JP4730712B2 - 照明光学装置、露光装置、および露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、光検出装置、照明光学装置、露光装置、および露光方法に関する。さらに詳細には、本発明は、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に使用される露光装置における露光光量の制御に好適な光検出装置に関するものである。

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、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（またはマイクロレンズアレイなど）を介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源を形成する。二次光源からの光束は、コンデンサーレンズにより集光された後、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感光性基板上に結像する。こうして、感光性基板上には、マスクパターンが投影露光（転写）される。

露光装置には、感光性基板に対する露光光量を検出するための光検出装置が設けられている。この露光モニター用の光検出装置は、光路中から照明光（露光光）の一部を取り出し、取り出した光の強度を検出する（たとえば特許文献１を参照）。こうして、光検出装置で検出された光強度の変動に応じて光源の発光出力などを調整することにより、感光性基板に対する露光光量が露光中ほぼ一定になるように制御される。

特開平８−２０３８０３号公報

具体的に、従来の典型的な形態にしたがう露光モニター用の光検出装置は、図１５に示すように、たとえばフライアイレンズ（不図示）を介して形成された二次光源からの光束を集光するコンデンサーレンズ１００とマスク１０１との間の光路中に傾斜配置された平行平面板状のビームスプリッター１０２と、ビームスプリッター１０２で反射された光を光電検出する受光センサ１０３とにより構成されている。

しかしながら、上述のような従来の光検出装置では、図１６に示すようにマスク１０１に入射する光束の集光角（開き角）θが大きくなると、マスク１０１を含む他の光学素子との機械的な干渉を回避しつつビームスプリッター１０２を光路中に配置することが困難になる。また、仮にビームスプリッター１０２を光路中に配置することができたとしても、照明光束の一部を遮ることがないように光量センサ１０３を光路中に配置することが困難になる。

本発明は、集光角が比較的大きい光路中においても他の光学素子との機械的な干渉を回避しつつ配置することができ、光路中において所定の向きに入射する光を高精度に検出することのできる光検出装置を提供することを目的とする。

本発明は、集光角が比較的大きい光路中にも配置可能で高精度な光検出装置を用いて、感光性基板に対する露光光量が露光中ほぼ一定になるように高精度に制御する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。

前記目的を達成するために、本発明の第１形態では、光路中において所定の向きに入射する光を検出する光検出装置において、
前記光路中に配置される２つの光学面を有する光分岐素子と、該光分岐素子の内部を伝播して前記光分岐素子の側面から導出された光を光電検出するための光電検出器とを備え、
前記光分岐素子は、前記２つの光学面のうちの一方の光学面に入射した光の一部を全反射角度以上の入射角度で他方の光学面に入射する光に変換するための入射角度変換部を有することを特徴とする光検出装置を提供する。

本発明の第２形態では、光路中において所定の向きに入射する光を検出する光検出装置において、
前記光路中に配置される２つの光学面と、側面とを有する光分岐素子と、
前記光分岐素子の側面に対向して配置された光電検出器と、
前記光分岐素子上または前記光分岐素子内に設けられて、前記２つの光学面のうちの一方の光学面に入射した光の一部を所定の反射角度以上の入射角度で他方の光学面に入射する光に変換する入射角度変換部とを備えていることを特徴とする光検出装置を提供する。

本発明の第３形態では、光源からの光束で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記光源から前記被照射面への向きに入射する光を検出するように配置された第１形態または第２形態の光検出装置を備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。

本発明の第４形態では、光源からの光束で被照射面を照明する照明光学装置において、
前記被照射面から前記光源への向きに入射する光を検出するように配置された第１形態または第２形態の光検出装置を備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。

本発明の第５形態では、所定のパターンを照明するための第３形態または第４形態の照明光学装置を備え、前記所定のパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第６形態では、投影光学系を介して所定のパターンを感光性基板上に露光する露光装置において、
第１形態または第２形態の光検出装置を備え、
該光検出装置は、前記所定のパターンと前記感光性基板との間に位置決めされることを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第７形態では、第３形態または第４形態の照明光学装置を用いて所定のパターンを照明し、前記所定のパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法を提供する。

本発明の第８形態では、光路中に配置されて入射した光の一部を光路外へ導く光分岐素子であって、
前記光分岐素子は、前記光路中に位置決めされた２つの光学面を有し、
前記２つの光学面のうちの一方の光学面に入射した光の一部を臨界角度以上の入射角度で他方の光学面に入射する光に変換するための入射角度変換部を備えていることを特徴とする光分岐素子を提供する。

本発明の第９形態では、光路中に配置されて入射した光の一部を光路外へ導く光分岐素子であって、
前記光分岐素子は、前記光路中に位置決めされた２つの光学面と、側面とを有し、
前記光分岐素子上または前記光分岐素子内に設けられて、前記２つの光学面のうちの一方の光学面に入射した光の一部を所定の反射角度以上の入射角度で他方の光学面に入射する光に変換する入射角度変換部を備えていることを特徴とする光分岐素子を提供する。

本発明の第１０形態では、光路中において所定の向きに入射する光を検出する光検出装置において、
第９形態の光分岐素子と、
前記光分岐素子の側面に対向して位置決めされて、前記光分岐素子から導出された光を光電検出するための光電検出器とを備えることを特徴とする光検出装置を提供する。

本発明の光検出装置では、光路中において光軸に対して実質的に傾斜することなく配置された光分岐素子の内部を伝播して、光分岐素子の側面から導出された光を光電検出する。その結果、本発明の光検出装置では、光軸に対して例えば４５度の角度で平行平面板状のビームスプリッターを光路中に傾斜配置する従来技術とは異なり、集光角が比較的大きい光路中においても他の光学素子との機械的な干渉を回避しつつ配置することができ、光路中において所定の向きに入射する光を高精度に検出することができる。

したがって、本発明の露光装置および露光方法では、集光角が比較的大きい光路中にも配置可能で高精度な光検出装置を用いて、感光性基板に対する露光光量が露光中ほぼ一定になるように高精度に制御することができる。その結果、本発明の露光装置および露光方法では、露光光量の高精度な制御により良好な露光を行い、ひいては良好なデバイスを製造することができる。

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 本実施形態における光検出装置の構成を概略的に示す図である。 本実施形態の光検出装置における光反射処理を説明する図である。 本実施形態の第１変形例にかかる光検出装置の要部構成を概略的に示す図である。 （ａ）は本実施形態の第２変形例にかかる光検出装置の要部構成を、（ｂ）は本実施形態の第３変形例にかかる光検出装置の要部構成をそれぞれ概略的に示す図である。 （ａ）は本実施形態の第４変形例にかかる光検出装置の要部構成を、（ｂ）は本実施形態の第５変形例にかかる光検出装置の要部構成をそれぞれ概略的に示す図である。 本実施形態の第６変形例にかかる光検出装置の要部構成を概略的に示す図である。 本実施形態の第７変形例にかかる一対の光検出装置の要部構成を概略的に示す図である。 レンズ形状の光分岐素子を用いる第８変形例を概略的に示す図である。 フライアイレンズとコンデンサー光学系との間の光路中に光検出装置を配置した例を概略的に示す図である。 コンデンサー光学系の光路中に光検出装置を配置した例を概略的に示す図である。 投影光学系中に上述の実施形態または第１変形例〜第８変形例にかかる光検出装置を配置した例を示す図である。 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一例について、そのフローチャートを示す図である。 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いて、そのフローチャートを示す図である。 従来の光検出装置の構成を概略的に示す図である。 従来の光検出装置における不都合を説明する図である。

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、感光性基板であるプレート（レジストの塗布されたガラス基板）Ｐの法線方向に沿ってＹ軸を、プレートＰの面内において図１の紙面に平行な方向にＺ軸を、プレートＰの面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。

図１に示す露光装置は、たとえば高圧水銀ランプからなる光源１を備えている。光源１は、回転楕円面からなる反射面を有する楕円鏡２の第１焦点位置に位置決めされている。したがって、光源１から射出された照明光束は、楕円鏡２の反射面で反射され、折り曲げミラー３を介して、楕円鏡２の第２焦点位置に光源像を形成する。楕円鏡２の第２焦点位置に形成された光源像からの光束は、コリメートレンズ４によりほぼ平行な光束に変換された後、所望の波長域の光束を選択的に透過させる波長選択フィルター５に入射する。

波長選択フィルター５では、たとえばｇ線（λ＝４３６ｎｍ）の光とｈ線（λ＝４０５ｎｍ）の光とｉ線（λ＝３６５ｎｍ）の光とが選択的に透過する。波長選択フィルター５を介して選択された露光波長λの光は、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６に入射する。なお、波長選択フィルター５では、たとえばｇ線の光とｈ線の光とを同時に選択することもできるし、ｈ線の光とｉ線の光とを同時に選択することもできるし、さらにｉ線の光だけを選択することもできる。

フライアイレンズ６は、正の屈折力を有する多数のレンズエレメントをその光軸が基準光軸ＡＸと平行になるように縦横に且つ稠密に配列することによって構成されている。フライアイレンズ６を構成する各レンズエレメントは、マスク上において形成すべき照野の形状（ひいてはプレート上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状の断面を有する。したがって、フライアイレンズ６に入射した光束は多数のレンズエレメントにより波面分割され、各レンズエレメントの後側焦点面には１つの光源像がそれぞれ形成される。すなわち、フライアイレンズ６の後側焦点面には、多数の光源像からなる実質的な面光源すなわち二次光源が形成される。

フライアイレンズ６の後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、その近傍に配置された開口絞り７に入射する。開口絞り７は、後述する投影光学系ＰＬの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定するための可変開口部を有する。開口絞り７は、可変開口部の開口径を変化させることにより、照明条件を決定するσ値（投影光学系の瞳面の開口径に対するその瞳面上での二次光源像の口径の比）を所望の値に設定する。

開口絞り７を介した二次光源からの光は、コンデンサー光学系８の集光作用を受けた後、露光モニターとしての光検出装置１０の一部を構成する光分岐素子１１を介して、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。光分岐素子１１の側面から導出された光は光電検出器１２により光電検出され、光電検出器１２の出力は制御部２０に供給される。光検出装置１０（１１，１２）の構成および作用については後述する。

こうして、マスクＭ上には、フライアイレンズ６の各レンズエレメントの断面形状と相似なＸ方向に沿って細長く延びる矩形状の照明領域が形成される。なお、マスクＭ上に形成される照明領域の形状を規定するための視野絞りとしてのマスクブラインドおよびブラインド結像光学系をコンデンサー光学系８とマスクＭとの間の光路中に配置することもできる。

マスクＭは、マスクホルダ（不図示）を介して、マスクステージＭＳ上においてＸＺ平面（すなわち水平面）に平行に保持されている。マスクステージＭＳは、マスクステージ駆動系ＭＳＤの作用により、マスク面（すなわちＸＺ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はマスク干渉計（不図示）によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。

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、感光性基板であるプレートＰ上にＸ方向に沿って細長く延びる矩形状のマスクパターン像を形成する。プレートＰは、プレートホルダ（不図示）を介して、プレートステージＰＳ上においてＸＺ平面に平行に保持されている。プレートステージＰＳは、プレートステージ駆動系ＰＳＤの作用によりプレート面（すなわちＸＺ平面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標はプレート干渉計（不図示）によって計測され且つ位置制御されるように構成されている。

こうして、投影光学系ＰＬに対してマスクＭおよびプレートＰをＺ方向に沿って移動させながら投影露光を行うことにより、プレートＰの露光領域にはマスクＭのパターンが走査露光される。すなわち、プレートＰの露光領域には、静止状態において形成される矩形状のマスクパターン像のＸ方向に沿った寸法と、走査露光におけるプレートＰのＺ方向に沿った移動距離に対応する寸法とで規定される矩形状のパターンが形成される。

図２は、本実施形態における光検出装置の構成を概略的に示す図である。図２を参照すると、本実施形態の光検出装置１０は、コンデンサー光学系８とマスクＭとの間の光路中に配置されて平行平面板の形態を有する光分岐素子１１と、この光分岐素子１１の側面から導出された光を光電検出するための光電検出器１２とにより構成されている。ここで、光電検出器１２として、たとえばシリコンフォトダイオードなどを用いることができる。

また、光分岐素子１１の光源側（光入射側）の光学面１１ａには、複数の微小な透過型の拡散面領域１３が分散配置されている。ただし、図２（ｂ）に示す断面図では、図面の明瞭化のために１つの拡散面領域１３だけを示している。光分岐素子１１の拡散面領域１３に入射した光線群３１は拡散作用を受けて様々な方向へ導かれ、その一部の光線３１ａはマスク側（光射出側）の光学面１１ｂに対して全反射角度（臨界角）以上の入射角度で入射する。

拡散面領域１３を介して全反射角度以上の入射角度で光学面１１ｂに入射した光線３１ａは、光射出側の光学面１１ｂ、光分岐素子１１の側面１１ｃおよび光入射側の光学面１１ａで反射を繰り返しつつ、光分岐素子１１の内部を実質的に光損失することなく伝播し、光分岐素子１１の側面１１ｃの特定領域（光透過領域）から導出されて光電検出器１２に達する。一方、光分岐素子１１の拡散面領域１３以外の領域に入射した光線３２は、光分岐素子１１を透過し、露光光線としてマスクＭに達する。光電検出器１２の出力（検出信号）は、制御部２０に供給される。

こうして、制御部２０では、光電検出器１２の出力に基づいて、コンデンサー光学系８とマスクＭとの間の光路中において光源１からマスクＭへの向きに光分岐素子１１へ入射する光の強度を、ひいてはプレートＰへ入射する光の強度を検出する。制御部２０は、光検出装置１０で検出した光強度情報に基づいて、たとえばマスクステージＭＳおよびプレートステージＰＳの移動速度を調整することにより、感光性基板であるプレートＰに対する露光光量が露光中ほぼ一定になるように制御する。なお、本実施形態のような走査型の露光装置では、制御部２０は、光検出装置１０で検出した光強度情報に基づいて、光源１の発光出力や、光源１とマスクＭとの間に配置される減光部材の減光度などを調整するように制御してもよい。また、たとえばマスクＭとプレートＰとを相対的に静止した状態で露光を行う一括露光型の露光装置では、制御部２０は、光検出装置１０で検出した光強度情報に基づいて、楕円鏡２の第２焦点位置の近傍に設けられたシャッターのＯＮ／ＯＦＦの時間を制御する。すなわち、光検出装置１０で検出した光強度の積算値が所定量となるまでシャッターを開放し、この光強度の積算値が所定量になった時点でシャッターを閉じるように制御する。

以上のように、本実施形態の光検出装置１０では、光路中において光軸に対して傾斜することなく配置された平行平面板の形態を有する光分岐素子１１の内部を伝播して、光分岐素子１１の側面から導出された光を光電検出している。その結果、本実施形態の光検出装置１０では、光軸に対して例えば４５度の角度で平行平面板状のビームスプリッターを光路中に傾斜配置する従来技術とは異なり、たとえば露光装置におけるコンデンサー光学系８とマスクＭとの間の集光角が比較的大きい光路中においても他の光学素子（８，Ｍなど）との機械的な干渉を回避しつつ配置することができ、光路中において所定の向き（光源１からマスクＭへの向き）に入射する光を高精度に検出することができる。

したがって、本実施形態の露光装置では、集光角が比較的大きい光路中にも配置可能で高精度な光検出装置１０で検出した光強度情報に基づいて、たとえばマスクステージＭＳおよびプレートステージＰＳの移動速度や光源１の発光出力などを調整することにより、感光性基板であるプレートＰに対する露光光量が露光中ほぼ一定になるように高精度に制御することができる。

なお、上述の実施形態において、光分岐素子１１の内部を伝播して側面１１ｃを透過した光線は、光分岐素子１１の外部へ導かれて光電検出器１２に達することがない。その結果、光検出装置１０の光効率が低下するだけでなく、光分岐素子１１に入射した光の強度に比例した光強度を光電検出器１２において常に検出することが困難になり、ひいては光検出装置１０の検出精度が低下する可能性がある。

そこで、本実施形態では、光分岐素子１１から光電検出器１２へ導出される光の透過領域を除く側面１１ｃの領域に、光反射処理を施すことが好ましい。具体的に、光分岐素子１１の側面１１ｃに対する光反射処理として、側面１１ｃの当該領域をほぼ平滑に形成することができる。また、光分岐素子１１の側面１１ｃをほぼ平滑に形成した上で、あるいは光分岐素子１１の側面１１ｃをほぼ平滑に形成することなく、図３（ａ）に示すように光分岐素子１１の側面１１ｃの当該領域に、たとえば適当な金属膜の蒸着などにより反射膜１１ｃａを形成することもできる。

また、光分岐素子１１の側面１１ｃへの光反射処理に加えて、あるいは光分岐素子１１の側面１１ｃへの光反射処理を施すことなく、図３（ｂ）に示すように光分岐素子１１から光電検出器１２へ導出される光の透過領域を除く側面１１ｃの当該領域にほぼ当接する当接面１４ａを有する当接部材１４を付設することもできる。この場合、当接部材１４の当接面１４ａには光反射処理が施されていることが好ましい。

なお、当接部材１４の当接面１４ａに対する光反射処理として、光分岐素子１１の側面１１ｃと同様の光反射処理を施すことができる。すなわち、当接部材１４の当接面１４ａに対する光反射処理として、当接面１４ａをほぼ平滑に形成したり、当接面１４ａに例えば適当な金属膜のような反射膜１４ａａを形成したりすることができる。

このように、光分岐素子１１の側面１１ｃへの光反射処理や、光分岐素子１１の側面１１ｃにほぼ当接する当接部材１４の付設や、当接部材１４の当接面１４ａに対する光反射処理により、光分岐素子１１の内部を伝播して側面１１ｃに入射した光は確実に反射されて最終的には光電検出器１２へ導かれる。その結果、たとえば積分球のように入射光の強度に比例した光強度を検出することができ、ひいては情報の均一化を図って光検出装置１０の検出精度を高めることができる。光反射処理に関する上述の点は、後述する各変形例についても同様である。

また、上述の実施形態では、光分岐素子１１の光入射側の光学面１１ａに入射した光の一部を全反射角度以上の入射角度で光射出側の光学面１１ｂに入射する光に変換するための入射角度変換部として、光入射側の光学面１１ａに形成された複数の（原理的には少なくとも１つの）微小な透過型の拡散面領域１３を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、入射角度変換部として、複数の（原理的には少なくとも１つの）微小な反射型の拡散面領域１３ａを光射出側の光学面１１ｂに形成することもできる。

図４に示す第１変形例では、光分岐素子１１の光射出側の光学面１１ｂに、複数の（図４では１つだけ示す）微小な反射型の拡散面領域１３ａを分散配置している。したがって、光分岐素子１１の光入射側の光学面１１ａを透過して光射出側の光学面１１ｂに形成された反射型の拡散面領域１３ａに入射した光線群３３は反射散乱して様々な方向へ導かれ、その一部の光線３３ａは光入射側の光学面１１ａに対して全反射角度以上の入射角度で入射する。

反射型の拡散面領域１３ａで反射散乱して全反射角度以上の入射角度で光学面１１ａに入射した光線３３ａは、光入射側の光学面１１ａ、光分岐素子１１の側面１１ｃおよび光射出側の光学面１１ｂで反射を繰り返しつつ、光分岐素子１１の内部を実質的に光損失することなく伝播し、光分岐素子１１の側面１１ｃの特定領域から導出されて光電検出器１２に達する。一方、光分岐素子１１の光入射側の光学面１１ａを透過して反射型の拡散面領域１３ａ以外の領域に入射した光線３４は、光分岐素子１１を透過し、露光光線としてマスクＭに達する。

また、上述の実施形態および第１変形例では、入射角度変換部として、透過型または反射型の拡散面領域（１３，１３ａ）を用いている。しかしながら、ランバート面で知られているように、たとえば透過型の拡散面領域１３を直進する光の強度は比較的大きいが、拡散面領域１３を介して進行方向を大きく変えて全反射角度以上の入射角度で光学面１１ｂに入射する光の強度は比較的小さくなってしまう。すなわち、拡散面を用いる入射角度変換部（１３，１３ａ）では、光の損失が比較的多い。

そこで、入射角度変換部における光の損失を抑えることのできる変形例として、図５（ａ）に示すように、透過型の拡散面領域１３に代えて透過型の回折格子１５を用いる第２変形例が可能である。この場合、透過型の回折格子１５として、たとえば位相差が１８０度（＝λ／２）の透過型位相格子を用いることにより、不要な０次透過光の発生を実質的に抑えることができる。第２変形例では、光分岐素子１１の透過型回折格子１５に入射した光線３５は回折作用を受け、たとえば±１次透過光３５ａとして光学面１１ｂに対して全反射角度以上の入射角度で入射する。

透過型回折格子１５を経て全反射角度以上の入射角度で光学面１１ｂに入射した光線３５ａは、光学面１１ｂ、側面１１ｃおよび光学面１１ａで反射を繰り返しつつ、光分岐素子１１の内部を実質的に光損失することなく伝播し、光分岐素子１１の側面１１ｃの特定領域から導出されて光電検出器１２に達する。一方、光分岐素子１１の透過型回折格子１５以外の領域に入射した光線３６は、光分岐素子１１を透過し、露光光線としてマスクＭに達する。

同様に、図５（ｂ）に示すように、反射型の拡散面領域１３ａに代えて反射型の回折格子１５ａを用いる第３変形例が可能である。この場合、反射型の回折格子１５ａとして、たとえば位相差が１８０度（＝λ／２）の反射型位相格子を用いることにより、不要な０次透過光の発生を実質的に抑えることができる。第３変形例では、光分岐素子１１の光入射側の光学面１１ａを透過して反射型回折格子１５ａに入射した光線３７は反射回折され、たとえば±１次反射光３７ａとして光学面１１ａに対して全反射角度以上の入射角度で入射する。

反射型回折格子１５ａで反射回折されて全反射角度以上の入射角度で光学面１１ａに入射した光線３７ａは、光学面１１ａ、側面１１ｃおよび光学面１１ｂで反射を繰り返しつつ、光分岐素子１１の内部を実質的に光損失することなく伝播し、光分岐素子１１の側面１１ｃの特定領域から導出されて光電検出器１２に達する。一方、光分岐素子１１の光入射側の光学面１１ａを透過して反射型回折格子１５ａ以外の領域に入射した光線３８は、光分岐素子１１を透過し、露光光線としてマスクＭに達する。

なお、透過型回折格子および反射型回折格子の回折パターンとしては、たとえば図３において縦方向にピッチを持つ１次元回折格子や横方向にピッチを持つ１次元回折格子、４５度方向・１３５度方向にピッチを持つ１次元回折格子などの１次元回折格子を用いることができる。このような１次元回折格子を用いる場合には、異なるピッチ方向を有する複数の１次元回折格子を用いることが好ましい。また、たとえば市松パターンなどの２次元回折格子を用いても良い。また、回折パターンとしては、回折格子には限定されず、たとえば任意曲線状の回折パターンであっても良い。

また、上述のように位相パターンで形成された回折パターンには限定されず、たとえば明暗パターンなどの振幅パターンであっても良い。ここで、光量を検出する装置に適用する場合には、上述のような回折パターンとして回折効率の偏光依存性が小さいものを用いることが好ましい。

さらに、入射角度変換部における光の損失を抑えることのできる変形例として、図６（ａ）に示すように、透過型の拡散面領域１３に代えて微小屈折面１６を用いる第４変形例が可能である。ここで、微小屈折面１６は、上述の回折格子（１５，１５ａ）とは異なり、使用光の波長λよりも実質的に大きいモジュールにしたがって形成された１つまたは複数（図６（ａ）では１つだけを示す）の微小な屈折面（マイクロプリズムやマイクロプリズムアレイなど）である。第４変形例では、光分岐素子１１の微小屈折面１６に入射した光線３９は屈折作用を受け、光線３９ａとなって光学面１１ｂに対して全反射角度以上の入射角度で入射する。

微小屈折面１６を経て全反射角度以上の入射角度で光学面１１ｂに入射した光線３９ａは、光学面１１ｂ、側面１１ｃおよび光学面１１ａで反射を繰り返しつつ、光分岐素子１１の内部を実質的に光損失することなく伝播し、光分岐素子１１の側面１１ｃの特定領域から導出されて光電検出器１２に達する。一方、光分岐素子１１の微小屈折面１６以外の領域に入射した光線４０は、光分岐素子１１を透過し、露光光線としてマスクＭに達する。

同様に、図６（ｂ）に示すように、反射型の拡散面領域１３ａに代えて微小反射面１６ａを用いる第５変形例が可能である。ここで、微小反射面１６ａは、使用光の波長λよりも実質的に大きいモジュールにしたがって形成された１つまたは複数（図６（ｂ）では１つだけを示す）の微小な反射面である。第５変形例では、光分岐素子１１の光入射側の光学面１１ａを透過して微小反射面１６ａに入射した光線４１は反射され、光線４１ａとなって光学面１１ａに対して全反射角度以上の入射角度で入射する。

微小反射面１６ａで反射されて全反射角度以上の入射角度で光学面１１ａに入射した光線４１ａは、光学面１１ａ、側面１１ｃおよび光学面１１ｂで反射を繰り返しつつ、光分岐素子１１の内部を実質的に光損失することなく伝播し、光分岐素子１１の側面１１ｃの特定領域から導出されて光電検出器１２に達する。一方、光分岐素子１１の光入射側の光学面１１ａを透過して微小反射面１６ａ以外の領域に入射した光線４２は、光分岐素子１１を透過し、露光光線としてマスクＭに達する。

なお、上述の実施形態および第１変形例〜第５変形例では、一方の光学面に設けられている入射角度変換部を介した光の進行方向を他方の光学面に対して全反射角（臨界角）以上の入射角となるように変換しているが、他方の光学面での反射は全反射でなくてもかまわない。たとえば入射角度変換部を介した光の進行方向が他方の光学面に対して全反射角（臨界角）以内とする場合には、入射角度変換部以外の領域を進行する光に対しては反射防止作用を持ち且つ入射角度変換部を介して偏向された光に対しては反射作用を有する薄膜を他方の光学面に設けても良い。また、入射角度変換部を介した光の進行方向が他方の光学面に対して全反射角（臨界角）以内であって全反射角に近い場合には、十分な反射率が見込まれるので、特に反射膜を他方の光学面に設けなくとも良い。

また、上述の実施形態および第１変形例〜第５変形例では、光分岐素子１１の光学面（１１ａ，１１ｂ）に形成された入射角度変換部（１３，１３ａ，１５，１５ａ，１６，１６ａ）を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、図７に示すように、光分岐素子１１の内部に形成されて入射光を散乱させるための散乱手段１７を有する入射角度変換部を用いる変形例も可能である。

ここで、散乱手段１７は、たとえば光分岐素子１１を構成する光学材料の屈折率とは実質的に異なる屈折率を有する複数（原理的に少なくとも１つの）の微小領域（微小な気泡など）を光分岐素子１１の内部に分散的に形成することにより、一種の散乱構造（位相構造）として構成される。図７に示す第６変形例では、光分岐素子１１の光入射側の光学面１１ａを透過して散乱手段１７に入射した光線群４３は散乱作用を受けて様々な方向へ導かれ、その一部の光線４３ａは光学面１１ｂに対して全反射角度以上の入射角度で入射する。

散乱手段１７を経て散乱されて全反射角度以上の入射角度で光学面１１ｂに入射した光線４３ａは、光学面１１ｂ、側面１１ｃおよび光学面１１ａで反射を繰り返しつつ、光分岐素子１１の内部を実質的に光損失することなく伝播し、光分岐素子１１の側面１１ｃの特定領域から導出されて光電検出器１２に達する。一方、光分岐素子１１の光入射側の光学面１１ａを透過して散乱手段１７に入射することなく光学面１１ｂに達した光線４４は、光分岐素子１１を透過し、露光光線としてマスクＭに達する。

ただし、上述の実施形態および第１変形例〜第５変形例では、光分岐素子１１の光射出側の光学面１１ｂから入射した光（たとえばマスクＭやプレートＰからの反射光）が、全反射角度以上の入射角度で光学面１１ａに入射することは実質的になく、ひいては光電検出器１２に達することはない。これに対し、第６変形例では、光分岐素子１１の光学面１１ｂから入射した光も、散乱手段１７を経て全反射角度以上の入射角度で光学面１１ａに入射して光電検出器１２に達することがあり、たとえばマスクＭやプレートＰからの反射光が比較的多い場合には検出誤差の原因になることがある。

また、上述の実施形態および第１変形例〜第６変形例では、コンデンサー光学系８とマスクＭとの間の光路中において光源１からマスクＭへの向きに入射する光を検出している。しかしながら、これに限定されることなく、図８に示すように、コンデンサー光学系８とマスクＭとの間の光路中において光源１からマスクＭへの向きに入射する光を検出するための第１光検出装置１０ａと、第１光検出装置１０ａよりもマスク側に配置されてマスクＭから光源１への向きに入射する光、たとえばマスクＭやプレートＰからの反射光を検出するための第２光検出装置１０ｂとを備える変形例も可能である。

ここで、第１光検出装置１０ａとして、上述の実施形態または第１変形例〜第５変形例にかかる光検出装置１０をそのままの位置決めで用いることができる。また、第２光検出装置１０ｂとして、上述の実施形態または第１変形例〜第５変形例にかかる光検出装置１０を、光分岐素子１１の光学面１１ａがマスク側に向き且つ光学面１１ｂが光源側に向くように逆向きに位置決めして用いることができる。図８では、第１光検出装置１０ａおよび第２光検出装置１０ｂとして、図５（ａ）に示す第２変形例の光検出装置を用いた例を示している。

図８に示す第７変形例では、光源１からマスクＭへの向きに第１光検出装置１０ａの光分岐素子１１の光学面１１ａに入射した光のうち、透過型回折格子１５に入射した光線４５は、上述したように光分岐素子１１の内部を伝播して光電検出器１２に達する。これに対し、マスクＭから光源１への向きに第１光検出装置１０ａの光学面１１ｂに入射した光のうち、透過型回折格子１５に入射した光線（不図示）は、回折作用を受けつつ光学面１１ａを通過してしまうため、光電検出器１２に達することはない。

一方、マスクＭから光源１への向きに第２光検出装置１０ｂの光分岐素子１１の光学面１１ａに入射した光のうち、透過型回折格子１５に入射した光線４６は、上述したように光分岐素子１１の内部を伝播して光電検出器１２に達する。これに対し、光源１からマスクＭへの向きに第２光検出装置１０ｂの光学面１１ｂに入射した光のうち、透過型回折格子１５に入射した光線（不図示）は、回折作用を受けつつ光学面１１ａを通過してしまうため、光電検出器１２に達することはない。これに対し、第６変形例の光検出装置では、上述したように、光分岐素子１１の光学面１１ｂから入射した光も光電検出器１２に達することがあるため、第６変形例の光検出装置を第７変形例に適用することは好ましくない。

ちなみに、光源１からマスクＭへの向きに第１光検出装置１０ａの光分岐素子１１の光学面１１ａに入射した光のうち、その透過型回折格子１５以外の領域に入射した光線４７は、第１光検出装置１０ａの光分岐素子１１および第２光検出装置１０ｂの光分岐素子１１を順次通過する。同様に、マスクＭから光源１への向きに第２光検出装置１０ｂの光分岐素子１１の光学面１１ａに入射した光のうち、その透過型回折格子１５以外の領域に入射した光線４８は、第２光検出装置１０ｂの光分岐素子１１および第１光検出装置１０ａの光分岐素子１１を順次通過する。

したがって、第７変形例では、入射光モニターとしての第１光検出装置１０ａは、光源１からマスクＭへの向きに入射する光、すなわち照明光学装置（１〜８）の照明光路中における本来の入射光を検出するが、マスクＭから光源１への向きに入射する光を検出しない。一方、反射光モニターとしての第２光検出装置１０ｂは、マスクＭから光源１への向きに入射する光、たとえばマスクＭやプレートＰからの反射光を検出するが、光源１からマスクＭへの向きに入射する光を検出しない。

こうして、第７変形例では、入射光モニターとしての第１光検出装置１０ａと反射光モニターとしての第２光検出装置１０ｂとを備えているので、光源１からマスクＭへの向きに入射する光とマスクＭから光源１への向きに入射する光とを独立して検出することができる。換言すれば、第７変形例では、入射光モニターとしての第１光検出装置１０ａの出力と反射光モニターとしての第２光検出装置１０ｂの出力とに基づいて、プレートＰの反射率を計測することができる。その結果、たとえば特開平８−２３６４２９号公報に開示されているように、露光すべき感光性基板（本実施形態ではプレートＰ）の反射率の変化に応じて投影光学系ＰＬの倍率を微調整して、高精度な露光を行うことができる。

また、上述の実施形態および第１変形例〜第７変形例では、平行平面板の形態を有する光分岐素子を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、一般に光路中に配置される２つの光学面を有する光分岐素子、たとえば図９に示すようにレンズ形状の光分岐素子を用いる第８変形例も可能である。なお、図９には、レンズ形状の光分岐素子に対して図２（ｂ）に示す実施形態の透過型の拡散面領域（入射角度変換部）１３を適用した例を示しているが、第１変形例〜第６変形例の入射角度変換部（１３ａ，１５，１５ａ，１６，１６ａ）を同様に適用することができる。

また、上述の実施形態および第１変形例〜第８変形例では、コンデンサー光学系８とマスクＭとの間の光路中に光検出装置を配置しているが、これに限定されることなく、一般に他の適当な光路中に光検出装置を配置することができる。具体的に、図１０に示すように、フライアイレンズ６とコンデンサー光学系８との間の光路中に、上述の実施形態または第１変形例〜第８変形例にかかる光検出装置１０（１０ａ，１０ｂ）を配置することができる。この場合、フライアイレンズ６の近傍、すなわち二次光源の形成位置の近傍に光検出装置１０を配置することが最も好ましい。

また、図１１に示すように、コンデンサー光学系８の光路中に、すなわち前群８ａと後群８ｂとの間の光路中に、上述の実施形態または第１変形例〜第８変形例にかかる光検出装置１０を配置することもできる。これに関連して、図８では第１光検出装置１０ａと第２光検出装置１０ｂとが隣り合うように配置されているが、第１光検出装置１０ａと第２光検出装置１０ｂとの間に別の光学部材が介在するような配置も可能である。

また、上述の実施形態および第１変形例〜第８変形例では、照明光学装置の光路中に光検出装置を配置しているが、これに限定されることなく、たとえば図１２に示すように、投影光学系ＰＬ中に上述の実施形態および第１変形例〜第８変形例にかかる光検出装置１０を配置することもできる。ここで、光検出装置１０を投影光学系ＰＬの像面側に配置した場合には、投影光学系ＰＬに透過率変動が生じた場合でも投影光学系ＰＬの像面（プレートＰ）に達する光量を正確に検出することが可能となる。そして、この構成に加えて、照明光学装置の光路中にも光検出装置１０を設けて、これらの光検出装置１０からの出力比をとれば、投影光学系ＰＬの透過率変動をモニターすることが可能である。

また、上述の実施形態および第１変形例〜第８変形例では、光分岐素子の側面における光電検出器に対応する部位の形状が円筒面の一部であったが、この部位の形状として、光電検出器を配置し易いように平面としてもよい。

また、光分岐素子の側面における光電検出器に対応する部位が円筒状である場合には、凹円筒面と平面とを有する光透過部材を、光カップリング部材として当該部位と光電検出器との間に配置しても良い。光分岐素子の側面における光電検出器に対応する部位の形状を、円筒面の一部ではなく、トロイダル面やトーリック面の一部を有する形状としても良い。この場合には、光分岐素子の側面からの光束の集光作用を円筒面の場合よりも高められる利点がある。

なお、入射角度変換部としては、角度が変換された光における偏光依存性（入射角度変換部を介した光の偏光状態に応じて光量などが変わる現象）が実質的に無いことが好ましい。これにより、たとえば光源として特定の偏光度を有するレーザ光源を適用した場合でも、レーザ光源から光検出装置１０に至る光路中の光学部材の偏光変動が生じた場合でも、この偏光変動に起因する測定誤差を極めて低減させることができる。

さて、上述の実施形態および各変形例において、照明光学装置の照明モード（たとえばσ値、照明瞳での光強度分布（円形、輪帯、多極等）、偏光状態など）が変更可能に構成されている場合には、投影光学系ＰＬの像面（プレートＰ）の位置に配置される照度計を用いて、各照明モード毎の光検出装置１０の出力の校正係数を予め求めておくことが好ましい。この校正係数を用いて各照明モード毎の光検出装置１０の出力を校正することにより、どのような照明モードにおいても正確な検出を行うことが可能となる。なお、照明モードを切換可能な照明光学装置としては、たとえば国際特許公開ＷＯ２００４／０５１７１７号パンフレットに記載される照明光学装置が知られている。

また、上述の実施形態および各変形例では光量を検出していたが、これに限定されることなく、たとえば偏光状態を検出することも可能である。この場合には、入射角度変換部に所望の偏光依存性を持たせることが好ましい。また、入射角度変換部に所望の波長依存性を持たせても良く、この場合には光の波長や波長分布を測定することも可能である。

なお、図１に示す実施形態における各光学部材および各ステージ等を前述したような機能を達成するように、電気的、機械的または光学的に連結することにより、本実施形態にかかる露光装置を組み上げることができる。次に、図１に示す露光装置では、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ができる。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、本実施形態の露光装置を用いてマスク（レチクル）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。

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。

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。

また、図１に示す実施形態にかかる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こともできる。以下、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１４のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図１４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１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、図１に示す露光装置を用いて、マスク（レチクル）上のパターンの像がその投影光学系ＰＬ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。

なお、上述の実施形態では、露光光としてｇ線の光とｈ線の光とｉ線の光とを用いた例を示したが、例えば光源として超高圧水銀ランプを用い、ｇ線のみ、ｈ線のみ、ｇ線とｈ線、ｈ線とｉ線を露光光として用いることもできる。また、光源として２４８ｎｍの光を供給するＫｒＦエキシマレーザ、１９３ｎｍの光を供給するＡｒＦエキシマレーザ、１５７ｎｍの光を供給するＦ₂レーザなどを光源として用いても良い。

また、上述の実施形態では、マスクおよび感光性基板を投影光学系に対して相対移動させながら感光性基板の各露光領域にマスクパターンをスキャン露光するタイプの露光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、感光性基板の各露光領域に対してマスクパターンを一括的に露光するタイプの露光装置に対しても本発明を適用することができる。

符号の説明

１ 光源
２ 楕円鏡
４ コリメートレンズ
５ 波長選択フィルター
６ フライアイレンズ
７ 開口絞り
８ コンデンサー光学系
１０ 光検出装置
１１ 光分岐素子
１２ 光電検出器
１３ 透過型拡散面領域
１３ａ 反射型拡散面領域
１４ 当接部材
１５ 透過型回折格子
１５ａ 反射型回折格子
１６ 微小屈折面
１６ａ 微小反射面
１７ 散乱手段
２０ 制御部
Ｍ マスク
ＭＳ マスクステージ
ＰＬ 投影光学系
Ｐ プレート
ＰＳ プレートステージ

Claims (53)

1. 光源からの光束で被照射面を照明する照明光学装置において、
   前記光源から前記被照射面への向きに入射する光を検出するように配置された光検出装置を備え、
   前記光検出装置は、光路中に配置される２つの光学面を有する光分岐素子と、該光分岐素子の内部を伝播して前記光分岐素子の側面から導出された光を光電検出するための光電検出器とを備え、
   前記光分岐素子は、前記２つの光学面のうちの一方の光学面に入射した光の一部を全反射角度以上の入射角度で他方の光学面に入射する光に変換するための入射角度変換部を有することを特徴とする照明光学装置。
2. 光源からの光束で被照射面を照明する照明光学装置において、
   前記光源から前記被照射面への向きに入射する光を検出するように配置された光検出装置を備え、
   前記光検出装置は、
   光路中に配置される２つの光学面と、側面とを有する光分岐素子と、
   前記光分岐素子の側面に対向して配置された光電検出器と、
   前記光分岐素子上または前記光分岐素子内に設けられて、前記２つの光学面のうちの一方の光学面に入射した光の一部を所定の反射角度以上の入射角度で他方の光学面に入射する光に変換する入射角度変換部とを備えていることを特徴とする照明光学装置。
3. 前記所定の反射角度は、前記他方の光学面に対する臨界角であることを特徴とする請求項２に記載の照明光学装置。
4. 前記入射角度変換部は、前記光分岐素子の前記一方の光学面に形成された透過型の拡散面を有し、
   前記光源から前記被照射面への向きに前記光分岐素子へ入射した光の一部は、前記一方の光学面に形成された前記透過型の拡散面を通過し、前記他方の光学面で反射されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学装置。
5. 前記入射角度変換部は、前記光分岐素子の前記一方の光学面に形成された反射型の拡散面を有し、
   前記光源から前記被照射面への向きに前記光分岐素子へ入射した光の一部は、前記他方の光学面を透過し、前記一方の光学面に形成された前記反射型の拡散面で反射散乱し、前記他方の光学面で反射されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明光学装置。
6. 前記入射角度変換部は、前記光分岐素子の前記一方の光学面に形成された透過型の回折領域を有し、
   前記光源から前記被照射面への向きに前記光分岐素子へ入射した光の一部は、前記一方の光学面に形成された前記透過型の回折領域を経た後に前記他方の光学面で反射されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明光学装置。
7. 前記入射角度変換部は、前記光分岐素子の前記一方の光学面に形成された反射型の回折領域を有し、
   前記光源から前記被照射面への向きに前記光分岐素子へ入射した光の一部は、前記他方の光学面を透過し、前記一方の光学面に形成された前記反射型の回折領域で反射回折され、前記他方の光学面で反射されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の照明光学装置。
8. 前記入射角度変換部は、前記光分岐素子の前記一方の光学面に形成された微小屈折面を有し、
   前記光源から前記被照射面への向きに前記光分岐素子へ入射した光の一部は、前記一方の光学面に形成された前記微小屈折面を経た後に前記他方の光学面で反射されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の照明光学装置。
9. 前記微小屈折面は、前記光分岐素子の前記一方の光学面と非平行に形成されていることを特徴とする請求項８に記載の照明光学装置。
10. 前記入射角度変換部は、前記光分岐素子の前記一方の光学面に形成された微小反射面を有し、
    前記光源から前記被照射面への向きに前記光分岐素子へ入射した光の一部は、前記他方の光学面を透過し、前記一方の光学面に形成された前記微小反射面で反射され、前記他方の光学面で反射されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の照明光学装置。
11. 前記微小反射面は、前記光分岐素子の前記一方の光学面と非平行に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の照明光学装置。
12. 前記他方の光学面での反射は、全反射であることを特徴とする請求項４乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学装置。
13. 前記入射角度変換部は、前記光分岐素子の内部に形成されて入射光を散乱させるための散乱手段を有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の照明光学装置。
14. 前記散乱手段は、前記光分岐素子を構成する光学材料の屈折率とは実質的に異なる屈折率を有する微小領域を有することを特徴とする請求項１３に記載の照明光学装置。
15. 前記光分岐素子から前記光電検出器へ導出される光の透過領域を除く前記光分岐素子の側面には、光反射処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の照明光学装置。
16. 前記光反射処理として、前記光分岐素子の側面はほぼ平滑に形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の照明光学装置。
17. 前記光反射処理として、前記光分岐素子の側面には反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１５または１６に記載の照明光学装置。
18. 前記光分岐素子から前記光電検出器へ導出される光の透過領域を除く前記光分岐素子の側面にほぼ当接する当接面を有する当接部材をさらに備え、
    前記当接部材の前記当接面には、光反射処理が施されていることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の照明光学装置。
19. 前記光反射処理として、前記当接部材の前記当接面はほぼ平滑に形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の照明光学装置。
20. 前記光反射処理として、前記当接部材の前記当接面には反射膜が形成されていることを特徴とする請求項１８または１９に記載の照明光学装置。
21. 前記光分岐素子の断面形状はほぼ円形であることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の照明光学装置。
22. 前記光分岐素子から前記光電検出器へ導出される光の透過領域を除く前記光分岐素子の側面はほぼ円筒状であることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の照明光学装置。
23. 前記光分岐素子は、ほぼ平行平面板の形態を有することを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の照明光学装置。
24. 前記光分岐素子の前記一方の光学面と前記他方の光学面とは、前記入射する光に対してほぼ垂直に位置決めされることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の照明光学装置。
25. 前記照明光学装置の光路中に配置されて、前記照明光学装置の瞳面での光強度分布を変更する光強度分布変更部材と、
    前記光検出装置の前記光電検出器に接続されて、前記光強度分布の変更に応じて前記光電検出器の出力を補正する出力補正部とをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の照明光学装置。
26. 前記被照射面から前記光源への向きに入射する光を検出するように配置された第２光検出装置をさらに備えていることを特徴とする請求項１乃至２５のいずれか１項に記載の照明光学装置。
27. 光源からの光束で被照射面を照明する照明光学装置において、
    前記被照射面から前記光源への向きに入射する光を検出するように配置された光検出装置を備え、
    前記光検出装置は、光路中に配置される２つの光学面を有する光分岐素子と、該光分岐素子の内部を伝播して前記光分岐素子の側面から導出された光を光電検出するための光電検出器とを備え、
    前記光分岐素子は、前記２つの光学面のうちの一方の光学面に入射した光の一部を全反射角度以上の入射角度で他方の光学面に入射する光に変換するための入射角度変換部を有することを特徴とする照明光学装置。
28. 光源からの光束で被照射面を照明する照明光学装置において、
    前記被照射面から前記光源への向きに入射する光を検出するように配置された光検出装置を備え、
    前記光検出装置は、
    光路中に配置される２つの光学面と、側面とを有する光分岐素子と、
    前記光分岐素子の側面に対向して配置された光電検出器と、
    前記光分岐素子上または前記光分岐素子内に設けられて、前記２つの光学面のうちの一方の光学面に入射した光の一部を所定の反射角度以上の入射角度で他方の光学面に入射する光に変換する入射角度変換部とを備えていることを特徴とする照明光学装置。
29. 前記所定の反射角度は、前記他方の光学面に対する臨界角であることを特徴とする請求項２８に記載の照明光学装置。
30. 前記入射角度変換部は、前記光分岐素子の前記一方の光学面に形成された透過型の拡散面を有し、
    前記被照射面から前記光源への向きに前記光分岐素子へ入射した光の一部は、前記一方の光学面に形成された前記透過型の拡散面を通過し、前記他方の光学面で反射されることを特徴とする請求項２７乃至２９のいずれか１項に記載の照明光学装置。
31. 前記入射角度変換部は、前記光分岐素子の前記一方の光学面に形成された反射型の拡散面を有し、
    前記被照射面から前記光源への向きに前記光分岐素子へ入射した光の一部は、前記他方の光学面を透過し、前記一方の光学面に形成された前記反射型の拡散面で反射散乱し、前記他方の光学面で反射されることを特徴とする請求項２７乃至３０いずれか１項に記載の照明光学装置。
32. 前記入射角度変換部は、前記光分岐素子の前記一方の光学面に形成された透過型の回折領域を有し、
    前記被照射面から前記光源への向きに前記光分岐素子へ入射した光の一部は、前記一方の光学面に形成された前記透過型の回折領域を経た後に前記他方の光学面で反射されることを特徴とする請求項２７乃至３１のいずれか１項に記載の照明光学装置。
33. 前記入射角度変換部は、前記光分岐素子の前記一方の光学面に形成された反射型の回折領域を有し、
    前記被照射面から前記光源への向きに前記光分岐素子へ入射した光の一部は、前記他方の光学面を透過し、前記一方の光学面に形成された前記反射型の回折領域で反射回折され、前記他方の光学面で反射されることを特徴とする請求項２７乃至３２のいずれか１項に記載の照明光学装置。
34. 前記入射角度変換部は、前記光分岐素子の前記一方の光学面に形成された微小屈折面を有し、
    前記被照射面から前記光源への向きに前記光分岐素子へ入射した光の一部は、前記一方の光学面に形成された前記微小屈折面を経た後に前記他方の光学面で反射されることを特徴とする請求項２７乃至３３のいずれか１項に記載の照明光学装置。
35. 前記微小屈折面は、前記光分岐素子の前記一方の光学面と非平行に形成されていることを特徴とする請求項３４に記載の照明光学装置。
36. 前記入射角度変換部は、前記光分岐素子の前記一方の光学面に形成された微小反射面を有し、
    前記被照射面から前記光源への向きに前記光分岐素子へ入射した光の一部は、前記他方の光学面を透過し、前記一方の光学面に形成された前記微小反射面で反射され、前記他方の光学面で反射されることを特徴とする請求項２７乃至３５のいずれか１項に記載の照明光学装置。
37. 前記微小反射面は、前記光分岐素子の前記一方の光学面と非平行に形成されていることを特徴とする請求項３６に記載の照明光学装置。
38. 前記他方の光学面での反射は、全反射であることを特徴とする請求項３０乃至３７のいずれか１項に記載の照明光学装置。
39. 前記入射角度変換部は、前記光分岐素子の内部に形成されて入射光を散乱させるための散乱手段を有することを特徴とする請求項２７乃至３８のいずれか１項に記載の照明光学装置。
40. 前記散乱手段は、前記光分岐素子を構成する光学材料の屈折率とは実質的に異なる屈折率を有する微小領域を有することを特徴とする請求項３９に記載の照明光学装置。
41. 前記光分岐素子から前記光電検出器へ導出される光の透過領域を除く前記光分岐素子の側面には、光反射処理が施されていることを特徴とする請求項２７乃至４０のいずれか１項に記載の照明光学装置。
42. 前記光反射処理として、前記光分岐素子の側面はほぼ平滑に形成されていることを特徴とする請求項４１に記載の照明光学装置。
43. 前記光反射処理として、前記光分岐素子の側面には反射膜が形成されていることを特徴とする請求項４１または４２に記載の照明光学装置。
44. 前記光分岐素子から前記光電検出器へ導出される光の透過領域を除く前記光分岐素子の側面にほぼ当接する当接面を有する当接部材をさらに備え、
    前記当接部材の前記当接面には、光反射処理が施されていることを特徴とする請求項２７乃至４３のいずれか１項に記載の照明光学装置。
45. 前記光反射処理として、前記当接部材の前記当接面はほぼ平滑に形成されていることを特徴とする請求項４４に記載の照明光学装置。
46. 前記光反射処理として、前記当接部材の前記当接面には反射膜が形成されていることを特徴とする請求項４４または４５に記載の照明光学装置。
47. 前記光分岐素子の断面形状はほぼ円形であることを特徴とする請求項２７乃至４６のいずれか１項に記載の照明光学装置。
48. 前記光分岐素子から前記光電検出器へ導出される光の透過領域を除く前記光分岐素子の側面はほぼ円筒状であることを特徴とする請求項２７乃至４７のいずれか１項に記載の照明光学装置。
49. 前記光分岐素子は、ほぼ平行平面板の形態を有することを特徴とする請求項２７乃至４８のいずれか１項に記載の照明光学装置。
50. 前記光分岐素子の前記一方の光学面と前記他方の光学面とは、前記入射する光に対してほぼ垂直に位置決めされることを特徴とする請求項２７乃至４９のいずれか１項に記載の照明光学装置。
51. 前記光源からの光束に基づいて二次光源を形成するオプティカルインテグレータをさらに備え、
    前記光検出装置は、前記オプティカルインテグレータと前記被照射面との間の光路中に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５０のいずれか１項に記載の照明光学装置。
52. 所定のパターンを照明するための請求項１乃至５１のいずれか１項に記載の照明光学装置を備え、前記所定のパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光装置。
53. 請求項１乃至５１のいずれか１項に記載の照明光学装置を用いて所定のパターンを照明し、前記所定のパターンを感光性基板上に露光することを特徴とする露光方法。

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