JP2004146792A

JP2004146792A - 光学部材の保持装置、照明光学装置、露光装置および露光方法

Info

Publication number: JP2004146792A
Application number: JP2003208652A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Ikeda; 池田　正俊
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】光軸に沿って互いに近接して位置決めすべき一対の光学部材を安定的に且つ精度良く保持することのできる保持装置。
【解決手段】光軸に沿って互いに近接して位置決めされる第１光学部材（８ａ）と第２光学部材（８ｂ）とを保持する保持装置。第１光学部材を保持するための第１ホルダー（３１）と、第２光学部材を保持するための第２ホルダー（３２）とを備えている。第１ホルダーは、光軸方向に関して第２光学部材と重なり合わない部分を介して第１光学部材を保持し、第２ホルダーは、光軸方向に関して第１光学部材と重なり合わない部分を介して第２光学部材を保持している。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学部材の保持装置、照明光学装置、露光装置および露光方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に搭載される照明光学装置における一対の光学部材の保持に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束がフライアイレンズに入射し、その後側焦点面に多数の光源からなる二次光源を形成する。二次光源からの光束は、フライアイレンズの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コンデンサーレンズに入射する。開口絞りは、所望の照明条件（露光条件）に応じて、二次光源の形状または大きさを所望の形状または大きさに制限する。
【０００３】
コンデンサーレンズにより集光された光束は、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介してウェハ上に結像する。こうして、ウェハ上には、マスクパターンが投影露光（転写）される。なお、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の構成を有する露光装置では、開口絞りにおける光量損失を避けるために、所望の形状に近い形状を有する二次光源を形成することが必要である。このため、たとえばフライアイレンズを構成する微小レンズ要素のサイズを非常に小さく設定すること、すなわちマイクロフライアイレンズを用いることが考えられる。ただし、通常のマイクロフライアイレンズでは、各屈折面を二次元的な曲面状（球面状）に形成する必要があるため加工が困難であり、製造コストも高くなり易い。
【０００５】
そこで、通常のマイクロフライアイレンズに代えて、シリンドリカルレンズ群が形成された一対のフライアイ部材からなるマイクロフライアイレンズ、すなわちシリンドリカルマイクロフライアイレンズを用いることが提案されている。シリンドリカルマイクロフライアイレンズでは、各屈折面が二次元的な曲面状（球面状）に形成される通常のフライアイレンズとは異なり、各屈折面が一次元的な曲面状（円筒面状）に形成されるので加工が容易であり、ひいては製造コストを低減することができる。
【０００６】
しかしながら、シリンドリカルマイクロフライアイレンズでは、非常に薄い平行平面板状の形態を有する一対の光学部材（フライアイ部材）を光軸に沿って互いに非常に近接した状態で位置決めする必要がある。また、シリンドリカルマイクロフライアイレンズでは、一対の光学部材の位置決め（位置合わせ）および安定性について非常に高い精度が要求される。その結果、比較的大きなスペースを利用して金物で光学部材を挟むように保持する従来の保持機構では、シリンドリカルマイクロフライアイレンズを構成する一対の光学部材を安定的に且つ精度良く保持することが極めて困難である。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、光軸に沿って互いに近接して位置決めすべき一対の光学部材を安定的に且つ精度良く保持することのできる保持装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、照明瞳面において所定形状の二次光源を形成するためのオプティカルインテグレータを構成する一対の光学部材を安定的に且つ精度良く保持する保持装置を用いて、所望の照明条件の下で被照射面を良好に照明することのできる照明光学装置を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、所望の照明条件の下でマスクを良好に照明する照明光学装置を用いて、感光性基板に対するマスクパターンの良好な投影露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１発明では、光軸に沿って互いに近接して位置決めされる第１光学部材と第２光学部材とを保持する保持装置において、
前記第１光学部材を保持するための第１ホルダーと、前記第２光学部材を保持するための第２ホルダーとを備え、
前記第１ホルダーは、光軸方向に関して前記第２光学部材と重なり合わない部分を介して前記第１光学部材を保持し、
前記第２ホルダーは、光軸方向に関して前記第１光学部材と重なり合わない部分を介して前記第２光学部材を保持していることを特徴とする保持装置を提供する。
【００１１】
第１発明の好ましい態様によれば、前記第１光学部材および前記第２光学部材は長方形状の外形を有し、前記第１ホルダーおよび前記第２ホルダーは、前記長方形状の第１光学部材の長辺と前記長方形状の第２光学部材の長辺とが互いにほぼ直交するように前記第１光学部材および前記第２光学部材を保持している。また、前記第１ホルダーおよび前記第２ホルダーは、前記第１光学部材および前記第２光学部材の厚さを規定する一方の面を当接支持するための支持面と、他方の面を前記支持面に向かって付勢するための付勢部材とをそれぞれ有することが好ましい。この場合、前記支持面は、当該光学部材を当接支持するための互いに間隔を隔てて設けられた３つの島状支持面を有し、前記付勢部材は、前記３つの島状支持面に対応するように配置された３つの板バネを有することが好ましい。
【００１２】
また、第１発明の好ましい態様によれば、光軸方向における前記第１光学部材と前記第２光学部材との位置関係、光軸と直交する面内における前記第１光学部材と前記第２光学部材との位置関係、および光軸を中心とする前記第１光学部材と前記第２光学部材との回転位置関係の少なくとも１つを調整可能に、前記第１ホルダーと前記第２ホルダーとを連結するための連結部材をさらに備えている。この場合、前記第２ホルダーは前記第１ホルダーの少なくとも一部を収容する収容部を有し、前記連結部材は、光軸と直交する面内における前記第１光学部材と前記第２光学部材との位置関係を調整するために、前記第２ホルダーの収容部に前記第１ホルダーの少なくとも一部を収容した状態で光軸と直交する面内における所定方向に沿って前記第２ホルダーの収容部に螺合し且つ先端が前記第１ホルダーの外側面に当接するように構成されたネジ部材を有することが好ましい。また、前記連結部材は、光軸方向に沿った前記第１光学部材と前記第２光学部材との位置関係を調整するために、厚さが互いに異なる複数のワッシャ部材を有し、前記複数のワッシャ部材から選択された１つまたは複数のワッシャ部材を介して前記第１ホルダーと前記第２ホルダーとを連結することが好ましい。
あるいは、前記連結部材は、光軸と直交する面内における前記第１光学部材と前記第２光学部材との位置関係および光軸を中心とする前記第１光学部材と前記第２光学部材との回転位置関係を調整するために、光軸と直交する面内において作動する３つの駆動素子を介して前記第１ホルダーと前記第２ホルダーとを連結することが好ましい。また、前記連結部材は、光軸方向における前記第１光学部材と前記第２光学部材との位置関係、光軸と直交する第１軸線を中心とする前記第１光学部材と前記第２光学部材との回転位置関係、並びに光軸および前記第１軸線と直交する第２軸線を中心とする前記第１光学部材と前記第２光学部材との回転位置関係を調整するために、光軸方向に沿って作動する３つの駆動素子を介して前記第１ホルダーと前記第２ホルダーとを連結することが好ましい。
【００１３】
さらに、第１発明の好ましい態様によれば、前記第１光学部材および前記第２光学部材は石英ガラスで形成され、前記第１ホルダーおよび前記第２ホルダーは、インバー、セラミックまたはステンレス鋼で形成されている。あるいは、前記第１光学部材および前記第２光学部材は蛍石で形成され、前記第１ホルダーおよび前記第２ホルダーはアルミニウムで形成されていることが好ましい。
【００１４】
本発明の第２発明では、被照射面を照明する照明光学装置において、第１発明の保持装置によって保持された前記第１光学部材および前記第２光学部材が照明光路中に配置されていることを特徴とする照明光学装置を提供する。この場合、前記第１光学部材および前記第２光学部材は、照明瞳面において所定形状の二次光源を形成するためのオプティカルインテグレータを構成していることが好ましい。
【００１５】
本発明の第３発明では、第３発明の照明光学装置と、前記被照射面に配置されたマスクのパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１６】
本発明の第４発明では、第３発明の照明光学装置を介してマスクを照明し、照明された前記マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハ面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。なお、図１では、照明光学装置が輪帯照明を行うように設定されている。
【００１８】
図１の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１として、たとえば２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザー光源または１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザー光源を備えている。光源１からＺ方向に沿って射出されたほぼ平行光束は、Ｘ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ２ａおよび２ｂからなるビームエキスパンダー２に入射する。ビームエキスパンダー２に入射した光束は、図１の紙面内において拡大され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。
【００１９】
整形光学系としてのビームエキスパンダー２を介したほぼ平行な光束は、折り曲げミラー３でＹ方向に偏向された後、回折光学素子４を介して、アフォーカルズームレンズ５に入射する。回折光学素子４は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、回折光学素子４を介した光束は、アフォーカルズームレンズ５の瞳位置に円形状の光強度分布、すなわち円形状の断面を有する光束を形成する。
【００２０】
なお、回折光学素子４は、照明光路から退避可能に構成されている。回折光学素子４の照明光路からの退避および照明光路への設定は、制御系２１からの指令に基づいて動作する駆動系２２により行われる。アフォーカルズームレンズ５の倍率変化は、制御系２１からの指令に基づいて動作する駆動系２３により行われる。アフォーカルズームレンズ５を介した光束は、輪帯照明用の回折光学素子６に入射する。アフォーカルズームレンズ５は、回折光学素子４の発散原点と回折光学素子６の回折面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。
【００２１】
輪帯照明用の回折光学素子６は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する機能を有する。なお、回折光学素子６は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ４極照明用の回折光学素子６０や円形照明用の回折光学素子６１と切り換え可能に構成されている。４極照明用の回折光学素子６０および円形照明用の回折光学素子６１の構成および作用については後述する。ここで、輪帯照明用の回折光学素子６と４極照明用の回折光学素子６０と円形照明用の回折光学素子６１との間の切り換えは、制御系２１からの指令に基づいて動作する駆動系２４により行われる。
【００２２】
回折光学素子６を介した光束は、ズームレンズ７に入射する。ズームレンズ７の後側焦点面の近傍には、光源側から順に第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとからなるシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の入射面（すなわち第１フライアイ部材８ａの入射面）が位置決めされている。なお、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８は入射光束に基づいて多数光源を形成するオプティカルインテグレータとして機能するが、その詳細な構成、作用および保持機構については後述する。
【００２３】
上述したように、回折光学素子４を介してアフォーカルズームレンズ５の瞳位置に形成される円形状の光強度分布からの光束は、アフォーカルズームレンズ５から射出された後、様々な角度成分を有する光束となって回折光学素子６に入射する。一方、回折光学素子６は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、回折光学素子６を介した光束は、ズームレンズ７の後側焦点面に（ひいてはシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の入射面に）、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野を形成する。
【００２４】
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の入射面に形成される輪帯状の照野の外径は、ズームレンズ７の焦点距離に依存して変化する。このように、ズームレンズ７は、回折光学素子６とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に結んでいる。なお、ズームレンズ７の焦点距離の変化は、制御系２１からの指令に基づいて動作する駆動系２５により行われる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面には入射光束によって形成される照野と同じ輪帯状の多数光源（以下、「二次光源」という）が形成される。
【００２５】
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の後側焦点面に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、コンデンサー光学系９の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。マスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、感光性基板であるウェハＷ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。
【００２６】
本実施形態では、アフォーカルズームレンズ５の倍率が変化すると、輪帯状の二次光源の中心高さ（円形状の中心線の光軸ＡＸからの距離）が変化することなく、その幅（外径（直径）と内径（直径）との差の１／２）だけが変化する。すなわち、アフォーカルズームレンズ５の倍率を変化させることにより、輪帯状の二次光源の大きさ（外径）およびその形状（輪帯比：内径／外径）をともに変更することができる。
【００２７】
また、ズームレンズ７の焦点距離が変化すると、輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなく、中心高さおよびその幅がともに変化する。すなわち、ズームレンズ７の焦点距離を変化させることにより、輪帯状の二次光源の輪帯比を変更することなくその外径を変更することができる。以上より、本実施形態では、アフォーカルズームレンズ５の倍率とズームレンズ７の焦点距離とを適宜変化させることにより、輪帯状の二次光源の外径を変化させることなくその輪帯比だけを変更することができる。
【００２８】
前述したように、回折光学素子６は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ４極照明用の回折光学素子６０や円形照明用の回折光学素子６１と切り換え可能に構成されている。以下、回折光学素子６に代えて回折光学素子６０を照明光路中に設定することによって得られる４極照明について説明する。４極照明用の回折光学素子６０は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドに４点状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、回折光学素子６０を介した光束は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした４つの円形状の照野からなる４極状の照野を形成する。その結果、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の後側焦点面にも、その入射面に形成された照野と同じ４極状の二次光源が形成される。
【００２９】
４極照明においても輪帯照明の場合と同様に、アフォーカルズームレンズ５の倍率を変化させることにより、４極状の二次光源の外径（４つの円形状の面光源に外接する円の直径）および輪帯比（４つの円形状の面光源に内接する円の直径／４つの円形状の面光源に外接する円の直径）をともに変更することができる。また、ズームレンズ７の焦点距離を変化させることにより、４極状の二次光源の輪帯比を変更することなくその外径を変更することができる。その結果、アフォーカルズームレンズ５の倍率とズームレンズ７の焦点距離とを適宜変化させることにより、４極状の二次光源の外径を変化させることなくその輪帯比だけを変更することができる。
【００３０】
次いで、回折光学素子４を照明光路から退避させるとともに、回折光学素子６または６０に代えて円形照明用の回折光学素子６１を照明光路中に設定することによって得られる円形照明について説明する。この場合、アフォーカルズームレンズ５には光軸ＡＸに沿って矩形状の断面を有する光束が入射する。アフォーカルズームレンズ５に入射した光束は、その倍率に応じて拡大または縮小され、矩形状の断面を有する光束のまま光軸ＡＸに沿ってアフォーカルズームレンズ５から射出され、回折光学素子６１に入射する。
【００３１】
ここで、円形照明用の回折光学素子６１は、回折光学素子４と同様に、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールドに円形状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、回折光学素子６１により形成された円形光束は、ズームレンズ７を介して、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の入射面において光軸ＡＸを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の後側焦点面にも、光軸ＡＸを中心とした円形状の二次光源が形成される。この場合、アフォーカルズームレンズ５の倍率またはズームレンズ７の焦点距離を変化させることにより、円形状の二次光源の外径を適宜変更することができる。
【００３２】
本実施形態では、ステップ・アンド・リピート方式またはステップ・アンド・スキャン方式にしたがって順次露光すべき各種のマスクに関する情報などが、キーボードなどの入力手段２０を介して制御系２１に入力される。制御系２１は、各種のマスクに関する最適な線幅（解像度）、焦点深度等の情報を内部のメモリー部に記憶しており、入力手段２０からの入力に応答して駆動系２２〜２５に適当な制御信号を供給する。こうして、本実施形態では、多様な変形照明（輪帯照明、４極照明）および通常照明（円形照明）を行うことができる。
【００３３】
図２は、図１のシリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す斜視図である。また、図３は、図１のシリンドリカルマイクロフライアイレンズの作用を説明する図である。図２を参照すると、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８は、光源側に配置された第１フライアイ部材８ａとマスク側に配置された第２フライアイ部材８ｂとから構成されている。第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとは全体的に同様の構成を有するが、その屈折面の曲率半径、その材質などは必ずしも一致していない。
【００３４】
さらに詳細には、第１フライアイ部材８ａの光源側の面および第２フライアイ部材８ｂの光源側の面には、Ｘ方向に沿って配列されたシリンドリカルレンズ群１１ａおよび１１ｂがそれぞれ形成されている。すなわち、第１フライアイ部材８ａの光源側の面および第２フライアイ部材８ｂの光源側の面に形成されたシリンドリカルレンズ群１１ａおよび１１ｂはＸ方向に沿ってピッチｐ１を有する。
【００３５】
一方、第１フライアイ部材８ａのマスク側の面および第２フライアイ部材８ｂのマスク側の面には、Ｚ方向に沿って配列されたシリンドリカルレンズ群１２ａおよび１２ｂがそれぞれ形成されている。すなわち、第１フライアイ部材８ａのマスク側の面および第２フライアイ部材８ｂのマスク側の面に形成されたシリンドリカルレンズ群１２ａおよび１２ｂはＺ方向に沿ってピッチｐ２を有する。本実施形態では、光源側の面に形成されたシリンドリカルレンズ群１１ａおよび１１ｂのピッチｐ１が、マスク側の面に形成されたシリンドリカルレンズ群１２ａおよび１２ｂのピッチｐ２よりも小さく設定されている。
【００３６】
また、第１フライアイ部材８ａの光源側の面および第２フライアイ部材８ｂの光源側の面には、Ｚ方向に沿った直線状のマーク１３ａおよび１３ｂがＸ方向に沿った両側において光学的に対応する位置にそれぞれ形成されている。同様に、第１フライアイ部材８ａのマスク側の面および第２フライアイ部材８ｂのマスク側の面には、Ｘ方向に沿った直線状のマーク１４ａおよび１４ｂがＺ方向に沿った両側において光学的に対応する位置にそれぞれ形成されている。マーク１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂは、たとえば第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂを構成する基板に刻設された直線状の溝である。
【００３７】
図３（ａ）を参照して、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８のＸ方向に関する屈折作用（すなわちＸＹ平面に関する屈折作用）に着目すると、光軸ＡＸに沿ってシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８に入射した平行光束は、第１フライアイ部材８ａの光源側（図中左側）に形成されたシリンドリカルレンズ群１１ａによってＸ方向に沿ってピッチｐ１で波面分割される。そして、シリンドリカルレンズ群１１ａの各シリンドリカルレンズに入射した光束は、その屈折面で集光作用を受けた後、第２フライアイ部材８ｂの光源側に形成されたシリンドリカルレンズ群１１ｂのうちの対応するシリンドリカルレンズの屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の後側焦点面８ｃ上に集光する。
【００３８】
一方、図３（ｂ）を参照して、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８のＺ方向に関する屈折作用（すなわちＺＹ平面に関する屈折作用）に着目すると、光軸ＡＸに沿ってシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８に入射した平行光束は、第１フライアイ部材８ａのマスク側（図中右側）に形成されたシリンドリカルレンズ群１２ａによってＺ方向に沿ってピッチｐ２で波面分割される。そして、シリンドリカルレンズ群１２ａの各シリンドリカルレンズに入射した光束は、その屈折面で集光作用を受けた後、第２フライアイ部材８ｂのマスク側に形成されたシリンドリカルレンズ群１２ｂのうちの対応するシリンドリカルレンズの屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８の後側焦点面８ｃ上に集光する。
【００３９】
このように、本実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８は、光軸ＡＸに沿って間隔を隔てて配置された第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとにより構成されているが、Ｘ方向にｐ１のサイズを有しＺ方向にｐ２のサイズを有する多数のレンズエレメントを縦横に且つ稠密に配列して構成される通常のフライアイレンズ（またはマイクロフライアイレンズ）と同様の光学的機能を発揮する。ちなみに、本実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８は、たとえば研削加工、エッチング加工、型プレス加工などにより製造可能である。
【００４０】
本実施形態では、第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとを位置合わせすること、すなわち第１フライアイ部材８ａの光源側の面に形成されたシリンドリカルレンズ群１１ａと第２フライアイ部材８ｂの光源側の面に形成されたシリンドリカルレンズ群１１ｂとを光学的に位置合わせするとともに、第１フライアイ部材８ａのマスク側の面に形成されたシリンドリカルレンズ群１２ａと第２フライアイ部材８ｂのマスク側の面に形成されたシリンドリカルレンズ群１２ｂとを光学的に位置合わせすることが重要である。すなわち、第１フライアイ部材８ａを保持する後述の第１ホルダーと、第２フライアイ部材８ｂを保持する後述の第２ホルダーとを機械的に位置合わせすることが重要である。
【００４１】
具体的には、本実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８では、第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂの位置決め精度（Ｘ軸に沿った位置決め精度、Ｚ軸に沿った位置決め精度、Ｙ軸廻りの回転位置決め精度）が、たとえば数μｍ〜数十μｍであり、従来の光学部材に求められる位置決め精度（たとえば数百μｍ）に比して非常に厳格である。また、第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの光軸ＡＸに沿った間隔の精度も同様に、たとえば数μｍ〜数十μｍであり非常に厳格である。
【００４２】
さらに、第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂの安定性（Ｘ軸に沿った位置変動、Ｚ軸に沿った位置変動、Ｙ軸廻りの回転位置変動、第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの間隔変動）についても、たとえば数μｍ〜数十μｍの精度が必要であり、従来の光学部材に求められる安定性精度（たとえば数百μｍ）に比して非常に厳格である。
【００４３】
また、第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂの厚さがそれぞれ０．５ｍｍ〜４ｍｍ程度であり非常に薄く、第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの間隔も１ｍｍ以下であり非常に狭い。その結果、比較的大きなスペースを利用して金物で光学部材を挟むような従来の保持機構では、本実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８を構成する第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂを安定的に且つ精度良く保持することが極めて困難である。そこで、本実施形態では、従来の保持機構とは異なる新規な構成を有する保持装置を導入している。
【００４４】
図４は、本実施形態にかかる保持装置の構成を概略的に示す図であって、（ａ）は上面図を、（ｂ）は（ａ）の線Ａ−Ａに沿った断面図を、（ｃ）は（ａ）の線Ｂ−Ｂに沿った断面図をそれぞれ示している。また、図５は、第１フライアイ部材を保持する第１ホルダーの構成を概略的に示す上面図である。さらに、図６は、図４に示す保持装置の底面図である。また、図７は、図４の保持装置によって保持された第１フライアイ部材と第２フライアイ部材との位置関係を光軸に沿った方向から見た図である。
【００４５】
図４〜図７を参照すると、本実施形態の保持装置は、第１フライアイ部材（第１光学部材）８ａを保持するための第１ホルダー３１と、第２フライアイ部材（第２光学部材）８ｂを保持するための第２ホルダー３２とを備えている。図５に示すように、第１ホルダー３１には、第１フライアイ部材８ａの外形とほぼ一致する形状および大きさを有する長方形状の開口部３１ａと、開口部３１ａに位置決めされた長方形状の第１フライアイ部材８ａの短辺部分において第１フライアイ部材８ａの厚さを規定する一方の面を当接支持するための一対の支持面３１ｂおよび３１ｃとが形成されている。
【００４６】
また、第１ホルダー３１のフランジ部分には、３つのボルト孔（直孔）３１ｄが形成されている。さらに、第１ホルダー３１には、長方形状の第１フライアイ部材８ａの短辺部分における他方の面を支持面３１ｂおよび３１ｃに向かって付勢するための付勢部材として、３つの板バネ（押えばね）３３が設けられている。板ばね３３は、たとえばボルト３４を介して第１ホルダー３１に取り付けられている。なお、図示を省略したが、支持面３１ｂおよび３１ｃには、３つの板バネ３３の位置に対応するように、第１フライアイ部材８ａを局所的に当接支持するための３つの島状支持面が設けられている。
【００４７】
一方、図４に示すように、第２ホルダー３２には、第２フライアイ部材８ｂの外形とほぼ一致する形状および大きさを有する長方形状の開口部３２ａと、開口部３２ａに位置決めされた長方形状の第２フライアイ部材８ｂの短辺部分における一方の面を当接支持するための一対の支持面３２ｂおよび３２ｃとが形成されている。ここで、図７に明瞭に示すように、長方形状の外形を有する第１フライアイ部材８ａの長辺と第２フライアイ部材８ｂの長辺とが互いに直交するように設定されている。
【００４８】
また、第２ホルダー３２には、長方形状の第２フライアイ部材８ｂの短辺部分における他方の面を支持面３２ｂおよび３２ｃに向かって付勢するための付勢部材として、３つの板バネ３５（押えばね）が設けられている。板ばね３５は、たとえばボルト３６を介して第２ホルダー３２に取り付けられている。なお、図示を省略したが、支持面３２ｂおよび３２ｃには、３つの板バネ３５の位置に対応するように、第２フライアイ部材８ｂを局所的に当接支持するための３つの島状支持面が設けられている。さらに、第２ホルダー３２には、第１ホルダー３１を収容するための収容空間を形成する側壁部（収容部）を備える。第１ホルダー３１は、第２ホルダー３２の側壁部が形成する収容空間内に収容される。すなわち、第１ホルダー３１と第２ホルダー３２とは親子構造の関係にある。
【００４９】
第１フライアイ部材８ａを保持する第１ホルダー３１は、そのフランジ部分に形成された各ボルト孔３１ｄを貫通する固定ボルト３７を介して、第２フライアイ部材８ｂを保持する第２ホルダー３２に連結されている。この場合、第２フライアイ部材８ｂにおいて各ボルト孔３１ｄに対応する位置には、固定ボルト３７が係合するように螺刻されたボルト孔（不図示）が形成されていることはいうまでもない。第１ホルダー３１と第２ホルダー３２とは、厚さが互いに異なる複数のワッシャ部材から選択されたワッシャ部材３８を介して連結されている。
【００５０】
また、第２ホルダー３２の側壁部には、長方形状の開口部３２ａの短辺方向に沿ってネジ孔３９が形成され、このネジ孔３９が形成された第２ホルダー３２の側壁部に対し収容空間を挟んだ第２ホルダー３２の側壁部には、ネジ孔３９に対向するように孔４０が形成されている。同様に、第２ホルダー３２の側壁部には、長方形状の開口部３２ａの長辺方向に沿って一対のネジ孔４１が形成され、この一対のネジ孔４１が形成された第２ホルダー３２の側壁部に対し収容空間を挟んだ第２ホルダー３２の側壁部には、一対のネジ孔４１に対向するように一対の孔４２が形成されている。ネジ孔３９および４１には、たとえば調整ビスのようなネジ部材４３および４４がそれぞれ螺合しており、その先端が第１ホルダー３１のフランジ部分の外側面に当接するように構成されている。
【００５１】
一方、孔４０および４２には、たとえばスプリングのような付勢素子４５および４６がそれぞれ内蔵され、その先端が第１ホルダー３１のフランジ部分の外側面に当接するように構成されている。なお、付勢素子４５および４６として、スプリングが内蔵され且つ先端にボールが装着されたビス部材（いわゆるボールプランジャ）を用いることもできる。いずれの場合も、付勢素子４５および４６がネジ部材４３および４４による押圧力に抗して第１ホルダー３１を付勢するように構成されているので、ネジ部材４３および４４のねじ送り動作およびねじ戻し動作により、その先端の当接部分において第２ホルダー３２内で第１ホルダー３１の押し引き操作を行うことができる。また、ビス部材やネジ部材の代りに、ネジ部材４３及び４４と同じように調整ビスを使うことも可能である。この場合には、第１ホルダー３１及び第２ホルダー３２を図４に示す状態から上下逆さまの状態にし、調整ビスを緩めた状態で、第２ホルダー３２に対する第１ホルダー３１の位置調整を、第１ホルダー３１の押し引きをすればよい。
【００５２】
本実施形態では、第１ホルダー３１の開口部３１ａにおいて、支持面３１ｂおよび３１ｃ上に第１フライアイ部材８ａを載置する。そして、第１フライアイ部材８ａの隣り合う長辺部分および短辺部分と開口部３１ａの対応する長辺部分および短辺部分とがそれぞれ当接するように面タッチ状態で位置決めし、この位置決め状態において３つの板バネ３３の作用により第１フライアイ部材８ａを支持面３１ｂおよび３１ｃに向かって付勢した状態で保持する。その結果、第１ホルダー３１に対して所望の位置関係が得られるように、第１フライアイ部材８ａが第１ホルダー３１によって保持される。
【００５３】
同様に、第２ホルダー３２の開口部３２ａにおいて、支持面３２ｂおよび３２ｃ上に第２フライアイ部材８ｂを載置する。そして、第２フライアイ部材８ｂの隣り合う長辺部分および短辺部分と開口部３２ａの対応する長辺部分および短辺部分とがそれぞれ当接するように面タッチ状態で位置決めし、この位置決め状態において３つの板バネ３５の作用により第２フライアイ部材８ｂを支持面３２ｂおよび３２ｃに向かって付勢した状態で保持する。その結果、第２ホルダー３２に対して所望の位置関係が得られるように、第２フライアイ部材８ｂが第２ホルダー３２によって保持される。なお、本実施形態における面タッチ状態とは、第１フライアイ部材８ａが第１ホルダー３１の開口部３１ａに嵌合するが、第１フライアイ部材８ａに荷重が加わらないような状態（撓まない状態）を示す。
【００５４】
こうして、第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとを位置合わせすることは、第１ホルダー３１と第２ホルダー３２とを所望の位置関係が得られるように連結することに帰着する。そこで、本実施形態では、固定ボルト３７により、第１ホルダー３１と第２ホルダー３２とをワッシャ部材３８を介して仮留めする。ここで、使用される３つのワッシャ部材３８の厚さは、第１ホルダー３１、第２ホルダー３２、第１フライアイ部材８ａ、第２フライアイ部材８ｂなどの製造誤差を吸収して第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの間隔を所望の値に精度良く設定することができるようにそれぞれ選定されている。
【００５５】
次いで、たとえば顕微鏡のような適当な観察装置を用いて光軸ＡＸに沿って第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂを観察しながら、第１フライアイ部材８ａの光源側の面に形成されたマーク１３ａと第２フライアイ部材８ｂの光源側の面に形成されたマーク１３ｂとがＸ方向に一致するとともに、第１フライアイ部材８ａのマスク側の面に形成されたマーク１４ａと第２フライアイ部材８ｂのマスク側の面に形成されたマーク１４ｂとがＺ方向に一致するように、第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとを位置合わせ（アライメント）する。
【００５６】
具体的には、ネジ孔３９に螺合するネジ部材４３のねじ送り動作およびねじ戻し動作により、第２ホルダー３２の開口部３２ａの短辺方向（たとえば図１のＸ方向に対応）に沿って、第２ホルダー３２に対して第１ホルダー３１を相対位置決めし、ひいては第２フライアイ部材８ｂに対して第１フライアイ部材８ａを相対位置決めする。
【００５７】
一方、一対のネジ孔４１に螺合する一対のネジ部材４４の並列的なねじ送り動作およびねじ戻し動作により、第２ホルダー３２の開口部３２ａの長辺方向（たとえば図１のＺ方向に対応）に沿って、第２ホルダー３２に対して第１ホルダー３１を相対位置決めし、ひいては第２フライアイ部材８ｂに対して第１フライアイ部材８ａを相対位置決めする。また、一対のネジ孔４１に螺合する一対のネジ部材４４の独立的なねじ送り動作およびねじ戻し動作により、光軸廻りに（図１のＹ方向に沿った光軸ＡＸ廻りに）、第２ホルダー３２に対して第１ホルダー３１を相対回転位置決めし、ひいては第２フライアイ部材８ｂに対して第１フライアイ部材８ａを相対回転位置決めする。
【００５８】
こうして、第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとを位置合わせ調整した後に、３つの固定ボルト３７を最終的に締め込むことにより、保持装置に対するシリンドリカルマイクロレンズアレイ８の装着工程が終了する。シリンドリカルマイクロレンズアレイ８が装着された保持装置は、たとえば第２ホルダー３２のフランジ部分に形成された３つのボルト孔（不図示）などを利用した周知の構成により、照明光学装置の照明光路中の所定位置において所定の支持部材に取り付けられる。
【００５９】
以上のように、本実施形態の保持装置では、第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの間隔が非常に狭くてその間に保持機構の一部を介在させることが不可能であるため、光軸方向に関して第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとが重なり合わない部分を設定している。そして、第１ホルダー３１は第２フライアイ部材８ｂと重なり合わない部分を介して第１フライアイ部材８ａを保持し、第２ホルダー３２は第１フライアイ部材と重なり合わない部分を介して８ａ第２フライアイ部材８ｂを保持している。
【００６０】
また、第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂが非常に薄くて面剛性の弱い光学部材であるため、フレキシブルな３つの押え板ばね３３および３５と対応する３つの島状支持面とで第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂを挟み込むようにして支持している。第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂを３点支持する形態では、たとえば４点以上の多数点で支持する場合の多重拘束に起因する平面度の低下を引き起こすことがない。こうして、本実施形態の保持装置では、光軸に沿って互いに近接して位置決めすべき一対の光学部材、すなわちシリンドリカルマイクロレンズアレイ８を構成する第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとを保持することが可能になっている。
【００６１】
また、本実施形態の保持装置では、第１フライアイ部材８ａを所望の位置関係が得られるように保持する第１ホルダー３１と第２フライアイ部材８ｂを所望の位置関係が得られるように保持する第２ホルダー３２とからなる親子構造を採用している。そして、第１ホルダー３１と第２ホルダー３２との位置関係を調整し、ひいては第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとを位置合わせ調整した後に、第１ホルダー３１と第２ホルダー３２とを連結固定している。
【００６２】
また、第１ホルダー３１、第２ホルダー３２、第１フライアイ部材８ａ、第２フライアイ部材８ｂなどの製造誤差を吸収して第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの間隔を所望の値に精度良く設定することができるようにそれぞれ選定された３つのワッシャ部材３８を介在させて、第１ホルダー３１と第２ホルダー３２とを連結している。こうして、本実施形態の保持装置では、光軸に沿って互いに近接して位置決めすべき第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとを精度良く保持することができる。
【００６３】
さらに、支持面３１ｂ，３１ｃ，３２ｂ，３２ｃなどの製造誤差に起因する第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂの不要な変形を抑えるために、第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂを３つの島状支持面により３点座でそれぞれ支持している。また、第１ホルダー３１および第２ホルダー３２への取り付けに際して第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂの面精度を実質的に悪化させることがないように、フレキシブルな押え板ばね３３および３５の作用により第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂを対応する３つの島状支持面に対して押し付けた状態（付勢した状態）で保持している。
【００６４】
こうして、本実施形態の保持装置では、光軸に沿って互いに近接して位置決めすべき第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとを安定的に保持することができる。なお、第１ホルダー３１および第２ホルダー３２への取り付けに際して、３つの島状支持面に裏側から貫通孔を介して接着剤を導入し、３つの点状の接着剤の作用により第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂを第１ホルダー３１および第２ホルダー３２に補助的に固定することもできる。
【００６５】
一般に、光学部材の取り付けに際して接着剤を使用することは、接着剤の硬化に伴って発生するガスが光学部材を汚染する（曇らせる）恐れがあるので、ケミカルクリーンの観点から好ましくない。しかしながら、上述のように、３つの島状支持面において点状の接着剤の作用により補助的に固定しても、第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂが汚染される可能性が少ない。また、接着剤の使用に代えて、あるいは接着剤の使用に加えて、第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂの側端面の開口部３１ａおよび３２ａの側端面への面タッチ状態を付勢する補助ばねを設けることもできる。
【００６６】
ところで、環境の変化、特に温度変化に起因する第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂの不要な変形を抑えるために、第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂを形成する光学材料の線膨張係数と、保持装置を構成する要素、特に第１ホルダー３１および第２ホルダー３２を形成する材料の線膨張係数との差を小さく抑えることが好ましい。
【００６７】
具体的には、第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂが石英ガラス（０．５ｐｐｍ／度）で形成されている場合、第１ホルダー３１および第２ホルダー３２は、たとえばインバー（１ｐｐｍ／度）、セラミックまたはステンレス鋼（１０ｐｐｍ／度：ＳＵＳ４１０）などで形成されていることが好ましい。ただし、インバーは加工が難しく且つ高価であり、さらにケミカルクリーン性能の観点から表面処理が必要である。また、第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂが蛍石（２４ｐｐｍ／度）で形成されている場合、第１ホルダー３１および第２ホルダー３２は、たとえばアルミニウム（２３．８ｐｐｍ／度）などで形成されていることが好ましい。
【００６８】
なお、上述の実施形態にかかる保持装置では、露光装置に組み込んだ後に第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの位置関係を調整することができない。しかしながら、たとえばマイクロメータ（マイクロヘッド）のような駆動素子（駆動機構）を用いることにより、露光装置に組み込んだ後においても第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの位置関係を随時調整することも可能である。図８は、第１変形例にかかる保持装置の構成を概略的に示す断面図である。また、図９は、第１変形例にかかる保持装置の動作原理を概略的に説明する図である。
【００６９】
図８を参照すると、第１変形例の保持装置は、第１光学部材としての第１フライアイ部材８ａを保持するための第１ホルダー５１と、第２光学部材としての第２フライアイ部材８ｂを保持するための第２ホルダー５２とを備えている。なお、図示を省略したが、第１ホルダー５１および第２ホルダー５２には、上述の実施形態における第１ホルダー３１および第２ホルダー３２と同様の形態にしたがって、すなわち３つの島状支持面と３つの板バネ（押えばね）のような付勢部材との協働作用により、第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂがそれぞれ安定的に保持されている。
【００７０】
第１変形例では、第２ホルダー５２の側壁部（Ｙ方向に沿った面を有する部位）に、Ｚ方向に沿って作動する一対のマイクロメータ６１および６２と、Ｘ方向に沿って作動するマイクロメータ６３（図８では不図示）とが取り付けられている。ここで、マイクロメータ６１〜６３は、その先端部が第１ホルダー５１の側壁部（Ｙ方向に沿った面を有する部位）に当接するように設定されている。また、図９に示すように、マイクロメータ６１と６２とは光軸ＡＸを通るＺ軸に関して対称な位置に配置され、マイクロメータ６３は光軸ＡＸを通るＸ軸に沿って作動するように位置決めされている。
【００７１】
また、第１ホルダー５１の側壁部と第２ホルダー５２の側壁部との間においてマイクロメータ６１および６２に近接した位置には、Ｚ方向に沿って延びる引張りスプリング６１ａおよび６２ａが取り付けられている。同様に、第１ホルダー５１の側壁部と第２ホルダー５２の側壁部との間においてマイクロメータ６３に近接した位置には、Ｘ方向に沿って延びる引張りスプリング６３ａ（不図示）が取り付けられている。引張りスプリング６１ａ〜６３ａは、マイクロメータ６１〜６３による押圧力に抗して、第１ホルダー５１の側壁部を第２ホルダー５２の側壁部に向かって付勢する機能を有する。
【００７２】
さらに、第２ホルダー５２の端部（第２フライアイ部材８ｂを保持する端部とは反対側）には、光軸ＡＸを中心とする円環状のマイクロメータ固定台５３が取り付けられている。マイクロメータ固定台５３には、Ｙ方向に沿って作動する３つのマイクロメータ６４〜６６（図８ではマイクロメータ６４が不図示）が取り付けられている。ここで、マイクロメータ６４〜６６は、その先端部が第１ホルダー５１の縁端部（ＸＺ平面に平行な面を有する部位）に当接するように設定されている。また、図９に示すように、マイクロメータ６４は光軸ＡＸを通るＸ軸上に位置決めされ、マイクロメータ６５と６６とは光軸ＡＸを通るＸ軸に関して対称な位置に配置されている。
【００７３】
また、第１ホルダー５１の縁端部とマイクロメータ固定台５３との間においてマイクロメータ６４〜６６に近接した位置には、Ｙ方向に沿って延びる引張りスプリング６４ａ〜６６ａ（図８では引張りスプリング６４ａが不図示）が取り付けられている。引張りスプリング６４ａ〜６６ａは、マイクロメータ６４〜６６による押圧力に抗して、第１ホルダー５１の縁端部をマイクロメータ固定台５３に向かって付勢する機能を有する。
【００７４】
こうして、第１変形例では、マイクロメータ６３の作用によりその先端部において第１ホルダー５１をＸ方向にΔＸだけ移動させることにより、第１ホルダー５１をＸ方向に移動させること、ひいては第１フライアイ部材８ａをＸ方向に移動させることができる。また、マイクロメータ６１および６２の作用によりその先端部において第１ホルダー５１をＺ方向にΔＺ１およびΔＺ２だけそれぞれ移動させることにより、第１ホルダー５１をＺ方向に移動させたり光軸ＡＸ廻り（Ｙ軸廻り）に回転させたりすること、ひいては第１フライアイ部材８ａをＺ方向に移動させたり光軸ＡＸ廻りに回転させたりすることができる。
【００７５】
また、マイクロメータ６４〜６６の作用によりその先端部において第１ホルダー５１をＹ方向にΔＹ１、ΔＹ２およびΔＹ３だけそれぞれ移動させることにより、第１ホルダー５１をＹ方向に移動させたり光軸ＡＸを通るＸ軸廻りに回転させたり光軸ＡＸを通るＺ軸廻りに回転させたりすること、ひいては第１フライアイ部材８ａをＹ方向に移動させたり光軸ＡＸを通るＸ軸廻りに回転させたり光軸ＡＸを通るＺ軸廻りに回転させたりすることができる。
【００７６】
このように、第１変形例では、光軸ＡＸと直交する面内において作動する３つのマイクロメータ６１〜６３を用いて、光軸ＡＸと直交する面内における第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの位置関係および光軸ＡＸを中心とする第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの回転位置関係を随時調整することができる。また、光軸ＡＸ方向に沿って作動する３つのマイクロメータ６４〜６６を用いて、光軸ＡＸ方向における第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの位置関係、並びに光軸ＡＸを通るＸ軸および光軸ＡＸを通るＺ軸を中心とする第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの回転位置関係を随時調整することができる。
【００７７】
以上のように、第１変形例の保持装置では、マイクロメータ６１〜６６を用いることにより、露光装置に組み込んだ後においても第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの位置関係を随時調整することができる。しかしながら、第１変形例では、光軸ＡＸと直交する面内において作動する３つのマイクロメータ６１〜６３と光軸ＡＸ方向に沿って作動する３つのマイクロメータ６４〜６６とを１つのホルダー５１に対して作用させているので、いわゆる動作の干渉が起こり易い。ここで、動作の干渉とは、１つの自由度の変化に伴い他の自由度の変化を生じることをいう。
【００７８】
具体的には、たとえばマイクロメータ６１〜６３の作用により第１ホルダー５１を光軸ＡＸと直交する面に沿って移動や回転をさせると、マイクロメータ６４〜６６と第１ホルダー５１との接点位置が変化し、この接点位置の変化に起因して第１ホルダー５１がＹ方向に微動したり光軸ＡＸを通るＸ軸廻りに微小回転したり光軸ＡＸを通るＺ軸廻りに微小回転したりする。本発明では、第１変形例における動作の干渉を実質的に回避することのできる変形例も可能である。
【００７９】
図１０は、第２変形例にかかる保持装置の構成を概略的に示す断面図である。また、図１１は、第２変形例にかかる保持装置の動作原理を概略的に説明する図である。第２変形例は、第１変形例と類似の構成を有する。しかしながら、第２変形例では、第１フライアイ部材８ａを保持してＸＺ平面に沿って移動する第１テーブル５４Ａと第１テーブル５４Ａに当接してＹ方向に沿って移動する第２テーブル５４Ｂとにより第１ホルダーが構成されている点が第１変形例と基本的に相違している。以下、第１変形例との相違点に着目して、第２変形例を説明する。
【００８０】
図１０を参照すると、第２変形例の保持装置では、上述の実施形態における第１ホルダー３１および第２ホルダー３２と同様の形態にしたがって、第１フライアイ部材８ａが第１テーブル５４Ａによって保持され、第２フライアイ部材８ｂが第２ホルダー５２によって保持されている。第１テーブル５４Ａは、Ｙ方向に沿って延びる複数（たとえば３つ）の引張りスプリング５５の作用により、第２テーブル５４Ｂに当接するようにＹ方向に沿って付勢されている。そして、第２テーブル５４Ｂの側壁部（Ｙ方向に沿った面を有する部位）には、Ｚ方向に沿って作動する一対のマイクロメータ７１および７２と、Ｘ方向に沿って作動するマイクロメータ７３（図１０では不図示）とが取り付けられている。
【００８１】
ここで、マイクロメータ７１〜７３は、その先端部が第１テーブル５４Ａの側壁部（Ｙ方向に沿った面を有する部位）に当接するように設定されている。また、マイクロメータ７１〜７３は第２ホルダー５２の側壁部を貫通し、その操作部（つまみ部）が第２ホルダー５２の側壁部から外側に突出している。図１１に示すように、マイクロメータ７１と７２とは光軸ＡＸを通るＺ軸に関して対称な位置に配置され、マイクロメータ７３は光軸ＡＸを通るＸ軸に沿って作動するように位置決めされている。
【００８２】
また、第１テーブル５４Ａの側壁部と第２テーブル５４Ｂの側壁部との間においてマイクロメータ７１および７２に近接した位置には、Ｚ方向に沿って延びる引張りスプリング７１ａおよび７２ａが取り付けられている。同様に、第１テーブル５４Ａの側壁部と第２テーブル５４Ｂの側壁部との間においてマイクロメータ７３に近接した位置には、Ｘ方向に沿って延びる引張りスプリング７３ａ（不図示）が取り付けられている。引張りスプリング７１ａ〜７３ａは、マイクロメータ７１〜７３による押圧力に抗して、第１テーブル５４Ａの側壁部を第２テーブル５４Ｂの側壁部に向かって付勢する機能を有する。
【００８３】
第２ホルダー５２の一端に取り付けられたマイクロメータ固定台５３には、Ｙ方向に沿って作動する３つのマイクロメータ７４〜７６（図１０ではマイクロメータ７４が不図示）が取り付けられている。ここで、マイクロメータ７４〜７６は、その先端部が第２テーブル５４Ｂの縁端部（ＸＺ平面に平行な面を有する部位）に当接するように設定されている。また、図１１に示すように、マイクロメータ７４は光軸ＡＸを通るＸ軸上に位置決めされ、マイクロメータ７５と７６とは光軸ＡＸを通るＸ軸に関して対称な位置に配置されている。
【００８４】
なお、第２テーブル５４Ｂの縁端部とマイクロメータ固定台５３との間においてマイクロメータ７４〜７６に近接した位置には、Ｙ方向に沿って延びる引張りスプリング７４ａ〜７６ａ（図１０では引張りスプリング７４ａが不図示）が取り付けられている。引張りスプリング７４ａ〜７６ａは、マイクロメータ７４〜７６による押圧力に抗して、第２テーブル５４Ｂの縁端部をマイクロメータ固定台５３に向かって付勢する機能を有する。
【００８５】
また、第２テーブル５４Ｂとマイクロメータ固定台５３とは、ＸＺ平面とほぼ平行に延びる板バネ５６を介して連結されている。具体的には、板バネ５６は、Ｚ方向に沿った一端において例えばビスのような締結手段を介して第２テーブル５４Ｂに取り付けられ、Ｚ方向に沿った他端において例えばビスのような締結手段を介してマイクロメータ固定台５３に取り付けられている。上述したマイクロメータ７４〜７６および引張りスプリング７４ａ〜７６ａは、板バネ５６を貫通するように取り付けられている。
【００８６】
こうして、第２変形例では、マイクロメータ７３の作用によりその先端部において第１テーブル５４ＡをＸ方向にΔＸだけ移動させることにより、第１フライアイ部材８ａをＸ方向に移動させることができる。また、マイクロメータ７１および７２の作用によりその先端部において第１テーブル５４ＡをＺ方向にΔＺ１およびΔＺ２だけそれぞれ移動させることにより、第１フライアイ部材８ａをＺ方向に移動させたり光軸ＡＸ廻りに回転させたりすることができる。
【００８７】
また、マイクロメータ７４〜７６の作用によりその先端部において第２テーブル５４ＢをＹ方向にΔＹ１、ΔＹ２およびΔＹ３だけそれぞれ移動させることにより、第１テーブル５４ＡをＹ方向に移動させたり光軸ＡＸを通るＸ軸廻りに回転させたり光軸ＡＸを通るＺ軸廻りに回転させたりすること、ひいては第１フライアイ部材８ａをＹ方向に移動させたり光軸ＡＸを通るＸ軸廻りに回転させたり光軸ＡＸを通るＺ軸廻りに回転させたりすることができる。
【００８８】
このように、第２変形例においても第１変形例と同様に、光軸ＡＸと直交する面内において作動する３つのマイクロメータ７１〜７３を用いて、光軸ＡＸと直交する面内における第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの位置関係および光軸ＡＸを中心とする第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの回転位置関係を随時調整することができる。また、光軸ＡＸ方向に沿って作動する３つのマイクロメータ７４〜７６を用いて、光軸ＡＸ方向における第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの位置関係、並びに光軸ＡＸを通るＸ軸および光軸ＡＸを通るＺ軸を中心とする第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの回転位置関係を随時調整することができる。
【００８９】
しかも、第２変形例においては、第２テーブル５４Ｂとマイクロメータ固定台５３とがＸＺ平面とほぼ平行に延びる板バネ５６を介して連結されているので、第２テーブル５４ＢはＹ方向に移動したりＸ軸やＺ軸廻りに回転したりするが、第２テーブル５４ＢのＸ方向およびＺ方向の移動および光軸ＡＸ廻り（Ｙ軸廻り）の回転は拘束される。また、第１テーブル５４Ａと第２テーブル５４ＢとがＹ方向に沿って延びる複数の引張りスプリング５５を介して連結されているので、第１テーブル５４Ａと第２テーブル５４ＢとがＹ方向に関して当接した状態が常に維持される。
【００９０】
したがって、第２変形例では第１変形例とは異なり、たとえばマイクロメータ７１〜７３の作用により第１テーブル５４Ａを光軸ＡＸと直交する面に沿って移動させたり回転させたりしても、第１テーブル５４Ａと第２テーブル５４Ｂとは光軸ＡＸと直交する面に沿って摺動可能であるため、マイクロメータ７４〜７６と第２テーブル５４Ｂとの接点位置が変化することがなく、動作の干渉は実質的に起こらない。同様に、たとえばマイクロメータ７４〜７６の作用により第２テーブル５４ＢをＹ方向に移動させたりＸ軸やＺ軸廻りに回転させたりしても、第１テーブル５４Ａと第２テーブル５４ＢとはＹ方向に関して当接した状態を常に維持するので、第２テーブル５４Ｂに取り付けられたマイクロメータ７１〜７３と第１テーブル５４Ａとの接点位置が変化することがなく、動作の干渉は実質的に起こらない。
【００９１】
以上のように、第２変形例の保持装置では第１変形例の装置と同様に、マイクロメータ７１〜７６を用いることにより、露光装置に組み込んだ後においても第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの位置関係を随時調整することができる。しかも、第２変形例の保持装置では第１変形例の装置とは異なり、第１ホルダーを第１テーブル５４Ａと第２テーブル５４Ｂとに分割し、光軸ＡＸと直交する面内において作動する３つのマイクロメータ７１〜７３を第１テーブル５４Ａに対して作用させ、光軸ＡＸ方向に沿って作動する３つのマイクロメータ７４〜７６を第２テーブル５４Ｂに対して作用させているので、動作の干渉を実質的に回避することができる。
【００９２】
なお、第１変形例においてマイクロメータ６１〜６３および引張りスプリング６１ａ〜６３ａの設置を省略し、第１ホルダー５１とマイクロメータ固定台５３とを第２変形例に示すような板バネ５６を介して連結することにより、光軸ＡＸ方向における第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの位置関係と、Ｘ軸およびＺ軸を中心とする第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとの回転位置関係とだけが随時調整可能な保持装置を実現することもできる。
【００９３】
また、上述の第１変形例および第２変形例では、駆動素子（駆動機構）としてマイクロメータを用いているが、これに限定されることなく、たとえば圧電素子のような駆動素子をマイクロメータに代えて用いることもできる。さらに、上述の実施形態および各変形例に開示された構成に限定されることなく、たとえば株式会社ナノコントロールにより市販されている「ナノサーボステージ（製品名）」を本発明の保持装置に応用して適用することができる。
【００９４】
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図１２のフローチャートを参照して説明する。
【００９５】
先ず、図１２のステップ３０１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３０２において、そのｌ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３０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、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。その後、ステップ３０４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が行われた後、ステップ３０５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。
【００９６】
また、上述の実施形態の露光装置では、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１３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１３において、パターン形成工程４０１では、上述の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、レジスト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ー形成工程４０２へ移行する。
【００９７】
次に、カラーフィルター形成工程４０２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、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１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ー形成工程４０２にて得られたカラーフィルター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。
【００９８】
その後、モジュール組み立て工程４０４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。
【００９９】
なお、上述の実施形態では、シリンドリカルマイクロレンズアレイ８を構成する第１フライアイ部材８ａおよび第２フライアイ部材８ｂの保持装置に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、通常のマイクロレンズアレイを構成する一対のフライアイ部材の保持装置や、さらに一般的に光軸に沿って互いに近接して位置決めすべき一対の光学部材の保持装置に対して本発明を適用することもできる。
【０１００】
また、上述の実施形態では、コンデンサー光学系９によって二次光源からの光を集光して重畳的にマスクＭを照明している。しかしながら、これに限定されることなく、コンデンサー光学系９とマスクＭとの間の光路中に、照明視野絞り（マスクブラインド）と、この照明視野絞りの像をマスクＭ上に形成するリレー光学系とを配置しても良い。この場合、コンデンサー光学系９は、二次光源からの光を集光して重畳的に照明視野絞りを照明することになり、リレー光学系は照明視野絞りの開口部（光透過部）の像をマスクＭ上に形成することになる。
【０１０１】
また、上述の実施形態では、露光光としてＫｒＦエキシマレーザー光（波長：２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー光（波長：１９３ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当な波長を有する露光光に対して本発明を適用することもできる。例えば、Ｆ_２レーザー光（波長：１５７ｎｍ）を用いることもできる。さらに、上述の実施形態では、照明光学装置を備えた投影露光装置を例にとって本発明を説明したが、マスク以外の被照射面を照明するための一般的な照明光学装置に本発明を適用することができることは明らかである。
【０１０２】
なお、第１フライアイ部材８ａ及び第２フライアイ部材８ｂの側面は、第１ホルダー３１の開口部３１ａ及び第２ホルダー３２の開口部３２ａに対して面タッチ状態で保持されているが、第１フライアイ部材８ａ及び第２フライアイ部材８ｂの側面を局所的に当接させる少なくとも一つの島状支持面を設けても良い。
【０１０３】
また、第１ホルダー３１と第２ホルダー３２とは、その間に配置されたワッシャ部材３８を介して連結されているが、このワッシャ部材３８の代りに、第１ホルダー３１と第２ホルダー３２との相対的な位置を調整するマイクロヘッドを用いることもできる。また、ピエゾ素子を配置して、第１ホルダー３１と第２ホルダー３２との相対的な位置を自動調整してもよい。
【０１０４】
また、第１ホルダー３１と第１フライアイ部材８ａとの間、又は第２ホルダー３２と第２フライアイ部材８ｂとの間には若干の隙間があるので、その隙間を脱ガスが少ない物質（例えば、フッ素系のＯリング、フッ素系の充填剤）で塞いでもよい。
【０１０５】
また、本実施形態における保持装置を光軸方向に移動させることによって、不図示のレチクルブラインド（レチクル上に所定の照明領域を規定する絞り）に対する照明領域をズーミングすることができる。また、保持装置を光軸に対して傾斜させることにより、レチクルブラインドの開口部分に対する照明光の光軸を調整することができる。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、光軸に沿って互いに近接して位置決めすべき一対の光学部材を安定的に且つ精度良く保持する保持装置を実現することができる。したがって、本発明の照明光学装置では、たとえば照明瞳面において所定形状の二次光源を形成するためのオプティカルインテグレータを構成する一対の光学部材を安定的に且つ精度良く保持する保持装置を用いて、所望の照明条件の下で被照射面を良好に照明することができる。
【０１０７】
また、本発明の露光装置および露光方法では、所望の照明条件の下でマスクを良好に照明する照明光学装置を用いて、感光性基板に対するマスクパターンの良好な投影露光を行うことにより、良好なデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１のシリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】図１のシリンドリカルマイクロフライアイレンズの作用を説明する図である。
【図４】本実施形態にかかる保持装置の構成を概略的に示す図であって、（ａ）は上面図を、（ｂ）は（ａ）の線Ａ−Ａに沿った断面図を、（ｃ）は（ａ）の線Ｂ−Ｂに沿った断面図をそれぞれ示している。
【図５】第１フライアイ部材を保持する第１ホルダーの構成を概略的に示す上面図である。
【図６】図４に示す保持装置の底面図である。
【図７】図４の保持装置によって保持された第１フライアイ部材と第２フライアイ部材との位置関係を光軸方向から見た図である。
【図８】第１変形例にかかる保持装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図９】第１変形例にかかる保持装置の動作原理を概略的に説明する図である。
【図１０】第２変形例にかかる保持装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１１】第２変形例にかかる保持装置の動作原理を概略的に説明する図である。
【図１２】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
【図１３】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
１　光源
４　回折光学素子
５　アフォーカルズームレンズ
６，６０，６１　回折光学素子
７　ズームレンズ
８　シリンドリカルマイクロフライアイレンズ
８ａ　第１フライアイ部材
８ｂ　第２フライアイ部材
９　コンデンサー光学系
１１，１２　シリンドリカルレンズ群
１３，１４　マーク
Ｍ　マスク
ＰＬ　投影光学系
Ｗ　ウェハ
２０　入力手段
２１　制御系
２２〜２５　駆動系
３１　第１ホルダー
３２　第２ホルダー
３３，３５　板バネ
３７　固定ボルト
３８　ワッシャ部材

Claims

光軸に沿って互いに近接して位置決めされる第１光学部材と第２光学部材とを保持する保持装置において、
前記第１光学部材を保持するための第１ホルダーと、前記第２光学部材を保持するための第２ホルダーとを備え、
前記第１ホルダーは、光軸方向に関して前記第２光学部材と重なり合わない部分を介して前記第１光学部材を保持し、
前記第２ホルダーは、光軸方向に関して前記第１光学部材と重なり合わない部分を介して前記第２光学部材を保持していることを特徴とする保持装置。
前記第１光学部材および前記第２光学部材は長方形状の外形を有し、
前記第１ホルダーおよび前記第２ホルダーは、前記長方形状の第１光学部材の長辺と前記長方形状の第２光学部材の長辺とが互いにほぼ直交するように前記第１光学部材および前記第２光学部材を保持することを特徴とする請求項１に記載の保持装置。
前記第１ホルダーおよび前記第２ホルダーは、前記第１光学部材および前記第２光学部材の厚さを規定する一方の面を当接支持するための支持面と、他方の面を前記支持面に向かって付勢するための付勢部材とをそれぞれ有することを特徴とする請求項１または２に記載の保持装置。
前記支持面は、当該光学部材を当接支持するための互いに間隔を隔てて設けられた３つの島状支持面を有し、
前記付勢部材は、前記３つの島状支持面に対応するように配置された３つの板バネを有することを特徴とする請求項３に記載の保持装置。
光軸方向における前記第１光学部材と前記第２光学部材との位置関係、光軸と直交する面内における前記第１光学部材と前記第２光学部材との位置関係、および光軸を中心とする前記第１光学部材と前記第２光学部材との回転位置関係の少なくとも１つを調整可能に、前記第１ホルダーと前記第２ホルダーとを連結するための連結部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の保持装置。
前記第２ホルダーは前記第１ホルダーの少なくとも一部を収容する収容部を有し、前記連結部材は、光軸と直交する面内における前記第１光学部材と前記第２光学部材との位置関係を調整するために、前記第２ホルダーの収容部に前記第１ホルダーの少なくとも一部を収容した状態で光軸と直交する面内における所定方向に沿って前記第２ホルダーの収容部に螺合し且つ先端が前記第１ホルダーの外側面に当接するように構成されたネジ部材を有することを特徴とする請求項５に記載の保持装置。
前記連結部材は、光軸方向に沿った前記第１光学部材と前記第２光学部材との位置関係を調整するために、厚さが互いに異なる複数のワッシャ部材を有し、前記複数のワッシャ部材から選択された１つまたは複数のワッシャ部材を介して前記第１ホルダーと前記第２ホルダーとを連結することを特徴とする請求項５または６に記載の保持装置。
前記連結部材は、光軸と直交する面内における前記第１光学部材と前記第２光学部材との位置関係および光軸を中心とする前記第１光学部材と前記第２光学部材との回転位置関係を調整するために、光軸と直交する面内において作動する３つの駆動素子を介して前記第１ホルダーと前記第２ホルダーとを連結することを特徴とする請求項５に記載の保持装置。
前記連結部材は、光軸方向における前記第１光学部材と前記第２光学部材との位置関係、光軸と直交する第１軸線を中心とする前記第１光学部材と前記第２光学部材との回転位置関係、並びに光軸および前記第１軸線と直交する第２軸線を中心とする前記第１光学部材と前記第２光学部材との回転位置関係を調整するために、光軸方向に沿って作動する３つの駆動素子を介して前記第１ホルダーと前記第２ホルダーとを連結することを特徴とする請求項５または８に記載の保持装置。
前記第１光学部材および前記第２光学部材は石英ガラスで形成され、
前記第１ホルダーおよび前記第２ホルダーは、インバー、セラミックまたはステンレス鋼で形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の保持装置。
前記第１光学部材および前記第２光学部材は蛍石で形成され、
前記第１ホルダーおよび前記第２ホルダーはアルミニウムで形成されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の保持装置。
被照射面を照明する照明光学装置において、
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の保持装置によって保持された前記第１光学部材および前記第２光学部材が照明光路中に配置されていることを特徴とする照明光学装置。
前記第１光学部材および前記第２光学部材は、照明瞳面において所定形状の二次光源を形成するためのオプティカルインテグレータを構成していることを特徴とする請求項１２に記載の照明光学装置。
請求項１２または１３に記載の照明光学装置と、前記被照射面に配置されたマスクのパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
請求項１２または１３に記載の照明光学装置を介してマスクを照明し、照明された前記マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法。