JP5843905B2 - 照明光学系、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、照明光学系、露光装置及びデバイス製造方法に関する。

半導体デバイスや液晶表示装置等の製造工程のうちリソグラフィ工程において、照明光学系によりマスク（レチクル）を照明して、感光性のレジスト層が形成された基板に投影光学系を介してマスクのパターンの像を投影する露光装置が用いられている。露光装置において、高解像力を得ながら焦点深度を確保するため、マスクのパターンに応じて有効光源分布（照明条件）を最適化することが行われている。有効光源分布は、照明光学系の瞳面における光強度分布であり、照明光学系によるマスク（被照明面）に入射する光の角度分布でもある。

特許文献１には、円錐プリズムまたは角錐プリズムを用いて光束の断面形状を輪帯状に変更して、輪帯状の有効光源分布（輪帯照明）を形成することが記載されている。特許文献２には、一対の円錐プリズムと一対の角錐プリズムを用いて、輪帯照明や４重極照明を形成することが記載されている。

また、特許文献３には、円錐プリズムから出射された光を、円柱状の反射部材と円筒状の反射部材で構成される照明光均一化光学系に入射させて、均一な光強度分布の輪帯照明を形成することが記載されている。

特開２００２−３４３７１５号公報 特開平１１−２７１６１９号公報 国際公開第９９／２５００９号パンフレット

特許文献１や２に記載のようなプリズムを用いた照明光学系を有する露光装置の模式図を図１３に示す。露光装置は照明光学系ＩＬおよび投影光学系ＰＯを有する。光源１は回転対称な光分布を射出する光源である。光源１からの光は光学系２、円錐プリズム３、光学系４を通過し、マスクＭに入射する。マスクＭから出た回折光は投影光学系ＰＯに入射し、開口絞り（ＮＡ絞り）５を経て基板Ｐに結像する。円錐プリズム３はマスクＭに対するフーリエ変換面に配置されている。有効光源分布は、円形状から輪帯形状へと変更される。その様子を実線と点線を用いて表す。点線は、円錐プリズム３がない場合に光が通過していく様子を、実線は、円錐プリズム３がある場合に光が通過していく様子を表している。円錐プリズム３の作用で光束が広がり、点線で示す光の入射角度よりも大きな入射角度でマスクＭに入射することが分かる。その結果、投影光学系ＰＯの開口絞り５で一部の光が遮られてしまい、基板Ｐの露光量が減ってしまう。つまり、照明光学系ＩＬからの光が一部利用されないということを表しており、光利用効率が低下したといえる。

このように、従来の円錐プリズム３では光束が広がってしまうため、円錐プリズム３より後の遮光部材で一部の光が遮られてしまったり、円錐プリズム３より後の光学素子に一部の光が入射できなかったりして、光利用効率が低下していた。

また、特許文献３に記載のような照明光均一化光学系を用いた場合、前記光学系に入射する光の角度分布よりも、前記光学系から射出される光の角度分布の方が広がりをもつ。これにより、後の光学素子に一部の光が入射できなかったりして、光利用効率が低下する。

そこで、本発明は、光束の断面形状を変更するプリズムからの光を用いて基板を露光する際の光利用効率の低下を抑えることができる照明光学系を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一側面としての照明光学系は、光束の断面形状を変更するプリズムを有し、被照明面を照明する照明光学系であって、前記プリズムは、光入射面と、光出射面と、前記光入射面側から前記光出射面側に延びる外側面とを有し、前記光入射面は凹錐面を有し、前記光出射面は凸錐面を有し、前記外側面は前記光入射面から前記外側面に入射する光を反射する反射面を有することを特徴とする。

本発明によれば、光束の断面形状を変更するプリズムからの光を用いて基板を露光する際の光利用効率の低下を抑えることができる。

実施形態１における照明光学系の概略図である。 フライアイ光学系の概略図である。 視野絞りの概略図である。 実施例１におけるプリズムを示す図である。 実施例１におけるプリズムによる効果を説明するための図である。 実施例２におけるプリズムを示す図である。 実施例３におけるプリズムを示す図である。 実施例４におけるプリズムを示す図である。 実施形態２における露光装置を示す概略図である。 六角柱のオプティカルロッドを示す図である。 実施形態２におけるプリズムを示す図である。 σ絞りチェンジャーの概略図である。 従来技術のプリズムの問題を説明するための図である。 実施例５におけるプリズムを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

（実施形態１）
本発明の第１実施形態に係る照明光学系の構成について図１〜図８を用いて説明する。

本実施形態の照明光学系は、例えば、露光装置に用いられ、光源からの光を照射対象物であるパターンが形成されたマスク（レチクル）へ導くための装置である。露光装置は、マスクのパターンからの回折光を投影光学系を用いて結像し、マスクのパターンの像を基板（ウエハやガラスプレート等）上に投影して基板を露光する。

図１は、本実施形態に係る照明光学系の構成を示す概略図である。光源部１２０は光源１０１と楕円ミラー１０２を有する。照明光学系は、プリズム（光学系）１０４、第１光学系１０５、偏向ミラー１０７、第２光学系１４０、フライアイ光学系１０９、σ絞り１１０、第３光学系１５０、視野絞り１１１、第４光学系１６０を有する。照明光学系は、被照明面にあるマスクＭを照明する。

光源１０１は高圧水銀ランプである。光源１０１には、このほかキセノンランプやエキシマレーザーなどを用いることもできる。楕円ミラー１０２は、光源１０１から出た光を集光するための集光光学系であり、楕円形状の一部を用いた形状をしており、光源１０１を楕円の２つの焦点位置の一方に配置させている。

光源１０１から出て、楕円ミラー１０２で反射された光は、楕円のもう一方の焦点位置近傍に配置されているプリズム１０４に集光する。プリズム１０４は、入射光を透過させることにより、入射する光束の断面形状を変更して光を出射する。プリズム１０４を通った光は、第１光学系１０５により偏向ミラー１０７に導かれ、偏向ミラー１０７で反射される。

本実施形態においては、光源部１２０は２つあり、それぞれの光源部に対して偏向ミラー１０７が配置されている。光源の数により偏向ミラーの配置が異なるが、光源の数が１つであっても３つ以上であってもよい。

面１０８が、プリズム１０４の射出面に対して実質的にフーリエ変換の位置となるように第１光学系１０５が構成されている。そのため、プリズム１０４の射出面における輪帯状の光強度分布が、面１０８に入射する光の角度分布となる。なお、図１では、プリズム１０４の射出面から射出される光の角度分布（面１０８における光強度分布）の光線が描かれている。面１０８からの光は第２光学系１４０によりフライアイ光学系１０９に導かれる。第２光学系１４０は、フライアイ光学系１０９の入射面が面１０８に対して実質的にフーリエ変換位置となるように構成されている。

図２は、フライアイ光学系１０９を表す図である。図２に示すように、フライアイ光学系１０９は、多数の平凸レンズを平面状に張りあわせた、２つのレンズ群１３１、１３２により成る。レンズ群１３１、１３２を構成する１つ１つの平凸レンズの焦点位置に、対となる平凸レンズがあるように曲率面を向かい合わせて配置されている。このようなフライアイ光学系１０９を用いることにより、フライアイ光学系１０９の射出面側には二次光源分布（有効光源分布）が形成される。

フライアイ光学系１０９の射出面から射出した光束はσ絞り１１０を介して、第３光学系１５０により視野絞り１１１に導かれる。σ絞り１１０は開口形状により有効光源分布の形状を整える。第３光学系１５０は、視野絞り１１１の位置がフライアイ光学系１０９の射出面１１０に対して実質的にフーリエ変換面となるように構成されている。フライアイ光学系１０９の射出面側には二次光源分布が形成されているので、視野絞り１１１上で一様な光強度分布となる。

図３は視野絞り１１１の構成図を表している。視野絞り１１１は、円弧形状のスリット（開口部）２３が形成され、スリット２３以外の光は遮光される。スリット２３を透過した円弧形状の光束は第３光学系１６０によってマスクＭに均一に照明される。視野絞り１１１のスリットを円弧形状としたが、他の形状、例えば矩形形状でも構わない。

次に、プリズム１０４の実施例を説明する。

（実施例１）
本実施例におけるプリズム１０４Ａを図４に示す。図４（ａ）にプリズム１０４Ａの斜視図を示す。図４（ｂ）に、プリズム１０４Ａの光軸を含む面で切った断面図と右側から見た側面図を示す。プリズム１０４Ａは、円柱のオプティカルロッドをベースに、片面の中心付近の一部が、１０４Ａ１のように凹状の円錐面に形成されており、もう片面の中心付近の一部が１０４Ａ３のように凸状の円錐面に形成されている。凹円錐面１０４Ａ１の頂点と凸円錐面１０４Ａ３の頂点を結ぶ軸を光軸とする。

照明光学系において、プリズム１０４Ａを、その凹状円錐面１０４Ａ１を光源側に、凸状円錐面１０４Ａ２を光源側と逆側に配置させる。プリズム１０４Ａは、光入射面と光出射面と外側面とを１つの光学素子で構成したものである。プリズム１０４Ａの光入射面は、凹円錐面１０４Ａ１と、凹円錐面１０４Ａ１の周囲に形成された環状の平面１０４Ａ２（第１面）とを有する。つまり、光入射面において第１面１０４Ａ２は凹円錐面１０４Ａ１の中心軸からみて外側にある。凹円錐面１０４Ａ１は頂点を通る中心軸（光軸）に対して回転対称な面である。また、光出射面は、凸円錐面１０４Ａ３と、凸円錐面１０４Ａ３の周囲に形成された環状の平面１０４Ａ４（第２面）を有する。つまり、光出射面において第２面１０４Ａ４は凸円錐面１０４Ａ３の中心軸からみて外側にある。凸円錐面１０４Ａ３は頂点を通る中心軸（光軸）に対して回転対称な面である。また、光出射面は、凸円錐面１０４Ａ３と平面１０４Ａ４との間に円柱の内側面１０４Ａ５を有する。内側面１０４Ａ５は、凸円錐面１０４Ａ３の中心軸からみた最外周と第２面１０４Ａ４の内周とをつなぐように形成されており、凸円錐面１０４Ａ３を囲むように配置された円柱の側面である。さらに、プリズム１０４Ａは、前記光入射面側から前記光出射面側に延びる外側面１０４Ａ６を有する。外側面１０４Ａ６は、光入射面の第１面１０４Ａ２の外周と光出射面の第２面１０４Ａ４の外周をつなぐように形成されている。

図４（ｃ）は、光源からの各光線がプリズム１０４Ａ内を通過する様子を表している。光線１は第１面１０４Ａ２に入射し、外側面１０４Ａ６で全反射された後、第２面１０４Ａ４から射出する。光線２は凹円錐面１０４Ａ１に入射し、凸円錐面１０４Ａ３から射出する。光線３は、凹円錐面１０４Ａ１に入射し、凸円錐面１０４Ａ３から射出し、内側面１０４Ａ５で反射される。

このように、光入射面から外側面１０４Ａ６に入射する光は外側面１０４Ａ６で全反射するように構成されている。なお、外側面１０４Ａ６に反射膜を形成することによって反射面を構成してもよい。つまり、外側面１０４Ａ６は、光入射面から外側面に入射する光を反射する反射面を有する。そのため、光入射面から入射した光が外側へ広がって出射されることを抑えることができ、入射側の光束の外径と出射側の光束の外径を同じにすることができる。したがって、プリズム１０４Ａからの光が、投影光学系の瞳面にある絞りで遮られる光量を低減させたり、後段の光学素子に入射しないで蹴られる光の量を低減させたりすることができる。つまり、プリズム１０４Ａからの光を用いて基板を露光する際の光利用効率の低下を抑えることができる。また、凹円錐面１０４Ａ１と凸円錐面１０４Ａ３の錐面が互いに同じ形状で、第１面と第２面が互いに平行であれば、光軸に対する入射光の角度と出射光の角度は同じで保存される。例えば、光軸に平行に入射した光は平行に出射する。

また、内側面１０４Ａ５は、凸円錐面１０４Ａ３から出射した光を反射する反射膜などで構成された反射面としている。内側面１０４Ａ５に反射膜を形成しなくても構わないが、反射膜を形成することにより、凸円錐面１０４Ａ３から射出した光が内側面１０４Ａ５で反射されて、プリズム１０４Ａから射出する光の光軸に対する角度が保存されつつ、光の広がりを抑えることができる。

仮に内側面１０４Ａ５に反射膜を構成すると、プリズム１０４Ａから射出する光はプリズム１０４Ａに入射する光に比べて広がりが抑えられる。そのため、プリズム１０４Ａの後段の光学系において、遮光される光量が減り、光の利用効率の低下をより抑えることができる。プリズム１０４Ａの寸法は、ｒｏ＝１７．５、ｒｉ＝１７．５、ｔ＝３５、ｄ＝５２．５（単位はｍｍ）であり、硝材は合成石英である。

例えば、光源側からプリズム１０４Ａの入射面に、図５（Ａ）に示すような強度分布の光が入射したとする。ただし光軸は、図５（Ａ）の座標原点を紙面に垂直に貫く方向であるとする。このとき、プリズム１０４Ａの射出面での光の強度分布は、図５（Ｂ）のように、輪帯形状になる。

仮に、プリズム１０４Ａを用いなかった場合、輪帯形状の光強度分布を作成するためには、図５（Ａ）に示す強度分布を開口絞りなどで輪帯状に切り出して用いる必要がある。図５（Ａ）の強度分布を開口絞りで輪帯形状に切り出した場合の光強度分布を図５（Ｃ）に表す。

図５（Ｂ）と図５（Ｃ）の破線部で切った断面のエネルギー分布を図５（Ｄ）に示す。図５（Ｄ）の実線は図５（Ｂ）の場合であり、図５（Ｄ）の点線は図５（Ｃ）の場合である。これらを比較すると、図５（Ｂ）の場合（プリズム１０４Ａを用いた場合）の方が図５（Ｃ）の場合に比べて累積光エネルギーが６０％程度高い。

（実施例２）
次に、プリズム１０４の第２実施例を示す。本実施例のプリズム１０４は、実施例１で用いたプリズム１０４Ａを分割して構成した光学素子群１０４Ｂである。

図６に光学素子群１０４Ｂの光軸を含む断面図を示す。光学素子群１０４Ｂは、２つの光学素子１０４Ｂ１、１０４Ｂ２で構成されている。硝材には一例として合成石英を用いている。光学素子１０４Ｂ１（第１光学素子）は、円柱のオプティカルロッドの中心付近をくり抜いた形状を持つ。光学素子１０４Ｂ１は、プリズム１０４Ａの平面１０４Ａ２（第１面）及び平面１０４Ａ４（第２面）を底面及び上面とし、外側面１０４Ａ６を有する中空の円柱状のロッドである。光学素子１０４Ｂ２（第２光学素子）は、片側が凹円錐面で、もう片側が凸円錐面である円錐プリズムである。光学素子１０４Ｂ２の凹円錐面は凹円錐面１０４Ａ１、光学素子１０４Ｂ２の凸円錐面は凸円錐面１０４Ａ３と同じである。光学素子１０４Ｂ２は、光学素子１０４Ｂ１の中空部に配置されている。

光学素子群１０４Ｂは、照明光学系１００に対してプリズム１０４Ａと同様に配置でき、同等の効果が期待できる。

プリズム１０４Ａを製造する際、凹円錐面や凹円錐面の加工が難しい。また、プリズム１０４Ａにおいて、平面部と円錐面部は透過膜を着けることが望ましいが、均一な透過膜を着けるのが難しい。それに比べて、光学素子群１０４Ｂでは、光学素子１０４Ｂ１と光学素子１０４Ｂ２とを互いに独立して製作して組合せるため、上記の問題がなくなる。ゆえに、光学素子群１０４Ｂはプリズム１０４Ａより製造しやすく、製造歩留りが向上する。

また、光学素子群１０４Ｂは光学素子１０４Ｂ１と光学素子１０４Ｂ２とを接合させて構成するのが望ましい。このとき、光学素子１０４Ｂ１と光学素子１０４Ｂ２との接合面には、合成石英よりも屈折率の低い誘電体膜を、用いる光の波長と同程度の厚みで形成してもよい。この場合、光学素子１０４Ｂ１と光学素子１０４Ｂ２との境界部で、光は全反射され、光のエネルギーは保たれる。

（実施例３）
次に、プリズム１０４の第３実施例を示す。本実施例のプリズム１０４は、実施例１で用いたプリズム１０４Ａを分割して構成した光学素子群１０４Ｃである。分割の仕方が光学素子群１０４Ｂと異なる。

図７に光学素子群１０４Ｃの光軸を含む断面図を示す。光学素子群１０４Ｃは、２つの光学素子１０４Ｃ１、１０４Ｃ２で構成されている。硝材には一例として合成石英を用いている。光学素子１０４Ｃ１（第４光学素子）は、円柱のオプティカルロッドの中心付近をくり抜いた形状を持ち、光射出面側にプリズム１０４Ａの平面１０４Ａ４（第２面）を有し、外側面１０４Ａ６の一部を有する中空の円柱ロッドである。光学素子１０４Ｃ２（第３光学素子）は、プリズム１０４Ａの凹円錐面１０４Ａ１と、平面１０４Ａ２（第１面）と、凸円錐面１０４Ａ３と、外側面１０４Ａ６の一部を有するプリズムである。光学素子１０４Ｃ１は、光学素子１０４Ｃ２の凸円錐面１０４Ａ３を自身の中空内に配置している。

光学素子群１０４Ｃは、照明光学系１００に対してプリズム１０４Ａと同様に配置でき、同等の効果が期待できる。実施例２と同様に、光学素子群１０４Ｃもまた、プリズム１０４Ａより製造しやすいといえる。

また、プリズム１０４Ａの内側面１０４Ａ５と同様に、光学素子１０４Ｃ１の内側面に反射膜を施す場合、光学素子群１０４Ｃが複数の光学素子で構成されていることでプリズム１０４Ａより蒸着しやすい。また、光学素子１０４Ｂ１の内側面の一部分に蒸着するより、光学素子１０４Ｃ１の内側面の全面に反射膜を蒸着する方がより簡単に行える。

（実施例４）
次に、プリズム１０４の第４実施例を示す。本実施例のプリズム１０４は、実施例１で用いたプリズム１０４Ａを分割して構成した光学素子群１０４Ｄである。

図８に光学素子群１０４Ｄの光軸を通る断面図を示す。光学素子群１０４Ｄは、３つの光学素子１０４Ｃ１、１０４Ｂ２、１０４Ｄ１で構成されている。

光学素子１０４Ｃ１は実施例３で示した光学素子である。光学素子１０４Ｂ２は実施例２で示した光学素子である。光学素子１０４Ｄ１は、プリズム１０４Ａの平面１０４Ａ２（第１面）を有し、外側面１０４Ａ６の一部を有する中空の円柱ロッドである。

プリズム１０４のその他の光学素子群の例として、光学素子１０４Ｃ１を円柱の中心軸を通る断面で２分割もしくは４分割したものなど、他にも様々な分割方法で分割したものが適用可能である。

このようなプリズムや光学素子群を用いてプリズム１０４を構成することにより、輪帯照明などの変形照明においても、光の利用効率の低下を抑えて、被照射面の照度を減らさないようにすることができる。

なお、プリズム１０４に円錐面を用いたが角錐面でも構わず、円や角の凹錐面と凸錐面を構成すればよい。プリズム１０４の側面が円柱であったが角柱でも構わない。

なお、例えば、投影光学系による光の取り込み量を大きくするために、瞳面にある開口絞りの開口径を拡大することが考えられる。しかし、開口絞り５の開口径を拡大すると投影光学系の開口数（ＮＡ）が拡大して焦点深度が減少するため、露光装置のプロセスマージンが失われてしまう。

（実施例５）
次に、プリズム１０４の第５実施例を示す。図１４に、プリズム１０４Ｅの光軸を含む面で切った断面図と右側から見た側面図を示す。プリズム１０４Ｅは、光学素子１０４Ｅ１と光学素子Ｅ２を含む。光学素子１０４Ｅ１は、円凹錐面１０４Ｅ１１と、円凸錐面１０４Ｅ１２と、円凹錐面１０４Ｅ１１の外周と円凸錐面１０４Ｅ１２の外周をつなぐ外側面１０４Ｅ１３を有する。光学素子１０４Ｅ２は、中空の柱状の部材であって、内側面１０４Ｅ２２を有する。内側面１０４Ｅ２２には反射膜が着けられている。内側面１０４Ｅ２２は、円凸錐面１０４Ｅ１２を囲むように配置された円柱の側面である。光線１Ｅは、円凹錐面１０４Ｅ１１に入射して、光学素子１０４Ｅ１中を進み、円凸錐面１０４Ｅ１２から出射する。光線２Ｅは、円凹錐面１０４Ｅ１１に入射して、光学素子１０４Ｅ１中を進み、円凸錐面１０４Ｅ１２から出射し、さらに、内側面１０４Ｅ２２で反射されて、プリズム１０４Ｅから出射する。つまり、光軸に対して外側方向に角度をもって円凹錐面１０４Ｅ１１に入射した光線２Ｅは、円凸錐面１０４Ｅ１２を出射した後、内側面１０４Ｅ２２で反射されて内側方向に向いて出射する。光線３Ｅは、円凹錐面１０４Ｅ１１に入射して、光学素子１０４Ｅ１中を進む途中で外側面１０４Ｅ１３で全反射され、円凸錐面１０４Ｅ１２から出射する。このように、外側面１０４Ｅ１３は、光を全反射する反射面の機能を有する。光線３Ｅは、円凹錐面１０４Ｅ１１で外側方向に屈折されて、外側面１０４Ｅ１３で全反射されることにより、内側方向に進む。したがって、外側面１０４Ｅ１３と内側面１０４Ｅ２２を有することにより、プリズム１０４Ｅから出射する光は光の広がりを抑えられる。円凹錐面１０４Ｅ１１と円凸錐面１０４Ｅ１２の錐面が同じ形状で、外側面１０４Ｅ１３と内側面１０４Ｅ２２が光軸に平行であれば、出射光は入射光と同等の角度をもって出射される。

（実施形態２）
図９を用いて、本発明の第２実施形態に係る投影露光装置の構成について説明する。図中で使用する同一の符号は共通とし、一部説明は省略する。

照明光学系は、実施形態１のプリズム１０４Ａと、図１０に示す六角柱のオプティカルロッド１１４と、図１１に示すプリズム１０６を有する。また、これらの光学部材を光路内に出し入れして、１つの光学部材を選択的に光路内に配置するプリズムチェンジャー１１２を有する。

プリズム１０６は、図１１（Ａ）に示すように、光入射面に、外側の凸円錐面１０６１と、内側の凸円錐面１０６２を有する。また、光出射面に凹円錐面１０６３を有し、中心付近は中空である。図１１（Ｂ）にプリズム１０６を通過する光線を表す。凸状の円錐面を入射面に、凹状の円錐面を出射面側に配置すると、光線４は、凸円錐面１０６１に入射して光軸Ｏにより近づくことになる。しかし、光線５や光線６のように光線の通過する領域が中抜けになっていて屈折面がない場合、図のように光線の進み方は影響を受けない。これにより、プリズム１０６を用いると、入射光束に比べて、射出する光束の径を小さく抑えることができる。

照明光学系の瞳面に形成される光強度分布（有効光源分布）の広がりを小さくしたい場合、有効光源分布の外周部分をσ絞りなどでカットする必要があるが、その際、光の利用効率が落ちてしまう。しかし、プリズム１０６を用いることで、有効光源形状を小さくすることができ、光利用効率の低下を抑えることができる。

また、照明光学系は、フライアイ光学系１０９の射出面付近に、互いに開口形状が異なる複数のσ絞りを選択的に配置することができるσ絞りチェンジャー１１３を構成している。

図１２は、σ絞りチェンジャー１１３の概略図である。例えば、プリズムチェンジャー１１２を駆動させ、光路内にオプティカルロッド１１４を配置した場合、σ絞り１１３Ａがフライアイ光学系１０９の射出面付近に配置されるようにσ絞りチェンジャー１１３を駆動させる。また、プリズムチェンジャー１１２を駆動させて光路内にプリズム１０４を配置させた場合、σ絞り１１３Ｂがフライアイ光学系１０９の射出面付近に配置されるようにσ絞りチェンジャー１１３を駆動させる。また、プリズムチェンジャー１１２を駆動させて光路内にプリズム１０６を配置させた場合、σ絞り１１３Ｃがフライアイ光学系１０９の射出面付近に配置されるようにσ絞りチェンジャー１１３を駆動させる。

本実施形態の投影露光装置は、プリズムチェンジャー１１２およびσ絞りチェンジャー１１３を用いて、複数種類の有効光源分布（照明条件）を形成することでき、マスクＭのパターンに応じて有効光源分布を選択してマスクＭを照明する。投影露光装置は、マスクＭのパターンを投影光学系ＰＯを介して基板Ｐに投影して基板Ｐを露光する。本実施形態の投影露光装置によれば、マスクＭのパターンに応じて、パターンの解像性能が高い有効光源分布を選択してマスクＭを照明し基板を露光することができ、生産性を向上させることができる。

本実施形態の投影露光装置は、基板Ｐに入射する光の角度分布（有効光源分布）を計測する計測器ＪＳを有する。計測器ＪＳは、基板を保持して移動する基板ステージＰＳ内に配置されている。計測器ＪＳは、直径１ｍｍ以下のピンホールが形成されたピンホール板と、ピンホールから１００ｍｍ程離れた位置にＣＣＤカメラを有する。基板Ｐに入射する光の角度分布を測定する際に、ピンホールが像面に位置するように計測器ＪＳを露光領域内に移動させ、ピンホールを透過した光分布をＣＣＤカメラで撮像する。ＣＣＤカメラによる撮像データを用いた基板Ｐに入射する光の角度分布を求めることができる。そして、求められた角度分布を用いた、基板Ｐに入射する光の角度分布が所望の角度分布となるように、プリズム１０４の位置や姿勢を調整する。また、計測器ＪＳは、投影光学系のテレセン調整にも使用されうる。

（実施形態３）
次に、前述の露光装置を利用したデバイス（半導体ＩＣ素子、液晶表示素子等）の製造方法を説明する。デバイスは、前述の露光装置を使用して、感光剤が塗布された基板（ウェハ、ガラス基板等）を露光する工程と、その基板（感光剤）を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。他の周知の工程には、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等が含まれる。本デバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。

Claims (13)

1. 光束の断面形状を変更する、プリズムを含む光学系を有し、被照明面を照明する照明光学系であって、
   前記プリズムは、光入射面と、光出射面と、前記光入射面側から前記光出射面側に延びる外側面とを有し、
   前記光入射面は凹錐面を有し、
   前記光出射面は凸錐面を有し、
   前記外側面は前記光入射面から前記外側面に入射する光を反射する反射面を有し、
   前記光入射面は、前記凹錐面の頂点を通る中心軸からみて前記凹錐面の外側にある第１面を有し、
   前記光出射面は、前記凸錐面の頂点を通る中心軸からみて前記凸錐面の外側にある第２面を有することを特徴とする照明光学系。
2. 前記照明光学系は、前記光入射面の前記凹錐面及び前記第１面に光が入射するように光を導くことを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
3. 前記プリズムは、
   前記第１面及び前記第２面を底面及び上面とし、前記外側面を有する中空の柱状の光学素子と、
   前記光学素子の中空部にある、前記凹錐面と前記凸錐面を有する光学素子と、で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明光学系。
4. 前記プリズムは、
   前記凹錐面と前記第１面と前記凸錐面と前記外側面を有する光学素子と、
   前記凸錐面を中空内に配し、前記第２面と、前記外側面を有する中空の柱状の光学素子と、で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明光学系。
5. 光束の断面形状を変更する、プリズムを含む光学系を有し、被照明面を照明する照明光学系であって、
   前記プリズムは、光入射面と、光出射面と、前記光入射面側から前記光出射面側に延びる外側面とを有し、
   前記光入射面は凹錐面を有し、
   前記光出射面は凸錐面を有し、
   前記外側面は前記光入射面から前記外側面に入射する光を反射する反射面を有し、
   前記プリズムを含む光学系は、前記凸錐面から出射した光を反射する反射面を有することを特徴とする照明光学系。
6. 前記凸錐面から出射した光を反射する反射面は、前記凸錐面を囲むように配置された円柱状の側面に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の照明光学系。
7. 光束の断面形状を変更する、プリズムを含む光学系を有し、被照明面を照明する照明光学系であって、
   前記プリズムは、光入射面と、光出射面と、前記光入射面側から前記光出射面側に延びる外側面とを有し、
   前記光入射面は凹錐面を有し、
   前記光出射面は凸錐面を有し、
   前記外側面は前記光入射面から前記外側面に入射する光を反射する反射面を有し、
   前記プリズムを含む光学系は、
   前記凹錐面と前記凸錐面と前記外側面を有する光学素子と、
   内側面に前記凸錐面から出射した光を反射する反射面が形成された、中空の柱状の光学素子とで構成されていることを特徴とする照明光学系。
8. 前記反射面は、前記光入射面から入射する光を全反射することを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の照明光学系。
9. 前記反射面は反射膜が形成された面であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の照明光学系。
10. 前記プリズムを含む光学系は複数の光学素子を接合して構成され、
    前記複数の光学素子の接合面に、屈折率が前記複数の光学素子より低い膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の照明光学系。
11. 前記プリズムを含む光学系から出射される光束の外径は前記プリズムを含む光学系に入射する光束の外径と同じであることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の照明光学系。
12. マスクを照明する請求項１乃至１１の何れか１項に記載の照明光学系と、前記マスクのパターンの像を基板に投影する投影光学系とを有する露光装置。
13. 請求項１２に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、該露光された基板を現像する工程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。