(57)【要約】【課題】  投影光学系の球面収差を良好に補正することができ、ひいてはマスクのパターンを感光性基板上に正確に転写する。【解決手段】  投影光学系（ＰＬ）を介してマスク（Ｍ）のパターンを感光性基板（Ｗ）に投影露光する露光装置は、光軸（ＡＸ）方向に移動可能にマスクを保持するマスクステージ（ＭＳ）と、投影光学系の光路中においてマスクの近傍の位置に配置されて光路中の気体とは異なる屈折率の媒質からなる媒質部を有し、この媒質部の光軸と平行な方向（Ｚ方向）に沿った光路長を変化させる光路長可変部材（１）と、投影光学系の高次球面収差を補正するために、光路長可変部材における媒質部の光路長の変化とマスクステージの光軸方向の移動とを連動させる制御部（ＣＲ）とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系を介してマスクのパターンを感光性基板に投影露光する露光装置において、
前記投影光学系の光軸方向に移動可能に前記マスクを保持するマスクステージと、
前記投影光学系の光路中において前記マスクの近傍の位置に配置されて前記光路中の気体とは異なる屈折率の媒質からなる媒質部を有し、該媒質部の前記光軸と平行な方向に沿った光路長を変化させる光路長可変部材と、
前記投影光学系の高次球面収差を補正するために、前記光路長可変部材における前記媒質部の前記光路長の変化と前記マスクステージの前記光軸方向の移動とを連動させる制御部とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記媒質部の前記光軸と平行な前記方向に沿った光路長は、前記光軸と垂直な面内の何れの位置においても一定であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記マスクが配置される位置と前記光路長可変部材との間の光路中には、パワーを有する光学部材が配置されていないことを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
投影光学系を介してマスクのパターンを感光性基板に投影露光する露光装置において、
前記光軸方向に移動可能に前記感光性基板を保持する基板ステージと、
前記投影光学系の光路中において前記感光性基板の近傍の位置に配置されて前記光路中の気体とは異なる屈折率の媒質からなる媒質部を有し、該媒質部の前記光軸と平行な方向に沿った光路長を変化させる光路長可変部材と、
前記投影光学系の高次球面収差を補正するために、前記光路長可変部材における前記媒質部の前記光路長の変化と前記基板ステージの前記光軸方向の移動とを連動させる制御部とを備えていることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
前記媒質部の前記光軸と平行な前記方向に沿った光路長は、前記光軸と垂直な面内の何れの位置においても一定であることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記感光性基板が配置される位置と前記光路長可変部材との間の光路中には、パワーを有する光学部材が配置されていないことを特徴とする請求項４または５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記光路長可変部材は、互いに補完的なくさび状の断面形状を有する一対の偏角プリズムを有し、該一対の偏角プリズムのうちの少なくとも一方は、前記光軸と交差する方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記光路長可変部材は、前記投影光学系の光路に対して交換可能な互いに厚さの異なる複数の平行平面板を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記光路長可変部材は、前記光軸方向の寸法が可変に構成された平行平面板状の空間に満たされた液体層を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
投影光学系を介して所定のパターンを感光性基板に投影露光する露光方法において、
前記投影光学系の高次球面収差を補正するために、前記パターンの前記投影光学系の光軸方向の移動に連動させて、前記パターンの近傍の位置に配置されて光路中の気体とは異なる屈折率の媒質からなる媒質部の前記光軸と平行な方向に沿った光路長を変化させることを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
投影光学系を介して所定のパターンを感光性基板に投影露光する露光方法において、
前記投影光学系の高次球面収差を補正するために、前記感光性基板の前記投影光学系の光軸方向の移動に連動させて、前記感光性基板の近傍の位置に配置されて光路中の気体とは異なる屈折率の媒質からなる媒質部の前記光軸と平行な方向に沿った光路長を変化させることを特徴とする露光方法。
【請求項１２】
前記媒質部の前記光軸と平行な前記方向に沿った光路長は、前記光軸と垂直な面内の何れの位置においても一定であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の露光方法。
【請求項１３】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記マスク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、露光装置、露光方法、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、露光装置に搭載される投影光学系の球面収差の補正（調整）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体素子、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際に、マスク（またはレチクルなど）のパターンを感光性基板（レジストが塗布されたウェハ、プレートなど）に投影露光する露光装置が使用される。この種の露光装置では、マスクのパターン像を感光性基板に高い解像力をもって忠実に投影するために、比較的大きな開口数を有し且つ良好な光学性能を有する投影光学系が設計されている。
【０００３】
しかしながら、実際に製造された投影光学系では、設計上の光学性能とは異なり、様々な要因に起因して諸収差が残存している。特に、比較的大きな開口数を有する投影光学系に球面収差が残存している場合、感光性基板上にマスクパターンの鮮明な像を形成することが困難になる。そこで、２枚の楔プリズムからなる球面収差可変手段を投影光学系のマスク側に配置し、この球面収差可変手段の作用により球面収差を補正する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１６６７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された従来技術では、低次球面収差を補正することはできるが、高次球面収差を所望の範囲まで抑えることができず、ひいてはマスクの微細パターンを感光性基板上に正確に転写することが困難であった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、投影光学系の球面収差を良好に補正することができ、ひいてはマスクのパターンを感光性基板上に正確に転写することのできる露光装置および露光方法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、投影光学系を介してマスクのパターンを感光性基板に投影露光する露光装置において、
前記投影光学系の光軸方向に移動可能に前記マスクを保持するマスクステージと、
前記投影光学系の光路中において前記マスクの近傍の位置に配置されて前記光路中の気体とは異なる屈折率の媒質からなる媒質部を有し、該媒質部の前記光軸と平行な方向に沿った光路長を変化させる光路長可変部材と、
前記投影光学系の高次球面収差を補正するために、前記光路長可変部材における前記媒質部の前記光路長の変化と前記マスクステージの前記光軸方向の移動とを連動させる制御部とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【０００８】
本発明の第２形態では、投影光学系を介してマスクのパターンを感光性基板に投影露光する露光装置において、
前記光軸方向に移動可能に前記感光性基板を保持する基板ステージと、
前記投影光学系の光路中において前記感光性基板の近傍の位置に配置されて前記光路中の気体とは異なる屈折率の媒質からなる媒質部を有し、該媒質部の前記光軸と平行な方向に沿った光路長を変化させる光路長可変部材と、
前記投影光学系の高次球面収差を補正するために、前記光路長可変部材における前記媒質部の前記光路長の変化と前記基板ステージの前記光軸方向の移動とを連動させる制御部とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【０００９】
本発明の第３形態では、投影光学系を介して所定のパターンを感光性基板に投影露光する露光方法において、
前記投影光学系の高次球面収差を補正するために、前記パターンの前記投影光学系の光軸方向の移動に連動させて、前記パターンの近傍の位置に配置されて光路中の気体とは異なる屈折率の媒質からなる媒質部の前記光軸と平行な方向に沿った光路長を変化させることを特徴とする露光方法を提供する。
【００１０】
本発明の第４形態では、投影光学系を介して所定のパターンを感光性基板に投影露光する露光方法において、
前記投影光学系の高次球面収差を補正するために、前記感光性基板の前記投影光学系の光軸方向の移動に連動させて、前記感光性基板の近傍の位置に配置されて光路中の気体とは異なる屈折率の媒質からなる媒質部の前記光軸と平行な方向に沿った光路長を変化させることを特徴とする露光方法を提供する。
【００１１】
本発明の第５形態では、第１形態または第２形態の露光装置を用いて、前記マスク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】
【００１２】
本発明の一態様にしたがう露光装置では、マスクステージ（ひいてはマスクのパターン面）の光軸方向の移動に伴って発生する球面収差と、光路長可変部材における媒質部の光路長の変化に伴って発生する球面収差との差、すなわち互いに性状の異なる２つの球面収差の差を利用して、投影光学系の球面収差を良好に補正（調整）することができる。その結果、球面収差が良好に補正された投影光学系を用いて、マスクのパターンを感光性基板上に正確に転写することができ、ひいては良好なデバイスを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の光路長可変部材の構成および配置を概略的に示す図である。
【図３】投影光学系の物体面からパターン面を光軸方向に沿って移動させる様子を示す図である。
【図４】図３のパターン面の移動に伴って発生する球面収差の性状を模式的に示す図である。
【図５】投影光学系の物体面の近傍に配置された平行平面板の厚さを変化させる様子を示す図である。
【図６】図５の平行平面板の厚さ変化に伴って発生する球面収差の性状を模式的に示す図である。
【図７】パターン面の移動に伴って発生する球面収差と平行平面板の厚さ変化に伴って発生する球面収差とで性状が異なることを示す図である。
【図８】パターン面の移動に伴って発生する球面収差と平行平面板の厚さ変化に伴って発生する球面収差との差を利用して投影光学系の球面収差を補正する様子を示す図である。
【図９】光路長可変部材の第１変形例の構成を概略的に示す図である。
【図１０】光路長可変部材の第２変形例の構成を概略的に示す図である。
【図１１】光路長可変部材をウェハの近傍に配置した別の実施形態の要部構成を概略的に示す図である。
【図１２】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１３】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。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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では、Ｘ軸およびＹ軸がウェハＷの表面（転写面）と平行な面内において互いに直交するように設定され、Ｚ軸がウェハＷの表面の法線方向に設定されている。さらに具体的には、ＸＹ平面が水平に設定され、＋Ｚ軸が鉛直方向に沿って上向きに設定されている。
【００１５】
図１の露光装置は、光源ＬＳと、照明光学系ＩＬと、マスクステージＭＳと、投影光学系ＰＬと、基板ステージＷＳと、制御部ＣＲとを備えている。光源ＬＳとして、１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源、２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。照明光学系ＩＬは、例えば、空間光変調素子（回折光学素子）、オプティカルインテグレータ（ホモジナイザー）、視野絞り、コンデンサー光学系等から構成されている。
【００１６】
照明光学系ＩＬは、光源ＬＳから射出された露光光（照明光）により、転写すべきパターンが形成されたマスク（レチクル）Ｍを照明する。ステップ・アンド・リピート方式の露光装置の場合、照明光学系ＩＬは、マスクＭの矩形状のパターン領域の全体を照明する。ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置の場合、照明光学系ＩＬは、矩形状のパターン領域のうち、走査方向であるＹ方向と直交するＸ方向に沿って細長い矩形状の領域を照明する。
【００１７】
マスクＭのパターン面を透過した光は、例えば縮小倍率を有する投影光学系ＰＬを介して、フォトレジストが塗布されたウェハ（感光性基板）Ｗの単位露光領域にマスクＭのパターン像を形成する。すなわち、マスクＭ上での照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷの単位露光領域において、マスクＭのパターン領域全体と相似な矩形状の領域あるいはＸ方向に細長い矩形状の領域（静止露光領域）に、マスクパターン像が形成される。
【００１８】
マスクＭは、マスクステージＭＳ上においてＸＹ平面と平行に保持されている。マスクステージＭＳには、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、およびＺ軸廻りの回転方向にマスクＭを移動させる機構が組み込まれている。マスクステージＭＳには図示を省略した移動鏡が設けられ、この移動鏡を用いるマスクレーザ干渉計ＭＩＦが、マスクステージＭＳ（ひいてはマスクＭ）のＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、およびＺ軸廻りの回転方向の位置をリアルタイムに計測する。
【００１９】
ウェハＷは、ウェハホルダ（不図示）を介して、基板ステージＷＳ上においてＸＹ平面と平行に保持されている。基板ステージＷＳには、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、およびＺ軸廻りの回転方向にウェハＷを移動させる機構が組み込まれている。基板ステージＷＳには図示を省略した移動鏡が設けられ、この移動鏡を用いる基板レーザ干渉計ＷＩＦが、基板ステージＷＳ（ひいてはウェハＷ）のＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、およびＺ軸廻りの回転方向の位置をリアルタイムに計測する。
【００２０】
マスクレーザ干渉計ＭＩＦの出力および基板レーザ干渉計ＷＩＦの出力は、制御部ＣＲに供給される。制御部ＣＲは、マスクレーザ干渉計ＭＩＦの計測結果に基づいて、マスクＭのＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、およびＺ軸廻りの回転方向の位置の制御を行う。即ち、制御部ＣＲは、マスクステージＭＳに組み込まれている機構に制御信号を送信し、この機構が制御信号に基づいてマスクステージＭＳを移動させることにより、マスクＭのＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、およびＺ軸廻りの回転方向の位置の調整を行う。
【００２１】
制御部ＣＲは、オートフォーカス方式により、ウェハＷの表面を投影光学系ＰＬの像面と一致させるために、ウェハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）の制御を行う。また、制御部ＣＲは、基板レーザ干渉計ＷＩＦの計測結果に基づいて、ウェハＷのＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、およびＺ軸廻りの回転方向の位置の制御を行う。即ち、制御部ＣＲは、基板ステージＷＳに組み込まれている機構に制御信号を送信し、この機構が制御信号に基づいて基板ステージＷＳを移動させることにより、ウェハＷのＸ方向、Ｙ方向およびＺ軸廻りの回転方向の位置の調整を行う。
【００２２】
ステップ・アンド・リピート方式では、ウェハＷ上に縦横に設定された複数の単位露光領域のうちの１つの単位露光領域に、マスクＭのパターン像を一括的に露光する。その後、制御部ＣＲは、基板ステージＷＳをＸＹ平面に沿ってステップ移動させることにより、ウェハＷの別の単位露光領域を投影光学系ＰＬに対して位置決めする。こうして、マスクＭのパターン像をウェハＷの単位露光領域に一括露光する動作を繰り返す。
【００２３】
ステップ・アンド・スキャン方式では、制御部ＣＲは、投影光学系ＰＬの投影倍率に応じた速度比でマスクステージＭＳおよび基板ステージＷＳをＹ方向に移動させつつ、マスクＭのパターン像をウェハＷの１つの単位露光領域に走査露光する。その後、制御部ＣＲは、基板ステージＷＳをＸＹ平面に沿ってステップ移動させることにより、ウェハＷの別の単位露光領域を投影光学系ＰＬに対して位置決めする。こうして、マスクＭのパターン像をウェハＷの単位露光領域に走査露光する動作を繰り返す。
【００２４】
すなわち、ステップ・アンド・スキャン方式では、マスクＭおよびウェハＷの位置制御を行いながら、矩形状の静止露光領域の短辺方向であるＹ方向に沿って、マスクステージＭＳと基板ステージＷＳとを、ひいてはマスクＭとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有する領域に対してマスクパターンが走査露光される。
【００２５】
本実施形態の露光装置は、投影光学系ＰＬの光路中においてマスクＭの近傍の位置に配置された光路長可変部材１を備えている。光路長可変部材１は、図２に示すように、マスクＭが配置される位置と投影光学系ＰＬ中の最もマスク側に配置されたレンズＬ１との間の光路中に配置されている。すなわち、マスクＭが配置される位置と光路長可変部材１との間の光路中には、パワーを有する光学部材が配置されていない。
【００２６】
光路長可変部材１は、マスク側に配置されてＸＺ平面に沿ってくさび状の断面形状を有する第１偏角プリズム１１と、ウェハ側に配置されてＸＺ平面に沿ってくさび状の断面形状を有する第２偏角プリズム１２とを備えている。一対の偏角プリズム１１および１２は、それぞれＸ方向に沿って移動可能に構成されている。偏角プリズム１１，１２のＸ方向移動に際して、第１偏角プリズム１１は光の入射側の面が光軸ＡＸと直交する姿勢を維持し、第２偏角プリズム１２は光の射出側の面が光軸ＡＸと直交する姿勢を維持する。
【００２７】
また、偏角プリズム１１，１２のＸ方向移動に際して、第１偏角プリズム１１の射出側の斜面と第２偏角プリズム１２の入射側の斜面とは互いに平行な関係を維持する。すなわち、光路長可変部材１は、互いに補完的なくさび状の断面形状を有する一対の偏角プリズム１１および１２を備えている。光路長可変部材１では、偏角プリズム１１，１２のＸ方向移動に伴って、光軸ＡＸと平行な方向（Ｚ方向）に沿った光路長が連続的に変化するが、この光路長は光軸ＡＸと垂直な平面（ＸＹ平面）内の何れの位置においても一定である。
【００２８】
以下、光路長可変部材１を用いる本実施形態の作用効果の説明に先立って、本発明の基本的な原理について説明する。図３に示すように、パターン面（本実施形態におけるマスクＭのパターン面に対応）３０を投影光学系の物体面（不図示）から光軸ＡＸ方向に沿って移動させると、パターン面３０の光軸ＡＸ上の物点から比較的大きい射出角で射出される光線３１と比較的小さい射出角で射出される光線３２とでは、投影光学系の像面（本実施形態ではウェハＷの転写面が配置される面：図３では不図示）までの光路中の気体を通過する距離が、パターン面３０の移動量に応じて変化する。
【００２９】
このため、パターン面３０の光軸ＡＸ方向の移動に伴って、図４に模式的に示すような性状の球面収差が発生する。図４において、横軸は球面収差量を示し、縦軸はパターン面３０の光軸ＡＸ上の物点からの光の射出角（像面への光の入射角に対応）を示している。この表記は、関連する図６、図７および図８においても同様である。なお、図４ではマイナス側に球面収差が発生しているが、パターン面３０が移動する向きに応じてプラス側またはマイナス側に球面収差が発生する。
【００３０】
次に、図５に示すように、投影光学系の物体面の近傍に配置されて光軸ＡＸと直交する面に沿って延びる一対の光学面を有する平行平面板３３の光軸ＡＸ方向の寸法すなわち厚さが変化可能であるものと考える。この場合、平行平面板３３の厚さを基準的な厚さから変化させると、パターン面３０の光軸ＡＸ上の物点から比較的大きい射出角で射出される光線３４と比較的小さい射出角で射出される光線３５とでは、光路中の気体とは異なる屈折率を有する光学材料（媒質）からなる平行平面板（媒質部）３３を通過する距離が、平行平面板３３の厚さの変化量に応じて変化する。
【００３１】
このため、平行平面板３３の厚さの変化に伴って、図６に模式的に示すような球面収差が発生する。図６では、図４と同様に、マイナス側に球面収差が発生している様子を示している。しかしながら、平行平面板３３の厚さを基準的な厚さよりも大きくする場合にはプラス側（またはマイナス側）に球面収差が発生し、基準的な厚さよりも小さくする場合にはマイナス側（またはプラス）側に球面収差が発生する。
【００３２】
上述したように、パターン面３０が光軸ＡＸ方向に移動する場合には射出角の異なる光線３１と３２とで光路中の気体を通過する距離が変化するのに対し、平行平面板３３の厚さが変化する場合には射出角の異なる光線３４と３５とで気体とは屈折率の異なる平行平面板３３を通過する距離が変化する。したがって、図７に示すように、パターン面３０の光軸ＡＸ方向の移動に伴って発生する球面収差４１と、平行平面板３３の厚さの変化に伴って発生する球面収差４２とでは性状が異なるものとなる。図７では、球面収差の性状の違いがわかり易いように、球面収差４１，４２をともにマイナス側に発生させている。
【００３３】
本発明では、一例として、パターン面３０を光軸ＡＸ方向に沿って所要の向きに所要量だけ移動させてプラス側（またはマイナス側）に球面収差を発生させるとともに、投影光学系中の少なくとも１つのレンズの位置を微調整することにより最大射出角の光線に対応する球面収差量を０に近づける。その結果、パターン面３０の光軸ＡＸ方向の移動と投影光学系中のレンズ位置の微調整とにより、図８において参照符号５１で示すような性状の球面収差が発生する。
【００３４】
また、平行平面板３３の厚さを所要量だけ変化させてマイナス側（またはプラス側）に球面収差を発生させるとともに、投影光学系中の少なくとも１つのレンズの位置を微調整することにより最大射出角の光線に対応する球面収差量を０に近づける。その結果、平行平面板３３の厚さの変化と投影光学系中のレンズ位置の微調整とにより、図８において参照符号５２で示すような性状の球面収差が発生する。
【００３５】
こうして、本発明では、パターン面３０の光軸ＡＸ方向の移動と平行平面板３３の厚さの変化と投影光学系中のレンズ位置の微調整とを連動させることにより、互いに異なる性状の球面収差５１と５２との差、すなわち図８において参照符号５３を付した破線で示す複雑な性状の球面収差５３を利用して、投影光学系の低次球面収差だけでなく高次球面収差も良好に補正（調整）することができる。
【００３６】
なお、図８を参照した説明では、パターン面３０の光軸ＡＸ方向の移動に伴って発生する球面収差４１と平行平面板３３の厚さの変化に伴って発生する球面収差４２との差の利用例として、投影光学系中のレンズ位置の微調整により最大射出角の光線に対応する球面収差量を０に近づけている。しかしながら、実際には、各射出角の光線に対応する球面収差量が所望の範囲に抑えられるように、必要に応じて投影光学系中のレンズ位置の微調整を行うことになる。
【００３７】
また、図３〜図８を参照した説明では、投影光学系の物体面からのパターン面３０の光軸ＡＸ方向の移動と、投影光学系の物体面の近傍に配置された平行平面板３３の厚さの変化とを連動させている。しかしながら、これに限定されることなく、投影光学系の像面からの像形成面（本実施形態におけるウェハＷの転写面に対応）の光軸方向の移動と、投影光学系の像面の近傍に配置された平行平面板の厚さの変化とを連動させても同様の効果が得られる。
【００３８】
本実施形態の露光装置では、制御部ＣＲが、光路長可変部材１における一対の偏角プリズム１１，１２をＸ方向に沿ってそれぞれ所要の向きに所要量だけ移動させることにより、媒質部としての偏角プリズム１１，１２におけるＺ方向（光軸ＡＸと平行な方向）に沿った光路長を変化させる。また、制御部ＣＲは、光路長可変部材１における光路長の変化に連動させて、マスクステージＭＳを光軸ＡＸ方向に沿って所要の向きに所要量だけ移動させることにより、マスクＭのパターン面を投影光学系ＰＬの物体面から光軸ＡＸ方向に沿って所要の向きに所要量だけ移動させる。
【００３９】
さらに、制御部ＣＲは、必要に応じて、光路長可変部材１における光路長の変化およびマスクステージＭＳの移動に連動させて、投影光学系ＰＬ中の少なくとも１つのレンズの位置を微調整する。なお、制御部ＣＲは、図示を省略した入力手段から供給された指示データ、図示を省略した収差測定部から供給された計測データなどに基づいて、上述の光路長の変化、マスクステージＭＳの移動、およびレンズ位置の微調整に関する所要の動作を行う。
【００４０】
こうして、本実施形態の露光装置では、マスクステージＭＳの光軸ＡＸ方向の移動に伴って発生する球面収差と光路長可変部材１における偏角プリズム１１，１２の光路長の変化に伴って発生する球面収差との差、すなわち互いに性状の異なる２つの球面収差の差を利用して、投影光学系ＰＬの球面収差を良好に補正（調整）することができる。その結果、球面収差が良好に補正された投影光学系ＰＬを用いて、マスクＭの微細パターンをウェハＷ上に正確に転写することができる。
【００４１】
なお、上述の説明では、光路長可変部材１において、互いに補完的なくさび状の断面形状を有する一対の偏角プリズム１１および１２がＸ方向（一般には光軸ＡＸと直交する方向）に沿って移動可能に構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、一対の偏角プリズム１１および１２のうちの少なくとも一方をＸ方向に沿って移動可能に構成したり、斜面（偏角プリズム１１の射出側の面または偏角プリズム１２の入射側の面）に沿った方向（一般には光軸ＡＸと交差する方向）に移動可能に構成したりすることもできる。一対のクサビ状光学部材をクサビの斜辺に沿って移動させる構成は、例えば国際特許公開第２００００／０１９２６１号パンフレットに開示されている。
【００４２】
また、上述の説明では、光路長可変部材１が、Ｘ方向に移動可能な一対の偏角プリズム１１および１２により構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、光路長可変部材の具体的な構成については様々な形態が可能である。一般に、光路長可変部材は、投影光学系の光路中においてマスクの近傍の位置（あるいは後述するように感光性基板の近傍の位置）に配置されて光路中の気体とは異なる屈折率の媒質からなる媒質部を有し、該媒質部の光軸と平行な方向に沿った光路長を変化させる機能を有する。
【００４３】
具体的に、例えば図９に示すように、光路長可変部材が、投影光学系ＰＬの光路に対して交換可能な互いに厚さの異なる複数（図９では例示的に２つ）の平行平面板６１，６２を有する構成も可能である。図９の変形例では、投影光学系ＰＬの光路中に配置されている平行平面板６１を厚さの異なる平行平面板６２と交換することにより、光路長可変部材における媒質部（すなわち平行平面板）のＺ方向に沿った光路長を変化させる。
【００４４】
また、例えば図１０に示すように、光軸ＡＸ方向の寸法が可変に構成された平行平面板状の空間６７に満たされた液体層を有する光路長可変部材を用いることもできる。図１０の変形例では、一対の平行平面板６４，６５と蛇腹状の側部材６６とによりＺ方向の寸法が変化可能な平行平面板状の空間６７が形成されている。この変形例では、平行平面板６４と６５とを互いに平行な関係に維持しつつ、その内部空間６７に充填する液体（一般には流体）の量を変化させることにより、光路長可変部材における媒質部（すなわち液体層）のＺ方向に沿った光路長を変化させる。
【００４５】
また、上述の説明では、マスクＭが配置される位置と投影光学系ＰＬ中の最もマスク側に配置されたレンズＬ１との間の光路中に光路長可変部材１を配置している。しかしながら、これに限定されることなく、光路長可変部材の配置については様々な形態が可能である。例えば、上述の実施形態の構成において、最もマスク側に配置されたレンズＬ１よりもウェハ側においてマスクＭの近傍の位置に光路長可変部材を配置することもできる。
【００４６】
また、上述の実施形態とは異なり、図１１に示すように、ウェハＷの近傍の位置に光路長可変部材１を配置する実施形態も可能である。この場合、光路長可変部材１は、ウェハＷが配置される位置と投影光学系ＰＬ中の最もウェハ側に配置されたレンズとの間の光路中に配置されるか、あるいは最もウェハ側に配置されたレンズよりもマスク側においてウェハＷの近傍の位置に配置される。
【００４７】
図１１の実施形態では、光路長可変部材１における光路長の変化に連動させて、基板ステージＷＳを光軸ＡＸ方向に沿って所要の向きに所要量だけ移動させることにより、ウェハＷの転写面を投影光学系ＰＬの像面から光軸ＡＸ方向に沿って所要の向きに所要量だけ移動させる。また、必要に応じて、光路長可変部材１における光路長の変化および基板ステージＷＳの移動に連動させて、投影光学系ＰＬ中の少なくとも１つのレンズの位置を微調整する。こうして、図１１の実施形態においても、投影光学系ＰＬの球面収差を良好に補正（調整）することができる。
【００４８】
上述の実施形態では、固定パターンが設けられた固定パターン型のマスクの代わりに、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（固定パターン型のマスク）を用いることができる。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号パンフレットおよびこれに対応する米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。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。ここでは、米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報の教示を参照として援用する。
【００４９】
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っても良い。
【００５０】
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１２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１２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）。
【００５１】
ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の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。
【００５２】
図１３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１３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）、カラーフィルター形成工程（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。
【００５３】
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。
【００５４】
ステップＳ５２のカラーフィルター形成工程では、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ーの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルターを形成する。
【００５５】
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ー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ー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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット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。ここでは、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット、特開平６−１２４８７３号公報および特開平１０−３０３１１４号公報の教示を参照として援用する。
【００５８】
また、上述の実施形態において、米国公開公報第２００６／０１７０９０１号及び第２００７／０１４６６７６号に開示されるいわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。ここでは、米国特許公開第２００６／０１７０９０１号公報及び米国特許公開第２００７／０１４６６７６号公報の教示を参照として援用する。
【符号の説明】
【００５９】
１  光路長可変部材
１１，１２  偏角プリズム
ＬＳ  光源
ＩＬ  照明光学系
Ｍ  マスク
ＭＳ  マスクステージ
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
ＣＲ  制御部
【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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