(57)【要約】    【課題】    エッチング条件を同じ条件になるようにエッチング装置の運転条件を常に一定にしているが、エッチング装置を使用する時間に応じて、エッチング選択比が変動してしまう。    【解決手段】    本発明では、レジストが塗布された基板に複数のグレースケールマスクを用いて露光し、露光された前記レジストを現像後、前記レジストの形状を前記基板に転写する微細パターンの形成方法において、前記複数のグレースケールマスクのうち、少なくとも１枚は、前記レジスト形状を前記基板に転写する際の前記レジストと前記基板との選択比の変化に応じて、透過率分布が設定されたグレースケールマスクであることを特徴とする。【選択図】  図１
2006030651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レジストが塗布された基板に複数のグレースケールマスクを用いて露光し、露光された前記レジストを現像後、前記レジストの形状を前記基板に転写する微細パターンの形成方法において、
前記複数のグレースケールマスクのうち、少なくとも１枚は、前記レジスト形状を前記基板に転写する際の前記レジストと前記基板との選択比の変化に応じて、透過率分布が設定されたグレースケールマスクであることを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項２】
前記選択比は、形成する微細パターンの各々の位置ごとに得られた比率であることを特徴とする微細パターンの形成方法。
【請求項３】
形成する微細パターンは、回転対称形状であり、
前記選択比は、形成する微細パターンの対称中心から周部までの各々の位置における選択比を取得して、形成する微細パターンの各々の位置の選択比としたことを特徴とする請求項２に記載の微細パターンの形成方法。
【請求項４】
前記形成する微細パターンは、繰り返し形状をもつパターンであることを特徴とする請求項２又は３に記載の微細パターンの形成方法。
【請求項５】
光学素子の製造方法において、
基板にレジストを塗布する工程と、
少なくとも前記基板と前記レジストの選択比と、前記光学素子の形状を考慮して、主グレースケールマスクを製造する工程と、
前記主グレースケールマスクにより前記基板に塗布されたレジストを露光する工程と、
前記露光されたレジストを現像する工程と、
前記現像されたレジストと共に前記基板をエッチングする工程と、
前記エッチング後の前記基板の形状と、前記光学素子の形状との比較し、補正グレースケールマスクを製造する工程と、
再び基板にレジストを塗布し、前記主グレースケールマスクによる露光及び前記補正グレースケールマスクによる露光を行い、前記レジストを現像後に、前記レジストと共に前記基板をエッチングする工程を含むことを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の光学素子の製造方法において、前記光学素子は対称形状であり、
前記補正グレースケールマスクを製造する工程では、前記光学素子の対称中心から周部までの各々の位置における選択比を取得し、取得された前記選択比と前記主グレースケールマスクの製造時に考慮された選択比に基づき、前記補正グレースケールマスクを製造することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の光学素子の製造方法において、
前記主グレースケールマスク及び前記補正グレースケールマスクは、複数のレンズからなるレンズアレイに対応したパターンを有することを特徴とする光学素子の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の光学素子の製造方法で製造されたマイクロレンズアレイを備えた照明光学系と、前記照明光学系から出力された光により照射されたマスクの投影像を結像する投影光学系とを有することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上にレジストを塗布して、当該レジストをグレースケールマスクを用いて感光させた後現像し、その後、前記レジストと前記基板をエッチングして、前記レジストを除去すると共に、前記レジストに現像により形成されたパターンを前記基板に転写して、表面に所定のパターン形状を有する基板又はマイクロレンズを製造する方法、またはそのマイクロレンズを用いた露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、微細な光学素子を、グレースケールマスクを利用したフォトリソグラフィープロセス及びエッチングプロセスにより製造している。例えば、特表平8-504515号公報の開示によれば、製造するマイクロレンズの形状に応じて、グレースケールが設定された一枚のマスク用意し、そして、所定の厚さのレジストが塗布された石英基板を用意する。次に、そのマスクと石英基板とを露光装置にセットする。そして、マスクの透過光を石英基板に所定時間投影する。その後石英基板に塗布されたレジストを現像し、現像されたレジストの形状を石英基板に転写する。このようなプロセスを経て、マイクロレンズアレイを製造している。
【０００３】
なお、レジストの形状を石英基板に転写させる際は、反応性イオンエッチングやイオンミリングを用いる。
【特許文献１】特表平8-504515号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、反応性イオンエッチングやイオンミリングの技術は、材質によって、エッチング速度が異なる。異なる材質におけるそれぞれのエッチング速度の比をエッチング選択比と言う。このエッチング選択比に応じて、石英基板に転写される形状がレジストの現像後の形状に対して異なる。更に、本発明者らの知見では、エッチング選択比はレジストの形状によっても変化することが知られている。
【０００５】
そこで、所望の形状の基板を製造するためには、エッチングにより変化する形状を予め予想して、エッチングにより変化する形状を考慮したうえで、レジストの形状を設定する。現実には、レジストの形状はグレースケールマスクの透過光分布により決定されるので、グレースケールマスクのマスクパターンを設計する際に、エッチング選択比を考慮しておく。
【０００６】
しかしながら、エッチング条件を同じ条件になるようにエッチング装置の運転条件を常に一定にしているが、エッチング装置を使用する時間に応じて、エッチング選択比が変動してしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、以下の手段により課題を解決することとした。
本発明の第1の態様では、レジストが塗布された基板に複数のグレースケールマスクを用いて露光し、露光された前記レジストを現像後、前記レジストの形状を前記基板に転写する微細パターンの形成方法において、前記複数のグレースケールマスクのうち、少なくとも１枚は、前記レジスト形状を前記基板に転写する際の前記レジストと前記基板との選択比の変化に応じて、透過率分布が設定されたグレースケールマスクであることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の第2の態様では、第1の態様であって、前記選択比は、形成する微細パターンの各々の位置ごとに得られた比率であることを特徴とする。
また、本発明の第3の態様では、第2の態様であって、形成する微細パターンは、回転対称形状であり、前記選択比は、形成する微細パターンの対称中心から周部までの各々の位置における選択比を取得して、形成する微細パターンの各々の位置の選択比としたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第4の態様では、第2の態様又は第3の態様であって、前記形成する微細パターンは、繰り返し形状をもつパターンであることを特徴とする。
また、本発明の第５の態様では、光学素子の製造方法において、基板にレジストを塗布する工程と、少なくとも前記基板と前記レジストの選択比と、前記光学素子の形状を考慮して、主グレースケールマスクを製造する工程と、前記主グレースケールマスクにより前記基板に塗布されたレジストを露光する工程と、前記露光されたレジストを現像する工程と、前記現像されたレジストと共に前記基板をエッチングする工程と、前記エッチング後の前記基板の形状と、前記光学素子の形状との比較し、補正グレースケールマスクを製造する工程と、再び基板にレジストを塗布し、前記主グレースケールマスクによる露光及び前記補正グレースケールマスクによる露光を行い、前記レジストを現像後に、前記レジストと共に前記基板をエッチングする工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の第６の態様では、第５の態様であって、前記光学素子は対称形状であり、前記補正グレースケールマスクを製造する工程では、前記光学素子の対称中心から周部までの各々の位置における選択比を取得し、取得された前記選択比と前記主グレースケールマスクの製造時に考慮された選択比に基づき、前記補正グレースケールマスクを製造することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の第７の態様では、第５又は第６の態様であって、前記主グレースケールマスク及び前記補正グレースケールマスクは、複数のレンズからなるレンズアレイに対応したパターンを有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の第８の態様では、第７の態様で製造されたマイクロレンズアレイを備えた光学系を有する露光装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、エッチング工程で、各製造ロッド毎にエッチング条件が正確に再現できなくとも、所望の形状のマイクロレンズを製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。本発明の実施の形態におけるマイクロレンズアレイの製造方法を説明する。
マイクロレンズアレイの工程は図１に示した。また、図１に示した工程に対して、レジストと基板の断面形状を図2に示した。本実施の形態におけるマイクロレンズアレイの製造方法は、設計されたマイクロレンズの形状とエッチング選択比に応じて、マスクのグレースケールパターンを設定し、主グレースケールマスクを製造する工程（S001）と、主グレースケールマスクを用いて、レジストが塗布された石英基板に投影露光する露光工程（S002）と、レジストを現像する現像工程（S003）と、レジストと石英基板をエッチングするエッチング工程（S004）と、石英基板の形状を評価する評価工程（S005）と、選択比修正マスク製造工程（S006）からなる。
【００１５】
最初に、主グレースケールマスク製造工程（S001）は、製造するレンズ形状とエッチング選択比から製造するレジストの形状を設定する。ところで、エッチング選択比は、エッチング装置の特性やエッチング条件のほかに形状に応じても異なることが、本発明者らの研究の努力により知見されている。その詳細は特願2003-393846号（出願日は2003年11月25日）に開示されているとおりである。例えば、図３には、曲率半径1455μｍ、有効径600μｍ、高さ43μｍのマイクロレンズ製造時におけるエッチング選択比を示す。図３に示すように、レンズの回転対称中心から距離に応じてエッチング選択比が変わる。レンズの各位置に応じてエッチング選択比に違いが生ずる場合、エッチング条件を変えてエッチング選択比をどの場所でも同じするように制御することは非常に困難である。
【００１６】
そこで、本実施の形態では、位置によるエッチング選択比の違いに基づき、レジストの現像後の形状と石英基板に形状転写後の形状の違いに考慮して、レジストの現像後の形状を決定する。そして、グレースケールパターン及び露光時間は、決定されたレジストの現像後の形状ができるように決定される。
【００１７】
このようにグレースケールパターンが決定されたら、図４（ａ）に示すようなパターンを複数有した主グレースケールマスク１を製造する。
主グレースケールマスク１の製造では、最初に、マスク用のガラス基板にクロム膜を成膜し、グレースケールパターンに応じた開口101を各々の位置に所定の寸法で形成する。開口はフォトリソグラフィープロセスにより形成することが好ましい。
【００１８】
なお、図４（ａ）は、グレースケールマスク１の概略平面を示した図であり、（ｂ）は（ａ）のグレースケールマスク１を用いて、所定時間露光後現像することで得られたレジストの残膜厚さの分布を示した。なお、図４（ａ）に示すパターンは、マイクロレンズ1個に相当するパターンのみで図示したものであり、実際使用するグレースケールマスク１は、図３（ａ）で示したパターンが２次元的に配列しているものである。
【００１９】
同じパターンが2次元的に配列されたグレースケールマスクを作る方法は、次のとおりである。予めマイクロレンズ1個分に相当するパターンを有したマスクをレーザプロッターや電子線描画装置などを用いて製造する。そのマスクを用いて、投影露光装置をステップ・アンド・リピート動作させながらマスク用の基板に投影露光し、パターンニングして、主グレースケールマスク用の基板に同じグレースケールパターンが複数形成できる。
【００２０】
なお、最初にマイクロレンズ1個分に相当するパターンを有したマスクのパターンの寸法は、主グレースケールマスク１を製造するときに使用する投影露光装置の縮小率やこの後行われる露光工程（Ｓ002）で使用する投影露光装置の縮小率を考慮して、決定する必要がある。
【００２１】
次に、先の工程で製作された主グレースケールマスク１を用いて、露光工程（S002）が行われる。図２は、露光工程以降のマイクロレンズアレイが製造される様子を示した図であるが、この露光工程では、図２（ａ）に示すように、レジスト４が塗布された石英基板３に、投影露光装置により主グレースケールマスク１の像を投影露光する。その際の露光時間は、主グレースケールマスク製造時に設定された時間と同じにする。また、主グレースケールマスク１を複数種類使用する際には、レジストを現像する前に順次露光を行う。なお、本来は主グレースケールマスク１とレジスト４が塗布された石英基板３の間に投影露光光学系が配置されているが、図２（ａ）ではその部分を省略している。
【００２２】
次に、露光されたレジストを現像する現像工程（S003）を行う。現像工程は現像液に浸され、図２（ｂ）に示すように所定の形状がレジスト４の表面に現れる。
そして、現像されたレジスト４が基板３表面上に設けられた状態で、エッチング工程（S004）を行う。ICP装置（誘導結合プラズマエッチング装置）に、現像によりレジスト４表面に立体形状が現れた石英基板３を載置し、レジスト４と共に石英基板３のエッチングする。このエッチングにより、図２（ｃ）に示すようにレジスト４の形状がエッチング選択比にしたがって石英基板３に転写される。ところで、このICP装置は、真空容器中にCHF3とAｒとO2ガスを所定の比率で導入し、設定された電力で放電しながら、現像後のレジスト４と石英基板３にエッチングがなされる。このようにして、エッチングが完了することで、基板上には所定のマイクロレンズが現れる。
【００２３】
次に、マイクロレンズの形状の評価を行う工程である評価工程（S005）を行う。この評価工程により、石英基板に形成された形状が、所定の形状であるか否かを評価し、形状が良好な形状であれば、マイクロレンズアレイを出荷する。そして、再び、露光工程（S002）から（S005）まで同じ工程が繰り返され、所定の形状を有するマイクロレンズアレイが順次製造される。
【００２４】
評価工程(S005)では、マイクロレンズの形状の評価が所定の形状とは異なる場合、形状が異なる原因を見定める。その結果、エッチング選択比に変化が認められた場合には、選択比変化修正マスクの製造工程（S006）が行われる。
【００２５】
ところで、本発明者らの知見では、マイクロレンズアレイの製造数が増加するにつれ、マイクロレンズの形状が所定の形状とは異なっていくことがわかった。その理由は、エッチング選択比がマイクロレンズ上の各位置毎に異なって変化するためであった。
【００２６】
そこで、本発明者らは、製造されたレンズの高さが低くなってしまうような現象を生ずるエッチング選択比の変化が生じた場合、図４（ｃ）に示すようなグレースケールパターンを有する選択比変化修正マスク２を製造し、露光工程時にそのマスク２と主グレースケールマスク１を使用することで、先に製造した主グレースケールマスク１を作り直さずに、所定の形状のマイクロレンズを製造することができる。
【００２７】
次に、選択比変化修正マスク２について説明する。選択比変化修正マスク２は、図４（ｃ）に示すように、グレースケールマスク１と同様に複数の開口201を有したマスクである。選択比変化修正マスク２に形成される開口２１は、所定の位置にエッチング選択比の変化に応じて設定された大きさを有する。しかし、開口の寸法精度は、形状誤差を拡大して選択比変化修正マスク２を製造し、その分露光時間を短くして使用するので、主グレースケールマスク１より悪くてもよい。
【００２８】
選択比変化修正マスク２は、例えば、次のようにして設計される。図３に示すエッチング選択比は、xをマイクロレンズ中心に対し半径方向の距離とした場合、中心部近傍と外周部以外については、ほぼ0.000873x+1.482の直線上に各位置の選択比が一致する。これに基づき、主グレースケールマスク１を設計するのが通常であるが、一方、ICP装置の汚れや真空容器の内部環境の変化に伴い、各位置毎に選択比が変わる。その結果、我々が行った例では、エッチング選択比は0.000673ｘ+1.4となった。中心から半径150μｍの位置を例にあげると、エッチング選択比が1.613から1.501に変化していた。
【００２９】
エッチング選択比が変化した場合は、形状誤差は図５に示した分布を得る。なお、図５は、選択比変化により生じた形状誤差を、マイクロレンズの中心から半径方向の各位置毎にプロットした図である。
【００３０】
本発明の実施の形態におけるマイクロレンズアレイの製造方法では、生じた形状誤差からエッチング選択比を割り出し、割り出された選択比に基づき、選択比変化修正マスクを設計する。
【００３１】
なお、本実施の形態のように、エッチング選択比が0.000873x+1.482から0.000673ｘ+1.4に変化した場合は、選択比変化修正マスク２は、図６に示すような開口率分布になるように、各位置の開口の大きさを設定する。図６は、選択比変化修正用マスクの開口率をレンズ中心から距離毎に示したグラフである。そして、本実施の形態では、最大の修正量が4.7μｍであることから、レジスト感度と選択比変化修正マスクの最大開口率とを鑑み、選択比変化修正マスクの露光時間は100ｍｓに設定した。
【００３２】
ところで、選択比変化修正マスク２に設定された露光時間も主グレースケールマスク１使用時の露光時間に比べて、格段に小さい時間に設定されている。現像後のレジスト残膜の厚さは、露光時間と開口率の積に逆比例関係を有しているためである。それゆえ、露光時間が少ない場合は、開口の寸法変化によるレジスト残膜の厚さの変化が主グレースケールマスク１に設定された露光時間の場合と比較して小さいため、選択比変化修正マスク２開口寸法の許容誤差も先に述べたグレースケールと比較して大きい。そして、選択比変化修正マスク２は、主グレースケールマスク１よりも製造が容易であり、エッチング選択比が変化する毎に主グレースケールマスク１を製作し直すよりも簡便である。
【００３３】
特に、開口率15％以下となると、形状許容誤差を１０％程度にするためには、主グレースケールマスク１の開口寸法の許容誤差は数ｎｍオーダーとなってしまう。しかし、本選択比変化修正マスク２の許容誤差は、それよりも大きくても十分である。なお、より高い精度が求められる場合は、選択比変化修正マスクの最小開口率に１５％上乗せする。したがって、選択比変化修正マスク２は、最小の開口率でも１５％、最大でも７０％程度となる。そのため、最小の開口寸法も大きくなり、許容誤差をも寸法に対する所定の比率で決まるため、最小の開口寸法を持つ開口の許容誤差も大きくなる。
【００３４】
このようにして、製造された選択比変化修正マスク２は、図２（ａ）で示すように露光工程（S002）で利用される。先に述べた構成と同じレジストが塗布された石英基板に、最初に選択比変化修正マスク２を用いた露光が行われる。この露光も先の説明で述べたように、投影露光装置により行われる。続いて、主グレースケールマスク１による露光も行われる。本発明の実施の形態では、設定露光時間の短い選択比変化修正マスク２を用いた露光を先に行った。設定露光時間の短いマスクを用いた露光を先に行うことにより、続いて行われる露光のときに、実際のレジストの感度が設定されたレジスト感度に比べ大きく変化しないようにすることができた。それゆえ、所定の露光時間で十分な形状精度が得られる。後の工程は、先に述べたように、現像工程（S003）から評価工程（S005）までを同様に行う。
【００３５】
そして再び、エッチング選択比が変化したら、選択比変化修正マスク製造工程（S006）を行う。その際は、グレースケールマスク１に設定したエッチング選択比に対して、現在の選択比がどの程度変化しているかによって、新たに選択比変化修正マスクを製造し直す。
【００３６】
このように、本発明の実施の形態によるマイクロレンズアレイの製造方法によれば、グレースケールマスク１の再製作を行うこと無しに、多くの形状精度の良いマイクロレンズアレイを製造することができる。
【００３７】
また、本発明の製造方法の適用範囲において、マイクロレンズの形状に制限は無い。例えば、シリンドリカルレンズアレイや、自由曲面を有した光学素子アレイでも良い。
なお、シリンドリカルレンズアレイを製造する際、主グレースケールマスクや選択比変化修正マスクに、曲率を有する方向では一つのレンズの形状に対応するパターンを設ける必要があるが、曲率を有しない方向については、レンズ一つ分のパターンに対応するパターンを設ける必要が無い。曲率を有しない方向において、露光工程時にステップ・アンド・リピート法で露光領域をつなぎ合わせながら露光することで、シリンドリカルレンズを製造することができる。
【００３８】
または、マイクロレンズを製造する基板は、石英に限られず、蛍石でも良い。基板の材質によりエッチングガスを適宜変えることで適用すればよい。
更には、基板の両面にマイクロレンズアレイを製造する際に、本発明の製造方法を適用しても良い。
【００３９】
特に、同位置基板の対向する面に、配列方向が互いに直交するシリンドリカルレンズアレイを製造することで、擬似的にマイクロレンズの代替品となる。
ところで、このような本発明の製造方法によるシリンドリカルレンズアレイを用いた光学機器について説明する。
【００４０】
この光学機器の一例に、半導体製造に使用される縮小投影露光装置を例示して説明する。特に、本発明の一例における縮小投影露光装置は、光源から光を精度良いシリンドリカルレンズアレイで所定の空間に集光することができるので、光源の光の利用効率がよく、高い処理能力を発揮することができた。
【００４１】
次に、その縮小投影露光装置の概略構成図を使用して説明する。
図７は、本発明の実施の形態である縮小投影露光装置の光学系の概要を示す。図７において、レジストが塗布されたウエハＷの法線方向に沿ってＺ軸を、ウエハ面内において図７の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウエハ面内において図７の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。なお、図７では、照明光学装置が輪帯照明を行うように設定されている。
【００４２】
図７の縮小投影露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１１として、たとえば248nmの波長の光を供給するKrＦエキシマレーザー光源または193nmの波長の光を供給するArＦエキシマレーザー光源を備えている。光源１１からＺ方向に沿って射出されたほぼ平行な光束は、Ｘ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ１２ａおよび１２ｂからなるビームエキスパンダー１２に入射し、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。
【００４３】
整形光学系としてのビームエキスパンダー１２を介したほぼ平行な光束は、折り曲げミラー１３でＹ方向に偏向された後、回折光学素子１４を介して、アフォーカルズームレンズ１５に入射する。一般に、回折光学素子は、ガラス基板に露光光（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、回折光学素子１４は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、そのファーフィールド（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、回折光学素子１４を介した光束は、アフォーカルズームレンズ１５の瞳位置に円形状の光強度分布、すなわち円形状の断面を有する光束を形成する。
【００４４】
アフォーカルズームレンズ１５は、アフォーカル系（無焦点光学系）を維持しながら所定の範囲で倍率を連続的に変化させることができるように構成されている。アフォーカルズームレンズ１５を介した光束は、輪帯照明用の回折光学素子１６に入射する。アフォーカルズームレンズ１５は、回折光学素子１４の発散原点と回折光学素子１６の回折面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。そして、回折光学素子１６の回折面またはその近傍の面の一点に集光する光束の開口数は、アフォーカルズームレンズ１５の倍率に依存して変化する。
【００４５】
輪帯照明用の回折光学素子１６は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する機能を有する。
回折光学素子１６を介した光束は、ズームレンズ１７に入射する。ズームレンズ１７の後側焦点面の近傍には、マイクロフライアイレンズ１８を有する。マイクロフライアイレンズ１８は、光源側から順に、本発明の製造方法により製造されたマイクロシリンドリカルレンズからなる第１フライアイ部材１８ａと第２フライアイ部材１８ｂを有する。
【００４６】
マイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）１８の入射面（すなわち第１フライアイ部材１８ａの入射面）が位置決めされている。なお、マイクロフライアイレンズ１８は入射光束に基づいて多数光源を形成するオプティカルインテグレータとして機能する。
【００４７】
上述したように、回折光学素子１４を介してアフォーカルズームレンズ１５の瞳位置に形成される円形状の光強度分布からの光束は、アフォーカルズームレンズ１５から射出された後、様々な角度成分を有する光束となって回折光学素子１６に入射する。すなわち、回折光学素子１６は、角度光束形成作用を有するオプティカルインテグレータを構成している。一方、回折光学素子１６は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング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１６を介した光束は、ズームレンズ１７の後側焦点面に（ひいてはマイクロフライアイレンズ１８の入射面に）、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野を形成する。
【００４８】
マイクロフライアイレンズ１８の入射面に形成される輪帯状の照野の外径は、ズームレンズ１７の焦点距離に依存して変化する。このように、ズームレンズ１７は、回折光学素子１６とマイクロフライアイレンズ１８の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に結んでいる。マイクロフライアイレンズ１８に入射した光束は二次元的に分割され、マイクロフライアイレンズ１８の後側焦点面にはマイクロフライアイレンズ１８への入射光束によって形成される照野と同じ輪帯状の多数光源（以下、「二次光源」という）が形成される。
【００４９】
マイクロフライアイレンズ１８の後側焦点面に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、コンデンサー光学系１９の集光作用を受けた後、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。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、レジストが塗布されたウエハＷ上にマスクパターンの像を形成する。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウエハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウエハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。
【００５０】
なお、本発明におけるマイクロレンズアレイの製造方法は、これだけに限られず、石英基板や蛍石基板などに形成された形状を型として使用し、アクリル系樹脂などにより、反転形状を有するマイクロレンズアレイを製造する方法に適用しても構わない。この方法ではマイクロレンズアレイ一組当りのコストを低減することが可能となる。更に、石英基板や蛍石基板に形成された形状を母型とし、その母型の表面にメッキを形成するために必要な膜を蒸着法などにより成膜し、更にメッキ層を形成することで、型を得て、樹脂などにより型の反転形状ととなる形状を有するマイクロレンズアレイを製造することでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施の形態であるマイクロレンズアレイの製造工程を示すフローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態における製造方法の各工程における基板とレジストの断面形状を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるマイクロレンズアレイの製造方法において、マイクロレンズの中心からの距離毎にエッチング選択比を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるマイクロレンズアレイの製造方法において、使用するグレースケールマスクの概略構成図（ａ）とグレースケールマスクにより露光した結果得られる（ｂ）現像後のレジストの残膜分布、及び選択比変化修正マスクの概略構成図である。
【図５】本発明の実施の形態であるマイクロレンズアレイの製造方法において、エッチング選択比変化後、選択比変化修正マスクを使用しないで製造されたマイクロレンズの誤差分布を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態であるマイクロレンズアレイの製造方法の製造方法において、使用した選択比変化修正マスクの開口率分布である。
【図７】本発明の実施の形態の一例である縮小投影露光装置の光学系の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…グレースケールマスク、２…選択比変化修正マスク、１０１，２０１…開口、３…石英基板、４…レジスト、１１…光源、１２…ビームエキスパンダー、１３…折り返しミラー、１４，１６…回折光学素子、１５…アフォーカルズームレンズ、１７…ズームレンズ、１８…マイクロフライアイ、１９…コンデンサー光学系
【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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