(57)【要約】【課題】  照明光学系の瞳位置または該瞳位置と共役な位置での所望の光強度分布や光分布形状を容易に発生することができる光学部材を備える照明光学装置を提供する。【解決手段】  光源１からの光を被照射面Ｍ１に導く照明光学系と、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするために算出された回折パターン情報を記憶する回折パターン情報記憶手段２４と、前記照明光学系の光路中に配置され、前記回折パターン情報記憶手段２４により記憶されている回折パターン情報に基づいて、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを発生する光学部材４とを備える。【選択図】  図１
2006054328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を被照射面に導く照明光学系と、
前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするために算出された回折パターン情報を記憶する回折パターン情報記憶手段と、
前記照明光学系の光路中に配置され、前記回折パターン情報記憶手段により記憶されている回折パターン情報に基づいて、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを発生する光学部材と、
を備えることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
光源からの光を被照射面に導く照明光学系と、
前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布に関する情報を取得する情報取得手段と、
前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を前記情報取得手段により取得された情報に基づき所望の光分布形状とするための回折パターン情報を算出する回折パターン情報算出手段と、
前記回折パターン情報算出手段により算出された回折パターン情報を記憶する回折パターン情報記憶手段と、
前記照明光学系の光路中に配置され、前記回折パターン情報記憶手段により記憶されている回折パターン情報に基づいて、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを発生する光学部材と、
を備えることを特徴とする照明光学装置。
【請求項３】
前記回折パターン情報算出手段は、複数の算出された回折パターン情報の中から最適な回折パターン情報を選択する回折パターン情報選択手段を備えることを特徴とする請求項２記載の照明光学装置。
【請求項４】
光源からの光を被照射面に導く照明光学系と、
前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするために算出されたパターン情報を記憶するパターン情報記憶手段と、
前記照明光学系の光路中に配置され、前記パターン情報記憶手段により記憶されているパターン情報に基づいて、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするためのパターンを発生する光学部材と、
前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基づいて、前記パターン情報記憶手段に記憶されているパターン情報を変更し、変更されたパターンを前記光学部材にて再生成させるためのパターン情報変更手段と、
を備えることを特徴とする照明光学装置。
【請求項５】
光源からの光を被照射面に導く照明光学系と、
前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布に関する情報を取得する情報取得手段と、
前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を前記情報取得手段により取得された情報に基づき所望の光分布形状とするためのパターン情報を算出するパターン情報算出手段と、
前記パターン情報算出手段により算出されたパターン情報を記憶するパターン情報記憶手段と、
前記照明光学系の光路中に配置され、前記パターン情報記憶手段により記憶されているパターン情報に基づいて、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするためのパターンを発生する光学部材と、
前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を検出する検出手段と、
を備え、
前記パターン情報算出手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状とするためのパターン情報を算出し、前記パターン情報記憶手段は、算出されたパターン情報に基づいて、記憶されているパターン情報を変更し、前記光学部材は、変更されたパターンを再生成することを特徴とする照明光学装置。
【請求項６】
前記パターン情報算出手段は、複数の算出されたパターン情報の中から最適なパターン情報を選択するパターン情報選択手段を備えることを特徴とする請求項５記載の照明光学装置。
【請求項７】
前記光学部材は、透過型の光学部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の照明光学装置。
【請求項８】
前記光学部材は、反射型の光学部材であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の照明光学装置。
【請求項９】
前記照明光学系の光路中に配置され、前記光学部材により形成されるフレア光を除去するフレア光除去手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の照明光学装置。
【請求項１０】
感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光装置において、
前記被照射面に設定された前記マスクを照明するための請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の照明光学装置を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するための露光装置に用いられる照明光学装置、該照明光学装置を備えた露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロデバイスの一つである液晶表示素子は、通常、ガラス基板（プレート）上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターニングして、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子及び電極配線を形成して製造される。このフォトリソグラフィの手法を用いた製造工程では、マスク上に形成された原画となるパターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布されたプレート上に投影露光する投影露光装置が用いられている。
【０００３】
近年、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細なパターンをプレート上に正確に転写するためにはプレート上において、マスクパターンに最適な照度分布を得ることが不可欠である。従って、プレート上において、マスクパターンに最適な照度分布を得るために、露光装置が備える照明光学系の照明瞳において輪帯状や多極状（例えば４極状）の光強度分布や光分布形状を形成するための変形照明を行い、マイクロフライアイレンズの後側焦点面に形成される二次光源の光強度分布や光分布形状を変化させることにより、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が注目されている。
【０００４】
ここで、光源からの光束を照明光学系の照明瞳において輪帯状や多極状の光強度分布や光分布形状を有する光束に変換する複数の回折光学素子を備えた露光装置が存在する。この露光装置においては、照明光路中に配置された回折光学素子を介することにより回折光学素子に入射する光束を照明光学系の照明瞳において輪帯状や多極状の光強度分布や光分布形状の光束に変換し、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と共役な位置（マイクロフライアイレンズの後側焦点面に形成される二次光源位置）において輪帯状や多極状の光強度分布や光分布形状を形成する。そして、露光時にマスクのパターン等に応じてマイクロフライアイレンズの後側焦点面に形成される二次光源像を最適な光強度分布や光分布形状に変換する回折光学素子を選択し、該回折光学素子を照明光路中に配置して露光を行う。
【０００５】
また、アレイ状に配列された多数の微小な要素ミラーを有する可動マルチミラー（例えば、ＤＭＤ）を備え、要素ミラーのそれぞれの傾斜角及び傾斜方向を変化させることにより照明光学系の瞳位置または該瞳位置と共役な位置（マイクロフライアイレンズの後側焦点面に形成される二次光源位置）において所定の光強度分布や光分布形状を形成する露光装置が存在する（例えば、特許文献１参照）。この露光装置においては、各要素ミラーに入射した光を各要素ミラーの反射面により反射される際に所定方向に所定角度偏向させて照明光学系の照明瞳において所定の光強度分布や光分布形状の光束に変換する。そして、露光時にマスクのパターン等に応じてマイクロフライアイレンズの後側焦点面に形成される二次光源像を最適な光強度分布や光分布形状にするように可動マルチミラーの各要素ミラーの傾斜角及び傾斜方向を設定して露光を行う。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５３１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述の露光装置に用いられている回折光学素子はパターン設計、原盤作成、素子形成を経て作成され、その作成には多大な時間を要する。また、この回折光学素子を備える露光装置においては、所定の光強度分布や光分布形状に変換する複数の回折光学素子を例えばターレット上に配置し、ターレットを回転駆動することにより最適な回折光学素子を照明光路中に配置して照明光学系の瞳位置または該瞳位置と共役な位置において所定の光強度分布や光分布形状を形成させているが、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と共役な位置において形成される光強度分布や光分布形状をマスクのパターン等に応じた最適なものに短時間かつ連続的に変更することは困難である。
【０００８】
また、特許文献１記載の露光装置においては、可動マルチミラーが備える要素ミラーのうちの１つが破損した場合、破損した要素ミラーを用いて形成される光強度分布や光分布形状を形成することができなくなる。また、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と共役な位置において所定の光強度分布や光分布形状を形成するために用いられる要素ミラー以外の要素ミラーにより反射される光は照明光（露光光）として用いないため、光源から射出される光の光量の損失が大きい。
【０００９】
この発明の課題は、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と共役な位置での所望の光強度分布や光分布形状を容易に発生することができる光学部材を備える照明光学装置、該照明光学装置を備えた露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の照明光学装置は、光源からの光を被照射面に導く照明光学系と、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするために算出された回折パターン情報を記憶する回折パターン情報記憶手段と、前記照明光学系の光路中に配置され、前記回折パターン情報記憶手段により記憶されている回折パターン情報に基づいて、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを発生する光学部材とを備えることを特徴とする。
【００１１】
この請求項１記載の照明光学装置によれば、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを発生する光学部材を備えているため、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置において形成される光分布形状を被照射面の特性等に応じた最適なものに短時間かつ連続的に変更することができる。従って、この照明光学装置を備える露光装置により露光を行う場合には、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と共役な位置において形成される光分布形状をマスクのパターン等に応じた最適なものに短時間かつ連続的に変更することができ、高解像度でかつスループット良く露光を行うことができる。
【００１２】
また、請求項２記載の照明光学装置は、光源からの光を被照射面に導く照明光学系と、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布に関する情報を取得する情報取得手段と、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を前記情報取得手段により取得された情報に基づき所望の光分布形状とするための回折パターン情報を算出する回折パターン情報算出手段と、前記回折パターン情報算出手段により算出された回折パターン情報を記憶する回折パターン情報記憶手段と、前記照明光学系の光路中に配置され、前記回折パターン情報記憶手段により記憶されている回折パターン情報に基づいて、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを発生する光学部材とを備えることを特徴とする。
【００１３】
この請求項２記載の照明光学装置によれば、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布に関する情報を取得し、取得した情報に基づいて所望の光分布形状とするための回折パターン情報を算出し、算出した情報に基づいて所望の光分布形状にするための回折パターンを発生する光学部材を備えている。従って、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を容易に様々な光分布形状にすることができ、被照射面の特性等に応じた最適なものに短時間かつ連続的に変更することができる。従って、この照明光学装置を備える露光装置により露光を行う場合には、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と共役な位置において形成される光分布形状をマスクのパターン等に応じた最適なものに短時間かつ連続的に変更することができ、高解像度でかつスループット良く露光を行うことができる。
【００１４】
また、請求項３記載の照明光学装置は、前記回折パターン情報算出手段が複数の算出された回折パターン情報の中から最適な回折パターン情報を選択する回折パターン情報選択手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
この請求項３記載の照明光学装置によれば、複数の算出された回折パターン情報の中から最適な回折パターン情報を選択する。即ち、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターン情報は複数算出されるため、光学部材の一部破損等により所望の光分布形状を形成することができない回折パターン情報が生じた場合においても、他の回折パターン情報を選択することにより所望の光分布形状を形成することができる。
【００１６】
また、請求項４記載の照明光学装置は、光源からの光を被照射面に導く照明光学系と、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするために算出されたパターン情報を記憶するパターン情報記憶手段と、前記照明光学系の光路中に配置され、前記パターン情報記憶手段により記憶されているパターン情報に基づいて、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするためのパターンを発生する光学部材と、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記パターン情報記憶手段に記憶されているパターン情報を変更し、変更されたパターンを前記光学部材にて再生成させるためのパターン情報変更手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
この請求項４記載の照明光学装置によれば、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を検出し、検出した光分布に基づいてパターン情報を変更し、変更されたパターンを光学部材にて再生成する。即ち、光学部材の一部破損等により設定されているパターン情報に基づくパターンにより所望の光分布形状を形成することができなくなった場合においても、その光分布形状に対応する他のパターン情報に変更することができるため、変更された他のパターン情報に基づくパターンによりその最適な光分布形状の形成を継続して行うことができ、光学部材の交換頻度を減少させることができる。従って、高解像度でスループット良く、被照射面の照明を行うことができる。
【００１８】
また、請求項５記載の照明光学装置は、光源からの光を被照射面に導く照明光学系と、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布に関する情報を取得する情報取得手段と、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を前記情報取得手段により取得された情報に基づき所望の光分布形状とするためのパターン情報を算出するパターン情報算出手段と、前記パターン情報算出手段により算出されたパターン情報を記憶するパターン情報記憶手段と、前記照明光学系の光路中に配置され、前記パターン情報記憶手段により記憶されているパターン情報に基づいて、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするためのパターンを発生する光学部材と、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を検出する検出手段とを備え、前記パターン情報算出手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状とするためのパターン情報を算出し、前記パターン情報記憶手段は、算出されたパターン情報に基づいて、記憶されているパターン情報を変更し、前記光学部材は、変更されたパターンを再生成することを特徴とする。
【００１９】
この請求項５記載の照明光学装置によれば、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を検出し、検出した光分布に基づいてパターン情報を算出し、算出されたパターンを光学部材にて再生成する。即ち、光学部材の一部破損等により設定されているパターン情報に基づくパターンにより所望の光分布形状を形成することができなくなった場合においても、その光分布形状に対応する他のパターン情報を算出し、算出された他のパターン情報に基づくパターンに変更することができるため、その最適な光分布形状の形成を継続して行うことができ、光学部材の交換頻度を減少させることができる。従って、高解像度でかつスループット良く、被照射面の照明を行うことができる。
【００２０】
また、請求項６記載の照明光学装置は、前記パターン情報算出手段が複数の算出されたパターン情報の中から最適なパターン情報を選択するパターン情報選択手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
この請求項６記載の照明光学装置によれば、複数の算出されたパターン情報の中から最適なパターン情報を選択する。即ち、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするためのパターン情報は複数算出されるため、光学部材の一部破損等により所望の光分布形状を形成することができないパターン情報が生じた場合においても、他のパターン情報を選択することにより所望の光分布形状を形成することができる。
【００２２】
また、請求項７記載の照明光学装置は、前記光学部材が透過型の光学部材であることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項８記載の照明光学装置は、前記光学部材が反射型の光学部材であることを特徴とする。
【００２４】
この請求項７及び請求項８記載の照明光学装置によれば、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の形状にするためのパターンを発生する透過型または反射型の光学部材を備えているため、照明光学装置が備える他の光学部材等との配置やスペースまたは照明光の波長等による特性に応じて透過型または反射型の光学部材を選択して用いることができる。例えば、通常の光学部材を透過することができない極紫外光（ＥＵＶ光）により被照射面の照明を行う場合には、反射型の光学部材を用いるとよい。
【００２５】
また、請求項９記載の照明光学装置は、前記照明光学系の光路中に配置され、前記光学部材により形成されるフレア光を除去するフレア光除去手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
この請求項９記載の照明光学装置によれば、パターンを発生する光学部材により形成される回折光から生じるフレア光を除去することができるため、所望の光分布形状を有する照明光により被照射面の照明を行うことができる。
【００２７】
また、請求項１０記載の露光装置は、感光性基板上にマスクのパターンを転写する露光装置において、前記被照射面に設定された前記マスクを照明するための請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の照明光学装置を備えることを特徴とする。
【００２８】
この請求項１０記載の露光装置によれば、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするためのパターンを発生する光学部材を有する照明光学装置によりマスクの照明を行うため、高解像度でかつスループット良く、マスクのパターンを感光性基板上に露光することができる。
【００２９】
また、請求項１１記載のマイクロデバイスの製造方法は、請求項１０記載の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。
【００３０】
この請求項１１記載のマイクロデバイスの製造方法によれば、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするためのパターンを発生する光学部材を有する照明光学装置を備える露光装置により露光を行うため、高解像度でかつスループット良く、マイクロデバイスの製造を行うことができる。
【発明の効果】
【００３１】
この発明の照明光学装置によれば、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを発生する光学部材を備えているため、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置において形成される光分布形状を被照射面の特性等に応じた最適なものに短時間かつ連続的に変更することができる。
【００３２】
また、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を検出し、検出した光分布に基づいてパターン情報を変更し、変更されたパターンを光学部材にて再生成する。即ち、光学部材の一部破損等により設定されているパターン情報に基づくパターンにより所望の光分布形状を形成することができなくなった場合においても、その光分布形状に対応する他のパターン情報に変更することができるため、変更された他のパターン情報に基づくパターンによりその最適な光分布形状の形成を継続して行うことができ、光学部材の交換頻度を減少させることができる。従って、高解像度でかつスループット良く、被照射面の照明を行うことができる。
【００３３】
また、この発明の露光装置によれば、この発明の照明光学装置によりマスクの照明を行うため、高解像度でかつスループット良く、マスクのパターンを感光性基板上に露光することができる。
【００３４】
また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の照明光学装置を備える露光装置により露光を行うため、高解像度でかつスループット良く、マイクロデバイスの製造を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図１は、この実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、図１中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷ１に対して平行となるように設定され、Ｚ軸がウエハＷ１に対して直交する方向に設定されている。
【００３６】
この実施の形態にかかる露光装置は、図１に示すように、露光光（照明光）を供給するためのレーザ光源１として、例えば波長が約１９３ｎｍの光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源または波長が約２４８ｎｍの光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源を備えている。レーザ光源１からＺ方向に沿って射出された略平行な光束は、Ｘ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ２ａ及び２ｂからなるビームエキスパンダ２に入射する。各レンズ２ａ及び２ｂは、図１のＹＺ平面内において負の屈折力及び正の屈折力をそれぞれ有する。したがって、ビームエキスパンダ２に入射した光束は、図１のＹＺ平面内において拡大され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。
【００３７】
整形光学系としてのビームエキスパンダ２を介した平行な光束は、折り曲げミラー３により反射されＹ方向に偏向された後、所定の回折パターン（パターン）を発生する透過型の光学部材としての透過型液晶素子４に入射する。透過型液晶素子４は、入射する光の波長により定まる回折角を発生させるために十分な分解能を有する微細なピクセルにより形成されている。透過型液晶素子４を構成する各ピクセルに対応してスイッチとして機能する素子（以下、スイッチ素子という。）が形成されており、スイッチ素子をオンオフ制御することにより後述する記憶部２４に記憶されている回折パターン情報に基づいた回折パターンを表示する。従って、透過型液晶素子４は、表示している回折パターンにより入射光を所望の角度に回折する回折光学素子として機能し、各ピクセルに対応して形成されているスイッチ素子のオンオフを電気制御することにより矩形状の光分布形状を有する入射光を所望の光分布形状を有する光束に変換し、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置において所望の光分布形状を形成する。
【００３８】
この実施の形態においては、透過型液晶素子４には入射光を矩形状から輪帯状の光分布形状に変換するための回折パターンが表示されており、透過型液晶素子４を通過した光束は、アフォーカルレンズ（リレー光学系）５に入射し、アフォーカルレンズ５（ひいては照明光学系）の照明瞳または該照明瞳の近傍に輪帯状の光分布を形成する。アフォーカルレンズ５は、その前側焦点位置と透過型液晶素子４の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面６の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系（無焦点光学系）である。したがって、透過型液晶素子４に入射した略平行な光束は、アフォーカルレンズ５の照明瞳面に輪帯状の光分布を形成した後、略平行な光束となってアフォーカルレンズ５から射出される。
【００３９】
なお、アフォーカルレンズ５の前側レンズ群５ａと後側レンズ群５ｂとの間の光路中には、照明瞳またはその近傍に、光源側から順に、円錐アキシコン系８７、第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９が配置されている。
【００４０】
図２は、照明光学系の照明瞳または該照明瞳の近傍に配置される円錐アキシコン系８７の概略構成を示す図である。円錐アキシコン系８７は、光源側から順に、光軸ＡＸ方向に対して凹円錐状の屈折面（凹状屈折面）を有する第１プリズム８７ａ及び第１プリズム８７ａの凹円錐状の屈折面と互いに当接可能なように相補的に形成された凸円錐状の屈折面（凸状屈折面）を有する第２プリズム８７ｂを備えている。第１プリズム８７ａは光源側に平面を向け且つマスクＭ１側に凹円錐状の屈折面を向けて配置されており、第２プリズム８７ｂは光軸ＡＸ側に凸円錐状の屈折面を向け且つマスクＭ１側に平面をむけて配置されている。
【００４１】
また、第１プリズム８７ａ及び第２プリズム８７ｂのうち少なくとも一方は光軸ＡＸに沿って移動可能に構成されており、第１プリズム８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム８７ｂの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。ここで、第１プリズム８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム８７ｂの凸円錐状の屈折面とが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系８７は平行平面板として機能し、後述するマイクロレンズアレイ１０を介して形成される輪帯状の二次光源に及ぼす影響はない。しかしながら、第１プリズム８７ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム８７ｂの凸円錐状の屈折面とを離間させると、円錐アキシコン系８７は、いわゆるビームエキスパンダとして機能する。したがって、円錐アキシコン系８７の間隔の変化に伴って、図１中破線で示す所定面６への入射光束の入射角度は変化する。
【００４２】
図３は、輪帯照明において形成される二次光源に対する円錐アキシコン系８７の作用を説明するための図である。円錐アキシコン系８７の間隔が０でかつ後述するズームレンズ７の焦点距離が最小値に設定された状態（以下、「標準状態」という）で形成された最も小さい輪帯状の二次光源１３０ａは、円錐アキシコン系８７の間隔を０から所定の値まで拡大させることにより、その幅（外径と内径との差の１／２：図中矢印で示す）が変化することなく、その外径および内径がともに拡大された輪帯状の二次光源１３０ｂに変化する。即ち、円錐アキシコン系８７の作用により、輪帯状の二次光源の幅が変化することなく、その輪帯比（内径／外径）および大きさ（外径）がともに変化する。
【００４３】
図４は、アフォーカルレンズ５の前側レンズ群５ａと後側レンズ群５ｂとの間の光路中に配置された第１シリンドリカルレンズ対８８および第２シリンドリカルレンズ対８９の概略構成を示す図である。図４に示すように、第１シリンドリカルレンズ対８８は、光源側から順に、たとえばＹＺ平面内に負屈折力を有し且つＸＹ平面内に無屈折力の第１シリンドリカル負レンズ８８ａと、同じくＹＺ平面内に正屈折力を有し且つＸＹ平面内に無屈折力の第１シリンドリカル正レンズ８８ｂとにより構成されている。一方、第２シリンドリカルレンズ対８９は、光源側から順に、たとえばＸＹ平面内に負屈折力を有し且つＹＺ平面内に無屈折力の第２シリンドリカル負レンズ８９ａと、同じくＸＹ平面内に正屈折力を有し且つＹＺ平面内に無屈折力の第２シリンドリカル正レンズ８９ｂとにより構成されている。
【００４４】
第１シリンドリカル負レンズ８８ａと第１シリンドリカル正レンズ８８ｂとは、光軸ＡＸを中心として一体的に回転するように構成されている。同様に、第２シリンドリカル負レンズ８９ａと第２シリンドリカル正レンズ８９ｂとは、光軸ＡＸを中心として一体的に回転するように構成されている。第１シリンドリカルレンズ対８８はＺ方向にパワーを有するビームエキスパンダとして機能し、第２シリンドリカルレンズ対８９はＸ方向にパワーを有するビームエキスパンダとして機能する。また、この実施の形態においては、第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９のパワーが同一となるように設定されている。従って、第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９を通過した光束は、Ｚ方向及びＸ方向に同一のパワーにより拡大作用を受ける。
【００４５】
アフォーカルレンズ５を介した光束は、σ値可変用のズームレンズ７に入射する。所定面６の位置はズームレンズ７の前側焦点位置またはその近傍に配置され、後述するマイクロレンズアレイ１０の入射面はズームレンズ７の後側焦点面またはその近傍に配置されている。即ち、ズームレンズ７は、所定面６とマイクロレンズアレイ１０の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ５の照明瞳面とマイクロレンズアレイ１０の入射面とを光学的に略共役に配置している。したがって、マイクロレンズアレイ１０の入射面上には、アフォーカルレンズ５の照明瞳面と同様に、例えば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ７の焦点距離に依存して相似的に変化する。即ち、マイクロレンズアレイ１０によって照明瞳位置と光学的に共役な位置に形成される二次光源（面光源）の大きさは、レーザ光源１から射出される照明光の光量をほぼ一定に保ちながら、ズームレンズ７の焦点距離に依存して相似的に変更することができる。
【００４６】
図５は、輪帯照明において形成される二次光源に対するズームレンズ７の作用を説明するための図である。標準状態で形成された輪帯状の二次光源１３０ａは、ズームレンズ７の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、照明光の光量をほぼ一定に保ちながら、その全体形状が相似的に拡大された輪帯状の二次光源１３０ｃに変化する。即ち、ズームレンズ７の作用により、輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなく、その幅及び大きさ（外径）が共に変化する。ズームレンズ７を介した光束は、ビームスプリッタ８に入射する。ビームスプリッタ８により反射された光束は、ＣＣＤ撮像部（検出手段）９に入射する。ＣＣＤ撮像部９による画像信号は、後述する制御部２０に対して出力される。
【００４７】
ビームスプリッタ８を通過した光束は、オプティカルインテグレータとしてのマイクロレンズアレイ１０に入射する。マイクロレンズアレイ１０への入射光束の入射角度は、円錐アキシコン系８７の間隔の変化に伴って、所定面６への入射光束の角度が変化するのと同様に変化する。マイクロレンズアレイ１０は、縦横にか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る。マイクロレンズアレイ１０を構成する各微小レンズは、マスク（被照射面）Ｍ１において形成すべき照野の形状（ひいてはウエハＷ１上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形上の断面を有する。マイクロレンズアレイ１０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、その後側焦点面（ひいては照明瞳）にはマイクロレンズアレイ１０への入射光束によって形成される照野と略同じ光分布を有する二次光源、即ち光軸ＡＸを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源が形成される。
【００４８】
マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面（射出面）またはその近傍に配置可能に設けられている開口絞り（フレア光除去手段）１２を通過する。開口絞り１２は、マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面に形成される二次光源の大きさを所定の大きさに制限する例えば虹彩絞り等により構成されており、透過型液晶素子４により形成される回折光により生じるフレア光を除去する機能を有している。開口絞り１２を介した光束は、ビームスプリッタ１４、コンデンサレンズ１７ａを介して、マスクブラインドＭＢを重畳的に照明する。ビームスプリッタ１４により反射された光束は、レンズ１５を介してフォトダイオード１６に入射する。フォトダイオード１６による検出信号は、制御部２０に対して出力される。
【００４９】
照明視野絞りとしてのマスクブラインドＭＢには、マイクロレンズアレイ１０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ＭＢの矩形状の開口部を介した光束は、結像光学系１７ｂの集光作用を受けた後、反射鏡１９により反射され、所定のパターンが形成されたマスク（被照射面）Ｍ１を重畳的に照明する。即ち、結像光学系１７ｂは、マスクブラインドＭＢの矩形状開口部の像をマスクＭ１上に形成する。なお、レーザ光源１〜反射鏡１９は、照明光学装置を構成する。
【００５０】
マスクＭ１のパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬ１を介して、感光性基板であるウエハＷ１上にマスクＭ１のパターン像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬ１の光軸ＡＸと直交する平面内においてウエハＷ１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、ウエハＷ１の各露光領域にはマスクＭ１のパターンが逐次露光される。
【００５１】
また、この実施の形態にかかる露光装置は照明光学系の瞳位置に形成される光分布形状（ひいては、マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面に形成される二次光源の光分布形状）を制御する制御部２０を備えている。制御部２０には入力部２２が接続されており、制御部２０は、入力部２２から入力された照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布に関する情報を取得し（情報取得手段）、取得した入力情報に基づき、照明光学系の瞳位置において所望の光分布形状とするためのパターン情報（この実施の形態においては、回折パターン情報）を算出する（回折パターン情報算出手段またはパターン情報算出手段）。この制御部２０により算出された回折パターン情報は、制御部２０に接続されている記憶部２４により記憶される。なお、記憶部２４には照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするために予め算出された種々の回折パターン情報が記憶されている。また、制御部２０には液晶素子駆動部２６が接続されており、液晶素子駆動部２６は、制御部２０からの制御信号に基づいて透過型液晶素子４の各ピクセルの電源のオンオフを制御し、透過型液晶素子４に回折パターンを発生させる。
【００５２】
また、制御部２０は、ＣＣＤ撮像部９からの画像信号に基づいて照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布形状を検出することにより、照明光学系の瞳位置での光分布形状が透過型液晶素子４により所望の光分布形状に変換されているか否かを検出する。照明光学系の瞳位置での光分布形状が透過型液晶素子４により所望の光分布形状に変換されていないことを検出した場合には、制御部２０は、記憶部２４に記憶されている、瞳位置での光分布形状を所望の光分布形状に変換するための回折パターン情報であって、現在参照している回折パターン情報以外の回折パターン情報に参照する回折パターン情報を変更する。そして、変更された回折パターン情報に基づく回折パターンを透過型液晶素子４に再発生させるために液晶素子駆動部２６に制御信号を出力する。または、制御部２０は、瞳位置での光分布形状を所望の光分布形状とするための回折パターン情報を再算出する。再算出された回折パターン情報を記憶部２４に記憶させて、参照する回折パターン情報を再算出された回折パターン情報に変更し、変更された回折パターン情報に基づく回折パターンを透過型液晶素子４に再発生させるために液晶素子駆動部２６に制御信号を出力する。液晶素子駆動部２６は、制御部２０からの制御信号に基づいて透過型液晶素子４の各ピクセルの電源のオンオフを制御し、透過型液晶素子４に回折パターンを発生させる。
【００５３】
なお、照明光学系の瞳位置での光分布形状が所望の光分布形状に変換されていないことを検出した場合であって、円錐アキシコン系８７、第１シリンドリカルレンズ対８８、第２シリンドリカルレンズ対８９またはズームレンズ７を駆動することにより調整を行うことができる場合には、制御部２０は、円錐アキシコン系８７、第１シリンドリカルレンズ対８８、第２シリンドリカルレンズ対８９またはズームレンズ７を図示しない駆動部を介して駆動制御することにより照明光学系の瞳位置での光分布形状の調整を行うこともできる。
【００５４】
また、制御部２０は、ＣＣＤ撮像部９からの画像信号に基づいて照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布形状を検出することにより、透過型液晶素子４により形成される回折光により生じるフレア光が除去されているか否かを検出する。制御部２０は、フレア光が除去されていないことを検出した場合には、開口絞り１２の開口部の大きさを制御することによりフレア光を除去する。具体的には、図示しない駆動部を介して開口絞り１２の開口部を駆動制御することにより、開口絞り１２の開口部の大きさの調整を行う。
【００５５】
また、制御部２０は、フォトダイオード１６からの検出信号に基づいてマイクロレンズアレイ１０の後側焦点面またはその近傍での照明光の光量を検出する。検出された照明光の光量が最適でない場合には、制御部２０は、例えばレーザ光源１から射出される光束の光量の調整を行う。具体的には、図示しない電源部を介して電源制御することにより、レーザ光源１から射出される光束の光量を調整する。
【００５６】
次に、この第１の実施の形態にかかる透過型液晶素子４により回折パターンを発生する動作について説明する。図６は、透過型液晶素子４により回折パターンを発生する動作について説明するためのフローチャートである。
【００５７】
まず、制御部２０は、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするために予め露光装置外において算出された回折パターン情報を入力部２２を介して取得する。そして、入力部２２を介して取得した回折パターン情報を記憶部２４に記憶させる（ステップＳ１０）。なお、回折パターン情報は照明光学系の瞳位置での光分布形状をフーリエ変換することにより算出されるため、１つの照明光学系の瞳位置での光分布形状に基づく複数の回折パターン情報が算出される。従って、制御部２０は、１つの照明光学系の瞳位置での光分布形状を形成するための複数の回折パターン情報を入力部２２を介して取得し、取得した複数の回折パターン情報を記憶部２４に記憶させる。
【００５８】
次に、制御部２０は、ステップＳ１０において記憶部２４に記憶された回折パターン情報から、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターン情報を取得する（ステップＳ１１）。即ち、制御部２０は、記憶部２４に記憶されている、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターン情報の中から１つの回折パターン情報を選択し（回折パターン情報選択手段またはパターン情報選択手段）、取得する。
【００５９】
次に、制御部２０は、ステップＳ１１において取得した回折パターン情報に基づいて、照明光学系の瞳位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを透過型液晶素子４において発生させる（ステップＳ１２）。即ち、制御部２０は取得した回折パターン情報に基づく制御信号を液晶素子駆動部２６に出力し、液晶素子駆動部２６は制御部２０から出力された制御信号に基づいて透過型液晶素子４の各ピクセルの電源のオンオフ制御を行い、透過型液晶素子４に回折パターンを発生させる。
【００６０】
次に、例えば透過型液晶素子４を構成するピクセルのうちのいくつかのピクセルが破損等により使用できなくなった場合において、透過型液晶素子４が他の回折パターンを発生する動作（即ち、透過型液晶素子４により発生させる回折パターンの修正）について説明する。図７は、透過型液晶素子４が他の回折パターンを発生する動作を説明するためのフローチャートである。
【００６１】
まず、制御部２０は、ＣＣＤ撮像部９から出力される画像信号に基づいて、照明光学系の瞳位置での光分布を検出する（ステップＳ２０）。なお、制御部２０における照明光学系の瞳位置での光分布の検出を行う時間、日付、頻度、間隔等については予め設定することができるものとし、定期的かつ自動的に照明光学系の瞳位置での光分布の検出を行う。制御部２０は、ステップＳ２０において照明光学系の瞳位置での光分布を検出することにより、照明光学系の瞳位置での光分布が所望の光分布形状を示しているか否かを検出する（ステップＳ２１）。
【００６２】
ステップＳ２１において照明光学系の瞳位置での光分布が所望の光分布形状を示していないことを検出した場合には、制御部２０は、記憶部２４に記憶されている回折パターン情報を参照する。そして、現在参照している回折パターン情報以外の回折パターン情報であって、記憶部２４に記憶されている照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターン情報を取得する（ステップＳ２２）。例えば、透過型液晶素子４を構成する複数のピクセルのうちのいくつかのピクセルが破損した場合であって、その破損したピクセルが透過型液晶素子４の回折パターンを発生させるために用いる必要がある場合においては、透過型液晶素子４は所定の回折パターンを発生することができず、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置に所望の光分布形状が形成されない。従って、破損したピクセルを用いない回折パターンであって、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターン情報を取得する。
【００６３】
次に、制御部２０は、ステップＳ２２において取得した回折パターン情報に基づいて、照明光学系の瞳位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを透過型液晶素子４において発生させる（ステップＳ２３）。即ち、制御部２０は取得した回折パターン情報に基づく制御信号を液晶素子駆動部２６に出力し、液晶素子駆動部２６は制御部２０から出力された制御信号に基づいて透過型液晶素子４の各ピクセルの電源のオンオフ制御を行い、透過型液晶素子４に回折パターンを発生させる。
【００６４】
制御部２０は、ＣＣＤ撮像部９により検出される画像信号を取得することにより、ステップＳ２３において発生した回折パターンにより形成される照明光学系の瞳位置での光分布を検出し、所望の光分布形状となっているか否かの確認を行う。所望の光分布形状となっていないことを確認した場合には、制御部２０は、所望の光分布形状となっていることを確認するまでステップＳ２２及びステップＳ２３の動作を繰り返す。
【００６５】
次に、この第１の実施の形態にかかる透過型液晶素子４により回折パターンを発生する別の動作について説明する。図８は、透過型液晶素子４により回折パターンを発生する別の動作について説明するためのフローチャートである。
【００６６】
まず、制御部２０は、入力部２２から入力される照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布に関する情報を取得する（ステップＳ３０）。例えば、作業者等により、例えばイメージリーダ等により構成される入力部２２を介して入力される照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での所望の光分布形状に関する情報を取得する。
【００６７】
次に、制御部２０は、ステップＳ３０において取得した照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布に関する情報に基づいて、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするためのパターン情報（この実施の形態においては、回折パターン情報）を算出する（ステップＳ３１）。即ち、入力部２２を介して入力された照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布に関する情報に示されている光分布形状とするための回折パターン情報を算出する（回折パターン情報算出手段またはパターン情報算出手段）。具体的には、入力部２２を介して入力された照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布に関する情報に示されている光分布形状をフーリエ変換し、それに対応する複数の回折パターン情報を算出する。
【００６８】
次に、制御部２０は、ステップＳ３１において算出された照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための複数の回折パターン情報を記憶部２４に記憶させる（ステップＳ３２）。次に、制御部２０は、ステップＳ３２において記憶部２４に記憶された複数の回折パターン情報の中から１つの回折パターン情報を選択し（回折パターン情報選択手段またはパターン情報選択手段）、取得する（ステップＳ３３）。
【００６９】
次に、制御部２０は、ステップＳ３３において取得した回折パターン情報に基づいて、照明光学系の瞳位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを透過型液晶素子４において発生させる（ステップＳ３４）。即ち、制御部２０は取得した回折パターン情報に基づく制御信号を液晶素子駆動部２６に出力し、液晶素子駆動部２６は制御部２０から出力された制御信号に基づいて透過型液晶素子４の各ピクセルの電源のオンオフ制御を行い、透過型液晶素子４に回折パターンを発生させる。
【００７０】
次に、例えば透過型液晶素子４を構成するピクセルのうちのいくつかのピクセルが破損等により使用できなくなった場合において、透過型液晶素子４が他の回折パターンを発生する動作（即ち、透過型液晶素子４により発生させる回折パターンの修正）について説明する。図９は、透過型液晶素子４が他の回折パターンを発生する動作を説明するためのフローチャートである。
【００７１】
まず、制御部２０は、ＣＣＤ撮像部９から出力される画像信号に基づいて、照明光学系の瞳位置での光分布を検出する（ステップＳ４０）。なお、制御部２０における照明光学系の瞳位置での光分布の検出を行う時間、日付、頻度、間隔等については予め設定することができるものとし、定期的かつ自動的に照明光学系の瞳位置での光分布の検出を行う。制御部２０は、ステップＳ４０において照明光学系の瞳位置での光分布を検出することにより、照明光学系の瞳位置での光分布が所望の光分布形状を示しているか否かを検出する（ステップＳ４１）。
【００７２】
ステップＳ４１において照明光学系の瞳位置での光分布が所望の光分布形状を示していないことを検出した場合には、制御部２０は、記憶部２４に記憶されている回折パターン情報を参照する。そして、現在参照している回折パターン情報以外の回折パターン情報であって、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にすることができる回折パターン情報が存在するか否かの判断を行い、存在する場合には、その回折パターン情報を参照して回折パターンを発生させるが、存在しない場合には、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための他の回折パターン情報を算出する（回折パターン情報算出手段またはパターン情報算出手段）。具体的には、回折パターン情報に示されている光分布形状をフーリエ変換し、記憶部２４に記憶されている回折パターン情報以外の複数の回折パターン情報を算出する（ステップＳ４２）。
【００７３】
例えば、透過型液晶素子４を構成する複数のピクセルのうちのいくつかのピクセルが破損した場合であって、その破損したピクセルが透過型液晶素子４の回折パターンを発生させるために用いられていた場合においては、透過型液晶素子４は所定の回折パターンを発生することができず、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置に所望の光分布形状が形成されない。従って、破損したピクセルを用いない回折パターンであって照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターン情報を再算出する。
【００７４】
次に、制御部２０は、ステップＳ４２において算出された照明光学系の瞳位置における光分布を所望の光分布形状とすることができる複数の回折パターン情報を記憶部２４に記憶させる（ステップＳ４３）。次に、制御部２０は、ステップＳ４３において記憶部２４に記憶された複数の回折パターン情報の中から１つの回折パターン情報を選択し（回折パターン情報選択手段またはパターン情報選択手段）、取得する（ステップＳ４４）。
【００７５】
次に、制御部２０は、ステップＳ４４において取得された回折パターン情報に基づいて、照明光学系の瞳位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを透過型液晶素子４において発生させる（ステップＳ４５）。即ち、制御部２０は取得した回折パターン情報に基づく制御信号を液晶素子駆動部２６に出力し、液晶素子駆動部２６は制御部２０から出力された制御信号に基づいて透過型液晶素子４の各ピクセルの電源のオンオフ制御を行い、透過型液晶素子４に回折パターンを発生させる。
【００７６】
制御部２０は、ＣＣＤ撮像部９により検出される画像信号を取得することにより、ステップＳ４５において発生した回折パターンにより形成される照明光学系の瞳位置での光分布を検出し、所望の光分布形状となっているか否かの確認を行う。所望の光分布形状となっていないことを確認した場合には、制御部２０は、所望の光分布形状となっていることを確認するまでステップＳ４２〜ステップＳ４５の動作を繰り返す。
【００７７】
この第１の実施の形態にかかる露光装置によれば、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを発生する透過型液晶素子を備えているため、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を容易に様々な光分布形状にすることができ、短時間かつ連続的に最適な光分布形状に変更することができる。また、ＣＣＤ撮像部により検出した照明光学系の瞳位置での光分布に基づいて回折パターン情報を変更し、変更された回折パターンを透過型液晶素子にて再生成するため、透過型液晶素子を構成するいくつかのピクセルが破損等により、設定されている回折パターン情報に基づく回折パターンにより所望の光分布形状を形成することができなくなった場合においても、所望の光分布形状に対応する他の回折パターン情報に変更し、変更された他の回折パターン情報に基づく回折パターンにより所望の光分布形状の形成を継続して行うことができる。従って、高解像度でかつスループット良く、マスクのパターンをウエハ上に露光することができる。
【００７８】
次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図１０は、この実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。この第２の実施の形態にかかる露光装置の構成は、第１の実施の形態にかかる露光装置を構成する折り曲げミラー３及び透過型液晶素子４に代えて、反射型液晶素子３２を備えている。なお、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１の実施の形態にかかる露光装置と同一の構成については同一の符号を用いて説明を行う。
【００７９】
この露光装置は、所定の回折パターン（パターン）を発生する反射型の光学部材としての反射型液晶素子３２を備えている。反射型液晶素子３２は、入射する光の波長により定まる回折角を発生させるに十分な分解能を有する微細なピクセルにより形成されている。反射型液晶素子３２を構成する各ピクセルに対応して、スイッチとして機能する素子（以下、スイッチ素子という。）が形成されており、スイッチ素子をオンオフ制御することにより記憶部２４に記憶されている回折パターン情報に基づいた回折パターンを表示する。従って、反射型液晶素子３２は、表示している回折パターンにより入射光を所望の角度に回折する回折光学素子として機能し、各ピクセルに対応して形成されているスイッチ素子のオンオフを電気制御することにより矩形状の光分布形状を有する入射光を所望の光分布形状を有する光束に変換し、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置において所望の光分布形状を形成する。
【００８０】
この実施の形態においては、反射型液晶素子３２には入射光を矩形状から輪帯状の光分布形状に変換するための回折パターンが表示されており、反射型液晶素子３２により反射された光束は、アフォーカルレンズ５（ひいては照明光学系）の照明瞳または該照明瞳の近傍に輪帯状の光分布を形成する。
【００８１】
また、この第２の実施の形態にかかる反射型液晶素子３２が回折パターンを発生する動作については、第１の実施の形態にかかる透過型液晶素子４が回折パターンを発生する動作と同一の動作であるため、説明を省略する。同様に、反射型液晶素子３２を構成するピクセルのうちのいくつかのピクセルが破損等により使用できなくなった場合において、反射型液晶素子３２が他の回折パターンを発生する動作（即ち、反射型液晶素子３２により発生させる回折パターンの修正）についても、第１の実施の形態にかかる透過型液晶素子４の動作と同一の動作であるため、説明を省略する。
【００８２】
この第２の実施の形態にかかる露光装置によれば、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを発生する反射型液晶素子を備えているため、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を容易に様々な光分布形状にすることができ、短時間かつ連続的に最適な光分布形状に変更することができる。また、ＣＣＤ撮像部により検出した照明光学系の瞳位置での光分分布に基づいて回折パターン情報を変更し、変更された回折パターンを反射型液晶素子にて再生成するため、反射型液晶素子を構成するいくつかのピクセルが破損等により、設定されている回折パターン情報に基づく回折パターンにより所望の光分布形状を形成することができなくなった場合においても、所望の光分布形状に対応する他の回折パターン情報に変更し、変更された他の回折パターン情報に基づく回折パターンにより所望の光分布形状の形成を継続して行うことができる。従って、高解像度でかつスループット良く、マスクのパターンをウエハ上に露光することができる。
【００８３】
次に、図面を参照して、この発明の第３の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図１１は、この実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。この第３の実施の形態にかかる露光装置の構成は、第１の実施の形態にかかる露光装置を構成する円錐アキシコン系８７、第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９を取り除き、ズームレンズ７に代えてリレーレンズ３０を備えている。なお、第３の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第１の実施の形態にかかる露光装置と同一の構成については同一の符号を用いて説明を行う。
【００８４】
この露光装置は、回折パターンを発生する透過型の光学部材としての透過型液晶素子４を備えている。透過型液晶素子４は、入射する光の波長により定まる回折角を発生させるに十分な分解能を有する微細なピクセルにより形成されている。透過型液晶素子４を構成する各ピクセルに対応して、スイッチとして機能する素子（以下、スイッチ素子という。）が形成されており、スイッチ素子をオンオフ制御することにより、記憶部２４に記憶されている回折パターン情報に基づいた回折パターンを表示する。従って、透過型液晶素子４は、表示している回折パターンにより入射光を所望の角度に回折する回折光学素子として機能し、各ピクセルに対応して形成されているスイッチ素子のオンオフを電気制御することにより矩形状の光分布形状を有する入射光を所望の光分布形状を有する光束に変換し、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置において所望の光分布形状を形成する。また、透過型液晶素子４を介することにより形成される光分布形状は、マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面に形成される二次光源像となる。
【００８５】
この実施の形態においては、透過型液晶素子４には入射光を矩形状から輪帯状の光分布形状に変換するための回折パターンが表示されており、透過型液晶素子４を通過した光束は、アフォーカルレンズ５に入射し、アフォーカルレンズ５（ひいては照明光学系）の照明瞳または該照明瞳の近傍に輪帯状の光分布を形成する。
【００８６】
アフォーカルレンズ５を介した光束は、リレーレンズ３０に入射する。所定面６の位置はリレーレンズ３０の前側焦点位置またはその近傍に配置され、後述するマイクロレンズアレイ１０の入射面はリレーレンズ３０の後側焦点面またはその近傍に配置されている。即ち、リレーレンズ３０は、所定面６とマイクロレンズアレイ１０の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ５の照明瞳面とマイクロレンズアレイ１０の入射面とを光学的に略共役に配置している。したがって、マイクロレンズアレイ１０の入射面上には、アフォーカルレンズ５の照明瞳面と同様に、例えば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。即ち、マイクロレンズアレイ１０の入射面上及び後側焦点面には、透過型液晶素子４の回折パターンにより形成される輪帯状の光分布形状が形成される。
【００８７】
また、この第３の実施の形態にかかる透過型液晶素子４が回折パターンを発生する動作については、第１の実施の形態にかかる透過型液晶素子が回折パターンを発生する動作と同一の動作であるため、説明を省略する。同様に、透過型液晶素子４を構成するピクセルのうちのいくつかのピクセルが破損等により使用できなくなった場合において、透過型液晶素子４が他の回折パターンを発生する動作（即ち、透過型液晶素子４により発生させる回折パターンの修正）についても、第１の実施の形態にかかる透過型液晶素子の動作と同一の動作であるため、説明を省略する。
【００８８】
この第３の実施の形態にかかる露光装置によれば、円錐アキシコン系８７、第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９を備えておらず、ズームレンズ７に代えてリレーレンズ３０を備えているため、照明光学系の瞳位置において所望の光分布形状を得るためには極めて多数の回折パターン情報を記憶しておく必要があり、透過型液晶素子４において精密な回折パターンを発生させる必要があるが、照明光学系の構成を簡略化することが可能になる。
【００８９】
また、この第３の実施の形態にかかる露光装置によれば、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを発生する透過型液晶素子を備えているため、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を容易に様々な光分布形状にすることができ、短時間かつ連続的に最適な光分布形状に変更することができる。また、ＣＣＤ撮像部により検出した照明光学系の瞳位置での光分布に基づいて回折パターン情報を変更し、変更された回折パターンを透過型液晶素子にて再生成するため、透過型液晶素子を構成するいくつかのピクセルが破損等により、設定されている回折パターン情報に基づく回折パターンにより所望の光分布形状を形成することができなくなった場合においても、所望の光分布形状に対応する他の回折パターン情報に変更し、変更された他の回折パターン情報に基づく回折パターンにより所望の光分布形状の形成を継続して行うことができる。従って、高解像度でかつスループット良く、マスクのパターンをウエハ上に露光することができる。
【００９０】
次に、図面を参照して、この発明の第４の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図１２は、この実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。この第４の実施の形態にかかる露光装置の構成は、第２の実施の形態にかかる露光装置を構成する円錐アキシコン系８７、第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９を取り除き、ズームレンズ７に代えてリレーレンズ３０を備えている。なお、第４の実施の形態の説明においては、第２の実施の形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第２の実施の形態にかかる露光装置と同一の構成については同一の符号を用いて説明を行う。
【００９１】
この露光装置は、回折パターンを発生する反射型の光学部材としての反射型液晶素子３２を備えている。反射型液晶素子３２は、入射する光の波長により定まる回折角を発生させるに十分な分解能を有する微細なピクセルにより形成されている。反射型液晶素子３２を構成する各ピクセルに対応して、スイッチとして機能する素子（以下、スイッチ素子という。）が形成されており、スイッチ素子をオンオフ制御することにより記憶部２４に記憶されている回折パターン情報に基づいた回折パターンを表示する。従って、反射型液晶素子３２は、表示している回折パターンにより入射光を所望の角度に回折する回折光学素子として機能し、各ピクセルに対応して形成されているスイッチ素子のオンオフを電気制御することにより矩形状の光分布形状を有する入射光を所望の光分布形状を有する光束に変換し、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置において所望の光分布形状を形成する。また、反射型液晶素子３２により反射されることにより形成される光分布形状は、マイクロレンズアレイ１０の後側焦点面に形成される二次光源像となる。
【００９２】
この実施の形態においては、反射型液晶素子３２は入射光を矩形状から輪帯状の光分布形状に変換するための回折パターンが表示されており、反射型液晶素子３２により反射された光束は、アフォーカルレンズ（リレー光学系）５に入射して、アフォーカルレンズ５（ひいては照明光学系）の照明瞳または該照明瞳の近傍に輪帯状の光分布を形成する。アフォーカルレンズ５を介した光束は、リレーレンズ３０に入射する。所定面６の位置はリレーレンズ３０の前側焦点位置またはその近傍に配置され、後述するマイクロレンズアレイ１０の入射面はリレーレンズ３０の後側焦点面またはその近傍に配置されている。したがって、マイクロレンズアレイ１０の入射面上には、アフォーカルレンズ５の照明瞳面と同様に、例えば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。即ち、マイクロレンズアレイ１０の入射面上及び後側焦点面には、反射型液晶素子３２の回折パターンにより形成される輪帯状の光分布形状が形成される。
【００９３】
また、この第４の実施の形態にかかる反射型液晶素子３２が回折パターンを発生する動作については、第１の実施の形態にかかる透過型液晶素子が回折パターンを発生する動作と同一の動作であるため、説明を省略する。同様に、反射型液晶素子３２を構成するいくつかのピクセルが破損等により使用できなくなった場合において、反射型液晶素子３２が他の回折パターンを発生する動作（即ち、反射型液晶素子３２により発生させる回折パターンの修正）についても、第１の実施の形態にかかる透過型液晶素子の動作と同一の動作であるため、説明を省略する。
【００９４】
この第４の実施の形態にかかる露光装置によれば、円錐アキシコン系８７、第１シリンドリカルレンズ対８８及び第２シリンドリカルレンズ対８９を備えておらず、ズームレンズ７に代えてリレーレンズ３０を備えているため、照明光学系の瞳位置において所望の光分布形状を得るためには極めて多数の回折パターン情報を記憶しておく必要があり、反射型液晶素子３２において精密な回折パターンを発生させる必要があるが、照明光学系の構成を簡略化することが可能になる。
【００９５】
また、この第４の実施の形態にかかる露光装置によれば、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを発生する反射型液晶素子を備えているため、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を容易に様々な光分布形状にすることができ、短時間かつ連続的に最適な光分布形状に変更することができる。また、ＣＣＤ撮像部により検出した照明光学系の瞳位置での光分布に基づいて回折パターン情報を変更し、変更された回折パターンを反射型液晶素子にて再生成するため、反射型液晶素子を構成するいくつかのピクセルが破損等により、設定されている回折パターン情報に基づく回折パターンにより所望の光分布形状を形成することができなくなった場合においても、所望の光分布形状に対応する他の回折パターン情報に変更し、変更された他の回折パターン情報に基づく回折パターンにより所望の光分布形状の形成を継続して行うことができる。従って、高解像度でかつスループット良く、マスクのパターンをウエハ上に露光することができる。
【００９６】
なお、上述の第１〜第４の実施の形態にかかる露光装置においては、ズームレンズ（またはリレーレンズ）とマイクロレンズアレイとの間にＣＣＤ撮像部を設け、照明光学系の瞳位置での光分布形状を検出しているが、マスクを載置するマスクステージ（図示せず）の一端にＣＣＤ撮像部などの検出部を設け、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を検出するようにしてもよい。また、ウエハを載置するウエハステージ（図示せず）の一端にＣＣＤ撮像部などの検出部を設け、投影光学系の瞳位置に形成される照明光学系の瞳像の形状や該瞳像の光分布を検出するようにしてもよい。
【００９７】
また、上述の第１〜第４の実施の形態にかかる露光装置においては、レーザ光源としてＡｒＦエキシマレーザ光源またはＫｒＦエキシマレーザ光源を用いているが、Ｆ２レーザ光源を用いてもよい。
【００９８】
次に、図面を参照して、この発明の第５の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図１３は、この第５の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、図１３中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷ２に対して平行となるように設定され、Ｚ軸がウエハＷ２に対して直交する方向に設定されている。この露光装置は、図１３に示すように、反射型マスクＭ２に形成されたパターンの一部の像を投影光学系ＰＬ２を介して感光性基板としてのウエハＷ２上に投影しつつ、マスクＭ２とウエハＷ２とを投影光学系ＰＬ２に対して１次元方向（Ｙ方向）に相対走査することによってマスクＭ２のパターンの全体をウエハＷ２上の複数のショット領域の各々にステップ・アンド・スキャン方式で転写する。
【００９９】
この露光装置は大気に対する透過率が低い５ｎｍ〜２０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の光（ＥＵＶ光）を用いて露光を行うため、ＥＵＶ光が通過する光路は図１３に示すように真空チャンバ３８により覆われて外気より遮断されている。レーザ光源４０は、赤外域〜可視域の波長のレーザ光を射出する。例えば、半導体レーザ励起によるＹＡＧレーザやエキシマレーザ等が用いられている。レーザ光源４０から射出したレーザ光は集光光学部材４１により集光されて、位置４３に集光する。また、ノズル４２は、気体状の物体を集光位置４３へ向けて噴出し、この噴出された物体は集光位置４３において高照度のレーザ光を受ける。このとき、ノズル４２から噴出された物体がレーザ光源４０から射出したレーザ光のエネルギで高温となり、プラズマ状態へ遷移する際に約５ｎｍ〜２０ｎｍの軟Ｘ線領域の光（ＥＵＶ光）を放出する。
【０１００】
集光位置４３の周囲には、楕円鏡４４が配置されており、この楕円鏡４４はその第１焦点位置が集光位置４３とほぼ一致するように位置決めされている。楕円鏡４４の内表面には、ＥＵＶ光を反射するための多層膜が設けられており、ここで反射されたＥＵＶ光は、楕円鏡４４の第２焦点位置で集光した後、放物面鏡４５に入射する。放物面鏡４５は、その焦点が楕円鏡４４の第２焦点位置とほぼ一致するように位置決めされており、その内表面には、ＥＵＶ光を反射するための多層膜が設けられている。
【０１０１】
放物面鏡４５から射出したＥＵＶ光は、回折パターンを発生する反射型の光学部材としての反射型液晶素子４６に入射する。反射型液晶素子４６は、入射する光の波長により定まる回折角を発生させるに十分な分解能を有する微細なピクセルにより形成されている。反射型液晶素子４６を構成する各ピクセルに対応して、スイッチとして機能する素子（以下、スイッチ素子という。）が形成されており、スイッチ素子をオンオフ制御することにより後述する記憶部６４に記憶されている回折パターン情報に基づいた回折パターンを表示する。従って、反射型液晶素子４６は、表示している回折パターンにより入射光を所望の角度に回折する回折光学素子として機能し、各ピクセルに対応して形成されているスイッチ素子のオンオフを電気制御することにより矩形状の光分布形状を有する入射光を所望の光分布形状を有する光束に変換し、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置において所定の光分布形状を形成する。
【０１０２】
この実施の形態においては、反射型液晶素子４６には入射光を矩形状から輪帯状の光分布形状に変換するための回折パターンが表示されており、反射型液晶素子４６を通過した光束は、照明光学系の照明瞳または該照明瞳の近傍に輪帯状の光分布を形成する。反射型液晶素子４６を通過した光束は、いわゆるビームエキスパンダとして機能する反射型アキシコン系４７に入射する。反射型アキシコン系４７は、照明光学系の照明瞳またはその近傍に配置され、照明光路に対して挿脱可能に設けられており、光源側から順に、輪帯状の反射面を持つ第１反射部材４７ａ及び円錐状の反射面を持つ第２反射部材４７ｂにより構成されている。また、第１反射部材４７ａ及び第２反射部材４７ｂのうち少なくとも一方は照明光路に沿って移動可能に構成されており、第１反射部材４７ａの輪帯状の反射面と第２反射部材４７ｂの円錐状の反射面との間隔が可変に構成されている。第１反射部材４７ａ及び第２反射部材４７ｂとの間隔を変化させることにより、後述する反射型フライアイ光学系４９に入射する輪帯状のＥＵＶ光における輪帯の内径と輪帯の外径との比（輪帯比）が変化する。即ち、反射型アキシコン系４７の作用により、後述する反射型フライアイ光学系４９により形成される輪帯状の二次光源の幅が変化することなく、その輪帯比及び外径の大きさがともに変化する。
【０１０３】
反射型アキシコン系４７から射出したＥＵＶ光は、オプティカルインテグレータとしての反射型フライアイ光学系４９に入射する。反射型フライアイ光学系４９は、複数の反射面を集積してなる第１反射素子群４９ａと、第１反射素子群４９ａの複数の反射面と対応した複数の反射面を有する第２反射素子群４９ｂにより構成されている。第１反射素子群４９ａ及び第２反射素子群４９ｂを構成する複数の反射面上にもＥＵＶ光を反射させるための多層膜が設けられている。
【０１０４】
また、反射型フライアイ光学系４９を構成する第２反射素子群４９ｂの反射面位置またはその近傍には反射型マスクＭ２を照明する光束の開口数（照明光学系の開口数）を可変とするための開口絞り５１が配置されている。開口絞り５１は、ほぼ円形状の可変の開口部を有しており、開口部の大きさを変化させることにより、反射型液晶素子４６により形成される回折光により生じるフレア光を除去することができる。
【０１０５】
反射型アキシコン系４７から射出した輪帯状の光分布形状を有するＥＵＶ光は、第１反射素子群４９ａにより波面分割されて、第１反射素子群４９ａの各々の反射面からのＥＵＶ光が集光されて複数の光源像が形成される。これら複数の光源像が形成される位置の近傍のそれぞれには、第２の反射素子群４９ｂの複数の反射面が位置決めされており、これら第２反射素子群４９ｂの複数の反射面は実質的にフィールドミラーの機能を果たし、反射型フライアイ光学系４９は二次光源としての多数の光源像を形成する。
【０１０６】
反射型フライアイ光学系４９により形成された二次光源からのＥＵＶ光は、この二次光源位置の近傍が焦点位置となるように位置決めされたコンデンサミラー５３へ向かい、このコンデンサミラー５３にて反射集光された後に、光路折り曲げミラー５４を介して、反射型マスクＭ２上に到達する。これらコンデンサミラー５３及び光路折り曲げミラー５４の表面には、ＥＵＶ光を反射させる多層膜が設けられている。そして、コンデンサミラー５３は、二次光源から発するＥＵＶ光を集光して、反射型マスクＭ２上の所定の照明領域を重畳的に均一照明する。
【０１０７】
反射型マスクＭ２上には、ＥＵＶ光を反射する多層膜のパターンが設けられており、この反射型マスクＭ２から反射したＥＵＶ光が投影光学系ＰＬ２によって結像されることにより、反射型マスクＭ２の像がウエハＷ２上に転写される。なお、この実施の形態においては、反射型マスクＭ２へ向かうＥＵＶ光と、反射型マスクＭ２により反射されて投影光学系ＰＬ２へ向かうＥＵＶ光との光路分離を空間的に行うために、照明光学系は非テレセントリック系であり、かつ投影光学系ＰＬ２もマスク側非テレセントリックな光学系としている。
【０１０８】
また、この実施の形態にかかる露光装置は、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置に形成される光分布形状（ひいては、反射型フライアイ光学系４９に形成される二次光源の光分布形状）を制御する制御部６０を備えている。制御部６０には入力部６２が接続されており、制御部６０は、入力部６２から入力された照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布に関する情報を取得し（情報取得手段）、取得した入力情報に基づき、照明光学系の瞳位置において所望の光分布形状とするためのパターン情報（この実施の形態においては、回折パターン情報）を算出する（回折パターン情報算出手段またはパターン情報算出手段）。この制御部６０により算出された回折パターンの情報は、制御部６０に接続されている記憶部６４により記憶される。なお、記憶部６４には照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするために予め算出された種々の回折パターン情報が記憶されている。また、制御部６０には液晶素子駆動部６６が接続されており、液晶素子駆動部６６は、制御部６０からの制御信号に基づいて反射型液晶素子４６の各ピクセルの電源のオンオフを制御し、反射型液晶素子４６に回折パターンを発生させる。
【０１０９】
また、この第５の実施の形態にかかる反射型液晶素子４６が回折パターンを発生する動作については、第１の実施の形態にかかる透過型液晶素子が回折パターンを発生する動作と同一の動作であるため、説明を省略する。        
この第５の実施の形態にかかる露光装置によれば、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを発生する反射型液晶素子を備えているため、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を容易に様々な光分布形状にすることができ、短時間かつ連続的に最適な光分布形状に変更することができる。従って、高解像度でかつスループット良く、マスクのパターンをウエハ上に露光することができる。
【０１１０】
次に、図面を参照して、この発明の第６の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図１４は、この第６の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。この第６の実施の形態にかかる露光装置の構成は、第５の実施の形態にかかる露光装置を構成する反射型アキシコン系４７を取り除いている。なお、第６の実施の形態の説明においては、第５の実施の形態にかかる露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、第５の実施の形態にかかる露光装置と同一の構成については同一の符号を用いて説明を行う。
【０１１１】
この露光装置が備える反射型液晶素子４６は、入射する光の波長により定まる回折角を発生させるに十分な分解能を有する微細なピクセルにより形成されている。反射型液晶素子４６を構成する各ピクセルに対応して、スイッチとして機能する素子（以下、スイッチ素子という。）が形成されており、スイッチ素子をオンオフ制御することにより記憶部６４に記憶されている回折パターン情報に基づいた回折パターンを表示する。従って、反射型液晶素子４６は、表示している回折パターンにより入射光を所望の角度に回折する回折光学素子として機能し、各ピクセルのスイッチ素子のオンオフを電気制御することにより矩形状の光分布形状を有する入射光を所望の光分布形状を有す光束に変換し、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置において所望の光分布形状を形成する。また、反射型液晶素子４６により反射されることにより形成される光分布形状は、反射型フライアイ光学系４９の後側焦点面に形成される二次光源像となる。
【０１１２】
また、この第６の実施の形態にかかる反射型液晶素子４６が回折パターンを発生する動作については、第１の実施の形態にかかる透過型液晶素子が回折パターンを発生する動作と同一の動作であるため、説明を省略する。
【０１１３】
この第６の実施の形態にかかる露光装置によれば、反射型アキシコン系４７を備えていないため、照明光学系の瞳位置において所望の光分布形状を得るためには極めて多数の回折パターン情報を記憶しておく必要があり、反射型液晶素子４６において精密な回折パターンを発生させる必要があるが、照明光学系の構成を簡略化することが可能になる。
【０１１４】
また、この第６の実施の形態にかかる露光装置によれば、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を所望の光分布形状にするための回折パターンを発生する反射型液晶素子を備えているため、照明光学系の瞳位置または該瞳位置と光学的に共役な位置での光分布を容易に様々な光分布形状にすることができ、短時間かつ連続的に最適な光分布形状に変更することができる。従って、高解像度でかつスループット良く、マスクのパターンをウエハ上に露光することができる。
【０１１５】
なお、上述の第１及び第３の実施の形態においては、回折光学素子として機能する透過型光学部材として透過型液晶素子を用いているが、様々な回折パターンまたはパターンを発生することができる他の透過型光学部材を用いてもよい。例えば、少なくとも１つの音響光学結晶により構成される透過型光学部材を用いてもよい。音響光学結晶は、音波の伝搬によって引き起こされる歪みの影響により屈折率変化が顕著に誘起される結晶である。屈折率変化は、音波によって原子が変位し電子雲に粗密変化を生じさせることによって現れる。例えば、屈折率変化を周期的に生じさせることにより結晶内部や結晶表面に回折格子を形成し、この回折格子が形成された結晶に光が入射した際に光の進行方向を変える働きをする。この場合には、音響光学結晶中を伝搬する音波を制御することにより様々なパターンを発生することができる。
【０１１６】
また、例えば、ファラデー効果を有する多数の微小な回転素子を備える透過型光学部材を用いてもよい。ファラデー効果とは、磁界を印加した回転素子を通過する光が偏光方向を非相反的に回転する効果のことである。この場合には、それぞれの回転素子の偏光方向を制御することにより様々なパターンを発生することができる。
【０１１７】
また、上述の第２、第４、第５及び第６の実施の形態においては、回折光学素子として機能する反射型光学部材として反射型液晶素子を用いているが、様々な回折パターンまたはパターンを発生することができる他の反射型光学部材を用いてもよい。例えば、少なくとも１つの音響光学結晶により構成される反射型光学部材を用いてもよい。この場合には、音響光学結晶中を伝搬する音波を制御することにより様々なパターンを発生することができる。また、ファラデー効果を有する多数の微小な回転素子を備える反射型光学部材を用いてもよい。この場合には、それぞれの回転素子の偏光方向を制御することにより様々なパターンを発生することができる。
【０１１８】
また、この上述の第５及び第６の実施の形態にかかるにおいては、ＣＣＤ撮像部またはフォトダイオード等の検出部を設け、照明光学系の瞳位置での光分布や光量を検出するようにしてもよい。この場合には、ＣＣＤ撮像部により検出した照明光学系の瞳位置での光分布に基づいて回折パターン情報を最適なものに変更し、変更された回折パターンを反射型液晶素子にて再生成することができる。従って、反射型液晶素子を構成するいくつかのピクセルが破損等により、設定されている回折パターン情報に基づく回折パターンにより所望の光分布形状を形成することができなくなった場合においても、所望の光分布形状に対応する他の回折パターン情報に変更し、変更された他の回折パターン情報に基づく回折パターンにより所望の光分布形状の形成を継続して行うことができる。
【０１１９】
上述の各実施の形態にかかる露光装置では、照明光学系によってレチクル（マスク）を照明し、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板（ウエハ）に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１５のフローチャートを参照して説明する。
【０１２０】
先ず、図１５のステップＳ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ３０３において、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。
【０１２１】
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述のマイクロデバイス製造方法によれば、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行うため、スループット良くマスクの照明を行うことができ、極めて微細な回路パターンを有するマイクロデバイスを精度良く得ることができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【０１２２】
また、上述の実施の形態にかかる露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１６のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図１６において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２へ移行する。
【０１２３】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【０１２４】
その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行うため、スループット良くマスクの照明を行うことができ、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスを精度良く得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】第１の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる照明光学装置が備える円錐アキシコン系の概略構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態にかかる輪帯照明において形成される二次光源に対する円錐アキシコン系の作用を説明するための図である。
【図４】第１の実施の形態にかかる照明光学装置が備える第１シリンドリカルレンズ対及び第２シリンドリカルレンズ対の概略構成を示す図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる輪帯照明において形成される二次光源に対するズームレンズの作用を説明するための図である。
【図６】第１の実施の形態にかかる透過型液晶素子が回折パターンを発生する動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】第１の実施の形態にかかる透過型液晶素子が表示する回折パターンが他の回折パターンに変更される動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】第１の実施の形態にかかる透過型液晶素子が回折パターンを発生する動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】第１の実施の形態にかかる透過型液晶素子が表示する回折パターンが他の回折パターンに変更される動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】第２の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。
【図１１】第３の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。
【図１２】第４の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。
【図１３】第５の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。
【図１４】第６の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。
【図１５】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。
【図１６】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２６】
１，４０…レーザ光源、２…ビームエキスパンダ、３…折り曲げミラー、４…透過型液晶素子、５…アフォーカルレンズ、７…ズームレンズ、８，１４…ビームスプリッタ、９…ＣＣＤ撮像部、１０…マイクロレンズアレイ、１２，５１…開口絞り、１６…フォトダイオード、１７ａ…コンデンサレンズ、１７ｂ…結像光学系、１９…反射鏡、２０，６０…制御部、２２，６２…入力部、２４，６４…記憶部、２６，６６…液晶素子駆動部、３０…リレーレンズ、３２，４６…反射型液晶素子、３８…チャンバ、４７…反射型アキシコン系、４９…反射型フライアイ光学系、５３…コンデンサミラー、５４…光路折り曲げミラー、ＰＬ１…投影光学系、ＭＢ…マスクブラインド、Ｍ１，Ｍ２…マスク、Ｗ１，Ｗ２…ウエハ。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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