【事件の表示】
　特許第３０７４８４３号「投影露光装置及び露光方法並びに回路パターン形成方法」の請求項６、７、１７、１８に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３０７４８４３号の請求項６、７、１６、１７に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続きの経緯
　本件特許第３０７４８４３号は、平成３年１０月４日に特許出願され、平成１２年６月９日にその特許の設定登録がなされ、その後、異議申立人キャノン株式会社から特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内に訂正請求がなされたものである。
１．１　異議申立ての概要
　異議申立人キャノン株式会社は、甲第１号証（特開平１−２９５２１５号公報）、甲第２号証（特開平１−２７１７１８号公報）及び甲第３号証（特開平２−４８６２７号公報）を提出し、本件請求項６、７、１７及び１８に係る発明は、甲第１号証に記載された発明であるから、本件請求項６、７、１７及び１８に係る発明は、特許法第２９条第１項第３号に該当し、本件請求項６、７、１７及び１８に係る特許は、特許法第２９条第１項の規定に違反してなされたものであり、本件請求項６、７、１７及び１８に係る特許を取り消すべき旨主張している。
　また、上記異議申立人キャノン株式会社は、本件請求項６、７、１７及び１８に係る発明は、甲第１〜第３号証記載の発明に基いて当業者が容易に発明できたものであるから、本件請求項６、７、１７及び１８に係る特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであり、本件請求項６、７、１７及び１８に係る特許を取り消すべき旨主張している。
１．２　異議申立人キャノン株式会社が提出した甲第１号証の記載内容
　甲第１号証の第２頁左上欄第８行ないし第１３行には、「そこで、本発明の目的は、コヒーレンシイの高いレーザ光源を用いた場合にも、コヒーレンシイを低減した証明を可能とし、簡単な構成によって実質的にインコヒーレントな光源を形成することもでき、対物光学系を介して効率良い照明を可能とする照明装置を提供することにある。」と記載されている。
　甲第１号証の第２頁左上欄第１５行ないし同頁右上欄第４行には、「本発明による照明装置は、光源と、内面反射可能な側面を有する反射部材と、該反射部材と前記光源との間に配置されて前記反射部材に入射する光源からの入射光束を所定の点を中心として所望の角度で交差する光束に変換する光束変換手段とを有し、前記反射部材の内面反射によって複数の光源像を形成し、前記複数の光源の像を対物光学系の入射瞳上に形成することによって被照明物体をを照明するものである。」と記載されている。
　甲第１号証の第２頁左下欄第５行ないし同頁同欄第１７行には、「第１図は本発明による照明装置の原理的構成を示す光路図であり、光源像形成手段として透明物質で形成された柱状部材を用い物体面(10)をインコヒーレントに照明するものである。レーザー光源(1)からのコヒーレント光は走査光学装置(20)により所定の光束径に拡大されてX-Z平面内で所定の角度範囲にわたって二次元的に走査され、第２図の斜視図に示したごとき四角柱部材(9)の入射面(9a)より四角柱部材(9)内に入射する。四角柱部材(9)の各側面には内面反射するよう反射膜が蒸着されており、入射する光束は走査角度θに応じて四角柱部村(9)の側面の内面で反射されて射出面(9b)より射出する。」と記載されている。
　甲第１号証の第３頁左上欄第４行ないし同頁同欄第１６行には、「第１図に示したX-Z平面図で四角柱部材(9)に入射する光束の角度が…１周期走査されると、射出面(9b)には、あたかも順に、A0…各点から順次光束が供給されることとになり、四角柱部材(9)の側面での内面反射により実質的には極めて大きな光源より光束が供給される状態となる。この状態は、第１図に示したX-Z平面と直交するY-Z平面内でも同様にに形成されるため、四角柱部材(9)の射出面(9b)近傍の物体面(10)は四角柱部材(9a)の入射面(9a)を含むX-Y平面上の極めて大きな領域から照明されるこことなる」と記載されている。
　甲第１号証の第３頁左下欄第３行ないし同頁同欄第１２行には、「第３図は本発明の実施例に用いられる走査光学装置の例を示す…。レーザ光源(1)からの光束はビームエキスパンダー(21)により光束径を拡大され、…第２回転ミラー(24)に入射する。第２回転ミラー(24)で反射された光束は…走査面(3)上に達する。」と記載されている。
　甲第１号証の第３頁右下欄第３行ないし第４頁左上欄第１行には、「第４図は第１図に示したインコヒーレント照明の原理的構成を投影露光装置に応用した実施例の光学系配置図である。第４図の構成例では、走査露光光学装置(20′)により走査される平行光束の回転中心Ａ０点が、四角柱部材(9)の入射面(9a)から離れた位置にあり、Ａ０点を含むX‐Y平面上に実質的にに拡大されたインコヒーレント光源が形成される。そして、四角柱部材の射出面(9b)の近傍に配置された被照明物体としてのレチクル(R)がインコヒ-レント照明され、投影対物レンズ(7′)によりレチクル(R)上のパターンがウェハ(W)上に投影される。レチクル(R)を照明する実質的な光源面がＡ０点にあるため、投影対物レンズ(7′)はその入射瞳がこのＡ０点の近傍に形成されるものであることが望ましい。また、四角柱部材(8)とレチクル(R)との間にコンデンサーレンズを挿入する場合には、このコンデンサーレンズに関して、投影対物レンズ(7′)の入射瞳とＡ０点とが共役になるように構成することが望ましい。」と記載されている。
１．３　異議申立人キャノン株式会社が提出した甲第２号証の記載内容
　甲第２号証には、コンデンサーレンズ中に実像の光源像を形成する旨記載されている。
１．４　異議申立人キャノン株式会社が提出した甲第３号証の記載内容
　甲第３号証には、正レンズによって実像の光源像を形成する旨記載されている。
２．訂正の適否について
  本件訂正請求は、本件特許第３０７４８４３号の明細書（以下、「特許明細書」という。）を、本件訂正請求書に添付した訂正明細書のとおりに、訂正しようとするものである。
２．１　訂正事項
訂正事項ａ
　特許明細書の請求項８及び１９を削除し、請求項９〜１８を請求項８〜１７に繰り上げ、また、請求項請求項２０〜２５を請求項１８〜２３に繰り上げ、引用する請求項を繰り上げる。
　　　　　　請求の範囲対応表
　特許時の請求項  　　 訂正後の請求項  　　　　　　　2　　　　　　　　   2  
　　　　　3　　　　　　   3  
　　　　　4　　　　　　   4  
          5              5  
　　　　　6　　　　　　   6  
　　　　　7  　　　　　　 7  
　　　　　8 　　　　　　  削除  
　　　　　9　　　　　　　   8  
　　　　　10　　　　　   9  
　　　　　11　　　　　   10  
　　　　　12 　　　　　  11  
　　　　　13  　　　　　　 12  
　　　　　14　　　　　　   13  
　　　　　15　　　　　   14  
　　　　　16 　　　　　  15  
　　　　　17　　　　　   16  
　　　　　18 　　　　　  17  
　　　　　19 　　　　　  削除  
　　　　　20　　　　　   18  
　　　　　21 　　　　　  19  
　　　　　22 　　　　　　  20  
　　　　　23　　　　　　   21  
　　　　　24 　　　　　　  22  
　　　　　25  　　　　　　 23  
訂正事項ｂ
　特許明細書の請求項６の「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系とを有すること」を、「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系とを有し、
　前記入射角を可変にする光学系は、間隔が調整可能に設けられた第1及び第2プリズムを有すること」と訂正する。
訂正事項ｃ
　特許明細書の請求項１８の「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする工程とを含むこと」を、「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする工程とを含み、
　前記入射角を可変にする工程は、前記ロッド型インテグレータの入射側に配置された２つのプリズムの間隔を調整することを含むこと」と訂正する。
訂正事項ｄ
　特許明細書の【0014】段落の「また、本発明は、例えば図7に示す如く、光源(1)からの照明光を照明光学系を通して所定のパターンが形成されたマスク(10)に照射し、前記パターンの像を投影光学系(11)を介して感光基板(12)上に結像する投影露光装置において、前記照明光学系は、前記光源からの光を内面反射させることにより2次光源を形成するロッド型インテグレータ(71)と、前記光源と前記ロツド型インテグレータとの間に配置されて前記ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系(41、42、70)とを有するものである。」を、「また、本発明は、例えば図7に示す如く、光源(1)からの照明光を照明光学系を通して所定のパターンが形成されたマスク(10)に照射し、前記パターンの像を投影光学系(11)を介して感光基板(12)上に結像する投影露光装置において、前記照明光学系は、前記光源からの光を内面反射させることにより2次光源を形成するロッド型インテグレータ(71)と、前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置されて前記ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系(41,42,70)とを有し、前記入射角を可変にする光学系は、間隔が調整可能に設けられた第1及び第2プリズムを有するものである。」と訂正する。
　【0014】段落の「また、発明による露光方法は、内面反射型のロッド型インテグレータを含む照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程と、前記ロッド型インテグレータに入射する光の入射角を可変にする工程とを含むものである。」を、「また、本発明による露光方法は、内面反射型のロッド型インテグレータを含む照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程と、前記ロッド型インテグレータに入射する光の入射角を可変にする工程とを含み、前記入射角を可変にする工程は、前記ロッド型インテグレータの入射側に配置された2つのプリズムの間隔を調整することを含むものである。」と訂正する。
２．２　訂正後の特許請求の範囲
請求項1
　所定のパターンが形成されたレチクルを、照明光学系を通した光源からの照明光で照射し、前記パターンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置において、
　前記照明光学系は、前記照明光を分割する光分割光学系と、該光分割光学系によって分割された各光束に対応した複数の面光源を前記レチクルに対するフーリエ面、もしくはその近傍での前記照明光学系の光軸から偏心した複数の位置に形成する多面光源形成光学系と、該多面光源形成光学系による複数の面光源からの光束を前記レチクルへ集光するコンデンサーレンズとを有し、
　前記多面光源形成光学系は、少なくともロッド型オプテイカルインテグレータを含むことを特徴とする投影露光装置。
請求項2
　前記多面光源形成光学系は、前記照明光学系の光軸から偏心した複数の位置に各々の中心が配置される複数のロッド型オプテイカルインテグレータを有することを特徴とする請求項1記載の投影露光装置。
請求項3
　前記多面光源形成光学系は、前記光分割光学系により分割された光束を集光する第1集光レンズと、該集光レンズによる集光点に入射面が位置するロッド型オプテイカルインテグレータと、該ロッド型オプテイカルインテグレータからの光束を集光して複数の面光源を前記レチクルに対するフーリエ面、もしくはその近傍に形成する第2集光レンズとを有することを特徴とする請求項1記載の投影露光装置。
請求項4
　光源からの照明光を照明光学系を通して所定のパターンが形成されたレチクルに照射し、前記パタ)ンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置において、
　前記照明光学系は、光源像を形成する第1集光光学系と、該第1集光光学系による光源像位置に入射面が位置決めされたロッド型オプティカルインテグレータと、該ロッド型オプテイカルインテグレータからの光束を集光して面光源を前記レチクルに対するフーリエ面、もしくはその近傍に形成する第2集光光学系と、該面光源からの光束を前記レチクルへ集光するコンデンサー光学系とを有し、
　前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間には、前記照明光学系の光軸を含む面内において光束を分割する光分割光学系が配置されており、
　前記ロッド型インテグレータは、該光分割光学系により分割された光束に基づいて前記光軸に関して偏心した位置に前記面光源を形成することを特徴とする投影露光装置。
請求項5
　前記光分割光学系は、V型の凹部を持つ第1のプリズムと、V型の凸部を持つ第2のプリズムとを有し、
　前記偏心した面光源の位置を調整するために、前記第1および第2のプリズムの間隔は調整可能であることを特徴とする請求項4記載の投影露光装置。
請求項6
　光源からの照明光を照明光学系を通して所定のパターンが形成されたマスクに照射し、前記パターンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置において、
　前記照明光学系は、前記光源からの光を内面反射させることにより2次光源を形成するロッド型インテグレータと、前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置されて前記ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系とを有し、
　前記入射角を可変にする光学系は、間隔が調整可能に設けられた第1及び第2プリズムを有することを特徴とする投影露光装置。
請求項7
　前記入射角を可変にする光学系は、照明光学系の光軸から離れた位置に前記2次光源を形成することを特徴とする請求項6記載の投影露光装置。
請求項8
　光源からの照明光を照明光学系を通して所定のパターンが形成されたマスクに照射し、前記パターンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置において、
　前記照明光学系は、前記光源からの光を内面反射させるロッド型インテグレータと、前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置されて前記ロッド型インテグレータと協働して前記照明光学系の光軸から離れた位置に2次光源を形成するプリズム部材とを有することを特徴とする投影露光装置。
請求項9
　前記プリズム部材と前記ロッド型インテグレータとの間に配置されて、前記プリズム部材からの光を集光する集光光学系をさらに有することを特徴とする請求項8記載の投影露光装置。
請求項10
　前記ロッド型インテグレータの射出側面と前記マスクとを互いに共役にする光学系をさらに有することを特徴とする請求項8または9記載の投影露光装置。
請求項11
　前記プリズム部材は、前記2次光源の前記光軸に対する位置をコントロールできるように構成されることを特徴とする請求項6記載の投影露光装置。
請求項12
　前記プリズム部材は、錐型の凹部を持つ第1プリズムと、錐型の凸部を持つ第2プリズムとを有することを特徴とする請求項8、9または10記載の投影露光装置。
請求項13
　前記第1プリズムと前記第2プリズムとの間の間隔は調整可能であることを特徴とする請求項12記載の投影露光装置。
請求項14
　光源からの照明光を照明光学系を通してマスク上のパターンに照射し、前記パターンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置において、
　前記光源からの光を内面反射させることにより2次光源を形成するロッド型インテグレータと、
　前記2次光源の分布を変更するための手段とを有し、
　前記分布を変更するための手段は、前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置され、かつ移動可能なプリズムを有することを特徴とする投影露光装置。
請求項15
　光源からの照明光を照明光学系を通してマスク上のパターンに照射し、前記パターンの像を投影光学系を解して感光基板上に結像する投影露光装置において、
　前記光源からの光を内面反射させることにより2次光源を形成するロッド型インテグレータと、
　前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置されて、前記2次光源の分布を変更するための手段とを有し、
　前記分布を変更するための手段は、互いに間隔可変なプリズムを有することを特徴とする投影露光装置。
請求項16
　請求項1乃至15の何れか一項記載の投影露光装置の前記照明光学系を用いてマスクのパターンを照明する工程と、
該マスクのパターンの像を感光基板上に転写する工程とを含むことを特徴とする回路パターン形成方法。
請求項17
　内面反射型のロッド型インテグレータを含む照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、
　前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程と、
　前記ロッド型インテグレータに入射する光の入射角を可変にする工程とを含み、
　前記入射角を可変にする工程は、前記ロッド型インテグレータの入射側に配置された2つのプリズムの間隔を調整することを含むことを特徴とする露光方法。
請求項18
　光源からの光を照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程とを含み、前記マスクを照明する工程は、前記光源からの光をプリズム部材へ導く工程と、該プリズム部材からの光を内面反射型のロッド型インテグレータへ導く工程と、
　前記プリズム部材及び前記ロッド型インテグレータにより前記照明光学系の光軸から離れた位置に形成される2次光源からの光を前記マスクへ導く工程とを含むことを特徴とする露光方法。
請求項19
　前記2次光源の位置をコントロールする工程をさらに含むことを特徴とする請求項18記載の露光方法。
請求項20
　前記コントロールする工程では、前記マスクに応じて前記2次光源の位置をコントロールすることを特徴とする請求項19記載の露光方法。
請求項21
　前記プリズム部材は第1及び第2プリズムを含み、前記コントロールする工程では前記第1及び第2プリズムの間隔を変更することを特徴とする請求項19または20記載の露光方法。
請求項22
　光源からの光を照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程とを含み、
　前記マスクを照明する工程は、前記光源からの光をプリズム部材へ導く工程と、該プリズム部材からの光を内面反射型のロッド型インテグレータへ導く工程と、該ロッド型インテグレータからの光を前記マスクへ導く工程とを含み、
　前記プリズム部材を移動させて前記ロッド型インテグレータが形成する2次光源の分布の調整を行う工程をさらに含むことを特徴とする回路の形成方法。
請求項23
　光源からの光を照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程とを含み、
　前記マスクを照明する工程は、前記光源からの光をプリズム手段へ導く工程と、該プリズム手段からの光を内面反射型のロッド型インテグレータへ導く工程と、該ロッド型インテグレータからの光を前記マスクへ導く工程とを含み、
　前記プリズム手段は、互いに間隔が調整可能な第1及び第2プリズムを含み、
　前記間隔を調整して前記ロッド型インテグレータが形成する2次光源の分布の調整を行う工程をさらに含むことを特徴とする回路の形成方法。
３．　訂正の適否
３．１　訂正事項ａ
　上記訂正事項ａについては、特許明細書の請求項８及び１９を削除し、請求項９〜１８を請求項８〜１７に繰り上げ、また、請求項請求項２０〜２５を請求項１８〜２３に繰り上げ、引用する請求項を繰り上げるものであるから、特許請求の範囲の減縮及び明りょうでない記載の釈明に相当する。
　また、上記訂正事項ａは、出願当初の明細書又は図面に記載された事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張または変更するものではない。
３．２　訂正事項ｂ
　上記訂正事項ｂについては、特許明細書の請求項６の「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系とを有すること」を、下位概念である「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系とを有し、前記入射角を可変にする光学系は、間隔が調整可能に設けられた第1及び第2プリズムを有すること」と訂正するものであるから、特許請求の範囲の減縮に相当する。
　また、当該「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系とを有し、前記入射角を可変にする光学系は、間隔が調整可能に設けられた第1及び第2プリズムを有すること」は、特許明細書の請求項８の記載から、直接かつ一義的に導き出されるものであるから、上記訂正事項ｂは、出願当初の明細書又は図面に記載された事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張または変更するものではない。
３．３　訂正事項ｃ
　上記訂正事項ｃについては、特許明細書の請求項１８の「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする工程とを含むこと」を、下位概念である「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする工程とを含み、前記入射角を可変にする工程は、前記ロッド型インテグレータの入射側に配置された２つのプリズムの間隔を調整することを含むこと」と訂正すると訂正するものであるから、特許請求の範囲の減縮に相当する。
　また、当該「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする工程とを含み、前記入射角を可変にする工程は、前記ロッド型インテグレータの入射側に配置された２つのプリズムをの間隔を調整することを含むこと」は、特許明細書の請求項１９の記載から、直接かつ一義的に導き出されるものであるから、上記訂正事項ｃは、出願当初の明細書又は図面に記載された事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張または変更するものではない。
３．４　訂正事項ｄ
　上記訂正事項ｄは、上記訂正事項ａ、ｂ及びｃの特許請求の範囲の訂正による、明細書の発明の詳細な説明の記載と特許請求の範囲との不一致を解消するものである。
　従って、訂正事項ｄについては、明りょうでない記載の釈明に相当する。
　また、上記訂正事項ｄは、出願当初の明細書又は図面に記載された事項の範囲内の訂正であり、実質上特許請求の範囲を拡張または変更するものではない。
３．５　訂正の適否の判断
　上記訂正事項ａ〜ｄは、上記３．１〜３．４のとおりであるから、平成６年法律第１１６号附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、改正前の特許法第１２６条第１項ただし書、同条第２項の規定に適合する。
　従って、当該請求を認める。
４．特許異議申立てについての判断
４．１　異議申立に係る請求項
請求項６
　光源からの照明光を照明光学系を通して所定のパターンが形成されたマスクに照射し、前記パターンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置において、
　前記照明光学系は、前記光源からの光を内面反射させることにより2次光源を形成するロッド型インテグレータと、前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置されて前記ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系とを有し、
　前記入射角を可変にする光学系は、間隔が調整可能に設けられた第1及び第2プリズムを有することを特徴とする投影露光装置。
請求項7
　前記入射角を可変にする光学系は、照明光学系の光軸から離れた位置に前記2次光源を形成することを特徴とする請求項6記載の投影露光装置。
請求項１６
　請求項1乃至15の何れか一項記載の投影露光装置の前記照明光学系を用いてマスクのパターンを照明する工程と、
該マスクのパターンの像を感光基板上に転写する工程とを含むことを特徴とする回路パターン形成方法。
請求項17
　内面反射型のロッド型インテグレータを含む照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、
　前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程と、
　前記ロッド型インテグレータに入射する光の入射角を可変にする工程とを含み、
　前記入射角を可変にする工程は、前記ロッド型インテグレータの入射側に配置された2つのプリズムの間隔を調整することを含むことを特徴とする露光方法。
４．２　異議申立ての理由の概要
　上記１．１に記載のとおり。
４．２．１　本件請求項６に係る発明と異議申立人キャノン株式会社が提出した甲第１号証〜甲第３号証との対比、判断
　本件請求項６に係る発明が、異議申立されていない、「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系とを有し、前記入射角を可変にする光学系は、間隔が調整可能に設けられた第1及び第2プリズムを有する」構成（以下、「本件請求項６に係る発明の特徴的構成」という。）を有するのに対し、異議申立人キャノン株式会社が提出した甲１号証〜甲第３号証のいずれにも、上記本件請求項６に係る発明の特徴的構成の記載及びその記載を示唆する記載がない。
　また、本件請求項６に係る発明は、上記本件請求項６に係る発明の特徴的構成を有することにより、甲１号証〜甲第３号証記載のいずれの発明にもない、本件特許明細書記載の効果を有する。
　従って、本件請求項６に係る発明は、異議申立人キャノン株式会社が提出した甲第１号証記載の発明と同一ではなく、また、甲１号証〜甲第３号証に基づいて当業者が容易に発明できたものでもない。
４．２．２　本件請求項７に係る発明と異議申立人キャノン株式会社が提出した甲第１号証〜甲第３号証との対比、判断
　本件請求項６を引用する本件請求項７に係る発明は、上記本件請求項６を判断した４．２．１と同様に、異議申立人キャノン株式会社が提出した甲第１号証記載の発明と同一ではなく、また、甲１号証〜甲第３号証に基づいて当業者が容易に発明できたものでもない。
４．２．３　本件請求項１６に係る発明と異議申立人キャノン株式会社が提出した甲第１号証〜甲第３号証との対比、判断
　本件請求項１〜１５を引用する本件請求項１６に係る発明において、本件請求項６及び７を引用する本件請求項１６に係る発明は、上記本件請求項６を判断した４．２．１及び４．２．２と同様に、異議申立人キャノン株式会社が提出した甲第１号証記載の発明と同一ではなく、また、甲１号証〜甲第３号証に基づいて当業者が容易に発明できたものでもない。
　また、本件請求項１〜５、８〜１５を引用する本件請求項１６に係る発明は、異議申立されていない構成を有するのに対し、異議申立人キャノン株式会社が提出した甲１号証〜甲第３号証のいずれにも、当該構成の記載及びその記載を示唆する記載がない。
　また、本件請求項１〜５、８〜１５を引用する本件請求項１６に係る発明は、当該構成を有することにより、甲１号証〜甲第３号証記載のいずれの発明にもない、本件特許明細書記載の効果を有する。
　従って、本件請求項１６に係る発明は、異議申立人キャノン株式会社が提出した甲第１号証記載の発明と同一ではなく、また、甲１号証〜甲第３号証に基づいて当業者が容易に発明できたものでもない。
４．２．４　本件請求項１７に係る発明と異議申立人キャノン株式会社が提出した甲第１号証〜甲第３号証との対比、判断
　本件請求項１７に係る発明が、異議申立されていない、「入射角を可変にする工程は、前記ロッド型インテグレータの入射側に配置された2つのプリズムの間隔を調整することを含むこと」構成（以下、「本件請求項１７に係る発明の特徴的構成」という。）を有するのに対し、異議申立人キャノン株式会社が提出した甲１号証〜甲第３号証のいずれにも、上記本件請求項１７に係る発明の特徴的構成の記載及びその記載を示唆する記載がない。
　また、本件請求項１７に係る発明は、上記本件請求項１７に係る発明の特徴的構成を有することにより、甲１号証〜甲第３号証記載のいずれの発明にもない、本件特許明細書記載の効果を有する。
　従って、本件請求項１７に係る発明は、異議申立人キャノン株式会社が提出した甲第１号証記載の発明と同一ではなく、また、甲１号証〜甲第３号証に基づいて当業者が容易に発明できたものでもない。
５．むすび
 したがって、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、本件請求項６、７、１６及び１７に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件請求項６、７、１６及び１７に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　従って、本件請求項６、７、１６及び１７に係る発明についての特許は拒絶の査定をしなければならない特許出願に対してされたものと認めない。
　よって、特許法の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第１４条の規定に基づく、特許法等の一部を改正する法律の施行に伴う経過措置を定める政令（平成７年政令第２０５号）第４条第２項の規定により、上記のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１３年１０月１０日（２００１．１０．１０）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
　訂正事項ａ〜ｃは、特許請求の範囲の減縮及び明りょうでない記載の釈明を目的とし、訂正事項ｄは、明りょうでない記載の釈明を目的とするものである。
訂正事項ａ
　特許明細書の請求項８及び１９を削除し、請求項９〜１８を請求項８〜１７に繰り上げ、また、請求項請求項２０〜２５を請求項１８〜２３に繰り上げ、引用する請求項を繰り上げる。
　　　　　　請求の範囲対応表
特許時の請求の範囲　　　訂正後の請求の範囲
　　　　　２　　　　　　　　　　２
　　　　　３　　　　　　　　　　３
　　　　　４　　　　　　　　　　４
　　　　　５　　　　　　　　　　５
　　　　　６　　　　　　　　　　６
　　　　　７　　　　　　　　　　７
　　　　　８　　　　　　　　　　削除
　　　　　９　　　　　　　　　　８
　　　　　１０　　　　　　　　　９
　　　　　１１　　　　　　　　　１０
　　　　　１２　　　　　　　　　１１
　　　　　１３　　　　　　　　　１２
　　　　　１４　　　　　　　　　１３
　　　　　１５　　　　　　　　　１４
　　　　　１６　　　　　　　　　１５
　　　　　１７　　　　　　　　　１６
　　　　　１８　　　　　　　　　１７
　　　　　１９　　　　　　　　　削除
　　　　　２０　　　　　　　　　１８
　　　　　２１　　　　　　　　　１９
　　　　　２２　　　　　　　　　２０
　　　　　２３　　　　　　　　　２１
　　　　　２４　　　　　　　　　２２
　　　　　２５　　　　　　　　　２３
訂正事項ｂ
　特許明細書の請求項６の「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系とを有すること」を、「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系とを有し、
　前記入射角を可変にする光学系は、間隔が調整可能に設けられた第１及び第２プリズムを有すること」と訂正する。
訂正事項ｃ
　特許明細書の請求項１８の「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする工程とを含むこと」を、「ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする工程とを含み、
　前記入射角を可変にする工程は、前記ロッド型インテグレータの入射側に配置された２つのプリズムの間隔を調整することを含むこと」と訂正する。
訂正事項ｄ
　特許明細書の【００１４】段落の「また、本発明は、例えば図７に示す如く、光源（１）からの照明光を照明光学系を通して所定のパターンが形成されたマスク（１０）に照射し、前記パターンの像を投影光学系（１１）を介して感光基板（１２）上に結像する投影露光装置において、前記照明光学系は、前記光源からの光を内面反射させることにより２次光源を形成するロッド型インテグレータ（７１）と、前記光源と前記ロツド型インテグレータとの間に配置されて前記ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系（４１、４２、７０）とを有するものである。」を、「また、本発明は、例えば図７に示す如く、光源（１）からの照明光を照明光学系を通して所定のパターンが形成されたマスク（１０）に照射し、前記パターンの像を投影光学系（１１）を介して感光基板（１２）上に結像する投影露光装置において、前記照明光学系は、前記光源からの光を内面反射させることにより２次光源を形成するロッド型インテグレータ（７１）と、前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置されて前記ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系（４１，４２，７０）とを有し、前記入射角を可変にする光学系は、間隔が調整可能に設けられた第１及び第２プリズムを有するものである。」と訂正する。
　【００１４】段落の「また、発明による露光方法は、内面反射型のロッド型インテグレータを含む照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程と、前記ロッド型インテグレータに入射する光の入射角を可変にする工程とを含むものである。」を、「また、本発明による露光方法は、内面反射型のロッド型インテグレータを含む照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程と、前記ロッド型インテグレータに入射する光の入射角を可変にする工程とを含み、前記入射角を可変にする工程は、前記ロッド型インテグレータの入射側に配置された２つのプリズムの間隔を調整することを含むものである。」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
投影露光装置及び露光方法並びに回路パターン形成方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　所定のパターンが形成されたレチクルを、照明光学系を通した光源からの照明光で照射し、前記パターンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置において、
　前記照明光学系は、前記照明光を分割する光分割光学系と、該光分割光学系によって分割された各光束に対応した複数の面光源を前記レチクルに対するフーリエ面、もしくはその近傍での前記照明光学系の光軸から偏心した複数の位置に形成する多面光源形成光学系と、該多面光源形成光学系による複数の面光源からの光束を前記レチクルへ集光するコンデンサーレンズとを有し、
　前記多面光源形成光学系は、少なくともロッド型オプティカルインテグレータを含むことを特徴とする投影露光装置。
　【請求項２】　前記多面光源形成光学系は、前記照明光学系の光軸から偏心した複数の位置に各々の中心が配置される複数のロッド型オプティカルインテグレータを有することを特徴とする請求項１記載の投影露光装置。
　【請求項３】　前記多面光源形成光学系は、前記光分割光学系により分割された光束を集光する第１集光レンズと、該集光レンズによる集光点に入射面が位置するロッド型オプティカルインテグレータと、該ロッド型オプティカルインテグレータからの光束を集光して複数の面光源を前記レチクルに対するフーリエ面、もしくはその近傍に形成する第２集光レンズとを有することを特徴とする請求項１記載の投影露光装置。
　【請求項４】　光源からの照明光を照明光学系を通して所定のパターンが形成されたレチクルに照射し、前記パターンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置において、
　前記照明光学系は、光源像を形成する第１集光光学系と、該第１集光光学系による光源像位置に入射面が位置決めされたロッド型オプティカルインテグレータと、該ロッド型オプティカルインテグレータからの光束を集光して面光源を前記レチクルに対するフーリエ面、もしくはその近傍に形成する第２集光光学系と、該面光源からの光束を前記レチクルへ集光するコンデンサー光学系とを有し、
　前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間には、前記照明光学系の光軸を含む面内において光束を分割する光分割光学系が配置されており、
　前記ロッド型インテグレータは、該光分割光学系により分割された光束に基づいて前記光軸に関して偏心した位置に前記面光源を形成することを特徴とする投影露光装置。
　【請求項５】　前記光分割光学系は、Ｖ型の凹部を持つ第１のプリズムと、Ｖ型の凸部を持つ第２のプリズムとを有し、
　前記偏心した面光源の位置を調整するために、前記第１および第２のプリズムの間隔は調整可能であることを特徴とする請求項４記載の投影露光装置。
　
【請求項６】
　前記照明光学系は、前記光源からの光を内面反射させることにより２次光源を形成するロッド型インテグレータと、前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置されて前記ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系とを有
し、
　
前記入射角を可変にする光学系は　間隔が調整可能に設けられた第１及び第２プリズムを有
　【請求項７】　前記入射角を可変にする光学系は、照明光学系の光軸から離れた位置に前記２次光源を形成することを特徴とする請求項６記載の投影露光装置。
　【請求項８】　光源からの照明光を照明光学系を通して所定のパターンが形成されたマスクに照射し、前記パターンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置において、
前記照明光学系は、前記光源からの光を内面反射させるロッド型インテグレータと、前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置されて前記ロッド型インテグレータと協働して前記照明光学系の光軸から離れた位置に２次光源を形成するプリズム部材とを有することを特徴とする投影露光装置。
　
【請求項９】
請求項８
　
【請求項１０】
請求項８または９
　【請求項１１】　前記プリズム部材は、前記２次光源の前記光軸に対する位置をコントロールできるように構成されることを特徴とする請求項６記載の投影露光装置。
　【請求項１２】　前記プリズム部材は、錐型の凹部を持つ第１プリズムと、錐型の凸部を持つ第２プリズムとを有することを特徴とする
請求項８、９または１０
　
【請求項１３】
請求項１２
　【請求項１４】　光源からの照明光を照明光学系を通してマスク上のパターンに照射し、前記パターンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置において、
　前記光源からの光を内面反射させることにより２次光源を形成するロッド型インテグレータと、
　前記２次光源の分布を変更するための手段とを有し、
　前記分布を変更するための手段は、前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置され、かつ移動可能なプリズムを有することを特徴とする投影露光装置。
　【請求項１５】　光源からの照明光を照明光学系を通してマスク上のパターンに照射し、前記パターンの像を投影光学系を解して感光基板上に結像する投影露光装置において、
　前記光源からの光を内面反射させることにより２次光源を形成するロッド型インテグレータと、
　前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置されて、前記２次光源の分布を変更するための手段とを有し、
　前記分布を変更するための手段は、互いに間隔可変なプリズムを有することを特徴とする投影露光装置。
　
【請求項１６】
請求項１乃至１５
該マスクのパターンの像を感光基板上に転写する工程とを含むことを特徴とする回路パターン形成方法。
　
【請求項１７】
　前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程と、
　前記ロッド型インテグレータに入射する光の入射角を可変にする工程とを含
み、
　
前記入射角を可変にする工程は、前記ロッド型インテグレータの入射側に配置された２つのプリズムの間隔を調整することを含
　【請求項１８】　光源からの光を照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程とを含み、前記マスクを照明する工程は、前記光源からの光をプリズム部材へ導く工程と、該プリズム部材からの光を内面反射型のロッド型インテグレータへ導く工程と、
　前記プリズム部材及び前記ロッド型インチグレータにより前記照明光学系の光軸から離れた位置に形成される２次光源からの光を前記マスクへ導く工程とを含むことを特徴とする露光方法。
　
【請求項１９】
請求項１８
　
【請求項２０】
請求項１９
　
【請求項２１】
請求項１９または２０
　【請求項２２】　光源からの光を照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程とを含み、
　前記マスクを照明する工程は、前記光源からの光をプリズム部材へ導く工程と、該プリズム部材からの光を内面反射型のロッド型インテグレータへ導く工程と、該ロッド型インテグレータからの光を前記マスクへ導く工程とを含み、
　前記プリズム部材を移動させて前記ロッド型インテグレータが形成する２次光源の分布の調整を行う工程をさらに含むことを特徴とする回路の形成方法。
　【請求項２３】　光源からの光を照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程とを含み、
　前記マスクを照明する工程は、前記光源からの光をプリズム手段へ導く工程と、該プリズム手段からの光を内面反射型のロッド型インテグレータへ導く工程と、該ロッド型インテグレータからの光を前記マスクへ導く工程とを含み、
　前記プリズム手段は、互いに間隔が調整可能な第１及び第２プリズムを含み、
　前記間隔を調整して前記ロッド型インテグレータが形成する２次光源の分布の調整を行う工程をさらに含むことを特徴とする回路の形成方法。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、半導体集積回路又は液晶デバイス等のパターン形成に使用するパターンを投影露光する装置に関するものである。
　【０００２】
　【従来の技術】
　半導体素子等の回路パターン形成には、一般にフォトリングラフ技術と呼ばれる工程が必要である。この工程には通常、レチクル（マスク）パターンを半導体ウエハ等の基板上に転写する方法が採用される。基板上には、感光性のフォトレジストが塗布されており、照射光像、すなわちレチクルパターンの透明部分のパターン形状に応じて、フォトレジストに回路パターンが転写される。投影露光装置（例えばステッパー）では、レチクル上に描画された転写すべき回路パターンの像が、投影光学系を介して基板（ウエハ）上に投影、結像される。
　【０００３】
　また、レチクルを照明するための照明光学系中には、フライアイレンズ、ファイバー等のオプチカルインテグレーターが使用されており、レチクル上に照射される照明光の強度分布が均一化される。その均一化を最適に行なうためにフライアイレンズを用いた場合、レチクル側焦点面（射出面側）とレチクル面（パターン面）とはほぼフーリエ変換の関係で結ばれており、さらにレチクル側焦点面と光源側焦点面（入射面側）ともフーリエ変換の関係で結ばれている。従って、レチクルのパターン面と、フライアイレンズの光源側焦点面（正確にはフライアイレンズの個々のレンズの光源側焦点面）とは、結像関係（共役関係）で結ばれている。このため、レチクル上では、フライアイレンズの各光学エレメント（２次光源像）からの照明光がコンデンサーレンズ等を介することによってそれぞれ加算（重畳）されることで平均化され、レチクル上の照度均一性を良好とすることが可能となっている。
　【０００４】
　従来の投影露光装置では、上述のフライアイレンズ等のオプチカルインテグレータ入射面に入射する照明光束の光量分布を、照明光学系の光軸を中心とするほぼ円形内（あるいは矩形内）でほぼ一様になるようにしていた。図９は上述の如き従来の投影露光装置（ステッパー）の概略的な構成を示しており、照明光束Ｌ１４０は照明光学系中のフライアイレンズ４１４、空間フィルター（開口絞り）Ｓ、及びコンデンサーレンズ９を介してレチクル１０のパターン１０ａを照射する。ここで、空間フィルターＳはフライアイレンズ４１４のレチクル側焦点面４１４ａ、すなわちレチクルパターン１０ａに対するフーリエ変換面Ｆ（以後、瞳面と略す）、もしくはその近傍に配置されており、投影光学系１１の光軸ＡＸを中心としたほぼ円形領域の開口を有し、瞳面内にできる２次光源（面光源）像を円形に制限する。こうしてレチクル１０のパターン１０ａを通過した照明光は、投影光学系１１を介してウエハ１２のレジスト層に結像される。このとき、照明光学系（４１４、Ｓ、９）の開口数と投影光学系１１のレチクル側開口数との比、いわゆるσ値は開口絞り（例えば空間フィルター５ａの開口径）により決定され、その値は０．３〜０．６程度が一般的である。
　【０００５】
　さて、照明光Ｌ１４０はレチクル１０にパターニングされたパターン１０ａにより回折され、パターン１０ａからは０次回折光ＤＯ、＋１次回折光ＤＰ、及び−１次回折光Ｄｍが発生する。それぞれの回折光（ＤＯ、Ｄｍ、ＤＰ）は投影光学系１１により集光され、ウエハ（基板）１２上に干渉縞を発生させる。この干渉縞がパターン１０ａの像である。このとき、０次回折光ＤＯと±１次回折光ＤＰ、Ｄｍとのなす角θ（レチクル側）はｓｉｎθ＝λ／Ｐ（λ：露光波長、Ｐ：パターンピッチ）により決まる。
　【０００６】
　ところで、パターンピッチが微細化するとｓｉｎθが大きくなり、ｓｉｎθが投影光学系１１のレチクル側開口数（ＮＡＲ）より大きくなると、±１次回折光ＤＰ、Ｄｍは投影光学系１１内の瞳（フーリエ変換面）Ｐｕの有効径で制限され、投影光学系１１を透過できなくなる。このとき、ウエハ１２上には０次回折光ＤＯのみしか到達せず干渉縞は生じない。つまり、ｓｉｎθ＞ＮＡＲとなる場合にはパターン１０ａの像は得られず、パターン１０ａをウエハ１２上に転写することができなくなってしまう。
　【０００７】
　以上のことから、今までの投影露光装置においては、ｓｉｎθ＝λ／Ｐ≒ＮＡＲとなるピッチＰは次式で与えられていた。
Ｐ≒λ／ＮＡＲ　（１）
　これより、最小パターンサイズはピッチＰの半分であるから、最小パターンサイズは０．５・λ／ＮＡＲ程度となるが、実際のフォトリソグラフィ工程においてはウエハの湾曲、プロセスによるウエハの段差等の影響、またはフォトレジスト自体の厚さのために、ある程度の焦点深度が必要となる。このため、実用的な最小解像パターンサイズは、ｋ・λ／ＮＡＲとして表される。ここで、ｋはプロセス係数と呼ばれ０．６〜０．８程度となる。レチクル側開口数ＮＡＲとウエハ側開口数ＮＡＷとの比は、投影光学系の結像倍率と同じであるので、レチクル上における最小解像パターンサイズはｋ・λ／ＮＡＲ、ウエハ上の最小パターンサイズは、ｋ・λ／ＮＡＷ＝ｋ・λ／Ｂ・ＮＡＲ（但しＢは結像倍率（縮小率））となる。
　【０００８】
　従って、より微細なパターンを転写するためには、より短い波長の露光光源を使用するか、あるいはより開口数の大きな投影光学系を使用するかを選択する必要があった。もちろん、露光波長と開口数の両方を最適化する努力も考えられる。
　しかしながら、上記の如き従来の投影露光装置において、照明光源を現在より短波長化（例えば２００ｎｍ以下）することは、透過光学部材として使用可能な適当な光学材料が存在しない等の理由により現時点では困難である。また、投影光学系の開口数は、現状でも既に理論的限界に近く、これ以上の大開口化はほぼ望めない状態である。さらに、もし現状以上の大開口化が可能であるとしても、±λ／２ＮＡ２で表わされる焦点深度は開口数の増加に伴なって急激に減少し、実使用に必要な焦点深度がますます少なくなるという問題が顕著になってくる。
　【０００９】
　また、レチクルの回路パターンの透過部分のうち、特定の部分からの透過光の位相を、他の透過部分からの透過光の位相よりπだけずらす、いわゆる位相シフトレチクルが、例えば特公昭６２−５０８１１号公報等で提案されている。この位相シフトレチクルを使用すると、従来よりも微細なパターンの転写が可能となる。
　【００１０】
　ところが、位相シフトレチクルについては、その製造工程が複雑になる分コストも高く、また検査及び修正方法も未だ確立されていないので、多くの問題が残されている。そこで、位相シフトレチクルを使用しない投影露光技術として、レチクルの照明方法を改良することで転写解像力を向上させる試みがなされている。
　その１つの照明方法は、例えば図９の空間フィルターＳを輪帯状の開口にし、フーリエ変換面Ｆ上で照明光学系の光車由の回りに分布する照明光束をカットすることにより、レチクル１０に達する照明光束に一定の傾斜を持たせるものである。
　【００１１】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながら、照明光学系のフーリエ変換面内での照明光束分布を輪帯状にするような特殊な照明方法を採用すると、確かに通常のレチクルでも解像力の向上は認められるが、レチクルの全面に渡って均一な照度分布を保証することが難しくなるといった問題点が生じた。また、図９のように単に空間フィルター等のような部分的に照明光束をカットする部材を設けた系では、当然のことながらレチクル上、又はウエハ上での照明強度（照度）を大幅に低下させることになり、照明効率の低下に伴う露光処理時間の増大という問題に直面する。さらに、照明光学系中のフーリエ変換面には、光源からの光束が集中して通るため、空間フィルター等の遮光部材の光吸収による温度上昇が著しくなり、照明光学系の熱的な変動による性能劣化の対策（空冷等）も考える必要がある。
　【００１２】
　本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、通常のレチクルを使用しても、高解像度かつ大焦点深度が得られるとともに、照度均一性の優れた投影露光装置を提供することを目的とする。
　【００１３】
　【課題を解決するための手段】
　本発明は、例えば図１に示す如く、照明光学系の光路中において、照明光を分割する光分割光学系４と、その光分割光学系４によって分割された各光束に対応した複数の面光源をレチクル１０に対するフーリエ面、もしくはその近傍での照明光学系の光軸から偏心した複数の位置に形成する多面光源形成光学系（５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ）と、その多面光源形成光学系（５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ）による複数の面光源からの光束をレチクルへ集光するコンデンサーレンズ９とを有し、前記多面光源形成光学系（５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ）は、少なくともロッド型オプティカルインテグレータ（６ａ，６ｂ）を含むようにしたものである。
　
【００１４】
　そして、上記の基本構成に基づいて、多面光源形成光学系は、照明光学系の光軸から偏心した複数の位置に各々の中心が配置される複数のロッド型オプティカルインテグレータを有するようにしても良い。
　また、多面光源形成光学系は、光分割光学系により分割された光束を集光する第１集光レンズと、その集光レンズによる集光点に入射面が位置するロッド型オプティカルインテグレータと、そのロッド型オプティカルインテグレータからの光束を集光して複数の面光源をレチクルに対するフーリエ面、もしくはその近傍に形成する第２集光レンズとを有するようにしても良い。
　また、本発明は、例えば図７に示す如く、光源（１）からの照明光を照明光学系を通して所定のパターンが形成されたマスク（１０）に照射し、前記パターンの像を投影光学系（１１）を介して感光基板（１２）上に結像する投影露光装置において、前記照明光学系は、前記光源からの光を内面反射させることにより２次光源を形成するロッド型インテグレータ（７１）と、前記光源と前記ロッド型インチグレータとの間に配置されて前記ロッド型インテグレータへ入射する光の入射角を可変にする光学系（４１，４２，７０）とを有
し、前記入射角を可変にする光学系は　間隔が調整可能に設けられた第１及び第２プリズムを有
　また、本発明は、例えば図１又は図７に示す如く、光源（１）からの照明光を照明光学系を通して所定のパターンが形成されたマスク（１０）に照射し、前記パターンの像を投影光学系（１１）を介して感光基板（１２）上に結像する投影露光装置であって、前記照明光学系は、前記光源からの光を内面反射させるロッド型インテグレータ（６Ａ，６Ｂ，７１）と、前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置されて前記ロッド型インチグレータと協働して前記照明光学系の光軸から離れた位置に２次光源を形成するプリズム部材（４１，４２）とを有するものである。
　また、本発明は、例えば図１及び図７に示す如く、光源（１）からの照明光を照明光学系を通してマスク（１０）上のパターンに照射し、前記パターンの像を投影光学系（１１）を介して感光基板（１２）上に結像する投影露光装置であって、前記光源からの光を内面反射させることにより２次光源を形成するロッド型インテグレータ（６Ａ，６Ｂ，７１）と、前記２次光源の分布を変更するための手段（４）とを有し、前記分布を変更するための手段は、前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置され、かつ移動可能なプリズム（４１，４２）を有するものである。
　また、本発明は、例えば図１及び図７に示す如く、光源（１）からの照明光を照明光学系を通してマスク（１０）上のパターンに照射し、前記パターンの像を投影光学系（１１）を介して感光基板（１２）上に結像する投影露光装置であって、前記光源からの光を内面反射させることにより２次光源を形成するロッド型インテグレータ（６Ａ，６Ｂ，７１）と、前記光源と前記ロッド型インテグレータとの間に配置されて、前記２次光源の分布を変更するための手段（４）とを有し、前記分布を変更するための手段は、互いに間隔可変なプリズム（４１，４２）を有するものである。
　また、本発明による露光方法は、内面反射型のロッド型インテグレータを含む照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程と、前記ロッド型インテグレータに入射する光の入射角を可変にする工程とを含
み、前記入射角を可変にする工程は、前記ロッド型インテグレータの入射側に配置された２つのプリズムの間隔を調整することを含
　また、本発明による露光方法は、光源からの光を照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程とを含み、前記マスクを照明する工程は、前記光源からの光をプリズム部材へ導く工程と、該プリズム部材からの光を内面反射型のロッド型インテグレータへ導く工程と、前記プリズム部材及び前記ロッド型インテグレータにより前記照明光学系の光軸から離れた位置に形成される２次光源からの光を前記マスクへ導く工程とを含むものである。
　また、本発明は、光源からの光を照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程とを含む回路の形成方法であって、前記マスクを照明する工程は、前記光源からの光をプリズム部材へ導く工程と、該プリズム部材からの光を内面反射型のロッド型インテグレータへ導く工程と、該ロッド型インテグレータからの光を前記マスクへ導く工程とを含み、前記プリズム部材を移動させて前記ロッド型インテグレータが形成する２次光源の分布の調整を行う工程をさらに含むものである。
　また、本発明は、光源からの光を照明光学系を用いて所定のパターンが形成されたマスクを照明する工程と、前記マスクの前記パターンの像を感光基板に露光する工程とを含む回路の形成方法であって、前記マスクを照明する工程は、前記光源からの光をプリズム手段へ導く工程と、該プリズム手段からの光を内面反射型のロッド型インテグレータへ導く工程と、該ロッド型インテグレータからの光を前記マスクへ導く工程とを含み、前記プリズム手段は、互いに間隔が調整可能な第１及び第２プリズムを含み、前記間隔を調整して前記ロッド型インテグレータが形成する２次光源の分布の調整を行う工程をさらに含むものである。
　【００１５】
　【作用】
　本発明による作用を図８を用いて説明する。図８中、多面光源形成光学系中の各面光源形成光学６ａ，６ｂを介した各々の光束は、第２集光レンズ７ａ，７ｂにより、これのレチクル側焦点距離ｆ７位置の光軸ＡＸと垂直な面Ｆ内において均一化された２つの面光源が形成される。この第２集光レンズ７ａ，７ｂは光軸ＡＸに対する垂直な面内に並び、これより射出される光束は、コンデンサーレンズ９によりレチクル１０に照射される。
　【００１６】
　ここで、各多面光源形成光学系中の第２集光レンズ７ａ，７ｂの光軸は共に、光軸ＡＸより離れた位置に存在している。また、各第２集光レンズ７ａ，７ｂのレチクル側焦点距離ｆ７の位置の光軸ＡＸと垂直な面は、レチクルパターン１０ａのフーリエ変換面Ｆとほぼ一致しているので、光軸ＡＸと各第２集光レンズ７ａ，７ｂの光軸との距離は、各第２集光レンズ７ａ，７ｂを射出した光束のレチクル１０への入射角に相当する。
　【００１７】
　レチクル（マスク）上に描画された回路パターン１０ａは、一般に周期的なパターンを多く含んでいる。従って１つの第２集光レンズ７ａからの照明光が照射されたレチクルパターン１０ａからは０次回折光成分ＤＯ及び±１次回折光成分ＤＰ、Ｄｍ、及びより高次の回折光成分が、パターンの微細度に応じた方向に発生する。
　【００１８】
　このとき、照明光束（主光線）が傾いた角度でレチクル１０に入射するから、発生した各次数の回折光成分も、垂直に照明された場合に比べ、傾き（角度ずれ）をもってレチクルパターン１０ａから発生する。図８中の照明光Ｌ１３０は、光軸に対してψだけ傾いてレチクル１０に入射する。照明光Ｌ１３０はレチクルパターン１０ａにより回折され、光軸ＡＸに対してψだけ傾いた方向に進む０次回折光ＤＯ、０次回折光に対してθＰだけ傾いた＋１次回折光ＤＰ、及び０次回折光ＤＯに対してθｍだけ傾いて進む−１次回折光Ｄｍを発生する。しかしながら、照明光Ｌ１３０は両側テレセントリックな投影光学系１１の光軸ＡＸに対して角度ψだけ傾いてレチクルパターンに入射するので、０次回折光ＤＯもまた投影光学系の光軸ＡＸに対して角度ψだけ傾いた方向に進行する。
　【００１９】
　従って、＋１次光ＤＰは光軸ＡＸに対してθＰ＋ψの方向に進行し、−１次回折光Ｄｍは光軸ＡＸに対してθｍ−ψの方向に進行する。このとき回折角θＰ、θｍはそれぞれ
ｓｉｎ（θＰ＋ψ）−ｓｉｎψ＝λ／Ｐ　（２）
ｓｉｎ（θｍ−ψ）＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐ　（３）
である。
　【００２０】
　ここでは、＋１次回折光ＤＰ、−１次回折光Ｄｍの両方が投影光学系１１の瞳Ｐｕを透過しているものとする。レチクルパターン１０ａの微細化に伴って回折角が増大すると先ず角度θＰ＋ψの方向に進行する＋１次回折光ＤＰが投影光学系１０の瞳Ｐｕを透過できなくなる。すなわちｓｉｎ（θＰ＋ψ）＞ＮＡＲの関係になってくる。しかし照明光Ｌ１３０が光軸ＡＸに対して傾いて入射している為、このときの回折角でも−１次回折光Ｄｍは、投影光学系１１を透過可能となる。すなわちｓｉｎ（θｍ−ψ）＜ＮＡＲの関係になる。
　【００２１】
　従って、ウエハ１２上には０次回折光ＤＯと−１次回折光Ｄｍの２光束による干渉縞が生じる。この干渉縞はレチクルパターン１０ａの像であり、レチクルパターン１０ａが１：１のラインアンドスペースの時、約９０％のコントラストとなってウエハ１２上に塗布されたレジストに、レチクルパターン１０ａの像をパターニングすることが可能となる。
　【００２２】
　このときの解像限界は、
ｓｉｎ（θｍ−ψ）＝ＮＡＲ　（４）
となるときであり、従って
ＮＡＲ＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐ
Ｐ＝λ／（ＮＡＲ＋ｓｉｎψ）　（５）
が転写可能な最小パターンのレチクル側でのピッチである。
　【００２３】
　一例として今ｓｉｎψを０．５×ＮＡＲ程度に定めるとすれば、転写可能なレチクル上のパターンの最小ピッチは
Ｐ＝λ（ＮＡＲ＋０．５ＮＡＲ）
＝２λ／３ＮＡＲ　（６）
となる。
　【００２４】
　一方、図９に示したように、照明光の瞳Ｆ上での分布が投影光学系１１の光軸ＡＸを中心とする円形領域内である従来の露光装置の場合、解像限界は（１）式に示したようにＰ≒λ／ＮＡＲであった。従って、従来の露光装置より高い解像度が実現できることがわかる。次に、レチクルパターンに対して特定の入射方向と入射角で露光光を照射して、０次回折光成分と１次回折光成分とを用いてウエハ上に結像パターンを形成方法によって、焦点深度も大きくなる理由について説明する。
　【００２５】
　図８のようにウエハ１２が投影光学系１１の焦点位置（最良結像面）に一致している場合は、レチクルパターン１０ａ中の１点を出てウエハ１２上の一点に達する各回折光は、投影光学系１１のどの部分を通るものであってもすべて等しい光路長を有する。このため従来のように０次回折光成分が投影光学系１１の瞳面Ｐｕのほぼ中心（光軸近傍）を貫通する場合でも、０次回折光成分とその他の回折光成分とで光路長は相等しく、相互の波長収差も零である。しかし、ウエハ１２が投影光学系１１の焦点位置に一致していないデフォーカス状態の場合、斜めに入射する高次の回折光の光路長は光軸近傍を通る０次回折光に対して焦点前方（投影光学系１１から遠ざかる方）では短く、焦点後方（投影光学系１１に近づく方）では長くなりその差は入射角の差に応じたものとなる。従って、０次、１次、・・・の各回折光は相互に波面収差を形成して焦点位置の前後におけるボケを生じることとなる。
　【００２６】
　前述のデフォーカスによる波面収差は、ウエハ１２の焦点位置からのずれ量をΔＦ、各回折光がウエハ上の１点に入射するときの入射角θｗの正弦をｒ（ｒ＝ｓｉｎθｗ）とすると、ΔＦｒ２／２で与えられる量である。（このときｒは各回折光の、瞳面Ｐｕでの光軸ＡＸからの距離を表わす。）従来の図９に示した投影露光装置では、０次回折光ＤＯは光軸ＡＸの近傍を通るので、ｒ（０次）＝０となり、一方±１次回折光ＤＰ、Ｄｍは、ｒ（１次）＝Ｍ・λ／Ｐとなる（Ｍは投影光学系の倍率）。従って、０次回折光ＤＯと±１次回折光ＤＰ、Ｄｍとのデフォーカスによる波面収差は
ΔＦ・Ｍ２（λ／Ｐ）２／２となる。
　【００２７】
　一方、本発明における投影露光装置では、図８に示すように０次回折光成分ＤＯは光軸ＡＸから角度ψだけ傾いた方向に発生するから、瞳面Ｐｕにおける０次回折光成分の光軸ＡＸからの距離はｒ（０次）＝Ｍ・ｓｉｎψである。一方、−１次回折光成分Ｄｍの瞳面における光軸からの距離はｒ（−１次）＝Ｍ・ｓｉｎ（θｍ−ψ）となる。そしてこのとき、ｓｉｎψ＝ｓｉｎ（θｍ−ψ）となれば、０次回折光成分ＤＯと−１次回折光成分Ｄｍのデフォーカスによる相対的な波面収差は零となり、ウエハ１２が焦点位置より光軸方向に若干ずれてもパターン１０ａの像ボケは従来程大きく生じないことになる。すなわち、焦点深度が増大することになる。また、（３）式のように、ｓｉｎ（θｍ−ψ）＋ｓｉｎψ＝λ／Ｐであるから、照明光束Ｌ１３０のレチクル１０への入射角ψが、ピッチＰのパターンに対して、ｓｉｎψ＝λ／２Ｐの関係にすれば焦点深度をきわめて増大させることが可能である。
　【００２８】
　さらに、本発明は光源より発せられる照明光束を複数の光束に分割してコンデンサーレンズに導くために、光源からの光束を光量的にわずかの損失のみで利用して、上記の高解像、大焦点深度の投影露光方式を実現することができる。
　【００２９】
　【実施例】
　図１は本発明の第１実施例であって、光分割光学系として２個の多面体プリズムを使用したものである。水銀灯等の光源１より放射される照明光束は楕円鏡２で焦光され、インプットレンズ（コリメータレンズ）３によりほぼ平行光束となって光分割光学系４に入射する。ここでは光分割光学系４は、Ｖ型の凹部を持つ第１の多面体プリズム４１と、Ｖ型の凸部を持つ第２の多面体プリズム４２とで構成されている。これら２つのプリズムの屈折作用によって照明光束は２つの光束に分割される。そして、それぞれの光束は別々の第１の面光源形成光学系（５ａ，６ａ，７ａ）及び第２の面光源形成光学系（５ｂ，６ｂ，７ｂ）に入射する。
　【００３０】
　ここでは面光源形成光学系を２コとしたが、この数量は任意でよい。また、光分割光学系も、面光源形成光学系の個数に合わせて２分割とするものとしたが、多面光源形成光学系の個数に応じていくつに分割してもよい。例えば面光源形成光学系が４個より成れば、図２（ａ）及び（ｂ）に示す如く、光分割光学系４１、４２はそれぞれ４角錐型（ピラミッド型）の凹部を有する第１の多面体プリズム４１と、４角錐型（ピラミッド型）の凸部を有する第２の多面体プリズム４２とより構成すればよい。
　【００３１】
　各面光源形成光学系は、第１集光レンズ（５ａ，５ｂ）と、ロッド型オプティカルインテグレータ（６ａ，６ｂ）と、第２集光レンズ（７ａ，７ｂ）とから構成され、まず光分割光学系４により２分割された各光束は、第１集光レンズ（５ａ，５ｂ）により集光され、ロッド型オプティカルインテグレータ（６ａ，６ｂ）に入射する。このロッド型オプティカルインテグレータ（６ａ，６ｂ）は、四角柱状の棒状光学部材で構成され、この入射側面Ａ２は、第１集光レンズ（５ａ，５ｂ）の集光位置もくしはその近傍に配置され、楕円鏡２により形成される光源像位置Ａ１と実質的に共役に配置されている。ロッド型オプティカルインテグレータ（６ａ，６ｂ）を入射した光束はこれの内部で内面反射して射出面Ｂ１から射出するため、射出面側Ｂ１からの射出光は、あたかもこれの入射側面Ａ２に複数の光源像（面光源）があるかの如く射出する。この事については特開平１−２７１７１８号公報に詳しい。
　【００３２】
　ロッド型オプティカルインテグレータ（６ａ，６ｂ）を射出した照明光はそれぞれ第２集光レンズ（７ａ、７ｂ）により集光されて、このレンズ系の射出側（後側）焦点位置Ａ３にそれぞれ２つの２次光源が形成され、ここには実質的に２つの面光源が形成される。この２次光源が形成される位置Ａ３には、２つの開口を持つ開口絞り８が設けられており、この開口絞り８の各開口を介した各光束はコンデンサーレンズ９により集光されてレチクル１０を所定の傾きで均一な傾斜照明する。
　【００３３】
　レチクル１０の下面には、所定の回路パターンが形成されており、傾斜照明によりレチクルのパターンを透過、回折した光は投影光学系１１により集光結像され、ウエハ１２上に、レチクル１０のパターンの像を形成する。なお、図１に示した照明光学系中において、楕円鏡２による光源像Ａ１，ロッド型オプティカルインテグレータ６ａ，６ｂの入射側面Ａ２，第２集光レンズ７ａ，７ｂの射出側（後側）焦点位置Ａ３は、投影光学系の入射瞳面Ｐｕ（開口絞り１１ａ）と互いに共役に設けられており、換言すれば、Ａ１，Ａ２，Ａ３は、物体面（レチクル１０及びウエハ１２）のフーリエ変換面となっている。また、ロッド型オプティカルインテグレータ６ａ，６ｂの射出側面Ｂ１は、物体面（レチクル１０及びウエハ１２）と互いに共役に設けられている。
　【００３４】
　以上の如く、第１の面光源形成光学系（５ａ，６ａ，７ａ）及び第２の面光源形成光学系（５ｂ，６ｂ，７ｂ）は光軸ＡＸより離れた位置にあるため、レチクル１０のパターン中で特定の方向及びピッチを有するパターンの投影像の焦点深度を極めて大きくすることが可能となっている。ただし、レチクル１０のパターンの方向やピッチは、使用するレチクル１０により異なることが予想される。従って各レチクル１０に対して最適となるように、駆動系２３により第１の面光源形成光学系（５ａ，６ａ，７ａ）及び第２の面光源形成光学系（５ｂ，６ｂ，７ｂ）の位置等を変更可能としておくと良い。なお、駆動系２３は主制御系２２の動作命令により動作するが、このときの位置等の設定条件はキーボード等の入力手段２４より入力する。あるいはバーコードリーダー２１によりレチクル１０上のバーコードパターンＢＣを読み、その情報に基づいて設定を行なってもよい。レチクル１０上のバーコードパターンＢＣに、上記照明条件を記入しておいてもよいし、あるいは主制御系２２は、レチクル名とそれに対応する照明条件を記憶（予め入力）しておき、バーコードパターンＢＣに記されたレチクル名と、上記記憶内容とを照合して、照明条件を決定してもよい。
　【００３５】
　図３は、図１中の光分割光学系４（４１，４２）から第２集光レンズ７ａ，７ｂまでの拡大図である。ここでは、第１の多面体プリズム４１と第２の多面体プリズム４２との互いに対向する面は平行であるものとし、プリズム４１の入射面とプリズム４２の射出面とは光軸ＡＸと垂直であるものとする。その第１の多面体プリズム４１は保持部材４３により保持され、第２の多面体プリズム４２は保持部材４４により保持される。各保持部材４３、４４はそれぞれ可動部材４５ａ、４５ｂ、及び４６ａ、４６ｂにより保持され、固定部材４７ａ、４７ｂ上を図中左右方向、すなわち光軸ＡＸに沿った方向に可動となっている。この動作はモータ等の駆動部材４８ａ、４８ｂ、４９ａ、４９ｂによって行なわれる。また、第１の多面体プリズム４１と第２の多面体プリズム４２は独立に移動可能であるので、２つのプリズムの間隔の変更により射出する２光束の間隔を光軸ＡＸを中心として放射方向に変更することができる。
　【００３６】
　多面体プリズム４２から射出する複数の光束は、第１集光レンズ５ａ，５ｂに入射する。図３では第１の面光源形成光学系（５ａ，６ａ，７ａ）が保持部材５０ａに保持され、第２の面光源形成光学系（５ｂ，６ｂ，７ｂ）が５０ｂに保持されている。また、これらの保持部材５０ａ，５０ｂはそれぞれ可動部材５１ａ、５１ｂにより保持されている為に、固定部材５２ａ、５２ｂに対して可動となっている。この動作は駆動部材５３ａ、５３ｂによりおこなわれる。
　【００３７】
　第１の面光源形成光学系（５ａ，６ａ，７ａ）と第２の面光源形成光学系（５ｂ，６ｂ，７ｂ）とを一体に保持及び移動することにより、第１の面光源形成光学系（５ａ，６ａ，７ａ）と第２の面光源形成光学系（５ｂ，６ｂ，７ｂ）の光学的な位置関係をずらすことなく、第２集光レンズ７ａ，７ｂから射出する光束の位置を光軸ＡＸと垂直な面内で任意に変更することができる。尚、保持部材５０ａ、５０ｂより突き出た部材５４ａ、５４ｂは遮光板である。これにより、光分割光学系より発生する迷光を遮断し、不必要な光がレチクルへ達することを防止する。また、遮光版５４ａ、５４ｂが光軸ＡＸ方向に各々ずれていることにより、保持部材５０ａ、５０ｂの可動範囲の制限を少なくすることができる。
　【００３８】
　図３中では、光分割光学系（多面体プリズム）４１、４２の光軸方向の間隔を変更することで、分割した各光束の位置を光軸ＡＸに対して放射方向に変更可能としたが、各光束を光軸ＡＸを中心とする同心円方向に変更することも可能である。さて、露光すべきレチクルパターンに応じて、これらの系をどのように最適にするかを説明する。第１の面光源形成光学系（５ａ，６ａ，７ａ）と第２の面光源形成光学系（５ｂ，６ｂ，７ｂ）との各位置（光軸と垂直な面内での位置）は、転写すべきレチクルパターンに応じて決定（変更）するのが良い。この場合の位置決定方法は作用の項で述べた通り、各面光源形成光学系からの照明光束が転写すべきパターンの微細度（ピッチ）に対して最適な解像度、及び焦点深度の向上効果を得られるようにレチクルパターンに入射する位置（入射角ψ）とすればよい。
　【００３９】
　そこで、各面光源形成光学系の位置決定の具体例を、図４、及び図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）を用いて説明する。図４は各面光源形成光学系の第２集光レンズ７ａ，７ｂから投影光学系１１までの部分を模式的に表わす図であり、第２集光レンズ７ａ，７ｂのレチクル側焦点位置、即ち２次光源像が形成される位置が、レチクルパターン１０ａのフーリエ変換面Ｆと一致している。またこのとき両者をフーリエ変換の関係とならしめるコンデンサーレンズ９を一枚のレンズとして表わしてある。さらに、コンデンサーレンズ９の第２集光レンズ側（前側）主点から第２集光レンズのレチクル側（後側）焦点位置までの距離と、コンデンサーレンズ９のレチクル側（後側）主点からレチクルパターン１０ａまでの距離は共にｆであるとする。
　【００４０】
　図５（Ａ）、（Ｃ）は共にレチクルパターン１０ａ中に形成される一部分のパターンの例を表わす図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のレチクルパターンの場合に最適な各面光源形成光学系の光軸（Ｘ７ａ，Ｘ７ｂ）のフーリエ変換面Ｆ（投影光学系の瞳面）での位置を示し、図５（Ｄ）は図５（Ｃ）のレチクルパターンの場合に最適な各面光源形成光学系の位置（最適な各面光源形成光学系の光軸の位置）を表わす図である。
　【００４１】
　図５（Ａ）は、いわゆる１次元ラインアンドスペースパターンであって、透過部と遮光部が等しい幅でＹ方向に帯状に並び、それらがＸ方向にピッチＰで規則的に並んでいる。このとき、個々の面光源形成光学系の最適位置は図５（Ｂ）に示すようにフーリエ変換面内に仮定したＹ方向の線分Ｌα上、及び線分Ｌβ上の任意の位置となる。図５（Ｂ）はレチクルパターン１０ａに対するフーリエ変換面Ｆを光軸ＡＸ方向から見た図であり、かつ、面Ｆ内の座標系Ｘ、Ｙは、同一方向からレチクルパターン１０ａを見た図５（Ａ）と同一にしてある。
　【００４２】
　さて、図５（Ｂ）において、光軸ＡＸが通る中心Ｃから各線分Ｌα、Ｌβまでの距離α、βはα＝βであり、λを露光波長としたとき、α＝β＝ｆ・（１／２）・（λ／Ｐ）に等しい。この距離α・βをｆ・ｓｉｎψと表わせれば、ｓｉｎψ＝λ／２Ｐであり、これは作用の項で述べた数値と一致している。従って、各面光源形成光学系の各光軸（各第２集光レンズのレチクル側焦点位置に夫々形成される２次光源像の光量分布の各重心）位置が線分Ｌα、Ｌβ上にあれば、図５（Ａ）に示す如きラインアンドスペースパターンに対して、各面光源形成光学系からの照明光により発生する０次回折光と±１次回折光のうちのどちらか一方との２つの回折光は、投影光学系の瞳面Ｐｕにおいて光軸ＡＸからほぼ等距離となる位置を通る。従って、図５（Ａ）に示した１次元パターンの場合、図４に示した各面光源形成光学系の光軸（Ｘ７ａ，Ｘ７ｂ）は、周期的なレチクルパターンの方向Ｘでの各面光源形成光学系の光軸間の距離の半分をＬ（α＝β）、コンデンサーレンズ９の射出側（後側）の焦点距離をｆ、照明光の波長をλ、レチクルパターンの周期的なピッチをＰとするとき、Ｌ＝λｆ／２Ｐの関係をほぼ満足するように配置されることによって、ラインアンドスペースパターン（図５（Ａ））に対する焦点深度を最大とすることができ、かつ高解像度を得ることができる。
　【００４３】
　次に、図５（Ｃ）はレチクルパターンがいわゆる孤立スペースパターンである場合であり、パターンのＸ方向（横方向）ピッチがＰｘ、Ｙ方向（縦方向）ピッチがＰｙとなっている。図５（Ｄ）は、この場合の各面光源形成光学系の最適位置を表わす図であり、図５（Ｃ）との位置、回転関係は図５（Ａ）、（Ｂ）の関係と同じである。図５（Ｃ）の如き、２次元パターンに照明光が入射するとパターンの２次元方向の周期性（Ｘ：Ｐｘ、Ｙ：Ｐｙ）に応じた２次元方向に回折光が発生する。図５（Ｃ）の如き２次元パターンにおいても回折光中の±１次回折光のうちのいずれか一方と０次回折光とが投影光学系の瞳面Ｐｕにおいて光軸ＡＸからほぼ等距離となるようにすれば、焦点深度を最大とすることができる。図５（Ｃ）のパターンではＸ方向のピッチはＰｘであるから、図５（Ｄ）に示す如く、α＝β＝ｆ・（１／２）・（λ／Ｐｘ）となる線分Ｌα、Ｌβ上に各面光源形成光学系の光軸があれば、パターンのＸ方向成分について焦点深度を最大とすることができる。同様に、ｒ＝ε＝ｆ・（１／２）・（λ／Ｐｙ）となる線分Ｌγ、Ｌε上に各面光源形成光学系の光軸があれば、パターンＹ方向成分について焦点深度を最大とすることができる。
　【００４４】
　以上、図５（Ｂ）、又は（Ｄ）に示した各位置に配置した面光源形成光学系からの照明光束がレチクルパターン１０ａに入射すると、０次光回折光成分ＤＯと、＋１次回折光成分ＤＰまたは−１次回折光成分Ｄｍのいずれか一方とが、投影光学系１１内の瞳面Ｐｕでは光軸ＡＸからほぼ等距離となる光路を通る。従って作用の項で述べたとおり、高解像及び大焦点深度の投影露光装置が実現できる。
　【００４５】
　また、レチクルパターン１０ａが図５（Ｄ）の如く２次元の周期性パターンを含む場合、特定の１つの０次回折光成分に着目したとき、投影光学系の瞳面Ｐｕ上ではその１つの０次回折光成分を中心としてＸ方向（第１方向）に分布する１次以上の高次回折光成分と、Ｙ方向（第２方向）に分布する１次以上の高次回折光成分とが存在し得る。そこで、特定の１つの０次回折光成分に対して２次元のパターンの結像を良好に行うものとすると、第１方向に分布する高次回折光成分の１つと、第２方向に分布する高次回折光成分の１つと、特定の０次回折光成分との３つが、瞳面Ｐｕ上で光軸ＡＸからほぼ等距離に分布するように、特定の０次回折光成分（１つの面光源形成光学系）の位置を調節すればよい。例えば、図５（Ｄ）中で面光源形成光学系の光軸位置を点Ｐζ、Ｐη、Ｐκ、Ｐμのいずれかと一致させるとよい。点Ｐζ、Ｐη、Ｐκ、Ｐμはいずれも線分ＬαまたはＬβ（Ｘ方向の周期性について最適な位置、すなわち０次回折光とＸ方向の±１次回折光の一方とが投影光学系瞳面Ｐｕ上で光軸からほぼ等距離となる位置）及び線分Ｌγ、Ｌε（Ｙ方向の周期性について最適な位置）の交点であるためＸ方向、Ｙ方向のいずれのパターン方向についても最適な光源位置となる。
　【００４６】
　特に、図５（Ｃ）の如き２次元の周期性パターンの場合において最もバランスの良い最適な傾斜照明を達成するには、図５（Ｄ）に示す如きフーリエ変換面Ｆ上の点Ｐζ、Ｐη、Ｐκ、Ｐμの４つの位置に各々の２次光源像（面光源）の中心を位置されることが好ましい。このための好適な構成としては、図１の光分割光学系４を図２に示す如き四角錐型（ピラミッド型）の凹部を有する第１の多面体プリズムと、四角錐型（ピラミッド型）の凸部を有する第２の多面体プリズムとで構成して、この光分割光学系４により４分割される光束の数に対応する４つの面光源形成光学系を並列的に設けることが良い。このとき、図５（Ｄ）に示す如きフーリエ変換面Ｆ上の点Ｐζ、Ｐη、Ｐκ、Ｐμの４つの位置に各面光源形成光学系の光軸を一致されることが肝要である。
　【００４７】
　そして、この構成の場合、コンデンサーレンズ９の射出側（後側）の焦点距離をｆ、照明光の波長をλ、周期的なレチクルパターンのＸ方向に対応する方向での各面光源形成光学系の光軸間の距離の半分をＬｘ（α＝β）、周期的なレチクルパターンのＸ方向に対応する方向での各面光源形成光学系の光軸間の距離の半分をＬｙ（γ＝ε）、レチクルパターンのＸ方向での周期的なピッチをＰｘ、レチクルパターンのＹ方向での周期的なピッチをＰｙとするとき、Ｌｘ＝λｆ／２Ｐｘ及びＬｙ＝λｆ／２Ｐｙの関係を満足するように４つの面光源形成光学系の光軸を配置すれば良い。
　【００４８】
　また、図５（Ｃ）に示した２次元パターンの各方向での周期的なピッチが等しく（Ｐｘ＝Ｐｙ＝Ｐ）、しかも上述の如く面光源形成光学系を４つで構成した場合、フーリエ変換面Ｆの大きさを最大限利用（投影光学系の開口数ＮＡを最大限利用）した最もバランスの良い傾斜照明を達成するには、各周期的なレチクルパターン方向Ｘ，Ｙでの各面光源形成光学系の光軸間の距離の半分をＬ（α＝β＝γ＝ε）、コンデンサーレンズ９の射出側（後側）の焦点距離をｆ、照明光の波長をλ、レチクルパターンの周期的なピッチをＰとするとき、Ｌ＝λｆ／２Ｐの関係をほぼ満足するように４つの面光源形成光学系の光軸を配置することが望ましい。
　【００４９】
　また、この場合において、投影光学系のレチクル側の開口数をＮＡＲ、周期的なレチクルパターンの各方向に対応する方向での各面光源形成光学系の光軸間の距離の半分をＬ（α＝β＝γ＝ε）、コンデンサーレンズ９の射出側（後側）の焦点距離をｆとするとき、
０．３５ＮＡＲ≦Ｌ／ｆ≦０．７ＮＡＲ
の関係を満足するように４つの面光源形成光学系の光軸を配置することが好ましい。この関係式の下限を越えると、傾斜照明による効果が薄れてしまい、仮に傾斜照明をしたとしても大きな焦点深度を維持しつつ高解像度を達成することは困難となる。逆に、上記の関係式の上限を越えると、フーリエ面上に形成される分離光源からの光束が投影光学系を通過できなくなるため好ましくない。
　【００５０】
　以上、レチクルパターン１０ａとして図５（Ａ）、又は（Ｃ）に示した２例のみを考えたが、他のパターンであってもその周期性（微細度）に着目し、そのパターンからの＋１次回折光成分または−１次回折光成分のいずれか一方と０次回折光成分との２光束が、投影光学系内の瞳面Ｐｕでは光軸ＡＸからほぼ等距離になる光路を通るような位置に各面光源形成光学系の光軸を配置すればよい。
　【００５１】
　また、図５（Ａ）、（Ｃ）のパターン例は、ライン部とスペース部の比（デューティ比）が１：１のパターンであった為、発生する回折光中では±１次回折光が強くなる。このため、±１次回折光のうちの一方と０次回折光との位置関係に着目したが、パターンがデューティ比１：１から異なる場合等では他の回折光、例えば±２次回折光のうちの一方と０次回折光との位置関係が、投影光学系瞳面Ｐｕにおいて光軸ＡＸからほぼ等距離となるようにしてもよい。
　【００５２】
　尚、以上において２次元パターンとしてレチクル上の同一箇所に２次元の方向性を有するパターンを仮定したが、同一レチクルパターン中の異なる位置に異なる方向性を有する複数のパターンが存在する場合にも上記の方法を適用することができる。レチクル上のパターンが複数の方向性又は微細度を有している場合、フライアイレンズ群の最適位置は、上述の様にパターンの各方向性及び微細度に対応したものとなるが、或いは各最適位置の平均位置に各面光源形成光学系の光軸を配置してもよい。また、この平均位置は、パターンの微細度や重要度に応じた重みを加味した荷重平均としてもよい。
　【００５３】
　また、各面光源形成光学系を射出した光束の０次光成分は、それぞれウエハに対して傾いて入射する。このときこれらの傾いた入射光束（複数）の光量重心の方向がウエハに対して垂直でないと、ウエハ１２の微小デフォーカス時に、転写像の位置がウエハ面内方向にシフトするという問題が発生する。これを防止する為には、各面光源形成光学系からの照明光束（複数）の結像面、もしくはその近傍の面上での光量重心の方向は、ウエハと垂直、すなわち光軸ＡＸと平行であるようにする。
　【００５４】
　つまり、投影光学系１１の光軸ＡＸを基準とした各面光源形成光学系の光軸のフーリエ変換面内での位置ベクトルと、各面光源形成光学系から射出される光量との積のベクトル和が零になる様にすればよい。尚、以上の系において、各動作部にはエンコーダ等の位置検出器を備えておくと良い。図１中の主制御系２２または駆動系２３は、これらの位置検出器からの位置情報を基に各構成要素の移動、回転、交換を行なう。
　【００５５】
　次に、第２実施例について図６を参照しながら説明する。第１実施例を示す図１と同じ機能を持つ部材には同じ符号を付している。本実施例が第１実施例と異なる所は、第１集光レンズ５ａ，５ｂの代わりに、フライアイレンズ６０ａ，６０ｂを配置した点である。図６に示す如く、水銀灯等の光源１より放射される照明光束は楕円鏡２で焦光され、インプットレンズ（コリメータレンズ）３によりほぼ平行光束となって光分割光学系４にて２分割される。この２分割された平行光束は、矩形状断面（例えば正方形状断面）の棒状レンズ素子の集合体でなるフライアイレンズ６０ａ，６０ｂに入射し、これの射出側面Ａ２もしくはこれの近傍で集光され、複数の点光源が各々形成される。ここには、実質的に２次光源としての面光源が形成される。フライアイレンズ６０ａ，６０ｂの射出側面Ａ２にロッド型オプティカルインテグレータ６ａ，６ｂの入射側面が近接して設けられている。従って、ロッド型オプティカルインテグレータ６ａ，６ｂの入射側面は、楕円鏡２により形成される光源像位置Ａ１と実質的に共役に配置されている。このロッド型オプティカルインテグレータ６ａ，６ｂは、四角柱状の棒状光学部材で構成され、前述した如く、これに入射した光束はこれの内部で内面反射して射出面Ｂ１から射出するため、射出面側Ｂ１からの射出光は、あたかもこれの入射側面Ａ２に複数の光源像（面光源）があるかの如く射出する。
　【００５６】
　そして、ロッド型オプティカルインテグレータ６ａ，６ｂを射出した照明光はそれぞれ集光レンズ７ａ、７ｂにより集光されて、このレンズの射出側焦点位置Ａ３には、光軸ＡＸから偏心した位置に３次光源としての２つの面光源像が形成される。従って、フライアイレンズ６０ａ，６０ｂの射出側面での光束の照度分布はこれの積分効果により均一化され、さらにロッド型オプティカルインテグレータ６ａ，６ｂと集光レンズ７ａ、７ｂとにより集光レンズ７ａ、７ｂの射出側焦点位置Ａ３での光束の照度分布は、さらに均一化される。
　【００５７】
　この３次光源としての２つの面光源が形成される位置Ａ３には、２つの開口を持つ開口絞り８が設けられており、この開口絞り８の開口を介した各光束は、コンデンサーレンズ９により集光されてレチクル１０を所定の傾きで均一な傾斜照明する。レチクル１０の下面には、所定の回路パターンが形成されており、傾斜照明によりレチクルのパターンを透過、回折した光は投影光学系１１により集光結像され、ウエハ１２上に、レチクル１０のパターンの像を形成する。
　【００５８】
　以上の如く、第１の面光源形成光学系（６０ａ，６ａ，７ａ）及び第２の面光源形成光学系（６０ｂ，６ｂ，７ｂ）は光軸ＡＸより離れた位置にあるため、レチクル１０のパターン中で特定の方向及びピッチを有するパターンの投影像の焦点深度を極めて大きくすることが可能となっている。なお、図６に示した照明光学系中において、楕円鏡２による光源像Ａ１，フライアイレンズ６０ａ，６０ｂの射出側面（ロッド型オプティカルインテグレータ６ａ，６ｂの入射側面）Ａ２，第２集光レンズ７ａ，７ｂの射出側焦点位置Ａ３は、投影光学系の入射瞳面Ｐｕ（開口絞り１１ａ）と互いに共役に設けられており、換言すれば、Ａ１，Ａ２，Ａ３は、物体面（レチクル１０及びウエハ１２）のフーリエ変換面となっている。また、フライアイレンズ６０ａ，６０ｂの入射側面Ｂ１１，ロッド型オプティカルインテグレータ６ａ，６ｂの射出側面Ｂ１は、物体面（レチクル１０及びウエハ１２）と互いに共役に設けられている。
　【００５９】
　また、図６に示した第２実施例では、光分割光学系４で光束を２分割した例を示したがこれに限ることなく、図２に示したプリズムを用いると共に、そのプリズムのレチクル側に面光源形成光学系を４つ並列的に配置して、フーリエ変換面に４つの面光源を形成する構成としても良い。次に、第３実施例について図７を参照しながら説明する。第１実施例を示す図１と同じ機能を持つ部材には同じ符号を付している。本実施例が第１実施例と異なる所は、第１の面光源形成光学系（６０ａ，６ａ，７ａ）及び第２の面光源形成光学系（６０ｂ，６ｂ，７ｂ）と等価な機能を、１つの光学系（第１集光レンズ７０，ロッド型オプティカルインテグレータ７１，第２集光レンズ７２）に持たせた点である。
　【００６０】
　図７に示す如く、水銀灯等の光源１より放射される照明光束は楕円鏡２で焦光され、インプットレンズ（コリメータレンズ）３によりほぼ平行光束となって光分割光学系４にて２分割される。この２分割された平行光束は、第１集光レンズ７０によりこれの射出側（後側）焦点位置に集光される。この集光点位置Ａ２には、ロッド型オプティカルインテグレータ７１の入射側面が位置しており、これの入射側面は、楕円鏡２により形成される光源像位置Ａ１と実質的に共役に配置されている。
　【００６１】
　そして、前述した如く、ロッド型オプティカルインテグレータ７１に入射した光束はこれの内部で内面反射して射出面Ｂ１から射出するため、射出面側Ｂ１からの射出光は、あたかもこれの入射側面Ａ２に複数の光源像（面光源）があるかの如く射出し、第２集光レンズ７２により集光されて、このレンズ７２の射出側（後側）焦点位置Ａ３には２次光源としての互いに分離した（光軸ＡＸから等しい距離だけ偏心した）２つの面光源像が形成される。これは、光分割光学系４によりロッド型オプティカルインテグレータ７１に入射する各光は分離された状態で互いに等しい角度で入射するためである。
　【００６２】
　さて、この２次光源としての２つの面光源像が形成される位置Ａ３には、２つの開口を持つ開口絞り８が設けられており、この開口絞り８を介した各光束は、コンデンサーレンズ９により集光されてレチクル１０を所定の傾きで均一な傾斜照明する。そして、レチクル１０の下面には、所定の回路パターンが形成されており、傾斜照明によりレチクルのパターンを透過、回折した光は投影光学系１１により集光結像され、ウエハ１２上に、レチクル１０のパターンの像を形成する。
　【００６３】
　以上の如く、多面光源形成光学系（７０，７１，７２）により形成される２つの面光源（２次光源）の重心位置は各々光軸ＡＸより離れた位置にあるため、レチクル１０のパターン中で特定の方向及びピッチを有するパターンの投影像の焦点深度を極めて大きくすることが可能となっている。本実施例では、光分割光学系４を構成する２つの多面体プリズム４１，４２との空気間隔を変化させるだけで、ロッド型オプティカルインテグレータ７１の入射側面Ａ２に入射する分割光の入射角を可変にできる。このため、第２集光レンズ７２の射出側（後側）焦点位置Ａ３上に形成される２次光源像の光軸Ａｘに対する位置をコントロールできる。
　【００６４】
　なお、図７に示した照明光学系中において、楕円鏡２による光源像Ａ１，ロッド型オプティカルインテグレータ７１の入射側面Ａ２，第２集光レンズ７２の射出側焦点位置Ａ３は、投影光学系の入射瞳（開口絞り１１ａ）と互いに共役に設けられており、換言すれば、Ａ１，Ａ２，Ａ３は、物体面（レチクル１０及びウエハ１２）のフーリエ変換面となっている。また、ロッド型オプティカルインテグレータ７１の射出側面Ｂ１は、物体面（レチクル１０及びウエハ１２）と互いに共役に設けられている。
　【００６５】
　また、図７に示した第３実施例では、光分割光学系４で光束を２分割した例を示したがこれに限ることなく、図２に示したプリズムを用いて、フーリエ変換面に４つの面光源を形成する構成としても良い。ところで、図１，図６，図７に示した各実施例では、各多面光源形成光学系により形成される２次的もしくは３次的な複数の面光源位置に設けられた可変開口絞り８は、口径を変化させることにより、光源像の大きさを可変としている。従って、投影光学系の瞳面上に形成される光源像の大きさをコントロールすることにより、適切なσ値の下で最適な傾斜照明が達成できる。
　【００６６】
　ここで、各多面光源形成光学系により形成される面光源像の大きさは、射出する各光束の１つあたりの開口数（レチクル上の角度分布の片幅）が、投影光学系のレチクル側開口数に対して０．１から０．３倍程度であるとよい。これは０．１倍以下では転写パターン（像）の忠実度が低下し、０．３倍以上では、高解像度かつ大焦点深度の効果が薄らぐからである。
　【００６７】
　なお、可変開口絞りの代わりに複数の異なる口径を円板上に設けこれを適宜回転される所謂、ターレット方式等により光源像の大きさを変化させて最適なσ値に変更しても良い。また、図１，図６及び図７に示した各実施例では、水銀灯等の光源１を楕円鏡２で集光し、インプットレンズ３で平行光束としている構成としているが、エキシマ等の平行光束を供給するレーザー等を光源を使用し、このレーザーからの平行光束を光分割光学系４に入射させる構成としても良い。特に、図６に示す第２実施例の場合、フライアイレンズ６０ａ，６０ｂの射出側面Ａ２に形成される光源像は実質的に大きさのない点光源が形成されるためフライアイレンズ６０ａ，６０ｂの射出側面Ａ２の形状を平面としても良い。しかもエキシマレーザー等の出力の高い光源を使用した場合にはフライアイレンズ６０ａ，６０ｂの射出側面Ａ２には光エネルギーが集中するため、フライアイレンズ６０ａ，６０ｂの耐久性を維持するには、それの入射側面Ｂ１の焦点位置がその射出側面Ａ１より外側の空間上に位置するように構成することが良い。
　【００６８】
　【発明の効果】
　以上、本発明によれば、通常の透過及び遮光パターンから成るレチクルを使用しながら、従来より高解像度かつ大焦点深度の投影露光装置を実現することが可能である。しかも本発明によれば、すでに半導体生産現場で稼動中の投影露光装置の照明光学系の１部分を替えるだけで良く、稼動中の装置の投影光学系をそのまま利用してそれまで以上の高解像度化、すなわち大集積化が可能となる。
　【００６９】
　また、光分割光学系は照明光束を効率良く導くために、照明光量も従来の装置に比べて大きく損失することはない。従って、露光時間の増大もほとんどなく、その結果処理能力（スループット）の低下もない。
【図面の簡単な説明】
　【図１】本発明の第１実施例による投影露光装置の構成を示す図。
　【図２】光分割光学系の１例を示す斜示図。
　【図３】図１中の照明光学系の１部を示す図。
　【図４】多面光源形成光学系の照明光学系内での配置の原理を示す図。
　【図５】多面光源形成光学系の配置方法を説明する図。
　【図６】本発明の第２実施例による投影露光装置の構成を示す図。
　【図７】本発明の第３実施例による投影露光装置の構成を示す図。
　【図８】本発明の原理を説明するための装置構成を示す図。
　【図９】従来の投影露光装置での投影原理を説明する図。
　【主要部分の符号の説明】
１・・・光源
２・・・楕円鏡
３・・・インプットレンズ
４・・・光分割光学系
５ａ、５ｂ、７０・・・第１集光レンズ
６ａ、６ｂ、７１・・・ロッド型オプティカルインテグレータ
７ａ、７ｂ、７２・・・第２集光レンズ
９・・・コンデンサーレンズ
１０・・・レチクル
１１・・・投影レンズ
１２・・・ウエハ
６０ａ、６０ｂ・・・フライアイレンズ