(57)【要約】【課題】  被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することのできる照明光学系。【解決手段】  光源（１）からの光に基づいて被照射面（Ｍ；Ｗ）を照明する照明光学系の光路中に設けられたオプティカルインテグレータ（９）は、Ｚ方向に所定の屈折力を有する複数の第１屈折面と、その後側に設けられてＺ方向に所定の屈折力を有する複数の第２屈折面とを有する。少なくとも１つの第２屈折面は、隣り合う第２屈折面との境界を除く領域に形成された線状の減光部を有する。減光部は、光軸方向に沿った寸法を有すると共に、被照射面に達する光の位置が被照射面の中心からＹ方向に沿って離れるにしたがって減光率の増大する減光率特性を有する。【選択図】  図１
2010040617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射面を照明する照明光学系に用いられる波面分割型のオプティカルインテグレータにおいて、
前記照明光学系の光軸と直交する平面内の第１方向に所定の屈折力を有する複数の第１屈折面と、
前記複数の第１屈折面に対応するように前記複数の第１屈折面の後側に設けられて、前記第１方向に所定の屈折力を有する複数の第２屈折面とを備え、
前記複数の第２屈折面のうちの少なくとも１つの第２屈折面は、隣り合う第２屈折面との境界を除く領域に形成された線状の減光部を有し、
前記減光部は、前記光軸方向に沿った寸法を有すると共に、前記被照射面に達する光の位置が前記被照射面の中心から前記第１方向に沿って離れるにしたがって減光率の増大する減光率特性を有することを特徴とするオプティカルインテグレータ。
【請求項２】
前記減光部は、線状の突起部または線状の溝部を有することを特徴とする請求項１に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項３】
前記突起部または前記溝部は、矩形形状または三角形状の断面を有することを特徴とする請求項２に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項４】
前記突起部の外側面または前記溝部の外側面には、粗擦り加工またはブラック加工が施されていることを特徴とする請求項２または３に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項５】
前記減光部は、前記オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳において前記照明光学系の光軸を挟んで前記第１方向と直交する方向に間隔を隔てた一対の領域へ向かう光に作用するように形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項６】
前記減光部は、前記光軸を通り前記第１方向と直交する方向に延びる軸線に関してほぼ対称に形成されていることを特徴とする請求項５に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項７】
前記減光部は、複数の前記第２屈折面に亘って網目状に形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項８】
前記減光部は、前記一対の領域のうちの一方の領域へ向かう光に作用するように網目状に形成された第１群と、前記一対の領域のうちの他方の領域へ向かう光に作用するように網目状に形成された第２群とを有することを特徴とする請求項７に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項９】
前記第１群と前記第２群とは、前記光軸を通り前記第１方向に延びる軸線に関してほぼ対称に形成されていることを特徴とする請求項８に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項１０】
前記第１群および前記第２群において、前記減光部の前記光軸方向の寸法が位置により異なることを特徴とする請求項８または９に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項１１】
前記光軸から離れて形成された前記減光部の前記光軸方向の寸法よりも前記光軸の近くに形成された前記減光部の前記光軸方向の寸法の方が小さいことを特徴とする請求項１０に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項１２】
前記第１群および前記第２群において、前記減光部の網目の粗さが位置により異なることを特徴とする請求項８または９に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項１３】
前記光軸から離れて形成された前記減光部の網目よりも前記光軸の近くに形成された前記減光部の網目の方が粗いことを特徴とする請求項１２に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項１４】
前記複数の第１屈折面は、前記平面内で前記第１方向と直交する第２方向にほぼ無屈折力であり、前記複数の第２屈折面は、前記第２方向にほぼ無屈折力であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項１５】
光の入射側から順に、第１光学部材と、第２光学部材とを備え、
前記第１光学部材の射出側には、前記複数の第１屈折面が前記第１方向に沿って配列され、
前記第２光学部材の射出側には、前記複数の第２屈折面が前記第１方向に沿って配列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項に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項１６】
前記複数の第１屈折面は、前記平面内で前記第１方向と直交する第２方向にほぼ無屈折力であり、
前記複数の第２屈折面は、前記第２方向にほぼ無屈折力であり、
前記第１光学部材の入射側には、前記第２方向に所定の屈折力を有し且つ前記第１方向にほぼ無屈折力の複数の第３屈折面が前記第２方向に沿って配列され、
前記第２光学部材の入射側には、前記複数の第３屈折面に対応するように前記第２方向に所定の屈折力を有し且つ前記第１方向にほぼ無屈折力の複数の第４屈折面が前記第２方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項１５に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項１７】
光の入射側から順に、第１光学部材と、第２光学部材とを備え、
前記第２光学部材の入射側には、前記複数の第１屈折面が前記第１方向に沿って配列され、
前記第２光学部材の射出側には、前記複数の第２屈折面が前記第１方向に沿って配列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項に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項１８】
前記複数の第１屈折面は、前記平面内で前記第１方向と直交する第２方向にほぼ無屈折力であり、
前記複数の第２屈折面は、前記第２方向にほぼ無屈折力であり、
前記第１光学部材の入射側には、前記第２方向に所定の屈折力を有し且つ前記第１方向にほぼ無屈折力の複数の第３屈折面が前記第２方向に沿って配列され、
前記第１光学部材の射出側には、前記複数の第３屈折面に対応するように前記第２方向に所定の屈折力を有し且つ前記第１方向にほぼ無屈折力の複数の第４屈折面が前記第２方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項１７に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項１９】
前記第１方向に沿って細長い矩形状の単位波面分割面を有することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載のオプティカルインテグレータ。
【請求項２０】
光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、
請求項１乃至１９のいずれか１項に記載のオプティカルインテグレータを備えていることを特徴とする照明光学系。
【請求項２１】
前記オプティカルインテグレータよりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系をさらに備えていることを特徴とする請求項２０に記載の照明光学系。
【請求項２２】
前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項２０または２１に記載の照明光学系。
【請求項２３】
所定のパターンを照明するための請求項２０乃至２２のいずれか１項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項２４】
前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備え、該投影光学系に対して前記所定のパターンおよび前記感光性基板を走査方向に沿って相対移動させて、前記所定のパターンを前記感光性基板へ投影露光することを特徴とする請求項２３に記載の露光装置。
【請求項２５】
前記オプティカルインテグレータにおける前記第１方向は、前記走査方向と直交する方向に対応していることを特徴とする請求項２４に記載の露光装置。
【請求項２６】
請求項２３乃至２５のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オプティカルインテグレータ、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等の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好適な照明光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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（一般には照明瞳における所定の光強度分布）を形成する。以下、照明瞳での光強度分布を、「瞳強度分布」という。また、照明瞳とは、照明瞳と被照射面（露光装置の場合にはマスクまたはウェハ）との間の光学系の作用によって、被照射面が照明瞳のフーリエ変換面となるような位置として定義される。
【０００３】
二次光源からの光は、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。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光（転写）される。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】
マスクの微細パターンをウェハ上に正確に転写するために、例えば輪帯状や複数極状（２極状、４極状など）の瞳強度分布を形成し、投影光学系の焦点深度や解像力を向上させる技術が提案されている（特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】米国特許公開第２００６／００５５８３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
マスクの微細パターンをウェハ上に忠実に転写するには、瞳強度分布を所望の形状に調整するだけでなく、最終的な被照射面としてのウェハ上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する必要がある。ウェハ上の各点での瞳強度分布の均一性にばらつきがあると、ウェハ上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハ上に忠実に転写することができない。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、本発明は、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことのできる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、被照射面を照明する照明光学系に用いられる波面分割型のオプティカルインテグレータにおいて、前記照明光学系の光軸と直交する平面内の第１方向に所定の屈折力を有する複数の第１屈折面と、前記複数の第１屈折面に対応するように前記複数の第１屈折面の後側に設けられて、前記第１方向に所定の屈折力を有する複数の第２屈折面とを備え、前記複数の第２屈折面のうちの少なくとも１つの第２屈折面は、隣り合う第２屈折面との境界を除く領域に形成された線状の減光部を有し、前記減光部は、前記光軸方向に沿った寸法を有すると共に、前記被照射面に達する光の位置が前記被照射面の中心から前記第１方向に沿って離れるにしたがって減光率の増大する減光率特性を有することを特徴とするオプティカルインテグレータを提供する。
【０００９】
本発明の第２形態では、光源からの光に基づいて被照射面を照明する照明光学系において、第１形態のオプティカルインテグレータを備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。
【００１０】
本発明の第３形態では、所定のパターンを照明するための第２形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１１】
本発明の第４形態では、第３形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の照明光学系では、オプティカルインテグレータの複数の屈折面のうちの少なくとも１つの屈折面に、被照射面に達する光の位置がその中心から所定方向に沿って離れるにしたがって減光率の増大する減光率特性を有する線状の減光部が形成されている。したがって、オプティカルインテグレータの減光部の作用により、被照射面上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整し、ひいては各点に関する瞳強度分布を互いにほぼ同じ性状の分布に調整することが可能である。
【００１３】
その結果、本発明の照明光学系では、例えば被照射面上の各点での瞳強度分布を一律に調整する濃度フィルターと、各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整するオプティカルインテグレータの減光部との協働作用により、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。また、本発明の露光装置では、被照射面上の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する照明光学系を用いて、適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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、感光性基板であるウェハＷの露光面（転写面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの露光面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの露光面内において図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を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源１から露光光（照明光）が供給される。光源１として、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源１から射出された光は、整形光学系２により所要の断面形状の光束に変換された後、例えば輪帯照明用の回折光学素子３を介して、アフォーカルレンズ４に入射する。
【００１５】
アフォーカルレンズ４は、その前側焦点位置と回折光学素子３の位置とがほぼ一致し且つその後側焦点位置と図中破線で示す所定面５の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系（無焦点光学系）である。回折光学素子３は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、輪帯照明用の回折光学素子３は、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（またはフラウンホーファー回折領域）に輪帯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３に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ４の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ４から射出される。アフォーカルレンズ４の前側レンズ群４ａと後側レンズ群４ｂとの間の光路中において、その瞳位置またはその近傍には、濃度フィルター６が配置されている。濃度フィルター６は平行平面板の形態を有し、その光学面にはクロムや酸化クロム等からなる遮光性ドットの濃密パターンが形成されている。すなわち、濃度フィルター６は、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する。濃度フィルター６の具体的な作用については後述する。
【００１６】
アフォーカルレンズ４を介した光は、σ値（σ値＝照明光学系のマスク側開口数／投影光学系のマスク側開口数）可変用のズームレンズ７を介して、オプティカルインテグレータとしてのシリンドリカルマイクロフライアイレンズ９に入射する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９は、図２に示すように、光源側に配置された第１フライアイ部材（第１光学部材）９ａとマスク側に配置された第２フライアイ部材（第２光学部材）９ｂとにより構成されている。第１フライアイ部材９ａの光源側（入射側）の面および第２フライアイ部材９ｂの光源側の面には、Ｘ方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面（シリンドリカルレンズ群）９ａａおよび９ｂａがそれぞれピッチｐｘで形成されている。第１フライアイ部材９ａのマスク側（射出側）の面および第２フライアイ部材９ｂのマスク側の面には、Ｚ方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面（シリンドリカルレンズ群）９ａｂおよび９ｂｂがそれぞれピッチｐｚ（ｐｚ＞ｐｘ）で形成されている。
【００１７】
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９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に沿って入射した平行光束は、第１フライアイ部材９ａの光源側に形成された一群の屈折面９ａａによってＸ方向に沿ってピッチｐｘで波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第２フライアイ部材９ｂの光源側に形成された一群の屈折面９ｂａ中の対応する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９の後側焦点面上に集光する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９のＺ方向に関する屈折作用（すなわちＹＺ平面に関する屈折作用）に着目すると、光軸ＡＸに沿って入射した平行光束は、第１フライアイ部材９ａのマスク側に形成された一群の屈折面９ａｂによってＺ方向に沿ってピッチｐｚで波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第２フライアイ部材９ｂのマスク側に形成された一群の屈折面９ｂｂ中の対応する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９の後側焦点面上に集光する。
【００１８】
このように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９は、シリンドリカルレンズ群が両側面に配置された第１フライアイ部材９ａと第２フライアイ部材９ｂとにより構成されているが、Ｘ方向にｐｘのサイズを有しＺ方向にｐｚのサイズを有する多数の矩形状の微小屈折面（単位波面分割面）が縦横に且つ稠密に一体形成された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。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９では、微小屈折面の面形状のばらつきに起因する歪曲収差の変化を小さく抑え、たとえばエッチング加工により一体的に形成される多数の微小屈折面の製造誤差が照度分布に与える影響を小さく抑えることができる。所定面５の位置はズームレンズ７の前側焦点位置またはその近傍に配置され、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の入射面（すなわち第１フライアイ部材９ａの入射面）はズームレンズ７の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ７は、所定面５とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ４の瞳面とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。
【００１９】
したがって、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の入射面上には、アフォーカルレンズ４の瞳面と同様に、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ７の焦点距離に依存して相似的に変化する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の各単位波面分割面は、上述したように、Ｚ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状であって、マスクＭ上において形成すべき照明領域の形状（ひいてはウェハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状である。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍の位置（ひいては照明瞳の位置）には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の入射面に形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸ＡＸを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源（瞳強度分布）が形成される。
【００２０】
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の後側焦点面またはその近傍には、必要に応じて、輪帯状の二次光源に対応した輪帯状の開口部（光透過部）を有する照明開口絞り（不図示）が配置されている。照明開口絞りは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ大きさおよび形状の異なる開口部を有する複数の開口絞りと切り換え可能に構成されている。開口絞りの切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。照明開口絞りは、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。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９を経た光は、コンデンサー光学系１０を介して、マスクブラインド１１を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド１１には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の単位波面分割面の形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド１１の矩形状の開口部（光透過部）を経た光は、前側レンズ群１２ａと後側レンズ群１２ｂとからなる結像光学系１２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。すなわち、結像光学系１２は、マスクブラインド１１の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。
【００２１】
マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちＹ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状（スリット状）のパターン領域が照明される。マスクＭのパターン領域を透過した光は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、マスクＭ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上においてもＹ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域（実効露光領域）にパターン像が形成される。こうして、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、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、Ｘ方向（走査方向）に沿ってマスクステージＭＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはマスクＭとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域のＹ方向寸法に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有するショット領域（露光領域）に対してマスクパターンが走査露光される。
【００２２】
本実施形態では、上述したように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９により形成される二次光源を光源として、照明光学系（２〜１２）の被照射面に配置されるマスクＭをケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系（２〜１２）の照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面（マスクＭが配置される面、または投影光学系ＰＬを含めて照明光学系と考える場合にはウェハＷが配置される面）が光学的なフーリエ変換面となる。なお、瞳強度分布とは、照明光学系（２〜１２）の照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布（輝度分布）である。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９による波面分割数が比較的大きい場合、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布（瞳強度分布）とが高い相関を示す。このため、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても瞳強度分布と称することができる。図１の構成において、回折光学素子３、アフォーカルレンズ４、ズームレンズ７、およびシリンドリカルマイクロフライアイレンズ９は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９よりも後側の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。
【００２３】
輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、複数極照明（２極照明、４極照明、８極照明など）用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、複数極照明を行うことができる。複数極照明用の回折光学素子は、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複数極状（２極状、４極状、８極状など）の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、複数極照明用の回折光学素子を介した光束は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした複数の所定形状（円弧状、円形状など）の照野からなる複数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９の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ複数極状の二次光源が形成される。また、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、円形照明用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、通常の円形照明を行うことができる。円形照明用の回折光学素子は、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、円形照明用の回折光学素子を介した光束は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の入射面に、たとえば光軸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９の後側焦点面またはその近傍にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。また、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、適当な特性を有する回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。回折光学素子３の切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。
【００２４】
以下の説明では、本実施形態の作用効果の理解を容易にするために、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、図３に示すような４つの円弧状の実質的な面光源（以下、単に「面光源」という）２０ａ，２０ｂ，２０ｃおよび２０ｄからなる４極状の瞳強度分布（二次光源）２０が形成されるものとする。また、以下の説明において単に「照明瞳」という場合には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の後側焦点面またはその近傍の照明瞳を指すものとする。
【００２５】
図３を参照すると、照明瞳に形成される４極状の瞳強度分布２０は、光軸ＡＸを挟んでＸ方向に間隔を隔てた面光源２０ａおよび２０ｂと、光軸ＡＸを挟んでＺ方向に間隔を隔てた一対の円弧状の実質的な面光源２０ｃおよび２０ｄとを有する。なお、照明瞳におけるＸ方向はシリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の矩形状の単位波面分割面の短辺方向であって、ウェハＷの走査方向に対応している。また、照明瞳におけるＺ方向は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の矩形状の単位波面分割面の長辺方向であって、ウェハＷの走査方向と直交する走査直交方向（ウェハＷ上におけるＹ方向）に対応している。
【００２６】
ウェハＷ上には、図４に示すように、Ｙ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域ＥＲが形成され、この静止露光領域ＥＲに対応するように、マスクＭ上には矩形状の照明領域（不図示）が形成される。ここで、静止露光領域ＥＲ内の１点に入射する光が照明瞳に形成する４極状の瞳強度分布は、入射点の位置に依存することなく、互いにほぼ同じ形状を有する。しかしながら、４極状の瞳強度分布を構成する各面光源の光強度は、入射点の位置に依存して異なる傾向がある。具体的には、図５に示すように、静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２１の場合、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２１ｃおよび２１ｄの光強度の方が、Ｘ方向に間隔を隔てた面光源２１ａおよび２１ｂの光強度よりも大きくなる傾向がある。一方、図６に示すように、静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１からＹ方向に間隔を隔てた周辺の点Ｐ２，Ｐ３に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布２２の場合、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２２ｃおよび２２ｄの光強度の方が、Ｘ方向に間隔を隔てた面光源２２ａおよび２２ｂの光強度よりも小さくなる傾向がある。
【００２７】
一般に、照明瞳に形成される瞳強度分布の外形形状にかかわらず、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に関する瞳強度分布（中心点Ｐ１に入射する光が照明瞳に形成する瞳強度分布）のＺ方向に沿った光強度分布は、図７（ａ）に示すように、中央において最も小さく周辺に向かって増大する凹曲線状の分布を有する。一方、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布は、図７（ｂ）に示すように、中央において最も大きく周辺に向かって減少する凸曲線状の分布を有する。そして、瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布は、静止露光領域ＥＲ内のＸ方向（走査方向）に沿った入射点の位置にはあまり依存しないが、静止露光領域ＥＲ内のＹ方向（走査直交方向）に沿った入射点の位置に依存して変化する傾向がある。このように、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布（各点に入射する光が照明瞳に形成する瞳強度分布）がそれぞれほぼ均一でない場合、ウェハＷ上の位置毎にパターンの線幅がばらついて、マスクＭの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハＷ上に忠実に転写することができない。
【００２８】
本実施形態では、上述したように、アフォーカルレンズ４の瞳位置またはその近傍に、光の入射位置に応じて透過率の異なる透過率分布を有する濃度フィルター６が配置されている。また、アフォーカルレンズ４の瞳位置は、その後側レンズ群４ｂとズームレンズ７とにより、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の入射面と光学的に共役である。したがって、濃度フィルター６の作用により、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の入射面に形成される光強度分布が調整（補正）され、ひいてはシリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に形成される瞳強度分布も調整される。ただし、濃度フィルター６は、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布を、各点の位置に依存することなく一律に調整する。その結果、濃度フィルター６の作用により、例えば中心点Ｐ１に関する４極状の瞳強度分布２１がほぼ均一になるように、ひいては各面光源２１ａ〜２１ｄの光強度が互いにほぼ等しくなるように調整することはできるが、その場合には周辺点Ｐ２、Ｐ３に関する４極状の瞳強度分布２２の面光源２２ａ，２２ｂと面光源２２ｃ，２２ｄとの光強度の差は却って大きくなってしまう。
【００２９】
すなわち、濃度フィルター６の作用により、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整するには、濃度フィルター６とは別の手段により、各点に関する瞳強度分布を互いに同じ性状の分布に調整する必要がある。具体的には、例えば中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１および周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２において、面光源２１ａ，２１ｂと面光源２１ｃ，２１ｄとの光強度の大小関係と面光源２２ａ，２２ｂと面光源２２ｃ，２２ｄとの光強度の大小関係とをほぼ同じ比率で一致させる必要がある。本実施形態では、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布の性状と周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布の性状とをほぼ一致させるために、具体的には周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２において面光源２２ａ，２２ｂの光強度の方が面光源２２ｃ，２２ｄの光強度よりも小さくなるように調整するために、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９に所要の減光率特性を有する減光部を設けている。図８は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズに設けられた減光部の構成を説明する図である。
【００３０】
図８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９を構成する一対のフライアイ部材９ａおよび９ｂのうち、後側（マスク側）の第２フライアイ部材９ｂの射出側の屈折面９ｂｂに、例えばＸ方向に沿って直線状に延びる形態を有し且つ矩形形状の断面を有する溝部９ｃが形成されている。溝部９ｃの外側面９ｃａには、粗擦り加工またはブラック加工が施されている。ここで、ブラック加工とは、例えばクロム（Ｃｒ）のような遮光性物質の薄膜を表面に形成する加工を意味している。溝部９ｃは、例えば石英ガラスからなる第２フライアイ部材９ｂの屈折面９ｂｂをエッチング加工することにより、あるいは研磨加工することにより形成される。
【００３１】
また、溝部９ｃは、図９に模式的に示すように、４極状の瞳強度分布２０においてＸ方向に間隔を隔てた一対の面光源２０ａおよび２０ｂに対応する領域に（面光源２０ａおよび２０ｂへ向かう光に作用するように）、Ｘ方向に沿って所要の数（図９では例示的に５つ）だけそれぞれ形成されている。一例として、各溝部９ｃは、互いに同じ矩形形状の断面（光軸ＡＸ方向すなわちＹ方向の寸法がＨでＺ方向の寸法がＷ）を有する。また、中央の溝部９ｃは光軸ＡＸを通りＸ方向に延びる軸線に沿って形成され、他の４つの溝部９ｃは光軸ＡＸを通りＸ方向に延びる軸線に関して対称に形成されている。また、面光源２０ａに対応して設けられた５つの溝部９ｃと面光源２０ｂに対応して設けられた５つの溝部９ｃとは、光軸ＡＸを通りＺ方向に延びる軸線に関して対称に形成されている。その結果、Ｘ方向に間隔を隔てた面光源２０ａおよび２０ｂを形成する光はシリンドリカルマイクロフライアイレンズ９を通過する際に溝部９ｃの作用を受けるが、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２０ｃおよび２０ｄを形成する光は溝部９ｃの作用を受けない。具体的には、面光源２０ａまたは２０ｂへ向かう光のうち、第２フライアイ部材９ｂの内部を伝搬して溝部９ｃの外側面９ｃａに入射した光は、粗擦り加工が施された外側面９ｃａによる散乱作用を受けて照明光路の外へ導かれるか、あるいはブラック加工が施された外側面９ｃａによる遮光作用を受けて照明光路に沿った進行が妨げられる。すなわち、各溝部９ｃは、Ｙ方向の寸法がＨでＺ方向の寸法がＷの矩形形状の断面を有し且つＸ方向に沿って直線状に延びる遮光部材として機能する。
【００３２】
以下、複数の溝部９ｃからなる減光部の基本的な作用の理解を容易にするために、面光源２０ａに対応して中央に形成された中央溝部９ｃと面光源２０ｂに対応して中央に形成された中央溝部９ｃとに着目し、一対の中央溝部９ｃと光学的に等価な機能を発揮する遮光部材として、溝部９ｃと同じ矩形形状の断面を有し且つ光軸ＡＸを通りＸ方向に沿って延びる単一のフィン部材を備えた構成について考察する。図１０および図１１は、単一のフィン部材の作用を説明する図である。図１２は、単一のフィン部材の減光率特性を示す図である。なお、面光源２０ａおよび２０ｂに対して一対の中央溝部９ｃと光学的に等価な機能を発揮する単一のフィン部材は、溝部９ｃの形成位置、すなわち照明瞳の直前の位置に配置されるべきである。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９の後側焦点面またはその近傍の照明瞳よりも後側（例えば結像光学系１２の瞳面など）に形成される瞳強度分布に対する影響に着目すれば、単一のフィン部材を照明瞳の直前の位置に配置しても照明瞳の直後の位置に配置しても同じである。図１０および図１１では、単一のフィン部材９０の作用の理解を容易にするために、単一のフィン部材９０を照明瞳の直後の位置に配置している。
【００３３】
照明瞳の直後の位置に単一のフィン部材９０を備えた構成では、図１０に示すように、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の中心点Ｐ１に達する光、すなわちマスクブラインド１１の開口部の中心点Ｐ１’に達する光は、フィン部材９０の照明瞳側の端面におけるＸＺ平面に対して入射角度０で入射するので、フィン部材９０により遮られる光の量は僅かである。換言すれば、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１の面光源２１ａおよび２１ｂからの光のフィン部材９０による減光率は０％に近い値になる。一方、図１１に示すように、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に達する光、すなわちマスクブラインド１１の開口部の周辺点Ｐ２’，Ｐ３’に達する光は、フィン部材９０の照明瞳側の端面におけるＸＺ平面に対して入射角度±θで入射するため、フィン部材９０により遮られる光の量は比較的多い。換言すれば、周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布２２の面光源２２ａおよび２２ｂからの光のフィン部材９０による減光率は、入射角度±θの絶対値の大きさに応じて比較的大きな値になる。
【００３４】
このように、被照射面である静止露光領域ＥＲ上の１点に向かう光のフィン部材９０による減光率は、図１２に示すように、フィン部材９０の照明瞳側の端面におけるＸＺ平面に対する入射角度の絶対値の大きさに応じて増大するように、すなわち静止露光領域ＥＲの中心から周辺にかけて増大するように構成されている。さらに具体的には、フィン部材９０は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の矩形状の単位波面分割面の長辺方向（Ｚ方向：静止露光領域ＥＲ上ではＹ方向）に沿って、静止露光領域ＥＲの中心から周辺へ減光率が増大するように構成されている。なお、図１０および図１１において、参照符号Ｂ１は面光源２０ａ（２１ａ，２２ａ）のＸ方向に沿った最外縁の点（図３を参照）を示し、参照符号Ｂ２は面光源２０ｂ（２１ｂ，２２ｂ）のＸ方向に沿った最外縁の点（図３を参照）を示している。さらに、図１０および図１１に関連する説明の理解を容易するために、面光源２０ｃ（２１ｃ，２２ｃ）のＺ方向に沿った最外縁の点を参照符号Ｂ３で示し、面光源２０ｄ（２１ｄ，２２ｄ）のＺ方向に沿った最外縁の点を参照符号Ｂ４で示している。ただし、上述したように、面光源２０ｃ（２１ｃ，２２ｃ）および面光源２０ｄ（２１ｄ，２２ｄ）からの光は、フィン部材９０の減光作用を受けない。
【００３５】
こうして、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１のうち、面光源２１ａおよび２１ｂからの光は、フィン部材９０の減光作用を受けるものの、その光強度はほとんど変化しない。面光源２１ｃおよび２１ｄからの光は、フィン部材９０の減光作用を受けないため、その光強度は変化しない。その結果、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１は、図１３に示すように、フィン部材９０の減光作用を受けても、元の分布２１とほぼ同じ性状の瞳強度分布２１’に僅かに調整されるだけである。すなわち、フィン部材９０により調整された瞳強度分布２１’においても、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２１ｃ，２１ｄの光強度の方がＸ方向に間隔を隔てた面光源２１ａ’，２１ｂ’の光強度よりも大きい性状は維持される。一方、周辺点Ｐ２、Ｐ３に関する瞳強度分布２２のうち、面光源２２ａおよび２２ｂからの光は、フィン部材９０の減光作用を受けて、その光強度は低下する。面光源２２ｃおよび２２ｄからの光は、フィン部材９０の減光作用を受けないため、その光強度は変化しない。その結果、周辺点Ｐ２、Ｐ３に関する瞳強度分布２２は、図１４に示すように、フィン部材９０の減光作用により、元の分布２２とは異なる性状の瞳強度分布２２’に調整される。すなわち、フィン部材９０により調整された瞳強度分布２２’では、Ｚ方向に間隔を隔てた面光源２２ｃ，２２ｄの光強度の方がＸ方向に間隔を隔てた面光源２２ａ’，２２ｂ’の光強度よりも大きい性状に変化する。
【００３６】
こうして、フィン部材９０の減光作用により、周辺点Ｐ２、Ｐ３に関する瞳強度分布２２は、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１’とほぼ同じ性状の分布２２’に調整される。同様に、中心点Ｐ１と周辺点Ｐ２、Ｐ３との間でＹ方向に沿って並んだ各点に関する瞳強度分布、ひいてはウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布も、中心点Ｐ１に関する瞳強度分布２１’とほぼ同じ性状の分布に調整される。換言すれば、フィン部材９０の減光作用により、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布は互いにほぼ同じ性状の分布に調整される。さらに別の表現をすれば、フィン部材９０は、各点に関する瞳強度分布を互いにほぼ同じ性状の分布に調整するために必要な所要の減光率特性を有する。このように、図１に示す照明光学系（２〜１２）の構成において、光軸ＡＸを通りＸ方向に延びる単一のフィン部材９０を瞳強度分布の形成面（すなわち照明瞳）の直後に配置すると、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲへの光の入射位置に応じて変化する所要の減光率特性を有し、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整するフィン部材９０と、静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布を一律に調整する濃度フィルター６との協働作用により、各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。
【００３７】
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の屈折面９ｂｂに設けられた合計１０本の溝部９ｃは、例えば単一のフィン部材９０と同じ構成を有し且つＸ方向に沿って延びる５つのフィン部材をＺ方向に間隔を隔てて配置した構成と光学的に等価である。そして、図１０および図１１を参照すると、単一のフィン部材９０に加えて、同じくＸ方向に沿って延びる１つまたは複数のフィン部材（例えば単一のフィン部材９０と同じ構成を有するフィン部材）を配置しても、これらの互いに平行に間隔を隔てて配置された複数のフィン部材は、単一のフィン部材９０と同様に、静止露光領域ＥＲの中心から周辺へ減光率が増大するような性状の減光率特性を有することは明らかである。すなわち、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の屈折面９ｂｂに形成された１つまたは複数の溝部９ｃは、光軸ＡＸ方向に沿った寸法Ｈを有する線状の減光部であって、静止露光領域ＥＲに達する光の位置が中心点Ｐ１からＹ方向に沿って離れるにしたがって減光率の増大する減光率特性を有する。この減光部の所要の減光率特性、すなわち静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布を互いにほぼ同じ性状の分布に調整するために必要な所要の減光率特性は、溝部９ｃの形成位置、溝部９ｃの数、溝部９ｃの断面形状などを適宜設定することにより実現される。
【００３８】
以上のように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の屈折面９ｂｂには、例えばＸ方向に沿って直線状に延びる形態を有し且つ矩形形状の断面を有する溝部９ｃが、所要の位置に所要の数だけ形成されている。減光部としての溝部９ｃは、被照射面である静止露光領域ＥＲに達する光の位置が中心点Ｐ１からＹ方向（単位波面分割面の長辺方向であるＺ方向に対応）に沿って離れるにしたがって減光率の増大する所要の減光率特性を有する。したがって、本実施形態にかかる波面分割型のオプティカルインテグレータとしてのシリンドリカルマイクロフライアイレンズ９では、溝部９ｃの形成位置、溝部９ｃの数、溝部９ｃの断面形状などを適宜設定して得られる所要の減光作用により、被照射面上の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整することができ、ひいては各点に関する瞳強度分布を互いにほぼ同じ性状の分布に調整することが可能である。
【００３９】
また、本実施形態の照明光学系（２〜１２）では、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に調整するシリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の減光部と、光の入射位置に応じて変化する所要の透過率特性を有し、各点に関する瞳強度分布を一律に調整する濃度フィルター６との協働作用により、各点に関する瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整することができる。したがって、本実施形態の露光装置（１〜ＷＳ）では、ウェハＷ上の静止露光領域ＥＲ内の各点での瞳強度分布をそれぞれほぼ均一に調整する照明光学系（２〜１２）を用いて、マスクＭの微細パターンに応じた適切な照明条件のもとで良好な露光を行うことができ、ひいてはマスクＭの微細パターンを露光領域の全体に亘って所望の線幅でウェハＷ上に忠実に転写することができる。
【００４０】
本実施形態において、ウェハ（被照射面）Ｗ上の光量分布が、例えばシリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の減光部の調整作用の影響を受けることが考えられる。この場合、必要に応じて、公知の構成を有する光量分布調整部の作用により、静止露光領域ＥＲ内の照度分布を変更する、または静止露光領域（照明領域）ＥＲの形状を変更して露光量分布を変更することができる。具体的に、照度分布を変更する光量分布調整部としては、特開２００１−３１３２５０号および特開２００２−１００５６１号（並びにそれらに対応する米国特許第６７７１３５０号および第６９２７８３６号）に記載された構成および手法を用いることができる。また、照明領域の形状を変更する光量分布調整部としては、国際特許公開第ＷＯ２００５／０４８３２６号パンフレット（およびそれに対応する米国特許公開第２００７／００１４１１２号公報）に記載された構成および手法を用いることができる。
【００４１】
なお、上述の説明では、波面分割型のオプティカルインテグレータとして、図２に示すような形態を有するシリンドリカルマイクロフライアイレンズ９を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図１５に示すような別の形態を有するシリンドリカルマイクロフライアイレンズ１９を用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１９は、図１５に示すように、光源側に配置された第１フライアイ部材１９ａとマスク側に配置された第２フライアイ部材１９ｂとにより構成されている。
第１フライアイ部材１９ａの光源側の面およびマスク側の面には、Ｘ方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面（シリンドリカルレンズ群）１９ａａおよび１９ａｂがそれぞれピッチｐ１で形成されている。第２フライアイ部材１９ｂの光源側の面およびマスク側の面には、Ｚ方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面（シリンドリカルレンズ群）１９ｂａおよび１９ｂｂがそれぞれピッチｐ２（ｐ２＞ｐ１）で形成されている。
【００４２】
シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１９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に沿って入射した平行光束は、第１フライアイ部材１９ａの光源側に形成された一群の屈折面１９ａａによってＸ方向に沿ってピッチｐ１で波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第１フライアイ部材１９ａのマスク側に形成された一群の屈折面１９ａｂ中の対応する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１９の後側焦点面上に集光する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１９のＺ方向に関する屈折作用（すなわちＹＺ平面に関する屈折作用）に着目すると、光軸ＡＸに沿って入射した平行光束は、第２フライアイ部材１９ｂの光源側に形成された一群の屈折面１９ｂａによってＺ方向に沿ってピッチｐ２で波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第２フライアイ部材１９ｂのマスク側に形成された一群の屈折面１９ｂｂ中の対応する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１９の後側焦点面上に集光する。
【００４３】
このように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１９は、シリンドリカルレンズ群が両側面に配置された第１フライアイ部材１９ａと第２フライアイ部材１９ｂとにより構成され、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矩形状の微小屈折面（単位波面分割面）を有する。すなわち、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１９は、Ｚ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状の単位波面分割面を有する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１９を用いる場合も、図２のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の場合と同様に、例えば矩形形状の断面を有する溝部からなる減光部を設けることにより、上述の実施形態と同様の効果を発揮することができる。具体的には、図１６に示すように、一対のフライアイ部材１９ａおよび１９ｂのうち、後側（マスク側）の第２フライアイ部材１９ｂの射出側の屈折面１９ｂｂに、例えばＸ方向に沿って直線状に延びる溝部１９ｃが形成される。
【００４４】
さらに一般的には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズに限定されることなく、照明光学系の光軸と直交する平面内の第１方向に所定の屈折力を有する複数の第１屈折面と、複数の第１屈折面に対応するようにその後側に設けられて第１方向に所定の屈折力を有する複数の第２屈折面とを備えた波面分割型のオプティカルインテグレータに対して本発明を適用することができる。この場合、光軸方向に沿った寸法を有するとともに、被照射面に達する光の位置がその中心から第１方向に沿って離れるにしたがって減光率の増大する減光率特性を有する線状の減光部が、複数の第２屈折面のうちの少なくとも１つの第２屈折面において、隣り合う第２屈折面との境界を除く領域に形成される。
【００４５】
なお、上述の実施形態では、線状の減光部として、Ｘ方向に沿って直線状に延びる溝部９ｃを形成しているが、これに限定されることなく、Ｘ方向に対して所要の角度だけ傾いた方向に沿って直線状に延びる所要数の溝部を形成することもできる。この点は、図１０および図１１において単一のフィン部材９０を光軸ＡＸ廻りに適当な角度（例えば４５度以下の任意の角度）だけ回転させて単一のフィン部材９０がＸ方向と交差する方向に延びるように配置しても、このＸ方向に対して傾いた単一のフィン部材９０は、Ｘ方向に延びる単一のフィン部材９０と同様に、静止露光領域ＥＲの中心から周辺へ減光率が増大するような性状の減光率特性を有することからも明らかである。このように、線状の減光部を構成する溝部９ｃの断面形状のパラメータ（例えば寸法ＨとＷとの比など）、溝部９ｃの数、溝部９ｃの形成位置、溝部９ｃの向き（溝部の長手方向のＸ方向に対する傾き）などを適宜設定することにより、静止露光領域ＥＲの中心から周辺へＹ方向に沿って減光率が増大するような所望の減光率特性を確保し、ひいては静止露光領域ＥＲ内の各点に関する瞳強度分布をそれぞれ独立的に所望の通り調整することができる。
【００４６】
また、上述の実施形態では、線状の減光部として、矩形形状の断面を有する溝部９ｃを形成している。しかしながら、これに限定されることなく、例えば図１７に示すように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の屈折面９ｂｂに三角形状の断面を有する溝部９ｄを所要数だけ形成し、溝部９ｄの外側面９ｄａに粗擦り加工またはブラック加工を施すことにより、線状の減光部を構成することもできる。また、上述の実施形態では、線状の減光部として溝部９ｃを形成しているが、これに限定されることなく、例えば図１８に示すように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の屈折面９ｂｂに矩形形状の断面を有する突起部９ｅを所要数だけ形成し、突起部９ｅの外側面９ｅａに粗擦り加工またはブラック加工を施すことにより、線状の減光部を構成することもできる。また、例えば図１９に示すように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ９の屈折面９ｂｂに三角形状の断面を有する突起部９ｆを所要数だけ形成し、突起部９ｆの外側面９ｆａに粗擦り加工またはブラック加工を施すことにより、線状の減光部を構成することもできる。このように、オプティカルインテグレータに設けられる線状の減光部の具体的な構成については、様々な変形例が可能である。すなわち、線状の減光部の形態（突起部、溝部、およびその混在状態など）、線状の減光部の断面形状（矩形形状、三角形状など）およびそのパタメータ（突起部または溝部の寸法など）、線状の減光部の数、線状の減光部の形成位置、線状の減光部の長手方向の向きなどについて、様々な変形例が可能である。
【００４７】
さらに一例として、図２０に示すように、複数の屈折面に亘って網目状に形成された減光部を用いることができる。図２０に示す減光部は、面光源２０ａへ向かう光に作用するように網目状に形成された複数の溝部または突起部からなる第１群の減光部９ｇａと、面光源２０ｂへ向かう光に作用するように網目状に形成された複数の溝部または突起部からなる第２群の減光部９ｇｂとを有する。第１群の減光部９ｇａと第２群の減光部９ｇｂとは、例えば光軸ＡＸを通りＺ方向に延びる軸線および光軸ＡＸを通りＸ方向に延びる軸線に関してほぼ対称に構成されている。なお、図２１に示すように、例えばピッチの比較的小さいパターンの転写に際して比較的外径の大きい（照明ＮＡの比較的大きい）４極状の瞳強度分布２０（２０ａ〜２０ｄ）を形成し、ピッチの比較的大きいパターンの転写に際して比較的外径の小さい（照明ＮＡの比較的小さい）４極状の瞳強度分布２８（２８ａ〜２８ｄ）を形成することがある。この場合、第１群の減光部９ｈａおよび第２群の減光部９ｈｂにおいて、減光部を構成する溝部または突起部の光軸ＡＸ方向（Ｙ方向）の寸法（溝の深さまたは突起部の高さ）が位置により異なる構成を採用することにより、一対の面光源２０ａおよび２０ｂに対して所要の減光作用を発揮するとともに、一対の面光源２８ａおよび２８ｂに対しても所要の減光作用を発揮することができる。
【００４８】
具体的に、図２１の構成では、一対の面光源２０ａおよび２０ｂに対向して形成される溝部または突起部からなる減光部領域９ｈａａおよび９ｈｂａの光軸ＡＸ方向の寸法よりも、一対の面光源２８ａおよび２８ｂに対向して形成される溝部または突起部からなる減光部領域９ｈａｂおよび９ｈｂｂの光軸ＡＸ方向の寸法の方が小さく設定されている。換言すれば、光軸ＡＸから離れて形成された溝部または突起部の光軸ＡＸ方向の寸法よりも、光軸ＡＸの近くに形成された溝部または突起部の光軸ＡＸ方向の寸法の方が小さく設定されている。あるいは、図２２に示すように、第１群の減光部９ｊａおよび第２群の減光部９ｊｂにおいて、溝部または突起部の網目の粗さが位置により異なる構成を採用することにより、一対の面光源２０ａおよび２０ｂに対して所要の減光作用を発揮するとともに、一対の面光源２８ａおよび２８ｂに対しても所要の減光作用を発揮することができる。具体的に、図２２の構成では、一対の面光源２０ａおよび２０ｂに対向して形成される溝部または突起部の網目領域９ｊａａおよび９ｊｂａの網目よりも、一対の面光源２８ａおよび２８ｂに対向して形成される溝部または突起部の網目領域９ｊａｂおよび９ｊｂｂの網目の方が粗く設定されている。換言すれば、光軸ＡＸから離れて形成された溝部または突起部の網目よりも、光軸ＡＸの近くに形成された溝部または突起部の網目の方が粗く設定されている。
【００４９】
また、上述の説明では、照明瞳に４極状の瞳強度分布が形成される変形照明、すなわち４極照明を例にとって、本発明の作用効果を説明している。しかしながら、４極照明に限定されることなく、例えば輪帯状の瞳強度分布が形成される輪帯照明、４極状以外の他の複数極状の瞳強度分布が形成される複数極照明などに対しても、同様に本発明を適用して同様の作用効果を得ることができることは明らかである。
【００５０】
上述の実施形態の露光装置は、本願特許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。
【００５１】
次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図２３は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図２３に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを、感光性基板つまりプレートＰとしてパターンの転写を行う。
【００５２】
図２４は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図２４に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルター形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。ステップＳ５２のカラーフィルター形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルターを形成する。ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルターとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルターとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。
【００５３】
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。
【００５４】
なお、上述の実施形態では、露光光としてＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）やＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源、たとえば波長１５７ｎｍのレーザ光を供給するＦ2レーザ光源などに対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、ウェハＷのショット領域にマスクＭ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、ウェハＷの各露光領域にマスクＭのパターンを一括露光する動作を繰り返すステップ・アンド・リピート方式の露光装置に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、露光装置においてマスクまたはウェハを照明する照明光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスクまたはウェハ以外の被照射面を照明する一般的な照明光学系に対して本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】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】照明瞳に形成される４極状の二次光源を示す図である。
【図４】ウェハ上に形成される矩形状の静止露光領域を示す図である。
【図５】静止露光領域内の中心点Ｐ１に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布の性状を説明する図である。
【図６】静止露光領域内の周辺点Ｐ２，Ｐ３に入射する光が形成する４極状の瞳強度分布の性状を説明する図である。
【図７】（ａ）は中心点Ｐ１に関する瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布を、（ｂ）は周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布のＺ方向に沿った光強度分布を模式的に示す図である。
【図８】図２のシリンドリカルマイクロフライアイレンズに設けられた減光部の構成を説明する図である。
【図９】４極状の瞳強度分布においてＸ方向に間隔を隔てた一対の面光源に対応する領域に減光部としての溝部が形成されている様子を示す図である。
【図１０】単一のフィン部材の作用を説明する第１の図である。
【図１１】単一のフィン部材の作用を説明する第２の図である。
【図１２】単一のフィン部材の減光率特性を示す図である。
【図１３】中心点Ｐ１に関する瞳強度分布が単一のフィン部材により調整される様子を模式的に示す図である。
【図１４】周辺点Ｐ２，Ｐ３に関する瞳強度分布が単一のフィン部材により調整される様子を模式的に示す図である。
【図１５】図２とは別の形態を有する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１６】図１５のシリンドリカルマイクロフライアイレンズに設けられた減光部の構成を概略的に示す図である。
【図１７】屈折面に三角形状の断面の溝部を形成した様子を示す図である。
【図１８】屈折面に矩形形状の断面の突起部を形成した様子を示す図である。
【図１９】屈折面に三角形状の断面の突起部を形成した様子を示す図である。
【図２０】屈折面に網目状の突起部または溝部を形成した様子を示す図である。
【図２１】図２０に示す減光部の第１変形例を示す図である。
【図２２】図２０に示す減光部の第２変形例を示す図である。
【図２３】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【図２４】液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１  光源；  ３  回折光学素子；  ４  アフォーカルレンズ；  ６  濃度フィルター
７  ズームレンズ；  ９ａ，９ｂ  フライアイ部材；  ９ｃ  溝部（減光部）
９  シリンドリカルマイクロフライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）
１０  コンデンサー光学系；  １１  マスクブラインド；  １２  結像光学系
Ｍ  マスク；  ＰＬ  投影光学系；  ＡＳ  開口絞り；  Ｗ  ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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