(57)【要約】【課題】  露光本体部と露光光源とを離して設置する場合に、露光本体部に入射する露光ビームの光量損失を小さくする。【解決手段】  露光光ＩＬを発生するエキシマレーザ光源３３と、その露光光でレチクルを介してウエハを露光する露光本体部５とを有する投影露光装置において、エキシマレーザ光源３３で発生された露光光ＩＬを順次反射させて露光本体部５に導くように配置された２つの可動ミラー３９，４４と、その露光光の位置及び角度を計測する光軸モニタ系２０と、この光軸モニタ系２０で求められた情報に基づいて可動ミラー３９，４４の反射面の姿勢を制御する粗動機構４１，４６及び微動機構４３，４８とを有する。【選択図】        図２
2005183736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光ビームを発生する露光光源と、前記露光ビームで第１物体を照明し、前記露光ビームで前記第１物体を介して第２物体を露光する露光本体部とを有する露光装置において、
前記露光光源で発生された前記露光ビームを順次反射させて前記露光本体部に導くように配置された複数の反射部材と、
前記露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方の情報を求めるモニタ装置と、
前記モニタ装置で求められた情報に基づいて前記複数の反射部材のそれぞれの反射面の姿勢を制御する駆動機構とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記複数の反射部材のうちの第１の反射部材の反射面の姿勢を低速にかつ大まかに制御する粗動機構と、前記複数の反射部材のうちの第２の反射部材の反射面の姿勢を高速にかつ狭い範囲で制御する微動機構とを有す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】
前記駆動機構は、前記複数の反射部材のそれぞれに備えられて、対応する反射面の姿勢を粗調整する複数の粗動機構と、前記反射面の姿勢を微調整する複数の微動機構とを有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記粗動機構は、対応する前記反射面の交差する２軸の周りの傾斜角を制御し、
前記微動機構は、対応する前記反射面の法線方向の位置と、前記反射面の交差する２軸の周りの傾斜角とを制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記複数の反射部材のうちの２つの反射部材の反射面は、光軸の周りの相対的な回転角が実質的に９０°であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
露光ビームを発生する露光光源と、前記露光ビームで第１物体を照明し、前記露光ビームで前記第１物体を介して第２物体を露光する露光本体部とを有する露光装置において、
前記露光光源で発生された前記露光ビームを反射して、前記露光ビームを前記露光本体部に導くように配置された反射部材と、
前記露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方の情報を求めるモニタ装置と、
前記反射部材の反射面の姿勢を粗調整する粗動機構と、前記反射面の姿勢を微調整する微動機構とを備え、前記モニタ装置で求められた情報に基づいて動作する駆動機構と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項７】
前記粗動機構と前記微動機構とは直列的に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記モニタ装置は、前記露光本体部に入射する前記露光ビームの光軸に垂直な面内の交差する２方向の位置、及び前記露光ビームの交差する２軸の周りの傾斜角の情報を求めることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記モニタ装置は、前記露光ビームを交差する２方向で互いに独立に受光する第１の１対のラインセンサと、前記露光ビームを集光する集光光学系と、該集光光学系で集光された前記露光ビームを交差する２方向で互いに独立に受光する第２の１対のラインセンサとを有することを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記露光光源と前記露光本体部との間の前記露光ビームは、実質的に平行ビームであることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記露光光源と前記露光本体部とは互いに異なる階の床上に設置されることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項１２】
露光光源からの露光ビームを露光本体部へ導き、該露光ビームで第１物体を照明するとともに、前記第１物体を介して第２物体を露光する露光方法において、
前記第２物体の露光開始時に、前記露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方の情報を求め、該情報に基づき、前記露光光源からの前記露光ビームを前記露光本体部に導くために配置された第１反射部材を駆動して、前記露光本体部に入射する前記露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方を粗調整する第１工程と、
前記第２物体の露光中に、前記露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方の情報を求め、該情報に基づき、第２反射部材を駆動して、前記露光本体部に入射する前記露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方を微調整する第２工程と、
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項１３】
前記第１反射部材を駆動する駆動機構は、前記第１反射部材の反射面の姿勢を低速にかつ大まかに制御する粗動機構を備え、
前記第２反射部材を駆動する駆動機構は、前記第２反射部材の反射面の姿勢を、前記粗動機構よりも高速にかつ高精度に制御する微動機構を備え、
前記第１工程では、前記粗動機構を駆動して、前記露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方を前記微動機構による調整可能範囲内に追い込み、
前記第２工程では、前記粗動機構を使うことなしに、前記微動機構により前記露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方を微調整することを特徴とする請求項１２に記載の露光方法。
【請求項１４】
前記第１反射部材と前記第２反射部材とは、同一の部材であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の露光方法。
【請求項１５】
前記第２工程では、前記第２物体と前記第１物体とを前記露光ビームに対して同期して移動することによって、前記第２物体を走査露光することを特徴とする請求項１２〜１４の何れか一項に記載の露光方法。
【請求項１６】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程で請求項１〜１１のいずれか一項に記載の露光装置を用いてパターンを感光体に転写する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、例えば半導体デバイス又は液晶表示素子等のデバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程で、マスクパターンを基板上に転写する際に使用される露光技術に関し、更に詳しくは露光光源からの露光ビームを基板への露光が行われる部分に導くための送光技術を含む露光技術及びデバイス製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等を製造するために使用されるステッパー等の一括露光型、又はスキャニングステッパー等の走査露光型の露光装置においては、解像度を高めるために、露光ビームとしての露光光の波長が次第に短波長化して来ている。最近では、露光光としてＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）が主に使用されており、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）も使用されつつある。このように露光光源として大型のエキシマレーザ光源を用いる場合、その露光光源は露光装置の本体部（露光本体部）から分離して設置されるのが一般的である。このように露光光源と露光本体部とが分離して配置されている構成では、露光光の強度分布の中心（送光中の露光光の光軸）が振動等の影響によって次第に変動して、露光本体部で露光光の強度が低下する恐れがある。
【０００３】
その光軸ずれの影響を軽減するための方法として、従来よりリレーレンズ系を用いて、露光光源の露光光の射出面と、露光本体部内のオプティカル・インテグレータとしてのフライアイレンズの入射面とを共役にする方法が知られている。しかしながら、この方法は、リレーレンズ系の光学条件から露光光源と露光本体部との位置関係が決まってしまうため、レイアウト上で制約があった。そこで、その光軸ずれ自体を補正するために、露光本体部に入射する露光光の位置をモニタするモニタ装置と、露光光源と露光本体部との間に配置されて露光光の位置及び角度を制御する送光光学系とを備えた送光機構が提案されている。従来の送光光学系は、露光光の角度を制御するために反射面の角度を制御できる１枚のミラーと、内部を通過する露光光の位置を制御するためにそれぞれ傾斜角を制御できる２枚の平行平板ガラス（ハービング）とを含んで構成されていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１４５０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の如く従来の送光機構は、露光光源と露光本体部との間で露光光の位置及び角度を制御できるため、露光光源と露光本体部とのレイアウトの自由度は高くなっており、例えば露光本体部に対して露光光源を階下に設置することも可能である。
しかしながら、露光光のパワーを高めるために最近の露光光源は従来よりも大型化しているとともに、例えば半導体製造工場におけるレイアウトの変更等にも容易に対応できるようにするためには、露光光源と露光本体部とのレイアウトの自由度を更に高める必要がある。更に、エキシマレーザ光源は高価であるため、エキシマレーザ光を露光光として用いる場合には、露光光源から露光本体部までの光路における露光光の光量損失をできるだけ低く抑える必要がある。そのためには、送光光学系中で、露光光の光量損失を抑えて、露光光の位置及び角度をより高精度に制御する必要がある。
【０００５】
また、特に走査露光型の露光装置においては、ウエハ上の各ショット領域への走査露光中に２つのステージが同期して駆動されるために、露光本体部で或る程度の振動が発生することがある。そこで、走査露光中にも露光本体部に入射する露光光の光量があまり変動しないようにするために、その送光光学系中の露光光の位置等の制御機構は必要に応じて応答速度を速くできることが望まれる。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑み、露光本体部と露光光源とを離して設置できるとともに、露光光源から露光本体部に少ない光量損失で露光ビームを供給できる露光技術を提供することを第１の目的とする。
更に本発明は、露光本体部と露光光源とを離して設置できるとともに、露光中にも露光光源から露光本体部に少ない光量損失で露光ビームを供給するために、必要に応じてその露光光源から射出された露光ビームの位置等を高い応答速度で制御できる露光技術を提供することを第２の目的とする。
【０００７】
また、本発明は、その露光技術を用いて、デバイス製造工場におけるレイアウトの自由度を高めることができるとともに、露光ビームの利用効率を高く維持できるデバイス製造技術を提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による第１の露光装置は、露光ビームを発生する露光光源（３３）と、その露光ビームで第１物体（Ｒ）を照明し、その露光ビームでその第１物体を介して第２物体（Ｗ）を露光する露光本体部（５）とを有する露光装置において、その露光光源で発生されたその露光ビームを順次反射させてその露光本体部に導くように配置された複数の反射部材（３９，４４）と、その露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方の情報を求めるモニタ装置（２０）と、そのモニタ装置で求められた情報に基づいてその複数の反射部材のそれぞれの反射面の姿勢を制御する駆動機構（４１，４３，４６，４８）とを有するものである。
【０００９】
斯かる本発明によれば、露光光源で発生された露光ビームは、直列に配置された複数の反射部材を経て露光本体部に導かれている。従って、露光光源と露光本体部とは離して配置できるとともに、反射による光量損失は小さくできる。そして、モニタ装置の検出結果に応じて、それらの反射部材の反射面の姿勢を制御することで、光量損失をより少なくできる。
【００１０】
本発明において、その駆動機構は、一例としてその複数の反射部材のうちの第１の反射部材（３９）の反射面の姿勢を低速にかつ大まかに制御する粗動機構（４１）と、その複数の反射部材のうちの第２の反射部材（４４）の反射面の姿勢を高速にかつ狭い範囲で制御する微動機構（４８）とを有するものである。その粗動機構とその微動機構とを組み合わせることで、その露光ビームの位置等の補正レンジを広くすることと、その露光ビームの位置等を高い応答速度で制御することとを両立できる。
【００１１】
また、その駆動機構は、別の例としてその複数の反射部材のそれぞれに備えられて、対応する反射面の姿勢を粗調整する複数の粗動機構（４１，４６）と、その反射面の姿勢を微調整する複数の微動機構（４３，４８）とを有するものである。この場合、複数の反射部材と露光本体部までの距離とは互いに異なるため、複数の反射部材の反射面の角度制御を行うだけで、その露光本体部に入射する露光ビームの角度及び位置の両方を制御することができる。更に、複数の反射部材がそれぞれ粗動機構と微動機構とを備えることで、その露光ビームの位置等を高い応答速度で制御できるとともに、その補正レンジを更に広くできるため、その露光光源とその露光本体部とを更に大きく離して配置できる。
【００１２】
また、一例として、その粗動機構は、対応するその反射面の交差する２軸の周りの傾斜角を制御し、その微動機構は、対応するその反射面の法線方向の位置と、その反射面の交差する２軸の周りの傾斜角とを制御するものである。これによって、その露光ビームの位置と角度とを独立に制御できる。
また、その複数の反射部材のうちの２つの反射部材（３９，４４）の反射面は、光軸の周りの相対的な回転角が実質的に９０°であってもよい。この場合、露光ビームの直交する２方向の角度を効率的に制御できるとともに、２つの反射部材の反射面をそれぞれ法線方向に移動することによって、露光ビームの位置を直交する２方向に独立に制御できる。
【００１３】
次に、本発明による第２の露光装置は、露光ビームを発生する露光光源（３３）と、その露光ビームで第１物体（Ｒ）を照明し、その露光ビームでその第１物体を介して第２物体（Ｗ）を露光する露光本体部（５）とを有する露光装置において、その露光光源で発生されたその露光ビームを反射して、その露光ビームをその露光本体部に導くように配置された反射部材（３９）と、その露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方の情報を求めるモニタ装置（２０）と、その反射部材の反射面の姿勢を粗調整する粗動機構（４１）と、その反射面の姿勢を微調整する微動機構（４３）とを備え、そのモニタ装置で求められた情報に基づいて動作する駆動機構（４１，４３）と、を有するものである。
【００１４】
斯かる本発明によれば、露光光源で発生された露光ビームは、反射部材を経て露光本体部に導かれているため、露光光源と露光本体部とは離して配置できる。そして、モニタ装置の検出結果に応じて、その粗動機構とその微動機構とを組み合わせて駆動することで、その露光ビームの位置等の補正レンジを広くした上で、その露光ビームの位置等を高い応答速度で制御できる。従って、その露光ビームの光量損失を少なくできる。
【００１５】
本発明において、一例としてその粗動機構とその微動機構とは直列的に配置されている。これによって、その粗動機構を駆動することによって、制御対象の反射面の姿勢を容易に微動機構による補正レンジ内に追い込むことができる。
また、そのモニタ装置は、その露光本体部に入射するその露光ビームの光軸に垂直な面内の交差する２方向の位置、及びその露光ビームの交差する２軸の周りの傾斜角の情報を求めてもよい。これによって、その露光ビームの全自由度の位置ずれ情報を求めることができる。
【００１６】
また、そのモニタ装置は、一例としてその露光ビームを交差する２方向で互いに独立に受光する第１の１対のラインセンサ（６８Ａ，６８Ｂ）と、その露光ビームを集光する集光光学系（５９，６２，６４，６６）と、この集光光学系で集光されたその露光ビームを交差する２方向で互いに独立に受光する第２の１対のラインセンサ（６９Ａ，６９Ｂ）とを有するものである。このようにラインセンサを用いることによって、露光ビームの位置及び角度を高い応答速度で検出できる。
【００１７】
また、その露光光源とその露光本体部との間のその露光ビームは、実質的に平行ビームでもよい。このように平行ビームとすることで、その露光光源とその露光本体部とのレイアウトの自由度を高めることができる。更に、その露光光源とその露光本体部とは互いに異なる階の床上に設置されてもよい。
次に、本発明による露光方法は、露光光源（３３）からの露光ビームを露光本体部（５）へ導き、この露光ビームで第１物体（Ｒ）を照明するとともに、その第１物体を介して第２物体（Ｗ）を露光する露光方法において、その第２物体の露光開始時に、その露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方の情報を求め、この情報に基づき、その露光光源からの露光ビームをその露光本体部に導くために配置された第１反射部材（３９）を駆動して、その露光本体部に入射するその露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方を粗調整する第１工程（ステップ１０３，１１１）と、その第２物体の露光中に、その露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方の情報を求め、この情報に基づき、第２反射部材（４４）を駆動して、その露光本体部に入射するその露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方を微調整する第２工程（ステップ１２２，１２４）とを有するものである。
【００１８】
本発明によれば、露光光源で発生された露光ビームは、反射部材を経て露光本体部に導かれているため、露光光源と露光本体部とは離して配置できる。そして、露光開始前にはその露光ビームの位置等を粗調整し、露光中にはその露光ビームの位置等を微調整することで、露光中には高い応答速度でその露光ビームの位置等を制御できるため、その露光ビームの光量損失を少なくできる。
【００１９】
本発明において、一例としてその第１反射部材を駆動する駆動機構は、その第１反射部材の反射面の姿勢を低速にかつ大まかに制御する粗動機構（４１）を備え、その第２反射部材を駆動する駆動機構は、その第２反射部材の反射面の姿勢を、その粗動機構よりも高速にかつ高精度に制御する微動機構（４８）を備え、その第１工程では、その粗動機構を駆動して、その露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方がその微動機構による調整可能範囲（補正レンジ）内に追い込まれ、その第２工程では、その粗動機構を使うことなしに、その微動機構によりその露光ビームの位置及び角度の少なくとも一方が微調整される。これによって、露光中のその微動機構による調整範囲を広くすることができる。
【００２０】
また、その第１反射部材とその第２反射部材とは、同一の部材であってもよい。この場合、構成が簡素化される。
また、その第２工程では、その第２物体とその第１物体とをその露光ビームに対して同期して移動することによって、その第２物体を走査露光してもよい。これは、本発明を走査露光型の露光方法（露光装置）に適用したものである。本発明によって、走査露光中にも、露光本体部に入射する露光ビームの光量損失が少なく維持される。
【００２１】
また、本発明によるデバイス製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、そのリソグラフィ工程で本発明のいずれかの露光装置を用いてパターン（Ｒ）を感光体（Ｗ）に転写するものである。本発明の適用によって、デバイス製造工場におけるレイアウトの自由度を高めることができるとともに、露光ビームの利用効率を高く維持することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明において、露光光源と露光本体部との間にそれぞれ反射面の姿勢が制御できる複数の反射部材を配置したときには、露光本体部と露光光源とを離して設置できるとともに、露光光源から露光本体部に少ない光量損失で露光ビームを供給できる。
更に、それぞれ反射面の姿勢が制御できる２つの反射部材が直列に配置されている場合には、２つの反射部材の反射面の角度を制御するだけで、露光本体部に入射する露光ビームの角度及び位置の両方を制御することができる。
【００２３】
また、本発明において、露光光源と露光本体部との間に反射面の姿勢の粗調整と微調整とを分けて行うことができる反射部材を配置したときには、露光本体部と露光光源とを離して設置できるとともに、必要に応じてその露光光源から射出された露光ビームの位置等を高い応答速度で制御できる。従って、露光中にも露光光源から露光本体部に少ない光量損失で露光ビームを供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の好ましい第１の実施の形態につき図１〜図８を参照して説明する。本例は、露光光源が露光本体部の床下に設置されている走査露光型の投影露光装置（露光装置）を用いて露光を行う場合に本発明を適用したものである。
図１は、本例の投影露光装置を示す断面図であり、この図１において、或る半導体デバイス製造工場の所定の階の床１上に、防振台等の防振部材３Ａ，３Ｂを介して箱状のチャンバ４が設置され、チャンバ４内に露光本体部５が設置されている。また、チャンバ４の外部の床１上に装置全体の動作を統轄制御するコンピュータよりなる主制御系６が設置されている。主制御系６には、それぞれマイクロプロセッサを含むステージ制御系１０、及び光軸ずれ制御系２２が接続されている。そして、床１の階下の床２上のいわゆる機械室（ユーティリティスペース）に防振部材３１Ａ，３１Ｂを介して箱状のカバー３２が設置され、カバー３２内に露光光源としてのエキシマレーザ光源３３、及びこのレーザ光源３３から射出される露光ビームとしての露光光ＩＬの送光光学系（詳細後述）の一部が設置されている。
【００２５】
エキシマレーザ光源３３は、例えばＡｒＦエキシマレーザ光源（波長１９３ｎｍ）であるが、その他にＫｒＦエキシマレーザ光源（波長２４８ｎｍ）も使用できる。更に、露光光源として、Ｆ2 レーザ（波長１５７ｎｍ）、Ｋｒ2 レーザ（波長１４６ｎｍ）、ＹＡＧレーザの高調波発生装置、又は固体レーザ（半導体レーザ等）の高調波発生装置等を使用する場合にも本発明を適用することができる。
【００２６】
本例では、床１上の部屋はクリーンルームであり、このクリーンルーム内の空気は清浄化され、かつ恒温化されている。また、チャンバ４内には不図示の空調装置からその外部のクリーンルーム内の空気よりも更に厳密に防塵が行われ、かつ高精度に所定温度に制御された気体（空気等）が供給され、チャンバ４内を流れた気体がその空調装置に戻されている。一方、床２上の機械室内は、非クリーンルームであり、クリーンルーム程の温度管理等は行われていない。このように本例では、露光光源がクリーンルームの外部に設置されているため、建設コストの高いクリーンルーム内に多くのチャンバ４を設置でき、全体として設備費用が軽減されている。なお、エキシマレーザ光源３３が設置される床２上の部屋もクリーンルームとしてもよい。
【００２７】
次に、露光本体部５の構成につき説明する。本例では投影光学系ＰＬが使用されているため、以下では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面（本例ではほぼ水平面に合致する）内で図１の紙面に垂直にＸ軸を、図１の紙面に平行にＹ軸を取って説明する。本例では、Ｘ軸に平行な方向（Ｘ方向）が走査露光時のレチクル及びウエハの走査方向である。露光本体部５において、チャンバ４の底面上に定盤７が設置され、定盤７上にウエハステージ８（第２ステージ）が移動自在に配置され、ウエハステージ８上に不図示のウエハホルダを介して、基板（第２物体又は感光体）としてのフォトレジストが塗布されたウエハＷが吸着保持されている。ウエハステージ８は、例えばリニアモータ方式でＸ方向にウエハＷを連続移動し、Ｘ方向及びＹ方向にウエハＷをステップ移動するとともに、ウエハＷの表面をオートフォーカス方式で投影光学系ＰＬの像面に合焦させるために、ウエハＷのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）及び傾斜角を制御する。ウエハステージ８のＸＹ平面内での位置及び回転角は、レーザ干渉計９によって計測され、計測値がステージ制御系１０及び主制御系６に供給され、ステージ制御系１０は、その計測値及び主制御系６からの露光開始コマンド等に応じてウエハステージ８の動作を制御する。
【００２８】
また、定盤７上に４本の脚部を有するコラム１１が設置され、コラム１１の１段目の仕切り板に投影光学系ＰＬが固定され、コラム１１の２段目の仕切り板上にレチクルステージ１３（第１ステージ）が移動自在に配置され、レチクルステージ１３上に、マスク（第１物体）としての転写用パターンが形成されたレチクルＲが吸着保持されている。レチクルステージ１３は、例えばリニアモータ方式でＸ方向にレチクルＲを連続移動し、Ｘ方向、Ｙ方向、及び回転方向にレチクルＲの位置を微調整する。レチクルステージ１３のＸＹ平面内での位置及び回転角はレーザ干渉計１４によって計測され、計測値がステージ制御系１０及び主制御系６に供給され、ステージ制御系１０は、その計測値及び主制御系６からの露光開始コマンド等に応じてレチクルステージ１３の動作を制御する。
【００２９】
また、コラム１１の最上段の平板上に照明光学系１５が設置され、照明光学系１５は、前段のオプティカルインテグレータ・ユニット１６Ａと、後段のコンデンサーレンズ系１６Ｂとから構成されている。また、定盤７上の＋Ｙ方向の端部にモニタ装置としての光軸モニタ系２０（詳細後述）が固定され、光軸モニタ系２０の露光光の入射面側に筒状の支持部材１８Ｂが固定されている。支持部材１８Ｂは、チャンバ４に設けられた開口を通して外部に突き出ており、支持部材１８Ｂの先端部の上方（＋Ｚ方向）にエキシマレーザ光源３３から射出された露光光が通過する位置に、透過率が大きく反射率の小さいビームスプリッタ１９（分岐光学系）が固定されている。ビームスプリッタ１９を透過した露光光ＩＬ１は上方に向かい、ビームスプリッタ１９で分岐された小さい光量の露光光ＩＬ２は、光軸モニタ系２０に入射する。光軸モニタ系２０では、後述のように露光光ＩＬ２の位置（位置ずれ量）及び角度（傾斜角）に対応する検出信号を生成し、その検出信号を光軸ずれ制御系２２に供給する。
【００３０】
また、コラム１１の最上段の＋Ｙ方向の端部に筒状の支持部材１８Ａが固定され、支持部材１８Ａは、チャンバ４に設けられた開口を通して外部に突き出ている。支持部材１８Ａの先端部の下方からの露光光ＩＬ１が通過する位置に、直角プリズムミラーよりなり全反射によって露光光ＩＬ１の光路を直角に折り曲げるミラー部材１７が保持されている。ミラー部材１７でほぼ−Ｙ方向に反射された露光光ＩＬ１は、平行ビームの状態でオプティカルインテグレータ・ユニット１６Ａに入射する。なお、チャンバ４に設けられた複数の開口から内部に外部の気体が混入するのを防止するために、それらの開口と支持部材１８Ａ及び１８Ｂの側面との隙間を密閉するように、可撓性を有し、かつ気体を通過させないガスバリヤ性にも優れたフィルム状カバー２１Ａ及び２１Ｂが設けられている。
【００３１】
前段のオプティカルインテグレータ・ユニット１６Ａは、例えば基本的に１段目のフライアイレンズに対してリレーレンズ系を介して２段目のフライアイレンズを配置して構成され、２段目のフライアイレンズの射出面（照明光学系１５の瞳面）に可変の開口絞りが配置されている。また、その開口絞りの射出面側に、反射率の低いビームスプリッタが配置され、このビームスプリッタで分岐された露光光の光量をモニタするための光電センサ（インテグレータセンサ）も設けられている。この光電センサによって、露光光ＩＬ１の光量をモニタすることができる。
【００３２】
１段目のフライアイレンズの断面形状は縦横比が例えば１８：５程度の長方形であるため、オプティカルインテグレータ・ユニット１６Ａに入射する露光光ＩＬ１の断面形状も、縦横比がほぼ１８：５で、かつその１段目のフライアイレンズの断面形状よりも僅かに大きくなるように設定されている。この場合、露光光ＩＬ１の横ずれ（位置ずれ）は、光量損失の要因となり、露光光ＩＬ１の角度のずれは、照明光学系１５内の露光光ＩＬ１のテレセントリック性（テレセントリシティ）の変動となる。そこで、本例では、後述の送光機構によって、露光光ＩＬ１の強度分布の中心（送光中の露光光の光軸）がその１段目のフライアイレンズの中心（照明光学系１５の光軸）に所定の許容範囲内で一致するとともに、その露光光ＩＬ１が所定の許容範囲内でその照明光学系１５の光軸に平行にその１段目のフライアイレンズに入射するように制御される。なお、オプティカルインテグレータ（ユニフォマイザ又はホモジナイザ）としては、フライアイレンズの他に内面反射型インテグレータ（例えばロッドインテグレータ）なども使用できる。
【００３３】
一方、後段のコンデンサーレンズ系１６Ｂは、リレーレンズ系、可変視野絞り、コンデンサーレンズ、及び光路を下方に折り曲げるためのミラー等から構成されている。露光時に、オプティカルインテグレータ・ユニット１６Ａから射出された露光光ＩＬ１は、コンデンサーレンズ系１６Ｂを介してレチクルＲのパターン面（下面）のＹ方向に細長いスリット状の照明領域を均一な照度分布で照明する。そして、露光光ＩＬ１のもとで、レチクルＲの照明領域内のパターンの像が投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは例えば１／４，１／５等）で、ウエハＷ上の１つのショット領域のスリット状の露光領域に投影される。
【００３４】
ウエハＷへの露光時には、先ず不図示のアライメントセンサを用いて、ウエハＷのアライメントが行われる。その後、ウエハＷ上の１つのショット領域を走査露光するために、レチクルＲ上の照明領域へ露光光ＩＬ１を照射した状態で、レチクルステージ１３を介してレチクルＲを＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）に速度ＶＲで移動するのに同期して、ウエハステージ８を介してウエハＷが対応するＸ方向に速度β・ＶＲ（βは投影倍率）で移動する。そのショット領域への走査露光が終了すると、ウエハステージ８のＸ方向、Ｙ方向へのステップ移動によって、次のショット領域が走査開始位置に移動する。以下、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が転写される。
【００３５】
次に、本例のエキシマレーザ光源３３から露光本体部５のビームスプリッタ１９まで露光光を伝える送光機構につき説明する。本例の送光機構は、光軸モニタ系２０、光軸ずれ制御系２２、以下で説明する送光光学系、及びその送光光学系の駆動機構より構成されている。その送光光学系は、エキシマレーザ光源３３から露光本体部５まで露光光を平行ビームの状態で導いている。このため、光量損失を多くすることなく、エキシマレーザ光源３３と露光本体部５との間隔等を含むレイアウトの自由度を高めることができる。先ず、図１において、床１に形成された貫通孔１ａ内に円筒状のダクト２３の上端部が固定され、ダクト２３の底面に光透過性の窓部材２４が固定されている。このダクト２３を通して、階下からの露光光が上方に導かれる。
【００３６】
階下の床２上のカバー３２内において、露光時にエキシマレーザ光源３３からほぼ水平面内の＋Ｙ方向に、断面形状がほぼ正方形の平行ビームよりなり、かつパルスレーザ光よりなる露光光ＩＬ（露光ビーム）が射出される。射出された露光光ＩＬは、シリンドリカルレンズ３４ａ及び３４ｂよりなる第１のシリンドリカルレンズ系３４によって断面形状がＺ方向に拡大された後、シリンドリカルレンズ３５ａ及び３５ｂよりなる第２のシリンドリカルレンズ系３５によって断面形状がＸ方向に拡大されて、可変減光フィルタ３６に入射する。可変減光フィルタ３６は、それぞれ円周方向に１０％程度から１００％程度までの互いに透過率の異なる複数（例えば６個程度）のＮＤフィルタ(neutral density filter)を配置した、２枚の回転可能な円板状の減光板３７及び３８を備えている。主制御系６からの制御情報に基づいて、駆動モータ３７ａ及び３８ａを介して減光板３７及び３８の回転角を制御することによって、可変減光フィルタ３６を通過する露光光ＩＬに対する透過率を１％程度から１００％程度までの間で複数段階（例えば３６段階程度）に亘って切り換えることができる。可変減光フィルタ３６における透過率は、露光本体部５内のウエハＷ上のフォトレジストの感度、ウエハＷ上のスリット状の露光領域の走査方向の幅、及びウエハＷの走査速度等に基づいて、そのフォトレジストが適正露光量で露光されるように決定される。
【００３７】
可変減光フィルタ３６を＋Ｙ方向に通過した露光光ＩＬは、反射部材としての直角プリズムミラーよりなる第１の可動ミラー３９に入射し、その直角プリズムミラーの全反射によって光路がほぼ９０°折り曲げられて上方（ほぼ＋Ｚ方向）に向かう。可動ミラー３９の反射面は入射する露光光ＩＬ（Ｙ軸）にほぼ４５°で交差するとともに、その反射面はＺＹ平面にほぼ垂直である。可動ミラー３９でほぼ＋Ｚ方向に反射された露光光ＩＬは、カバー３２の開口部３２ａ、窓部材２４、及びダクト２３の内部を通って床１上に配置された反射部材としての第２の可動ミラー４４に入射する。この可動ミラー４４も、可動ミラー３９と同様に直角プリズムミラーよりなり、全反射によって入射する露光光ＩＬの光路をほぼ９０°折り曲げるものである。
【００３８】
図２（Ａ）は、図１の投影露光装置の送光光学系を簡略化して示す斜視図であり、この図２（Ａ）において、可動ミラー３９，４４は、実際には直角プリズムミラーであるが、通常のミラーのように図示されている。また、図２（Ａ）において、可動ミラー４４は床面の上方に配置されているが、その他にその床を２点鎖線で示すように床面Ｆ２及び底面Ｆ１よりなる中空の二重構造として、床面Ｆ２と底面Ｆ１との間の空間に可動ミラー４４を含む送光光学系の一部を配置してもよい。
【００３９】
図２（Ａ）において、可動ミラー４４の反射面は、入射する露光光ＩＬ（Ｚ軸）にほぼ４５°で交差するとともに、ほぼＸＺ平面に垂直になるように支持されており、階下の可動ミラー３９からほぼ＋Ｚ方向に反射されてきた露光光ＩＬは、可動ミラー４４によってほぼ＋Ｘ方向に反射される。可動ミラー４４で反射された露光光ＩＬは、第３のシリンドリカルレンズ系４９によって断面形状がＺ方向に圧縮された後、例えば直角プリズムミラーよりなるミラー部材５０での反射によって光路が９０°折り曲げられて、ほぼ＋Ｚ方向にビームスプリッタ１９に入射する。上述のようにその露光光ＩＬのうちで、ビームスプリッタ１９を透過した露光光ＩＬ１は露光本体部５に入射し、ビームスプリッタ１９で反射されたモニタ用の露光光ＩＬ２は光軸モニタ系２０に入射する。
【００４０】
この場合、エキシマレーザ光源３３から射出された直後の露光光ＩＬの断面形状は、縦横比Ｈ１：Ｖ１がほぼ１：１の正方形であるが、第３のシリンドリカルレンズ系４９から射出された後の露光光ＩＬの断面形状は縦横比Ｈ２：Ｖ２がほぼ５：１８程度の長方形である。図２（Ａ）のシリンドリカルレンズ系３４，３５、可変減光フィルタ３６、反射部材としての可動ミラー３９，４４、シリンドリカルレンズ系４９、及びミラー部材５０を含んで送光光学系が構成されている。この送光光学系中には、露光光ＩＬの断面形状を露光本体部５で必要とされる形状に成形するためのビーム成形光学系（３４，３５，４９）、及び露光光ＩＬの光量を複数段階で制御するための可変減光フィルタ３６も設置されている。
【００４１】
なお、窓部材２４、シリンドリカルレンズ系３４，３５，４９、可変減光フィルタ３６、並びに可動ミラー３９，４４及びミラー部材５０としての直角プリズムミラーの光学材料は、露光光ＩＬに対する透過率が良好な材料から形成されている。露光光ＩＬがＡｒＦエキシマレーザである場合には、そのような光学材料としては合成石英等を使用できる。露光光ＩＬがＦ2 レーザである場合には、そのような光学材料としては、所定の不純物を混入した石英、蛍石（ＣａＦ2 ）、及びフッ化マグネシウム（ＭｇＦ2 ）等を使用できる。また、本例の可動ミラー３９，４４及びミラー部材５０は、全反射を用いているため高い透過率が得られる。しかしながら、可動ミラー３９，４４及びミラー部材５０として、ガラス基板の表面に反射膜を形成してなる通常のミラーを使用してもよい。
【００４２】
次に、送光光学系中の反射部材としての可動ミラー３９，４４の駆動機構につき説明する。図１において、本例の可動ミラー３９には、その反射面（ここでは直角プリズムの全反射面）の姿勢としての、その反射面の法線方向の位置、及びその反射面に平行な面内の直交する２軸の周りでのその反射面の傾斜角を制御するための駆動機構が備えられている。その駆動機構は、低速ではあるが、その反射面の姿勢を広い補正レンジで大まかに制御する粗動機構４１と、その反射面の姿勢を粗動機構４１の補正レンジよりも狭い範囲ではあるが、より細かい分解能でかつ高速に制御する微動機構４３とを含んでいる。その反射面の姿勢によって露光光ＩＬの位置（光軸に垂直な平面内での位置）及び角度が変化するため、以下ではその反射面の姿勢の補正レンジ等を、露光光ＩＬの位置及び角度の補正レンジに換算して表わすものとする。本例の粗動機構４１及び微動機構４３による露光光ＩＬの角度の補正レンジ、補正分解能（補正精度）、及び応答速度は、一例として以下の表１の通りである。この場合、上述のように露光光ＩＬの角度の変動は、照明光学系１５におけるテレセントリシティの悪化の要因となる。そこで、その角度の補正分解能は、許容できるテレセントリシティの変動量よりも小さく設定されている。
【００４３】
【表１】
2005183736.tif 000003
【００４４】
即ち、粗動機構４１の補正レンジ及び補正分解能は、それぞれ微動機構４３の１０倍及び５倍程度であり、微動機構４３の応答速度は粗動機構４１よりも１００倍程度速く設定されている。この構成において、その露光光ＩＬの露光本体部５までの光路の長さをＬ、その露光光ＩＬの角度の変化をΔθ（ｒａｄ）とすると、その露光光ＩＬの位置はほぼΔθ・Ｌだけ変化する。従って、その角度に対応するその露光光ＩＬの位置の補正レンジ、補正分解能は、それぞれ表１の角度の補正レンジ、補正分解能にその光路の長さＬを乗じた値となる。具体的に、光路の長さＬを例えばほぼ最短値である２ｍとすると、粗動機構４１による位置の補正レンジ及び補正分解能と、微動機構４３による位置の補正レンジ及び補正分解能とはそれぞれ次の表２の通りとなる。
【００４５】
【表２】
2005183736.tif 000004
【００４６】
なお、露光光ＩＬの位置の変動は、上記のように露光本体部５に入射する露光光ＩＬ１の光量損失となるため、その位置の補正分解能は、その光量損失が許容範囲の上限となるときの位置ずれ量よりも十分に小さい値であればよい。実際には、その粗動機構４１及び微動機構４３による位置の補正分解能は、それぞれ±１ｍｍ及び±０．２ｍｍ程度でもよい。また、露光光ＩＬの位置の粗動機構４１による補正レンジは、実際には±１０ｍｍ程度でもよい。
【００４７】
また、本例の可動ミラー３９は、その反射面を法線方向に例えば１００μｍ程度移動できるため、これによって露光光ＩＬをＹ方向に７０μｍ程度平行移動することができる。この動作では、露光光ＩＬの角度に影響を与えることなく位置のみを移動できる。但し、本例では、後述のように２つの可動ミラーを用いているため、その２つの可動ミラーでそれぞれ直交する２方向の角度を制御するだけで、露光本体部５に入射する露光光の２方向の位置及び２方向の角度を制御することができる。従って、可動ミラー３９の反射面を法線方向に移動する機構は、必ずしも設ける必要がない。
【００４８】
ここで、粗動機構４１及び微動機構４３の構成例につき説明する。図１において、カバー３２の底面上に水平面に対して４５°で交差する斜面を持つ支持部材４０が固定され、その支持部材４０の斜面に粗動機構４１を介して平板状の連結板４２が支持され、連結板４２上に微動機構４３を介して可動ミラー３９が支持されている。
図３（Ａ）は図１中の可動ミラー３９の駆動機構を示す側面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図、図３（Ｃ）は図３（Ａ）のＣＣ線に沿う断面図であり、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、粗動機構４１は、支持部材４０と連結板４２とを連結する支点としてのロッド４１ａと、それぞれ支持部材４０と連結板４２との間隔を変化させるステッピングモータ方式の直進型のアクチュエータ４１ｘ及び４１ｙと、連結板４２を支持部材４０に対して引き付けて保持する引っ張りコイルばね４１ｂとを備えている。アクチュエータ４１ｘ及び４１ｙはそれぞれロッド４１ａ（支点）に対してＸ方向及びＹ方向（正確にはＹ軸をＸ軸の周りに４５°回転した軸の方向）に離れて配置されている。アクチュエータ４１ｘ及び４１ｙをそれぞれ伸縮させることによって、可動ミラー３９の反射面に平行な面内の直交する２軸の周りの方向で、支持部材４０に対して連結板４２（可動ミラー３９の反射面）の傾斜角を制御できる。この場合、ロッド４１ａ（支点）の位置を可動ミラー３９において露光光ＩＬが反射される位置の底面に配置することによって、露光光ＩＬの位置を変えることなく、その角度だけを制御できる。一例として、アクチュエータ４１ｘ，４１ｙとロッド４１ａとの間隔は５０ｍｍ程度であり、アクチュエータ４１ｘ，４１ｙの伸縮可能範囲は±５００μｍ程度、その伸縮の分解能は１２．５μｍ程度である。
【００４９】
また、図３（Ａ）及び図３（Ｃ）に示すように、微動機構４３は、可動ミラー３９を保持する平板状で全反射面に凹部が形成された支持板４３ａと、連結板４２と支持板４３ａとの間でほぼ正方形の頂点の位置に配置されて、それぞれ所定範囲内で伸縮自在の応答速度の速い駆動素子（例えばピエゾ素子）よりなる４個のアクチュエータ４３ｘ１，４３ｘ２，４３ｙ１，４３ｙ２と、支持板４３ａを連結板４２に対して引き付けて保持する２つの引っ張りコイルばね４３ｂとを備えている。この場合、１対のアクチュエータ４３ｘ１，４３ｘ２、及び他の１対のアクチュエータ４３ｙ１，４３ｙ２はそれぞれＸ方向、及びＹ方向（正確にはＹ軸をＸ軸の周りに４５°回転した軸の方向）に離れて配置されている。従って、アクチュエータ４３ｘ１，４３ｘ２の伸縮量の符号を逆にして、アクチュエータ４３ｙ１，４３ｙ２の伸縮量の符号を逆にすることによって、露光光ＩＬの反射点の位置を変えることなく、可動ミラー３９の反射面に平行な面内の直交する２軸の周りの方向で、連結板４２に対して支持板４３ａ（可動ミラー３９の反射面）の傾斜角を制御できる。一例として、アクチュエータ４３ｘ１，４３ｘ及び４３ｙ１，４３ｙ２の間隔は３０ｍｍ程度、アクチュエータ４３ｘ１，４３ｘ，４３ｙ１，４３ｙ２の伸縮可能範囲は±５０μｍ程度で、その伸縮の分解能は１．５μｍ程度である。これによって、表１に示す露光光ＩＬの角度の補正レンジ及び補正分解能がほぼ実現できる。
【００５０】
更に、図３（Ａ）に示すように、微動機構４３の４つのアクチュエータ４３ｘ１，４３ｘ，４３ｙ１，４３ｙ２を並行に同じ量だけ伸縮させて、可動ミラー３９を位置Ａまで平行移動させることによって、可動ミラー３９によって反射された後の露光光ＩＬの光路ＢをＹ方向にδＹだけ移動することができる。
図４（Ａ）は、図３（Ａ）と同様に可動ミラー３９の駆動機構を示す側面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）をＢ方向から見た図であり、図４（Ａ）に示すように、粗動機構４１のアクチュエータ４１ｙを伸縮すること、微動機構４３の１対のアクチュエータ４３ｙ１，４３ｙ２の伸縮量の符号を逆にすること、又はこれらを同時に行うことによって、可動ミラー３９を位置Ｐ１まで傾斜させて、可動ミラー３９によって反射された後の露光光ＩＬの光路Ｑ１をＸ軸の周りに角度ΔθＹ１だけ傾斜させることができる。同様に、図４（Ｂ）に示すように、粗動機構４１のアクチュエータ４１ｘを伸縮すること、微動機構４３の１対のアクチュエータ４３ｘ１，４３ｘ２の伸縮量の符号を逆にすること、又はこれらを同時に行うことによって、可動ミラー３９を位置Ｐ２まで傾斜させて、可動ミラー３９によって反射された後の露光光ＩＬの光路Ｑ２をＹ軸の周りに角度ΔθＸ１だけ傾斜させることができる。なお、このように露光光ＩＬの角度を制御する場合の、露光光ＩＬの位置ずれは、実際には１００μｍ程度の小さい値である。上述のように、粗動機構４１のロッド４１ａ（支点）を露光光ＩＬの反射点の底面に設けることによって、その位置ずれは更に小さくできる。また、その角度制御の際の露光光ＩＬの位置ずれを補正するために、上記の微動機構４３による露光光ＩＬ（反射面）の平行移動を行ってもよい。
【００５１】
この場合、露光光ＩＬの角度ΔθＸ１及びΔθＹ１を単位量だけ変化させるための粗動機構４１及び微動機構４３の駆動レートの情報は予め高精度に求められて、図１の光軸ずれ制御系２２内の記憶部に記憶されている。
また、第１の可動ミラー３９から第２の可動ミラー４４までの光路の距離をＬ１とすると、可動ミラー３９の段階で露光光ＩＬの角度が角度ΔθＸ１，ΔθＹ１だけ変化したときに、可動ミラー４４に入射する段階で露光光ＩＬの位置はＸ方向及びＹ方向にほぼ次の量ΔＸ１及びΔＹ１だけ変化する。
【００５２】
ΔＸ１＝ΔθＸ１・Ｌ１  …（１Ａ）
ΔＹ１＝ΔθＹ１・Ｌ１  …（１Ｂ）
上述のように本例の可動ミラー３９の粗動機構４１及び微動機構４３は、積み重ねるように直列に配置されているため、露光光ＩＬの角度等の補正レンジは、粗動機構４１の補正レンジと微動機構４３の補正レンジとの加算となり、補正レンジが広くなっている。また、例えば露光開始前に予め粗動機構４１を駆動して露光光ＩＬの角度及び位置を微動機構４３によって補正できる範囲内に追い込んでおくことで、走査露光時には高速の微動機構４３のみを用いて露光光ＩＬの角度及び位置を高精度に制御することができる。
【００５３】
同様に、第２の可動ミラー４４にもその反射面の法線方向の位置、及びその反射面に平行な面内の直交する２軸の周りでのその反射面の傾斜角を制御するための駆動機構が備えられている。その駆動機構は、低速ではあるが、その反射面の姿勢を広い補正レンジで大まかに制御する粗動機構４６と、その反射面の姿勢を粗動機構４６の補正レンジよりも狭い範囲ではあるが、より細かい分解能でかつ高速に制御する微動機構４８とを直列に積み重ねて構成されている。粗動機構４６及び微動機構４８の構成は、図３（Ａ）の可動ミラー３９用の粗動機構４１及び微動機構４３と同様である。即ち、粗動機構４６は、ロッド４６ａ（支点）及び２軸のアクチュエータ４６ｘ，４６ｙを含み、不図示の支持部材４５に対する連結板４７の姿勢を制御し、微動機構４８は、不図示の連結板４７に対して可動ミラー４４の姿勢を制御する。これによって、可動ミラー４４で反射される露光光ＩＬの位置及び角度が制御される。粗動機構４６及び微動機構４８による露光光ＩＬの角度及び位置の補正レンジ、補正分解能（補正精度）、及び応答速度は、一例として上記の表１及び表２の通りである。
【００５４】
図２（Ａ）に示すように、粗動機構４６のアクチュエータ４６ｙを伸縮すること、微動機構４８の対応する１対のアクチュエータの伸縮量の符号を逆にすること、又はこれらを同時に行うことによって、可動ミラー４４によって反射された後の露光光ＩＬの光路をＺ軸の周りに角度ΔθＹ２だけ傾斜させることができる。同様に、粗動機構４６のアクチュエータ４６ｘを伸縮すること、微動機構４８の対応する１対のアクチュエータの伸縮量の符号を逆にすること、又はこれらを同時に行うことによって、可動ミラー４４によって反射された後の露光光ＩＬの光路をＹ軸の周りに角度ΔθＸ２だけ傾斜させることができる。この場合も、露光光ＩＬの角度ΔθＸ２及びΔθＹ２を単位量だけ変化させるための粗動機構４６及び微動機構４８のそれぞれの駆動レートの情報は予め高精度に求められて、図１の光軸ずれ制御系２２内の記憶部に記憶されている。
【００５５】
また、可動ミラー４４の反射面はＸＺ平面にほぼ垂直であるため、微動機構４８の４つのアクチュエータを並行に伸縮して可動ミラー４４の反射面を平行移動することによって、反射後の露光光ＩＬの位置をＺ方向にδＸだけ平行移動することができる。このように図１の粗動機構４１、微動機構４３、及び図２（Ａ）の粗動機構４６、微動機構４８より、送光光学系中の反射部材の駆動機構が構成されている。
【００５６】
図２（Ａ）において、本例の第１の可動ミラー３９の反射面と、第２の可動ミラー４４の反射面とは、露光光ＩＬの光軸の周りの相対回転角がほぼ９０°となっている。この結果、可動ミラー３９及び４４の反射面を法線方向に移動することによって、それぞれ露光光ＩＬの位置をビームスプリッタ１９の段階でＹ方向及びＸ方向に独立に平行移動することができる。即ち、露光光ＩＬの角度を変えることなく、所定範囲で露光光ＩＬの位置を２次元的に制御することができる。更に、この配置によれば、例えば第１の可動ミラー３９をＸ軸に平行な軸の周りに傾斜させ、第２の可動ミラー４４をＹ軸に平行な軸の周りに傾斜させることで、露光光ＩＬの直交する２方向の角度を効率的に制御できる。
【００５７】
なお、図２（Ａ）に示すような２つの可動ミラー３９，４４の配置の他に、図５（Ａ）又は図５（Ｂ）に示すような配置も可能である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）の例では、エキシマレーザ光源３３から射出された露光光ＩＬは、それぞれ可動ミラー３９，４４及び複数のミラー部材（不図示）を経て露光光ＩＬ１として露光本体部５に入射している。この際に、エキシマレーザ光源３３から射出された露光光ＩＬが水平方向ＰＤに直線偏光したレーザ光であるとすると、図５（Ａ）の例では、露光光ＩＬはＰ偏光として第１の可動ミラー３９に入射し、続いてＳ偏光として第２の可動ミラー４４に入射している。一方、図５（Ｂ）の例では、露光光ＩＬはＳ偏光として第１の可動ミラー３９に入射し、続いてＰ偏光として第２の可動ミラー４４に入射している。また、図２（Ａ）の場合も、エキシマレーザ光源３３から射出された露光光ＩＬが水平方向に直線偏光している場合には、露光光ＩＬはＳ偏光として可動ミラー３９に入射し、続いてＰ偏光として可動ミラー４４に入射する。従って、露光光ＩＬが直線偏光である場合に、可動ミラー３９，４４に入射する露光光ＩＬの偏光状態が一方でＳ偏光で、他方でＰ偏光であるような配置は、可動ミラー３９，４４の反射面の露光光ＩＬの光軸の周りの相対的な回転角が９０°であることと実質的に等価である。従って、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）の構成でも、所定範囲で露光光ＩＬの位置を直交する２方向に平行移動できるとともに、露光光ＩＬの直交する２方向の角度を効率的に制御できる。
【００５８】
次に、図２（Ａ）において、本例では可動ミラー４４に入射する露光光ＩＬの角度は、可動ミラー３９によってＸ軸及びＹ軸の周りにそれぞれ角度ΔθＹ１及びΔθＸ１だけ変化している。従って、可動ミラー４４からビームスプリッタ１９までの光路の距離をＬ２とすると、可動ミラー４４の段階で露光光ＩＬの角度が更に角度ΔθＸ２，ΔθＹ２だけ変化したときに、ビームスプリッタ１９に入射する段階で露光光ＩＬの位置はＸ方向及びＹ方向にほぼ次の量ΔＸ２及びΔＹ２だけ変化する。
【００５９】
ΔＸ２＝（ΔθＸ１＋ΔθＸ２）・Ｌ２  …（２Ａ）
ΔＹ２＝（ΔθＹ１＋ΔθＹ２）・Ｌ２  …（２Ｂ）
そこで、図２（Ｂ）に示すように、ビームスプリッタ１９を通過した露光光ＩＬ１のＸ方向及びＹ方向への位置ずれ量をΔＸ及びΔＹとして、Ｘ軸及びＹ軸の周りの傾斜角をΔθＹ及びΔθＸとすると、（１Ａ）式、（１Ｂ）式、（２Ａ）式、（２Ｂ）式を用いて次のようになる。なお、可動ミラー３９及び４４における露光光ＩＬの位置の変化δＹ及びδＸは無視している。
【００６０】
ΔθＸ＝ΔθＸ１＋ΔθＸ２                    …（３Ａ）
ΔＸ＝ΔＸ１＋ΔＸ２
＝（Ｌ１＋Ｌ２）・ΔθＸ１＋Ｌ２・ΔθＸ２  …（３Ｂ）
ΔθＹ＝ΔθＹ１＋ΔθＹ２                    …（４Ａ）
ΔＹ＝ΔＹ１＋ΔＹ２
＝（Ｌ１＋Ｌ２）・ΔθＹ１＋Ｌ２・ΔθＹ２  …（４Ｂ）
即ち、本例においては、２つの直列に配置された可動ミラー３９及び４４の反射面の直交する２軸の周りの傾斜角を独立に制御することによって、ビームスプリッタ１９に入射する段階での、即ち露光本体部５に入射する段階での露光光ＩＬ１の光軸の２方向の位置、及び２方向の角度を制御できることになる。なお、距離Ｌ１，Ｌ２の情報も、図１の光軸ずれ制御系２２の記憶部に記憶されている。
【００６１】
図２（Ｂ）において、ビームスプリッタ１９を透過した露光光ＩＬ１と対称に、ビームスプリッタ１９で反射された露光光ＩＬ２の位置及び角度もそれぞれΔＸ，ΔＹ及びΔθＸ，ΔθＹだけずれている。図２（Ａ）の光軸モニタ系２０では、その露光光ＩＬ２の位置及び角度に対応する検出信号を生成して図１の光軸ずれ制御系２２に供給する。光軸ずれ制御系２２では、その検出信号を処理してその露光光ＩＬ２の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ及び傾斜角ΔθＸ，ΔθＹを求め、この位置ずれ量及び傾斜角の情報を主制御系６に供給する。この際に、光軸モニタ系２０における位置ずれ量ΔＸ，ΔＹの原点は、図１の照明光学系１５の光軸（第１のフライアイレンズの中心）と送光中の露光光ＩＬ１の光軸とが合致する状態での露光光ＩＬ２の位置である。また、傾斜角ΔθＸ，ΔθＹの原点は、図１のオプティカルインテグレータ・ユニット１６Ａに入射する露光光ＩＬ１のテレセントリシティ（傾斜角）が０となる状態での露光光ＩＬ２の角度であるように設定されている。従って、計測される位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ及び傾斜角ΔθＸ，ΔθＹは、それぞれ照明光学系１５の光軸に対する露光光ＩＬ１の位置ずれ量（光量損失）、及び露光光ＩＬ１のテレセントリシティのずれ量を表わす情報となる。
【００６２】
その露光光ＩＬ１の位置ずれ量及びテレセントリシティのずれ量をそれぞれ０にするために、光軸ずれ制御系２２では、先ずその連立方程式（３Ａ），（３Ｂ）を解くことによって、その位置ずれ量ΔＸ及び傾斜角ΔθＸに対応する可動ミラー３９，４４における露光光ＩＬの角度ΔθＸ１，ΔθＸ２を次のように求める。
ΔθＸ１＝（ΔＸ−Ｌ２・ΔθＸ）／Ｌ１              …（５Ａ）
ΔθＸ２＝｛−ΔＸ＋（Ｌ１＋Ｌ２）・ΔθＸ）｝／Ｌ１  …（５Ｂ）
同様に、光軸ずれ制御系２２は、その連立方程式（４Ａ），（４Ｂ）を解くことによって、可動ミラー３９，４４における露光光ＩＬの角度ΔθＹ１，ΔθＹ２を次のように求める。このように算出された角度ΔθＸ１，ΔθＹ１，ΔθＸ２，ΔθＹ２の情報は主制御系６に供給される。
【００６３】
ΔθＹ１＝（ΔＹ−Ｌ２・ΔθＹ）／Ｌ１              …（６Ａ）
ΔθＹ２＝｛−ΔＹ＋（Ｌ１＋Ｌ２）・ΔθＹ）｝／Ｌ１  …（６Ｂ）
そして、主制御系６の制御のもとで光軸ずれ制御系２２は、（５Ａ）式及び（６Ａ）式で求めた角度（ΔθＸ１，ΔθＹ１）の符号を反転した角度（−ΔθＸ１，−ΔθＹ１）だけ、図２（Ａ）の粗動機構４１及び微動機構４３を介して可動ミラー３９の反射面の角度を制御するとともに、（５Ｂ）式及び（６Ｂ）式で求めた角度（ΔθＸ２，ΔθＹ２）の符号を反転した角度（−ΔθＸ２，−ΔθＹ２）だけ、図２（Ａ）の粗動機構４６及び微動機構４８を介して可動ミラー４４の反射面の角度を制御する。また、このような光軸モニタ系２０による露光光ＩＬ２の位置及び角度のずれの計測、及びこれらのずれを補正するための可動ミラー３９，４４の駆動は、粗動機構４１，４６及び微動機構４３，４８の応答周波数と同じ駆動レートで繰り返し行うことができる。これによって、露光光ＩＬ１の位置ずれ量（光量損失）、及び露光光ＩＬ１のテレセントリシティのずれ量はほぼ０に収束する。
【００６４】
このように本例によれば、それぞれ２軸の周りの傾斜角を制御できる可動ミラー３９及び４４が直列に配置された送光光学系を用いて、エキシマレーザ光源３３からの露光光を露光本体部５に導いている。従って、露光本体部５とエキシマレーザ光源３３とを離して配置しても、更に振動等が存在しても、露光本体部５に対して光量損失が少なく、かつテレセントリシティのずれが少ない状態で、常に露光光を供給することができる。
【００６５】
なお、実際には、可動ミラー３９及び４４の反射面を直交する２軸の周りに傾斜させる駆動機構の駆動軸の交差角が９０°から僅かにずれている場合もあり得る。この場合には、（５Ａ）式〜（６Ｂ）式から求められる角度ΔθＸ１，ΔθＹ１，ΔθＸ２，ΔθＹ２の符号を反転した角度だけ可動ミラー３９，４４を駆動しても、計測される露光光ＩＬ２の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ及び傾斜角ΔθＸ，ΔθＹが０に収束するまでの時間が長くなる恐れがある。このような場合には、その駆動軸の交差角を実際の交差角として、（３Ａ）式〜（４Ｂ）式を修正した式を用いてもよい。又は、露光光ＩＬ２の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹに関して残存する誤差については、図２（Ａ）に示すように、可動ミラー４４及び３９の反射面を法線方向に平行移動して、それぞれ露光光ＩＬの位置をδＸ及びδＹだけ移動することで補正してもよい。これによって、露光本体部５に供給される露光光の位置の制御精度が向上する。
【００６６】
次に、光軸モニタ系２０の構成例につき図６を参照して説明する。
図６は、図２（Ａ）中の光軸モニタ系２０の構成例を示し、この図６において、シリンドリカルレンズ系４９から射出された直後の平行ビームよりなる露光光ＩＬの断面形状Ａ１は、縦横比Ｈ２：Ｖ２が５：１８程度の長方形である。従って、ビームスプリッタ１９を透過する露光光ＩＬ１の断面形状Ａ２及びビームスプリッタ１９で反射された露光光ＩＬ２の断面形状Ａ３もそれぞれＹ方向及びＺ方向に細長い長方形である。
【００６７】
ビームスプリッタ１９で反射された平行ビームよりなる露光光ＩＬ２は、光軸モニタ系２０中のハーフミラー５２に入射する。この構成において、必要に応じて露光光ＩＬ２の光量を減衰させるために、ビームスプリッタ１９とハーフミラー５２との間に、挿脱自在に所定透過率のＮＤフィルタよりなる減光フィルタ５１が配置されている。本例では、減光フィルタ５１の挿脱と光軸モニタ系２０内の光電センサ（本例ではラインセンサ）のゲイン調整とによって、その光電センサの検出信号のレベルを適正範囲に合わせている。ハーフミラー５２を透過した露光光はハーフミラー５３に入射し、ハーフミラー５３を透過した露光光は、シリンドリカルレンズ系５４によってＸ方向の幅がほぼ１／２に圧縮された断面形状Ａ４の光束として、Ｘ方向の光量分布を計測できるラインセンサを含むＸ軸の位置モニタ６８Ａに入射する。一方、ハーフミラー５３で反射された露光光は、シリンドリカルレンズ系５５によってＸ方向の幅がほぼ４倍に伸張されて、ミラー５６で反射された後、シリンドリカルレンズ系５７によってＺ方向の幅がほぼ１／７に圧縮される。シリンドリカルレンズ系５７から射出された露光光は、更に回折光学素子(DOE:Diffractive Optical Element) ５８によってＺ方向の幅が圧縮された断面形状Ａ５の光束として、Ｚ方向の光量分布を計測できるラインセンサを含むＹ軸の位置モニタ６８Ｂに入射する。なお、光軸モニタ系２０内でのＺ方向は、ビームスプリッタ１９を透過した露光光ＩＬ１ではＹ方向に対応するため、露光光のＺ方向の分布を計測する位置モニタ６８Ｂを「Ｙ軸」用と呼んでいる（以下同様）。
【００６８】
また、ハーフミラー５２で反射された露光光は、第１光学系５９、ミラー６０を経てハーフミラー６１に入射し、ハーフミラー６１を透過した露光光は、第２光学系６２及び回折光学素子６３を経て断面形状Ａ６の光束として、Ｘ方向の光量分布を計測できるラインセンサを含むＸ軸の角度モニタ６９Ａに入射する。この場合、光学系５９及び６２が、全体として焦点距離ｆの集光光学系を構成しており、この集光光学系で集光された露光光の断面形状は、回折光学素子６３によってＸ方向の幅が狭くなるように成形される。一方、ハーフミラー６１で反射された露光光は、第３光学系６４、ミラー６５、第４光学系６６、及び回折光学素子６７を経て断面形状Ａ７の光束として、Ｚ方向の光量分布を計測できるラインセンサを含むＹ軸の角度モニタ６９Ｂに入射する。この場合、光学系５９，６４，６６が、全体として焦点距離ｆの集光光学系を構成しており、この集光光学系で集光された露光光の断面形状は、回折光学素子６７によってＺ方向の幅が狭くなるように成形される。図６の減光フィルタ５１、及びハーフミラー５１から位置モニタ６８Ａ，６８Ｂ，角度モニタ６９Ａ，６９Ｂまでの部材から光軸モニタ系２０が構成されている。位置モニタ６８Ａ，６８Ｂ及び角度モニタ６９Ａ，６９Ｂ内のラインセンサの検出信号（１次元の撮像信号）は、図１の光軸ずれ制御系２２に供給されており、光軸ずれ制御系２２では供給された検出信号を用いて、対応する位置モニタ６８Ａ，６８Ｂ及び角度モニタ６９Ａ，６９Ｂに入射する露光光の位置（光量分布の中心）を求める。
【００６９】
この構成において、図２（Ｂ）のビームスプリッタ１９で反射された露光光ＩＬ２のＸ方向の位置ずれ量ΔＸに応じて、図６のＸ軸の位置モニタ６８Ａに入射する露光光のＸ方向の位置が変化し、露光光ＩＬ２のＺ方向の位置ずれ量ΔＹに応じて、Ｙ軸の位置モニタ６８Ｂに入射する露光光のＺ方向の位置が変化する。従って、光軸ずれ制御系２２では、その２つの露光光の位置から、図２（Ｂ）の露光光ＩＬ２（ひいては露光光ＩＬ１）の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹを求めることができる。
【００７０】
また、図２（Ｂ）のビームスプリッタ１９で反射された露光光ＩＬ２のＸ方向の傾斜角ΔθＸに応じて、図６のＸ軸の角度モニタ６９Ａに入射する露光光のＸ方向の位置が変化し、露光光ＩＬ２のＺ方向の傾斜角ΔθＹに応じて、Ｙ軸の角度モニタ６９Ｂに入射する露光光のＺ方向の位置が変化する。上記の集光光学系の焦点距離はｆであるため、その位置の変化量は、ｆ・ΔθＸ及びｆ・ΔθＹとなる。従って、光軸ずれ制御系２２では、その２つの露光光の位置から、図２（Ｂ）の露光光ＩＬ２（ひいては露光光ＩＬ１）の傾斜角ΔθＸ，ΔθＹを求めることができる。
【００７１】
本例の光軸モニタ系２０は、露光光の光量分布を検出する光電センサとしてラインセンサ（位置モニタ６８Ａ，６８Ｂ、及び角度モニタ６９Ａ，６９Ｂ）を用いているため、露光光ＩＬ２（露光光ＩＬ１）の位置ずれ量及び傾斜角を極めて高い計測レートで計測することができる。なお、その計測レートは、図２（Ａ）の可動ミラー３９，４４を駆動するための微動機構４３，４８の応答周波数（数１００Ｈｚ程度）より速い程度であればよい。但し、今後応答速度の速い２次元撮像素子が開発されたような場合には、位置モニタ６８Ａ，６８Ｂを一つの２次元撮像素子より構成し、角度モニタ６９Ａ，６９Ｂを一つの２次元撮像素子より構成してもよい。
【００７２】
また、図６の光軸モニタ系２０では、露光光の断面形状を成形するために回折光学素子５８，６３，６７を用いているため、成形後の露光光の断面形状の歪みを小さくした上で、全体の光学系をコンパクトに構成することができる。
次に、本例の投影露光装置において、露光工程中にエキシマレーザ光源３３から露光本体部５に供給される露光光ＩＬ１の光軸を制御する動作の一例につき、図７及び図８のフローチャートを参照して説明する。本例の動作は、露光開始前に露光本体部５に入射する露光光ＩＬ１の光軸を調整する動作である「光軸キャリブレーション」（第１工程）と、ウエハへの走査露光中に連続的に露光本体部５に入射する露光光ＩＬ１の光軸を調整する動作である「光軸のトラッキング」（第２工程）とに大きく分けることができる。
【００７３】
先ず、光軸キャリブレーションを行うために、図７のステップ１０１において、図１の主制御系６は、露光本体部５で露光されるウエハＷが１ロットの先頭ウエハであるかどうかを確かめる。そして、ウエハＷが先頭ウエハでない場合には、動作は図８のステップ１２０以降の光軸のトラッキング動作に移行する。また、ウエハＷが先頭ウエハである場合には、ステップ１０２に移行して、主制御系６は、可変減光フィルタ３６の透過率を所定の基準値に設定した状態で、エキシマレーザ光源３３に所定時間だけ露光光ＩＬを発光させて、オプティカルインテグレータ・ユニット１６Ａ内の光電センサを介して露光本体部５に入射する露光光ＩＬ１の光量をモニタする。これと並行して、光軸ずれ制御系２２は、光軸モニタ系２０の検出信号を処理して、露光本体部５に入射する露光光ＩＬ１の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ及び傾斜角ΔθＸ，ΔθＹを求め、この結果を主制御系６に供給する。
【００７４】
次のステップ１０３において、主制御系６は、計測された露光光の位置ずれ量及び傾斜角が許容範囲内かどうかを判定する。それらが許容範囲である場合には、動作はステップ１０４に移行して、主制御系６は光軸ずれ制御系２２を介して、可動ミラー３９及び４４の微動機構４３，４８の駆動量がそれぞれの補正レンジ（駆動ストローク）の８０％以内かどうかを判定する。それらの駆動量がともに補正レンジ内である場合には、動作はステップ１２０以下の光軸のトラッキング動作に移行する。一方、ステップ１０４において、それらの駆動量の少なくとも一方が補正レンジの８０％を超えている場合には、動作は後述のステップ１０８に移行する。また、ステップ１０３において、位置ずれ量及び傾斜角の少なくとも一方が許容範囲内でない場合には、動作はステップ１０５に移行して、主制御系６は光軸ずれ制御系２２に可動ミラー３９及び４４を駆動するように制御コマンドを出力する。これに応じて主に光軸ずれ制御系２２は、以下の動作を実行する。即ち、上記の連立方程式（３Ａ），（３Ｂ）及び（４Ａ），（４Ｂ）を解くことによって、その位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ及び傾斜角ΔθＸ，ΔθＹに対応する可動ミラー３９の反射面の角度（ΔθＸ１，ΔθＹ１）及び可動ミラー４４の反射面の角度（ΔθＸ２，ΔθＹ２）が求められる。これらの角度の符号を反転した角度が、可動ミラー３９及び４４の駆動機構による駆動量となる。但し、この段階では、このように計算された駆動量は、微動機構４３，４８による駆動量であるとみなす。
【００７５】
次のステップ１０６において、光軸ずれ制御系２２は、ステップ１０５で計算された駆動量だけ微動機構４３，４８を駆動して、可動ミラー３９，４４の反射面の姿勢を制御する。次のステップ１０７において、主制御系２２は、駆動後の微動機構４３，４８の駆動量がそれぞれの補正レンジの８０％以下であるかどうかを判定する。その駆動量の少なくとも一方がその補正レンジの８０％を超えると判定されたときには、動作はステップ１０８に移行して、主制御系６は、２つの可動ミラー３９，４４の粗動機構４１，４６の駆動（キャリブレーション）を行うかどうかを判定する。例えば、ステップ１０７における微動機構４３，４８の駆動量が、その補正レンジの８０〜１００％であっても、露光工程によって露光光の光量が少なくてもよいか、又は露光光のテレセントリシィの許容範囲が広いような条件下では、そのままウエハＷの走査露光に移行してもよいと判定できる場合がある。更に、今回の露光を中止するか、又はオペレータの判断を求めることも考えられる。このような場合には、ステップ１１３に移行して、所定処理として露光中止、オペレータコール、又はそのまま図８のステップ１２０以下の光軸のトラッキング動作に移行するなどの処理を行う。
【００７６】
また、ステップ１０８で、粗動機構４１，４６の駆動を行うと判定された場合には、ステップ１０９に移行して、主制御系６は光軸ずれ制御系２２を介して２つの可動ミラー３９，４４の微動機構４３，４８の駆動量をそれぞれの補正レンジ（駆動ストローク）のほぼ中央に設定する。更に、再び露光光の位置ずれ量及び傾斜角を計測した後、ステップ１０５と同様に、主に光軸ずれ制御系２２は、上記の連立方程式（３Ａ），（３Ｂ）及び（４Ａ），（４Ｂ）を解くことによって、露光光の位置ずれ量及び傾斜角に対応する可動ミラー３９の反射面の角度及び可動ミラー４４の反射面の角度を求める。これらの角度の符号を反転した角度が、可動ミラー３９及び４４の駆動機構による駆動量となる。但し、今回計算された駆動量は、粗動機構４１，４６による駆動量であるとみなす。次に、ステップ１１０に移行して、ステップ１０９で計算された粗動機構４１，４６の駆動量は、それぞれの補正レンジ（駆動ストローク）内かどうかが判定される。そして、その駆動量が粗動機構４１，４６の補正レンジを超える場合には、ステップ１１２に移行してオペレータコールが行われ、必要に応じて可動ミラー３９，４４の調整等が行われる。
【００７７】
また、ステップ１１０で、駆動量が粗動機構４１，４６の補正レンジ内である場合には、ステップ１１１に移行して、光軸ずれ制御系２２は、ステップ１０９で計算された駆動量だけ粗動機構４１，４６を駆動して、可動ミラー３９，４４の反射面の姿勢を制御する。その後、動作はステップ１０２に戻り、光量チェック、並びに光軸モニタ系２０を用いた露光光の位置ずれ量及び傾斜角の計測が行われ、それに続くステップ１０３でそれらの位置ずれ量及び傾斜角が許容範囲である場合には、動作はステップ１０４に移行する。また、ステップ１０７で、ステップ１０６で駆動された微動機構４３，４８の駆動量がそれぞれの補正レンジの８０％以下であると判定されたときには、動作はステップ１０２を経てステップ１０３に移行し、計測された露光光の位置ずれ量及び傾斜角が許容範囲である場合には、動作はステップ１０４に移行し、更にはステップ１２０以下の光軸のトラッキングに移行する。
【００７８】
このように本例では、露光開始前の段階では、原則として可動ミラー３９，４４の微動機構４３，４８の駆動量が補正レンジの８０％以内に収まるように粗動機構４１，４６を駆動しているため、走査露光時には微動機構４３，４８のみを用いて高速に可動ミラー３９，４４を制御して、露光本体部５に入射する露光光ＩＬ１の位置及び角度を所望の状態に制御できる。なお、ステップ１１１での粗動機構４１，４６の駆動の代わりに、制御を容易にするために、例えば第１の可動ミラー３９（第１の反射部材）の粗動機構４１のみを駆動してもよい。
【００７９】
次に、図８のステップ１２０の光軸トラッキング動作に移行したときには、図１の主制御系６の制御のもとで、可変減光フィルタ３６の透過率が所定値に設定される。次のステップ１２１において、エキシマレーザ光源３３の発光が開始され、露光本体部５においてレチクルステージ１３及びウエハステージ８を同期して駆動することによってウエハＷに対する走査露光が開始される。次のステップ１２２において、光軸ずれ制御系２２は、光軸モニタ系２０の検出信号を処理して、露光本体部５に入射する露光光ＩＬ１の位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ及び傾斜角ΔθＸ，ΔθＹを求める。次のステップ１２３において、光軸ずれ制御系２２は、ステップ１０５と同様にその位置ずれ量ΔＸ，ΔＹ及び傾斜角ΔθＸ，ΔθＹに対応する可動ミラー３９，４４の反射面の角度（ΔθＸ１，ΔθＹ１）及び（ΔθＸ２，ΔθＹ２）を求める。これらの角度の符号を反転した角度が、可動ミラー３９，４４の駆動機構による駆動量となる。次のステップ１２４において、その計算された駆動量だけ、微動機構４３，４８を介して可動ミラー３９，４４の角度が制御される。
【００８０】
この際に、本例では、原則としてステップ１２１の段階では、微動機構４３，４８の駆動量は補正レンジの８０％以内に収まっているため、ステップ１２４における駆動量は、通常は微動機構４３，４８の補正レンジ内に収まっている。なお、ステップ１２３で計算された駆動量が、微動機構４３，４８の補正レンジから外れる場合には、ステップ１２４における微動機構４３，４８の駆動量は、補正レンジの上限又は下限でその駆動量に近い値とすればよい。
【００８１】
次のステップ１２５において、ウエハＷへの走査露光が終了したかどうかを判定し、走査露光が終了していないときには、動作はステップ１２２に戻り、上記の露光光の位置ずれ量及び傾斜角の計測、駆動機構の駆動量の計算（ステップ１２３）、及び微動機構４３，４８の駆動（ステップ１２４）が繰り返される。このステップ１２２〜１２４の動作は、ほぼ微動機構４３，４８の応答周波数である数１００Ｈｚ程度で、走査露光中に継続して実行される。
【００８２】
ステップ１２５において、ウエハＷに対する走査露光が終了したときには、ステップ１２６で１ロットのウエハへの露光が終了したかどうかが判定され、終了していないときにはステップ１２７でウエハステージ８上のウエハの交換を行った後、ステップ１２１に移行して、微動機構４３，４８による光軸のトラッキングを行った状態でウエハへの走査露光が行われる。そして、ステップ１２６で全部のウエハへの露光が終了した時点でこの露光工程が終了する。
【００８３】
このように本例では、粗動機構４１，４６を用いる光軸のキャリブレーションは１ロットの先頭ウエハに対して行うだけであるため、スループットは高く維持されている。そして、ウエハへの走査露光中には、応答速度の速い微動機構４３，４８を介して可動ミラー３９，４４の角度を制御しているため、仮に露光本体部５が僅かに振動しても、それに追従して露光本体部５に入射する露光光ＩＬ１の位置及び角度を制御できる。従って、露光光の光量変動が殆ど無い状態で、かつテレセントリシティを劣化させることなく走査露光が行われるため、レチクルＲのパターン像を高精度にウエハ上に転写することができ、結果として高精度に半導体デバイスを製造できる。なお、本例において、ステップ１２４では、第２の可動ミラー４４（第２の反射部材）の微動機構４８のみを駆動してもよい。これによって、制御が容易になる。
【００８４】
次に、本発明の第２の実施形態につき図９を参照して説明する。本例は、露光光源と露光本体部とが同じ床上に配置されている投影露光装置に本発明を適用したものである。以下、図９において、図２に対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
図９は、本例の投影露光装置の概略構成を示す斜視図であり、この図９において、或る半導体デバイス製造工場の所定の階の床上に、並列にエキシマレーザ光源３３（露光光源）と露光本体部５とが配置されている。エキシマレーザ光源３３と露光本体部５とは互いに異なる防振台上に設置されていてもよい。そして、エキシマレーザ光源３３から射出された露光光ＩＬ（露光ビーム）は、シリンドリカルレンズ系３４，３５、可変減光フィルタ３６を経てミラー部材７０によって−Ｚ方向に反射される。その露光光ＩＬは、反射部材としての第１の可動ミラー３９によって＋Ｘ方向に反射されて反射部材としての第２の可動ミラー４４に入射する。そして、可動ミラー４４で−Ｙ方向に反射された露光光ＩＬは、シリンドリカルレンズ系４９を経てミラー部材５０によって＋Ｚ方向に反射された後、ビームスプリッタ１９に入射する。ビームスプリッタ１９を透過した露光光ＩＬ１は不図示のミラー部材を介して露光本体部５に供給され、ビームスプリッタ１９で反射された露光光ＩＬ２は光軸モニタ系２０に入射して、その位置ずれ量及び傾斜角が計測される。
【００８５】
本例においても、第１の可動ミラー３９の反射面の直交する２軸の周りの角度及びその反射面の法線方向の位置を制御するために粗動機構４１及び微動機構４３が直列に設けられている。更に、第２の可動ミラー４４の反射面の直交する２軸の周りの角度及びその反射面の法線方向の位置を制御するために粗動機構４６及び微動機構４８が直列に設けられている。そして、粗動機構４１，４６及び微動機構４３，４８を介して可動ミラー３９及び４４の反射面の角度を制御することによって、エキシマレーザ光源３３で射出されて露光本体部５に入射する露光光ＩＬ１の位置及び角度を所定の状態に制御できる。これによって、露光本体部５に入射する露光光ＩＬ１の光量損失を少なくできるとともに、テレセントリシティを許容範囲内に維持することができる。また、必要に応じて、可動ミラー３９，４４の反射面を法線方向に移動することによって、露光光ＩＬ１の位置及び角度の制御精度を向上できる。
【００８６】
本例においても、２つの可動ミラー３９及び４４の反射面は、露光光ＩＬの光軸の周りに相対的に９０°回転しているため、露光光ＩＬの位置を直交する２方向に平行移動できるとともに、直交する２方向への角度制御も効率的に行うことができる。
なお、上記の実施形態では、図２（Ａ）及び図９に示すように、反射部材としての２つの可動ミラー３９，４４にそれぞれ粗動機構４１，４６と微動機構４３，４８とが備えられている。しかしながら、第１の可動ミラー３９に粗動機構４１のみを設け、第２の可動ミラー４４に微動機構４８のみを設けるようにしてもよい。
【００８７】
また、上記の実施形態では、可動ミラー３９，４４に備えられている駆動機構は、粗動機構４１，４６と微動機構４３，４８とから構成されているが、例えば微動機構４３，４８の補正レンジを広くできる場合には、可動ミラー３９，４４にそれぞれ微動機構４３，４８のみを設けるだけでもよい。
また、上記の実施形態では、エキシマレーザ光源３３（露光光源）と露光本体部５との間に反射部材としての２つの可動ミラー３９，４４が配置されているが、エキシマレーザ光源３３と露光本体部５との間に３個以上の可動ミラー（駆動機構が設けられた反射部材）を配置してもよい。これによって、露光光源と露光本体部５とのレイアウトの自由度を更に高めることができる。
【００８８】
逆に、例えばエキシマレーザ光源３３（露光光源）と露光本体部５との間の光路が短いような場合には、エキシマレーザ光源３３と露光本体部５との間に可動ミラー３９又は４４の一方（粗動機構及び微動機構の設けられた反射部材）のみを配置してもよい。
また、上記の実施形態では、モニタ装置としての光軸モニタ系２０は、入射する露光光ＩＬ２の位置及び角度の両方を計測しているが、光軸モニタ系２０は、入射する露光光ＩＬ２の位置及び角度の少なくとも一方を計測するだけでもよい。
【００８９】
なお、上記の実施の形態は、本発明を走査露光型の投影露光装置に適用したものであるが、本発明は一括露光型の投影露光装置（ステッパー）で露光本体部と露光光源とが分離して配置されているような場合、又はプロキシミティ方式の露光装置で露光本体部（露光ビームで第１物体（レチクル）を介して第２物体（ウエハ）を露光する部分）と露光光源とが分離して配置されているような場合にも適用することができる。
【００９０】
また、上記の実施の形態の投影露光装置は、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をして、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより製造することができる。なお、その露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００９１】
更に、上記の実施の形態の投影露光装置を用いてウエハ上に半導体デバイスを製造する場合、この半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、このステップに基づいたレチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、上記の実施の形態の投影露光装置によりアライメントを行ってレチクルのパターンをウエハに露光するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、及び検査ステップ等を経て製造される。
【００９２】
なお、本発明の露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置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。
【００９３】
更に、本発明は露光ビームとして、紫外光のみならず、Ｘ線や荷電粒子線等を使用する露光装置にも適用できるのは明きらかである。このように、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明のデバイス製造方法によれば、デバイス製造工場におけるレイアウトの自由度を高めることができるとともに、露光ビームの利用効率を高く維持することができ、デバイスの製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第１の実施形態で使用される投影露光装置を示す断面図である。
【図２】（Ａ）は図１中の送光光学系を簡略化して示す斜視図、（Ｂ）は図２（Ａ）のビームスプリッタ１９の位置における露光光の位置ずれ量及び傾斜角を示す図である。
【図３】（Ａ）は図１中の可動ミラー３９の駆動機構を示す側面図、（Ｂ）は図３（Ａ）のＢＢ線に沿う断面図、（Ｃ）は図３（Ａ）のＣＣ線に沿う断面図である。
【図４】（Ａ）は図３（Ａ）の可動ミラー３９の駆動機構を簡略化して示す側面図、（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ方向から見た図である。
【図５】（Ａ）は露光光源と露光本体部との間の２つの可動ミラーの配置の第１の変形例を示す図、（Ｂ）はその２つの可動ミラーの配置の第２の変形例を示す図である。
【図６】図２（Ａ）中の光軸モニタ系２０の構成例を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態において露光光の光軸を制御する動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】図７に続く露光光の制御動作を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態で使用される投影露光装置を簡略化して示す斜視図である。
【符号の説明】
【００９６】
１，２…床、５…露光本体部、６…主制御系、８…ウエハステージ、Ｗ…ウエハ、Ｒ…レチクル、ＰＬ…投影光学系、１３…レチクルステージ、１５…照明光学系、２０…光軸モニタ系、２２…光軸ずれ制御系、３３…エキシマレーザ光源、３４，３５，４９…シリンドリカルレンズ系、３６…可変減光フィルタ、３９，４４…可動ミラー、４１，４６…粗動機構、４３，４８…微動機構、６８Ａ，６８Ｂ…位置モニタ、６９Ａ，６９Ｂ…角度モニタ
【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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