(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を所定面上の特定領域まで送光する送光光学系において、
前記光源と前記所定面との間の光路中に配置されて、入射光束を第１光束と第２光束とに分割する光束分割部材と、
前記光束分割部材と前記所定面との間の光路中に配置された少なくとも１つの反射部材と、
前記少なくとも１つの反射部材と前記所定面との間の光路中に配置されて、前記第１光束を前記特定領域内の第１領域へ導き且つ前記第２光束を前記特定領域内の第２領域へ導く導光部材とを備え、
前記光束分割部材は、前記入射光束を前記第１光束と前記第２光束とに波面分割する波面分割部材を有し、
前記波面分割部材と前記少なくとも１つの反射部材との間の光路中に配置されて、前記第１光束および前記第２光束の断面を拡大する光束拡大部材をさらに備えていることを特徴とする送光光学系。
【請求項２】
前記導光部材と前記少なくとも１つの反射部材との間の光路中に配置されて、前記第１光束および前記第２光束の断面を縮小する光束縮小部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の送光光学系。
【請求項３】
前記導光部材は、前記第２光束を前記第１領域と隣接する前記第２領域へ導くことを特徴とする請求項１または２に記載の送光光学系。
【請求項４】
光源からの光束を所定面上の特定領域まで送光する送光光学系において、
前記光源と前記所定面との間の光路中に配置されて、入射光束を第１光束と第２光束とに分割する光束分割部材と、
前記光束分割部材と前記所定面との間の光路中に配置された少なくとも１つの反射部材と、
前記少なくとも１つの反射部材と前記所定面との間の光路中に配置されて、前記第１光束を前記特定領域内の第１領域へ導き且つ前記第２光束を前記特定領域内の第２領域へ導く導光部材とを備え、
前記光束分割部材は、前記入射光束を前記第１光束と前記第２光束とに振幅分割する振幅分割部材を有し、
前記振幅分割部材は、前記入射光束の一部を透過させて前記第１光束を生成し且つ前記入射光束の一部を反射して前記第２光束を生成するビームスプリッターを有し、
前記導光部材と前記少なくとも１つの反射部材との間の光路中に配置されて、前記第１光束および前記第２光束の断面を縮小する光束縮小部材をさらに備えていることを特徴とする送光光学系。
【請求項５】
光源からの光束を所定面上の特定領域まで送光する送光光学系において、
前記光源と前記所定面との間の光路中に配置されて、入射光束を第１光束と第２光束とに分割する光束分割部材と、
前記光束分割部材と前記所定面との間の光路中に配置された少なくとも１つの反射部材と、
前記少なくとも１つの反射部材と前記所定面との間の光路中に配置されて、前記第１光束を前記特定領域内の第１領域へ導き且つ前記第２光束を前記特定領域内の第２領域へ導く導光部材とを備え、
前記光束分割部材は、前記入射光束を互いに偏光状態の異なる前記第１光束と前記第２光束とに分割する偏光分割部材を有し、
前記導光部材は、前記第１光束と前記第２光束とを合成する偏光ビームスプリッターを有することを特徴とする送光光学系。
【請求項６】
入射光束の光束断面形状を異なる光束断面形状に変換する回折光学素子と共に用いられ、
前記特定領域は、前記回折光学素子の有効回折光学面であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の送光光学系。
【請求項７】
前記光源から供給される光束の位置および角度のうちの少なくとも一方を検出する検出部と、該検出部の出力に基づいて前記少なくとも１つの反射部材の姿勢を制御する制御部とを備えている光束追尾装置と組み合わせて使用されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の送光光学系。
【請求項８】
前記光束分割部材は、前記入射光束から前記第１光束と前記第２光束とを同時に生成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の送光光学系。
【請求項９】
光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の送光光学系を備え、前記特定領域は前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された回折光学素子の有効回折光学面であることを特徴とする照明光学系。
【請求項１０】
前記回折光学素子は、前記送光光学系からの光束に基づいて所定形状の瞳輝度分布を形成することを特徴とする請求項９に記載の照明光学系。
【請求項１１】
所定のパターンを照明するための請求項９または１０に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送光光学系、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ（またはマイクロフライアイレンズ）を介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源を形成する。二次光源からの光束は、コンデンサーレンズにより集光された後、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。【０００３】
マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、感光性基板としてのウェハ上にはマスクパターンが投影露光（転写）される。なお、マスク上に設けられる回路パターンの高密度化に伴い、露光光（照明光）の短波長化、投影光学系の高開口数化、高感度レジストの開発などが盛んである。一般に、露光装置において高スループットを維持することは生産性の観点から重要である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
露光装置において、光源からの光によりマスクを照明する照明光学系では、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源から射出された光束の光路を９０度折り曲げるための光路折曲げ手段として、反射ミラーや全反射４５度プリズム（直角プリズム）を用いることが多い。しかしながら、反射ミラーや全反射４５度プリズムでは、入射光束のエネルギ量、エネルギ密度、照射時間などに依存して、反射膜や光学材料が劣化し易い。【０００５】
また、反射ミラーや全反射４５度プリズムでは、光学面（反射面、入射面、射出面など）への物質の付着、光学面の光化学反応による損傷等に起因して、すなわち光学面の「曇り」という現象に起因して反射率などが低下し易い。いわゆる「曇り」に起因する反射率などの低下は、入射光束のエネルギ量、エネルギ密度、照射時間などに依存して発生し易い。【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、反射ミラーや全反射４５度プリズムのような反射部材の光学特性を安定的に維持することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、反射ミラーや全反射４５度プリズムのような反射部材の光学特性を安定的に維持することのできる照明光学系を用いて、高スループットな露光を安定的に行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源からの光束を所定面上の特定領域まで送光する送光光学系において、
前記光源と前記所定面との間の光路中に配置されて、入射光束を第１光束と第２光束とに分割する光束分割部材と、
前記光束分割部材と前記所定面との間の光路中に配置された少なくとも１つの反射部材と、
前記少なくとも１つの反射部材と前記所定面との間の光路中に配置されて、前記第１光束を前記特定領域内の第１領域へ導き且つ前記第２光束を前記特定領域内の第２領域へ導く導光部材とを備えていることを特徴とする送光光学系を提供する。【０００８】
本発明の第２形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
第１形態の送光光学系を備え、前記特定領域は前記光源と前記被照射面との間の光路中に配置された回折光学素子の有効回折光学面であることを特徴とする照明光学系を提供する。【０００９】
本発明の第３形態では、所定のパターンを照明するための第２形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。【００１０】
本発明の第４形態では、第３形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の照明光学系では、送光光学系中の照明光路を複線化することにより、送光光学系中の反射部材に入射する光束のエネルギ密度を約１／２に低減しつつ、回折光学素子の有効回折光学面に所望の断面および照度を有する光束を入射させることができる。したがって、本発明では、従来技術に比して、反射膜や光学材料が劣化し難く、且つ「曇り」に起因する反射率などの低下も発生し難い。【００１２】
こうして、本発明では、反射ミラーや全反射４５度プリズムのような反射部材の光学特性を安定的に維持することのできる照明光学系を実現することができる。その結果、本発明の露光装置では、反射ミラーや全反射４５度プリズムのような反射部材の光学特性を安定的に維持することのできる照明光学系を用いて、高スループットな露光を安定的に行うことができ、ひいては良好なデバイスを高スループットで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１の送光光学系の内部構成を概略的に示す図である。
【図３】第１変形例にかかる送光光学系の内部構成を概略的に示す図である。
【図４】第２変形例にかかる送光光学系の要部構成を概略的に示す図である。
【図５】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図６】液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００１４】
１  光源
３  検出部
４  制御部
５  送光光学系
６  ビーム形状可変部
７  マイクロフライアイレンズ（フライアイレンズ）
８  コンデンサー光学系
９  マスクブラインド（照明視野絞り）
１０  結像光学系
６１  回折光学素子
Ｍ  マスク
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１として、たとえば約１９３ｎｍの波長を有する光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源または約２４８ｎｍの波長を有する光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源を備えている。【００１６】
光源１から射出されたほぼ平行な光束は、必要に応じて所定の矩形状の断面を有する光束に整形された後、ビームスプリッター２に入射する。ビームスプリッター２で反射されて照明光路の外部へ取り出された光束は、光源１から供給される光束の位置および角度を検出する検出部３に入射する。検出部３で検出された光束の位置情報および角度情報は、制御部４に供給される。制御部４は、後述するように、検出部３の出力に基づいて、送光光学系５中の反射部材の姿勢を制御する。検出部３と制御部４とを備える光束追尾装置については周知であり、その内部構成の説明を省略する。【００１７】
一方、ビームスプリッター２を透過して照明光路に沿って導かれた光束は、送光光学系５に入射する。送光光学系５の内部構成および作用については後述する。送光光学系５を経た光束は、ビーム形状可変部６を介して、マイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）７に入射する。送光光学系５は、入射光束を後段のビーム形状可変部６へ導くとともに、ビーム形状可変部６へ入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正する機能を有する。【００１８】
ビーム形状可変部６は、回折光学素子６１、変倍光学系（不図示）などを含み、マイクロフライアイレンズ７の入射面に形成される照野の大きさおよび形状を、ひいてはマイクロフライアイレンズ７の後側焦点面に形成される実質的な面光源の大きさおよび形状を変化させる機能を有する。回折光学素子６１は、入射光束の光束断面形状を異なる光束断面形状に変換する光学素子である。一般に、回折光学素子は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。【００１９】
マイクロフライアイレンズ７は、たとえば縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子であり、平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成されている。マイクロフライアイレンズでは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、レンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。なお、マイクロフライアイレンズ７に代えて、回折光学素子や角柱状のロッド型インテグレータのようなオプティカルインテグレータを用いることもできる。【００２０】
マイクロフライアイレンズ７に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、光束が入射した各微小レンズの後側焦点面には光源がそれぞれ形成される。こうして、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面には、多数の光源からなる実質的な面光源（以下、「二次光源」という）が形成される。マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面（照明瞳）に形成された二次光源（瞳輝度分布）からの光束は、コンデンサー光学系８を介した後、マスクブラインド９を重畳的に照明する。【００２１】
なお、マイクロフライアイレンズ７の後側または前側に開口絞りを配置して光束を制限することも可能である。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド９には、マイクロフライアイレンズ７を構成する各微小レンズの形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド９の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系１０の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスク（レチクル）Ｍを重畳的に照明する。【００２２】
すなわち、結像光学系１０は、マスクブラインド９の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。マスクＭを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。【００２３】
図２は、図１の送光光学系の内部構成を概略的に示す図である。本実施形態の送光光学系５では、図２に示すように、照明光路に沿って入射した光束Ｌが、一対のひし形プリズム５１ａおよび５１ｂの作用により、第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２とに波面分割される。すなわち、第１光束Ｌ１および第２光束Ｌ２が光束Ｌから同時に生成される。ひし形プリズム５１ａを経た第１光束Ｌ１は、シリンドリカルレンズ群５２ａの作用により、その断面が図２の紙面に沿って拡大された後、全反射４５度プリズム（以下、「直角プリズム」という）５３ａに入射する。【００２４】
同様に、ひし形プリズム５１ｂを経た第２光束Ｌ２は、シリンドリカルレンズ群５２ｂの作用により、その断面が図２の紙面に沿って拡大された後、直角プリズム５３ｂに入射する。以下、説明の理解を容易にするために、光束Ｌ１およびＬ２の断面がシリンドリカルレンズ群５２ａおよび５２ｂにより図２の紙面に沿って２倍に拡大されるものとする。この場合、直角プリズム５３ａおよび５３ｂに入射する光束Ｌ１およびＬ２のエネルギ密度は、送光光学系５に入射する光束Ｌのエネルギ密度の１／２に低減される。【００２５】
直角プリズム５３ａに入射した第１光束Ｌ１は、９０度偏向されて射出された後、直角プリズム５４ａに入射する。直角プリズム５４ａに入射した第１光束Ｌ１は、９０度偏向されて射出された後、シリンドリカルレンズ群５５ａに入射する。同様に、直角プリズム５３ｂに入射した第２光束Ｌ２は、９０度偏向されて射出された後、直角プリズム５４ｂに入射する。直角プリズム５４ｂに入射した第２光束Ｌ２は、９０度偏向されて射出された後、シリンドリカルレンズ群５５ｂに入射する。【００２６】
シリンドリカルレンズ群５５ａに入射した第１光束Ｌ１は、その断面が図２の紙面に沿って例えば１／２に縮小された後、ひし形プリズム５６ａに入射する。シリンドリカルレンズ群５５ｂに入射した第２光束Ｌ２も、その断面が図２の紙面に沿って同じく１／２に縮小された後、ひし形プリズム５６ｂに入射する。その結果、ひし形プリズム５６ａおよび５６ｂに入射する光束Ｌ１およびＬ２のエネルギ密度は、送光光学系５に入射する光束Ｌとほぼ同じエネルギ密度に戻る。【００２７】
ひし形プリズム５６ａから射出された第１光束Ｌ１は、回折光学素子６１の入射面の第１領域６１ａへ導かれる。一方、ひし形プリズム５６ｂから射出された第２光束Ｌ２は、回折光学素子６１の入射面において第１領域６１ａと図２中鉛直方向に沿って隣接する第２領域６１ｂへ導かれる。第１領域６１ａおよび第２領域６１ｂは、回折光学素子６１の有効回折光学面６１ｃの範囲内にある。【００２８】
こうして、回折光学素子６１には、送光光学系５への入射光束Ｌと同じ断面を有し且つほぼ同じエネルギ密度（照度）を有する光束（Ｌ１，Ｌ２）が入射する。ただし、送光光学系５中に配置されて光路折曲げ手段として機能する４つの直角プリズム５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂに入射する光束Ｌ１，Ｌ２のエネルギ密度は、送光光学系５に入射する光束Ｌのエネルギ密度の約１／２に低減されている。【００２９】
ちなみに、従来技術にしたがって、送光光学系５への入射光束Ｌを２つの直角プリズムを介して回折光学素子６１へ導く場合、２つの直角プリズムに入射する光束のエネルギ密度は送光光学系５に入射する光束Ｌのエネルギ密度とほぼ同じである。逆に言えば、従来技術において、直角プリズムに入射する光束のエネルギ密度を送光光学系５に入射する光束Ｌのエネルギ密度の約１／２に低減するには、例えば整形光学系の作用により直角プリズムへの入射光束の断面を拡大する必要がある。その場合、直角プリズムが大型化し、その製造が極めて困難になってしまう。【００３０】
本実施形態では、送光光学系５中の照明光路を複線化することにより、送光光学系５中の直角プリズム５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂに入射する光束Ｌ１，Ｌ２のエネルギ密度を約１／２に低減しつつ、回折光学素子６１に所望の断面および照度を有する光束を入射させることができる。したがって、本実施形態では、従来技術に比して、反射部材としての直角プリズム５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂを形成する光学材料が劣化し難く、且つ「曇り」に起因する反射率などの低下も発生し難い。【００３１】
こうして、本実施形態では、直角プリズム５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂの反射特性を安定的に維持することのできる照明光学系（２，５〜１０）を実現することができる。その結果、本実施形態の露光装置では、直角プリズム５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂの反射特性を安定的に維持することのできる照明光学系（２，５〜１０）を用いて、高スループットな露光を安定的に行うことができる。【００３２】
また、前述したように、本実施形態の露光装置では、光束追尾装置中の検出部３が光源１から供給される光束の位置および角度を随時検出し、制御部４は検出部３の出力に基づいて送光光学系５中の直角プリズム５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂの姿勢を制御する。こうして、送光光学系５は、入射光束Ｌを後段のビーム形状可変部６中の回折光学素子６１へ導くとともに、回折光学素子６１へ入射する光束の位置変動および角度変動をアクティブに補正することができる。【００３３】
なお、上述の実施形態では、光路折曲げ手段として直角プリズム５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂを用いているが、これに限定されることなく、例えば反射ミラーのような他の反射部材を用いることもできる。この場合も、反射ミラーに入射する光束のエネルギ密度が低減されるので、反射膜が劣化し難く、且つ「曇り」に起因する反射率などの低下も発生し難い。【００３４】
また、上述の実施形態では、入射光束Ｌを第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２とに波面分割する波面分割部材として、一対のひし形プリズム５１ａおよび５１ｂを用いている。また、シリンドリカルレンズ群５５ａを経た第１光束Ｌ１を回折光学素子６１の第１領域６１ａへ導き且つシリンドリカルレンズ群５５ｂを経た第２光束Ｌ２を回折光学素子６１の第２領域６１ｂへ導く導光部材として、一対のひし形プリズム５６ａおよび５６ｂを用いている。しかしながら、これに限定されることなく、波面分割部材および導光部材の構成については様々な形態が可能である。【００３５】
また、上述の実施形態では、一対のひし形プリズム５１ａ，５１ｂの直後に配置されて第１光束Ｌ１および第２光束Ｌ２の断面を拡大する光束拡大部材として、シリンドリカルレンズ群５２ａおよび５２ｂを用いている。また、一対のひし形プリズム５６ａ，５６ｂの直前に配置されて第１光束Ｌ１および第２光束Ｌ２の断面を縮小する光束縮小部材として、シリンドリカルレンズ群５５ａおよび５５ｂを用いている。しかしながら、これに限定されることなく、光束拡大部材および光束縮小部材の構成については様々な形態が可能である。【００３６】
また、上述の実施形態では、ひし形プリズム５６ａから射出された第１光束Ｌ１が入射する第１領域６１ａと、ひし形プリズム５６ｂから射出された第２光束Ｌ２が入射する第２領域６１ｂとが互いに隣接している。しかしながら、これに限定されることなく、第１領域６１ａおよび第２領域６１ｂについては、回折光学素子６１の有効回折光学面６１ｃの範囲内において様々な配置が可能である。【００３７】
また、上述の実施形態では、送光光学系５への入射光束Ｌを第１光束Ｌ１と第２光束Ｌ２とに分割する光束分割部材として、一対のひし形プリズム５１ａおよび５１ｂからなる波面分割部材を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、図３に示すように、送光光学系５への入射光束Ｌを互いに偏光状態の異なる第１光束Ｌ３と第２光束Ｌ４とに分割する偏光分割部材を用いる変形例も可能である。【００３８】
図３に示す変形例では、送光光学系５への入射光束Ｌが、偏光分割部材としての偏光ビームスプリッター７１により、Ｐ偏光の第１光束Ｌ３とＳ偏光の第２光束Ｌ４とに分割される。すなわち、偏光ビームスプリッター７１により、第１光束Ｌ３および第２光束Ｌ４が光束Ｌから同時に生成される。以下、説明の理解を容易にするために、偏光ビームスプリッター７１による偏光分割の結果、光束Ｌ３およびＬ４のエネルギ密度が送光光学系５への入射光束Ｌのエネルギ密度の約１／２に低減されるものとする。【００３９】
偏光ビームスプリッター７１を透過した第１光束Ｌ３は、直角プリズム７２ａにより偏向され、１／２波長板７３ａを介してＳ偏光になり、偏光ビームスプリッター７４に入射する。一方、偏光ビームスプリッター７１で反射された第２光束Ｌ４は、直角プリズム７２ｂにより偏向され、１／２波長板７３ｂを介してＰ偏光になり、偏光ビームスプリッター７４に入射する。Ｓ偏光状態の第１光束Ｌ３とＰ偏光状態の第２光束Ｌ４とは、導光部材としての偏光ビームスプリッター７４を介して合成される。【００４０】
偏光ビームスプリッター７４を介して合成された光束Ｌ５は、回折光学素子６１の有効回折光学面内の所定領域へ入射する。こうして、回折光学素子６１には、送光光学系５への入射光束Ｌと同じ断面を有し且つほぼ同じエネルギ密度（照度）を有する合成光束Ｌ５が入射する。また、送光光学系５中の２つの直角プリズム７２ａ，７２ｂに入射する光束Ｌ３，Ｌ４のエネルギ密度は、送光光学系５に入射する光束Ｌのエネルギ密度の約１／２に低減されている。【００４１】
したがって、図３に示す変形例では、送光光学系５中の直角プリズム７２ａ，７２ｂに入射する光束Ｌ３，Ｌ４のエネルギ密度を約１／２に低減しつつ、回折光学素子６１に所望の断面および照度を有する光束を入射させることができる。その結果、図３に示す変形例においても図２の実施形態と同様に、光路折曲げ手段としての直角プリズム７２ａ，７２ｂを形成する光学材料が劣化し難く、且つ「曇り」に起因する反射率などの低下も発生し難い。【００４２】
あるいは、図４に示すように、ビームスプリッター８１のような振幅分割部材を用いて、送光光学系５への入射光束Ｌを第１光束Ｌ６と第２光束Ｌ７とに振幅分割する変形例も可能である。図４に示す変形例では、入射光束Ｌの一部がビームスプリッター８１を透過し、入射光束Ｌの一部がビームスプリッター８１で反射される。すなわち、ビームスプリッター８１により、第１光束Ｌ６および第２光束Ｌ７が光束Ｌから同時に生成される。以下、説明の理解を容易にするために、ビームスプリッター８１を透過した第１光束Ｌ６、およびビームスプリッター８１で反射された第２光束Ｌ７のエネルギ密度が、送光光学系５への入射光束Ｌのエネルギ密度の約１／２に低減されるものとする。【００４３】
ビームスプリッター８１を透過した第１光束Ｌ６は、直角プリズム８２ａおよび８３ａにより順次偏向された後、シリンドリカルレンズ群８４ａに入射する。一方、ビームスプリッター８１で反射された第２光束Ｌ７は、直角プリズム８２ｂにより偏向された後、シリンドリカルレンズ群８４ｂに入射する。シリンドリカルレンズ群８４ａに入射した第１光束Ｌ６は、その断面が図４の紙面に沿って例えば１／２に縮小された後、回折光学素子６１（図４では不図示）の有効回折光学面内の第１領域へ入射する。【００４４】
シリンドリカルレンズ群８４ｂに入射した第２光束Ｌ７も、その断面が図４の紙面に沿って同じく１／２に縮小された後、回折光学素子６１の有効回折光学面内において図４中鉛直方向に沿って第１領域から間隔を隔てた第２領域へ入射する。その結果、回折光学素子６１に入射する光束Ｌ６およびＬ７のエネルギ密度は、送光光学系５に入射する光束Ｌとほぼ同じエネルギ密度に戻る。【００４５】
なお、必要に応じて、回折光学素子６１の直前において光束Ｌ６の光路および光束Ｌ７の光路のうちの少なくとも一方の光路中に光束を平行移動させる光学部材を付設することにより、第１光束Ｌ６が入射する第１領域と第２光束Ｌ７が入射する第２領域とを図４中鉛直方向に沿って隣接させることもできる。【００４６】
こうして、回折光学素子６１には、送光光学系５への入射光束Ｌと同じ断面積を有し且つほぼ同じエネルギ密度（照度）を有する光束（Ｌ６，Ｌ７）が入射する。また、送光光学系５中の３つの直角プリズム８２ａ，８２ｂ，８３ａに入射する光束Ｌ６，Ｌ７のエネルギ密度は、送光光学系５に入射する光束Ｌのエネルギ密度の約１／２に低減されている。すなわち、図４に示す変形例においても、送光光学系５中の直角プリズム８２ａ，８２ｂ，８３ａに入射する光束Ｌ６，Ｌ７のエネルギ密度を約１／２に低減しつつ、回折光学素子６１に所望の断面および照度を有する光束を入射させることができる。【００４７】
なお、上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報、国際特許公開第２００６／０８０２８５号パンフレットに開示されている。また、ＤＭＤのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。なお、パターン面が横置きの場合であっても可変パターン形成装置を用いても良い。【００４８】
また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開番号ＷＯ９９／４９５０４号公報に開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。【００４９】
また、上述の実施形態において、米国特許公開第２００６／０２０３２１４号公報、米国特許公開第２００６／０１７０９０１号公報、および米国特許公開第２００７／０１４６６７６号公報に開示される偏光照明方法を適用しても良い。ここで、米国特許公開第２００６／０２０３２１４号公報に開示される偏光制御部、米国特許公開第２００６／０１７０９０１号公報および米国特許公開第２００７／０１４６６７６号公報に開示される偏光状態切換部は、導光部材と特定領域に配置され得る回折光学素子との間に配置することができる。【００５０】
また、上述の実施形態においては、送光光学系中の複数の照明光路を同時に用いたが、複数の照明光路のうちの１つのみを用いてもよい。この場合、光束分割部材として、入射光束を複数の光束に時分割するための光路切換ミラーを用い、ある特定の時間では光源からの光束を１つの照明光路へ導き、その特定の時間の経過後に光路切換ミラーを用いて光源からの光束を別の照明光路へ導く。この構成では、複数の照明光路のうちの照明光が通過しない光路中に配置される光学部材を、送光を止めることなく交換することが可能となる。【００５１】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許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。【００５２】
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図５は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図５に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の投影露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。【００５３】
ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の投影露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の投影露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを、感光性基板つまりプレートＰとしてパターンの転写を行う。【００５４】
図６は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図６に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。【００５５】
ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の投影露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。【００５６】
ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。【００５７】
ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。【００５８】
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）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。【００５９】
なお、上述の実施形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。【００６０】
また、上述の実施形態では、光源からの光束を回折光学素子の有効回折光学面まで送光する送光光学系に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、一般に、光源からの光束を所定面上の特定領域まで送光する送光光学系に対して本発明を適用することもできる。【００６１】
また、上述の実施形態では、露光装置においてマスクを照明する照明光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスク以外の被照射面を照明する一般的な照明光学系や被加工面に光照射を行うレーザ加工装置、レーザアニール装置などに対して本発明を適用することもできる。
【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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