(57)【要約】【課題】光の伝達効率を向上させるのに有利な光伝達光学系を提供する。【解決手段】この光伝達光学系は、ライトパイプ３１ａ、３１ｃ、３１ｅと偏向プリズム３１ｂ、３１ｄとの組み合わせで構成される光伝達部２０を含み、所定の方向へ光を伝達する。ここで、偏向プリズム３１ｂ（３１ｄ）は、ライトパイプ３１ａ（３１ｃ）からの光が入射する第１面３２（３４）と、第１面３２（３４）からの光を全反射する反射面３７（３８）と、反射面３７（３８）からの光を出射する第２面３３（３５）とを有し、第１面３２（３４）にて、反射面３７（３８）で反射する前の光を透過させ、かつ反射面３７（３８）で反射した後の光を全反射させ、第２面３３（３５）にて、反射面３７（３８）で反射した後の光を透過させ、かつ反射面３７（３８）で反射する前の光を全反射させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライトパイプと偏向プリズムとの組み合わせで構成される光伝達部を含み、所定の方向へ光を伝達する光伝達光学系であって、
前記偏向プリズムは、前記ライトパイプからの光が入射する第１面と、該第１面からの光を全反射する反射面と、該反射面からの光を出射する第２面とを有し、
前記偏向プリズムの第１面にて、前記反射面で反射する前の光を透過させ、かつ前記反射面で反射した後の光を全反射させ、
前記偏向プリズムの第２面にて、前記反射面で反射した後の光を透過させ、かつ前記反射面で反射する前の光を全反射させる、
ことを特徴とする光伝達光学系。
【請求項２】
前記偏向プリズムは、前記第１面、前記第２面、および前記反射面にそれぞれ垂直に交わる断面の形状が頂角が鈍角である二等辺三角形となる、三角柱で形成され、
外部から前記ライトパイプに入射した光線と該ライトパイプの中心軸とのなす角をＮＡ０とし、前記反射面での臨界角度をθcとし、前記第１面または前記第２面での臨界角度をθc´とすると、
前記鈍角θは、
θ＞２×ＮＡ０＋２×θｃ、
θ＜θｃ´＋９０−ＮＡ０
の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光伝達光学系。
【請求項３】
前記偏向プリズムは、前記ライトパイプを形成する材料と屈折率が同一の材料で形成され、
前記ライトパイプと前記偏向プリズムとは、前記屈折率よりも小さい屈折率の材料からなる薄膜を介したオプティカルコンタクトで接着されることを特徴とする請求項１または２に記載の光伝達光学系。
【請求項４】
前記偏向プリズムは、前記ライトパイプを形成する材料よりも屈折率が低い材料で形成され、
前記ライトパイプと前記偏向プリズムとは、オプティカルコンタクトで接着される、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の光伝達光学系。
【請求項５】
前記光伝達部の出射面における垂線は、前記光伝達部の入射面における垂線に対して９０度の整数倍であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光伝達光学系。
【請求項６】
前記光伝達部を複数有し、
前記複数の光伝達部の出射面を組み合わせて形成される照明領域は、円弧形状となることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光伝達光学系。
【請求項７】
マスクに形成されているパターンに光を照明する照明光学系を有し、投影光学系を介して前記パターンの像を基板上に投影する露光装置であって、
前記照明光学系は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光伝達光学系を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
その露光した基板を現像する工程と、
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、光伝達光学系、露光装置、それを用いたデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置は、半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの製造工程に含まれるリソグラフィー工程において、原版（レチクル、マスクなど）のパターンを投影光学系を介して感光性の基板（表面にレジスト層が形成されたウエハ、ガラスプレートなど）に転写する。例えば、液晶表示デバイスの製造工程に採用される投影露光装置では、近年、原版に形成されている、より大きな面積のパターンを基板上に一括転写可能なものが求められている。そして、この要求に応えるために、高解像力で、かつ大面積のパターンを転写することができるステップ・アンド・スキャン方式の走査露光装置が提案されている。この走査露光装置は、円弧形状のスリット光束により照明されたパターンを、投影光学系を介してスキャン動作により基板上に転写する。この場合、走査露光装置は、原版と基板との間に存在する投影光学系の特定の軸外像点のみを利用した円弧形状の露光域で露光を行う。特許文献１は、このとき原版を円弧形状で照明し得る照明光学系を開示している。この照明光学系は、光源より出射された光束を、その断面形状が、被照明面である原版と光学的に共役な位置にて矩形形状をなすように導き、矩形形状に照明された領域から円弧形状の開口部材を用いて、最終的に円弧形状の照明分布を切り出す。しかしながら、このような円弧形状の切り出し方式では、円弧形状の開口部以外の光を露光光に用いることができない。したがって、光の利用効率が低く、仮に光源の出力を上げたとしても、照明光学系の被照明面の照度を高くすることが難しい。そこで、これに対応するために、特許文献２は、複数のライトパイプと偏向プリズムとを光学的につなぎ合せた光伝達部を複数用いた光伝達光学系により、光源から出射された光束の断面形状を円弧形状に変換し、光の利用効率を上げる照明光学系を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平４−７８００２号公報
【特許文献２】特開平３−１７１６１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１２は、参考として、特許文献２に係る照明光学系で用いられる光伝達部６０の構成を示す概略斜視図である。この光伝達部６０は、複数のライトパイプ６１ａ、６１ｃ、６１ｅと、複数の偏向プリズム６１ｂ、６１ｄとを複数つなぎ合わせて構成されており、特に各偏向プリズム６１ｂ、６１ｄには、それぞれ反射面６６、６７が存在する。しかしながら、図１２に示す構成（例えば角度設定）では、各偏向プリズム６１ｂ、６１ｄの屈折率および入射する光束の角度によっては、入射してきた光が反射面６６、６７にて全反射しない場合がある。そして、特許文献２には、このような場合に対応するものとして、反射面６６、６７に反射膜をコーティングする旨が記載されている。しかしながら、全反射ではない場合には、光の吸収、透過が発生するため、全反射の場合に比べて、光の伝達効率の低下を避けられない。
【０００５】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、例えば、光の伝達効率を向上させるのに有利な光伝達光学系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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、ライトパイプと偏向プリズムとの組み合わせで構成される光伝達部を含み、所定の方向へ光を伝達する光伝達光学系であって、偏向プリズムは、ライトパイプからの光が入射する第１面と、第１面からの光を全反射する反射面と、反射面からの光を出射する第２面とを有し、偏向プリズムの第１面にて、反射面で反射する前の光を透過させ、かつ反射面で反射した後の光を全反射させ、偏向プリズムの第２面にて、反射面で反射した後の光を透過させ、かつ反射面で反射する前の光を全反射させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、例えば、光の伝達効率を向上させるのに有利な光伝達光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る照明光学系の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光伝達光学系の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る光伝達部の構成を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る光伝達部での光線の進行の第１例を示す図である。
【図５】第１実施形態に係る光伝達部での光線の進行の第２例を示す図である。
【図６】第１実施形態に係る光伝達部での光線の進行の第３例を示す図である。
【図７】第１実施形態に係る光伝達部での光線の進行の第４例を示す図である。
【図８】第１実施形態に係る照明光学系にあるスリットの形状の例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る光伝達部の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る光伝達部の他の構成を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図１２】従来の光伝達部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る光伝達光学系について説明する。本実施形態に係る光伝達光学系は、例えば、露光装置に搭載される照明光学系に採用され得る。なお、露光装置については後述することとし、以下、照明光学系の一例について説明する。図１は、本実施形態に係る光伝達光学系１を含む照明光学系１０１の構成を示す概略図である。この照明光学系１０１は、光源部２からの光を、照射対象物であるパターンが形成されているマスクＭへ導くものである。照明光学系１０１は、光源側から順に、２つの光源部２（図１では１つのみ図示）と、合成光学系３と、第２ロッド光学系４と、光伝達部を複数有し、所定の方向に光を伝達する光伝達光学系１と、スリット５と、第２光学系６とを有する。
【００１１】
光源部２は、それぞれ、光源１０と、楕円ミラー１１と、第１ロッド光学系１２と、第１光学系１３とを含む。光源１０は、本実施形態では高圧水銀ランプを採用している。なお、光源１０としては、その他、キセノンランプやエキシマレーザーなどを採用することもできる。楕円ミラー１１は、光源１０から発せられた光を集光する集光光学系であり、その断面形状は、楕円の一部を用いた形状となっている。そして、光源１０は、この楕円の２つの焦点位置のうちの一方に配置される。一方、光源１０から発せられた後、楕円ミラー１１の表面で反射した光は、楕円の２つの焦点位置のうちの他方に集光する。本実施形態では、この他方（もう一方）の焦点位置に、第１ロッド光学系１２の入射面１２ａが配置されている。第１ロッド光学系１２は、例えば、断面が六角形の六角柱ロッドインテグレータであり、合成石英などを材質として作成される。第１ロッド光学系１２に入射した光は、その内部を通過（透過）する間に内壁で複数回反射し、出射面１２ｂに至る。これにより、例えば、入射面１２ａにおける光の強度分布が不均一である場合でも、その光は、複数回の反射により徐々に均一化され、最終的に出射面１２ｂ上では一様な強度分布となる。なお、第１ロッド光学系１２は、六角柱ロッドに限らず、例えば、断面が円形の円柱ロッド、断面が四角形の四角柱ロッド、または断面が八角形の八角柱ロッドのインテグレータとしてもよい。また、本実施形態では、不図示であるが、出射面１２ｂの近傍に開口絞りを配置している。第１光学系１３は、出射面１２ｂから出射した光を合成光学系３に導く。ここで、第１光学系１３は、入射面１２ａが合成光学系３の入射面の実質的にフーリエ変換面となるように配置されている。
【００１２】
合成光学系３は、不図示であるが２つのプリズムで構成され、２つの光源部２から発せられた光を合成し、第２ロッド光学系４の入射面４ａに入射させる。第２ロッド光学系４は、例えば、断面が四角形の四角柱ロッドインテグレータであり、合成石英などを材質として作成される。第１ロッド光学系１２と同様に、第２ロッド光学系４に入射した光は、その内部を通過する間に内壁で複数回反射し、出射面４ｂに至る。例えば、２つの光源部２のそれぞれから入射面４ａに入射した２つの光の強度に差がある場合、入射面４ａにおける光の強度分布は、不均一である。そこで、第２ロッド光学系４により光を均一化することで、その光は、出射面４ｂ上で一様な強度分布となる。
【００１３】
図２は、光伝達光学系１の構成の一部を示す概略図である。特に、図２（ａ）は、光伝達光学系１の構成の一部を示す斜視図である。光伝達光学系１は、複数のライトパイプと偏向プリズムとをつなぎ合わせた（組み合わせた）複数の光伝達部（図２（ａ）では、すべての光伝達部のうち４つの光伝達部２０〜２３を例示する）から構成される。また、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示す光伝達光学系１の入射面１ａの形状を示す平面図であり、一方、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示す光伝達光学系１の出射面１ｂの形状を示す平面図である。まず、図２（ｂ）に示すように、入射面１ａは、複数の光伝達部２０〜２３の各入射面（２０ａ〜２３ａ）を集合的に矩形形状に配置している。そして、第２ロッド光学系４の出射面４ｂを出射した光は、この入射面１ａに入射する。これに対して、図２（ｃ）に示すように、出射面１ｂは、複数の光伝達部２０〜２３の各出射面（２０ｂ〜２３ｂ）を略円弧形状に配置している。そして、出射面１ｂを出射した光は、光伝達光学系１の下流側にあるスリット５（図１参照）を照射する。なお、図２（ａ）中の出射面１ｂに図示している斜線円弧部は、スリット５の位置と共役な位置にあるマスクＭ上の円弧領域を表している。各光伝達部２０〜２３がこのように配置されることにより、各入射面２０ａ〜２３ａに入射した光は、それぞれ異なる経路を通過し、各出射面２０ｂ〜２３ｂでは、光伝達光学系１としての入射面１ａとは異なる光位置分布となる。
【００１４】
ここで、光伝達光学系１に含まれる複数の光伝達部のうちの１つの光伝達部に着目し、その構成について説明する。なお、以下の説明において、偏向プリズムの「断面」とは、その偏向プリズムに含まれる透過面および反射面にそれぞれ垂直に交わる面をいう。
【００１５】
まず、本実施形態による効果を明確にするために、比較例として既出である図１２を参照し、従来の光伝達部６０の構成について説明する。光伝達部６０は、例えば、直方体の３つのライトパイプ６１ａ、６１ｃ、６１ｅと、三角柱で断面が直角二等辺三角形の２つの偏向プリズム６１ｂ、６１ｄとの５つの構成要素からなる。この場合、光は、ライトパイプ６１ａにある入射面６０ａに入射し、構成要素の符号で記すと６１ａ→６１ｂ→６１ｃ→６１ｄ→６１ｅの順で伝達し、ライトパイプ６１ｅにある出射面６０ｂから出射される。また、光伝達部６０におけるライトパイプと偏向プリズムとの間に位置する４箇所の透過面６２〜６５には、接触を避けるために隙間が設けられており、これらの透過面６２〜６５にある面には反射防止膜がコーティングされている。また、偏向プリズム６１ｂ、６１ｄに存在する反射面６６、６７には反射膜がコーティングされている。この反射膜が構成されている理由は、反射面６６、６７に入射する光束の角度が全反射角度よりも小さいことがあるため、その場合でも可能な限り反射させるためである。このことは、光伝達部６０における反射面６６、６７では、全反射面と比較して光量損失が発生し、光の伝達効率が低下する場合があることを意味する。例えば、光伝達部６０の周囲環境が空気であり、使用する光の波長が２００〜５００ｎｍで、かつ光伝達部６０を構成するすべてのライトパイプおよび偏向プリズムが石英で形成されているとする。この場合、反射面６６、６７での全反射角度θＢは、４０〜４３度程度である。ここで、例えば、光伝達部６０に入射する光線の角度が１５度であるとすると、ライトパイプ６１ａ内部での角度は、約１０度となり、偏向プリズム６１ｂの反射面６６への入射角度は、３５度となる。したがって、この場合には上記の全反射角度の条件を満たさないため、反射面６１に反射膜をコーティングしないと、光線が透過してしまうことになる。具体的には、反射膜の反射率が９０％で２面分反射すると想定すれば、光の伝達効率は、８１％に低下する。
【００１６】
これに対して、偏向プリズム６１ｂの反射面６６への入射角度を全反射角度よりも大きくするために、光伝達部６０よりも上流側の光学系（例えば、図１に示す照明光学系１０１にある第１光学系１３）の倍率を大きくする方法がある。具体的には、第１光学系１３の倍率をさらに１０倍大きくすれば、いわゆるヘルムホルツ−ラグランジュの不変量の原理により、光伝達部６０に入射する光線の角度が１５度から１．５度にまで小さくなる。しかしながら、このように倍率を大きくすると、第１光学系１３のサイズが大きくなる。また、光の強度分布を均一化するためのロッドインテグレータ（第１ロッド光学系１２および第２ロッド光学系４）内の反射回数を、角度が小さい条件でも確保するために、ロッド自体を長くする必要がある。これは、光学系全体のサイズが大きくなることを意味し、その配置やコストの面で望ましくない。
【００１７】
そこで、本実施形態では、光伝達光学系１に含まれる複数の光伝達部（例えば光伝達部２０〜２３）を以下のように構成する。図３は、本実施形態に係る光伝達部の構成を示す概略斜視図である。この図３では、一例として、図２（ａ）に示す４つの光伝達部のうちの光伝達部２０の構成を示すものとする。光伝達部２０は、例えば、四角柱の３つのライトパイプ３１ａ、３１ｃ、３１ｅと、三角柱（断面が、頂角が鈍角である二等辺三角形）の２つの偏向プリズム３１ｂ、３１ｄとの５つの構成要素からなる。この場合、光は、ライトパイプ３１ａにある入射面２０ａに入射し、構成要素の符号で記すと３１ａ→３１ｂ→３１ｃ→３１ｄ→３１ｅの順で伝達し、ライトパイプ３１ｅにある出射面２０ｂから出射される。
【００１８】
まず、上記従来の光伝達部６０では、ライトパイプと偏向プリズムとの間に隙間が設けられていたのに対して、光伝達部２０では、その位置に対応する４箇所の透過面（接触面）３２〜３５は、薄膜を挟んだオプティカルコンタクトで接着されている。この薄膜を挟む理由は、入射してきた光束を、光伝達部２０内を順々に伝達させつつ、各ライトパイプ３１ａ、３１ｃ、３１ｅの側面部３６で全反射させるためである。すなわち、各透過面３２〜３５に薄膜を挟むことで、側面部３６で一旦全反射しない光線は、透過面３２〜３５のいずれかで全反射することになり、結果的に側面部３６で全反射しない光線をなくすことが可能となる。この薄膜としては、例えば、ライトパイプ３１ａ、３１ｃ、３１ｅと偏向プリズム３１ｂ、３１ｄとを形成する材料の屈折率よりも小さい屈折率を有するＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）を材料として、厚みを数百ｎｍ〜数μｍ程度としたものが上げられる。さらに、薄膜としては、これ以外にもＬｉＦ（フッ化リチウム）、ＣａＦ２（フッ化カルシウム）、またはＡｌＦ３（フッ化アルミニウム）などのフッ化物系薄膜などを適用し得る。
【００１９】
次に、光伝達部２０におけるライトパイプ３１ａ、３１ｃ、３１ｅと偏光プリズム３１ｂ、３１ｄとの構成は、以下の３つの条件を満たす。第１の条件として、光線を折り曲げる偏向プリズム３１ｂ、３１ｄの反射面３７、３８では、すべての光線（いかなる角度で入射する光線）が全反射する。第２の条件として、光線が反射面３７、３８よりも前に透過する透過面（以下「第１透過面（第１面）」という）３２、３４では、反射面３７、３８で反射する前の光線は、全透過し、一方、反射面３７、３８で反射した後の光線は、全反射する。さらに、第３の条件として、光線が反射面３７、３８よりも後に透過する透過面（以下「第２透過面（第２面）」という）３３、３５では、反射面３７、３８で反射した後の光線は、全透過し、一方、反射面３７、３８で反射する前の光線は、全反射する。
【００２０】
さらに、外部から光線が入射するライトパイプ３１ａ内部での光線の角度、すなわち、ライトパイプ３１ａに入射した光線とライトパイプ３１ａの中心軸とのなす角をＮＡ０とする（後述の図５参照）。ここで、「ライトパイプ３１ａの中心軸」とは、ライトパイプ３１ａの構造上の中心軸、またはその内部を通過する光線の光路の中心軸をいい、中心軸に平行な軸、すなわち図５を参照すれば入射面２０ａの垂線を含む広義の意味で使用している。これに対して、ここでの中心軸を厳密に捉えるならば、角度ＮＡ０は、ライトパイプ３１ａに入射した光線とライトパイプ３１ａの中心軸との延長線上のなす角ともいえる。さらに、偏向プリズム３１ｂ、３１ｄにて、断面形状の二等辺三角形の頂角（鈍角）をθとし、反射面３７、３８での臨界角度をθcとし、各透過面３２、３３、３４、３５での臨界角度をθc´とする。このとき、鈍角θは、以下の式（１）および（２）で表される条件を満たすものとする。
θ＞２×ＮＡ０＋２×θｃ      （１）
θ＜θｃ´＋９０−ＮＡ０      （２）
【００２１】
以下、上記の条件を満たす４つの具体例について説明する。図４〜図７は、すべて図３に示す光伝達部２０の断面図であり、それぞれ、入射面２０ａに入射する光線の角度（入射角度）θａ０が異なる事例を示している。なお、各図中、光線を点線で示す。ここで、光伝達部２０の具体的な構成としては、まず、偏向プリズム３１ｂ、３１ｄの二等辺三角形の断面の鋭角を３０度とする。また、四角柱のライトパイプ３１ａ、３１ｅは、その断面の接着面側の鋭角を６０度とし、接着面と反対側（入射面２０ａまたは出射面２０ｂのいずれかの側）を直角とする台形とする。さらに、四角柱のライトパイプ３１ｃは、その断面の鋭角が６０度の平行四辺形とする。光源１０から発せられる光の波長は、２００〜５００ｎｍの範囲にあり、本実施形態では４００ｎｍとする。ライトパイプ３１ａ、３１ｃ、３１ｅと偏光プリズム３１ｂ、３１ｄとの材質は、石英（屈折率＝１．４６５）である。さらに、オプティカルコンタクトの接着面に挟んだ薄膜の材質は、上記のとおりＭｇＦ２（屈折率＝１．３８１）であり、周囲環境は、空気（屈折率＝１．０００）である。
【００２２】
図４は、第１例として、光線が入射面２０ａに対して垂直に（入射角度θａ０＝０度）入射した場合の光線（光束の一部）の進行を示す図である。この場合、光線は、入射面２０ａに入射すると、この面を透過して、第１透過面３２（接触面と同義）に向かう。ここで、第１接触面３２に入射する光線の入射角度θａ１は、３０度である。一方、石英部材からＭｇＦ２部材への光路で全反射する臨界角度は、７０．６度である。したがって、光線は、第１透過面３２を全透過する。次に、光線は、偏向プリズム３１ｂの反射面３７に向かう。ここで、反射面３７に入射する光線の入射角度θａ２は、６０度である。一方、石英部材から空気への光路で全反射する臨界角度は、４３．１度である。したがって、光線は、反射面３７にて全反射する。次に、光線は、第２透過面３３（接触面またはオプティカルコンタクト面と同義）に向かう。ここで、第２接触面３３に入射する光線の入射角度θａ３は、３０度である。一方、石英部材からＭｇＦ２部材への光路で全反射する臨界角度は、上記と同様に７０．６度である。したがって、光線は、第２透過面３３を全透過する。それ以降の各透過面３４、３５および反射面３８での光線の透過、反射も同様であり、説明を省略する。このように、光伝達部２０に入射し進行する光線は、反射面３７、３８で全反射し、出射面２０ｂから出射する。全反射面での反射率は、１００％であるから、従来の反射膜をコーティングしている場合の８１％に比べて、光の伝達効率が優れている。
【００２３】
図５は、第２例として、光線が入射面２０ａに対して、垂直ではなく斜めに（入射角度θａ０＝１５度）入射した場合の光線の進行を示す図である。この場合、光線は、入射面２０ａに入射すると、この面を透過して第１透過面３２に向かうが、空気と石英との屈折率差により、ライトパイプ３１ａ内部での光線の角度ＮＡ０は、１０度になる。ここで、第１接触面３２に入射する光線の入射角度θａ１は、４０度である。石英部材からＭｇＦ２部材への光路で全反射する臨界角度は、７０．６度であるから、光線は、第１透過面３２を全透過する。次に、光線は、偏向プリズム３１ｂとライトパイプ３１ｃとの間の第２透過面３３に向かう。ここで、第２透過面３３に入射する光線の入射角度θａ２は、８０度である。石英部材からＭｇＦ２部材への光路で全反射する臨界角度は、７０．６度であるから、光線は、第２透過面３３にて全反射する。次に、光線は、偏向プリズム３１ｂの反射面３７に向かう。ここで、反射面３７に入射する光線の入射角度θａ３は、５０度である。石英部材から空気への光路で全反射する臨界角度は、４３．１度であるから、光線は、反射面３７にて全反射する。次に、光線は、再度、偏向プリズム３１ｂとライトパイプ３１ｃとの間の第２透過面３３に向かう。ここで、第２透過面３３に入射する光線の入射角度θａ４は、４０度である。石英部材からＭｇＦ２部材への光路で全反射する臨界角度は、７０．６度であるから、光線は、第２透過面３３を全透過する。次に、光線は、ライトパイプ３１ｃの側面３６に向かう。ここで、この側面３６に入射する光線の入射角度θａ５は、８０度である。石英部材から空気への光路で全反射する臨界角度は、４３．１度であるから、光線は、ここでの側面３６では全反射する。次に、光線は、ライトパイプ３１ｃと偏向プリズム３１ｄとの間の第１透過面３４に向かう。ここで、第１透過面３４に入射する光線の入射角度θａ６は、１０度である。そして、石英部材からＭｇＦ２部材への光路で全反射する臨界角度は、７０．６度であるから、光線は、第１透過面３４を全透過する。それ以降の反射面３８および第２透過面３５での光線の透過、反射も同様であり、説明を省略する。このように、光伝達部２０に入射し進行する光線は、入射面２０ａに対して斜めに入射する場合であっても、反射面３７、３８で全反射し、出射面２０ｂから出射する。したがって、第１例と同様に、従来の光伝達部６０よりも光の伝達効率が優れている。
【００２４】
図６および図７は、第３例および第４例として、図５に示す第２例の場合とは異なる入射角度θａ０で、光線が入射面２０ａに対して斜めに入射した場合の光線の進行を示す図である。光線が進行する際の透過や反射については、基本的に上記第２例と同様であるため、ここでは詳細説明を省略する。図６および図７に示すように、入射角度θａ０がいかなる角度であったとしても、入射面２０ａに入射した光線は、偏向プリズム３１ｂ、３１ｄの反射面３７、３８で全反射し、出射面２０ｂから出射する。
【００２５】
上記説明した光伝達光学系１の下流側、具体的には出射面１ｂ付近（近傍）には、スリット５が配置されている。図８は、スリット５の形状の例を示す概略平面図である。特に図８（ａ）に示すスリット５は、円弧形状の透過部５ａを有し、透過部５ａ以外の部分は遮光部となる。ここで、スリット５は、透過部５ａの幅を場所ごとに変更可能な構造を有する。そして、照明光学系１０１は、透過部５ａを通過した光を用いて、例えば複数の光学素子からなる第２光学系６を介し、スリット５の位置と共役な位置であるマスクＭ上の円弧領域を照明する。なお、被照明面を照明する照明領域は、円弧形状の場合に限らず、例えば、矩形領域を照明する場合には、図８(ｂ)に示すような矩形状の透過部５ｂを有するスリット５´を採用してもよい。この場合には、図２（ａ）中の出射面１ｂに例示した斜線円弧部が、スリット５´の位置と共役な位置にあるマスクＭ上の矩形領域に合わせて斜線矩形部となるように、出射面１ｂが構成されることになる。
【００２６】
このように、複数の光伝達部２０〜２３は、それぞれ上記のように構成されることで、入射した光線を、その入射角度にかかわらず、光路中にある偏向プリズム３１ｂ、３１ｄの反射面３７、３８にて全反射させることができる。これにより、各光伝達部２０〜２３は、従来の反射膜を用いた光伝達部６０よりも、反射面３７、３８での光量損失を抑え、光の伝達効率を向上させることができ、結果的にこれらの光伝達部２０〜２３を含む光伝達光学系１の伝達効率も向上する。そして、この光伝達光学系１を備える照明光学系１０１は、光源１０から出射された光束の断面形状を円弧形状に変換して効率良く円弧形状のスリット５に伝達できるので、光の利用効率を向上させることができる。さらに、照明光学系１０１では、光伝達光学系１を採用することで、偏向プリズムの反射面への入射角度を全反射角度よりも大きくするために、第１光学系１３の倍率を大きくし、ロッドインテクレータの長さを長くする必要がない。したがって、照明光学系１０１は、全体のサイズが大きくなることを避けられ、その配置やコストの面で有利となり得る。
【００２７】
以上のように、本実施形態によれば、光の伝達効率を向上させるのに有利な光伝達光学系を提供することができる。
【００２８】
なお、本実施形態に係る光伝達部（光伝達部２０など）では、その位置に対応する４箇所の透過面３２〜３５が、薄膜を介したオプティカルコンタクトで接着されているが、オプティカルコンタクトを行わず、単に隙間を設ける構成としてもよい。ただし、この場合には、入射してきた光束を、光伝達部内を順々に伝達させつつ、各ライトパイプ３１ａ、３１ｃ、３１ｅの側面部３６で全反射させるために、各透過面３２〜３５には、反射膜をコーティングする必要がある。また、上記の薄膜を介したオプティカルコンタクトは、各ライトパイプ３１ａ、３１ｃ、３１ｅと各偏向プリズム３１ｂ、３１ｄとが、屈折率が同一の材料で形成されていることを前提としている。これに対して、例えば、各偏向プリズム３１ｂ、３１ｄが、各ライトパイプ３１ａ、３１ｃ、３１ｅを形成する材料よりも屈折率が低い材料で形成されている場合には、薄膜を介さないオプティカルコンタクトで接着されるものとしてもよい。また、上記説明では、照明光学系１０１には光源部２が２つあるものとしているが、３つ以上、または１つであっても構わない。ただし、光源部２が１つの場合には、第１ロッド光学系１２を設置しなくてもよい。さらに、上記説明では、光伝達光学系１が複数の光伝達部（２０〜２３）を有する構成としているが、１つの光伝達部（例えば光伝達部２０）のみを有する構成でも、上記と同様の効果を奏するのはもちろんである。
【００２９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る光伝達光学系について説明する。本実施形態に係る光伝達光学系の特徴は、第１実施形態に係る光伝達光学系１に含まれる光伝達部の構成条件を踏まえつつ、入射面に対する出射面の方向を変更した光伝達部を含む点にある。ここで、「入射面に対する出射面の方向を変更する」とは、入射面における第１垂線と、出射面における第２垂線とが９０度や１８０度（すなわち９０度の整数倍）となるよう出射面が向く方向を変更することをいう。
【００３０】
図９は、本実施形態に係る光伝達光学系に含まれる複数の光伝達部のうちの１つ（光伝達部４０）の構成を示す概略図である。特に、図９（ａ）は、光伝達部４０の斜視図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に対応した断面図である。光伝達部４０の例では、入射面４０ａは、第１実施形態に係る光伝達部２０と同様に、Ｚ軸方向プラス側に光が入射するように設定されているものの、出射面４０ｂは、光伝達部２０とは異なり、Ｙ軸方向マイナス側に光が出射するように設定されている。すなわち、光線は、入射方向に対して垂直方向（９０度方向）に出射される。光伝達部４０は、例えば、四角柱の３つのライトパイプ４１ａ、４１ｃ、４１ｅと、三角柱（断面が、頂角が鈍角である二等辺三角形）の２つの偏向プリズム４１ｂ、４１ｄとの５つの構成要素からなる。特に、光伝達部４０では、偏向プリズム４１ｂ、４１ｄの断面の鋭角θ４０は、２２．５度である。
【００３１】
一方、図１０は、本実施形態に係る他の光伝達光学系に含まれる複数の光伝達部のうちの１つ（光伝達部５０）の構成を示す概略図である。特に、図１０（ａ）は、光伝達部５０の斜視図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に対応した断面図である。光伝達部５０の例では、入射面５０ａは、第１実施形態に係る光伝達部２０と同様に、Ｚ軸方向プラス側に光が入射するように設定されているものの、出射面５０ｂは、光伝達部２０とは異なり、Ｚ軸方向マイナス側に光が出射するように設定されている。すなわち、光線は、入射方向に対して反対方向（１８０度方向）に出射される。光伝達部５０は、例えば、四角柱の４つのライトパイプ５１ａ、５１ｃ、５１ｅ、５１ｇと、三角柱（断面が、頂角が鈍角である二等辺三角形）の３つの偏向プリズム５１ｂ、５１ｄ、５１ｆとの７つの構成要素からなる。特に、光伝達部５０では、偏向プリズム５１ｂ、５１ｄ、５１ｆの断面の鋭角θ５０は、３０度である。これら図９および図１０に示すような光伝達部の構成によっても、第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００３２】
（露光装置）
次に、本発明の上記実施形態に係る光伝達光学系を含む照明光学系を採用した露光装置について説明する。図１１は、本発明の一実施形態に係る露光装置１００の構成を示す概略図である。本実施形態における露光装置１００は、一例として、液晶表示デバイスの製造工程におけるリソグラフィー工程にて採用され得る反射型投影光学系を用いた走査型露光装置とする。露光装置１００は、マスク（原版）Ｍに形成されているパターン（例えばＴＦＴ回路）を、感光剤が塗布されたガラスプレートＰ上（基板上）へ投影転写する。この露光装置１００は、光をマスクＭ上に照明する照明光学系１０１と、原版ステージ１０２と、投影光学系１０３と、基板ステージ１０４とを備える。照明光学系１０１は、上記実施形態にて示した光伝達光学系１を含み、円弧形状の光でマスクＭの照明領域を照明する。原版ステージ１０２は、マスクＭを載置および保持しつつ、例えばＸＹ方向に移動可能なステージ装置である。投影光学系１０３は、マスクＭの照射領域にあるパターンの像をガラスプレートＰ上に結像させる。基板ステージ１０４は、基板Ｐを載置および保持しつつ、例えばＸＹＺの３次元方向に移動可能なステージ装置である。本実施形態に係る露光装置１００によれば、光の伝達効率が良好な光伝達光学系１を含む照明光学系１０１を用いることにより、照明光学系１０１の照度改善による良好な露光性能を達成できるとともに、省エネルギーにも寄与する。
【００３３】
（デバイスの製造方法）
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイスなど）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００３４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１      光伝達光学系
２０    光伝達部
３１ａ  ライトパイプ
３１ｂ  偏向プリズム
３１ｃ  ライトパイプ
３１ｄ  偏向プリズム
３１ｅ  ライトパイプ
３２    第１透過面
３３    第２透過面
３４    第１透過面
３５    第２透過面
３７    反射面
３８    反射面
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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