JP2011077142A - 照明光学装置、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

照明光学装置、露光装置及びデバイス製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】照明条件の変更による照明光の光量の損失を抑制できる照明光学装置、露光装置及びデバイス製造方法の提供。
【解決手段】第１の照明条件を形成するエレメント群２３０Ａと、前記第１の照明条件とは異なる第２の照明条件を形成するエレメント群２３０Ｂとを備える第２反射型インテグレータ２３と、エレメント群２３０Ａ及びエレメント群２３０Ｂのいずれか一方に、選択的に露光光ＥＬを照射する照射装置４０とを有する照明光学装置３を用いる。
【選択図】図２

Description

本発明は、照明光学装置、露光装置及びデバイス製造方法に関するものである。
半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスの製造工程の１つとして設けられるフォトリソグラフィー工程では、露光対象としてのウエハにマスク又はレチクル（以下、これらを総称するときは、マスクという）に形成されたパターンを投影露光する露光装置が用いられる（例えば下記特許文献１参照）。この露光装置においては、光源から射出された露光光をフライアイレンズに入射させ、多数の光源像からなる二次光源を形成する照明光学装置を備えているものがある。
マスクに形成されたパターンは微細化されており、この微細パターンの種類に応じて、複数の照明条件を設定する必要性がある。従来の照明光学装置においては、開口絞りの開口部の大きさや形状を変化させて、通常照明のコヒーレンスファクタσ（σ値＝照明光学系の射出側開口数／投影光学系の入射側開口数）、変形照明の形状（２極状、４極状や輪帯状等）といった照明条件を変更している。
特開２００２−２３１６１９号公報
しかしながら、開口絞りの開口部の大きさや形状を変化させることによって、光量が著しく損失するという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、照明条件の変更による照明光の光量の損失を抑制できる照明光学装置、露光装置及びデバイス製造方法の提供を目的とする。
本発明においては、第１の照明条件を形成する第１のエレメント群と、第１の照明条件とは異なる第２の照明条件を形成する第２のエレメント群とを備えるインテグレータ光学素子と、第１のエレメント群及び第２のエレメント群のいずれか一方に、選択的に照明光を照射する照射装置とを有する、照明光学装置が提供される。
また、本発明においては、パターンが形成されたマスクを照明する上記照明光学装置と、その照明光学装置によって照明されたマスクのパターン像をウエハに投影する投影光学系とを有する、露光装置が提供される。
また、本発明においては、上記露光装置を用いるデバイス製造方法が提供される。
本発明によれば、照明条件の変更による照明光の光量の損失を抑制できる。
本発明の第１実施形態における露光装置を示す構成図である。 本発明の第１実施形態における照明光学装置のオプティカル・インテグレータを示す構成図である。 本発明の第１実施形態における第２反射型インテグレータを示す平面図である。 本発明の第１実施形態における第１反射型インテグレータのエレメントを示す断面図である。 本発明の第１実施形態における２極照明の場合の照明光学装置のオプティカル・インテグレータを示す図である。 本発明の第１実施形態における４極照明の場合の照明光学装置のオプティカル・インテグレータを示す図である。 本発明の第１実施形態における通常照明の場合の第２反射型インテグレータを示す平面図である。 本発明の第１実施形態における２極照明の場合の第２反射型インテグレータを示す平面図である。 本発明の第１実施形態における４極照明の場合の第２反射型インテグレータを示す平面図である。 本発明の第１実施形態における第１反射型インテグレータのエレメントの駆動の一例を説明する図である。 本発明の第２実施形態における照明光学装置のオプティカル・インテグレータ４を示す構成図である。 本発明の第２実施形態における第１反射型インテグレータを示す平面図である。 本発明の第３実施形態における第２反射型インテグレータを示す平面図である。 本発明の第３実施形態における第２反射型インテグレータを示す模式図である。 本発明の第３実施形態における通常照明の場合の第２反射型インテグレータを示す平面図である。 本発明の第３実施形態における通常照明の場合の第２反射型インテグレータを示す平面図である。 本発明の第３実施形態における２極照明の場合の第２反射型インテグレータを示す平面図である。 本発明の第３実施形態における４極照明の場合の第２反射型インテグレータを示す平面図である。 本発明の第３実施形態における輪帯照明の場合の第２反射型インテグレータを示す平面図である。 本発明の第３実施形態における輪帯照明の場合の第２反射型インテグレータを示す平面図である。 本発明の第４実施形態における照明装置の要部を示す平面図である。 本発明の第４実施形態における照明光学装置のオプティカル・インテグレータを示す構成図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャートである。
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態の露光光ＥＬ（照明光）として波長が１００ｎｍ以下で、例えば３〜５０ｎｍ程度の範囲内の１１ｎｍ又は１３ｎｍ等のＥＵＶ光（Extreme Ultraviolet Light）を用いる露光装置（ＥＵＶ露光装置）１の全体構成を概略的に示す断面図である。図１において、露光装置１は、露光光ＥＬを発生するレーザプラズマ光源１０及び露光光ＥＬでレチクル（マスク）Ｒを照明する照明光学系ＩＬＳを含む照明光学装置３と、レチクルＲを保持して移動するレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲのパターン面（レチクル面）に形成されたパターンの像を、レジスト（感光材料）が塗布されたウエハ（感光性基板）Ｗ上に投影する投影光学系ＰＯとを備えている。さらに、露光装置１は、ウエハＷを保持して移動するウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータを含む主制御系３１等とを備えている。
本実施形態では、露光光ＥＬとしてＥＵＶ光が使用されているため、照明光学系ＩＬＳ及び投影光学系ＰＯは、特定のフィルタ等（不図示）を除いて複数のミラーにより構成され、レチクルＲも反射型である。これらのミラーの反射面及びレチクル面には、ＥＵＶ光を反射する多層の反射膜が形成されている。レチクル面上の反射膜上には、吸収層によって回路パターンが形成されている。また、露光光ＥＬの気体による吸収を防止するため、露光装置１はほぼ全体として箱状の真空チャンバ２内に収容され、真空チャンバ２内の空間を排気管３２Ａａ、３２Ｂａ等を介して真空排気するための大型の真空ポンプ３２Ａ、３２Ｂ等が備えられている。さらに、真空チャンバ２内で露光光ＥＬの光路上の真空度をより高めるために複数のサブチャンバ（不図示）も設けられている。一例として、真空チャンバ２内の気圧は１０−５Ｐａ程度、真空チャンバ２内で投影光学系ＰＯを収納するサブチャンバ（不図示）内の気圧は１０−５〜１０−６Ｐａ程度である。
以下、図１において、ウエハステージＷＳＴが載置される面（真空チャンバ２の底面）の法線方向にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で図１の紙面に垂直な方向にＸ軸を、図１の紙面に平行な方向にＹ軸を取って説明する。本実施形態では、レチクル面上での露光光ＥＬの照明領域２７Ｒは、Ｘ方向に細長い円弧状であり、露光時にレチクルＲ及びウエハＷは投影光学系ＰＯに対してＹ方向（走査方向）に同期して走査される。
先ず、レーザプラズマ光源１０は、高出力のレーザ光源（不図示）と、このレーザ光源から真空チャンバ２の窓部材１５を介して供給されるレーザ光を集光する集光レンズ１２と、キセノン又はクリプトン等のターゲットガスを噴出するノズル１４と、回転楕円面状の反射面を持つ集光ミラー１３とを備えた、ガスジェットクラスタ方式の光源である。レーザプラズマ光源１０から放射された露光光ＥＬは、集光ミラー１３の第２焦点に集光する。その第２焦点に集光した露光光ＥＬは、凹面ミラー２１を介してほぼ平行光束となり、露光光ＥＬの照度分布を均一化するための一対の反射型インテグレータ２２及び２３からなるオプティカル・インテグレータ（フライアイ光学系）４に導かれる。なお、フライアイ光学系の基本的な構成及び作用については、例えば米国特許第６，４５２，６６１号明細書に開示されている。
オプティカル・インテグレータ４を経た露光光ＥＬは、一度集光した後に曲面ミラー２４に入射し、曲面ミラー２４で反射された露光光ＥＬは、凹面ミラー２５で反射された後、ブラインド板２６Ａの円弧状のエッジ部で−Ｙ方向の端部が遮光された後、レチクルＲのパターン面を円弧状の照明領域２７Ｒで下方から照明する。なお、レチクルＲのパターン面を照明する円弧状の照明領域２７Ｒは、均一な照度分布を有する。曲面ミラー２４と凹面ミラー２５とからコンデンサ光学系が構成されている。コンデンサ光学系によって、反射型インテグレータ２３を構成するエレメント群（反射ミラー要素群）からの光がレチクル面を重畳的に照明する。なお、図１の例では、曲面ミラー２４は凸面ミラーであるが、曲面ミラー２４を凹面ミラーより構成し、その分だけ凹面ミラー２５の曲率を小さくするようにしてもよい。凹面ミラー２１、オプティカル・インテグレータ４、曲面ミラー２４、及び凹面ミラー２５を含んで照明光学系ＩＬＳが構成されている。なお、照明光学系ＩＬＳの構成は任意であり、例えば露光光ＥＬのレチクル面に対する入射角をさらに小さくするために、例えば凹面ミラー２５とレチクルＲとの間にミラーを配置してもよい。
レチクルＲの照明領域２７Ｒ内で反射した露光光ＥＬは、ブラインド板２６Ｂの円弧状のエッジ部で＋Ｙ方向の端部が遮光された後、投影光学系ＰＯに入射する。投影光学系ＰＯを通過した露光光ＥＬは、ウエハＷ上の露光領域（照明領域２７Ｒと共役な領域）２７Ｗに投影される。なお、ブラインド板２６Ａ，２６Ｂは、例えば照明光学系ＩＬＳ内のレチクル面との共役面の近傍に配置してもよい。
次に、レチクルＲは、レチクルステージＲＳＴの底面に静電チャックＲＨを介して吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、レーザ干渉計（不図示）の計測値及び主制御系３１の制御情報に基づいて、真空チャンバ２の外面のＸＹ平面に平行なガイド面に沿って、例えば磁気浮上型２次元リニアアクチュエータよりなる駆動系（不図示）によってＹ方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Ｘ方向及びθｚ方向（Ｚ軸回りの回転方向）等にも微小量駆動される。レチクルステージＲＳＴを真空チャンバ２側に覆うようにパーティション８が設けられ、パーティション８内は不図示の真空ポンプによって大気圧と真空チャンバ２内の気圧との間の気圧に維持されている。
レチクルＲのパターン面側には、レチクル面に対して例えば斜めに計測光を照射して、レチクル面のＺ方向の位置（Ｚ位置）を計測する光学式のレチクルオートフォーカス系（不図示）が配置されている。主制御系３１は、走査露光中にレチクルオートフォーカス系の計測値に基づいて、例えばレチクルステージＲＳＴ内のＺ駆動機構（不図示）を用いてレチクルＲのＺ位置を許容範囲内に設定する。
投影光学系ＰＯは、一例として、６枚のミラーＭ１〜Ｍ６を不図示の鏡筒で保持することによって構成され、物体（レチクルＲ）側に非テレセントリックで、像（ウエハＷ）側にテレセントリックの反射系であり、投影倍率は１／４倍等の縮小倍率である。レチクルＲの照明領域２７Ｒで反射された露光光ＥＬが、投影光学系ＰＯを介してウエハＷ上の露光領域２７Ｗに、レチクルＲのパターンの一部の縮小像を形成する。
投影光学系ＰＯにおいて、レチクルＲからの露光光ＥＬは、ミラーＭ１で上方（＋Ｚ方向）に反射され、続いてミラーＭ２で下方に反射された後、ミラーＭ３で上方に反射され、ミラーＭ４で下方に反射される。次にミラーＭ５で上方に反射された露光光ＥＬは、ミラーＭ６で下方に反射されて、ウエハＷ上にレチクルＲのパターンの一部の像を形成する。一例として、ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６は凹面鏡であり、他のミラーＭ５は凸面鏡である。
一方、ウエハＷは、静電チャック（不図示）を介してウエハステージＷＳＴ上に吸着保持されている。ウエハステージＷＳＴは、ＸＹ平面に沿って配置されたガイド面上に配置されている。ウエハステージＷＳＴは、レーザ干渉計（不図示）の計測値及び主制御系３１の制御情報に基づいて、例えば磁気浮上型２次元リニアアクチュエータよりなる駆動系（不図示）によってＸ方向及びＹ方向に所定ストロ−クで駆動され、必要に応じてθｚ方向等にも駆動される。
ウエハステージＷＳＴ上のウエハＷの近傍には、例えばレチクルＲのアライメントマークの像を検出する空間像計測系２９が設置され、空間像計測系２９の検出結果が主制御系３１に供給されている。主制御系３１は、空間像計測系２９の検出結果から投影光学系ＰＯの光学特性（諸収差、あるいは波面収差等）を求めることができる。なお、その光学特性は、テストプリント等で求めることも可能である。
露光の際には、ウエハＷ上のレジストから生じるガスが投影光学系ＰＯのミラーＭ１〜Ｍ６に悪影響を与えないように、ウエハＷはパーティション７の内部に配置される。パーティション７には露光光ＥＬを通過させる開口が形成され、パーティション７内の空間は、真空ポンプ（不図示）により真空排気されている。
ウエハＷ上の１つのショット領域（ダイ）を露光するときには、露光光ＥＬが照明光学系ＩＬＳによりレチクルＲのパターン面を円弧状の照明領域２７Ｒで照明し、レチクルＲとウエハＷとは投影光学系ＰＯに対して投影光学系ＰＯの縮小倍率に従った所定の速度比でＹ方向に同期して移動する（同期走査）。このようにして、レチクルパターンはウエハＷ上の一つのショット領域に露光される。その後、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをステップ移動した後、ウエハＷ上の次のショット領域に対してレチクルＲのパターンが走査露光される。このようにステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の複数のショット領域に対して順次レチクルＲのパターンの像が露光される。
次に、本実施形態の照明光学装置３におけるオプティカル・インテグレータ４の特徴的な構成について説明する。
図２は、本発明の第１実施形態における照明光学装置３のオプティカル・インテグレータ４を示す構成図である。オプティカル・インテグレータ４は、被照射面としてのレチクルＲと光学的に共役な位置またはその共役な位置近傍にある反射型インテグレータ２２と、投影光学系ＰＯの瞳と光学的に共役な位置またはその共役な位置近傍にある反射型インテグレータ２３を有する。なお、以下の説明では、反射型インテグレータ２２を第１反射型インテグレータ（反射光学素子）２２と、反射型インテグレータ２３を第２反射型インテグレータ（インテグレータ光学素子）２３と称して説明する場合がある。
図３は、本発明の第１実施形態における第２反射型インテグレータ２３を示す平面図である。本実施形態の第２反射型インテグレータ２３は、基準平面（例えば、照明光学装置３の光軸と直交する面）に沿って２次元に配置された多数のエレメント２３１を備えている。本実施形態におけるエレメント２３１は、輪郭（外形）が矩形状に形成されているが、その輪郭は、矩形状に限定されず、円形状など他の形状であってもよい。また、エレメント２３１の反射面は、所定の曲率を備える。また、第２反射型インテグレータ２３には、エレメント２３１を任意に組み合わせて構成した複数のエレメント群２３０が形成されている。本実施形態の第２反射型インテグレータ２３に形成された複数のエレメント群２３０は、第１のエレメント群２３０Ａ、第２のエレメント群２３０Ｂ、第３のエレメント群２３０Ｃを備える。本実施形態において、複数のエレメント群２３０は、それぞれエレメント２３１の配列によって略円形状となるように構成されている。
そして、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０を構成する複数のエレメント２３１の反射面には、第１反射型インテグレータ２２によって、光学像がそれぞれ形成される。この第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０は、多数の光源像からなる二次光源を形成するフィールドミラー群として機能する。
本実施形態の第１のエレメント群２３０Ａは、１つの円形状の照明領域を備える。また、本実施形態の第２のエレメント群２３０Ｂは、エレメント群２３０Ａの照明領域を挟んで対称の位置関係（エレメント群２３０Ａの照明領域に対して３時、９時の位置関係）にある２つの照明領域を備える。そして、本実施形態の第３のエレメント群２３０Ｃは、エレメント群２３０Ａの照明領域を挟んで対照の位置関係（エレメント群２３０Ａの照明領域に対して６時、１２時の位置関係）にある２つの照明領域を備える。
図２に戻り、第１反射型インテグレータ２２は、入射した露光光ＥＬを複数の光束に分割して、各光束を第２反射型インテグレータ２３に入射させる機能を備える。第１反射型インテグレータ２２は、複数のエレメント（反射エレメント素子）２２１が基準平面（例えば、照明光学装置３の光軸と直交する面）に沿って２次的に配置されて構成されている。また、第１反射型インテグレータ２２は、エレメント２２１の配列によって略円形状となるように構成されている。本実施形態のエレメント２２１は、輪郭（外形）が円弧状に形成されている。また、エレメント２２１の反射面は、所定の曲率を備える構成となっている。そして、第２反射型インテグレータ２３のエレメント２３１の反射面には、光源の光学像が形成される。第１反射型インテグレータ２２によって分割できる光束の数は、エレメント２２１の数と同数となる。図２においては、第１反射型インテグレータ２２のエレメント２２１を代表して、４個のエレメント２２１Ａ、２２１Ｂ、２２１Ｃ、２２１Ｄを図示しているが、実際の第１反射型インテグレータ２２は、例えば４００個のエレメント２２１を備え、露光光ＥＬを４００本の光束に分割する機能を備える。
図１に戻り、照明光学装置３は、第１反射型インテグレータ２２を含む照明装置４０を備える。照明装置４０は、第１反射型インテグレータ２２に入射した露光光ＥＬを、マスクに形成されたパターンの種類に応じて、第２反射型インテグレータ２３の各エレメント群２３０を任意に選択する機能を備える。本実施形態の照明装置４０は、第１反射型インテグレータ２２のエレメント２２１の反射面の傾き、位置及び曲率を変位させる駆動装置５を備え、この駆動装置５は、主制御系３１に接続されてエレメント２２１の変位駆動の制御を行うミラー駆動系４１を備える。
駆動装置５は、ミラー駆動系４１の制御のもと、第１反射型インテグレータ２２のエレメント２２１の反射面の傾き及び位置を変位させる第１アクチュエータ４２を備える（図２参照）。本実施形態の第１アクチュエータ４２は、各エレメント２２１のそれぞれを独立的に駆動すべく、各エレメント２２１のそれぞれに設けられている。本実施形態のアクチュエータ４２は、例えばピエゾアクチュエータから構成される。エレメント２２１は、アクチュエータ４２の伸縮によって、一軸方向あるいは多軸方向、さらには、それらの軸周りの変位駆動が可能となっている。なお、エレメント２２１は、アクチュエータ４２を介して、所定位置に固定されたフレーム４３に支持されている。本実施形態の第１アクチュエータ４２は、ミラー駆動系４１の制御のもと、エレメント２２１の反射面の傾きを変位させて、第２反射型インテグレータ２３に対する露光光ＥＬの照明位置（入射位置）を切り替える駆動を行う。
図４は、本発明の第１実施形態における第１反射型インテグレータ２２のエレメント２２１を示す断面図である。駆動装置５は、ミラー駆動系４１の制御のもと、第１反射型インテグレータ２２のエレメント２２１の反射面の曲率を変位させる第２アクチュエータ４４を備える。
本実施形態の第２アクチュエータ４４は、エレメント２２１の反射面側に対して裏面側に形成された複数の溝部２２２の底面に沿ってそれぞれ設けられている。溝部２２２の底面は、反射面に対し略平行な平面を備える。本実施形態の第２アクチュエータ４４は、例えば薄膜型のピエゾアクチュエータから構成される。エレメント２２１の反射面は、第２アクチュエータ４４の伸縮によって応力を与えられ、その曲率が所定の曲率に変位する構成となっている。本実施形態の第２アクチュエータ４４は、ミラー駆動系４１の制御のもと、第１アクチュエータ４２による露光光ＥＬの照明位置を変更した際に、２反射型インテグレータ２３のエレメント２３１の反射面に対する光路長の変化に伴う光学像への影響を相殺するように、エレメント２２１の反射面の曲率を変位させて焦点距離を調節する。
ミラー駆動系４１は、第１アクチュエータ４２及び第２アクチュエータ４４のそれぞれに対して個別に可変の電圧を印加してエレメント２２１の反射面の傾き、位置及び曲率を変位させる電圧供給部を備える。また、ミラー駆動系４１は、第１アクチュエータ４２及び第２アクチュエータ４４に印加する電圧と、その電圧によるエレメント２２１の反射面の傾き、位置及び曲率の変位量との関係を示すテーブルデータを記憶している記憶部を備える。また、記憶部には、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０が形成可能な複数の照明条件と、各照明条件に対応するエレメント群２３０へ露光光ＥＬの照明位置を切り替えるための第１反射型インテグレータ２２の各エレメント２２１の反射面の傾き、位置及び曲率との関係を示すテーブルデータを記憶している。このミラー駆動系４１は、主制御系３１によって複数の照明条件のうちの一つが選択されると、記憶部のテーブルデータに基づいて、該照明条件に対応する第１反射型インテグレータ２２の各エレメント２２１の反射面の傾き、位置及び曲率を求める。次に、ミラー駆動系４１は、記憶部のテーブルデータに基づいて、求めた各エレメント２２１の反射面の傾き、位置及び曲率に対応する第１アクチュエータ４２及び第２アクチュエータ４４のそれぞれに対する電圧印加の制御値を求める。そして、ミラー駆動系４１は、該制御値に基づいて電圧印加部を駆動させることによって、第１反射型インテグレータ２２の各エレメント２２１の反射面の傾き、位置及び曲率を、選択された照明条件に応じて変位させる構成となっている。
次に、図２及び図５〜図９を参照して本実施形態の照明光学装置３による照明条件の切り替え（変更）動作について説明する。
照明光学装置３は、照明条件として、第２反射型インテグレータ２３における二次光源の形状を変形させる変形照明によってσ値を所望の値（例えば０．１〜０．９の値）に切り替える動作を実施する。具体的に図２及び図５〜図９では、第２反射型インテグレータ２３の第１エレメント群２３０Ａにおいて形成される通常照明（コンベント照明：第１の照明条件）、第２反射型インテグレータ２３の第２エレメント群２３０Ｂにおいて形成される２極照明（第１のダイポール照明：第２の照明条件）、第２反射型インテグレータ２３の第３エレメント群２３０Ｃにおいて形成される２極照明（第２のダイポール照明であり、第１のダイポール照明に対して直交する方向に２極が形成された照明条件：第３の照明条件）、第２反射型インテグレータ２３の第２、第３エレメント群２３０Ｂ、２３０Ｃにおいて形成される４極照明（クワトラポール照明：第４の照明条件）を例示する。なお、図７〜図９における黒色プロットは、第１反射型インテグレータ２２によって複数の光束に分割された露光光ＥＬの第２反射型インテグレータ２３に対する照明位置を示す。
ちなみに、図７〜図９において露光光ＥＬの光束は、１６個の黒色プロットで示すが、実際には４００本に分割された露光光ＥＬの光束が第２反射型インテグレータ２３に対して入射する。
図２及び図７は、通常照明の場合の照明光学装置３の様子を示す図である。
これらの図に示すように、主制御系３１によって第１の照明条件として通常照明が選択された場合、照明光学装置３は、照明装置４０を駆動させ、第１反射型インテグレータ２２に入射した露光光ＥＬを、第２反射型インテグレータ２３の第１エレメント群２３０Ａに対して入射させる。第２反射型インテグレータ２３の第１エレメント群２３０Ａは１つの照明領域を備え、該照明領域を構成するエレメント２３１の総数は、第１反射型インテグレータ２２を構成するエレメント２２１の総数と同数で構成されている。駆動装置５は、第１反射型インテグレータ２２を構成するエレメント２２１のそれぞれと、エレメント群２３０Ａを構成するエレメント２３１のそれぞれとが、１対１の関係となるように、第１反射型インテグレータ２２のエレメント２２１の反射面の傾き、位置及び曲率を変位させる。すなわち、第１エレメント群２３０Ａの照明領域に対しては、４００本の露光光ＥＬの光束が、総数４００個のエレメント２３１の反射面のそれぞれに対して入射することとなる。
ミラー駆動系４１は、記憶部のテーブルデータに基づいて、第１の照明条件に対応する第１アクチュエータ４２及び第２アクチュエータ４４のそれぞれの制御値を求める。そして、ミラー駆動系４１は、該制御値に基づいて電圧印加部を駆動させることによって、第１反射型インテグレータ２２の各エレメント２２１の反射面の傾き、位置及び曲率を、第１の照明条件に応じて変位させる。図２のように、第１アクチュエータ４２は、ミラー駆動系４１の制御のもと、独立的に駆動して各エレメント２２１（エレメント２２１Ａ、２２１Ｂ、２２１Ｃ及び２２１Ｄ）の反射面の傾きを変位させて、第２反射型インテグレータ２３に対する露光光ＥＬの照明位置を第１エレメント群２３０Ａの照明領域へと切り替える。
そして、第２アクチュエータ４４は、ミラー駆動系４１の制御のもと、第１アクチュエータ４２の露光光ＥＬの照明位置を変更した際に、第２反射型インテグレータ２３のエレメント２３１の反射面に対する光路長の変化に伴う光学像への影響を相殺するように、エレメント２２１の反射面の曲率を変位させて焦点距離を調節する。なお、第１アクチュエータ４２は、エレメント２２１の反射面の傾きと共に反射面の位置を所定軸方向に微動させ、エレメント２３１の反射面に形成される光学像の位置を微調節する駆動を行ってもよい。
照明光学装置３は、このような動作によって図７に示す通常照明に切り替えてσ値を変更する。
図５及び図８は、２極照明（第２の照明条件）の場合の照明光学装置３の様子を示す図である。
これらの図に示すように、主制御系３１によって第２の照明条件として２極照明が選択された場合、照明光学装置３は、照明装置４０を駆動させ、第１反射型インテグレータ２２に入射した露光光ＥＬを、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｂに対して入射させる。第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｂは２つの照明領域を備え、該２つの照明領域を構成するエレメント２３１の総数は、第１反射型インテグレータ２２を構成するエレメント２２１の総数と同数で構成されている。駆動装置５は、第１反射型インテグレータ２２を構成するエレメント２２１のそれぞれと、エレメント群２３０Ｂを構成するエレメント２３１のそれぞれとが、１対１の関係となるように、第１反射型インテグレータ２２のエレメント２２１の反射面の傾き、位置及び曲率を変位させる。すなわち、エレメント群２３０Ｂの２つ照明領域に対しては、４００本の露光光ＥＬの光束が２分され、総数４００個のエレメント２３１の反射面のそれぞれに対して露光光ＥＬが入射することとなる。
ミラー駆動系４１は、記憶部のテーブルデータに基づいて、第２の照明条件に対応する第１アクチュエータ４２及び第２アクチュエータ４４のそれぞれの制御値を求める。そして、ミラー駆動系４１は、該制御値に基づいて電圧印加部を駆動させることによって、第１反射型インテグレータ２２の各エレメント２２１の反射面の傾き、位置及び曲率を、第２の照明条件に応じて変位させる。図５のように、第１アクチュエータ４２は、ミラー駆動系４１の制御のもと、エレメント２２１Ａ及びエレメント２２１Ｂの反射面の傾きを変位させて、エレメント群２３０Ｂの一方の照明領域（９時の照明領域）へと露光光ＥＬの照明位置を切り替える。また、第１アクチュエータ４２は、ミラー駆動系４１の制御のもと、エレメント２２１Ｃ及びエレメント２２１Ｄの反射面の傾きを変位させて、エレメント群２３０Ｂの他方の照明領域（３時の照明領域）へと露光光ＥＬの照明位置を切り替える。
そして同様に、第２アクチュエータ４４は、ミラー駆動系４１の制御のもと、第１アクチュエータ４２の露光光ＥＬの照明位置を変更した際に、第２反射型インテグレータ２３のエレメント２３１の反射面に対する光路長の変化に伴う光学像への影響を相殺するように、エレメント２２１の反射面の曲率を変位させて焦点距離を調節する。また同様に、第１アクチュエータ４２は、エレメント２２１の反射面の傾きと共に反射面の位置を所定軸方向に微動させ、エレメント２３１の反射面に形成される光学像の位置を微調節する駆動を行ってもよい。
なお、照明光学装置３は、エレメント２２１Ａ及びエレメント２２１Ｂの反射面の傾きを変位させて、エレメント群２３０Ｂの他方の照明領域（９時の照明領域）へと露光光ＥＬの照明位置を切り替え、また、エレメント２２１Ｃ及びエレメント２２１Ｄの反射面の傾きを変位させて、エレメント群２３０Ｂの一方の照明領域（３時の照明領域）へと露光光ＥＬの照明位置を切り替えてもよい。
また、照明光学系装置３は、２極照明（第３の照明条件）を形成するように、エレメント２２１Ａ及びエレメント２２１Ｂの反射面の傾きを変位させて、エレメント群２３０Ｃの一方の照明領域（１２時の照明領域）へと露光光ＥＬの照明位置を切り替え、また、エレメント２２１Ｃ及びエレメント２２１Ｄの反射面の傾きを変位させて、エレメント群２３０Ｃの他方の照明領域（６時の照明領域）へと露光光ＥＬの照明位置を切り替えてもよい。
さらに、照明光学系装置３は、その他の２極照明として、エレメント群２３０Ｂの一方（３時の照明領域）、エレメント群２３０Ｃの一方（１２時の照明領域）へと露光光ＥＬの照明位置を切り替えたり、エレメント群２３０Ｂの他方（９時の照明領域）、エレメント群２３０Ｃの他方（６時の照明領域）へと露光光ＥＬの照明位置を切り替えてもよい。 照明光学装置３は、このような動作によって図８に示す２極照明に切り替えてσ値を変更する。
図６及び図９は、４極照明の場合の照明光学装置３の様子を示す図である。
これらの図に示すように、主制御系３１によって第３の照明条件として４極照明が選択された場合、照明光学装置３は、照明装置４０を駆動させ、第１反射型インテグレータ２２に入射した露光光ＥＬを、第２反射型インテグレータ２３の第２エレメント群２３０Ｂと、第３エレメント群２３０Ｃに対して入射させる。第２エレメント群２３０Ｂの２つの照明領域及び第３エレメント群２３０Ｃの２つの照明領域は、それぞれ１００個のエレメント２２１を備える。すなわち、第２エレメント群２３０Ｂ及び第３エレメント群２３０Ｃによって形成される４つの照明領域のエレメント２３１の総数は、第１反射型インテグレータ２２を構成するエレメント２２１の総数と同数で構成される。駆動装置５は、第１反射型インテグレータ２２を構成するエレメント２２１のそれぞれと、第２エレメント群２３０Ｂ及び第３エレメント群２３０Ｃを構成するエレメント２３１のそれぞれとが、１対１の関係となるように、第１反射型インテグレータ２２のエレメント２２１の反射面の傾き、位置及び曲率を変位させる。すなわち、第２エレメント群２３０Ｂ及び第３エレメント群２３０Ｃの４つ照明領域に対しては、４００本の露光光ＥＬの光束が４分され、総数４００個のエレメント２３１の反射面のそれぞれに対して入射することとなる。
ミラー駆動系４１は、記憶部のテーブルデータに基づいて、第３の照明条件に対応する第１アクチュエータ４２及び第２アクチュエータ４４のそれぞれの制御値を求める。そして、ミラー駆動系４１は、該制御値に基づいて電圧印加部を駆動させることによって、第１反射型インテグレータ２２の各エレメント２２１の反射面の傾き、位置及び曲率を、第３の照明条件に応じて変位させる。図６のように、第１アクチュエータ４２は、ミラー駆動系４１の制御のもと、エレメント２２１Ａの反射面の傾きを変位させて、第２エレメント群２３０Ｂの９時の照明領域へと露光光ＥＬの照明位置を切り替えるとともに、エレメント２２１Ｂの反射面の傾きを変位させて、第３エレメント群２３０Ｃの６時の照明領域へと露光光ＥＬの照明位置を切り替える。また、第１アクチュエータ４２は、ミラー駆動系４１の制御のもと、エレメント２２１Ｃの反射面の傾きを変位させて、第３エレメント群２３０Ｃの１２時の照明領域へと露光光ＥＬの照明位置を切り替えるとともに、エレメント２２１Ｄの反射面の傾きを変位させて、第２エレメント群２３０Ｂの３時の照明領域へと露光光ＥＬの照明位置を切り替える。
そして同様に、第２アクチュエータ４４は、ミラー駆動系４１の制御のもと、第１アクチュエータ４２の露光光ＥＬの照明位置を変更した際に、第２反射型インテグレータ２３のエレメント２３１の反射面に対する光路長の変化に伴う光学像への影響を相殺するように、エレメント２２１の反射面の曲率を変位させて焦点距離を調節する。また同様に、第１アクチュエータ４２は、エレメント２２１の反射面の傾きと共に反射面の位置を所定軸方向に微動させ、エレメント２３１の反射面に形成される光学像の位置を微調節する駆動を行ってもよい。
照明光学装置３は、このような動作によって図９に示す４極照明に切り替えてσ値を変更する。
なお、照明光学装置３は、エレメント２２１Ａ、２２１Ｂ、２２１Ｃ、２２１Ｄと、エレメント郡２３０Ｂ、２３０Ｃとは、任意に組み合わせることができる。
以上説明したように、本実施形態の照明光学装置３によれば、照明条件の変更による照明光の光量の損失を抑制できる。
また、本実施形態によれば、上記効果を奏する照明光学装置３を備える露光装置１と、露光装置１を用いたデバイス製造方法を提供することができる。
なお、上記実施形態では、第１アクチュエータ４２がミラー駆動系４１の制御のもと、第１反射型インテグレータ２２のエレメント２２１の反射面の傾きを変位させて、第２反射型インテグレータ２３に対する露光光ＥＬの照明位置を切り替える駆動を行うと説明したが、この構成に限定されるものではない。
例えば、図１０に示すように、第１アクチュエータ４２がミラー駆動系４１の制御のもと、第１反射型インテグレータ２２のエレメント２２１の反射面の位置を変位させて、第２反射型インテグレータ２３に対する露光光ＥＬの照明位置を切り替える駆動を行う構成であってもよい。第１アクチュエータ４２によって、第１反射型インテグレータ２２のエレメント２２１の反射面の位置が、例えば所定軸方向に変位すると、露光光ＥＬが入射する領域の曲率が変化し、第２反射型インテグレータ２３に対する露光光ＥＬの照明位置が切り替わる。したがって、この構成により、第２反射型インテグレータ２３に対する露光光ＥＬの照明位置を切り替える駆動を行う構成であってもよい。
また、エレメント２２１の露光光ＥＬが入射する領域の曲率を変化させれば、第２反射型インテグレータ２３に対する露光光ＥＬの照明位置が切り替わるので、例えば、第２アクチュエータ４４がミラー駆動系４１の制御のもと、第１反射型インテグレータ２２のエレメント２２１の反射面の曲率を変位させて、第２反射型インテグレータ２３に対する露光光ＥＬの照明位置を切り替える駆動を行う構成であってもよい。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。また、上述の実施形態で用いた図面を参照して説明することがある。
図１１は、本発明の第２実施形態における照明光学装置３のオプティカル・インテグレータ４を示す構成図である。第２実施形態のオプティカル・インテグレータ４は、被照射面としてのレチクルＲと光学的に共役な位置またはその共役な位置近傍にある反射型インテグレータ２２ａ、及び投影光学系ＰＯの瞳と光学的に共役な位置またはその共役な位置近傍にある反射型インテグレータ２３を有する。反射型インテグレータ２３は、上述の実施形態における第２反射型インテグレータ２３と同一の構成となっている。なお、以下の説明では、反射型インテグレータ２２ａを第１反射型インテグレータ（第２の反射光学部材）２２ａと、反射型インテグレータ２２ｂを第１反射型インテグレータ（第１の反射光学部材）２２ｂと、反射型インテグレータ２３を第２反射型インテグレータ２３と称して説明する場合がある。
第２実施形態では、第１反射型インテグレータ２２ａと第１反射型インテグレータ２２ｂとが協働して、上述の実施形態における第１反射型インテグレータ２２と同一の機能を奏する構成となっている。
図１２は、本発明の第２実施形態における第１反射型インテグレータ２２ｂを示す平面図である。本実施形態の第１反射型インテグレータ２２ｂは、基準平面に沿って２次元に配置された多数のエレメント２２１ｂを備える。また、第１反射型インテグレータ２２ｂは、エレメント２２１ｂの配列によって略円形状となるように構成されている。本実施形態のエレメント２２１ｂは、輪郭（外形）が矩形状に形成されている。また、エレメント２２１ｂの反射面は、所定の曲率を備える構成となっている。
第１反射型インテグレータ２２ｂは、エレメント２２１ｂを任意に組み合わせ、入射した露光光ＥＬを第２反射型インテグレータ２３の各エレメント群２３０に対応した照射位置に反射する複数のエレメント群２２０ｂを備えている。本実施形態の第１反射型インテグレータ２２ｂは、エレメント群２２０ｂＡ、２２０ｂＢ、２２０ｂＣを備える。第１反射型インテグレータ２２ｂは、直入射型ミラーとして機能する。
第１反射型インテグレータ２２ｂのエレメント群（第１の反射領域）２２０ｂＡは、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ａに対応した反射特性（反射面の傾き、位置及び曲率からなる特性）を有するエレメント２２１ｂＡ（図１２中、Ａ記号を付す）を複数備える。第１反射型インテグレータ２２ｂのエレメント群（第２の反射領域）２２０ｂＢは、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｂに対応した反射特性を有するエレメント２２１ｂＢ（図１２中、Ｂ記号を付す）を複数備える。第１反射型インテグレータ２２ｂのエレメント群２２０ｂＣは、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｃに対応した反射特性を有するエレメント２２１ｂＣ（図１２中、Ｃ記号を付す）を複数備える。本実施形態の第１反射型インテグレータ２２ｂは、エレメント２２１ｂＡが４００個、エレメント２２１ｂＢが４００個、エレメント２２１ｂＣが４００個で、総数１２００個のエレメント２２１ｂを備える。
図１１に戻り、第１反射型インテグレータ２２ａは、入射した露光光ＥＬを複数の光束に分割して、各光束を第１反射型インテグレータ２２ｂに入射させる機能を備える。第１反射型インテグレータ２２ａは、複数のエレメント２２１ａが基準平面に沿って２次的に配置されて構成されている。また、第１反射型インテグレータ２２ａは、エレメント２２１ａの配列によって略円形状となるように構成されている。本実施形態のエレメント２２１ａは、輪郭（外形）が円弧状に形成されている。また、エレメント２２１ａの反射面は、所定の曲率を備える構成となっている。したがって、第１反射型インテグレータ２２ｂのエレメント２２１ｂの反射面には、光源の光学像が形成される。第１反射型インテグレータ２２ａによって分割できる光束の数は、エレメント２２１ａの数と同数となる。第１反射型インテグレータ２２ａは、４００個のエレメント２２１ａを備え、露光光ＥＬを４００本の光束に分割する機能を備える。第１反射型インテグレータ２２ａは、斜入射型ミラーとして機能する。なお、第１反射型インテグレータ２２ａに対して入射する露光光ＥＬは、凹面ミラー２１からの反射光であってもよいし、第１反射型インテグレータ２２ａを設ける代わりに凹面ミラー２１を取り外し、集光ミラー１３からの反射光が第１反射型インテグレータ２２に入射する構成であってもよい。
照明光学装置３は、第１反射型インテグレータ２２ａ及び第１反射型インテグレータ２２ｂを含む照明装置４０を備える。本実施形態の照明装置４０は、第１反射型インテグレータ２２ｂの各エレメント群２２０ｂのいずれか一方に向けて、第１反射型インテグレータ２２ａに入射した露光光ＥＬを反射するように、第１反射型インテグレータ２２ａを駆動する駆動装置（第２の駆動装置）５を備え、この駆動装置５は、上述の実施形態と同様に、主制御系３１に接続されて駆動の制御を行うミラー駆動系４１を備える（図１参照）。
駆動装置５は、ミラー駆動系４１の制御のもと、第１反射型インテグレータ２２ａを所定軸（図１１において、記号Ｏを付す）周りに駆動させるアクチュエータ４５を備える。本実施形態のアクチュエータ４５は、例えばピエゾアクチュエータから構成される。第１反射型インテグレータ２２ａは、アクチュエータ４５の伸縮によって、Ｏ軸周り（例えばＸ軸周り）の変位駆動が可能となっている。本実施形態のアクチュエータ４５は、ミラー駆動系４１の制御のもと、第１反射型インテグレータ２２ａの傾きをＯ軸周りに変位させて、第１反射型インテグレータ２２ｂに対する露光光ＥＬの照明位置を切り替える駆動を行う。
また、駆動装置５は、ミラー駆動系４１の制御のもと、第１反射型インテグレータ２２ａのエレメント２２１ａの反射面の曲率を変位させるアクチュエータ４４を備える（図４参照）。
ミラー駆動系４１は、アクチュエータ４５に対して可変の電圧を印加して第１反射型インテグレータ２２ａを駆動させる電圧供給部を備える。また、ミラー駆動系４１は、アクチュエータ４５に印加する電圧と、その電圧による第１反射型インテグレータ２２ａのＯ軸周りの傾きとの関係を示すテーブルデータを記憶している記憶部を備える。また、記憶部には、第１反射型インテグレータ２２ｂの各エレメント群２２０ｂの位置と、各エレメント群２２０ｂへ露光光ＥＬの照明位置を切り替えるための第１反射型インテグレータ２２ａのＯ軸周りの傾きとの関係を示すテーブルデータを記憶している。このミラー駆動系４１は、主制御系３１によって複数の照明条件のうちの一つが選択されると、該照明条件に対応する反射特性を備える第１反射型インテグレータ２２ｂのエレメント群２２０ｂの位置を求め、記憶部のテーブルデータに基づいて、その位置に対応する第１反射型インテグレータ２２ａのＯ軸周りの傾きを求める。次に、ミラー駆動系４１は、記憶部のテーブルデータに基づいて、求めた第１反射型インテグレータ２２ａのＯ軸周りの傾きに対応するアクチュエータ４５に対する電圧印加の制御値を求める。そして、ミラー駆動系４１は、該制御値に基づいて電圧印加部を駆動させることによって、第１反射型インテグレータ２２ａのＯ軸周りの傾きを、選択された照明条件に応じて変位させる構成となっている。
次に、本実施形態の照明光学装置３による照明条件の切り替え（変更）動作について説明する。
照明光学装置３は、照明条件として、第２反射型インテグレータ２３における二次光源の形状を変形させる変形照明によってσ値を所望の値（例えば０．１〜０．９の値）に切り替える動作を実施する。なお、図１２における黒色プロットは、第１反射型インテグレータ２２ａによって複数の光束に分割された露光光ＥＬの第１反射型インテグレータ２２ｂに対する照明位置を示す。ちなみに、図１２において露光光ＥＬの光束は、１６個の黒色プロットで示すが、実際には４００本に分割された露光光ＥＬの光束が第１反射型インテグレータ２２ｂに対して入射する。
主制御系３１によって第１の照明条件として通常照明が選択された場合、照明光学装置３は、照明装置４０を駆動させ、第１反射型インテグレータ２２ａに入射した露光光ＥＬを、第１反射型インテグレータ２２ｂのエレメント群２２０ｂＡに対して入射させる。第１反射型インテグレータ２２ｂのエレメント群２２０ｂＡは、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ａに対応した反射特性を有するエレメント２２１ｂＡからなるため、エレメント群２２０ｂＡに対して入射した露光光ＥＬは、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ａに向けて反射する。そして、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ａは、図７に示す、通常照明の２次光源を形成する。
主制御系３１によって第２の照明条件として２極照明が選択された場合、照明光学装置３は、照明装置４０を駆動させ、第１反射型インテグレータ２２ａに入射した露光光ＥＬを、第１反射型インテグレータ２２ｂのエレメント群２２０ｂＢに対して入射させる。第１反射型インテグレータ２２ｂのエレメント群２２０ｂＢは、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｂに対応した反射特性を有するエレメント２２１ｂＢからなるため、エレメント群２２０ｂＢに対して入射した露光光ＥＬは、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｂに向けて反射する。そして、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｂは、図８に示す、２極照明の２次光源を形成する。
主制御系３１によって第３の照明条件として４極照明が選択された場合、照明光学装置３は、照明装置４０を駆動させ、第１反射型インテグレータ２２ａに入射した露光光ＥＬを、第１反射型インテグレータ２２ｂのエレメント群２２０ｂＣに対して入射させる。第１反射型インテグレータ２２ｂのエレメント群２２０ｂＣは、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｃに対応した反射特性を有するエレメント２２１ｂＣからなるため、エレメント群２２０ｂＣに対して入射した露光光ＥＬは、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｃに向けて反射する。そして、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｃは、図９に示す、４極照明の２次光源を形成する。
以上説明したように、本実施形態の照明光学装置３によれば、上述の第１実施形態と同様に、照明条件の変更による照明光の光量の損失を抑制できる。
さらに、本実施形態の照明光学装置３によれば、上述の第１実施形態の照明光学装置３に比べて、第１反射型インテグレータを駆動するアクチュエータの数を低減できる。このため、第１反射型インテグレータの駆動を制御する制御系のプログラム等を単純化させることができ、制御系の負担を低減するとともに、第１反射型インテグレータの駆動を高精度で制御することができる。また、コスト安に寄与させることができる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。また、上述の実施形態で用いた図面を参照して説明することがある。
図１３は、本発明の第３実施形態における第２反射型インテグレータ２３を示す平面図である。図１４は、本発明の第３実施形態における第２反射型インテグレータ２３を示す模式図である。図１３に示すように、本実施形態の第２反射型インテグレータ２３は、複数のエレメント２３１が基準平面に沿って２次的に配置されて構成されている。また、第２反射型インテグレータ２３は、エレメント２３１の配列によって略円形状となるように構成されている。本実施形態の第２反射型インテグレータ２３は、所定の照明条件の外形（輪郭）を描画する図１４に示すような複数の境界線Ｄ（境界線Ｄ１〜Ｄ５）で囲まれた複数のエレメント群２３０を備え、この各エレメント群２３０が所定の照明条件を形成する構成となっている。
第３実施形態では、各エレメント群２３０を構成するエレメント２３１の一部は、所定の照明条件下で共用される構成となっている。また、エレメント２３１の反射面の大きさは、統一されておらず、各エレメント群２３０の位置（照明条件）に応じて異なっている。また、エレメント２３１の密集度は、各エレメント群２３０の位置（照明条件）に応じて異なっている。
次に、図１５〜図２０を参照して本実施形態の第２反射型インテグレータ２３によって形成可能な照明条件の一例について説明する。以下の説明では、第２反射型インテグレータ２３に対する露光光ＥＬの照明位置を切り替える駆動を行う照明装置４０としては、例えば上述した第１実施形態の照明装置４０を用いることができる。図１５〜図２０において示す境界線Ｄ１〜Ｄ５で囲まれた領域には、少なくとも第１反射型インテグレータ２２のエレメント２２１の総数と同数のエレメント２３１が配置されている。なお、図１５〜図２０における黒色プロットは、第１反射型インテグレータ２２によって複数の光束に分割された露光光ＥＬの第２反射型インテグレータ２３に対する照明位置を示す。ちなみに、図１５〜図２０において露光光ＥＬの光束は、１６個の黒色プロットで示すが、実際には４００本に分割された露光光ＥＬの光束が第２反射型インテグレータ２３に対して入射する。
照明装置４０は、第１反射型インテグレータ２２に入射した露光光ＥＬを、図１５に示す第２反射型インテグレータ２３の境界線Ｄ１で囲まれた領域のエレメント群（第１のエレメント群）２３０Ａ１に向けて反射する。これにより、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ａ１は、第１の照明条件として、通常照明の２次光源を形成することができる。
照明装置４０は、第１反射型インテグレータ２２に入射した露光光ＥＬを、図１６に示す第２反射型インテグレータ２３の境界線Ｄ２で囲まれた領域のエレメント群（第２のエレメント群）２３０Ａ２に向けて反射する。これにより、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ａ２は、第２の照明条件として、第１の照明条件より小径の通常照明の２次光源を形成することができる。
照明装置４０は、第１反射型インテグレータ２２に入射した露光光ＥＬを、図１７に示す第２反射型インテグレータ２３の境界線Ｄ３で囲まれた領域のエレメント群（第３のエレメント群）２３０Ｂ１に向けて反射する。これにより、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｂ１は、第３の照明条件として、２極照明の２次光源を形成することができる。
照明装置４０は、第１反射型インテグレータ２２に入射した露光光ＥＬを、図１８に示す第２反射型インテグレータ２３の境界線Ｄ３及びＤ４で囲まれた領域のエレメント群２３０Ｃ１に向けて反射する。これにより、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｃ１は、第４の照明条件として、４極照明の２次光源を形成することができる。
照明装置４０は、第１反射型インテグレータ２２に入射した露光光ＥＬを、図１９に示す第２反射型インテグレータ２３の境界線Ｄ１及びＤ２で囲まれた領域のエレメント群２３０Ｄ１に向けて反射する。これにより、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｄ１は、第５の照明条件として、輪帯照明（アニュラ照明）の２次光源を形成することができる。
照明装置４０は、第１反射型インテグレータ２２に入射した露光光ＥＬを、図２０に示す第２反射型インテグレータ２３の境界線Ｄ１及びＤ５で囲まれた領域のエレメント群２３０Ｄ２に向けて反射する。これにより、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｄ２は、第６の照明条件として、第５の照明条件より内径が大きい輪帯照明の２次光源を形成することができる。
以上説明したように、本実施形態の照明光学装置３によれば、上述の実施形態と同様に、照明条件の変更による照明光の光量の損失を抑制できる。
さらに、本実施形態の照明光学装置３によれば、あるエレメント群２３０を構成するエレメント２３１の一部が、所定の照明条件下で共用されるため、第２反射型インテグレータ２３を構成するエレメント２３１の総数を低減させることができる。このため、コスト安に寄与させることができる。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。また、上述の実施形態で用いた図面を参照して説明することがある。
図２１は、本発明の第４実施形態における照明装置４０の要部を示す平面図である。図２２は、本発明の第４実施形態における照明光学装置３のオプティカル・インテグレータ４を示す構成図である。図２２に示すように、第４実施形態のオプティカル・インテグレータ４は、第２反射型インテグレータ２３として、第３実施形態の第２反射型インテグレータ２３を備える。第４実施形態のオプティカル・インテグレータ４は、第１反射型インテグレータ２２として、図２１に示すように、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群（第１のエレメント群）２３０Ａ１に対応する反射特性を有する第１反射型インテグレータ（第１の反射光学素子）２２Ａ１と、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群（第２のエレメント群）２３０Ｂ１に対応する反射特性を有する第１反射型インテグレータ（第２の反射光学素子）２２Ｂ１と、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｃ１に対応する反射特性を有する第１反射型インテグレータ２２Ｃ１と、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｄ１に対応する反射特性を有する第１反射型インテグレータ２２Ｄ１とを備える。第１反射型インテグレータ２２Ａ１、第１反射型インテグレータ２２Ｂ１、第１反射型インテグレータ２２Ｃ１、第１反射型インテグレータ２２Ｄ１は、所定方向に延びる回転軸５１周りに回転自在なターレット（挿入離脱機構）５２に設けられている。
照明光学装置３は、ターレット５２を含む照明装置４０を備える。
照明装置４０は、ターレット５２を回転させて、露光光ＥＬの光路上に対して第１反射型インテグレータ２２Ａ１を挿入することで、露光光ＥＬを第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ａ１に向けて反射する。これにより、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ａ１は、第１の照明条件として、通常照明の２次光源を形成することができる（図１５参照）。
照明装置４０は、ターレット５２を回転させて、露光光ＥＬの光路上に対して第１反射型インテグレータ２２Ａ１を離脱させると共に、露光光ＥＬの光路上に対して第１反射型インテグレータ２２Ｂ１を挿入することで、露光光ＥＬを第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｂ１に向けて反射する。これにより、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｂ１は、第２の照明条件として、２極照明の２次光源を形成することができる（図１７参照）。
照明装置４０は、ターレット５２を回転させて、露光光ＥＬの光路上に対して第１反射型インテグレータ２２Ｂ１を離脱させると共に、露光光ＥＬの光路上に対して第１反射型インテグレータ２２Ｃ１を挿入することで、露光光ＥＬを第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｃ１に向けて反射する。これにより、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｃ１は、第３の照明条件として、４極照明の２次光源を形成することができる（図１８参照）。
照明装置４０は、ターレット５２を回転させて、露光光ＥＬの光路上に対して第１反射型インテグレータ２２Ｃ１を離脱させると共に、露光光ＥＬの光路上に対して第１反射型インテグレータ２２Ｄ１を挿入することで、露光光ＥＬを第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｄ１に向けて反射する。これにより、第２反射型インテグレータ２３のエレメント群２３０Ｄ１は、第４の照明条件として、輪帯照明の２次光源を形成することができる（図１９参照）。
以上説明したように、本実施形態の照明光学装置３によれば、上述の実施形態と同様に、照明条件の変更による照明光の光量の損失を抑制できる。さらに、本実施形態の照明光学装置３によれば、上述の実施形態の照明光学装置３に比べて、第１反射型インテグレータを駆動するアクチュエータの数を低減できる。このため、第１反射型インテグレータの駆動を制御する制御系のプログラム等を単純化させることができ、制御系の負担を低減するとともに、第１反射型インテグレータの駆動を高精度で制御することができる。
なお、上述の各実施形態のウエハ（基板）としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
本発明の照明光学装置を備える露光装置としては、マスクと基板とを同期移動してマスクのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクと基板とを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。また、本発明は基板上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
また、例えば米国特許第６，６１１，３１６号に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。
露光装置の種類としては、基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
また、本実施形態においては、露光光ＥＬがＥＵＶ光である場合を例にして説明したが、露光光ＥＬとして、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等を用いることもできる。
また、本発明は、基板ステージ（ウエハステージ）が複数設けられるツインステージ型の露光装置にも適用できる。ツインステージ型の露光装置の構造及び露光動作は、例えば特開平１０−１６３０９９号公報及び特開平１０−２１４７８３号公報（対応米国特許６，３４１，００７号、６，４００，４４１号、６，５４９，２６９号及び６，５９０，６３４号）、特表２０００−５０５９５８号（対応米国特許５，９６９，４４１号）或いは米国特許６，２０８，４０７号に開示されている。
以上のように、本実施形態の露光装置は、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およ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。
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図２３に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを用いて露光光で基板を露光すること、及び露光された基板を現像することを含む基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ２０４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
なお、上述の各実施形態の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
１…露光装置、
３…照明光学装置、
４…オプティカル・インテグレータ、
５…駆動装置（第２の駆動装置）、
２２…第１反射型インテグレータ（反射光学部材）、
２２ａ…第１反射型インテグレータ（第２の反射光学部材）、
２２ｂ…第１反射型インテグレータ（第１の反射光学部材）、
２２Ａ１…第１反射型インテグレータ（第１の反射光学素子）、
２２Ｂ１…第１反射型インテグレータ（第２の反射光学素子）、
２２Ｃ１…第１反射型インテグレータ、
２２Ｄ１…第１反射型インテグレータ、
２３…第２反射型インテグレータ（インテグレータ光学素子）、
４０…照明装置、
５２…ターレット（挿入離脱機構）、
２２０ｂ…エレメント群、
２２０ｂＡ…エレメント群（第１の反射領域）、
２２０ｂＢ…エレメント群（第２の反射領域）、
２２０ｂＣ…エレメント群、
２２１…エレメント（反射エレメント素子）、
２２１Ａ…エレメント、
２２１Ｂ…エレメント、
２２１Ｃ…エレメント、
２２１Ｄ…エレメント、
２２１ａ…エレメント、
２２１ｂ…エレメント、
２２１ｂＡ…エレメント、
２２１ｂＢ…エレメント、
２２１ｂＣ…エレメント、
２３０…エレメント群、
２３０Ａ…エレメント群（第１のエレメント群）、
２３０Ｂ…エレメント群（第２のエレメント群）、
２３０Ｃ…エレメント群（第３のエレメント群）、
２３０Ａ１…エレメント群（第１のエレメント群）、
２３０Ａ２…エレメント群（第２のエレメント群）、
２３０Ｂ１…エレメント群（第３のエレメント群、（第２のエレメント群））、
２３０Ｃ１…エレメント群、
２３０Ｄ１…エレメント群、
２３０Ｄ２…エレメント群、
２３１…エレメント、
Ｏ…所定の軸、
Ｒ…レチクル（マスク）、
Ｗ…ウエハ、
ＥＬ…露光光（照明光）
ＰＯ…投影光学系。

Claims (15)

  1. 第１の照明条件を形成する第１のエレメント群と、前記第１の照明条件とは異なる第２の照明条件を形成する第２のエレメント群とを備えるインテグレータ光学素子と、
    前記第１のエレメント群及び前記第２のエレメント群のいずれか一方に、選択的に照明光を照射する照射装置とを有することを特徴とする照明光学装置。
  2. 前記照射装置は、入射した前記照明光を前記第１のエレメント群及び前記第２のエレメント群のいずれか一方に、選択的に反射する反射光学素子を有することを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
  3. 前記反射光学素子は、反射面を有する複数の反射エレメント素子と、
    前記反射面の傾き、前記反射面の位置及び前記反射面の曲率の少なくとも一方を変位させる駆動装置とを有することを特徴とする請求項２に記載の照明光学装置。
  4. 前記駆動装置は、前記複数の反射エレメント素子の反射面のそれぞれを独立的に駆動することを特徴とする請求項３に記載の照明光学装置。
  5. 前記駆動装置は、前記複数の反射エレメント素子のうち、少なくとも一部の反射エレメントの反射面の曲率を変位させることを特徴とする請求項３または４に記載の照明光学装置。
  6. 前記照射装置は、前記第１のエレメント群に対応する第１の反射光学素子と、
    前記第２のエレメント群に対応する第２の反射光学素子と、
    前記第１の反射光学素子と前記第２の反射光学素子のいずれか一方を前記照明光の光路に対して挿入又は離脱する挿入離脱機構とを備えることを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
  7. 前記照射装置は、入射した前記照明光を前記第１のエレメント群に反射する第１の反射領域と、入射した前記照明光を前記第２のエレメント群に反射する第２の反射領域とを備える第１の反射光学部材と、
    入射した前記照明光を前記第１の反射光学部材に反射する第２の反射光学部材と、
    前記第１の反射領域及び前記第２の反射領域のいずれか一方に向けて前記照明光を反射するように、前記第２の反射光学部材を駆動する第２の駆動装置とを有することを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
  8. 前記第２の駆動装置は、前記第２の反射光学部材を所定の軸周りに駆動することを特徴とする請求項７に記載の照明光学装置。
  9. 前記第２の駆動装置は、前記第１の反射領域及び前記第２の反射領域のいずれか一方に向けて前記照明光を反射するように、前記第２の反射光学部材の反射面のうち、少なくとも一部の反射面の曲率を変位させることを特徴とする請求項７または８に記載の照明光学装置。
  10. 前記インテグレータ光学素子は、前記第１の照明条件と前記第２の照明条件とは異なる第３の照明条件を形成する第３のエレメント群を備え、
    前記照射装置は、前記第１のエレメント群、前記第２のエレメント群、前記第３のエレメント群のいずれか一方に、選択的に照明光を照射することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の照明光学装置。
  11. 前記第１のエレメント群を構成するエレメントの一部と、前記第２のエレメント群を構成するエレメントの一部と、前記第３のエレメント群を構成するエレメントの一部とは、前記第１の照明条件、前記第２の照明条件、前記第３の照明条件のうちの少なくとも一つの条件で共用されることを特徴とする請求項１０に記載の照明光学装置。
  12. 前記第１のエレメント群及び前記第２のエレメント群の大きさは、互いに異なっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の照明光学装置。
  13. 前記第３のエレメント群の大きさは、前記第１のエレメント群の大きさ及び前記第２のエレメント群の大きさの少なくとも一方と異なっていることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の照明光学装置
  14. パターンが形成されたマスクを照明する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の照明光学装置と、
    前記照明光学装置によって照明された前記マスクのパターン像をウエハに投影する投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。
  15. 請求項１４に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイス製造方法。
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