JP2014110385A - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光路を折り曲げる反射面が温められることに起因する光路の変化を抑えることができる露光装置を提供する。
【解決手段】 マスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学系とを有する露光装置において、前記照明光学系と前記投影光学系との少なくとも一方において、光路を折り曲げる光学部材を有し、前記光学部材は、入射面と、前記入射面から入射した光を全反射する反射面と、前記反射面で反射された光を出射する出射面とを有し、前記入射面に入射する主光線を、前記反射面に入射する際の入射角が臨界角より大きくなるように前記入射面で屈折させることにより、前記反射面は前記入射面から入射した光を全反射する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、露光装置およびデバイス製造方法に関する。

ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）の液晶パネルの製造には露光装置が使用されている。図１に従来の露光装置の概略断面図を示す。露光装置は、照明光学系１０１は、不図示の光源からの光を用いて、パターンが形成されたマスク１０２を照明する。照明光学系１０１は光束断面が円弧状の照明領域を形成し、マスクを円弧状の照明領域で照明する。図１において台形状に示される台形ミラー１０３は上面と下面に平面反射面を有し、マスク１０２からの光が台形ミラー１０３の上面反射面で反射される。さらに、凹面ミラー１０４、凸面ミラー１０５、凹面ミラー１０４、台形ミラー１０３の下面反射面の順に反射される。台形ミラー１０３の上面と下面の反射面には、誘電体多層膜や金属膜などの反射膜が形成されており、反射面にて入射光の光路を９０度曲げるように光を反射している。台形ミラー１０３、凹面ミラー１０４および凸面ミラー１０５は投影光学系を構成し、マスク１０２に描かれたパターンの像を、フォトレジストが塗布された基板１０６に投影する。基板１０６上のレジストに形成された潜像は、後の工程において現像、加工され、基板１０６上にパターンが形成される。

台形ミラーと同等の機能を有する直角プリズムＰ１、Ｐ２を用いた投影光学系が特許文献１に記載されている。特許文献１には、直角プリズムの裏面に反射膜を形成し、直角プリズムの反射膜ですべての入射光が反射されることが記載されている。

特開２００５−２４８１４号公報

台形ミラー１０３、および、特許文献１に記載の直角プリズムの反射面には反射膜が形成されており、反射膜に露光光が照射されると露光熱の吸収によって温められる。反射膜が温められると熱変形を起こしたり、反射面付近の光路内における空気の屈折率が変化したりすることによって、光路が変化して、投影光学系のフォーカスが変動したり、ディストーションが悪化したりする。

温められたミラーに気体を吹き付けて冷却する方法も知られているが、冷却性能に限度があり、少なくとも光路が変化し、フォーカス変動やディストーションが生じてしまう。近年、露光装置の高精度化に伴い、フォーカス変動やディストーションの許容範囲が小さくなり、このようなフォーカス変動やディストーション悪化をさらに抑える必要性が高まっている。

また、マスクを照明する照明光学系内に、光路を折り曲げる機能を有し、反射膜で形成されたミラーが配置される場合にも、そのミラーに関して同様の問題が生じうる。

そこで、本発明は、光路を折り曲げる反射面が温められることに起因する光路の変化を抑えることができる露光装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の第１側面としての露光装置は、マスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学系とを有する露光装置において、前記照明光学系と前記投影光学系との少なくとも一方において、光路を折り曲げる光学部材を有し、前記光学部材は、入射面と、前記入射面から入射した光を全反射する反射面と、前記反射面で反射された光を出射する出射面とを有し、前記入射面に入射する主光線を、前記反射面に入射する際の入射角が臨界角より大きくなるように前記入射面で屈折させることにより、前記反射面は前記入射面から入射した光を全反射することを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明の第２側面としての露光装置は、マスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学系とを有する露光装置において、前記照明光学系と前記投影光学系との少なくとも一方において、光路を直角に折り曲げる光学部材を有し、前記光学部材は、入射面と、前記入射面から入射した光を全反射する反射面と、前記反射面で反射された光を出射する出射面とを有し、前記入射面と前記反射面との成す角度および前記反射面と前記出射面との成す角度は４５度より大きく、前記入射面に入射する主光線は前記入射面に垂直に入射し、前記出射面において、前記入射面に入射して前記反射面で全反射された主光線を屈折させることにより、前記光学部材に入射する光の光路を直角に折り曲げることを特徴とする。

本発明によれば、光路を折り曲げる反射面が温められることに起因する光路の変化を抑えることができる。

従来の露光装置の概略断面図である。 第１の実施形態における露光装置の概略断面図である。 第１の実施形態におけるプリズム３の構成図である。 直角プリズムの構成図である。 第１の実施形態のプリズム３と光路を示す図である。 第１の実施形態のプリズム３に入射する光線を示す図である。 第１の実施形態におけるプリズム６の構成図である。 第２の実施形態における露光装置の概略断面図である。 第３の実施形態における露光装置の概略断面図である。 第４の実施形態における露光装置の概略断面図である。 第５の実施形態における露光装置の概略断面図である。 プリズムの変形例を示す図である。 プリズムの変形例を示す図である。 プリズムの変形例を示す図である。 プリズムの変形例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

（実施形態１）
図２は、第１の実施形態における露光装置の概略断面図である。露光装置は、不図示の光源からの光を用いてマスク２を照明する照明光学系１と、プリズム３、６、凹面ミラー４、凸面ミラー５および開口絞り８を有する投影光学系とを含む。投影光学系は、マスク２のパターンの像を基板上に投影して、基板７を露光する。点線で示す光線は軸上の主光線を表す。プリズム３は、マスク２が配置される物体面と投影光学系の瞳面（開口絞り）との間の光路に配置され、マスク２からの光の光路を折り曲げる投影用光学部材（物体側光学部材）であって、凹面ミラー４に光を導く。プリズム６は凹面ミラー４からの光の光路を折り曲げて、基板７に光を導く投影用光学部材（像側光学部材）である。

図２は照明光学系の光軸と投影光学系の光軸を含む平面における露光装置の断面図（ｙｚ断面図）であり、互いに直交するｘｙｚ座標系で示されている。凹面ミラー４と凸面ミラー５は結像光学系を構成しており、凹面ミラー４の曲率中心と凸面ミラー５の曲率中心を通る光軸はｙ方向であり、照明光学系の出射側の光軸はｚ方向である。マスク２および基板７はｘｙ平面に配置され、不図示のステージによりｙ方向に移動され、基板７の露光が行われる。基板７を保持、移動するステージを制御することにより、基板７は投影光学系のベストフォーカス位置に位置決めされながら露光される。

本実施形態においては、図１に示す従来の露光装置において光路を折り曲げる台形ミラー１０３の代わりにプリズム３、６を用いている。プリズム３の断面図を図３に示す。プリズム３はガラスなど光を透過する硝材で形成されている。プリズム３は入射面３１と、入射面から入射した光を反射する反射面３２と、反射面からの光を出射する出射面３３とを有する。図３は、入射面３１、反射面３２および出射面３３に垂直な面（ｙｚ平面）における断面図である。プリズム３はこの断面において頂角がβ度、底角がα度の二等辺三角形の断面形状を有する三角柱である。プリズム３の入射面３１は、マスク２が配置される物体面（ｘｙ平面）に平行な仮想の面３０に対して傾いており、入射面３１と反射面３２とが成す角度αは４５度よりも大きい。また、プリズム３の出射面３３と反射面３２とが成す角度もαであり、４５度よりも大きい。また、プリズム３の入射面３１と出射面３３とが成す角度βは９０度よりも小さい。反射面３２には、誘電体多層膜や金属膜などの反射膜は形成されておらず、反射面３２において所定の臨界角以上の入射角で入射する光を全反射して、出射面３３に導く。反射面３２に反射膜を形成してしまうと、露光光の熱の吸収によって反射面３２が温められ、反射面３２が変形したり、反射面３２周囲の媒質の屈折率が変動したりして、光路が変化してしまう。そのため、本実施形態では、反射面３２に反射膜を形成しておらず、露光光の熱に起因する光路変化を抑える構成としている。

まず、図３において点線で示した直角二等辺三角形を有する直角プリズムを用いた場合を説明する。図４に直角プリズムと、直角プリズムに入射する光線を示す。直角プリズムは、マスク２が配置される物体面（ｘｙ平面）に平行に配置された入射面１３１と、入射面に対して４５度の角度を成す反射面１３２と、入射面１３１に対して垂直な出射面１３３とを有する。直角プリズムは、入射面１３１、反射面１３２および出射面１３３に垂直な断面において直角二等辺三角形の断面形状を有する三角柱である。反射面１３２には反射膜は形成されていない。

照明光学系１の出射側の光軸はｚ軸方向であり、照明光学系１からの主光線がマスク２に垂直（ｚ軸方向）に入射する。図４には、入射面１３１のある位置において垂直（ｚ方向）に入射する主光線Ｌ２、斜めに入射する周辺光線Ｌ１、Ｌ３が示されている。光線Ｌ１は点線で、光線Ｌ２は１点鎖線で、光線Ｌ３は実線で示されている。反射面１３２では所定の臨界角以上の入射角で入射する光が全反射し、臨界角より小さい入射角で入射する光は一部が反射し、大部分が透過する。臨界角は、硝材の屈折率と外気の屈折率の値で決まる。プリズムの硝材がガラス（石英）だとすると、全反射の臨界角は約４２．７度である。光線Ｌ２は入射面１３１に垂直に入射し、反射面１３２に４５度の入射角で入射する。そのため、光線Ｌ２は反射面１３２で全反射される。光線Ｌ１は、入射面１３１にある角度をもって入射するので入射面１３１で屈折し、反射面１３２において臨界角より大きな入射角で入射するので、全反射される。光線Ｌ３は入射面１３１で屈折し、反射面１３２において臨界角より小さい入射角で入射する。そのため、反射面１３２における光線Ｌ３の入射角が臨界角より小さいと、大部分の光が反射面１３２を透過してしまう。反射面１３２で反射された光線Ｌ３の一部の光が直角プリズムの出射面１３３を透過して、凹面ミラー４で反射され、開口絞り８の開口を透過して、凸面ミラー５で反射する場合には、光線Ｌ３は投影光学系の結像に寄与する光である。その場合、光線Ｌ３の大部分が反射面１３２で透過してしまうと、基板７上に投影されるパターン像のコントラストの低下や、像の均一性悪化など像質の低下につながる。したがって、開口絞り８の開口を透過して、投影光学系の結像に寄与する光が反射面１３２において透過せず、全反射されることが望ましい。

そのため、本実施形態のプリズム３は図３に示す構成としている。プリズム３による光の屈折、反射のようすを図５に示す。垂直（ｚ方向）に進む主光線Ｌ２２、斜めに進む周辺光線Ｌ２１、Ｌ２３が示されている。光線Ｌ２１は点線で、光線Ｌ２２は１点鎖線で、光線Ｌ２３は実線で示されている。なお、直角プリズムの仮想の点線も示されている。

プリズム３、マスク２が配置される物体面（ｘｙ平面）に平行な平面に対して傾いている入射面３１と、ｙ軸またはｚ軸に対して４５度の角度を成す反射面３２を有する。さらに、プリズム３は、光学部材から出射された光が入射される凹面ミラー４、凸面ミラー５からなる結像光学系の光軸に垂直な平面（ｘｚ平面）に対して傾いている出射面３３を有する。

光線Ｌ２１、Ｌ２２は、入射面３１で屈折し、反射面３２に臨界角よりも大きな角度で入射している。そのため、プリズム３の硝材がガラス（石英）の場合には、光線Ｌ２１、Ｌ２２は反射面３２において全反射される。光線Ｌ２３は、入射面３１で屈折し、反射面３２において臨界角よりも大きな入射角度で入射し、全反射される。したがって、入射面３１に入射する主光線を、反射面３２に入射する際の入射角が臨界角より大きくなるように、入射面３１で屈折させることにより、反射面３２は入射面３１から入射した光を全反射する。また、周辺光線についても同様に、入射面３１で光を屈折させることにより、反射面３２に入射する光の入射角を臨界角より大きくし、各光線を全反射させる。そして、反射面３２で反射された各光線は出射面３３から出射される。出射面３３において、入射面３１に入射して反射面３２で全反射された主光線Ｌ２２を屈折させており、プリズム３は、主光線Ｌ２２の光路を直角に折り曲げている。

入射面３１と反射面３２とが成す角度α、および、入射面３１と出射面３３とが成す角度βについて説明する。プリズム３から出射された主光線Ｌ２２は、開口絞り８の中心を通るように設定されている。開口絞り８の開口の境界（最外径）を通る光が、プリズム３から出射された光線Ｌ２１およびＬ２３であるとすると、反射面３２において入射角が最も小さいのは光線Ｌ２３である。よって、光線Ｌ２３が反射面３２において全反射されれば、開口絞り８を透過して、投影光学系の結像に寄与する光が反射面３２において全反射されることになる。したがって、光線Ｌ２３が全反射されるように、入射面３１と反射面３２とが成す角度α、および、入射面３１と出射面３３とが成す角度βを設定すればよい。

図６を用いて、プリズム３に入射する光線Ｌ２３が全反射されるための条件を説明する。仮想の直角プリズムの入射面３０に対するプリズム３の入射面３１の角度をθ３とする。また、仮想の直角プリズムの入射面３０に垂直な線と光線Ｌ２３の入射光との成す角をθ１、仮想の直角プリズムの入射面３０に垂直な線と入射面３１で屈折した光線Ｌ２３との成す角をθ２とする。つまり、入射面３１において、光線Ｌ２３の入射角がθ１＋θ３、光線Ｌ２３の屈折角がθ２＋θ３である。スネルの法則から、空気の屈折率ｎ１、プリズム３の屈折率をｎ２、とすると、

が成り立つ。θ３について解くと、

となる。

また、光線Ｌ２３が反射面３２に入射する際の入射角をθ４とすると、光線Ｌ２３が全反射される際の境界条件は、ｎ１＝ｎ２×ｓｉｎθ４ｄの場合である。θ４ｄは全反射の臨界角である。つまり、

の場合に、光線Ｌ２３は反射面３２で全反射される。

θ２とθ４の間には、θ２＋θ４＝４５度の関係があるため、数式２は数式４のように置き換えられる。

光線Ｌ２３は、開口絞り８の開口の境界（最外径）を通る光なので、θ１は、開口絞りの開口径、または、開口径から決まる投影光学系の開口数ＮＡの設計値によって決まり、既知の値である。ｎ１、ｎ２も既知である。したがって、θ１、ｎ１、ｎ２の値を数式３および数式４に代入して、数式３、４を満たすように、θ３を計算することができる。なお、境界条件ｎ１＝ｎ２×ｓｉｎθ４ｄを満たす場合の臨界角θ４ｄを数式４に代入してθ３の境界値θ３ｄを得られる。θ３が境界値θ３ｄよりも大きければ、光線Ｌ２３が反射面３２において全反射される。プリズム３の底角αはθ３＋４５度、頂角βは１８０度−２×αであるので、θ３が定まれば、α、βの角度が定まる。

以上のようにして、開口絞りの開口径（投影光学系のＮＡ）、空気の屈折率ｎ１、プリズム３の屈折率ｎ２、を用いて、投影光学系の結像に寄与する光が反射面３２において全反射されるように、プリズム３の角度α、βを設定することができる。

本実施形態においては、投影光学系のＮＡを０．０８、空気の屈折率ｎ１を１、プリズム３の屈折率ｎ２を１．４７として計算すると、θ３は３．８度であり、αが４８．８度、βが８２．４度となる。

投影光学系の瞳面と基板７が配置される像面との間の光路に配置され、凹面ミラー４からの光の光路を折り曲げるプリズム６も、プリズム３と同様の構成をしている。プリズム６は、凹面ミラー４と凸面ミラー５の光軸（ｙ軸）に関してプリズム３を線対称に配置した構成となっている。プリズム６の構成を図７に示す。プリズム６は入射面６１、反射面６２および出射面６３を有する。出射面６３は、基板が配置される像面（ｘｙ平面）に平行な、仮想の直角プリズムの入射面６０に対して傾いており、反射面６２と出射面６３との成す角度αは４５°よりも大きい。入射面６１は、プリズム６よりも前段の凹面ミラー４、凸面ミラー５からなる結像光学系の光軸に（ｙ軸）に垂直な平面に対して傾いており、反射面６２と入射面６１との成す角度αは４５°よりも大きい。また、入射面６１と出射面６３との成す角βは９０度よりも小さい。角度α、βは、プリズム３と同様に、投影光学系の結像に寄与する光の全てが反射面６２において全反射されるように設定される。

以上のように、プリズム３、６の反射面において反射膜を形成せずに、投影光学系の結像に寄与する光を全反射させることによって、露光の際に光路を折り曲げる反射面が温められることに起因する光路の変化を抑えることができる。

なお、光源からの光の波長帯域が広い場合には、プリズム３や６において色収差が生じるが、その場合には投影光学系内に、生じた色収差を補正する補正光学系を設ければよい。例えば、凸面ミラー５の前にレンズを配置することによって色収差を補正することができる。

また、投影光学系内にディストーションや倍率を補正する補正用光学系を配置しても構わない。例えば、マスク２とプリズム３との間の光路や、プリズム６と基板７との間の光路に補正用光学系を配置することができる。

本実施形態では、マスク２（マスクステージ）と凹面ミラー４との間の光路にプリズム３を配置し、凹面ミラー４と基板７（基板ステージ）との間の光路にプリズム６を配置する形態について説明した。ただし、一方の光路内にはプリズムを配置し、他方の光路内には従来と同様の平面ミラーを配置しても、従来よりも良い上記効果を奏することができる。

また、上記で説明したプリズムの各面は平面であるが、光が入射しない領域など必要のない領域においては平面でなくても構わない。また、入射面や出射面に反射防止の膜や構造体を設けても構わない。

プリズム３の反射面には、マスクで回折された回折光が入射し、マスクのパターンによって、様々な角度で光が入射する。そのため、プリズム３の反射面において、結像に寄与しない、入射角が小さい光の一部が透過してしまう。そのため、プリズム３の反射面を透過した光がプリズム６に入射することがないように、プリズム３の反射面を透過した光を遮光または吸収する部材を配置することが望ましい。

（実施形態２）
次に、第２の実施形態を説明する。図８に、本実施形態における露光装置の概略断面図を示す。本実施形態において、第１の実施形態と構成が同じものについては説明を省略する。

本実施形態では、第１の実施形態のプリズム３、６の代わりに、プリズム２３０、２６０を用いる。プリズム２３０は、入射面２３１、反射面２３２、出射面２３３を有する。反射面２３２には反射膜は形成されておらず、反射面２３２において、臨界角以上の入射角で入射する光を全反射する。入射面２３１と反射面２３２との成す角度および反射面２３２と出射面２３３との成す角度は４５度より大きい。

入射面２３１は、マスクが配置される物体面（ｘｙ平面）に平行となるように配置されている。照明光学系１からの主光線（点線）は、入射面２３１に垂直に入射する。反射面２３２は、ｙ軸に対して成す鋭角が４５度より大きな角度となっている。そのため、点線で示す主光線は反射面２３２において臨界角よりも大きな入射角度で入射しているため全反射される。反射面２３２で全反射された主光線は出射面２３３で屈折され、屈折した主光線がｙ軸と平行になるように、出射面２３３と反射面２３２との角度が設定されている。出射面２２３３において、入射面２３１に入射して反射面２３２で全反射された主光線を屈折させることにより、プリズム２３０に入射する光の光路を直角に折り曲げている。

また、投影光学系の結像に寄与する光であって、入射面２３１に斜めに入射した光も反射面２３２で全反射されるように、反射面２３２の角度が設定されている。プリズム２３０の頂角、底角は、以上のような各面の角度の設定に基づいて構成されており、頂角は９０度より小さく、底角は４５度より大きくなっている。なお、２つの底角は必ずしも同じではなく、各種条件により定まり、互いに異なる場合もある。

プリズム２６０は、プリズム２３０と同様の構成をしており、凹面ミラー４と凸面ミラー５の光軸（ｙ軸）に関してプリズム２３０を線対称に配置した構成となっている。点線で示す主光線はプリズム２６０の入射面２６１に斜めに入射し、反射面２６２で全反射され、出射面２６３に垂直に出射して、基板７に導かれる。

本実施形態によれば、プリズム２３０、２６０の反射面において、反射膜を形成せずに、全反射させることによって、露光の際に光路を折り曲げる反射面が温められることに起因する光路の変化を抑えることができる。

（実施形態３）
次に、第３の実施形態を説明する。図９に、本実施形態における露光装置の概略断面図を示す。本実施形態において、第１の実施形態と構成が同じものについては説明を省略する。

本実施形態では、照明光学系内にプリズムを用いている。本実施形態の照明光学系３０１は、光路を途中で折り曲げる構成を採っており、光路を折り曲げるためにプリズム３３０（照明用光学部材）を用いている。プリズム３３０の構造としては上記の実施形態で説明したプリズムと同様の構造とすることができる。つまり、プリズム３３０の反射面において照明光が全反射されるように構成されている。プリズム３３０の出射面から出射された主光線はプリズム３３０から出射した光が入射する光学系３３１の光軸に平行に進行する。照明光学系３０１からの照明光でマスク２が照明され、マスク２からの光は、台形ミラー３０３の反射面、凹面ミラー４および凸面ミラー５で反射され、基板７に導かれる。

本実施形態によれば、照明光学系内の光路を折り曲げる部分において、全反射プリズムを用いることで、照明光の熱吸収に起因する照明光学系の光路の変化を抑えることができる。

（実施形態４）
次に、第４の実施形態を説明する。図１０に、本実施形態における露光装置の概略断面図を示す。点線で示す光線は主光線を表す。本実施形態において、第１の実施形態と構成が同じものについては説明を省略する。

本実施形態では、第１の実施形態のプリズム３の代わりに、直角プリズム４３０を用いる。直角プリズム４３０は、入射面４３１、反射面４３２、出射面４３３を有する。直角プリズム４３０は、入射面４３１、反射面４３２および出射面４３３に垂直な断面において直角二等辺三角形の断面形状を有する三角柱である。つまり、入射面４３１と反射面４３２との成す角、および、反射面４３２と出射面４３３との成す角は４５度であり、入射面４３１と出射面４３３との成す角が直角（９０度）である。

反射面４３２には反射膜は形成されておらず、反射面４３２において臨界角以上の入射角で入射する光を全反射する。入射面４３１は、マスク２が配置される物体面（ｘｙ平面）に平行な面（２点鎖線で示される）に対して傾いている。出射面４３３は、直角プリズム４３０から出射された光が入射される結像光学系の光軸に垂直な平面に対して傾いている。

照明光学系からの光の主光線は、直角プリズム４３０から出射された光が入射される凹面ミラー４、凸面ミラー５からなる結像光学系の光軸に垂直な平面（ｘｚ平面）から傾いており、直角プリズム４３０の入射面４３１に斜めに入射する。このように斜めに入射することによって、反射面４３２に入射する際の入射角が臨界角より大きくなるように、入射面４３１で屈折させている。そして、反射面４３２において入射角が臨界角以上となり、反射面４３２において全反射される。反射面４３２において全反射された主光線は出射面４３３から出射され、後段の結像光学系の光軸（ｙ軸）に平行に進行する。出射面４３３がｘｚ平面に平行であると、出射面４３３から出射される光がｙ軸に平行にならないので、出射面４３３から出射される光がｙ軸に平行になるように、出射面４３３、つまり、直角プリズム４３０の配置角度が設定されている。

また、主光線よりもさらに傾いて入射する周辺光線であって、投影光学系の結像に寄与する光についても反射面４３２において全反射されるように、照明光学系１からの光の主光線の傾きが設定される。

照明光学系１からの光の主光線をｚ軸に対して傾かせる手段としては、照明光学系１内のテレセン調整部１１１を用いることができる。テレセン調整部は複数のレンズからなり、レンズをシフトすることによってテレセンを調整することができる。

テレセン調整部１１１は、軸上テレセンをずらすように調整して設定することにより、照明光学系１からの光の主光線を傾かせることができる。つまり、テレセン調整部１１１は、照明光学系１から出射される光の主光線が、直角プリズム４３０から出射された光が入射される凹面ミラー４、凸面ミラー５からなる結像光学系の光軸に垂直な平面に対して傾くように軸上テレセンを調整する。また、照明光学系１の射出側の光軸は垂直（ｚ軸）に限らず、ｚ軸に対して傾かせてもよい。

なお、凹面ミラー４と基板７との間の光路で光路を折り曲げる手段として、本実施形態では、従来の折り曲げミラー４６０を用いている。

以上のように、本実施形態においても、プリズム４３０の反射面において、反射膜を形成せずに全反射させることによって、露光の際に光路を折り曲げる反射面が温められることに起因する光路の変化を抑えることができる。

（実施形態５）
次に、第５の実施形態を説明する。図１１に、本実施形態における露光装置の概略断面図を示す。点線で示す光線は主光線を表す。本実施形態において、第１または第４の実施形態と構成が同じものについては説明を省略する。

本実施形態では、凹面ミラー４と基板７との間の光路で光路を折り曲げる手段として、直角プリズム５６０を採用している。

直角プリズム５６０は、凹面ミラー４と凸面ミラー５の光軸（ｙ軸）に関して、実施形態４と同様のプリズム４３０を線対称に配置した構成となっている。点線で示す主光線はプリズム５６０の入射面５６１に斜めに入射し、反射面５６２で全反射され、出射面５６３から出射され、基板７に導かれる。入射面５６１に入射する主光線を、反射面５６２に入射する際の入射角が臨界角より大きくなるように、入射面５６１で屈折させることにより、反射面５６２は入射面５６１から入射した光を全反射する。

出射面５６３は、マスク２が配置される物体面（ｘｙ平面）に対して傾いている。出射面５６３から出射された主光線に対して垂直に基板７（像面）が配置されている。つまり、基板７はｘｙ平面に対して斜め方向に移動されながら露光される。

本実施形態においても、プリズム４３０、５６０の反射面において、反射膜を形成せずに全反射させることによって、露光の際に光路を折り曲げる反射面が温められることに起因する光路の変化を抑えることができる。

（実施形態６）
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。

（その他の実施例）
プリズムの構成は上記説明したものに限定されず、図１２〜１５に示すプリズムでも構わない。図１２に示すプリズムは、複数の反射面を形成したプリズムである。主光線Ｌ１０は入射面５１０に入射し、第１の反射面５２０、第２の反射面５３０で全反射され、出射面５４０から出射される。入射面５１０は、仮想の直角プリズムの入射面５００に対して傾いており、入射面５１０と第１の反射面５２０との成す角は４５度よりも大きい。また、第２の反射面５３０と出射面５４０との成す角も４５度より大きい。なお、反射面は３つ以上でも構わない。ただし、偶数の反射面の場合には、出射面５３０から出射される光束形状は、従来の光束形状とは上下が反転するため、予め照明光学系において形成されるマスクの照明領域を反転しておく必要がある。

図１３に示す光学部材は、直角プリズム７００と楔７１１、７３１を組み合わせたものである。楔７１１の入射面７１０と、直角プリズム７００の反射面７２０との成す角は４５度よりも大きく、反射面７２０と楔７３１の出射面７３０との成す角も４５度よりも大きい。このような光学部材もプリズム３、６と同様の機能を有する。また、楔部材として、複数の楔の組で構成したものでも構わない。

図１４に示すプリズムは、図１２に示すプリズムの頂角を９０度にしたものである。このプリズムでも、入射面６１０と第１の反射面６２０との成す角は４５度よりも大きく、第２の反射面６３０と出射面６４０との成す角も４５度より大きい。第１の反射面６２０、第２の反射面６３０において主光線Ｌ１１が全反射される。図１５は、図１４に示すプリズムを２つに分割したプリズムである。

また、これらのプリズム（光学部材）において、光が入射しない部分、例えば、プリズムの頂角の端を、切り落としたような形状のプリズムでも構わない。

投影光学系は上記説明した、凹面ミラー及び凸面ミラーを有する投影光学系に限らず、レンズで構成された透過型投影系や、カタディオ投影系でも構わない。また、特開２００６−５１２６１８号公報等に記載のウィン−ダイソン（Ｗｙｎｎｅ−Ｄｙｓｏｎ）型の投影光学系でも構わない。特開２００６−５１２６１８号公報に記載のウィン−ダイソン型の投影光学系おいて、光路を折り曲げるプリズムが使用されているが、全反射については何ら記載がなく、当該プリズムは従来のプリズム、つまり、反射面に反射膜が形成されていると理解される。また、特開２００６−５１２６１８号公報に記載のウィン−ダイソン型の投影光学系おいて、照明光学系からの主光線はプリズムの入射面に垂直に入射され、入射面では屈折していない。つまり、プリズムの入射面において、反射面での入射角が臨界角より大きくなるように主光線を屈折していない。

本実施形態では、光路を直角に折り曲げるプリズムを説明したが、直角に限らず、投影光学系の様々な種類や構成に合わせて任意の角度で折り曲げても構わない。

以上、各実施形態について説明したが、個別の実施形態のみに限らず、各実施形態を組み合わせた形態も用いることができる。例えば、実施形態１と３を組み合わせ、前記照明光学系と前記投影光学系との少なくとも一方において上記のプリズムを有する形態でも構わない。

Claims (16)

1. マスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学系とを有する露光装置において、
   前記照明光学系と前記投影光学系との少なくとも一方において、光路を折り曲げる光学部材を有し、
   前記光学部材は、入射面と、前記入射面から入射した光を全反射する反射面と、前記反射面で反射された光を出射する出射面とを有し、
   前記入射面に入射する主光線を、前記反射面に入射する際の入射角が臨界角より大きくなるように前記入射面で屈折させることにより、前記反射面は前記入射面から入射した光を全反射することを特徴とする露光装置。
2. 前記光学部材は、前記出射面において、前記入射面に入射して前記反射面で全反射された主光線を屈折させることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記光学部材は光路を直角に折り曲げることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記光学部材は、前記入射面、前記反射面および前記出射面に垂直な断面において、前記入射面と前記反射面との成す頂角が９０度より小さく、底角が４５度より大きい二等辺三角形の断面形状を有するプリズムであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の露光装置。
5. 前記投影光学系は、凹面ミラーおよび凸面ミラーを有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の露光装置。
6. 前記投影光学系が前記光学部材としての投影用光学部材を有し、
   前記投影光学系は前記投影用光学部材で生じる色収差を補正する光学系を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の露光装置。
7. 前記投影光学系は、前記マスクが配置される物体面と前記投影光学系の瞳面との間の光路に配置される、前記光学部材としての物体側光学部材を有し、
   前記光学部材の入射面は、前記物体面に平行な平面に対して傾いていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の露光装置。
8. 前記投影光学系は、前記投影光学系の瞳面と前記基板が配置される像面との間の光路に配置される、前記光学部材としての像側光学部材を有し、
   前記像側光学部材の出射面は、前記像面に平行な平面に対して傾いていることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の露光装置。
9. 前記物体側光学部材の出射面は、前記凹面ミラーおよび前記凸面ミラーの光軸に垂直な平面に対して傾いていることを特徴とする請求項５を引用する請求項７に記載の露光装置。
10. 前記像側光学部材の入射面は、前記凹面ミラーおよび前記凸面ミラーの光軸に垂直な平面に対して傾いていることを特徴とする請求項５を引用する請求項８に記載の露光装置。
11. 前記投影光学系は、前記マスクが配置される物体面と前記投影光学系の瞳面との間の光路に配置される、前記光学部材としての物体側光学部材を有し、
    前記照明光学系から出射される光の主光線は、前記凹面ミラーおよび前記凸面ミラーの光軸に垂直な平面に対して傾いていることを特徴とする請求項５、請求項５を引用する請求項６乃至８の何れか１項、請求項９又は請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記照明光学系は、前記照明光学系から出射される光の主光線が、前記照明光学系の光軸に対して傾くように調整するテレセン調整部を有することを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記照明光学系が前記光学部材としての照明用光学部材を有することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の露光装置。
14. マスクを照明する照明光学系と、前記マスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学系とを有する露光装置において、
    前記照明光学系と前記投影光学系との少なくとも一方において、光路を直角に折り曲げる光学部材を有し、
    前記光学部材は、入射面と、前記入射面から入射した光を全反射する反射面と、前記反射面で反射された光を出射する出射面とを有し、
    前記入射面と前記反射面との成す角度および前記反射面と前記出射面との成す角度は４５度より大きく、
    前記入射面に入射する主光線は前記入射面に垂直に入射し、
    前記出射面において、前記入射面に入射して前記反射面で全反射された主光線を屈折させることにより、前記光学部材に入射する光の光路を直角に折り曲げることを特徴とする露光装置。
15. 前記投影光学系は、前記光学部材、凹面ミラー、凸面ミラーを有し、
    前記出射面から射出される主光線は、前記凹面ミラー及び前記凸面ミラーの光軸に対して平行であることを特徴とする請求項１４に記載の露光装置。
16. 請求項１乃至１５の何れか１項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。

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