【事件の表示】
　特許第３２０８８６３号「照明方法及び装置、露光方法、並びに半導体素子の製造方法」の請求項１、３ないし５、１０ないし１２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３２０８８６３号の請求項１、３ないし５、１０ないし１２に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続きの経緯
　 本件特許第３２０８８６３号は、平成４年９月４日に特許出願され、平成１３年７月１３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され、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１４年８月２６日に訂正請求がなされたものである。
２．訂正の適否
（１）　訂正の内容
　訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項３中の「前記フライアイ・インテグレータの前記光源手段側に所定の間隔を隔てて配置され、前記光源手段からの照明光を拡散する拡散手段」を「前記フライアイ・インテグレータの前記光源手段側の直前の領域に所定の間隔を隔てて配置され、前記光源手段からの照明光を拡散するピッチがランダムの位相型の回折格子」と訂正する。
　訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の請求項１０中の「前記オプティカルインテグレータの光源側の位置に配置された拡散手段を用いて」を「前記オプティカルインテグレータの光源側の直前の領域に配置されたピッチがランダムの位相型の回折格子を用いて」と訂正する。
　訂正事項ｃ
　明細書の段落【００１０】の「フライアイ・インテグレータ（１６）のその光源手段側に所定の間隔を隔てて配置され、その光源手段からの照明光を拡散する拡散手段（３８）」を「フライアイ・インテグレータ（１６）のその光源手段側の直前の領域に所定の間隔を隔てて配置され、その光源手段からの照明光を拡散するピッチがランダムの位相型の回折格子」と訂正し、同明細書の段落【００１６】の「例えば図６に示すように、すりガラス板等の拡散手段（３８）を配置している。この拡散手段（３８）により」を「例えば図６の拡散手段（３８）の位置に、拡散手段としてのピッチがランダムの位相型の回折格子を配置している。この拡散手段により」と訂正し、同明細書の段落【００３６】の「拡散手段により」を「拡散手段としてのピッチがランダムの位相型の回折格子により」と訂正する。
　訂正事項ｄ
　明細書の段落【００１０】の「そのオプテイカルインテグレータの光源側の位置に配置された拡散手段（３８）」を「そのオプテイカルインテグレータの光源側の直前の領域に配置されたピッチがランダムの位相型の回折格子」と訂正する。
（２）　訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　訂正事項ａについて
　上記訂正事項ａについては、本件特許請求の範囲の請求項３に記載された「前記フライアイ・インテグレータの前記光源手段側に所定の間隔を隔てて配置され、前記光源手段からの照明光を拡散する拡散手段」を、下位概念である「前記フライアイ・インテグレータの前記光源手段側の直前の領域に所定の間隔を隔てて配置され、前記光源手段からの照明光を拡散するピッチがランダムの位相型の回折格子」と訂正するものであるから、特許請求の範囲の減縮にあたる。
　この訂正後の請求項３の第１の限定事項「前記光源手段側の直前の領域に所定の間隔を隔てて配置され」は、本件の願書に添付した明細書の【００１１】段落の記載「フライアイ・インテグレータ１６の光源側に配置された透過率分布調整部材１４におけるレンズエレメント１７−１〜１７−３の直前の領域には、それぞれ所定の透過率分布のフィルターエレメント１５−１〜１５−３が形成されている。」及び同明細書の訂正前の【００１６】段落の記載「次に、本発明の第２の照明装置では、第１の照明装置における透過率分布調整部材（１４）の代わりに、例えば図６に示すように、すりガラス板等の拡散手段（３８）を配置している。」に基づいている。
　また、訂正後の請求項３の第２の限定事項「ピッチがランダムの位相型の回折格子」は、同明細書の【００３３】段落の記載「なお、すりガラス板３８の代わりに例えばピッチがランダムの位相型の回折格子等を使用することができる。」に基づいている。
　従って、上記訂正事項ａは、願書に添付した明細書又は図面に記載し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し又は変更するものでもない。
　訂正事項ｂについて
　上記訂正事項ｂについては、本件特許請求の範囲の請求項１０に記載された「前記オプテイカルインテグレータの光源側の位置に配置された拡散手段を用いて」を下位概念である「前記オプテイカルインテグレータの光源側の直前の領域に配置されたピッチがランダムの位相型の回折格子を用いて」と訂正するものであるから、特許請求の範囲の減縮にあたる。
。この訂正後の請求項１０の第１の限定事項「光源側の直前の領域に配置され」は、上記訂正事項ａの訂正と同じく本件の願書に添付した明細書の【００１１】段落の記載及び同明細書の訂正前の【００１６】段落の記載に基づいている。
　また、訂正後の請求項１０の第２の限定事項「ピッチがランダムの位相型の回折格子」は、上記訂正事項ａの訂正と同じく同明細書の【００３３】段落の記載に基づいている。
　従って、上記訂正事項ｂは、願書に添付した明細書又は図面に記載し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し又は変更するものでもない。
　訂正事項ｃについて
　上記訂正事項ｃについては、特許請求の範囲の請求項３の訂正に伴い、特許請求の範囲の記載と発明の詳細な説明の記載との整合を図るために、願書に添付した明細書の【００１０】、【００１６】及び【００３６】段落の対応する記載を訂正したものである。
　従って、訂正事項ｃは、明りょうでない記載の釈明にあたり、また、訂正事項ｃは、願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内のものであり、かつ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。
　訂正事項ｄについて
　上記訂正事項ｄについては、特許請求の範囲の請求項１０の訂正に伴い、特許請求の範囲の記載と発明の詳細な説明の記載との整合を図るために、願書に添付した明細書の【００１０】段落の対応する記載を訂正したものである。
　従って、訂正事項ｄは、明りょうでない記載の釈明にあたり、また、訂正事項ｃは、願書に添付した明細書に記載した事項の範囲内のものであり、かつ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）　むすび
　上記訂正事項ａ〜ｃは、上記（２）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項ただし書及び同条第２項の規定に適合する。
　従って、当該請求を認める。
３．特許異議申立てについての判断
（１）　申立て理由の概要
　異議申立人キャノン株式会社は、請求項３、４、１０〜１２に係る各発明は、甲第１号証、甲第２号証及び甲第３号証記載の発明とそれぞれ同一である。
　よって、本件請求項３、４、１０〜１２に係る特許は、特許法第２９条第１項第３号に該当する発明に対してなされたものであるから、本件請求項３、４、１０〜１２に係る特許を取り消すべきと主張している。
　本件請求項１、５及び１０に係る発明の特許は、異議申立人キャノン株式会社が提出した異議申立書記載の理由で不備のため、特許法第３６条に規定する要件を満たさない発明に対してされたものであるから、１、５及び１０に係る特許を取り消すべきと主張している。
（２）本件の請求項１、３〜５及び１０〜１２に係る発明
　上記２．で示したように上記訂正が認められるから、本件の請求項１、３〜５及び１０〜１２に係る発明は、上記訂正請求に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１、３〜５及び１０〜１２に記載されたとおりのものである。
（３）刊行物等
　異議申立人キャノン株式会社が証拠として提示した刊行物には、それぞれ、以下のような発明が記載されている。
　刊行物１：特開昭５９−７３５９号公報（甲第１号証）
　甲第１号証には、第２頁右下欄第１１行〜第２０行に「多光束形成光学素子とは互いにその焦点位置に配置された正レンズの１対を二次元的に多数並べた配列あるいは多数の正もしくは負レンズを要素とする蝿の目レンズ、…、拡散板あるいは指向性の強い拡散素子などを含み、」と記載されている。
　また、甲第１号証には、第３頁右上欄第１３行〜第１６行に、「１３は第２の集光性コリメーターレンズで、その一方の焦点位置は多光束形成光学素子１０の二次光源面４に一致し、他の焦点位置は物体面ｅに一致する。」と記載されている。
　更に、甲第１号証には、第３頁左下欄第１行〜同ページ右下欄第１３行に、光源１から照明光を導く旨、及び多光束形成光学素子１０からの光を集光性コリメーターレンズ１３を介して物体面ｅに導く旨、多光束形成光学素子５が多光束形成光学素子１０の均一に照明して照度分布の均一化を図っている旨記載されている。
　刊行物２：特開平４−１９６２８０号公報（甲第２号証）
　甲第２号証の第３頁左下欄第１２行〜第１７行目に「第１図において、１は照明光源であるパルス発光のエキシマレーザであり、…２はエキシマレーザ１から射出されるエキシマレーザ光の光量分布を均一化する拡散板であり、」と記載されている。
　また、甲第２号証には、第４頁左上欄第８行〜第１９行目に「第１図において、７は光ファイバ束３’から拡がりを持って射出されたエキシマレーザ光を平行光にするレンズ、８は光ファイバ束３’により導かれたエキシマレーザ光を多重化するはえの目レンズであり、これらレンズ７とハエの目レンズ８とによりエキシマレーザ光を空間的に一様化する均質化手段が構成されている。９は均質化手段により空間的に一様にされたエキシマレーザ光を集光するコンデンサーレンズ、１０はコンデンサーレンズ９により照明されるレチクル、１１はレチクル１０のパターンをウエハ１２に投影する投影レンズである。」と記載されている。
　更に、甲第２号証には、第４頁右上欄第２行〜右下欄第２行目に、「エキシマレーザ１から波長を狭帯域化したエキシマレーザ光（ＫｒＦ、波長２４８ｎｍ、帯域幅３ｐｍ）を射出する。この指向性の強いエキシマレーザ光を拡散板２で散乱させて拡げ、光量分布を均一化し、…、このコヒーレンシイが低下したエキシマレーザ光を分岐した各光ファイバ束３’の射出側の円形形状部分から射出させ、レンズ７により平行光にし、はえの目レンズ８に入射させて多重化を行い、均一化する。このはえの目レンズ８においても光学収差の存在によりコヒーレントなエキシマレーザ光をインコヒーレントにすることができる。そして、コンデンサーレンズ９によりレチクル１０を一様に照明し、レチクル１０上のパターンを投影レンズ１１によりウエハ１２上に投影する。」と記載されている。
　刊行物３；実願昭６３−１３２２１５号（実開平２−５２４２８号）のマイクロフィルム（甲第３号証）
　甲第３号証には、第３頁第１１行〜第２０行において、「照明光学系１と、コンデンサレンズ２と、パターンマスクであるレチクル３と、対物レンズ４とから主として構成されている。照明光学系１からの光は、コンデンサレンズ２によって集められ、レチクル３に照射される。そしてレチクル３上のパターンは、対物レンズ４によって投影面５に結像される。第５図は従来の照明光学系１の構成を示し、光源６と、反射鏡７、８と、フライズ・アイ・レンズ９とから主として構成されている。」と記載されている。
　甲第３号証には、第７頁第６行〜第７行において、「なお第５図に示す符号と同じ符号を付した部分は、同一又は対応する部分を示す。」と記載されている。
　また、甲第３号証には、第９頁第１３行〜第１７行において、「第４図に示すように光源６から出た光を、拡散板１４に通過させるようにしてもよい。拡散板１４の通過により光の空間的位相を、ランダムにシフトされるとともに、空間的に偏向される。」と記載されている。
（４）　対比・判断
　本件請求項３に係る発明が、「フライアイ・インテグレータの前記光源手段側の直前の領域に所定の間隔を隔てて配置され、前記光源手段からの照明光を拡散するピッチがランダムの位相型の回折格子とを有し、
　前記フライアイ・インテグレータを構成する各小レンズによる前記被照明物体面上での照度分布をそれぞれ一様にした」構成（以下、「本件請求項３に係る発明の特徴的構成」という。）を有するのに対し、甲第１号証〜甲第３号証に記載された発明は、いずれも、本件請求項３に係る発明の特徴的構成について記載又は当該記載を示唆をするものではない。
　従って、本件請求項３に係る発明は、甲第１号証〜甲第３号証に記載された発明ではない。
　本件請求項３に係る発明を引用する本件請求項４に係る発明は、本件請求項３に係る発明の特徴的構成を有するから、本件請求項３に係る発明と同様に、甲第１号証〜甲第３号証に記載された発明は、いずれも、本件請求項３に係る発明の特徴的構成について記載又は当該記載を示唆をするものではない。
　従って、本件請求項４に係る発明は、甲第１号証〜甲第３号証に記載された発明ではない。
　本件請求項１０に係る発明が、「オプテイカルインテグレータの光源側の直前の領域に配置されたピッチがランダムの位相型の回折格子を用いて、前記オプテイカルインテグレータを構成する個々の小レンズに入射する照明光の分布をそれぞれ所定の分布に設定して、
　前記オプティカルインテグレータを構成する各小レンズに対応する前記被照明物体面上での照度分布をそれぞれ一様にする工程とを有する」構成（以下、「本件請求項１０に係る発明の特徴的構成」という。）を有するのに対し、甲第１号証〜甲第３号証に記載された発明は、いずれも、本件請求項１０に係る発明の特徴的構成について記載又は当該記載を示唆をするものではない。
　従って、本件請求項１０に係る発明は、甲第１号証〜甲第３号証に記載された発明ではない。
　本件請求項１０に係る発明を引用する本件請求項１１及び１２に係る発明は、本件請求項１０に係る発明の特徴的構成を有するから、本件請求項１０に係る発明と同様に、甲第１号証〜甲第３号証に記載された発明は、いずれも、本件請求項１０に係る発明の特徴的構成について記載又は当該記載を示唆をするものではない。
　従って、本件請求項１１及び１２に係る発明は、甲第１号証〜甲第３号証に記載された発明ではない。
（５）　第３６条違反について
　異議申立人キャノン株式会社が提出した異議申立書記載の理由の要旨は次のとおりである。
　ａ．本件請求項１には「小レンズに入射する照明光の透過率分布をそれぞれ所定の分布に設定する」という記載があるが、「照明光の透過率分布」は技術的に明確ではない。
　ｂ．本件請求項５及び１０には、それぞれ、「小レンズに入射する照明光の分布をそれぞれ所定の分布に設定して」という記載がある。しかし、単に、照明光の「分布」は広すぎて不明確であると共に、「照明光の分布」は上述の理由と同様に技術的にも明確ではない。
　第３６条違反についての検討
　上記ａについて検討すると、「本件請求項１中の「照明光の透過率分布」とは、本件請求項１にて明確に記載されているように、フライアイ・インテグレータを構成する各小レンズに対してそれぞれ照明光が入射するときに、透過率分布調整部材により各照明光にそれぞれ設定される所定の透過率分布を意味している。
　さらに、本件の願書に添付された明細書の実施例欄中の段落【００２２】及びそれに対応する図２及び図４には、本件請求項１の「透過率分布調整部材」に対応するパターンドフイルター板１４中のフィルターエレメント１５−３，１５−８，１５−１４（それぞれフライアイ・インテグレータ１６のレンズエレメント１７−３，１７−８，１７−１４の直前に位置している）のＺ軸に沿う透過率Ｔの分布の一例が記載されており、その透過率Ｔの分布が本件請求項１中の「照明光の透過率分布」の具体例である」（平成１４年８月２６日付意見書第１０頁第１９行〜同頁第２９行）から、技術的に不明確ではない。
　上記ｂについて検討すると、「（２−１）本件の請求項５の照明光の「分布」は、「透過率分布調整部材」で設定されるものであるため、その照明光の「分布」は、実質的に照明光の「透過率分布」を意味することになり、その記載は広すぎることはないと共に、技術的に明確であると思料する。
　一方、本件請求項１０に対応する実施例は、本件の願書に添付された明細書の実施例欄の段落【００３２】、【００３３】及び図６に記載された第３実施例である。これに関して、同実施例欄の第１実施例及び第２実施例の記載（例えば段落【００２１】及び【００３１】）では「透過率分布」という表現が使用されているのに対して、同実施例欄の第３実施例の記載（例えば段落【００３３】）では、「照明光の分布」という表現が使用されているのは、第３実施例のようにピッチがランダムの位相型の回折格子のような拡散手段を用いる場合には、「透過率分布調整部材」を用いる場合とは異なって、必ずしも照明光の透過率分布のみではなく、照明光の位相分布をも含む広い概念の分布が設定されることを前提としている。
　従って、本件請求項１０の照明光の「分布」には、単なる透過率分布のみではなく位相分布も含まれることになるが、これは本件の明細書の発明の詳細な説明欄にも実質的に記載されている事項である。
（２−２）本件請求項５及び１０の「照明光の分布」とは、それぞれ本件の請求項５及び請求項１０にて明確に記載されているように、オプテイカルインテグレータを構成する各小レンズに対し照明光を入射させるときに、各小レンズに対応する被照明物体面上での照度分布がそれぞれ一様になるように、各小レンズに入射する照明光に対してそれぞれ設定される分布を意味している」（平成１４年８月２６日付意見書第１１頁第６行〜同頁第２７行）から、技術的に不明確ではない。
　そうすると、訂正後の請求項１、５及び１０は、特許法第３６条第６項第２号の規定に違反しているものではない。
（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１、３〜５及び１０〜１２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１、３〜５及び１０〜１２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１、３〜５及び１０〜１２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１５年７月２３日（２００３．７．２３）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
照明方法及び装置、露光方法、並びに半導体素子の製造方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　ほぼ平行光束の照明光を供給する光源手段と、
　該光源手段からの照明光の光路中に配置されそれぞれ集光点を形成して被照明物体面を重量的に照明する複数の小レンズよりなるフライアイ・インテグレータと、
　該フライアイ・インテグレータの入射面と前記被照明物体面とをほぼ共役にし該フライアイ・インテグレータからの光束を前記被照明物体面に導くコンデンサーレンズと、
　前記フライアイ・インテグレータの前記光源手段側に所定の間隔を隔てて配置され、前記フライアイ・インテグレータを構成する個々の小レンズに入射する照明光の透過率分布をそれぞれ所定の分布に設定する透過率分布調整部材とを有し、
　前記フライアイ・インテグレータを構成する各小レンズによる前記被照明物体面上での照度分布をそれぞれ一様にしたことを特徴とする照明装置。
　【請求項２】　前記透過率分布調整部材を、前記光源手段からの照明光の光路に沿って移動自在に配置したことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
　【請求項３】　ほぼ平行光束の照明光を供給する光源手段と、
　該光源手段からの照明光の光路中に配置されそれぞれ集光点を形成して被照明物体面を重畳的に照明する複数の小レンズよりなるフライアイ・インテグレータと、
　該フライアイ・インテグレータの入射面と前記被照明物体面とをほぼ共役にし該フライアイ・インテグレータからの光束を前記被照明物体面に導くコンデンサーレンズと、
　前記フライアイ・インテグレータの前記光源手段側
の直前の領域
ピッチがランダムの位相型の回折格子
　前記フライアイ・インテグレータを構成する各小レンズによる前記被照明物体面上での照度分布をそれぞれ一様にしたことを特徴とする照明装置。
　【請求項４】　請求項１、２、又は３に記載の照明装置を用いて前記被照明物体面としてのレチクルのパターン形成面を照明し、前記レチクルのパターンを転写する工程を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
　【請求項５】　被照明物体面とほぼ共役な入射面を持つオプティカルインテグレータへ光源手段からの照明光を導く工程と、
　前記オプティカルインテグレータからの光をコンデンサーレンズを介して前記被照明物体面へ導く工程と、
　前記オプティカルインテグレータの光源側の位置に配置された透過率分布調整部材を用いて、前記オプティカルインテグレータを構成する個々の小レンズに入射する照明光の分布をそれぞれ所定の分布に設定して、前記オプティカルインテグレータを構成する各小レンズに対応する前記被照明物体面上での照度分布をそれぞれ一様にする工程とを有することを特徴とする照明方法。
　【請求項６】
　前記オプティカルインテグレータへ光源手段からの照明光を導く工程は、前記照明光を前記オプティカルインテグレータへ導く前に、前記照明光を第１及び第２の多面体プリズムへ導く工程を有することを特徴とする請求項５に記載の照明方法。
　【請求項７】　前記第１及び第２の多面体プリズムは、四角錐型プリズムであることを特徴とする請求項６に記載の照明方法。
　【請求項８】　前記オプティカルインテグレータへ光源手段からの照明光を導く工程は、前記照明光を前記オプティカルインテグレータへ導く前に、光軸を中心として光軸の周囲に４個の光束に前記照明光を分割する工程を有することを特徴とする請求項５に記載の照明方法。
　【請求項９】　前記４個の光束に前記照明光を分割する工程は、第１及び第２の四角錐型プリズムを用いることを特徴とする請求項８に記載の照明方法。
　【請求項１０】　被照明物体面とほぼ共役な入射面を持つオプティカルインテグレータへ光源手段からの照明光を導く工程と、
　前記オプティカルインテグレータからの光をコンデンサーレンズを介して前記被照明物体面へ導く工程と、
　前記オプティカルインテグレータの光源側の
直前の領域
ピッチがランダムの位相型の回折格子
　【請求項１１】　請求項５〜１０の何れか一項に記載の照明方法を用いて前記被照明物体面としてのレチクルのパターン形成面を照明し、前記レチクルのパターンを転写する工程を有することを特徴とする半導体素子の製造方法。
　【請求項１２】　請求項５〜１０の何れか一項に記載の照明方法を用いて前記被照明物体面としてのレチクルのパターン形成面を照明し、前記レチクルのパターンを転写することを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は光学照明装置に関し、特に所謂フライアイ・インテグレータを有する照明装置に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　従来より半導体素子、特に超ＬＳＩ等の高集積度の半導体素子を製造するための露光装置において、フライアイレンズよりなるオプティカルインテグレータ（所謂フライアイ・インテグレータ）を有する照明装置が使用されている。斯かる照明装置の一例は、例えば米国特許第３，２９６，９２３号に開示されているように、光源、楕円鏡、コールドミラー、発散性コリメーションレンズ、２個のフライアイレンズ及び収斂性コリメーションレンズより構成されて、被照明物体面をほぼ均一な照度で照明するものである。このようにフライアイレンズを用いることによって、フライアイレンズの個数に相当する数の２次光源が形成され、これらにより被照明物体面を複数の方向から重畳的に照明することができ、被照明物体面上での照度分布の不均一性を数％以下にすることができる。
　【０００３】
　また、最近は超ＬＳＩ等の一層の高集積化に伴い、回路パターンの良好な焼付露光に要求される照明光には、より優れた照度均一性が望まれている。そこで、特開昭６４−４２８２１号公報において、所謂パターンドフィルターを用いてより優れた照度均一性を得ると共に、使用されるレチクルやウエハに応じて最適な照明状態を維持し得る照明装置が提案されている。
　図７（ａ）は従来のパターンドフィルターを用いた照明装置の要部を示し、この図７（ａ）において、１はフライアイ・インテグレータであり、フライアイ・インテグレータ１はレンズエレメント２−１，２−２，２−３，‥‥を束ねて形成されている。フライアイ・インテグレータ１の光源側にパターンドフィルター板３が配置され、パターンドフィルター板３の内の、例えばレンズエレメント２−２に対応する領域の中央に遮光部４が形成されている。
　【０００４】
　そして、図示省略された光源から射出されたほぼ平行光束よりなる照明光ＩＬがパターンドフィルター板３を透過してフライアイ・インテグレータ１に入射し、フライアイ・インテグレータ１の後側（被照明物体側）焦点面に各レンズエレンメントに対応して形成された多数の２次光源からの光が、コンデンサーレンズ５により重畳されてレチクルのパターン形成面等の被照明物体面６上に照射される。この場合、被照明物体面６の図７（ａ）の紙面に平行な方向にＺ軸を取ると、フライアイ・インテグレータ１のレンズエレメント２−１及び２−３からの照明光の被照明物体面６上での照度分布ＩＤは、それぞれ例えば図７（ｂ）の分布７Ａ及び７Ｃのようになる。
　【０００５】
　一方、フライアイ・インテグレータ１の中央のレンズエレメント２−２の前には遮光部４が形成されているので、レンズエレメント２−２からの照明光の被照明物体面６上での照度分布ＩＤは、例えば図７（ｂ）の分布７Ｂのように光軸の付近が落ち込む特性となる。従って、３個のレンズエレメント２−１〜２−３からの照明光の全体の照度分布は例えば図７（ｂ）の平坦な分布８となる。即ち、パターンドフィルター方式は、フライアイ・インテグレータ１の所定のレンズエレメントからの照明光の照度分布を適度に変形することにより、全体としての照度分布の均一性を向上させるものである。
　【０００６】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながら、上記の如き従来の技術に於いては、フライアイ・インテグレータを構成する多数のレンズエレメントの内の極一部に対してのみ遮光部を設けていた為、照度均一性の改善には有効であっても、被照明物体の照明位置によって照明光のコヒーレンス度が変化するという不都合があった。具体的に図７（ａ）の例では、被照明物体面６上の照明領域ＺＢでは通常の照明光が照射されているが、照明領域ＺＡでは、パターンドフィルター板３上の遮光部４によりレンズエレメント２−２からの照明光が遮光される。従って、照明領域ＺＡでは輪帯照明に近い照明が行われていることになり、照明領域ＺＡとＺＢとで照明光のコヒーレンス度が異なっている。
　【０００７】
　仮に、その被照明物体面６のパターンの像を図示省略した投影光学系により感光基板上に投影するものとすると、そのように照明光のコヒーレンス度が変化すると、投影光学系の入射瞳面（フーリエ変換面）内での光量分布が変わるので、パターンドフィルタ板３の遮光部４のパターンによって結像特性が変化してしまうという不都合がある。
　これに関して、フライアイ・インテグレータを照明装置の光軸方向に多段に配置して照度均一性及びコヒーレンス度の均一性をより向上することができる照明装置が提案されているが、このような構成では照明装置が全体として大きくなるという不都合がある。
　【０００８】
　本発明は斯かる点に鑑み、装置全体を大型化することなく且つ被照明物体面でのコヒーレンス度の均一性を悪化させることなく、被照明物体面での照度均一性を良好にできるようにすることを目的とする。
　【０００９】
　【課題を解決するための手段】
　本発明による第１の照明装置は、例えば図２に示す如く、ほぼ平行光束の照明光を供給する光源手段（９，１０，１１，１２）と、この光源手段からの照明光の光路中に配置されそれぞれ集光点を形成して被照明物体面（２０）を重畳的に照明する複数の小レンズよりなるフライアイ・インテグレータ（１６）と、フライアイ・インテグレータ（１６）の入射面と被照明物体面（２０）とをほぼ共役にしフライアイ・インテグレータ（１６）からの光束を被照明物体面（２０）に導くコンデンサーレンズ（１９）と、フライアイ・インテグレータ（１６）のその光源手段側に所定の間隔を隔てて配置され、フライアイ・インテグレータ（１６）を構成する個々の小レンズに入射する照明光の透過率分布をそれぞれ所定の分布に設定する透過率分布調整部材（１４）とを有し、フライアイ・インテグレータ（１６）を構成する各小レンズによる被照明物体面（２０）上での照度分布をそれぞれ一様にしたものである。
　【００１０】
　この場合、透過率分布調整部材（１４）を、その光源手段からの照明光の光路に沿って移動自在に配置することが望ましい。
　また、本発明による第２の照明装置は、例えば図６に示すように、ほぼ平行光束の照明光を供給する光源手段（９，１０，１１，１２）と、この光源手段からの照明光の光路中に配置されそれぞれ集光点を形成して被照明物体面（２０）を重畳的に照明する複数の小レンズよりなるフライアイ・インテグレータ（１６）と、フライアイ・インテグレータ（１６）の入射面と被照明物体面（２０）とをほぼ共役にしフライアイ・インテグレータ（１６）からの光束を被照明物体面（２０）に導くコンデンサーレンズ（１９）と、フライアイ・インテグレータ（１６）のその光源手段側
の直前の領域
ピッチがランダムの位相型の回折格子
　また、本発明による半導体素子の製造方法は、本発明の照明装置を用いてその被照明物体面としてのレチクルのパターン形成面を照明し、そのレチクルのパターンを転写する工程を有するものである。
　次に、本発明の第１の照明方法は、被照明物体面とほぼ共役な入射面を持つオプティカルインテグレータ（１６）へ光源手段（９，１０，１１，１２）からの照明光を導く工程と、そのオプティカルインテグレータからの光をコンデンサーレンズ（１９）を介してその被照明物体面へ導く工程と、そのオプティカルインテグレータの光源側の位置に配置された透過率分布調整部材（１４）を用いて、そのオプティカルインテグレータを構成する個々の小レンズに入射する照明光の分布をそれぞれ所定の分布に設定して、そのオプティカルインテグレータを構成する各小レンズに対応するその被照明物体面上での照度分布をそれぞれ一様にする工程とを有するものである。
　また、本発明の第２の照明方法は、被照明物体面とほぼ共役な入射面を持つオプティカルインテグレータ（１６）へ光源手段（９，１０，１１，１２）からの照明光を導く工程と、そのオプティカルインテグレータからの光をコンデンサーレンズ（１９）を介してその被照明物体面へ導く工程と、そのオプティカルインテグレータの光源側の
直前の領域
ピッチがランダムの位相型の回折格子
　また、本発明の別の半導体素子の製造方法は、本発明の照明方法を用いてその被照明物体面としてのレチクルのパターン形成面を照明し、そのレチクルのパターンを転写する工程を有するものである。
　また、本発明の露光方法は、本発明の照明方法を用いてその被照明物体面としてのレチクルのパターン形成面を照明し、そのレチクルのパターンを転写するものである。
　【００１１】
　【作用】
　斯かる本発明の第１の照明装置の原理につき図１を参照して説明する。図１（ａ）は第１の照明装置に対応する照明装置の要部を示し、この図１（ａ）に示すように、フライアイ・インテグレータ１６は３個のレンズエレメント１７−１〜１７−３より構成されているものとする。フライアイ・インテグレータ１６の光源側に配置された透過率分布調整部材１４におけるレンズエレメント１７−１〜１７−３の直前の領域には、それぞれ所定の透過率分布のフィルターエレメント１５−１〜１５−３が形成されている。
　【００１２】
　この場合、本発明では、先ずフィルターエレメント１５−１の透過率分布は、フィルターエレメント１５−１を透過した後に、レンズエレメント１７−１から射出されてコンデンサーレンズ１９により被照明物体２０上に照射される照明光の照度分布が、図１（ｂ）の分布２１Ａのように均一になるように定める。同様に、レンズエレメント１７−２及び１７−３から射出されてコンデンサーレンズ１９により被照明物体面２０上に照射される照明光の照度分布が、それぞれ図１（ｂ）の分布２１Ｂ及び２１Ｃのように均一になるように、フィルターエレメント１５−２及び１５−３の透過率分布を定める。これにより、被照明物体面２０上の全体の照明光の照度分布は、図１（ｂ）の分布２２で示すように均一になる。しかも、図１（ａ）において、被照明物体面２０上の異なる観測領域ＺＡ及びＺＢにおいては、それぞれレンズエレメント１７−１〜１７−３より等しい量の照明光を受けているので、コヒーレンス度も等しくなっている。
　【００１３】
　即ち、本発明では、フライアイ・インテグレータ１６を構成する全てのレンズエレメントに対して補正をかけることにより、各レンズエレメントからの被照明物体面２０上への照明光の照度分布をそれぞれ均一にしている。この場合、フライアイ・インテグレータ１６の各レンズエレメントからの照明光の被照明物体面２０上の異なる像高位置への寄与度は等しい。従って、仮に被照明物体面２０の像を投影光学系を介して感光基板上に投影するものとすると、像高変位に対する投影光学系の入射瞳面（フーリエ変換面）内の光量分布の変化は小さく、装置を大型化することなく結像に寄与するコヒーレンス度の像面での変化をも小さく抑えることができる。
　【００１４】
　これに対して、従来のパターンドフィルター方式の照明装置では、図７（ａ）に示すように、フライアイ・インテグレータ１の特定のレンズエレメント２−２による被照明物体６上での照度分布を変形させて、全体の照度分布を均一にしているので、コヒーレンス度の均一性が悪化する場合がある。
　【００１５】
　また、透過率分布調整部材（１４）を、その光源手段からの照明光の光路に沿って移動自在に配置した場合には、被照明物体面（２０）上での照度分布がより一様になるように且つ被照明物体面（２０）上でのコヒーレンス度がより一様になるように透過率分布調整部材（１４）の位置を調整することにより、結像特性を最良の状態に設定することができる。
　【００１６】
　次に、本発明の第２の照明装置では、第１の照明装置における透過率分布調整部材（１４）の代わりに、例えば図６
の拡散手段（３８）の位置に、拡散手段としてのピッチがランダムの位相型の回折格子
　【００１７】
　【実施例】
　以下、本発明の第１実施例につき図２〜図４を参照して説明する。
　図２は本実施例の照明装置の概略構成を示し、この図２において、９は超高圧の水銀ランプであり、水銀ランプ９からの照明光ＩＬは楕円鏡１０で反射されてコールドミラー１１によって反射された後、楕円鏡１０の第２焦点上に集光される。その後発散した照明光は、コリメーションレンズ１２によって平行光束に変換された後に、干渉フィルター板１３及びパターンドフィルター板１４を経てフライアイ・インテグレータ１６に入射する。干渉フィルター板１３は、コリメーションレンズ１２から射出された照明光ＩＬの内の所望の波長域の光束のみをパターンドフィルター板１４側に透過させる。パターンドフィルター板１４は、石英ガラス等よりなる透明な平行平面板上にフライアイ・インテグレータ１６を構成する各レンズエレメントに対応した多数のフィルターエレメントを形成したものである（詳細後述）。
　【００１８】
　フライアイ・インテグレータ１６の後側（コンデンサーレンズ側）焦点面の近傍には、フライアイ・インテグレータ１６を構成する多数のレンズエレメントの個数と等しい数の２次光源が形成される。これら２次光源からの光束は反射ミラー１８で反射された後に、収斂性のコンデンサーレンズ１９によって集光されて重畳的にレチクルのパターン形成面に対応する被照明物体面２０上に導かれる。そして、被照明物体面２０上に配置されたレチクルのパターンが図示無き投影光学系によってウエハ面上に投射される。
　【００１９】
　次に本例のパターンドフィルター板１４及びフライアイ・インテグレータ１６の構成につき説明する。先ず図２に示すように、フライアイ・インテグレータ１６は断面が四角形状の多数のレンズエレメント１７−３，１７−８，１７−１４，‥‥を束ねて構成されており、その入射光側レンズ面１６ａの後側焦点はほぼ射出光側レンズ面１６ｂの位置にあり、射出光側レンズ面１６ｂの前側焦点は入射光側レンズ面１６ａの位置にある。このため、フライアイ・インテグレータ１６に入射する平行光束は、各レンズエレメントの射出光側レンズ面１６ｂの近傍に集光され、フライアイ・インテグレータ１６の射出面近傍には、レンズエレメントの個数に等しい数の２次光源が形成される。
　【００２０】
　各レンズエレメントの射出光側レンズ面１６ｂは、各２次光源に対してフィールドレンズとして機能し、コンデンサーレンズ１９によりフライアイ・インテグレータ１６の入射面が被照明物体面２０とほぼ共役に構成されている。従って、フライアイ・インテグレータ１６の射出面近傍に形成される多数の２次光源からの光束がそれぞれ被照明物体面２０上を照明することにより、被照明物体面２０は重畳的に均一に照明される。
　また、フライアイ・インテグレータ１６の射出面近傍に形成される多数の２次光源の像がコンデンサーレンズ１９により、図示無き投影光学系の入射瞳面上に投影され、所謂ケーラー照明によってウエハ面においても均一な照明が行われる。
　【００２１】
　図３は、パターンドフィルター１４とフライアイ・インテグレータ１６とを干渉フィルター板１３側（入射光側）から見た正面図であり、この図３において、パターンドフィルター１４の内部のフライアイ・インテグレータ１６の各レンズエレメントの直前の領域にそれぞれフィルターエレメント１５−１，１５−２，１５−３，‥‥を形成する。これらフィルターエレメント１５−１，１５−２，‥‥の透過率分布は、フライアイ・インテグレータ１６中の対応するレンズエレメントを透過した照明光の被照明物体面２０上での照度分布がそれぞれ均一になるように設定する。従って、フィルターエレメント１５−１，１５−２，‥‥の透過率分布は、フライアイ・インテグレータ１６中の対応するレンズエレメントの特性及び水銀ランプ９からの照明光の分布特性に応じてそれぞれ独立に設定される。
　【００２２】
　より具体的に説明するに、図２の紙面に平行にフライアイ・インテグレータ１６を横切る方向にＺ軸をとり、図２のフライアイ・インテグレータ１６の３個のレンズエレメント１７−３，１７−８及び１７−１４の直前に、それぞれ図３のパターンドフィルター板１４中のフィルターエレメント１５−３，１５−８及び１５−１４が位置するものとする。この場合、一例として、フィルターエレメント１５−３，１５−８及び１５−１４のＺ軸に沿う透過率Ｔの分布は、それぞれ図４（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に示すようにする。これにより、図２のフライアイ・インテグレータ１６のレンズエレメント１７−３，１７−８及び１７−１４から射出されてコンデンサーレンズ１９により被照明物体面２０上に照射される照明光の照度分布はそれぞれ独立に均一になる。
　【００２３】
　同様に、フライアイ・インテグレータ１６の他のレンズエレメントから射出されてコンデンサーレンズ１９により被照明物体面２０上に照射される照明光の照度分布もそれぞれ均一になる。これにより、フライアイ・インテグレータ１６からの照明光により被照明物体面２０は全体として均一な照度分布で照明される。しかも、被照明物体面２０上の異なる点においては、それぞれフライアイ・インテグレータ１６の各レンズエレメントからの照明光をほぼ等しい量だけ受光するため、被照明物体面２０上での照明光のコヒーレンス度は均一である。これにより投影光学系の結像特性が良好に維持される。
　【００２４】
　なお、フライアイ・インテグレータ１６の各レンズエレメントからの照明光の被照明物体面２０上での照度分布をそれぞれ均一にすればよいので、照度ムラを生じていないレンズエレメントの入射側には当然にフィルターエレメントを配置しなくともよい。但し、そのような照度ムラの無いレンズエレメントの入射側に光量変化のない（透過率分布が一定の）フィルターエレメントを配置しても良いことは言うまでもない。
　【００２５】
　また、図２において、パターンドフィルター板１４を図示省略した駆動装置で移動できるように支持して、パターンドフィルター板１４とフライアイ・インテグレータ１６との間隔Ｄを照明光ＩＬの光路に沿って可変にしてもよい。パターンドフィルター板１４を移動させてその間隔Ｄを変えることにより、一種のデフォーカスの効果により、パターンドフィルター板１４の各フィルターエレメントの透過率分布が或る程度変形される。例えば被照明物体面２０上での照度分布の均一性及びコヒーレンス度の均一性が最良の状態になる所でその間隔Ｄを固定することにより、より結像特性を向上させることができる。
　【００２６】
　更に、例えば水銀ランプ９の光量が低下して、その水銀ランプ９を別の水銀ランプで交換したような場合には、フライアイ・インテグレータ１６の各レンズエレメントの入射光側の照明光の分布が変化することも有り得る。そこで、パターンドフィルター板１４を例えばターレット板方式で別の特性のパターンドフィルター板と交換できるように配置して、水銀ランプ９を交換したような場合には、パターンドフィルター板をも新しい水銀ランプに対応した特性を有するフィルター板と交換することが望ましい。
　【００２７】
　次に、本発明の第２実施例につき図５を参照して説明する。
　図５は本例の照明装置が適用された投影露光装置を示し、この図５において、水銀ランプ９からの照明光は楕円鏡１０、コールドミラー１１及びコリメーションレンズ１２を経てほぼ平行光束になる。その楕円鏡１０の第２焦点の近傍にシャッター２３を配置し、このシャッター２３を駆動モーター２４で閉じることにより、コリメーションレンズ１２に対する照明光の供給を随時停止する。照明装置の光源としては、水銀ランプ９の外に、例えばＫｒＦレーザー光等を発生するエキシマレーザー光源等を使用することができる。エキシマレーザー光源を使用する場合には、楕円鏡１０〜コリメーションレンズ１２までの光学系の代わりにビームエクスパンダ等が使用される。
　【００２８】
　そして、コリメーションレンズ１２から順に、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２５及び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２６を配置する。この第２の多面体プリズム２６から射出される照明光は、光軸を中心として光軸の周囲に等角度で４個の光束に分割されている。
　【００２９】
　これら４個に分割された光束をそれぞれパターンドフィルター板２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ及び２７Ｄを介してフライアイ・インテグレータ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ及び２８Ｄに入射させる。図５ではパターンドフィルター板２７Ａ，２７Ｂ及びフライアイ・インテグレータ２８Ａ及び２８Ｂのみが示されているが、図５の紙面に垂直な方向に光軸ＡＸを挟んで２個のパターンドフィルター板２７Ｃ，２７Ｄ及び２個のフライアイ・インテグレータ２８Ｃ，２８Ｄが配置されている。本実施例のパターンドフィルター板２７Ａ〜２７Ｄもそれぞれフライアイ・インテグレータ２８Ａ〜２８Ｄを構成する各レンズエレメントに対応するフィルターエレメントを備えている。それらフライアイ・インテグレータ２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ及び２８Ｄは光軸ＡＸの回りに９０°間隔で配置されている。
　【００３０】
　フライアイ・インテグレータ２８Ａ〜２８Ｄのレチクル側焦点面にはそれぞれ多数の２次光源が形成されるが、それら２次光源の形成面の近傍にそれぞれ可変開口絞り２９Ａ〜２９Ｄを配置する。なお、図５では可変開口絞り２９Ａ及び２９Ｂのみが現れている。これら可変開口絞り２９Ａ〜２９Ｄを通過した照明光は、それぞれ補助コンデンサーレンズ３０、ミラー３１及び主コンデンサーレンズ３２を経て集光されてレチクル３３を均一な照度で照明する。そのレチクル３３のパターンが投影光学系３４によりウエハステージ３６上のウエハ３５上に所定の縮小倍率βで転写される。
　【００３１】
　この場合、パターンドフィルター板２７Ａの個々のフィルターエレメントの透過率分布は、それぞれフライアイ・インテグレータ２８Ａの対応するレンズエレメントから射出されてレチクル３３上に照射される照明光の照度分布がそれぞれ均一になるように設定する。同様にパターンドフィルター板２７Ｂ〜２７Ｄの個々のフィルターエレメントの透過率分布もそれぞれフライアイ・インテグレータ２８Ｂ〜２８Ｄの対応するレンズエレメントから射出されてレチクル３３上に照射される照明光の照度分布がそれぞれ均一になるように設定する。これにより、レチクル３３のパターン領域での照明光の照度均一性は良好であり、且つコヒーレンス度の均一性も良好である。
　【００３２】
　次に、本発明の第３実施例につき図６を参照して説明する。
　図６は本実施例の照明装置の概略構成を示し、この図６に示すように、図２のパターンドフィルター板１４がすりガラス板３８によって置き換えられている。他の構成は図２と同様であり、図６において図２と対応する部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
　【００３３】
　この図６の実施例では、すりガラス板３８によりフライアイ・インテグレータ１６を構成する個々のレンズエレメントに入射する照明光の分布がそれぞれほぼ均一化され、結果として個々のレンズエレメントから射出されてコンデンサーレンズ１９により被照明物体面２０に照射される照明光の照度分布がほぼ均一化される。また、被照明物体面２０の各点においてフライアイ・インテグレータ１６の各レンズエレメントから受ける照明光の量はほぼ同一であるため、装置を大型化することなくコヒーレンス度の均一性を良好に維持できる。
　なお、すりガラス板３８の代わりに例えばピッチがランダムの位相型の回折格子等を使用することができる。また、ピッチがランダムで且つピッチが波長程度に微細な透過型のパターンを用いても同様な効果を得ることができる。
　【００３４】
　なお、本発明は上述実施例に限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。例えば、図２、図５、図６では光源像がコリメーションレンズ１２によって無限遠位置に形成されて、平行光束がフライアイ・インテグレータ（１６，２８Ａ〜２８Ｄ）に入射する例を示したが、光源像がフライアイ・インテグレータ（１６，２８Ａ〜２８Ｄ）の入射面に形成される構成としても良い。この場合にも、フライアイ・インテグレータ（１６，２８Ａ〜２８Ｄ）の射出側に２次光源が形成されると考えられる。
　【００３５】
　【発明の効果】
　本発明の第１の照明装置によれば、透過率分布調整部材によりフライアイ・インテグレータを構成する各小レンズによる被照明物体面上での照度分布をそれぞれ一様にしたので、装置全体を大型化することなく且つ被照明物体面でのコヒーレンス度の均一性を悪化させることなく、被照明物体面での照度均一性が良好である利点がある。
　【００３６】
　この場合、その透過率分布調整部材を、光源手段からの照明光の光路に沿って移動自在に配置した場合には、その透過率分布調整部材の位置を調整することにより、被照明物体面でのコヒーレンス度の均一性及び照度均一性を更に一様にすることができる。
　また、第２の照明装置によれば、拡散手段
としてのピッチがランダムの位相型の回折格子
　また、本発明の半導体素子の製造方法によれば、本発明の照明装置を使用するため、その被照明物体面としてのレチクルのパターン形成面でのコヒーレンス度の均一性を悪化させることなく、レチクルのパターン形成面での照明光の照度分布を均一化することができ、ひいてはそのレチクルのパターンを高精度に転写することができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　（ａ）は本発明の原理説明に供する光路図、（ｂ）は図１（ａ）の被照明物体面上での照度分布の一例を示す分布図である。
　【図２】
　本発明の第１実施例の照明装置の概略を示す構成図である。
　【図３】
　図２のパターンドフィルター板１４及びフライアイ・インテグレータ１６を干渉フィルター板１３側から見た正面図である。
　【図４】
　（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ図３のパターンドフィルター板１４の各フィルターエレメントの透過率分布の特性の一例を示す分布図である。
　【図５】
　本発明の第２実施例の照明装置が適用された投影露光装置の概略を示す構成図である。
　【図６】
　本発明の第３実施例の照明装置の概略を示す構成図である。
　【図７】
　（ａ）は従来のパターンドフィルター板を用いた照明装置の要部を示す光路図、（ｂ）は図７（ａ）の被照明物体面６上での照度分布の一例を示す分布図である。
　【符号の説明】
　９　超高圧の水銀ランプ
　１０　楕円鏡
　１１　コールドミラー
　１２　コリメーションレンズ
　１３　干渉フィルター板
　１４　パターンドフィルター板
　１６　フライアイ・インテグレータ
　１８　反射ミラー
　１９　コンデンサーレンズ
　２０　被照明物体面
　２７Ａ，２７Ｂ　パターンドフィルター板
　２８Ａ，２８Ｂ　フライアイ・インテグレータ
　３８　すりガラス板