(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束をインテグレータに入射させ、該インテグレータを構成する複数の素子レンズからの光束をコンデンサーレンズを介して被照射面に照射することで、該被照射面をケーラー照明する照明光学系において、
前記複数の素子レンズを、焦点距離が夫々異なる複数種類によって構成していることを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
光源からの光束をインテグレータに入射させ、該インテグレータを構成する複数の素子レンズからの光束をコンデンサーレンズを介して被照射面に照射することで、該被照射面をケーラー照明する照明光学系において、
前記インテグレータを、前記コンデンサーレンズの光軸を含む第１断面内のみにパワーを有する複数の素子レンズＡと、該光軸を含み該第１断面に直交する第２断面内のみにパワーを有する複数の素子レンズＢで構成し、
前記複数の素子レンズＡ又は前記複数の素子レンズＢを、焦点距離が夫々異なる複数種類によって構成していることを特徴とする照明光学系。
【請求項３】
光源からの光束をインテグレータに入射させ、該インテグレータを構成する複数の素子レンズからの光束をコンデンサーレンズを介して被照射面に照射することで、該被照射面をケーラー照明する照明光学系において、
前記複数の素子レンズを、入射側開口の大きさが夫々異なる複数種類によって構成していることを特徴とする照明光学系。
【請求項４】
光源からの光束をインテグレータに入射させ、該インテグレータを構成する複数の素子レンズからの光束をコンデンサーレンズを介して被照射面に照射することで、該被照射面をケーラー照明する照明光学系において、
前記インテグレータを前記コンデンサーレンズの光軸を含む第１断面内のみにパワーを有する複数の素子レンズＡと、該光軸を含み該第１断面に直交する第２断面内のみにパワーを有する複数の素子レンズＢで構成し、
前記複数の素子レンズＡ又は前記複数の素子レンズＢを、入射側開口のパワーを有する断面内の大きさが夫々異なる複数種類で構成していることを特徴とする照明光学系。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明光学系を有し、
前記被照射面を照明する光束により第１物体の一部を照明し、該第１物体からの光束を投影光学系により第２物体の上に結像して露光する際、
該第１物体と第２物体の双方を該投影光学系の光軸と垂直且つ互いに直交する２つの方向の少なくとも１方向に移動させて該第１物体全体を露光することを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項５の露光装置を用いて前記第１物体を前記第２物体上に投影露光した後、該第２物体を現像処理してデバイスを製造することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は照明光学系及びそれを用いた露光装置に関し、特にＩＣ、ＬＳＩ  等の半導体デバイス、ＣＣＤ  等の撮像デバイス、液晶パネル等の表示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを製造する際に、マスクやレチクル面上の回路パターンをウエハ面上に投影光学系を介して走査露光するのに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体デバイス等をフォトリソグラフィー技術を用いて製造する際にレチクル上の回路パターンを投影光学系を介してフォトレジスト等を塗布したウエハ又はガラスプレート等の感光基板上に露光転写する露光装置が使用されているが、最近は半導体デバイス１  個のチップサイズが大型化する傾向にあり、露光装置においてはレチクル上のより大きな面積の回路パターンを感光基板上により大きく露光することが求められている。
【０００３】
上記の転写対象の回路パターンの大面積化に応える装置としては、スティッチング及びスリットスキャン露光方式の投影露光装置が知られている。
【０００４】
スリットスキャン露光方式とはレチクル上の回路パターンをスリット状の照明領域で照明し、露光に際して投影光学系の光軸に直交する第１  方向にレチクルと感光基板を同期して相対的に走査しながら露光することで第１  方向に対して投影光学系の有効露光フィールドよりも広い感光基板上の範囲にレチクル上の回路パターンを投影露光する方式である。
【０００５】
又、スティッチング露光方式とは、上記スリットスキャン露光方式による第１  方向の露光が行われた後、レチクルを交換するか、又はそのレチクルを照明領域の第１  方向に垂直、且つ光軸に対して垂直な第２  方向に所定量だけ移動し、同時に感光基板を第２  の方向に共役な方向に横ずれさせ、再び照明領域に対して第１  方向  （但し逆方向）  にレチクル及び感光基板を同期して相対的に走査することで第２  列目の領域への露光を行い、結果として感光基板上で第１  方向及び第２  方向の両方に対し投影光学系の有効露光フィールドよりも広い範囲にレチクル上の回路パターンを投影露光する方式である。
【０００６】
なお、この時第１  方向の露光は所謂ステップアンドリピート法、即ち露光した後レチクルとウエハを夫々１  露光領域分移動し、隣接する部分において次ぎの露光を行うことによって行ってもよい。
【０００７】
また半導体素子の高集積化、微細化に応じて投影光学系の解像度の向上も求められており、これに応えるためにパルスレーザーのエキシマレーザーが遠紫外領域の光源として露光装置に使用されて来た。
【０００８】
しかしながら、パルス光を発振するエキシマレーザを光源とするスリットスキャン方式の走査型の露光装置においては、走査速度又はパルス発振のタイミングがずれた場合はマスク面上やウエハ面上で露光むらが生じる。
【０００９】
又、パルス光を発振するエキシマレーザを光源とするスティッチング露光方式においては、前記の第２  方向の移動によるパターンの重ね合わせの際に位置ずれが生じないようにするために、１  回目のスリットスキャン露光での投影露光と２  回目のスリットスキャン露光での投影露光により２  回露光される接続領域を設けるが、その際接続部での照度むらを防ぐために、照明領域の前記第２  方向での照度分布を台形状にする投影光学装置が特開平０６−１３２１９５号公報で開示されている。
【００１０】
図２０は該公報に開示されている投影光学装置の露光方式の説明図である。同図はスティッチング及びスリットスキャン露光方式で露光する際の被露光領域を示す平面図であり、被露光領域１２１  部分に回路パターンを露光する説明図である。
【００１１】
被露光領域１２１  中の最初の転写領域は図中１２２  の位置にあり、そこからｓ１方向へ走査し１２３  の位置へ至る。そしてｓ２方向へ横ずれして１２４  の位置へ至った後、ｓ３方向へ走査し、１２５  の位置に至って被露光領域１２１  全体への露光が終わる。
【００１２】
この際すでに述べたようにｓ１方向の走査露光部とｓ３方向の走査露光部は接続領域１２６  を設けている。
【００１３】
この接続領域１２６  では２  回露光されることとなるが、照明領域の照度分布形状を図２１（Ａ）  に示すようにスティッチングの方向  （ｓ２方向）  に対して台形分布として、走査することにより、図２１（Ｂ）  に示すように被露光領域１２１  全体にフラットな露光量Ｉ１２１が得られるようにしている。この場合、例え僅かに走査間隔が小さくなっても図２２に示すように接続領域１２６  の露光量としては特に大きくならず、接続領域に大きい露光むらが発生することを防ぐことができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
前記の特開平０６−１３２１９５号公報で開示されているようにスティッチング露光方式において、照明領域の照度分布形状を台形分布にすれば、接続領域での露光むらを少なくすることができる。
【００１５】
又、ステップアンドスキャン方式の走査型の露光装置においても走査方向の照度分布形状を台形分布にすれば、走査方向の接続領域での露光むらを少なくすることができる。
【００１６】
しかしながら、特開平０６−１３２１９５号公報では照明領域の照度分布形状を台形形状にする具体的な構成については触れていない。
【００１７】
本発明の目的は、被照射面上において、第１  方向又は第１  方向とこれに直交する第２  方向の両方向の照度分布を効率よく台形形状にする照明光学系及びそれを用いた露光装置の提供である。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の照明光学系は、光源からの光束をインテグレータに入射させ、該インテグレータを構成する複数の素子レンズからの光束をコンデンサーレンズを介して被照射面に照射することで、該被照射面をケーラー照明する照明光学系において、
前記複数の素子レンズを、焦点距離が夫々異なる複数種類によって構成していることを特徴としている。
請求項２の発明の照明光学系は、光源からの光束をインテグレータに入射させ、該インテグレータを構成する複数の素子レンズからの光束をコンデンサーレンズを介して被照射面に照射することで、該被照射面をケーラー照明する照明光学系において、
前記インテグレータを、前記コンデンサーレンズの光軸を含む第１断面内のみにパワーを有する複数の素子レンズＡと、該光軸を含み該第１断面に直交する第２断面内のみにパワーを有する複数の素子レンズＢで構成し、
前記複数の素子レンズＡ又は前記複数の素子レンズＢを、焦点距離が夫々異なる複数種類によって構成していることを特徴としている。
請求項３の発明の照明光学系は、光源からの光束をインテグレータに入射させ、該インテグレータを構成する複数の素子レンズからの光束をコンデンサーレンズを介して被照射面に照射することで、該被照射面をケーラー照明する照明光学系において、
前記複数の素子レンズを、入射側開口の大きさが夫々異なる複数種類によって構成していることを特徴としている。
請求項４の発明の照明光学系は、光源からの光束をインテグレータに入射させ、該インテグレータを構成する複数の素子レンズからの光束をコンデンサーレンズを介して被照射面に照射することで、該被照射面をケーラー照明する照明光学系において、
前記インテグレータを前記コンデンサーレンズの光軸を含む第１断面内のみにパワーを有する複数の素子レンズＡと、該光軸を含み該第１断面に直交する第２断面内のみにパワーを有する複数の素子レンズＢで構成し、
前記複数の素子レンズＡ又は前記複数の素子レンズＢを、入射側開口のパワーを有する断面内の大きさが夫々異なる複数種類で構成していることを特徴としている。
【００１９】
請求項５の発明の露光装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明光学系を有し、
前記被照射面を照明する光束により第１物体の一部を照明し、該第１物体からの光束を投影光学系により第２物体の上に結像して露光する際、
該第１物体と第２物体の双方を該投影光学系の光軸と垂直且つ互いに直交する２つの方向の少なくとも１方向に移動させて該第１物体全体を露光することを特徴としている。
【００２０】
請求項６の発明のデバイスの製造方法は、請求項５の露光装置を用いて前記第１物体を前記第２物体上に投影露光した後、該第２物体を現像処理してデバイスを製造することを特徴としている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
始めに図５  を用いてインテグレータの素子レンズとコンデンサーレンズ、被照射面の関係を説明する。
【００２３】
図５  中、２１はインテグレータの素子レンズであり、その焦点距離をｆｉ  、開口幅をＤｉ  とする。この素子レンズを複数個アレイ状に配列することで、素子レンズの後側焦点Ｆｉ’  の位置に２次光源面を形成する。
【００２４】
その２次光源面に焦点距離ｆｃのコンデンサーレンズ２の前側焦点Ｆｃ  を略一致させて配置し、コンデンサーレンズ２の後側焦点を被照射面に略一致させることで、所謂ケーラー照明系を構成している。
【００２５】
その際被照射面の照明幅Ｄｉ  には
Ｄｃ  ＝Ｄｉ  ・ｆｃ  ／ｆｉ        ‥‥（１）
の関係がある。従って素子レンズ２１の焦点距離ｆｉ  、または開口幅Ｄｉ  を異ならすことで、照明幅Ｄｉ  を調整することが可能である。
【００２６】
図１  は本発明の照明光学系の実施形態１  の要部構成図である。図中、３１は光源であり、ここではパルス発振するレーザで構成している。３２はビーム整形光学系であり、光源３１からの光束を所望の太さの光束に変換する。３３は露光量調整手段であり、照明光学系による露光量を調整する。１Ａはインテグレータであり、複数の素子レンズで構成しており、その射出面に複数の２  次光源を形成する。２  はコンデンサーレンズであり、素子レンズからの光束をを用い被照射面３  をケーラー照明する。なお、３  は被照射面又はマスキング面である。
【００２７】
本実施形態の作用を説明する。光源３１を出射した光束は、ビーム整形光学系３２で所望の光束径に変換した後、露光量調整手段３３を経て、インテグレータ１Ａへ至る。そして、インテグレータ１Ａを構成する複数の素子レンズからの光束をコンデンサーレンズ２  を介して被照射面３  に照射し、その際、各素子レンズからの光束の主光線を該被照射面上で略重ねることにより被照射面３  上には所望の照度分布を有する照明領域が形成される。
【００２８】
図２  は実施形態１  のインテグレータ１Ａから被照射面３  までの要部概略図である。これによって本実施形態を詳しく説明する。なお、照明光学系にはコンデンサーレンズ２  の光軸をｚ  軸とする直交ｘｙｚ  座標系を設定しｙｚ断面を第１  断面、ｘｚ断面を第２  断面とする。
【００２９】
インテグレータ１Ａは焦点距離が異なる３  種類の素子レンズ１０１  、１０２  、１０３  をｘｙ断面内にアレイ状に配置して構成しており、素子レンズ１０１  が最も長焦点、素子レンズ１０３  が最も短焦点となっている。なお、各素子レンズの入射側開口  （断面）  は同じ大きさの正方形である。
【００３０】
また各素子レンズの入射面と被照射面３  は共役な関係となっている。従って被照射面３  上には各素子レンズの入射面の開口形状  （正方形）  と相似な形状の照明領域が各素子レンズによって形成されるが、その際各照明領域の中心は図中一点鎖線で示す各光束の主光線が被照射面３  と交わる位置であるので共通であり、又、照明領域の大きさは式（１）  から示されるように、素子レンズの焦点距離が大きいもの程小さく、焦点距離が小さいもの程大きくなる。
【００３１】
図３  は実施形態１  の被照射面３  に得られる照明領域と照度分布の説明図である。図中、ｓ１０１は素子レンズ１０１  で形成される照明領域であり、以下ｓ１０２は素子レンズ１０２  で、ｓ１０３は素子レンズ１０３  により形成される照明領域である。
【００３２】
被照射面３  上でこれらは重ね合わせられ、図３  で示すようなｘ  軸及びｙ  軸断面の照度分布を形成する。この例ではｘｙ両方向ともに略台形状の照度分布を形成している。
【００３３】
インテグレータ中の各素子レンズの分布は、被照射面３  上でのＮＡを均一にすることが望ましいので均等に分散して配置することが望ましい。これは後記の他の実施形態でも同様である。
【００３４】
なお、台形照度分布の形状は、素子レンズの種類と、各々の入射側開口の面積の和により決定されるので、所望の照度分布形状に応じてそれらを決定すればよい。
【００３５】
従ってこの実施形態では素子レンズの種類は３  種類であったが、必要に応じ種類を増減させて構わない。
【００３６】
本実施形態の素子レンズの入射側開口は正方形であったが、これは必要に応じ長方形や六角形等にしてもよい。素子レンズの開口形状を長方形にした場合の被照射面３  上での照度分布の様子を図４  で示す。
【００３７】
この場合の素子レンズの開口形状はｙ  方向の寸法がｘ  方向よりも短い長方形であり、その相似形の照明領域が被照射面３  上に形成される。
【００３８】
なお、以下の照明光学系の各実施形態においても各素子レンズからの光束の主光線は図中で一点鎖線で示し、該主光線が被照射面３  と交わる位置は各実施形態においてすべて同じである。
【００３９】
図６  は本発明の照明光学系の実施形態２  の要部概略図である。本実施形態は実施形態１  に対してインテグレータの構成のみが異なっており、その他の部分は同じであるので図ではインテグレータから被照射面３  までを図示している。図中、４  はｙｚ断面内  （正しくはｙｚ断面に平行な平面内と云うべきであるが、説明を簡単にする為に  ”ｙｚ断面内”  と表現する。以下同様）  のみにパワーを有する複数のシリンドリカルの素子レンズからなる第１  インテグレータであり、焦点距離の異なる３  種類のシリンドリカルの素子レンズ  （素子レンズＡ）４０１  、４０２  、４０３  により構成しており、素子レンズＡ４０１が最も長焦点、素子レンズＡ４０３が最も短焦点となっており、各々の入射側開口は等しい面積の長方形である。
【００４０】
５  はｘｚ断面内のみにパワーを有するシリンドリカルの素子レンズ  （素子レンズＢ）５０１  からなる第２  インテグレータである。
【００４１】
又、すべての素子レンズ４０１  、４０２  、４０３  、５０１  の入射側開口は被照射面３  と共役に配置している。
【００４２】
第１  インテグレータ４  及び第２  インテグレータ５  等はインテグレータ１Ｂの一要素を構成している。
【００４３】
図７  は実施形態２  の照度分布の説明図である。ｙ  方向断面においては、実施形態１  と同様、焦点距離が異なるために、各素子レンズＡ  によってｙ  方向の照明幅が異なり、一方、ｘ  方向断面においては、焦点距離が同じ素子レンズＢ５０１によってｘ  方向の照明幅は同じになる。その結果、素子レンズ４０１＋５０１  の組合わせは照明領域ｓ４０１を形成し、以下素子レンズ４０２＋５０１  の組み合わせは照明領域ｓ４０２を、素子レンズ４０３＋５０１  の組み合わせは照明領域ｓ４０３を形成する。これらの積算により、ｙ  方向断面では略台形状の照度分布となり、ｘ  方向断面では一様な照度分布となる。
【００４４】
図８  は本発明の照明光学系の実施形態３  の要部概略図である。本実施形態は実施形態１  に対してインテグレータの構成のみが異なっており、その他の部分は同じであるので図ではインテグレータから被照射面３  までを図示している。図中、６Ａはｙｚ断面内のみにパワーを有するシリンドリカルレンズからなるインテグレータであり、インテグレータ６Ａは焦点距離の異なる複数のシリンドリカルレンズ６１１  、６１２  、６１３  で構成されている。  ６Ｂはｙｚ断面内でパワーを有するシリンドリカルレンズからなるインテグレータであり、インテグレータ６Ｂは焦点距離の異なる複数のシリンドリカルレンズ６２１  、６２２  、６２３  で構成されている。
【００４５】
インテグレータ６Ａ及びインテグレータ６Ｂ等は第１  インテグレータ６  の一要素を構成している。第１  インテグレータ６  はシリンドリカルレンズ６１１＋６２１  、６１２＋６２２  、６１３＋６２３  と組み合わせて素子レンズＡ  を構成しており、最初の組み合わせの素子レンズＡ  の焦点距離が最も長く、最後の組み合わせの素子レンズＡ  の焦点距離が最も短い。また各素子レンズＡ  の入射側開口は同じ大きさの長方形である。７Ａはｘｚ断面内でパワーを有するシリンドリカルレンズ７０１  からなるインテグレータである。７Ｂはｘｚ断面内でパワーを有するシリンドリカルレンズ７０２  からなるインテグレータである。
【００４６】
インテグレータ７Ａ及びインテグレータ７Ｂ等は第２  インテグレータ７  の一要素を構成している。第２  インテグレータ７  はシリンドリカルレンズ７０１＋７０２  と組み合わせて素子レンズＢ  を構成している。
【００４７】
またインテグレータ６Ａを構成するシリンドリカルレンズの入射側開口とインテグレータ７Ａを構成するシリンドリカルレンズの入射側開口は被照射面３  と共役に配置している。
【００４８】
第１  インテグレータ６  及び第２  インテグレータ７  等はインテグレータ１Ｃの一要素を構成している。
【００４９】
本実施形態は実施形態２  と同様に図７  に示すｙ  方向断面が台形分布、ｘ  方向断面が一様の照度分布を得ることができる。従って実施形態２  と同じ効果が得られる。
【００５０】
図９  は本発明の照明光学系の実施形態４  の要部概略図である。本実施形態は実施形態１  に対してインテグレータの構成のみが異なっており、その他の部分は同じであるので図ではインテグレータから被照射面３  までを図示している。図中、１Ｄはインテグレータであり、焦点距離が等しく、入射側開口の大きさが異なる３  種類の素子レンズ８０１  、８０２  、８０３  より構成している。この場合のインテグレータの正面図を図１０  に示す。
【００５１】
この場合各素子レンズによる照明領域の大きさは式（１）  で表されるように、素子レンズの開口の大きさに比例する。そこで、本実施形態では３  つの大きさの異なる照明領域の重ね合わせにより、実施形態１  の図４  と同様な照度分布を得ることができる。従って実施形態１  と同じ効果が得られる。
【００５２】
図１１は本発明の照明光学系の実施形態５  の要部概略図である。本実施形態は実施形態１  に対してインテグレータの構成のみが異なっており、その他の部分は同じであるので図ではインテグレータから被照射面３  までを図示している。図中、９Ａはｙｚ断面内のみにパワーを有するシリンドリカルレンズからなるインテグレータであり、インテグレータ９Ａは焦点距離が等しく、入射側開口の大きさの異なる複数のシリンドリカルレンズ９１１  、９１２  、９１３  で構成している。
【００５３】
９Ｂはｙｚ断面内のみにパワーを有するシリンドリカルレンズからなるインテグレータであり、インテグレータ９Ｂは焦点距離が等しく、入射側開口の大きさの異なる複数のシリンドリカルレンズ９２１  、９２２  、９２３  で構成されている。
【００５４】
インテグレータ９Ａ及びインテグレータ９Ｂ等は第１  インテグレータ９  の一要素を構成している。第１  インテグレータ９  はシリンドリカルレンズ９１１＋９２１  、９１２＋９２２  、９１３＋９２３  と組み合わせて素子レンズＡ  を構成しており、各素子レンズＡ  の前後のシリンドリカルレンズの入射側開口は同じ大きさの長方形である。そして、最初の組み合わせの素子レンズＡ  の入射側開口が最も大きく、最後の組み合わせの素子レンズＡ  の入射側開口が最も小さい。
【００５５】
１０Ａ  はｘｚ断面内のみにパワーを有するシリンドリカルレンズ１００１からなるインテグレータである。又、１０Ｂ  はｘｚ断面内のみにパワーを有するシリンドリカルレンズ１００２からなるインテグレータである。なお、シリンドリカルレンズ１００１とシリンドリカルレンズ１００２の開口形状は同じである。
【００５６】
インテグレータ１０Ａ  及びインテグレータ１０Ｂ  等は第２  インテグレータ１０の一要素を構成している。第２  インテグレータ１０はシリンドリカルレンズ１００１＋１００２  と組み合わせて素子レンズＢ  を構成している。
【００５７】
またインテグレータ９Ａを構成するシリンドリカルレンズの入射側開口とインテグレータ１０Ａ  を構成するシリンドリカルレンズの入射側開口は被照射面３  と共役に配置している。
【００５８】
第１  インテグレータ９  と第２  インテグレータ１０等はインテグレータ１Ｅの一要素を構成している。
【００５９】
本実施形態は実施形態２  と同様にｙ  方向断面が台形分布、ｘ  方向断面が一様の照度分布を得ることができる。従って実施形態２  と同じ効果を得ることが出来る。
【００６０】
以上の実施形態４  及び５  は被照射面３  を照明するＮＡを均等にするため、照明領域の異なる素子レンズを分散させて配置することが望ましい。例えば、実施形態４  のインテグレータ１Ｄは図１０にその正面図を示すように、素子レンズ８０１  、８０２  、８０３  を分散させて配置する。
【００６１】
この様に素子レンズを分散して配置するには、素子レンズに高い製作精度や高い組立精度が要求される。
【００６２】
しかしながら、これらの素子レンズを回折光学素子であるバイナリレンズ（以下ＢＯＥ  と記す）で製作すれば、基板上にリソグラフィーの技術を用いて作製できるので製作が容易となる。以下ＢＯＥ  を使用した実施形態を説明する。
【００６３】
図１２は本発明の照明光学系の実施形態６  の要部概略図である。又、図１２（Ｂ）  は図１２（Ａ）  の点線部分の拡大図である。本実施形態は実施形態４  のインテグレータと同等なものをＢＯＥ  を用いて構成したものである。その他の部分は実施形態４  と同じである。
【００６４】
図中、１１Ａ  は第１  基板であり、図１２（Ｂ）  に示すように基板の上に焦点距離はすべて同じで、夫々開口の大きさが異なる微小なＢＯＥ  １１１１，１１１２，１１１３をアレイ状に形成している。又、１１Ｂ  は第２  基板であり、図１２（Ｂ）  に示すように基板の上に焦点距離はすべて同じで、夫々開口の大きさが異なる微小なＢＯＥ  １１２１，１１２２，１１２３をアレイ状に形成している。
【００６５】
そして、ＢＯＥ  １１１１＋１１２１  、１１１２＋１１２２  、１１１３＋１１２３  の組み合わせにより素子レンズを構成している。そして、この順に入射側開口が大きい。
【００６６】
第１  基板１１Ａ  及び第２  基板１１Ｂ  等はインテグレータ１Ｆの一要素を構成している。
【００６７】
本実施形態の各素子レンズの焦点距離は等しく、且つ第１  基板１１Ａ  の各ＢＯＥ  の入射面は被照射面３  と共役となっている。この結果実施形態１  の図４  と同様なｙ  方向、ｘ  方向とも台形形状の照度分布を得ることができる。従って実施形態１  と同じ効果を得ることが出来る。
【００６８】
図１３は本発明の照明光学系の実施形態７  の要部概略図である。又、図１４は図１３の点線部分の拡大図である。本実施形態は実施形態３  のインテグレータと同等なものをＢＯＥ  を用いて構成したものである。その他の部分は実施形態３  と同じである。
【００６９】
図中、１２Ａ  は第１  基板であり、図１４（Ａ）  で示すように、１  つの基板の上にｙｚ面内のみに同じパワーがあり、夫々この平面内の開口の大きさが異なる３  つのシリンドリカルＢＯＥ  １２１１、１２１２、１２１３を複数個数配列して形成している。１２Ｂ  は第２  基板であり、図１４（Ａ）  で示すように、１  つの基板の上にｙｚ面内のみに同じパワーがあり、夫々この平面内の開口の大きさが異なる３  つのシリンドリカルＢＯＥ  １２２１、１２２２、１２２３を複数個数配列して形成している。そしてシリンドリカルＢＯＥ  １２１１＋１２２１  、１２１２＋１２２２  、１２１３＋１２２３  の組み合わせにより夫々素子レンズＡ  を構成している。またこの順に素子レンズＡ  の入射側開口が大きい。なお、各素子レンズＡ  の焦点距離は等しい。
【００７０】
第１  基板１２Ａ  、第２  基板１２Ｂ  等は第１  インテグレータ１２の一要素を構成している。
【００７１】
図１５は第１  基板１２Ａ  の正面部分拡大図である。図示するようにシリンドリカルＢＯＥ  はｙ  方向では位相分布を持つが、ｘ  方向では位相分布を有しない。
【００７２】
１３Ａ  は第１  シリンドリカルレンズアレイであり、図１４（Ｂ）  で示すように、ｘｚ面内のみにパワーがあるシリンドリカルレンズ１３１１を配列して構成している。１３Ｂ  は第２  シリンドリカルレンズアレイであり、図１４（Ｂ）  で示すように、ｘｚ面内のみにパワーがあるシリンドリカルレンズ１３１２を配列して構成している。第１  シリンドリカルレンズアレイ１３Ａ  、第２  シリンドリカルレンズアレイ１３Ｂ  等は第２  インテグレータ１３の一要素を構成している。
【００７３】
そして、シリンドリカルレンズ１３１１＋１３１２  の組み合わせにより素子レンズＢ  を構成している。
【００７４】
第１  インテグレータ１２及び第２  インテグレータ１３等はインテグレータ１Ｇの一要素を構成している。
【００７５】
上記の第１  基板１２Ａ  及び第１  シリンドリカルレンズアレイ１３Ａ  の入射面は被照射面３  と共役に設定している。この結果、本実施形態は実施形態２  の図７  と同様にｙ  方向には台形状、ｘ  方向には一様な照度分布を得ることができる。従って実施形態２  と同じ効果が得られる。
【００７６】
図１６は本発明の照明光学系の実施形態８  の要部概略図である。本実施形態は実施形態７  の第２  インテグレータ中のシリンドリカルレンズアレイをＢＯＥ  で構成したものである。その他の部分は実施形態７  と同じである。
【００７７】
図中、１５Ａ  は第３  基板であり、ｘｚ断面内にのみパワーを有するシリンドリカルＢＯＥ  １５１１を配置して構成している。又、１５Ｂ  は第４  基板であり、ｘｚ断面内にのみパワーを有するシリンドリカルＢＯＥ  １５１２を配置して構成している。そして、シリンドリカルＢＯＥ  １５１１＋１５１２  の組み合わせで素子レンズＢ  を構成している。これらで構成される素子レンズＢ  の入射側開口の大きさは等しい。
【００７８】
第３  基板１５Ａ  、第４  基板１５Ｂ  等は第２  インテグレータ１５の一要素を構成している。又、第１  インテグレータ１２及び第２  インテグレータ１５等はインテグレータ１Ｈの一要素を構成している。
【００７９】
また、第３  基板１５Ａ  の各ＢＯＥ  の入射面は被照射面３  と共役になっている。
【００８０】
この結果、本実施形態は実施形態２  の図７  と同様にｙ  方向には台形状、ｘ  方向には一様な照度分布を得ることができる。従って実施形態２  と同じ効果が得られる。
【００８１】
また本実施形態の第２  インテグレータ１５のシリンドリカルＢＯＥ  はすべて入射側開口の大きさを等しくしていたが、第３  基板１５Ａ  、第４  基板１５Ｂ  を入射側開口が異なる複数種類のシリンドリカルＢＯＥ  から構成してもよい。この場合の被照射面３  上での照度分布は、実施形態１  の図５  で示すような照度分布となる。
【００８２】
上記の回折光学素子を使った各実施形態では、光利用効率の点から４  レベル以上のバイナリレンズで構成することが望ましい。
【００８３】
次に、上記の照明光学系を利用した露光装置について説明する。
【００８４】
図１７は本発明の露光装置の実施形態の要部概略図である。図中、光源３１から被照射面  （マスキング面）  ３  までは本発明の照明光学系の実施形態１  である。３４は視野絞りであり、該視野絞り３４の開口により被照射面３  を照明する光束から所定断面形状の光束を取り出す。３５はマスキング結像レンズであり、視野絞り３４の開口から射出する光束をレチクル３７上に結像する。
【００８５】
３８は投影光学系であり、レチクル３７上の回路パターン  （第１  物体）  からの光束をウエハ  （第２  物体）  ４０上に結像する。また３６はレチクル移動手段、３９は基板移動手段である。照明光学系、視野絞り３４、マスキング結像レンズ３５等はレチクル３７を照明する照明系の一要素を構成している。なお、コンデンサーレンズ２  から投影光学系３８に至る光軸をｚ  軸とするｘｙｚ  直交座標系を設定する。
【００８６】
本実施形態の作用を説明する。光源３１を出射した光束は、ビーム整形光学系３２で所望の光束径に変換された後、露光量調整手段３３を経て、インテグレータ１Ａへ至る。そして、インテグレータ１Ａとコンデンサーレンズ２  によりマスキング面３  上にはｘ  方向、ｙ  方向共に台形形状の照度分布を有する照明領域が形成される。その照明領域は絞り開口３４の開口を介してマスキング結像レンズ３５により転送され、その照明領域の形状でレチクル３７を照明する。レチクル上の回路パターンは該照明領域によってその一部が照明され、この部分は投影レンズ３８により基板４０上に露光・転写される。
【００８７】
次いで、レチクル３７はレチクル移動手段３６によって、又ウエハ４０は基板移動手段３９によって例えばｙ  方向に夫々所定量移動し、回路パターンの先に露光した部分に隣接する部分を露光する。これを繰り返し、ｙ  方向にステップアンドリピート法によって露光を行なう。
【００８８】
ｙ  方向への１  回目の走査露光が終わったところでレチクル３７をレチクル移動手段３６によって、又ウエハ４０を基板移動手段３９によってｘ  方向に夫々所定量移動し、（−ｙ）方向への２  回目の走査露光をスタートする。これによって回路パターン上の（−ｙ）方向に１  回目の走査露光を行なった部分の隣接する部分を走査露光する。以上の露光を繰り返して回路パターン全体をウエハ４０上に転写する。
【００８９】
本実施形態は光利用効率も高く、且つ回路パターンの一部分を照明するのに、ｘ  方向、ｙ  方向共台形状の照度分布をもって照明するので、例え走査速度のばらつきやパルス発振のタイミングのずれに起因して隣り合う露光領域の間隔が僅かにずれたとしても露光量のむらは大きくならず、結果として良好な全体像を与える。
【００９０】
次に上で説明した露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施形態を説明する。
【００９１】
図１８はデバイス  （ＩＣやＬＳＩ  等の半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ  等）の製造方法のフローチャートである。
ステップ１  （回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。
ステップ２  （マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３  （ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
ステップ４  （ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記の露光装置と前記用意したマスク  （レチクル）  とウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
ステップ５  （組立）は後工程と呼ばれ、ステップ４  によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。
ステップ６  （検査）ではステップ５  で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００９２】
図１９は上記ウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。
ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。
ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。
ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。
ステップ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。
ステップ１６（露光）では上記の露光装置によってレチクルの回路パターンをウエハに焼付露光する。
ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。
ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト以外の部分を削り取る。
ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００９３】
本実施形態の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製造することができる。
【００９４】
【発明の効果】
本発明は以上の構成により、被照射面上において、第１  方向又は第１  方向とこれに直交する第２  方向の両方向の照度分布を効率よく台形形状にする照明光学系を達成し、パルス発振するレーザ光源を用いて走査露光を行う露光装置に該照明光学系を用いることにより、走査速度のばらつきやパルス発振のタイミングのずれに起因する露光量のばらつきの小さい露光装置を達成する。
【００９５】
又、本発明の露光装置を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを容易に製造することができるデバイスの製造方法を達成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明光学系の実施形態１  の要部構成図
【図２】実施形態１  のインテグレータから被照射面までの要部概略図
【図３】実施形態１  の照明領域と照度分布の説明図
【図４】別の実施形態１  の照度分布の説明図
【図５】素子レンズとコンデンサーレンズの関係の説明図
【図６】本発明の照明光学系の実施形態２  の要部概略図
【図７】実施形態２  の照度分布の説明図
【図８】本発明の照明光学系の実施形態３  の要部概略図
【図９】本発明の照明光学系の実施形態４  の要部概略図
【図１０】実施形態４  のインテグレータ１Ｄ  の正面図
【図１１】本発明の照明光学系の実施形態５  の要部概略図
【図１２】本発明の照明光学系の実施形態６  の要部概略図
【図１３】本発明の照明光学系の実施形態７  の要部概略図
【図１４】実施形態７  の部分拡大図
【図１５】第１  基板１２Ａ  の正面部分拡大図
【図１６】本発明の照明光学系の実施形態８  の要部概略図
【図１７】本発明の露光装置の実施形態の要部概略図
【図１８】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【図１９】ウエハプロセスのフローチャート
【図２０】従来の投影光学装置の露光方式の説明図
【図２１】従来の投影光学装置の照明領域の照度分布形状及び露光量の説明図
【図２２】従来の投影光学装置において走査間隔が僅かに小さくなった際の露光量のばらつきの説明図
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｈ  インテグレータ
２  コンデンサーレンズ
３  被照射面又はマスキング面
４，６，９，１２      第１  インテグレータ
５，７，１０，１３，１５  第２  インテグレータ
６Ａ，６Ｂ，７Ａ，７Ｂ，９Ａ，９Ｂ，１０Ａ，１０Ｂ  インテグレータ
１１Ａ，１２Ａ  第１  基板
１１Ｂ，１２Ｂ  第２  基板
１３Ａ  第１  シリンドリカルレンズアレイ
１３Ｂ  第２  シリンドリカルレンズアレイ
１５Ａ  第３  基板
１５Ｂ  第４  基板
２１  素子レンズ
３１  光源
３２  ビーム整形光学系
３３  露光量調整手段
３４  視野絞り
３５  マスキング結像レンズ
３６  レチクル移動手段
３７  レチクル
３８  投影光学系
３９  基板移動手段
４０  ウエハ
１０１〜１０３，８０１〜８０３  素子レンズ
ｓ１０１〜ｓ１０３，ｓ４０１〜ｓ４０３  照明領域
４０１〜４０３  シリンドリカルの素子レンズＡ
５０１      シリンドリカルの素子レンズＢ
６１１〜６１３，６２１〜６２３，７０１，７０２，９１１〜９１３，９２１〜９２３，１００１，１００２  シリンドリカルレンズ
１１１１〜１１１３，１１２１〜１１２３  回折光学素子（ＢＯＥ）
１２１１〜１２１３，１２２１〜１２２３，１５１１，１５１２  シリンドリカルＢＯＥ
１３１１，１３１２    シリンドリカルレンズ
【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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