
２５ センサ（検出機構）
２６ センサ（検出機構）
２７ コントローラ（制御系）
２８ コントローラ（制御系）
３０ 密封部材
４０ 遮蔽部材
４１ 遮蔽部材
５０ 遮蔽部材
５１ 遮蔽部材
７０ 密封部材
１１０ 円筒部材
１１２ 気体層
１１４ 気体層
１１５ 窓部
１２０ 温調機構（第２の温調機構）
１２８ 断熱部材
１５０ 温調機構（第２の温調機構）
１５８ 断熱部材
ＰＬ 投影光学系
Ｓ 空間
Ｓ_１ 空間
Ｗ 基板

Claims (14)

1. 投影レンズを保持する鏡筒を備えた投影光学系を有し、マスクに形成されたパターンを露光光で照射して前記投影光学系によって基板上に転写する露光装置において、
   前記鏡筒は、前記マスクの前記パターンが形成された面と対向する面であって前記投影レンズの入射部の周囲に設けられた入射側周囲部と、前記基板の被転写面と対向する面であって前記投影レンズの射出部の周囲に設けられた射出側周囲部とを有し、
   前記入射側周囲部と前記射出側周囲部との少なくとも一方の温度を制御する第１の温調機構を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記入射側周囲部及び前記射出側周囲部とは異なる前記鏡筒の側面部には、前記投影レンズの、前記入射側周囲部及び前記射出側周囲部以外の部分の温度を制御する第２の温調機構が設けられており、
   前記第１の温調機構と、前記第２の温調機構とは、同一の制御系で温度制御されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記入射側周囲部及び前記射出側周囲部とは異なる前記鏡筒の側面部には、前記投影レンズの、前記入射側周囲部及び前記射出側周囲部以外の部分の温度を制御する第２の温調機構が設けられており、
   前記第１の温調機構と、前記第２の温調機構とは、互いに独立した制御系で温度制御されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
4. 前記入射側周囲部及び前記射出側周囲部には、前記第１の温調機構に加えて、該第１の温調機構に連接され、且つ、前記投影レンズの入射側周囲部及び射出側周囲部の少なくとも一方の側面を覆うように配設された遮蔽部材を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の露光装置。
5. 前記第１の温調機構は、所定温度に制御された液体を循環させる循環装置を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の露光装置。
6. 前記第１の温調機構は、前記入射側周囲部及び前記射出側周囲部に対して循環する前記液体の温度を検出する検出機構を備えることを特徴とする請求項５記載の露光装置。
7. 前記検出機構は、前記入射側周囲部及び前記射出側周囲部を循環する直前の前記液体の温度を検出することを特徴とする請求項６記載の露光装置。
8. 前記第２の温調機構は、気体層を挟んで、前記投影レンズの、前記入射側周囲部及び前記射出側周囲部以外の部分の温度を制御することを特徴とする請求項２又は３記載の露光装置。
9. 気体層を挟んで前記鏡筒の側面部を包囲すると共に、前記投影レンズを補修又は調整するために開閉可能な窓部が少なくとも一部に形成された円筒部材を更に有し、
   前記第２の温調機構は、前記窓部の開閉を妨げない態様で、前記円筒部材の外周部に設けられていることを特徴とする請求項２又は３記載の露光装置。
10. 前記第２の温調機構は、その最外周部に設けられた断熱手段を更に含むことを特徴とする請求項２，３，８及び９のうちの何れか一項に記載の露光装置。
11. 被露光基板を載置する基板ステージを取り囲むように配設された、前記投影光学系を支持する支持部材と、
    該支持部材によって取り囲まれる基板ステージ空間に対して所定温度の気体を供給する基板ステージ空間空調機構とを備え、
    該所定温度が、前記露光装置の目標設定温度よりも高く設定されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の露光装置。
12. 前記投影光学系の支持部に対して所定温度の液体を循環させる支持部温調機構を備え、
    該所定温度が、前記露光装置の目標設定温度よりも低く設定されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の露光装置。
13. 前記投影レンズの射出部に対して所定温度の液体を循環させる第１の温調機構を備え、
    該所定温度が、前記露光装置の目標設定温度よりも高く設定されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の露光装置。
14. 被露光基板を載置する基板ステージと、該基板ステージを駆動する基板ステージ駆動源と、該基板ステージ駆動源に対して第１所定温度の液体を循環させる基板ステージ駆動源温調機構と、
    露光すべきパターンが形成されたレチクルを載置するレチクルステージと、該レチクルステージを駆動するレチクルステージ駆動源と、該レチクルステージ駆動源に対して第２所定温度の液体を循環させるレチクルステージ駆動源温調機構とを備え、
    前記第１所定温度および／または前記第２所定温度が、前記露光装置の目標設定温度よりも低く設定されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の露光装置。

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