(57)【要約】【課題】合焦位置変動が少なく実質的に深い焦点深度を確保することができる投影光学系を提供するとともに、当該投影光学系を備えることで微細なパターンを忠実に且つ効率的に形成することができる露光装置及び回路パターンの形成方法を提供する。【解決手段】投影光学ユニットＰＬ１は、第１面（マスクに形成されたパターンＤＰが配置され面）の像を第２面（プレートＰの上面）上に結合させる。投影光学ユニットＰＬ１は、その瞳空間に配置された第１凹面反射鏡３４ａ及び第２凹面反射鏡３４ｂを有しており、これらの近傍に配置されるレンズ群３３ａ，３３ｂは、投影光学ユニットＰＬ１の光学特性の変動を抑えるために高い透過率を有する少なくとも１つのレンズをそれぞれ備える。【選択図】　図３
2004126520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系において、
前記投影光学系の瞳空間に配置された反射光学素子と、
前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との間の光路中であって前記反射光学素子の近傍に配置され、前記投影光学系の光学特性の変動を抑えるために高い透過率を有する少なくとも１つの屈折光学素子と
を備えることを特徴とする投影光学系。
【請求項２】
前記屈折光学素子の透過率は、９９．８％・ｃｍ−１以上であることを特徴とする請求項１記載の投影光学系。
【請求項３】
前記光学特性の変動は、前記投影光学系の合焦位置の変動を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の投影光学系。
【請求項４】
前記投影光学系は、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との間の光路中に配置されて、全体として正屈折力を持つ第１屈折光学素子群と、
前記第１屈折光学素子群と前記反射光学素子との間の光路中に配置されて、全体として負屈折力を持つ第２屈折光学素子群と
を備え、
前記少なくとも１つの屈折光学素子は、前記第２屈折光学素子群に含まれることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の投影光学系。
【請求項５】
前記投影光学系は、前記第１面及び前記第２面と前記少なくとも１つの屈折光学素子との間の光路中に配置された偏向部材を含むことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の投影光学系。
【請求項６】
前記反射光学素子の近傍は、前記反射光学素子からの光軸方向に沿った距離が、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との前記光軸方向に沿った距離の半分以下となる範囲であることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の投影光学系。
【請求項７】
第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系において、
前記投影光学系の瞳空間に配置された反射光学素子と、
前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との間の光路中に配置された少なくとも１つの屈折光学素子と
を備え、
前記少なくとも１つの屈折光学素子のうち、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子側の屈折光学素子の全ては、９９．８％・ｃｍ−１以上の透過率を有することを特徴とする投影光学系。
【請求項８】
第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系において、
前記投影光学系の瞳空間に配置された反射光学素子と、
前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との間の光路中に配置された少なくとも１つの屈折光学素子と
を備え、
前記少なくとも１つの屈折光学素子のうち、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子側の屈折光学素子は、
｜ｔ×α×ｋ｜＜１５５
を満足することを特徴とする投影光学系。
但し、
ｔ［ｍｍ］は前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子側の前記屈折光学素子の光軸に沿った中心厚であり、αは前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子側の前記屈折光学素子のｄｎ／ｄＴ［×１０−６／℃］であり、ｋ［％・ｃｍ−１］は前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子側の前記屈折光学素子の吸収率である。
【請求項９】
第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系において、
前記投影光学系の瞳空間に配置された反射光学素子と、
前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との間の光路中に配置された少なくとも１つの屈折光学素子と
を備え、
前記少なくとも１つの屈折光学素子のうち、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子側の屈折光学素子は、
｜ｔ×σ×ｋ｜＜４７０
を満足することを特徴とする投影光学系。
但し、
ｔ［ｍｍ］は前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子側の前記屈折光学素子の光軸に沿った中心厚であり、σ［ｃｍ／℃］は前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子側の前記屈折光学素子の線膨張係数であり、ｋ［％・ｃｍ−１］は前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子側の前記屈折光学素子の吸収率である。
【請求項１０】
前記投影光学系の前記第２面側の開口数は０．３以下であることを特徴とする請求項１から請求項９の何れか一項に記載の投影光学系。
【請求項１１】
前記投影光学系は波長３００ｎｍ以上の光に基づいて、前記第１面の像を前記第２面上に形成することを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の投影光学系。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１の何れか一項に記載の投影光学系と、
光源からの光に基づいて前記第１面に配置されるマスクを照明する照明光学系とを備え、
前記マスクのパターン像を前記投影光学系を介して前記第２面に配置される基板へ転写することを特徴とする露光装置。
【請求項１３】
前記投影光学系は、前記マスクのパターンの一部の像を前記基板上に形成し、
前記投影光学系に対して前記マスク及び前記基板を移動させて前記マスクのパターンの全部を前記基板へ転写することを特徴とする請求項１２記載の露光装置。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３記載の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記基板に転写する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記基板を現像する現像工程と
を含むことを特徴とする回路パターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投影光学系、露光装置、及び回路パターンの形成方法に係り、特に回路パターンの形成工程の１つとして設けられるリソグラフィー工程においてマスクに形成されたパターンの像を基板上に投影する際に用いて好適な投影光学系、露光装置、及び回路パターンの形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ又はテレビ等の表示装置で用いられている液晶表示素子は、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含む回路パターン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。従来は、マスクとプレートとの相対的な位置合わせを行った後で、マスクに形成されたパターンをプレート上に設定された１つのショット領域に一括して転写し、転写後にプレートをステップ移動させて他のショット領域の露光を行う、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（所謂、ステッパー）が多用されていた。
【０００３】
近年、液晶表示素子の大面積化が要求されており、これに伴ってフォトリソグラフィ工程において用いられる投影露光装置は露光領域の拡大が望まれている。投影露光装置の露光領域を拡大するためには投影光学系を大型化する必要があるが、残存収差が極力低減された大型の投影光学系を設計及び製造するにはコスト高となってしまう。そこで、投影光学系の大型化を極力避けるために、投影光学系の物体面側（マスク側）における投影光学系の有効径と同程度に長手方向の長さが設定されたスリット状の照明光をマスクに照射し、マスクを介したスリット状の光が投影光学系を介してプレートに照射されている状態で、マスクとプレートとを投影光学系に対して相対的に移動させて走査し、マスクに形成されたパターンの一部を順次プレートに設定された１つのショットに転写し、転写後にプレートをステップ移動させて他のショット領域に対する露光を同様にして行う、所謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が案出されている。
【０００４】
また、近年では、更なる露光領域の拡大を図るため、１つの大型の投影光学系を用いるのではなく、小型の部分投影光学系を走査方向に直交する方向（非走査方向）に所定間隔をもって複数配列した第１の配列と、この部分投影光学系の配列の間に部分光学系が配置されている第２の配列とを走査方向に配置した、所謂マルチレンズ方式の投影光学系を備える投影露光装置が案出されている（例えば、以下の特許文献１を参照されたい）。
【０００５】
液晶表示素子の製造においては、プレート上にフォトレジストを塗布し、以上の投影露光装置の何れかを用いてマスクに形成されたパターンをプレートに転写し、フォトレジストの現像、エッチング、及びフォトレジストの剥離といった工程を繰り返すことにより、ＴＦＴ等のスイッチング素子及び電極配線が形成された素子基板が形成される。そして、この素子基板と別工程で製造されたカラーフィルタを備える対向基板とを張り合わせ、これらの間に液晶を挟持させることにより液晶表示素子が製造される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−５７９８６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した投影光学系を備える投影露光装置は、レンズ等の屈折光学素子を複数備える。また、上述したマルチレンズ方式の投影光学系は、各々の部分投影光学系に複数のレンズが設けられ、更にはミラー等の反射光学素子を備えるものがある。投影光学系に設けられるレンズは高い透過率を有するものが用いられるものの、その透過率は１００％ではない。このため、レンズに光が照射されると、光の一部がレンズに吸収されて温度が上昇し、レンズの形状変化及び屈折率変化が生ずる。
【０００８】
レンズの形状変化及び屈折率変化が生ずると、投影光学系の合焦位置（フォーカス位置）の変動、収差の変動等の光学特性の変動が生ずる。マルチレンズ方式以外の投影光学系を備える投影露光装置においては、合焦位置が変動した場合には、その変動に合わせてマスク又はプレートの位置を調整すれば良い。しかしながら、マルチレンズ方式の投影光学系は、各々の部分投影光学系で生ずるフォーカス変動量が同一になるように構成するのは困難であり、通常は各々の変動量が異なる。各部分投影光学系の焦点深度内にプレートが位置していればマスクに形成されたパターンをプレートに転写する上で問題はないが、部分投影光学系各々の合焦位置が異なるため投影光学系の焦点深度が実質的に浅くなり、パターンの転写時に支障をきたしてしまう虞があるという問題があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、合焦位置変動が少なく実質的に深い焦点深度を確保することができる投影光学系を提供するとともに、当該投影光学系を備えることで微細なパターンを忠実に且つ効率的に形成することができる露光装置及び回路パターンの形成方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点による投影光学系は、第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）において、前記投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）の瞳空間に配置された反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）と、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光路中であって前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）の近傍に配置され、前記投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）の光学特性の変動を抑えるために高い透過率を有する少なくとも１つの屈折光学素子（Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ２４、Ｌ２５）とを備えることを特徴としている。
この発明によれば、投影光学系の瞳空間に配置された反射光学素子の近傍に高い透過率を有する屈折光学素子を少なくとも１つ備えた構成とし、屈折光学素子の光吸収による形状変化及び屈折率変化の少なくとも一方を抑えるようにしているため、投影光学系の光学特性の変動を少なくすることができる。また、投影光学系が複数の部分投影光学系から構成されている場合には、各々の部分投影光学系の光学特性の変動が少ないため、投影光学系の総合的な焦点深度を実質的に深くすることができる。
ここで、本発明の第１の観点による投影光学系は、前記屈折光学素子の透過率が、９９．８％・ｃｍ−１以上であることが好ましい。
尚、前記光学特性の変動は、前記投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）の合焦位置の変動を含むことを特徴としている。
また、本発明の第１の観点による投影光学系は、前記投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）が、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光路中に配置されて、全体として正屈折力を持つ第１屈折光学素子群（３２ａ、３２ｂ）と、前記第１屈折光学素子群（３２ａ、３２ｂ）と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光路中に配置されて、全体として負屈折力を持つ第２屈折光学素子群（３３ａ、３３ｂ）とを備え、前記少なくとも１つの屈折光学素子は、前記第２屈折光学素子群（３３ａ、３３ｂ）に含まれることを特徴としている。
また、本発明の第１の観点による投影光学系は、前記投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）が、前記第１面及び前記第２面と前記少なくとも１つの屈折光学素子との間の光路中に配置された偏向部材（３１ａ、３１ｂ）を含むことを特徴としている。
尚、前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）の近傍は、前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）からの光軸方向に沿った距離が、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との前記光軸方向に沿った距離の半分以下となる範囲である。
上記課題を解決するために、本発明の第２の観点による投影光学系は、第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）において、前記投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）の瞳空間に配置された反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）と、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光路中に配置された少なくとも１つの屈折光学素子とを備え、前記少なくとも１つの屈折光学素子のうち、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）側の屈折光学素子の全ては、９９．８％・ｃｍ−１以上の透過率を有することを特徴としている。
上記課題を解決するために、本発明の第３の観点による投影光学系は、第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）において、前記投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）の瞳空間に配置された反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）と、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光路中に配置された少なくとも１つの屈折光学素子とを備え、前記少なくとも１つの屈折光学素子のうち、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）側の屈折光学素子は、
｜ｔ×α×ｋ｜＜１５５
を満足することを特徴としている。
但し、
ｔ［ｍｍ］は前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）側の前記屈折光学素子の光軸に沿った中心厚であり、αは前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）側の前記屈折光学素子のｄｎ／ｄＴ［×１０−６／℃］であり、ｋ［％・ｃｍ−１］は前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）側の前記屈折光学素子の吸収率である。
上記課題を解決するために、本発明の第４の観点による投影光学系は、第１面の像を第２面上に結像させる投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）において、前記投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）の瞳空間に配置された反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）と、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光路中に配置された少なくとも１つの屈折光学素子とを備え、前記少なくとも１つの屈折光学素子のうち、前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）側の屈折光学素子は、
｜ｔ×σ×ｋ｜＜４７０
を満足することを特徴としている。
但し、
ｔ［ｍｍ］は前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）側の前記屈折光学素子の光軸に沿った中心厚であり、σ［ｃｍ／℃］は前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）側の前記屈折光学素子の線膨張係数であり、ｋ［％・ｃｍ−１］は前記第１面及び前記第２面の少なくとも一方の面と前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）との間の光軸方向の距離の１／２よりも前記反射光学素子（３４ａ、３４ｂ）側の前記屈折光学素子の吸収率である。
ここで、上記第１の観点〜第５の観点による投影光学系において、前記投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）の前記第２面側の開口数は０．３以下であることが好適である。
また、前記投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）は波長３００ｎｍ以上の光に基づいて、前記第１面の像を前記第２面上に形成することが好ましい。
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、上記の何れかに記載の投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）と、光源（１）からの光に基づいて前記第１面に配置されるマスク（Ｍ）を照明する照明光学系（ＩＬ）とを備え、前記マスク（Ｍ）のパターン像を前記投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）を介して前記第２面に配置される基板（Ｐ）へ転写することを特徴としている。
また、本発明の露光装置は、前記投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）が、前記マスク（Ｍ）のパターン（ＤＰ）の一部の像を前記基板（Ｐ）上に形成し、前記投影光学系（ＰＬ、ＰＬ１〜ＰＬ５）に対して前記マスク（Ｍ）及び前記基板（Ｐ）を移動させて前記マスク（Ｍ）のパターン（ＤＰ）の全部を前記基板（Ｐ）へ転写することを特徴としている。
本発明の回路パターンの形成方法は、上記の露光装置を用いて前記マスク（Ｍ）のパターン（ＤＰ）を前記基板（Ｐ）に転写する露光工程と、前記露光工程により露光された前記基板（Ｐ）を現像する現像工程とを含むことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による投影光学系、露光装置、及び回路パターンの形成方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。本実施形態においては、複数の反射屈折型の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに対してマスクＭと基板としてのプレートＰとを相対的に移動させつつマスクＭに形成された液晶表示素子のパターンＤＰの像をプレートＰ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１２】
尚、以下の説明においては、各図中に示した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軸がプレートＰに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がプレートＰに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態ではマスクＭ及びプレートＰを移動させる方向（走査方向）をＸ軸方向に設定している。
【００１３】
本実施形態の露光装置は、マスクステージ（図１では不図示）上においてマスクホルダ（不図示）を介してＸＹ平面に平行に支持されたマスクＭを均一に照明するための照明光学系ＩＬを備えている。図２は、照明光学系ＩＬの側面図であり、図１に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。図１及び図２を参照すると、照明光学系ＩＬは、例えば超高圧水銀ランプからなる光源１を備えている。光源１は楕円鏡２の第１焦点位置に配置されているため、光源１から射出された照明光束は、ダイクロイックミラー３を介して、楕円鏡２の第２焦点位置に光源像を形成する。
【００１４】
尚、本実施形態では、光源１から射出された光が楕円鏡２の内面に形成された反射膜及びダイクロイックミラー３で反射されることにより、ｇ線（４３６ｎｍ）の光、ｈ線（４０５ｎｍ）の光、及びｉ線（３６５ｎｍ）の光を含む３００ｎｍ以上の波長域の光による光源像が楕円鏡２の第２焦点位置に形成される。つまり、ｇ線、ｈ線、及びｉ線を含む波長域以外の露光する上で不必要となる成分は楕円鏡２及びダイクロイックミラー３で反射される際に除去される。
【００１５】
楕円鏡２の第２焦点位置にはシャッタ４が配置されている。シャッタ４は、光軸ＡＸ１に対して斜めに配置された開口板４ａ（図２参照）と開口板４ａに形成された開口を遮蔽又は開放する遮蔽板４ｂ（図２参照）とから構成される。シャッタ４を楕円鏡２の第２焦点位置に配置するのは、光源１から射出された照明光束が集束されているため遮蔽板４ｂの少ない移動量で開口板４ａに形成された開口を遮蔽することができるとともに、開口を通過する照明光束の光量を急激に可変させることによりパルス状の照明光束を得るためである。
【００１６】
楕円鏡２の第２焦点位置に形成された光源像からの発散光束は、コリメートレンズ５によってほぼ平行光束に変換されて波長選択フィルタ６に入射する。波長選択フィルタ６はｇ線、ｈ線、及びｉ線を含む波長域の光束のみを透過させるものである。波長選択フィルタ６を通過した光はリレーレンズ８を介して再び結像する。この結像位置の近傍にはライトガイド９の入射端９ａが配置されている。ライトガイド９は、例えば多数のファイバ素線をランダムに束ねて構成されたランダムライトガイドファイバであって、光源１の数（図１では１つ）と同じ数の入射端９ａと、投影光学系ＰＬを構成する投影光学ユニットの数（図１では５つ）と同じ数の射出端９ｂ〜９ｆ（図２では射出端９ｂだけを示す）とを備えている。こうして、ライトガイド９の入射端９ａへ入射した光は、その内部を伝播した後、５つの射出端９ｂ〜９ｆから分割されて射出される。
【００１７】
図２に示したように、ライトガイド９の入射端９ａには、連続的に位置を可変することができるように構成されたブレード１０が配置されている。このブレード１０は、ライトガイド９の入射端９ａの一部を遮光することによって、ライトガイド９の５つの射出端９ｂ〜９ｆ各々から射出される光の強度を連続的に可変するためのものである。ブレード１０のライトガイド９の入射端９ａに対する遮光量の制御は、図２中の主制御系２０が駆動装置１９を制御することによって行われる。
【００１８】
ライトガイド９の射出端９ｂとマスクＭとの間には、コリメートレンズ１１ｂ、フライアイ・インテグレータ１２ｂ、開口絞り１３ｂ（図１では図示省略）、ビームスプリッタ１４ｂ（図１では図示省略）、及びコンデンサーレンズ系１５ｂが順に配置されている。同様に、ライトガイド９の各射出端９ｃ〜９ｆとマスクＭとの間には、コリメートレンズ１１ｃ〜１１ｆ、フライアイ・インテグレータ１２ｃ〜１２ｆ、開口絞り１３ｃ〜１３ｆ、ビームスプリッタ１４ｃ〜１４ｆ、及びコンデンサーレンズ系１５ｃ〜１５ｆがそれぞれ順に配置されている。
【００１９】
尚、ここでは、説明の簡単化のために、ライトガイド９の射出端９ｂ〜９ｆとマスクＭとの間に設けられる光学部材の構成を、ライトガイド９の射出端９ｂとマスクＭとの間に設けられたコリメートレンズ１１ｂ、フライアイ・インテグレータ１２ｂ、開口絞り１３ｂ、ビームスプリッタ１４ｂ、及びコンデンサーレンズ系１５ｂを代表させて説明する。
【００２０】
ライトガイド９の射出端９ｂから射出された発散光束は、コリメートレンズ１１ｂによりほぼ平行な光束に変換された後、フライアイ・インテグレータ１２ｂに入射する。フライアイ・インテグレータ１２ｂは、多数の正レンズエレメントをその中心軸線が光軸ＡＸ２に沿って延びるように縦横に且つ稠密に配列することによって構成されている。従って、フライアイ・インテグレータ１２ｂに入射した光束は、多数のレンズエレメントにより波面分割され、その後側焦点面（即ち、射出面の近傍）にレンズエレメントの数と同数の光源像からなる二次光源を形成する。即ち、フライアイ・インテグレータ１２ｂの後側焦点面には、実質的な面光源が形成される。
【００２１】
フライアイ・インテグレータ１２ｂの後側焦点面に形成された多数の二次光源からの光束は、フライアイ・インテグレータ１２ｂの後側焦点面の近傍に配置された開口絞り１３ｂにより制限された後、ビームスプリッタ１４ｂを介して、コンデンサーレンズ系１５ｂに入射する。尚、開口絞り１３ｂは、対応する投影光学ユニットＰＬ１の瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、照明に寄与する二次光源の範囲を規定するための可変開口部を有する。開口絞り１３ｂは、この可変開口部の開口径を変化させることにより、照明条件を決定するσ値（投影光学系ＰＬを構成する各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の瞳面の開口径に対するその瞳面上での二次光源像の開口径の比）を所望の値に設定する。
【００２２】
コンデンサーレンズ系１５ｂを介した光束は、パターンＤＰが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。尚、パターンＤＰは、本発明にいう第１面に配置される。ライトガイド９の他の射出端９ｃ〜９ｆから射出された発散光束も同様に、コリメートレンズ１１ｃ〜１１ｆ、フライアイ・インテグレータ１２ｃ〜１２ｆ、開口絞り１３ｃ〜１３ｆ、ビームスプリッタ１４ｃ〜１４ｆ、及びコンデンサーレンズ系１５ｃ〜１５ｆを順に介してマスクＭを重畳的にそれぞれ照明する。即ち、照明光学系ＩＬは、マスクＭ上においてＹ軸方向に並んだ複数（図１では合計で５つ）の台形状の領域を照明する。
【００２３】
一方、照明光学系ＩＬに設けられる上記ビームスプリッタ１４ｂで反射された一部の光は、図２に示すように、集光レンズ１６ｂを介して光電変換素子よりなるインテグレータセンサ１７ｂで受光される。このインテグレータセンサ１７ｂの光電変換信号が、不図示のピークホールド回路及びＡ／Ｄ変換器を介して主制御系２０に供給される。インテグレータセンサ１７ｂの出力と、プレートＰの表面（第２面）上に照射される光の単位面積当たりのエネルギー（露光量）との相関係数は予め求められて主制御系２０内に記憶されている。
【００２４】
主制御系２０は、プレートＰが載置されるプレートステージ及びマスクＭが載置されるマスクステージＭＳを制御する不図示のステージコントローラからのステージ系の動作情報に同期してシャッタ４の開閉動作を制御するとともに、インテグレータセンサ１７ｂから出力される光電変換信号に応じて駆動装置１９に対して制御信号を出力し、マスクＭに照明光学系ＩＬからの照明光を照射するタイミング及び照明光の強度を制御する。
【００２５】
尚、照明光学系ＩＬは、その照明光学特性（テレセントリシティ及び照度むら）を可変することができるように構成されている。照明光学特性を調整する方法の詳細については、例えば特開２００１−３０５７４３号公報、特開２００１−３１３２５０号公報、及び特開平１０−１８９４２７号公報を参照されたい。また、照度むらの調整については、マスク面（プレート面）近傍又はマスク面（プレート面）と光学的に共役な面若しくはその近傍に走査方向の開口の幅が走査方向と直交する方向（非走査方向）において異なるような視野絞りを配置することによって補正することも可能である。この補正方法の詳細については、例えば特開平７−１４２３１３号公報等を参照されたい。尚、かかる補正方法において、視野絞りの開口の幅を異ならせるのではなく、透過特性が非走査方向において照度むらを補正し得る分布を有する濃度分布フィルタを設ける構成であっても良い。
【００２６】
マスクＭ上の各照明領域からの光は、各照明領域に対応するようにＹ軸方向に沿って配列された複数（図１では合計で５つ）の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに入射する。次に、本発明の投影光学系ＰＬの構成について説明する。図３は、投影光学系ＰＬの一部をなす投影光学ユニットＰＬ１の構成を示す側面図である。尚、投影光学ユニットＰＬ２〜ＰＬ５の構成は投影光学ユニットＰＬ１とほぼ同様の構成であるため、投影光学ユニットＰＬ１の構成を説明し、投影光学ユニットＰＬ２〜ＰＬ５の説明は省略する。
【００２７】
図３に示す投影光学ユニットＰＬ１は、マスクＭからの光に基づいてパターンＤＰの一次像を形成する第１結像光学系３０ａと、この一次像からの光に基づいてパターンＤＰの正立正像（二次像）をプレートＰ上に形成する第２結像光学系３０ｂとを有する。尚、パターンＤＰの一次像の形成位置の近傍には、マスクＭ上における投影光学ユニットＰＬ１の視野領域（照明領域）及びプレートＰ上における投影光学ユニットの投影領域（露光領域）を規定する視野絞りＡＳが設けられている。
【００２８】
第１結像光学系３０ａは、マスクＭから−Ｚ軸方向に沿って入射する光を−Ｘ軸方向に反射するようにマスク面（ＸＹ平面）に対して４５°の角度で斜設された第１反射面を有する第１直角プリズム３１ａを備えている。尚、第１直角プリズム３１ａは、本発明にいう偏向部材に相当する。また、第１結像光学系３０ａは、第１直角プリズム３１ａ側から順に、正の屈折力を有するレンズ群３２ａ（第１屈折光学素子群）と、負の屈折力を有するレンズ群３３ａ（第２屈折光学素子群）と、第１直角プリズム３１ａ側に凹面を向けた反射光学素子としての第１凹面反射鏡３４ａとを備えている。レンズ群３２ａ、レンズ群３３ａ、及び第１凹面反射鏡３４ａはＸ軸方向に沿って配置され、全体として第１反射屈折光学系３５ａを構成している。第１反射屈折光学系３５ａから＋Ｘ軸方向に沿って第１直角プリズム３１ａに入射した光は、マスク面（ＸＹ平面）に対して４５°の角度で斜設された第２反射面によって−Ｚ軸方向に反射される。
【００２９】
一方、第２結像光学系３０ｂは、第１直角プリズム３１ａの第２反射面から−Ｚ軸方向に沿って入射する光を−Ｘ軸方向に反射するようにプレート面（ＸＹ平面）に対して４５°の角度で斜設された第１反射面を有する第２直角プリズム３１ｂを備えている。尚、第２直角プリズム３１ｂは、本発明にいう偏向部材に相当する。また、第２結像光学系３０ｂは、第２直角プリズム３１ｂ側から順に、正の屈折力を有するレンズ群３２ｂ（第１屈折光学素子群）と、レンズ群３３ｂ（第２屈折光学素子群）と、第２直角プリズム３１ｂ側に凹面を向けた反射光学素子としての第２凹面反射鏡３４ｂとを備えている。レンズ群３２ｂ、レンズ群３３ｂ、及び第２凹面反射鏡３４ｂはＸ軸方向に沿って配置され、全体として第２反射屈折光学系３５ｂを構成している。第２反射屈折光学系３５ｂから＋Ｘ方向に沿って第２直角プリズム３１ｂに入射した光は、プレート面（ＸＹ平面面）に対して４５°の角度で斜設された第２反射面によって−Ｚ軸方向に反射される。
【００３０】
尚、投影光学ユニットＰＬ１の開口数、焦点深度、及び解像度については、開口数が大きくなると解像度が向上するが、焦点深度が浅くなるという関係にある。このため、微細なパターンを形成するためには極力開口数が大きくなるように投影光学ユニットＰＬ１を設計する必要がある。しかしながら、あまり解像度を高くすると焦点深度が浅くなり、大面積のプレートＰに撓みが生じている場合には、パターンＤＰ転写時に問題が生ずることが考えられる。このため、本実施形態においては、焦点深度及び解像度を考慮して投影光学ユニットＰＬ１のプレートＰ側（第２面側）の開口数（Ｎ．Ａ．）が０．３以下に設定されている。
【００３１】
前述した第１凹面反射鏡３４ａの近傍に設けられたレンズ群３３ａ、及び、第２凹面反射鏡３４ｂの近傍に設けられたレンズ群３３ｂは、例えば９９．８％・ｃｍ−１以上の高い透過率を有するレンズ（屈折光学素子）を少なくとも１つ含んで構成されている。かかる構成にするのは、レンズが光を吸収することで形状変化及び屈折率変化が生じ、その結果引き起こされる投影光学ユニットＰＬ１の合焦位置や収差等の光学特性の変動を防止するためである。
【００３２】
また、高い透過率を有するレンズを第１凹面反射鏡３４ａ及び第２凹面反射鏡３４ｂの近傍に配置するのは、投影光学ユニットＰＬ１の光学特性の変動が、瞳空間に配置された第１凹面反射鏡３４ａ及び第２凹面反射鏡３４ｂに近接するレンズの形状変化や屈折率変化に大きく依存するからである。図４は、瞳空間における光束の角度変化と合焦位置の変化との関係を説明するための図である。
【００３３】
いま、図４に示すように、光軸ＡＸ上に配置されたレンズＬＧを考える。このレンズＬＧの紙面左側が瞳空間であるとする。紙面左側の瞳空間において光軸ＡＸに対してほぼ平行な光束（図中実線で示す光束）がレンズＬＧに入射すると、この光束はレンズＬＧにより図中の合焦位置ＦＰ１に集束する。一方、瞳空間において光軸ＡＸに対してある角度をもった光束（図中破線で示す光束）がレンズＬＧに入射すると、この光束はレンズＬＧにより合焦位置ＦＰ１とは異なる合焦位置ＦＰ２に集束する。このように、瞳空間における光束の光軸ＡＸに対する角度に応じて、合焦位置は大きく変動することになる。このため、合焦位置の変動を抑えるためには、瞳空間での光束の角度変化を極力防止する必要がある。
【００３４】
本実施形態では、瞳空間に配置された第１凹面反射鏡３４ａ及び第２凹面反射鏡３４ｂに近接するレンズとして高い透過率を有するレンズを配置し、光吸収によるレンズの形状変化や屈折率変化を極力防止することで、瞳空間における光束の角度変化を防止し、もって投影光学ユニットＰＬ１の合焦位置の変動を防止している。
【００３５】
尚、本明細書において、第１凹面反射鏡３４ａの近傍とは、第１凹面反射鏡３４ａからの光軸方向に沿った距離が、マスクＭに形成されたパターンＤＰが配置される面（第１面）又はパターンＤＰの一次像が形成される面と第１凹面反射鏡３４ａとの間の光軸方向に沿った距離の半分以下となる範囲をいう。また、第２凹面反射鏡３４ｂの近傍とは、第２凹面反射鏡３４ｂからの光軸方向に沿った距離が、パターンＤＰの一次像が形成される面又はプレートＰの表面（第２面）と第２凹面反射鏡３４ｂとの間の光軸方向に沿った距離の半分以下となる範囲をいう。
【００３６】
また、本実施形態では、マスクＭと第１結像光学系３０ａの第１直角プリズム３１ａの第１反射面との間の光路中にフォーカス補正光学系３６が付設され、第１結像光学系３０ａの第１直角プリズム３１ａの第２反射面と視野絞りＡＳとの間の光路中に像シフターとしての第１平行平面板３７及び第２平行平面板３８が付設されている。更に、第２結像光学系３０ｂの第２直角プリズム３１ｂの第２反射面とプレートＰとの間の光路中に倍率補正光学系３９が付設されている。
【００３７】
以下、フォーカス補正光学系３６の構成及び作用について説明する。図５は、図３のフォーカス補正光学系３６の構成を概略的に示す図であり、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）はＸＺ断面図である。図３及び図５に示したように、フォーカス補正光学系３６は、マスクＭと第１直角プリズム３１ａとの間の光路中において、マスクＭ側から順に、光軸ＡＸ１０を含む面内（ＺＸ平面内）においてクサビ断面形状を有している第１クサビ型光学部材３６ａと、光軸ＡＸ１０を含む面内（ＺＸ平面内）においてクサビ断面形状を有している第２クサビ型光学部材３６ｂとを有しており、第１クサビ型光学部材３６ａのマスクＭ側の屈折面はその法線が光軸ＡＸ１０と一致する平面であり、第２クサビ型光学部材３６ｂの第１直角プリズム３１ａ側の屈折面はその法線が光軸ＡＸ１０と一致している平面である。また、第１クサビ型光学部材３６ａの第１直角プリズム３１ａ側の屈折面と第２クサビ型光学部材３６ｂのマスクＭ側の屈折面とは互いにほぼ平行な平面となっている。
【００３８】
そして、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂの少なくとも何れか一方をＸ方向に沿って相対的に移動させることによって、マスクＭと第１直角プリズム３１ａとの間の光路長を変化させることができ、これにより、投影光学ユニットＰＬ１の光軸ＡＸ１０方向の結像位置を変更することが可能である。尚、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂの移動方向は、光軸ＡＸ１０を含む面内方向（ＺＸ面内方向）であって第１クサビ型光学部材３６ａの第１直角プリズム３１ａ側の屈折面（第２クサビ型光学部材３６ｂのマスクＭ側の屈折面）に沿った方向であっても良い。この場合、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂの光軸方向の間隔を一定としつつ光路長を変更することができる。尚、本実施形態では、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂの少なくとも何れか一方を、第１及び第２クサビ型光学部材３６ａ，３６ｂの対向する屈折面（第１クサビ型光学部材３６ａのプレートＰ側の屈折面及び第２クサビ型光学部材３６ｂのマスクＭ側の屈折面）に垂直な軸ＡＸ１５を軸として回転可能としている。
【００３９】
第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂの初期状態では、上述のように、第１クサビ型光学部材３６ａの第１直角プリズム３１ａ側の屈折面と第２クサビ型光学部材３６ｂのマスクＭ側の屈折面とが互いに平行であり、且つ第１クサビ型光学部材３６ａのマスクＭ側の屈折面と第２クサビ型光学部材３６ｂの第１直角プリズム３１ａ側の屈折面とが互いに平行である。即ち、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂ全体として平行平面板となっており、入射光束は実質的に偏向作用を受けない。
【００４０】
そして、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂの少なくとも何れか一方を光軸ＡＸ１５を軸として回転させると、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂ全体として所定の頂角を有するクサビ型の光学部材となるため、入射光束が偏向され、その結果、投影光学ユニットＰＬ１の像面のＸＹ平面（プレートＰ面）に対する全体的な傾斜（Ｘ軸を軸とする回転方向の傾斜及びＹ軸を軸とする回転方向の傾斜）が変化する。
【００４１】
このとき、第１クサビ型光学部材３６ａ及び第２クサビ型光学部材３６ｂの双方が光軸ＡＸ１５を軸として回転可能とすることが好ましい。この構成により、投影光学ユニットＰＬ１の像面の傾斜方向及び傾斜角の双方を任意に制御できる。このフォーカス補正光学系３６は第１駆動部４０により制御される。
【００４２】
次に、像シフターとしての第１平行平面板３７及び第２平行平面板３８について説明する。第１平行平面板３７は、基準状態においてその平行面が光軸ＡＸ１０に垂直に設定され、Ｘ軸廻りに微小量だけ回転可能に構成されている。第１平行平面板３７をＸ軸廻りに微小量だけ回転させると、プレートＰ上に形成される像がＸＹ平面においてＹ方向に微動（像シフト）する。また、第２平行平面板３８は、基準状態においてその平行面が光軸ＡＸ１０に垂直に設定され、Ｙ軸廻りに微小量だけ回転可能に構成されている。第２平行平面板３８をＹ軸廻りに微小量だけ回転させると、プレートＰ上に形成される像がＸＹ平面においてＸ方向に微動（像シフト）する。尚、第１平行平面板３７は第２駆動部４１によって駆動され、第２平行平面板３８は第３駆動部４２によって駆動されるように構成されている。本実施形態における倍率補正光学系３９の構成及び作用の詳細については、例えば特開平７−１８３２１２号公報の図１１に開示されている倍率制御装置２０を参照されたい。この倍率補正光学系３９は、第４駆動部４４によって駆動される。
【００４３】
また、本実施形態では、第２直角プリズム３１ｂが像ローテーターとして機能するように構成されている。即ち、第２直角プリズム３１ｂは、基準状態において第１反射面と第２反射面との交差線（稜線）がＹ軸方向に沿って延びるように設定され、光軸ＡＸ１０廻り（Ｚ軸廻り）に微小量だけ回転可能に構成されている。第２直角プリズム３１ｂを光軸ＡＸ１０廻りに微小量だけ回転させると、プレートＰ上に形成される像がＸＹ平面において光軸ＡＸ１０廻り（Ｚ軸廻り）に微小回転（像回転）する。第２直角プリズム３１ｂは、第５駆動部４３によって駆動されるように構成されている。尚、第２直角プリズム３１ｂに代えて第１直角プリズム３１ａが像ローテーターとして機能するように構成してもよいし、第２直角プリズム３１ｂ及び第１直角プリズム３１ａの双方が像ローテーターとして機能するように構成してもよい。
【００４４】
以上、本発明の一実施形態による投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５）の構成について概説したが、次に投影光学系ＰＬの具体的な評価方法について説明する。前述したように、投影光学系ＰＬが備えるレンズの透過率が１００％でない場合には、光の吸収によりレンズの形状変化及び屈折率変化が生じ、その結果として合焦位置の変動が生ずる。このため、所望の結像特性を有する投影光学系ＰＬを設計した後で、設計した投影光学系ＰＬの光学特性（例えば、合焦位置）の変動量を評価する必要がある。本実施形態では、光の照射によるレンズの光学特性の変化（例えば、合焦位置変動）を形状変化によるものと、屈折率変化によるものとに分類して投影光学系ＰＬを評価している。以下、投影光学系ＰＬの評価方法について説明する。
【００４５】
［レンズの形状変化を考慮した評価方法］
この評価方法においては、まず設計した投影光学系ＰＬに含まれる各レンズのレンズ面それぞれについて、形状変化によりニュートンリングの縞が１本だけ変化するときの合焦位置の変動量を求める。ニュートンリングの縞が１本だけ変化するときの一方のレンズ面の合焦位置の変動量をΔＲ１とし、他方のレンズ面の合焦位置の変動量をΔＲ２とする。尚、これらの変動量ΔＲ１，ΔＲ２は実測しても良く、計算により求めても良い。各レンズにおいて、形状変化によりニュートンリングの縞が１本だけ変化するときの合焦位置の変動量Δｆは、以下の（１）式で表される
Δｆ１＝（ΔＲ１＋ΔＲ２）／２　　……（１）
【００４６】
次に、各レンズに照射される光の照射量をＥとし、各レンズの吸収率をｋ［％・ｃｍ−１］とすると、各レンズの温度変化ｄＴは以下の（２）式で表される。
ｄＴ＝ｋ×Ｅ　　……（２）
また、各レンズの中心厚をｔとし、線膨張係数をσ［ｃｍ／℃］とすると、各レンズのレンズ中心における厚みの変化量Δｔは以下の（３）式で表される。
Δｔ＝ｔ×ｄＴ×σ　　……（３）
更に、上記（３）式で表される分だけレンズの中心厚が変化したときのニュートンリングの縞本数の変化量ΔＳは、各レンズに入射する光の波長をλとして以下の（４）式で表される。
ΔＳ＝Δｔ／（λ／２）　　……（４）
【００４７】
上記（１）式において、形状変化によりニュートンリングの縞が１本だけ変化するときの各レンズの合焦位置の変動量が求められており、上記（４）式で光がレンズに入射したときの形状変化によるニュートンリングの縞本数の変化量が求められている。よって、各レンズの形状変化に伴う合焦位置の変化量ΔＦ１ｊは以下の（５）式で表される。
ΔＦ１ｊ＝ΔＳｊ×Δｆ１ｊ　　……（５）
尚、上記（５）式中の変数ｊは投影光学系ＰＬに設けられたレンズのレンズ番号であり、各々のレンズにおいて生ずる合焦位置の変動量Δｆ１及び縞本数の変化量ΔＳを区別している。よって、レンズの形状変化に伴う投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５）各々の合焦位置の変動量ΔＦ１は以下の（６）式で表される。
ΔＦ１＝Σ（ΔＦ１ｊ）　　……（６）
【００４８】
上記の（６）式によって投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５）各々のレンズ形状変化に起因する合焦位置の変動量が求まる。本実施形態の露光装置は照明光としてｇ線（４３６ｎｍ）の光、ｈ線（４０５ｎｍ）の光、及びｉ線（３６５ｎｍ）の光を含む３００ｎｍ以上の波長域の光を用いているため、ｇ線の光、ｈ線の光、及びｉ線の光をそれぞれ照射したときの合焦位置の変動量を求めて設計した投影光学系ＰＬの合焦位置の変動量を評価する。尚、ｇ線の光及びｈ線の光は、ｉ線の光に比べてレンズでの吸収率が小さいため、評価時に用いる光はｉ線の光のみでも良い。
【００４９】
［レンズの屈折率変化を考慮した評価方法］
この評価方法においては、まず設計した投影光学系ＰＬに含まれる各レンズについて、屈折率が＋１×１０−６だけ変化するときの合焦位置の変動量Δｆ２を求める。次に、各レンズに照射される光の照射量をＥとし、各レンズの吸収率をｋ［％・ｃｍ−１］とすると、各レンズの温度変化ｄＴは上記の（２）式で表される。ここで、温度変化による屈折率の変動率（ｄｎ／ｄＴ）をα［×１０−６／℃］とすると、各レンズに光を照射したときの屈折率の変動量Δｎは以下の（７）式で表される。
Δｎ＝α×ｄＴ　　……（７）
【００５０】
屈折率が＋１×１０−６だけ変化するときの合焦位置の変動量Δｆ２が求められており、上記（７）式で光を照射したときの屈折率の変動量Δｎが求められている。よって、各レンズの屈折率変化に伴う合焦位置の変化量ΔＦ２ｊは以下の（８）式で表される。
ΔＦ２ｊ＝Δｎｊ×Δｆ２ｊ　　……（８）
尚、上記（８）式中の変数ｊは投影光学系ＰＬに設けられたレンズのレンズ番号であり、各々のレンズにおいて生ずる合焦位置の変動量Δｆ２及び屈折率の変動量Δｎを区別している。よって、レンズの屈折率変化に伴う投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５）各々の合焦位置の変動量ΔＦ２は以下の（９）式で表される。
ΔＦ２＝Σ（ΔＦ２ｊ）　　……（９）
【００５１】
上記の（９）式によって投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５）各々のレンズの屈折率変化に起因する合焦位置の変動量が求まる。本実施形態の露光装置は照明光としてｇ線（４３６ｎｍ）の光、ｈ線（４０５ｎｍ）の光、及びｉ線（３６５ｎｍ）の光を含む３００ｎｍ以上の波長域の光を用いているため、ｇ線の光、ｈ線の光、及びｉ線の光をそれぞれ照射したときの合焦位置の変動量を求めて設計した投影光学系ＰＬの合焦位置の変動量を評価する。尚、ｇ線の光及びｈ線の光は、ｉ線の光に比べてレンズでの吸収率が小さいため、評価時に用いる光はｉ線の光のみでも良い。
【００５２】
以上、レンズの形状変化による投影光学系ＰＬの光学特性（合焦位置等）の変動量及びレンズの屈折率変化による投影光学系ＰＬの光学特性の変動量の評価方法について説明した。上述のように、投影光学系ＰＬの評価はレンズの形状変化によるものと屈折率変化によるものに分類して行うことが基本であり、各々の評価結果が良ければ問題はない。しかしながら、好ましくは形状変化による合焦位置の変動量ΔＦ１と屈折率変化による合焦位置の変動量ΔＦ２とを考慮した総合的な変動量（ΔＦ１＋ΔＦ２）が小さくなることが好ましい。
【００５３】
［投影光学系の第１実施例］
図６は、本発明の一実施形態による投影光学系の第１実施例の構成を示す図である。尚、本実施例においては、図３に示す投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１）が備える第１結像光学系３０ａの光学特性と第２結像光学系３０ｂの光学特性とは同様の光学特性であって、パターンＤＰの一次像が形成される面に関して第１結像光学系３０ａと第２結像光学系３０ｂとがいわば対称に構成されている。このため、図６においては第１結像光学系３０ａの構成のみを図示しており、第２結像光学系３０ｂについては図示及びその説明を省略する。
【００５４】
また、図３に示すように投影光学ユニットＰＬ１は、第１直角プリズム３１ａ及び第２直角プリズム３１ｂ、並びに、フォーカス補正光学系３６、第１平行平面板３７、第２平行平面板３８、視野絞りＡＳ、及び倍率補正光学系３９を備えているが、図６においてはこれらの図示を省略し、図３中の光軸ＡＸ１０及び光軸ＡＸ１１を一直線上に配置して光軸ＡＸ２０として図示している。尚、図６中の平面ＶＰは、マスクＭのパターンＤＰが配置される面（第１面）又はパターンＤＰの一次像が形成される面を示している。また、図６に示す構成を第２結像光学系３０ｂの構成と見立てると、平面ＶＰは、パターンＤＰの一次像が形成される面又はプレートＰの表面（第２面）を示すことになる。
【００５５】
図６に示すように、正の屈折力を有するレンズ群３２ａは、面ＶＰから順に、両凸レンズＬ１１、第１凹面反射鏡３４ａ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１２、及び第１凹面反射鏡３４ａ側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１３から構成されている。また、負の屈折力を有するレンズ群３３ａは、面ＶＰ側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ１４、面ＶＰ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１５、及び第１凹面反射鏡３４ａ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ１６から構成されている。尚、図示省略した第１直角プリズム３１ａは、面ＶＰと両凸レンズＬ１１との間に配置される。
【００５６】
次の［表１］に、第１実施例の投影光学系の諸元の値を掲げる。［表１］において、面番号は面ＶＰから第１凹面反射鏡３４ａまでの光線の進行する方向に沿ったレンズ面（第１凹面反射鏡３４ａの反射面を含む）の面の順序を、ｒは各面の曲率半径（ｍｍ）を、ｄは各面の軸上間隔即ち面間隔（ｍｍ）を、ｎｉはｉ線（波長λ＝３６５ｎｍ）に対する屈折率を、ｎｈはｈ線（波長λ＝４０５ｎｍ）に対する屈折率を、ｎｇはｇ線（波長λ＝４６３ｎｍ）に対する屈折率をそれぞれ示している。
【００５７】
2004126520.tif 000003
【００５８】
上記の通り設計されたレンズＬ１１〜Ｌ１６各々についての、ニュートンリングの縞が１本だけ変化するときのレンズ面各々の合焦位置の変動量ΔＲ１［μｍ］，Ｒ２［μｍ］、中心厚ｔ［ｍｍ］、線膨張係数σ［ｃｍ／℃］、吸収率ｋ［％・ｃｍ−１］を以下の［表２］及び［表３］に示す。尚、［表２］はｉ線の光に対する値であり、［表３］はｇ線に対する値である。また、以下の［表２］及び［表３］においては、上記の通り設計されたレンズＬ１１〜Ｌ１６各々に対して、所定の照射量（Ｅ）を有する光（それぞれ、ｉ線、ｇ線）が入射したときのレンズＬ１１〜Ｌ１６各々の形状変化による合焦位置の変動量ΔＦ１ｊ［μｍ］の一例を示している。
【００５９】
2004126520.tif 000004
【００６０】
2004126520.tif 000005
【００６１】
上記［表２］及び［表３］に示した物理量は、各レンズＬ１１〜Ｌ１６が光を吸収したときの形状変化に係わる物理量である。本実施形態では、レンズの形状変化に伴う投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１）の合焦位置の変動を抑えるために、投影光学系ＰＬの瞳空間に配置された第１凹面反射鏡３４ａの近傍に高い透過率を有するレンズ（第１実施例では、レンズＬ１５，Ｌ１６）を配置している。
【００６２】
尚、上記の例においては、第１凹面反射鏡３４ａの近傍に配置されるレンズ群３３ａを構成するレンズＬ１４〜Ｌ１６の全てを高い透過率を有するレンズにすることが好ましい。しかしながら、投影光学系ＰＬの設計上及びコスト等の面からレンズＬ１４〜Ｌ１６の全ての透過率を高くすることができない場合がある。（１）式〜（６）式で示したように、レンズの形状変化は、レンズの透過率のみに依存する訳ではなく、レンズの中心厚ｔ、線膨張係数σ、及び吸収率ｋに大きく依存する。このため、第１凹面反射鏡３４ａの近傍に配置されるレンズ群３３ａに含まれるレンズＬ１４〜Ｌ１６の設計を行う場合には、合焦位置の変動量の大きさを考慮してレンズＬ１４〜Ｌ１６の少なくとも１つが以下の（１０）式を満足するように設計することが好ましい。
｜ｔ×σ×ｋ｜＜４７０　　……（１０）
【００６３】
また、上記の［表１］の通り設計されたレンズＬ１１〜Ｌ１６各々についての、屈折率が＋１×１０−６だけ変化するときの合焦位置の変動量Δｆ２［μｍ］、中心厚ｔ［ｍｍ］、温度変化による屈折率の変動率α［×１０−６／℃］、吸収率ｋ［％・ｃｍ−１］を以下の［表４］及び［表５］に示す。尚、［表４］はｉ線の光に対する値であり、［表５］はｇ線に対する値である。また、上記の［表２］及び［表３］と同様に、［表４］及び［表５］においては、［表１］の通り設計されたレンズＬ１１〜Ｌ１６各々に対して、所定の照射量（Ｅ）を有する光（それぞれ、ｉ線、ｇ線）が入射したときのレンズＬ１１〜Ｌ１６各々の屈折率変化による合焦位置の変動量ΔＦ２ｊの一例を示している。
【００６４】
2004126520.tif 000006
【００６５】
［表５］
2004126520.tif 000007
【００６６】
上記［表４］及び［表５］に示した物理量は、各レンズＬ１１〜Ｌ１６が光を吸収したときの屈折率変化に係わる物理量である。前述したように、投影光学系ＰＬの瞳空間に配置された第１凹面反射鏡３４ａの近傍に高い透過率を有するレンズ（本実施例では、レンズＬ１５，Ｌ１６）を配置することで、レンズの形状変化に伴う投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１）の合焦位置の変動を抑えていた。上記［表４］及び［表５］を参照すると、第１凹面反射鏡３４ａの近傍に高い透過率を有するレンズＬ１５，Ｌ１６を配置することで、レンズの屈折率変化に伴う投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１）の合焦位置の変動も同時に抑えられることが分かる。
【００６７】
尚、レンズの屈折率変化に伴う投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１）の合焦位置の変動を抑える場合にも、第１凹面反射鏡３４ａの近傍に配置されるレンズ群３３ａを構成するレンズＬ１４〜Ｌ１６の全てを高い透過率を有するレンズにすることが好ましい。しかしながら、かかる設計を行うことができない場合には、（７）式〜（９）式で示したレンズの屈折率変化に大きく依存するレンズの中心厚ｔ［ｍｍ］、温度変化による屈折率の変動率α［×１０−６／℃］、及び吸収率ｋ［％・ｃｍ−１］に関して、レンズＬ１４〜Ｌ１６の少なくとも１つが以下の（１１）式を満足するように設計することが好ましい。
｜ｔ×α×ｋ｜＜１５５　　……（１１）
【００６８】
［投影光学系の第２実施例］
図７は、本発明の一実施形態による投影光学系の第２実施例の構成を示す図である。尚、本実施例においても第１実施例と同様に、図３に示す第１結像光学系３０ａの光学特性と第２結像光学系３０ｂの光学特性とが同様に構成された対称型の投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１）を考える。このため、図７においても第１結像光学系３０ａの構成のみを図示しており、第２結像光学系３０ｂについては図示及びその説明を省略する。また、第１直角プリズム３１ａ及び第２直角プリズム３１ｂ、並びに、フォーカス補正光学系３６、第１平行平面板３７、第２平行平面板３８、視野絞りＡＳ、及び倍率補正光学系３９の図示は省略し、軸ＡＸ１０及び光軸ＡＸ１１を一直線上に配置して光軸ＡＸ２０として図示している。
【００６９】
図７に示すように、正の屈折力を有するレンズ群３２ａは、面ＶＰから順に、両凸レンズＬ２１及び第１凹面反射鏡３４ａ側に凸面を向けた負メニスカスレンズＬ２２から構成されている。また、負の屈折力を有するレンズ群３３ａは、両凸レンズＬ２３、両凹レンズＬ２４、及び第１凹面反射鏡３４ａ側に凸面を向けた正メニスカスレンズＬ２５から構成されている。次の［表６］に、第２実施例の投影光学系の諸元の値を掲げる。尚、［表６］中の面番号、ｒ、ｄ、ｎｉ、ｎｈ、及びｎｇは、［表１］と同じ物理量を示している。
【００７０】
2004126520.tif 000008
【００７１】
上記の通り設計されたレンズＬ２１〜Ｌ２５各々についての、ニュートンリングの縞が１本だけ変化するときのレンズ面各々の合焦位置の変動量ΔＲ１［μｍ］，Ｒ２［μｍ］、中心厚ｔ［ｍｍ］、線膨張係数σ［ｃｍ／℃］、吸収率ｋ［％・ｃｍ−１］を以下の［表７］及び［表８］に示す。尚、［表７］はｉ線の光に対する値であり、［表８］はｇ線に対する値である。また、第１実施例の［表２］及び［表３］と同様に、以下の［表７］及び［表８］においては、上記の通り設計されたレンズＬ２１〜Ｌ２５各々に対して、所定の照射量（Ｅ）を有する光（それぞれ、ｉ線、ｇ線）が入射したときのレンズＬ２１〜Ｌ２５各々の形状変化による合焦位置の変動量ΔＦ１ｊ［μｍ］の一例を示している。
【００７２】
2004126520.tif 000009
【００７３】
2004126520.tif 000010
【００７４】
本実施例においては、上記の［表７］及び［表８］に示す通り、レンズ群３３ａを構成するレンズＬ２４及びＬ２５を透過率が高いレンズにしている。また、本実施例においても、レンズ群３３ａを構成するレンズの全てを高い透過率にすることが好ましいが、投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１）の設計等が困難になる場合には合焦位置の変動量の大きさを考慮して、レンズ群３３ａをなすレンズＬ２３〜Ｌ２５の少なくとも１つが前述した（１０）式を満足するように設計することが好ましい。
【００７５】
また、上記の［表６］の通り設計されたレンズＬ２１〜Ｌ２５各々についての、屈折率が＋１×１０−６だけ変化するときの合焦位置の変動量Δｆ２［μｍ］、中心厚ｔ［ｍｍ］、温度変化による屈折率の変動率α［×１０−６／℃］、吸収率ｋ［％・ｃｍ−１］を以下の［表９］及び［表１０］に示す。尚、［表９］はｉ線の光に対する値であり、［表１０］はｇ線に対する値である。また、［表６］の通り設計されたレンズＬ２１〜Ｌ２５各々に対して、所定の照射量（Ｅ）を有する光（それぞれ、ｉ線、ｇ線）が入射したときのレンズＬ２１〜Ｌ２５各々の屈折率変化による合焦位置の変動量ΔＦ２ｊの一例を示している。
【００７６】
2004126520.tif 000011
【００７７】
［表１０］
2004126520.tif 000012
【００７８】
上記［表７］〜［表１０］を参照すると、本実施例においても投影光学系ＰＬの瞳空間に配置された第１凹面反射鏡３４ａの近傍に高い透過率を有するレンズ（本実施例では、レンズＬ２４，Ｌ２５）を配置することで、レンズの形状変化に伴う投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１）の合焦位置の変動が抑えられるとともに、レンズの屈折率変化に伴う投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１）の合焦位置の変動も同時に抑えられることが分かる。尚、本実施例においても、レンズ群３３ａを構成するレンズの全てを高い透過率にすることが好ましいが、投影光学系ＰＬ（投影光学ユニットＰＬ１）の設計等が困難になる場合には合焦位置の変動量の大きさを考慮して、レンズ群３３ａをなすレンズＬ２３〜Ｌ２５の少なくとも１つが前述した（１１）式を満足するように設計することが好ましい。
【００７９】
以上、本発明の一実施形態による投影光学系ＰＬの動作について説明したが、次に図３を参照してその動作について簡単に説明する。尚、以下の説明においては、各投影光学ユニットの基本的な構成の説明を簡略化するために、フォーカス補正光学系３６、第１平行平面板３７、第２平行平面板３８、及び倍率補正光学系３９が付設されていない状態について説明する。
【００８０】
前述したように、マスクＭ上に形成されたパターンＤＰは、照明光学系ＩＬからの照明光（露光光）により、ほぼ均一の照度で照明される。マスクＭ上の各照明領域に形成されたパターンＤＰから−Ｚ軸方向に沿って進行した光は、第１直角プリズム３１ａの第１反射面により９０°だけ偏向された後、−Ｘ軸方向に沿って第１反射屈折光学系３５ａに入射する。第１反射屈折光学系３５ａに入射した光は、レンズ群３２ａ及びレンズ群３３ａを順に介して、第１凹面反射鏡３４ａに達する。第１凹面反射鏡３４ａで反射された光は、再びレンズ群３３ａ及びレンズ群３２ａを順に介して、＋Ｘ軸方向に沿って第１直角プリズム３１ａの第２反射面に入射する。第１直角プリズム３１ａの第２反射面で９０°だけ偏向されて−Ｚ軸方向に沿って進行した光は、視野絞りＡＳの近傍にパターンＤＰの一次像を形成する。尚、一次像のＸ軸方向における横倍率は＋１倍であり、Ｙ軸方向おける横倍率は−１倍である。
【００８１】
パターンＤＰの一次像から−Ｚ軸方向に沿って進行した光は、第２直角プリズム３１ｂの第１反射面により９０°だけ偏向された後、−Ｘ軸方向に沿って第２反射屈折光学系３５ｂに入射する。第２反射屈折光学系３５ｂに入射した光は、レンズ群３２ａ及びレンズ群３３ｂを順に介して、第２凹面反射鏡３４ｂに達する。第２凹面反射鏡３４ｂで反射された光は、再びレンズ群３３ｂ及びレンズ群３２ｂを順に介して、＋Ｘ軸方向に沿って第２直角プリズム３１ｂの第２反射面に入射する。第２直角プリズム３１ｂの第２反射面で９０°だけ偏向されて−Ｚ軸方向に沿って進行した光は、プレートＰ上において対応する露光領域にパターンＤＰの二次像を形成する。ここで、二次像のＸ軸方向における横倍率及びＹ軸方向における横倍率はともに＋１倍である。即ち、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５を介してプレートＰ上に形成されるパターンＤＰの像は等倍の正立正像であり、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５は等倍正立系を構成している。
【００８２】
尚、上述の第１反射屈折光学系３５ａでは、レンズ群３３ａの後側焦点位置の近傍に第１凹面反射鏡３４ａが配置されているため、マスクＭ側及び視野絞りＡＳ側においてほぼテレセントリックとなる。また、第２反射屈折光学系３５ｂにおいても、レンズ群３３ｂの後側焦点位置の近傍に第２凹面反射鏡３４ｂが配置されているため、視野絞りＡＳ側及びプレートＰ側においてほぼテレセントリックとなる。その結果、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５は、ほぼ両側（マスクＭ側及びプレートＰ側）にテレセントリックな光学系である。
【００８３】
こうして、複数の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５から構成された投影光学系ＰＬを介した光は、プレートステージ（図１では不図示）ＰＳ上において不図示のプレートホルダを介してＸＹ平面に平行に支持されたプレートＰ上にパターンＤＰの像を形成する。即ち、上述したように、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５は等倍正立系として構成されているので、感光性基板であるプレートＰ上において各照明領域に対応するようにＹ軸方向に並んだ複数の台形状の露光領域には、パターンＤＰの等倍正立像が形成される。
【００８４】
図１に戻り、前述したマスクステージＭＳには、マスクステージＭＳを走査方向であるＸ軸方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系（不図示）が設けられている。また、マスクステージＭＳを走査直交方向であるＹ軸方向に沿って微小量だけ移動させるとともにＺ軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメント駆動系（不図示）が設けられている。そして、マスクステージＭＳの位置座標が移動鏡２５を用いたレーザ干渉計（不図示）によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。更に、マスクステージＭＳは、Ｚ方向の位置が可変に構成されている。
【００８５】
同様の駆動系が、プレートステージＰＳにも設けられている。即ち、プレートステージＰＳを走査方向であるＸ軸方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系（不図示）、プレートステージＰＳを走査直交方向であるＹ軸方向に沿って微小量だけ移動させるとともにＺ軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメント駆動系（不図示）が設けられている。そして、プレートステージＰＳの位置座標が移動鏡２６を用いたレーザ干渉計（不図示）によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。プレートステージＰＳもマスクステージＭＳと同様にＺ方向に移動可能に構成されている。マスクステージＭＳ及びプレートステージＰＳのＺ方向の位置は、主制御系２０によって制御される。
【００８６】
更に、マスクＭとプレートＰとをＸＹ平面に沿って相対的に位置合わせするための手段として、一対のアライメント系２７ａ，２７ｂがマスクＭの上方に配置されている。アライメント系２７ａ，２７ｂとしては、投影光学ユニットＰＬ１，ＰＬ５を介して計測された基準部材２８（プレートステージＰＳの基準位置を定める部材）の位置と、プレートＰ上に形成されたプレートアライメントマークの位置との相対位置とによりプレートＰの位置を求める方式のアライメント系（所謂、ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｔｈｅ　Ｌｅｎｓ）方式のアライメント系）、又は、マスクＭ上に形成されたマスクアライメントマークとプレートＰ上に形成されたプレートアライメントマークとの相対位置を画像処理により求める方式のアライメント系（所謂、ＴＴＭ（Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｔｈｅ　Ｍａｓｋ）方式のアライメント系）を用いることができる。本実施形態では、ＴＴＬ方式のアライメント系が設けられているとする。
【００８７】
また、本実施形態の露光装置は、プレートステージＰＳ上に、投影光学系ＰＬを介してプレートＰ上に照射される光の照度を測定するための照度測定部２９が固定されており、またプレートＰ上に照射される光（像）の空間分布を計測するための空間像計測装置２４が設けられている。以上、本発明の一実施形態による露光装置の構成について説明したが、次に露光時の動作について説明する。尚、以下の説明においては、複数枚のプレートに対して行われる１つの露光工程（例えば、ＴＦＴを形成する際に行われる露光工程、又は、カラーフィルタを形成する際に行われる露光工程）を行う際の露光装置の動作について説明する。
【００８８】
工程が開始すると、まず主制御系２０が露光動作に必要な各種の情報（レシピ）を読み込む。次に、主制御系２０は、光源１から光を射出させて、光源１からの光が照明光学系ＩＬ及び投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々を介してプレートステージＰＳ上に照射されている状態にして、照度測定部２９を用いてプレートステージＰＳに照射される光の照度むらを測定する。そして、照度むらの測定結果に基づいて、照明光学系ＩＬの光学特性（照度むら、テレセントリシティー等）を調整する。
【００８９】
次に、マスクステージＭＳに形成されている基準パターンを照明領域に移動させるとともに、空間像計測装置２４に設けられている検出ユニットと投影光学ユニットＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５の投影領域とをＸ軸方向に整列させ、露光光を基準パターンに照射して基準パターンの像を検出ユニットで計測する。同様に、検出ユニットと投影光学ユニットＰＬ２，ＰＬ４の投影領域とをＸ軸方向に整列させて、基準パターンの像を計測する。このようにして、主制御系２０は、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々から投影される基準パターンの像の配列、大きさ、位置、及び回転量、並びに各種の収差を求めて、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特性を検出する。
【００９０】
投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特性が得られると、主制御系２０は投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々の投影光学特性等を調整する。尚、具体的な調整方法は、図３に示す第１駆動部を介してフォーカス補正光学系３６を駆動することにより、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５における像面側（プレートＰ側）の焦点位置を調整する。また、必要に応じて第２駆動部４１及び第３駆動部４２を介して第１平行平面板３７及び第２平行平面板３８をそれぞれ駆動することにより、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々の像の投影位置の変動を補正する。
【００９１】
更に、必要に応じて第５駆動部４４を介して倍率補正光学系３９を駆動することにより、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５における倍率変動を調整（補正）する。また更に、必要に応じて、第４駆動部４３を介して、像ローテーターとしての第２直角プリズム３１ｂを駆動することにより、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５における像回転を補正する。また、主制御系２０は、必要に応じて、各収差の補正に有効なレンズを光軸方向又は光軸直交方向に沿って移動させたり、光軸に対して傾斜させたりすることにより、回転対称収差や非回転対称収差を補正する。また、主制御系２０は、必要に応じて、視野絞りＡＳをＸＹ平面に沿って移動させたりＺ軸廻りに回転させたりすることにより、視野絞り像の像位置の変動及び像回転を補正する。
【００９２】
更に、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の光学特性を調整するのみならず、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５各々のＺ方向の位置、マスクステージＭＳのＺ方向の位置、又はプレートステージＰＳのＺ方向の位置を調整することにより、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５のベストフォーカス位置にマスクＭ及びプレートＰが配置されるようにする。
【００９３】
以上の照明光学系ＩＬの照明光学特性の調整及び投影光学系ＰＬの投影光学特性の調整が終了すると、アライメント系２７ａ，２７ｂを照明光学系ＩＬの照明領域内に配置し、各々のアライメント系２７ａ，２７ｂで基準部材２８の位置を計測する。ここで、アライメント系２７ａ，２７ｂは予め投影光学系ＰＬを介して計測した基準部材２８の位置とプレートＰに形成されたプレートアライメントマークの位置との相対関係により、プレートステージＰＳ上に載置されたプレートＰの位置を求めている。
【００９４】
以上の工程が終了すると、主制御系２０は、レシピに従って、マスクＭを搬入してマスクステージＭＳ上に載置するとともに、プレートを搬入してプレートステージＰＳ上に載置する。そして、アライメント系２７ａ，２７ｂを用いてプレートＰＳの位置を計測した後、この計測結果に基づいてマスクＭとプレートＰとの相対的な位置合わせを行う。尚、プレートＰには複数のショット領域が予め設定されているため、主制御系２０のマスクＭのパターンを転写すべきショット領域が、露光領域の近傍に配置されるように位置合わせする。そして、照明光学系ＩＬから射出される露光光をマスクＭの一部に照射し、マスクＭとプレートＰとをＸ方向に移動させつつ、マスクＭに形成されているパターンＤＰの一部を投影光学系ＰＬを介してプレートＰのショット領域に順次転写する。
【００９５】
１つのショット領域の露光が終了すると、主制御系２０はレシピの内容に基づいて、次に露光すべきショット領域が有るか否かを判断する。露光すべきショット領域が有ると判断した場合には、マスクステージＭＳ上に載置されているマスクを交換し、他のショット領域の露光を行う。一方、露光すべきショット領域が無いと判断した場合には、全てのプレートに対して露光が終了したか否かが判断される。全てのプレートに対して露光が終了していない場合には、マスクステージＭＳ上のマスクＭを交換するとともに、露光を終えたプレートＰを搬出して新たなプレートＰを搬入し、新たに搬入されたプレートに対する露光処理を行う。一方、全てのプレートに対して露光が終了した場合には、一連の処理が終了する。
【００９６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態ではステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも適用可能である。また、上記実施形態では、照明光学系ＩＬ内に光源１として超高圧水銀ランプを備え、必要となるｇ線（４３６ｎｍ）の光、ｈ線（４０５ｎｍ）、及びｉ線（３６５ｎｍ）の光を選択するようにしていた。しかしながら、これに限らず、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）を光源１として備え、これらのレーザから射出されるレーザ光を用いる場合であっても本発明を適用することが可能である。
【００９７】
また、前述した実施形態においては、液晶表示素子を製造する場合を例に挙げて説明したが、もちろん、液晶表示素子の製造に用いられる露光装置だけではなく、半導体素子等を含むディスプレイの製造に用いられてデバイスパターンを半導体基板上へ転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられてデバイスパターンをセラミックウェハ上へ転写する露光装置、及びＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いられる露光装置等にも本発明を適用することができる。
【００９８】
また、上述の実施形態では、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５が一対の結像光学系３０ａ．３０ｂを有するマルチ走査型投影露光装置について本発明を適用しているが、各投影光学ユニットが１つ又は３つ以上の結像光学系を有する型式のマルチ走査型投影露光装置に対しても本発明を適用することができる。また、上記実施形態では、投影光学系ＰＬがマルチ型に構成された場合を例に挙げて説明したが、本発明はマルチ型以外の投影光学系、つまり鏡筒が１つの投影光学系にも適用することができる。
【００９９】
次に本発明の一実施形態による露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法の実施形態について説明する。図８は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する際の製造工程の一部を示すフローチャートである。まず、図８のステップＳ１０において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ１２において、その１ロットのウェ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Ｓ１４において、図１に示す露光装置を用いて、マスクＭ上のパターンの像がその投影光学系（投影光学ユニット）を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される（転写工程）。
【０１００】
その後、ステップＳ１６において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像（現像工程）が行われた後、ステップＳ１８において、その１ロットのウェ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、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。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。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【０１０１】
また、図１に示す露光装置では、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９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９は、マイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造する際の製造工程の一部を示すフローチャートである。
【０１０２】
図９中のパターン形成工程Ｓ２０では、本実施形態の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ー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、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、レチクル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Ｓ２２へ移行する。
【０１０３】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ２２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、又は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Ｓ２２の後に、セル組み立て工程Ｓ２４が実行される。セル組み立て工程Ｓ２４では、パターン形成工程Ｓ２０にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程Ｓ２２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。
【０１０４】
セル組み立て工程Ｓ２４では、例えば、パターン形成工程Ｓ２０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Ｓ２２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。その後、モジュール組立工程Ｓ２６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、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【０１０５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、投影光学系の瞳空間に配置された反射光学素子の近傍に高い透過率を有する屈折光学素子を少なくとも１つ備えた構成とし、屈折光学素子の光吸収による形状変化及び屈折率変化の少なくとも一方を抑えるようにしているため、投影光学系の光学特性の変動を少なくすることができるという効果がある。
また、投影光学系が複数の部分投影光学系から構成されている場合には、各々の部分投影光学系の光学特性の変動が少ないため、投影光学系の総合的な焦点深度を実質的に深くすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
【図２】照明光学系ＩＬの側面図であり、図１に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。
【図３】投影光学系ＰＬの一部をなす投影光学ユニットＰＬ１の構成を示す側面図である。
【図４】瞳空間における光束の角度変化と合焦位置の変化との関係を説明するための図である。
【図５】図３のフォーカス補正光学系３６の構成を概略的に示す図であり、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）はＸＺ断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による投影光学系の第１実施例の構成を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による投影光学系の第２実施例の構成を示す図である。
【図８】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する際の製造工程の一部を示すフローチャートである。
【図９】マイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造する際の製造工程の一部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　　　　　　　　光源
３１ａ　　　　　　第１直角プリズム（偏向部材）
３１ｂ　　　　　　第２直角プリズム（偏向部材）
３２ａ，３２ｂ　　レンズ群（第１屈折光学素子群）
３３ａ，３３ｂ　　レンズ群（第２屈折光学素子群）
３４ａ　　　　　　第１凹面反射鏡（反射光学素子）
３４ｂ　　　　　　第２凹面反射鏡（反射光学素子）
ＤＰ　　　　　　　パターン
ＩＬ　　　　　　　照明光学系
Ｌ１５，Ｌ１６　　レンズ（屈折光学素子）
Ｌ２４，Ｌ２５　　レンズ（屈折光学素子）
Ｍ　　　　　　　　マスク
Ｐ　　　　　　　　プレート（基板）
ＰＬ　　　　　　　投影光学系
ＰＬ１〜ＰＬ５　　投影光学ユニット（投影光学系）
【図１】
2004126520.tif 000013
【図２】
2004126520.tif 000014
【図３】
2004126520.tif 000015
【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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