(57)【要約】【課題】  光学面の面形状の計測データに基づいて光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価することのできる評価方法。【解決手段】  本発明の評価方法は、光学面の面形状を計測する計測工程（Ｓ１）と、計測工程の計測結果に基づいて光学面の面形状を微分可能な関数で近似する近似工程（Ｓ２）と、近似工程で得られた微分可能な関数を２回微分して照度ムラ関数を求める微分工程（Ｓ３）と、微分工程で得られた照度ムラ関数に基づいて、光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価する評価工程（Ｓ４）とを含む。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学面の面形状を計測する計測工程と、
前記計測工程の計測結果に基づいて前記光学面の面形状を微分可能な関数で近似する近似工程と、
前記近似工程で得られた前記微分可能な関数を２回微分して照度ムラ関数を求める微分工程と、
前記微分工程で得られた前記照度ムラ関数に基づいて、前記光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価する評価工程とを含むことを特徴とする評価方法。
【請求項２】
光学部材の製造方法において、
前記光学部材の光学面の面形状を計測する計測工程と、
前記計測工程で得られた計測結果に基づいて、前記光学面の面形状を微分可能な関数で近似する近似工程と、
前記近似工程で得られた前記微分可能な関数を２回微分して照度ムラ関数を求める微分工程と
前記微分工程で得られた前記照度ムラ関数に基づいて、前記光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価する評価工程と、
前記評価工程の評価結果を管理指標として前記光学部材を製造する製造工程とを含むことを特徴とする製造方法。
【請求項３】
前記製造工程は、前記光学部材を加工して前記光学部材に光学面を形成する光学面形成工程と、
前記評価工程の評価結果を管理指標として、前記光学面形成工程により形成される光学面の形状を修正する修正工程とを有することを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記修正工程では、前記光学部材を製造する際に用いられる金型を修正することを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記修正工程では、前記光学部材をフォトリソグラフィにより製造する際に用いられるマスクを修正することを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
【請求項６】
前記修正工程では、前記光学面形成工程を経た前記光学面の形状を修正することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記光学部材はマイクロフライアイレンズであることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
被照射面を照明する照明光学装置において、
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の製造方法を用いて製造された前記光学部材を介して、前記被照射面または前記被照射面と光学的にほぼ共役な位置に照度分布を形成することを特徴とする照明光学装置。
【請求項９】
請求項８に記載の照明光学装置を備え、前記被照射面に設定されたマスクのパターンを感光性基板上へ露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の照明光学装置を用いて前記被照射面に設定されたマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上へ露光することを特徴とする露光方法。
【請求項１１】
請求項２乃至７のいずれか１項に記載の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする光学部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学面の評価方法、光学部材の製造方法、照明光学装置、露光装置、および露光方法に関する。さらに詳細には、本発明は、半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置の照明光学装置に用いられるマイクロフライアイレンズの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の典型的な露光装置においては、光源から射出された光束がフライアイレンズに入射し、その後側焦点面に多数の光源からなる二次光源を形成する。二次光源からの光束は、フライアイレンズの後側焦点面の近傍に配置された開口絞りを介して制限された後、コンデンサーレンズに入射する。開口絞りは、所望の照明条件（露光条件）に応じて、二次光源の形状または大きさを所望の形状または大きさに制限する。
【０００３】
コンデンサーレンズにより集光された光束は、所定のパターンが形成されたマスクを重畳的に照明する。マスクのパターンを透過した光は、投影光学系を介してウェハ上に結像する。こうして、ウェハ上には、マスクパターンが投影露光（転写）される。なお、マスクに形成されたパターンは高集積化されており、この微細パターンをウェハ上に正確に転写するにはウェハ上において均一な照度分布を得ることが不可欠である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の構成を有する露光装置では、照度分布の均一性を高めるために、フライアイレンズを構成する微小レンズ要素の数をできるだけ多く設定することが必要である。また、開口絞りにおける光量損失を避けるために、所望の形状に近い形状を有する二次光源を形成することが必要である。このため、たとえばフライアイレンズを構成する微小レンズ要素のサイズを非常に小さく設定すること、すなわちマイクロフライアイレンズを用いることが考えられる。
【０００５】
ここで、フライアイレンズは多数のレンズエレメントを縦横に且つ稠密に配列することにより構成されるのに対し、マイクロフライアイレンズは多数の微小光学面を一体的に形成することにより構成される。すなわち、フライアイレンズは、単品で研磨した多数のレンズエレメントを組み合わせて稠密配列することにより構成されるのに対し、マイクロフライアイレンズは、たとえば平行平面ガラス板にＭＥＭＳ技術（リソグラフィー＋エッチング等）を応用して多数の微小光学面を形成することによって構成される。
【０００６】
したがって、フライアイレンズの製造では、研磨加工したレンズエレメントの屈折面形状を検査し、規格を満たすレンズエレメントを選別し、高精度に形成された屈折面を有するレンズエレメントのみを用いて組み上げることができる。しかしながら、マイクロフライアイレンズでは、研磨加工に比して良質な面形状を得ることが難しいエッチング加工によりすべての微小光学面を同時に製造することが求められるので、フライアイレンズに比して良品率がかなり低くなる。
【０００７】
現在開発を進めているマイクロフライアイレンズでは、数十ｎｍオーダーの形状精度（微小光学面の面形状の精度）が設計上要求される。例えば、代表的な設計例によれば、マイクロフライアイレンズ中のすべての微小光学面が互いに同じ形状を有する場合、微小光学面の１０ｎｍの形状変化（形状誤差）に起因して０．１％の照度変化（照度ムラ）が発生する。このため、照野上において照度ムラを０．５％以下に抑えるという所要の仕様（スペック）を達成するには、マイクロフライアイレンズの有効領域内で数十ｎｍという非常に高い加工精度が求められることになる。
【０００８】
しかしながら、すべての微小光学面を同時に製造するマイクロフライアイレンズでは、すべての微小光学面を数十ｎｍという非常に高い形状精度で加工することは困難である。従来技術では、レンズの光学性能を評価する計測手法としてニュートン縞計測や干渉計による計測が一般的であるが、光を用いて光学面を介して形成される照度ムラを実測することなく光学面の面形状の計測データに基づいて光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラ（照度分布）を類推することは困難であった。
【０００９】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、光学面の面形状の計測データに基づいて光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価することのできる評価方法を提供することを目的とする。また、本発明は、マイクロフライアイレンズのような光学部材の製造に際して、光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価する評価方法を用い、その評価結果を管理指標として所要精度の照度分布が得られるように高精度に製造することのできる製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、所要精度の照度分布が得られるように高精度に製造されたマイクロフライアイレンズのような光学部材を用いて、所望の照明条件で被照射面を照明することのできる高性能な照明光学装置を提供することを目的とする。また、本発明は、所望の照明条件で被照射面を照明する高性能な照明光学装置を用いて、良好な照明条件の下で良好な露光を行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光学面の面形状を計測する計測工程と、
前記計測工程の計測結果に基づいて前記光学面の面形状を微分可能な関数で近似する近似工程と、
前記近似工程で得られた前記微分可能な関数を２回微分して照度ムラ関数を求める微分工程と、
前記微分工程で得られた前記照度ムラ関数に基づいて、前記光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価する評価工程とを含むことを特徴とする評価方法を提供する。
【００１２】
本発明の第２形態では、光学部材の製造方法において、
前記光学部材の光学面の面形状を計測する計測工程と、
前記計測工程で得られた計測結果に基づいて、前記光学面の面形状を微分可能な関数で近似する近似工程と、
前記近似工程で得られた前記微分可能な関数を２回微分して照度ムラ関数を求める微分工程と
前記微分工程で得られた前記照度ムラ関数に基づいて、前記光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価する評価工程と、
前記評価工程の評価結果を管理指標として前記光学部材を製造する製造工程とを含むことを特徴とする製造方法を提供する。
【００１３】
本発明の第３形態では、被照射面を照明する照明光学装置において、
第２形態の製造方法を用いて製造された前記光学部材を介して、前記被照射面または前記被照射面と光学的にほぼ共役な位置に照度分布を形成することを特徴とする照明光学装置を提供する。
【００１４】
本発明の第４形態では、第３形態の照明光学装置を備え、前記被照射面に設定されたマスクのパターンを感光性基板上へ露光することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１５】
本発明の第５形態では、第３形態の照明光学装置を用いて前記被照射面に設定されたマスクを照明し、前記マスクのパターンを感光性基板上へ露光することを特徴とする露光方法を提供する。
【００１６】
本発明の第６形態では、第２形態の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする光学部材を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる光学面の評価方法では、光学面の面形状の計測結果に基づいて光学面の面形状を微分可能な関数で近似し、その微分可能な関数を２回微分して照度ムラ関数を求める。そして、得られた照度ムラ関数に基づいて、光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価する。
【００１８】
すなわち、本発明の評価方法では、光を用いて光学面を介して形成される照度ムラを実測することなく、比較的簡便な手法にしたがって、光学面の面形状の計測データに基づいて光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価することができる。その結果、本発明では、マイクロフライアイレンズのような光学部材の製造に際して、光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価する評価方法を用い、その評価結果を管理指標として所要精度の照度分布が得られるように高精度に製造することができる。
【００１９】
また、本発明は、所要精度の照度分布が得られるように高精度に製造されたマイクロフライアイレンズのような光学部材を用いて、所望の照明条件で被照射面を照明することのできる高性能な照明光学装置を実現することができる。その結果、本発明の露光装置および露光方法では、所望の照明条件で被照射面を照明する高性能な照明光学装置を用いて、良好な照明条件の下で良好な露光を行うことができ、ひいては良好なマイクロデバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの法線方向に沿ってＹ軸を、ウェハＷに平行な面内において互いに直交する２つの方向に沿ってＸ軸およびＺ軸をそれぞれ設定している。なお、図１では、照明光学装置が通常の円形照明を行うように設定されている。
【００２１】
本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給するためのレーザ光源１を備えている。レーザ光源１として、たとえば２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源や１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。レーザ光源１から射出されたほぼ平行光束は、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２ａおよび２ｂからなるビームエキスパンダ２に入射する。各レンズ２ａおよび２ｂは、図１の紙面内（ＹＺ平面内）において負の屈折力および正の屈折力をそれぞれ有する。したがって、ビームエキスパンダ２に入射した光束は、図１の紙面内において拡大され、所定の矩形状の断面を有する光束に整形される。
【００２２】
整形光学系としてのビームエキスパンダ２を介したほぼ平行光束は、円形照明用の回折光学素子３を介して、ズームレンズ４に入射する。ズームレンズ４の後側焦点面の近傍には、マイクロフライアイレンズ５の入射面が位置決めされている。一般に、回折光学素子は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、回折光学素子３は、光軸ＡＸに沿って入射した矩形状の平行光束を、円形状の断面を有する発散光束に変換する。
【００２３】
回折光学素子３は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ輪帯照明用の回折光学素子や４極照明用の回折光学素子と切り換え可能に構成されている。マイクロフライアイレンズ５は、縦横に且つ稠密に配列された多数の微小レンズ（光学要素）からなる光学部材である。一般に、マイクロフライアイレンズは、たとえば平行平面ガラス板にＭＥＭＳ技術（リソグラフィー＋エッチング等）を応用して多数の微小光学面を同時形成することによって構成される。こうして、回折光学素子３を介した光束は、ズームレンズ４を介して、波面分割型のオプティカルインテグレータとしてのマイクロフライアイレンズ５の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とする円形状の照野を形成する。
【００２４】
ここで、形成される円形状の照野の大きさ（すなわちその直径）は、ズームレンズ４の焦点距離に依存して変化する。マイクロフライアイレンズ５に入射した光束は多数の微小レンズにより二次元的に分割され、光束が入射した各微小レンズの後側焦点面には光源がそれぞれ形成される。こうして、マイクロフライアイレンズ５の後側焦点面には、マイクロフライアイレンズ５への入射光束によって形成される円形状の照野とほぼ同じ光強度分布を有する円形状の実質的な面光源（以下、「二次光源」という）が形成される。
【００２５】
マイクロフライアイレンズ５の後側焦点面に形成された円形状の二次光源からの光束は、コンデンサー光学系６の集光作用を受けた後、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）と光学的に共役な面に配置されたマスクブラインド７を重畳的に照明する。こうして、マスクブラインド７には、マイクロフライアイレンズ５を構成する各微小レンズの形状と相似な矩形状の照野が形成される。マスクブラインド７の矩形状の開口部（光透過部）を介した光束は、結像光学系８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。
【００２６】
このように、結像光学系８は、マスクブラインド７の矩形状の開口部の像を、マスクステージＭＳにより支持されたマスクＭ上に形成することになる。すなわち、マスクブラインド７は、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）上に形成される照明領域を規定するための視野絞りを構成している。マスクＭには転写すべきパターンが形成されており、たとえばパターン領域全体のうちＸ方向に沿って長辺を有し且つＺ方向に沿って短辺を有する矩形状のパターン領域が照明される。
【００２７】
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、感光性基板であるウェハＷ上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、ウェハステージＷＳにより支持されたウェハＷ上には、マスクＭ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、たとえばＸ方向に沿って長辺を有し且つＺ方向に沿って短辺を有する矩形状の実効露光領域（すなわち静止露光領域）にパターン像が形成される。
【００２８】
上述したように、マスクＭ上の照明領域およびウェハＷ上の実効露光領域は、Ｚ方向に沿って短辺を有する矩形状である。したがって、矩形状の実効露光領域および照明領域の短辺方向すなわちＺ方向に沿ってマスクステージＭＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはマスクＭとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には実効露光領域の長辺に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有するショット領域に対してマスクパターンが走査露光される。
【００２９】
なお、回折光学素子３に代えて輪帯照明用の回折光学素子を照明光路中に設定することによって輪帯照明を行うことができる。輪帯照明用の回折光学素子は、光軸ＡＸに沿って入射した矩形状の平行光束を、輪帯状の断面を有する発散光束に変換する。したがって、輪帯照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ５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。その結果、マイクロフライアイレンズ５の後側焦点面にも、その入射面に形成された輪帯状の照野とほぼ同じ光強度分布を有する輪帯状の二次光源が形成される。
【００３０】
また、回折光学素子３に代えて４極照明用の回折光学素子を照明光路中に設定することによって４極照明を行うことができる。４極照明用の回折光学素子は、光軸ＡＸに沿って入射した矩形状の平行光束を、４極状の断面を有する発散光束に変換する。したがって、４極照明用の回折光学素子を介した光束は、マイクロフライアイレンズ５の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした４極状の照野を形成する。その結果、マイクロフライアイレンズ５の後側焦点面にも、その入射面に形成された４極状の照野とほぼ同じ光強度分布を有する４極状の二次光源が形成される。
【００３１】
図２は、本実施形態におけるマイクロフライアイレンズの製造方法の各工程を概略的に示すフローチャートである。図２を参照すると、本実施形態の製造方法では、マイクロフライアイレンズ５の光学面すなわち各微小光学面の面形状を計測する（Ｓ１）。具体的に、計測工程Ｓ１では、たとえばランクテーラーホブソン社製の「フォームタリサーフ（商品名）」のような触針式（プローブを用いる接触式）の表面形状計測機を使用して、マイクロフライアイレンズ５の各微小光学面の面形状を計測する。なお、接触式の表面形状計測機に限定されることなく、たとえば原子間力顕微鏡やアコースティックニアフィールド顕微鏡などのような非接触式の手法を用いてマイクロフライアイレンズ５の各微小光学面の面形状を計測することもできる。
【００３２】
次いで、本実施形態の製造方法では、計測工程Ｓ１で得られた計測結果、すなわちマイクロフライアイレンズ５の各微小光学面の面形状に関する計測データに基づいて、各微小光学面の面形状を微分可能な関数で近似する（Ｓ２）。ここで、近似工程Ｓ２で用いる微分可能な関数は、周知の関数から適宜選択することができる。
【００３３】
さらに、本実施形態の製造方法では、近似工程Ｓ２で得られた微分可能な関数を２回微分して照度ムラ関数を求める（Ｓ３）。以下、一般的に光学面の面形状を近似的に表す微分可能な関数（以下、「表面関数」）を２回微分することにより、光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを表す照度ムラ関数が得られる原理について、図３を参照して説明する。
【００３４】
図３（ａ）では、説明の単純化のために、光学面３１および光学面３１を介して照度分布が形成される所定面３２を一次元的に表している。すなわち、所定面３２は局部座標ｘに沿って一次元的に直線状に延びており、所定面３２の法線方向に沿って局部座標ｙが設定されている。また、光学面３１は、微分可能な関数ｆ（ｘ）を用いてｙ＝ｆ（ｘ）で近似的に表されている。
【００３５】
この場合、光学面３１上の点Ｐ１（ｘ＝ｘ1）にｙ方向に沿って入射した光線Ｌ１は、光学面３１において角度θ1だけ屈折作用を受けた後、所定面３２上の点Ｑ１に達する。ここで、点Ｐ１と点Ｑ１とは、ｙ方向に沿って距離Ｌだけ離れている。一方、光学面３１上の点Ｐ１の近傍の点Ｐ２（ｘ＝ｘ2）にｙ方向に沿って入射した光線Ｌ２は、光学面３１において角度θ2だけ屈折作用を受けた後、所定面３２上の点Ｑ２に達する。
【００３６】
すなわち、光学面３１上の点Ｐ１と点Ｐ２との間の領域すなわちｘ方向に沿って長さＳ0（＝ｘ2−ｘ1）の領域に入射した光線は、所定面３２上の点Ｑ１と点Ｑ２との間の領域すなわちｘ方向に沿って長さＳ1の領域に達することになる。したがって、光学面３１の面形状誤差に起因して所定面３２上で発生する照度ムラを表す照度ムラ関数Ｚ（ｘ）は、エネルギ比（Ｓ1／Ｓ0）のｘに関する一次微分として、次の式（１）で表される。
Ｚ（ｘ）＝ｄ（Ｓ1／Ｓ0）／ｄｘ    （１）
【００３７】
ここで、所定面３２上の点Ｑ１と点Ｑ２との間の領域のｘ方向に沿った長さＳ1は、次の式（２）で表される。
Ｓ1 ＝Ｌθ1＋Ｓ0−Ｌθ2
＝Ｌ（θ1−θ2）＋Ｓ0    （２）
したがって、エネルギ比（Ｓ1／Ｓ0）は、次の式（３）で表される。
Ｓ1／Ｓ0＝Ｌ（θ1−θ2）／Ｓ0＋１    （３）
【００３８】
ところで、角度θ1およびθ2は、図３（ｂ）に示すように、次の式（４）および（５）で表される。
θ1 ＝ｆ’（ｘ1）    （４）
θ2 ＝ｆ’（ｘ2）
＝ｆ’（ｘ1＋Ｓ0）    （５）
【００３９】
したがって、式（４）および（５）に示す関係を用いて、式（３）を次の式（６）に示すように変形することができる。
Ｓ1／Ｓ0 ＝Ｌ｛ｆ’（ｘ1）−ｆ’（ｘ1＋Ｓ0）｝／Ｓ0＋１    （６）
その結果、エネルギ比（Ｓ1／Ｓ0）のｘに関する一次微分として求められる照度ムラ関数Ｚ（ｘ）は、次の式（７）で表される。
Ｚ（ｘ）＝ｄ（Ｓ1／Ｓ0）／ｄｘ
＝Ｌｆ''（ｘ）    （７）
【００４０】
式（７）を参照すると、光学面３１の面形状を近似的に表す表面関数ｆ（ｘ）を２回微分することにより、光学面３１の面形状誤差に起因して所定面３２で発生する照度ムラを表す照度ムラ関数Ｚ（ｘ）＝Ｌｆ''（ｘ）が得られることがわかる。すなわち、本実施形態の場合、マイクロフライアイレンズ５の各微小光学面（光学面３１に対応）の面形状を近似的に表す表面関数を２回微分することにより、各微小光学面の面形状誤差に起因して被照射面（ウェハＷ：所定面３２に対応）またはその共役面（たとえばマスクブラインド７の位置：所定面３２に対応）において発生する照度ムラを表す照度ムラ関数が得られることがわかる。
【００４１】
こうして、本実施形態の製造方法では、微分工程Ｓ３で得られた照度ムラ関数に基づいて、マイクロフライアイレンズ５の各微小光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価する（Ｓ４）。そして、評価工程Ｓ４の評価結果を管理指標として、マイクロフライアイレンズ５を製造する（Ｓ５）。製造工程Ｓ５では、たとえばマイクロフライアイレンズ５の基材となる平行平面板を加工してマイクロフライアイレンズ５に各微小光学面を形成し（Ｓ５１）、評価工程Ｓ４の評価結果を管理指標として、光学面形成工程Ｓ５１により形成される各微小光学面の形状を修正する（Ｓ５２）。
【００４２】
具体的には、たとえば金型を用いてマイクロフライアイレンズ５を製造する（多数の微小光学面を形成する）場合、修正工程Ｓ５２では金型を修正することになる。また、たとえばＭＥＭＳ技術（リソグラフィー＋エッチング等）を用いてマイクロフライアイレンズ５を製造する（多数の微小光学面を形成する）場合、修正工程Ｓ５２ではフォトリソグラフィ工程で用いられるマスクを修正する（たとえばマスクのドットの配置または濃度を変える）ことになる。
【００４３】
また、金型を用いる製造手法、ＭＥＭＳ技術を用いる製造手法、またはその他の適当な製造手法を採用する場合に、修正工程Ｓ５２では光学面形成工程Ｓ５１を経て一旦製造されたマイクロフライアイレンズ５の微小光学面の形状を必要に応じて修正（たとえば修正研磨）してもよい。たとえば特開２００２−３６１５９７号公報には、フォトリソグラフィ工程を経て一旦形成されたレンズアレイを研磨する技術が開示されている。また、たとえば特表２０００−５０１５１８号公報には、一旦加工された光学面を電子ビームにより再研磨する技術が開示されている。なお、マイクロフライアイレンズ５の製造方法の詳細例については、たとえば特開２００２−３６１５９７号公報を参照することができる。
【００４４】
以上のように、本実施形態にかかる評価方法（工程Ｓ１〜Ｓ４に対応）では、マイクロフライアイレンズ５の各微小光学面の面形状に関する計測データに基づいて各微小光学面の面形状を微分可能な関数で近似し、その微分可能な表面関数を２回微分することにより照度ムラを表す照度ムラ関数が求められる。したがって、得られた照度ムラ関数に基づいて、マイクロフライアイレンズ５の各微小光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価することが可能になる。特に、マイクロフライアイレンズでは、互いに隣り合う２つの微小屈折面の境目の加工が困難であり、境目部分において屈折面が平面状になったり屈折面の曲率が反転したりする場合がある。この場合、本実施形態にかかる評価方法を用いることにより、マイクロフライアイレンズにおける微小屈折面の境目の不具合部分を解析的に特定することが容易である。
【００４５】
すなわち、本実施形態の評価方法では、光を用いて光学面（本実施形態ではマイクロフライアイレンズ５の各微小光学面に対応）を介して形成される照度ムラを実測することなく、比較的簡便な手法にしたがって、光学面の面形状の計測データに基づいて光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価することができる。その結果、本実施形態の製造方法（工程Ｓ１〜Ｓ５に対応）では、光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを解析的に評価する評価方法を用い、その評価結果を管理指標として、所要精度の照度分布が得られるようにマイクロフライアイレンズ５を高精度に製造することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、所要精度の照度分布が得られるように高精度に製造されたマイクロフライアイレンズ５を用いて、所望の照明条件で被照射面（ウェハＷ）を照明することのできる高性能な照明光学装置を実現することができる。その結果、本実施形態の露光装置では、所望の照明条件で被照射面を照明する高性能な照明光学装置を用いて、良好な照明条件の下で良好な露光を行うことができる。
【００４７】
上述の実施形態にかかる露光装置では、照明光学装置によってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図４のフローチャートを参照して説明する。
【００４８】
先ず、図４のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００４９】
また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図５のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図５において、パターン形成工程４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。
【００５０】
次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【００５１】
セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００５２】
なお、上述の実施形態では、マイクロフライアイレンズの微小光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラの解析的評価に本発明を適用しているが、マイクロフライアイレンズに限定されることなく、他の適当な光学部材に対しても本発明を同様に適用することができる。
【００５３】
また、上述の実施形態では、図１に示すような特定の構成を有する照明光学装置に対して本発明を適用しているが、照明光学装置の具体的な構成については様々な変形例が可能である。また、上述の実施形態では、露光光としてＫｒＦエキシマレーザ光（波長：２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザ光（波長：１９３ｎｍ）を用いているが、これに限定されることなく、他の適当なレーザ光源に対して本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施形態にかかる照明光学装置を備えた露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】本実施形態におけるマイクロフライアイレンズの製造方法の各工程を概略的に示すフローチャートである。
【図３】光学面の面形状を表す微分可能な関数を２回微分することにより、光学面の面形状誤差に起因して発生する照度ムラを表す照度ムラ関数が得られる原理を説明する図である。
【図４】マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。
【図５】マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５５】
１  レーザ光源
３  回折光学素子
４  ズームレンズ
５  マイクロフライアイレンズ
６  コンデンサー光学系
７  マスクブラインド
８  結像光学系
Ｍ  マスク
ＭＳ  マスクステージ
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
ＷＳ  ウェハステージ
【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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