(57)【要約】  第１領域と第２領域とで照明光の偏光状態の切り換えを迅速に行うことのできる照明光学装置。光源（１）からの光に基づいて被照射面（Ｍ）を照明する本発明の照明光学装置は、光源と被照射面との間の光路中に配置されて、複数の波面分割領域を有する波面分割型のオプティカルインテグレータ（９）と、オプティカルインテグレータの波面分割領域の第１領域に入射する光束および波面分割領域の第２領域に入射する光束のうちの少なくとも一方の光束の偏光状態を変化させる偏光変化部材（８）とを備えている。
2008004654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明光学装置の光路中に配置されて、複数の波面分割領域を有する波面分割型のオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータの前記波面分割領域の第１領域に入射する光束および前記波面分割領域の第２領域に入射する光束のうちの少なくとも一方の光束の偏光状態を変化させる偏光変化部材とを備えていることを特徴とする照明光学装置。
【請求項２】
前記偏光変化部材は、前記オプティカルインテグレータの入射面の直前に配置されて、前記第１領域に対応する複数の第１光学素子と前記第２領域に対応する複数の第２光学素子とを有することを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
【請求項３】
前記複数の波面分割領域の各々は前記第１領域及び前記第２領域を備え、
前記偏光変化部材は、前記複数の波面分割領域の各々の前記第１領域に入射する光束及び前記複数の波面分割領域の各々の前記第２領域に入射する光束のうちの少なくとも一方の光束の偏光状態を変化させることを特徴とする請求項１または２記載の照明光学装置。
【請求項４】
前記複数の波面分割領域は、第１波面分割領域と第２波面分割領域とを含み、
前記偏光変化部材は、第１偏光変化部材と第２偏光変化部材とを含み、
前記第１偏光変化部材は、前記第１波面分割領域の第１領域に入射する光束及び前記第１波面分割領域の第２領域に入射する光束のうちの少なくとも一方の光束の偏光状態を変化させ、
前記第２偏光変化部材は、前記第２波面分割領域の第３領域に入射する光束及び前記第２波面分割領域の第４領域に入射する光束のうちの少なくとも一方の光束の偏光状態を変化させることを特徴とする請求項１または２記載の照明光学装置。
【請求項５】
前記被照射面と光学的に共役な位置またはその近傍の位置に配置されて、前記波面分割領域の前記第１領域を通過した第１光束および前記波面分割領域の前記第２領域を通過した第２光束のうちのいずれか一方の光束だけを選択的に通過させて前記被照射面へ導く視野絞りを備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項６】
前記波面分割領域の前記第１領域を通過した第１光束を前記被照射面上の第１照明領域へ導く第１導光光学系と、
前記波面分割領域の前記第２領域を通過した第２光束を前記被照射面上の第２照明領域へ導く第２導光光学系とを備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項７】
前記被照射面と光学的に共役な位置またはその近傍の位置に配置されて、前記第１照明領域に入射する前記第１光束および前記第２照明領域に入射する前記第２光束のうちの少なくとも一方の光束の角度方向の光量分布を変化させる分布変更部材を備えていることを特徴とする請求項６に記載の照明光学装置。
【請求項８】
前記分布変更部材は、前記第１光束を２つの光束に分割して、該２つの光束を第１面に沿って互いに同じ角度だけ偏向させる第１回折光学素子と、前記第２光束を２つの光束に分割して、該２つの光束を前記第１面と直交する第２面に沿って互いに同じ角度だけ偏向させる第２回折光学素子とを有することを特徴とする請求項７に記載の照明光学装置。
【請求項９】
前記波面分割領域の前記第１領域を通過した第１光束に基づいて前記被照射面上に第１照明領域を形成すると共に、前記波面分割領域の前記第２領域を通過した第２光束に基づいて前記被照射面上に第２照明領域を形成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１０】
前記第１照明領域に入射する光により照明された第１マスクのパターン像および前記第２照明領域に入射する光により照明された第２マスクのパターン像を所定面上で近接または重畳させて投影するための投影光学系に対して照明光を導くことを特徴とする請求項９に記載の照明光学装置。
【請求項１１】
前記被照射面上に配置される第１パターン領域に前記第１照明領域を形成し、且つ前記被照射面上において第１パターン領域と第１方向に沿って隣接する第２パターン領域に前記第２照明領域を形成することを特徴とする請求項９または１０に記載の照明光学装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２パターン領域をそれぞれ前記第１及び第２光束で照明しながら、前記第１及び第２パターン領域のパターンを一回の走査露光でそれぞれ基板上の隣接する第１及び第２の区画領域に転写する露光装置に用いられることを特徴とする請求項１１に記載の照明光学装置。
【請求項１３】
前記波面分割型のオプティカルインテグレータに照明光を供給する光源を備えていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の照明光学装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学装置を備え、該照明光学装置により照明された所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学装置、露光装置、およびデバイス製造方法に関し、特に半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等の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に好適な照明光学装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等を製造するためのフォトリソグラフィー工程において、マスク（またはレチクル）のパターン像を、投影光学系を介して、感光性基板（フォトレジストが塗布されたウェハ、ガラスプレート等）上に投影露光する露光装置が使用されている。通常の露光装置では、１種類のパターンを感光性基板上の１つのショット領域（単位露光領域）に形成している。【０００３】
これに対し、スループットを向上させるために、２種類のパターンを感光性基板上の同一ショット領域に重ね焼きして１つの合成パターンを形成する二重露光方式が提案されている（特許文献１を参照）。【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二重露光方式の露光装置では、例えばマスク上の第１パターン領域を照明して第１パターン領域のパターンを感光性基板上の１つのショット領域に転写した後に、マスク上の第２パターン領域を照明して第２パターン領域のパターンを感光性基板上の同一ショット領域に転写する。露光装置のスループットの向上を図るには、パターンの特性に応じて第１パターン領域と第２パターン領域とで照明光の偏光状態の切り換えを迅速に行うことが求められる。【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、第１領域と第２領域とで照明光の偏光状態の切り換えを迅速に行うことのできる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、第１領域と第２領域とで照明光の偏光状態の切り換えを迅速に行う照明光学装置を用いて、二重露光方式により微細パターンを感光性基板に高スループットで露光することのできる露光装置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】
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、被照射面を照明する照明光学装置において、
前記照明光学装置の光路中に配置されて、複数の波面分割領域を有する波面分割型のオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータの前記波面分割領域の第１領域に入射する光束および前記波面分割領域の第２領域に入射する光束のうちの少なくとも一方の光束の偏光状態を変化させる偏光変化部材とを備えていることを特徴とする照明光学装置を提供する。【０００８】
本発明の第２形態では、第１形態の照明光学装置を備え、該照明光学装置により照明された所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。【０００９】
本発明の第３形態では、第２形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記露光工程を経た前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の照明光学装置では、オプティカルインテグレータの波面分割領域の第１領域に入射する第１光束および第２領域に入射する第２光束のうちの少なくとも一方の光束の偏光状態を変化させる偏光変化部材を備えているので、第１光束が被照射面上で形成する第１照明領域と第１光束が被照射面上で形成する第２照明領域とで照明光の偏光状態の切り換えを迅速に行うことができる。その結果、本発明の露光装置では、第１領域と第２領域とで照明光の偏光状態の切り換えを迅速に行う照明光学装置を用いて、二重露光方式により微細パターンを感光性基板に高スループットで露光することができ、ひいては良好なデバイスを高スループットで製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】偏光変化部材の構成を概略的に示す図である。
【図３】偏光変化部材を構成する各光学素子とマイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズとの対応関係を示す図である。
【図４】水晶の旋光性について簡単に説明する図である。
【図５】（ａ）は第１光束が照明瞳に形成する輪帯状で周方向直線偏光状態の二次光源を、（ｂ）は第２光束が照明瞳に形成する輪帯状で非偏光状態の二次光源を示す図である。
【図６】波面分割領域上の第１および第２領域を介した第１および第２光束がマスクブラインド上の第１および第２領域に照野を形成する様子を示す図である。
【図７】（ａ）は第１光束がマスク上の第１パターン領域に第１照明領域を形成する様子を、（ｂ）は第２光束がマスク上の第２パターン領域に第２照明領域を形成する様子を示す図である。
【図８】各波面分割領域における領域の分割形態に関する第１変形例の構成を概略的に示す図である。
【図９】各波面分割領域における領域の分割形態に関する第２変形例の構成を概略的に示す図である。
【図１０】本発明の実施形態の第１変形例にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図１１】本発明の実施形態の第２変形例にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図１２】本発明の実施形態の第２変形例にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。
【図１３】屈折系と偏向ミラーとからなる双頭型の投影光学系の構成を概略的に示す図である。
【図１４】反射屈折型で双頭型の投影光学系の構成を概略的に示す図である。
【図１５】ビームスプリッターを用いる双頭型の投影光学系の構成を概略的に示す図である。
【図１６】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１７】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】
【００１２】
１  光源
３  回折光学素子
４  アフォーカルレンズ
６  円錐アキシコン系
７  ズームレンズ
８  偏光変化部材
８ａａ  旋光素子
８ａｂ  デポラライザー
９  マイクロフライアイレンズ
１０  コンデンサー光学系
１１  マスクブラインド
１２  結像光学系
Ｍ  マスク
ＰＬ  投影光学系
Ｗ  ウェハ
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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Ｚ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。図１を参照すると、本実施形態の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１を備えている。【００１４】
光源１として、たとえば約１９３ｎｍの波長を有する光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や約２４８ｎｍの波長を有する光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源１から光軸ＡＸに沿って射出された光束は、整形光学系２により所要の断面形状の光束に拡大され、輪帯照明用の回折光学素子３を介して、アフォーカルレンズ４に入射する。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、そのファーフィールドに異なる光強度分布を形成する他の回折光学素子と交換可能に構成されている。【００１５】
アフォーカルレンズ４は、前側レンズ群４ａの前側焦点位置と回折光学素子３の位置とがほぼ一致し且つ後側レンズ群４ｂの後側焦点位置と図中破線で示す所定面５の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系（無焦点光学系）である。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。【００１６】
具体的に、輪帯照明用の回折光学素子３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）に輪帯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３に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ４の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ４から射出される。前側レンズ群４ａと後側レンズ群４ｂとの間の光路中において、アフォーカルレンズ４の瞳面またはその近傍には、円錐アキシコン系６が配置されている。円錐アキシコン系６の構成および作用については後述する。【００１７】
アフォーカルレンズ４からの光束は、σ値（σ値＝照明系のマスク側開口数／投影光学系のマスク側開口数）可変用のズームレンズ（変倍光学系）７および偏光変化部材８を介して、マイクロフライアイレンズ（またはフライアイレンズ）９に入射する。マイクロフライアイレンズ９は、縦横に且つ稠密に配列された多数の正屈折力を有する微小レンズからなる光学素子である。一般に、マイクロフライアイレンズは、たとえば平行平面板にエッチング処理を施して微小レンズ群を形成することによって構成される。【００１８】
ここで、マイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズは、フライアイレンズを構成する各レンズエレメントよりも微小である。また、マイクロフライアイレンズは、互いに隔絶されたレンズエレメントからなるフライアイレンズとは異なり、多数の微小レンズ（微小屈折面）が互いに隔絶されることなく一体的に形成されている。しかしながら、正屈折力を有するレンズ要素が縦横に配置されている点でマイクロフライアイレンズはフライアイレンズと同じ波面分割型のオプティカルインテグレータである。このようなマイクロフライアイレンズについては、たとえば米国特許第６，７４１，３９４号公報、米国特許第６，９１３，３７３号公報、および国際特許ＷＯ２００６／０７０５８０号パンフレットなどを参照することができる。【００１９】
図２は、偏光変化部材の構成を概略的に示す図である。また、図３は、偏光変化部材を構成する各光学素子とマイクロフライアイレンズを構成する各微小レンズとの対応関係を示す図である。図２および図３を参照すると、偏光変化部材８は、マイクロフライアイレンズ９の入射面の直前に配置され、マイクロフライアイレンズ９を構成する複数の微小レンズ９ａの入射面（各波面分割領域）９ａａに対応して縦横に且つ稠密に配置された複数の単位ユニット８ａにより構成されている。ただし、図２では、図面の明瞭化のために、単位ユニット８ａの数、ひいてはマイクロフライアイレンズ９を構成する微小レンズ９ａの数を実際よりもかなり少なく表わしている。【００２０】
単位ユニット８ａは、微小レンズ９ａの入射面９ａａの図中下側（−Ｚ方向側）の半分領域（第１領域）に対応するように配置されてＸ方向に沿って細長い矩形状の外形形状を有する旋光素子（第１光学素子）８ａａと、微小レンズ９ａの入射面９ａａの図中上側（＋Ｚ方向側）の半分領域（第２領域）に対応するように配置されてＸ方向に沿って細長い矩形状の外形形状を有するデポラライザー（非偏光化素子；偏光解消素子：第２光学素子）８ａｂとを有する。デポラライザー８ａｂは、直線偏光の入射光を実質的に非偏光の光に変換して射出する機能を有する。一方、旋光素子（旋光子）８ａａは、直線偏光の入射光に所要の旋光角度を付与して射出する機能を有する。【００２１】
各旋光素子８ａａは、旋光性を有する光学材料である水晶により構成され、その結晶光学軸が光軸ＡＸとほぼ一致するように設定されている。以下、図４を参照して、水晶の旋光性について簡単に説明する。図４を参照すると、厚さｄの水晶からなる平行平面板状の光学部材１００が、その結晶光学軸と光軸ＡＸとが一致するように配置されている。この場合、光学部材１００の旋光性により、入射した直線偏光の偏光方向が光軸ＡＸ廻りにθだけ回転した状態で射出される。このとき、光学部材１００の旋光性による偏光方向の回転角（旋光角度）θは、光学部材１００の厚さｄと水晶の旋光能ρとにより、次の式（１）で表わされる。
θ＝ｄ・ρ    （１）【００２２】
一般に、水晶の旋光能ρは、波長依存性（使用光の波長に依存して旋光能の値が異なる性質：旋光分散）があり、具体的には使用光の波長が短くなると大きくなる傾向がある。「応用光学II」の第１６７頁の記述によれば、２５０．３ｎｍの波長を有する光に対する水晶の旋光能ρは、１５３．９度／ｍｍである。各旋光素子８ａａの厚さ（光軸方向の長さ）は直線偏光の入射光に付与すべき所要の旋光角度に応じてそれぞれ設定されているが、この点については後述する。【００２３】
再び図１を参照すると、所定面５の位置はズームレンズ７の前側焦点位置の近傍に配置され、マイクロフライアイレンズ９の入射面はズームレンズ７の後側焦点位置の近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ７は、所定面５とマイクロフライアイレンズ９の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ４の瞳面とマイクロフライアイレンズ９の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。したがって、マイクロフライアイレンズ９の入射面には、アフォーカルレンズ４の瞳面と同様に、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。図２において破線で示す２つの円は、偏光変化部材８を通過する輪帯状の光束を表わしている。【００２４】
偏光変化部材８の各旋光素子８ａａを介して旋光作用を受けた後にマイクロフライアイレンズ９の各微小レンズ９ａの入射面９ａａの下側（−Ｚ方向側）の半分領域に入射した第１光束は、マイクロフライアイレンズ９の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に、その入射面に形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち図５（ａ）に示すように光軸ＡＸを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源を形成する。輪帯状の二次光源を通過する第１光束は、図５（ａ）において直線偏光の偏光方向を両方向矢印で示すように、実質的な周方向直線偏光状態である。【００２５】
このように、偏光変化部材８の各旋光素子８ａａの旋光角度は、照明瞳に形成される輪帯状の二次光源が周方向直線偏光状態になるように設定されている。具体的に、例えばＺ方向に偏光するＺ方向直線偏光状態の光が偏光変化部材８に入射するとき、各旋光素子８ａａは図２中両方向矢印で示す方向に偏光する直線偏光の光を射出するように構成されている。すなわち、Ｘ方向に沿った矢印が付された旋光素子８ａａは、Ｚ方向に偏光方向を有するＺ方向直線偏光状態の光が入射したときに、入射光の偏光方向をＹ軸廻りに＋９０度回転させた方向すなわちＸ方向に偏光方向を有するＸ方向直線偏光状態の光を射出するように厚さが設定されている。【００２６】
Ｚ方向に沿った矢印が付された旋光素子８ａａは、Ｚ方向直線偏光状態の光が入射したときに、入射光の偏光方向をＹ軸廻りに＋１８０度回転させた方向すなわちＺ方向直線偏光状態の光を射出するように厚さが設定されている。＋Ｘ方向および＋Ｚ方向と４５度をなす斜め方向に沿った矢印が付された旋光素子８ａａは、Ｚ方向直線偏光状態の光が入射したときに、入射光の偏光方向をＹ軸廻りに＋４５度回転させた斜め方向に偏光する直線偏光の光を射出するように厚さが設定されている。【００２７】
−Ｘ方向および＋Ｚ方向と４５度をなす斜め方向に沿った矢印が付された旋光素子８ａａは、Ｚ方向直線偏光状態の光が入射したときに、入射光の偏光方向をＹ軸廻りに＋１３５度回転させた斜め方向に偏光する直線偏光の光を射出するように厚さが設定されている。なお、上述の説明では、偏光変化部材８が厚さの異なる４種類の旋光素子８ａａを有する単純な例を模式的に示しているが、旋光素子８ａａの種類数をさらに増やして図５（ａ）に示す輪帯状の二次光源を理想的な周方向直線偏光状態に近づけることができる。【００２８】
一方、偏光変化部材８の各デポラライザー８ａｂを介して偏光解消作用を受けた後にマイクロフライアイレンズ９の各微小レンズ９ａの入射面９ａａの上側（＋Ｚ方向側）の半分領域に入射した第２光束は、マイクロフライアイレンズ９の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に、その入射面に形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち図５（ｂ）に示すように光軸ＡＸを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源を形成する。輪帯状の二次光源を通過する第２光束は、各デポラライザー８ａｂの偏光解消作用により実質的な非偏光状態である。【００２９】
マイクロフライアイレンズ９の各微小レンズ９ａの入射面９ａａの下側（−Ｚ方向側）の半分領域に入射した第１光束は、図３および図６に示すように各微小レンズ９ａの射出面９ａｂから図中斜め上向きに射出され、図５（ａ）に示すような輪帯状で周方向直線偏光状態の二次光源を形成した後、コンデンサー光学系１０を介してマスクブラインド１１を重畳的に照明する。一方、マイクロフライアイレンズ９の各微小レンズ９ａの入射面９ａａの上側（＋Ｚ方向側）の半分領域に入射した第２光束は、図３および図６に示すように各微小レンズ９ａの射出面９ａｂから図中斜め下向きに射出され、図５（ｂ）に示すような輪帯状で非偏光状態の二次光源を形成した後、コンデンサー光学系１０を介してマスクブラインド１１を重畳的に照明する。【００３０】
照明視野絞りとしてのマスクブラインド１１には、マイクロフライアイレンズ９を構成する各微小レンズ９ａの入射面９ａａの半分領域の形状に応じた矩形状の照野が形成される。具体的に、各微小レンズ９ａの入射面９ａａの下側（−Ｚ方向側）の半分領域を通過した第１光束は、図６に示すように、マスクブラインド１１の図中上側（＋Ｚ方向側）にＸ方向に細長い矩形状の第１照野１１ａを形成する。一方、各微小レンズ９ａの入射面９ａａの上側（＋Ｚ方向側）の半分領域を通過した第２光束は、図６に示すように、マスクブラインド１１の図中下側（−Ｚ方向側）にＸ方向に細長い矩形状の第２照野１１ｂを形成する。第１照野１１ａと第２照野１１ｂとは互いに同じ形状および大きさを有し、光軸ＡＸを挟んで隣接する位置関係にある。【００３１】
マスクブラインド１１の矩形状の開口部（光透過部）を通過した第１光束は、結像光学系１２（参照符号は不図示）の前側レンズ群１２ａ、光路折曲げ反射鏡１３、および結像光学系１２の後側レンズ群１２ｂを介して、図７（ａ）に示すように、マスクＭ上の第１パターン領域ＰＡ１においてＸ方向に細長く延びる矩形状の第１照明領域ＩＲ１を重畳的に照明する。こうして、マスクＭの第１パターン領域ＰＡ１のうち、第１照明領域ＩＲ１に対応するパターンが周方向直線偏光状態の光により輪帯照明される。【００３２】
マスクブラインド１１の矩形状の開口部を通過した第２光束は、結像光学系１２の前側レンズ群１２ａ、光路折曲げ反射鏡１３、および結像光学系１２の後側レンズ群１２ｂを介して、図７（ｂ）に示すように、マスクＭ上の第２パターン領域ＰＡ２においてＸ方向に細長く延びる矩形状の第２照明領域ＩＲ２を重畳的に照明する。こうして、マスクＭの第２パターン領域ＰＡ２のうち、第２照明領域ＩＲ２に対応するパターンが非偏光状態の光により輪帯照明される。第１照明領域ＩＲ１と第２照明領域ＩＲ２とは互いに同じ形状および大きさを有し、光軸ＡＸを挟んで隣接する位置関係にある。【００３３】
すなわち、第１照明領域ＩＲ１および第２照明領域ＩＲ２は、マイクロフライアイレンズ９の各微小レンズ９ａの入射面９ａａの半分領域に対応した形状を有する。マスクステージＭＳによってＸＹ平面に沿って保持されたマスクＭ上の第１照明領域ＩＲ１からの第１光束は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳによってＸＹ平面に沿って保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上に第１パターン領域ＰＡ１のパターン像を形成する。また、マスクＭ上の第２照明領域ＩＲ２からの第２光束は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハＷ上に第２パターン領域ＰＡ２のパターン像を形成する。【００３４】
本実施形態では、マスクＭ上の第１照明領域ＩＲ１を照明し、投影光学系ＰＬに対してマスクＭおよびウェハＷをＹ方向に沿って同期的に移動させつつ、ウェハＷ上の１つのショット領域に第１パターン領域ＰＡ１のパターンを走査露光する。次いで、マスクＭ上の第２照明領域ＩＲ２を照明し、投影光学系ＰＬに対してマスクＭおよびウェハＷをＹ方向に沿って同期的に移動させつつ、ウェハＷ上の同じショット領域に第２パターン領域ＰＡ２のパターンを第１パターン領域ＰＡ１のパターンの上に重ねて走査露光する。そして、投影光学系ＰＬに対してウェハＷをＸＹ平面に沿って二次元的にステップ移動させつつ、上述の２回の走査露光すなわち二重露光を繰り返すことにより、ウェハＷ上の各ショット領域に、第１パターン領域ＰＡ１のパターンと第２パターン領域ＰＡ２のパターンとの合成パターンが逐次形成される。【００３５】
また、本実施形態は、特開平１１−１１１６０１号公報に開示されている二重露光方式にも適用することができる。この二重露光方式では、１枚のレチクルにその第１及び第２のパターンを形成しておき、走査露光方式でそのレチクルのパターンをウェハ上の隣接する第１及び第２のショット領域に転写した後、そのウェハを走査方向に１つのショット領域分だけステップ移動して、そのレチクルのパターンをウェハ上の第２及び第３のショット領域に転写することによって、その第２のショット領域にその第１及び第２のパターンを二重露光するものである。この露光方法では、走査露光時に所定の照明領域でその第１及び第２のパターンを照明する際の照明条件を変えることで、その２つのパターンに対する照明条件を最適化することができる。【００３６】
円錐アキシコン系６は、光源側（光の入射側）から順に、光源側に平面を向け且つマスク側（光の射出側）に凹円錐状の屈折面を向けた第１プリズム部材６ａと、マスク側に平面を向け且つ光源側に凸円錐状の屈折面を向けた第２プリズム部材６ｂとにより構成されている。そして、第１プリズム部材６ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材６ｂの凸円錐状の屈折面とは、互いに当接可能なように相補的に形成されている。また、第１プリズム部材６ａおよび第２プリズム部材６ｂのうち少なくとも一方の部材が光軸ＡＸに沿って移動可能に構成され、第１プリズム部材６ａの凹円錐状の屈折面と第２プリズム部材６ｂの凸円錐状の屈折面との間隔が可変に構成されている。【００３７】
第１プリズム部材６ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材６ｂの凸円錐状屈折面とが互いに当接している状態では、円錐アキシコン系６は平行平面板として機能し、形成される輪帯状の二次光源に及ぼす影響はない。しかしながら、第１プリズム部材６ａの凹円錐状屈折面と第２プリズム部材６ｂの凸円錐状屈折面とを離間させると、輪帯状の二次光源の幅（輪帯状の二次光源の外径と内径との差の１／２）を一定に保ちつつ、輪帯状の二次光源の外径（内径）が変化する。すなわち、輪帯状の二次光源の輪帯比（内径／外径）および大きさ（外径）が変化する。【００３８】
ズームレンズ７は、二次光源の全体形状を相似的（等方的）に拡大または縮小する機能を有する。たとえば、ズームレンズ７の焦点距離を最小値から所定の値へ拡大させることにより、二次光源の全体形状が相似的に拡大される。換言すると、ズームレンズ７の作用により、輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなく、その幅および大きさ（外径）がともに変化する。このように、円錐アキシコン系６およびズームレンズ７の作用により、輪帯状の二次光源の輪帯比と大きさ（外径）とを制御することができる。【００３９】
本実施形態では、第１パターン領域ＰＡ１のパターンの走査露光に際して、偏光変化部材８の各旋光素子８ａａおよびマイクロフライアイレンズ９の各微小レンズ９ａの入射面９ａａの下側（−Ｚ方向側）の半分領域を通過した第１光束だけを選択的に通過させてマスクＭへ導くようにマスクブラインド１１の開口部の位置および大きさを設定する。マスクブラインド１１の開口部を通過した第１光束は、マスクＭ上の第１パターン領域ＰＡ１内において第１照明領域ＩＲ１を周方向直線偏光状態で輪帯照明する。【００４０】
次いで、第２パターン領域ＰＡ２のパターンの走査露光に際して、偏光変化部材８の各デポラライザー８ａｂおよびマイクロフライアイレンズ９の各微小レンズ９ａの入射面９ａａの上側（＋Ｚ方向側）の半分領域を通過した第２光束だけを選択的に通過させてマスクＭへ導くようにマスクブラインド１１の開口部の位置および大きさを設定する。マスクブラインド１１の開口部を通過した第２光束は、マスクＭ上の第２パターン領域ＰＡ２内において第２照明領域ＩＲ２を非偏光状態で輪帯照明する。【００４１】
以上のように、本実施形態では、第１光束だけを選択的に通過させる第１位置と第２光束だけを選択的に通過させる第２位置との間でマスクブラインド１１の開口部の位置を切り換えるという単純な操作を行うだけで、周方向直線偏光状態での第１照明領域ＩＲ１の輪帯照明と、非偏光状態での第２照明領域ＩＲ２の輪帯照明とを切り換えることができる。すなわち、本実施形態の照明光学装置では、第１パターン領域ＰＡ１と第２パターン領域ＰＡ２とで照明光の偏光状態の切り換えを迅速に行うことができる。その結果、本実施形態の露光装置では、第１パターン領域ＰＡ１と第２パターン領域ＰＡ２とで照明光の偏光状態の切り換えを迅速に行う照明光学装置を用いて、二重露光方式によりマスクＭの微細パターンをウェハＷに高精度に且つ高スループットで露光することができる。【００４２】
一般に、露光装置では、ウェハＷに照射される光がＳ偏光を主成分とする偏光状態になるように、所要の直線偏光状態の光でマスクＭのパターンを照明することが好ましい。ここで、Ｓ偏光とは、入射面に対して垂直な方向に偏光方向を有する直線偏光（入射面に垂直な方向に電気ベクトルが振動している偏光）のことである。また、入射面は、光が媒質の境界面（ウェハＷの表面）に達したときに、その点での境界面の法線と光の入射方向とを含む面として定義される。このように、ウェハＷに照射される光がＳ偏光を主成分とする偏光状態になるように所要の直線偏光状態の光でマスクパターンを照明することにより、投影光学系ＰＬの光学性能（焦点深度など）の向上を図ることができ、ウェハＷ上においてコントラストの高いパターン像を得ることができる。【００４３】
本実施形態では、第１パターン領域ＰＡ１のパターンの走査露光に際して、図５（ａ）に示すような輪帯状で周方向直線偏光状態の二次光源からの光により、第１照明領域ＩＲ１に対応するパターンを照明する。その結果、第１照明領域ＩＲ１の光により照明された第１パターン領域ＰＡ１のパターンが最終的な被照射面としてのウェハＷに結像する光はＳ偏光を主成分とする偏光状態になり、ウェハＷ上においてコントラストの高いパターン像を得ることができる。一方、第２パターン領域ＰＡ２のパターンの走査露光に際して、図５（ｂ）に示すような輪帯状で非偏光状態の二次光源からの光により、第２照明領域ＩＲ２に対応するパターンを照明する。その結果、第２照明領域ＩＲ２の光により照明された第２パターン領域ＰＡ２の例えば線幅の比較的大きい補助的パターンの像をウェハＷ上に良好に形成することができる。【００４４】
なお、上述の実施形態では、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、円形照明用の回折光学素子や複数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、円形照明や複数極照明（２極照明、４極照明など）を行うことができる。すなわち、例えば円形照明、複数極照明などから選択された任意の照明形態で、第１照明領域および第２照明領域を互いに異なる偏光状態で照明することができる。このとき、円錐アキシコン系６に代えて、Ｖ溝アキシコン系（不図示）や角錐アキシコン系（不図示）をアフォーカルレンズ４の瞳面またはその近傍に設定することもできる。ここで、Ｖ溝アキシコン系は光軸を通る所定の軸線に関してほぼ対称なＶ字状の断面形状の屈折面を有し、角錐アキシコン系は光軸を中心とする角錐体の側面に対応する形状の屈折面を有する。なお、Ｖ溝アキシコン系および角錐アキシコン系の構成および作用については、特開２００２−２３１６１９号公報などを参照することができる。【００４５】
また、上述の実施形態では、偏光変化部材８が、マイクロフライアイレンズ９を構成する微小レンズ９ａの入射面９ａａの下側（−Ｚ方向側）の半分領域（第１領域）に対応して配置された複数の旋光素子８ａａと、上側（＋Ｚ方向側）の半分領域（第２領域）に対応して配置された複数のデポラライザー８ａｂとにより構成されている。しかしながら、これに限定されることなく、複数のデポラライザー８ａｂに代えて、複数の旋光素子を用いることもできる。この場合、これらの複数の旋光素子および微小レンズ９ａの入射面９ａａの上側（＋Ｚ方向側）の半分領域を通過した第２光束は、周方向直線偏光状態以外の適当な偏光状態、例えばＸ方向直線偏光状態、Ｚ方向直線偏光状態、あるいはＸ方向とＺ方向との間の斜め方向直線偏光状態などに設定される。また、上述の実施形態では、偏光変化部材において入射光束の偏光状態を変化させる光学素子として旋光素子（旋光子）を用いているが、これに限定されることなく、旋光素子に代えて波長板などを用いることもできる。一般に、偏光変化部材は、波面分割領域の第１領域に入射する光束および第２領域に入射する光束のうちの少なくとも一方の光束の偏光状態を変化させるように構成されるが、その具体的な構成については様々な変形例が可能である。【００４６】
また、上述の実施形態では、マスクブラインド１１が第１光束だけを選択的に通過させてマスクＭへ導き、第１パターン領域ＰＡ１内の第１照明領域ＩＲ１を照明することにより、ウェハＷ上の１つのショット領域に第１パターン領域ＰＡ１のパターンを走査露光している。そして、マスクブラインド１１が第２光束だけを選択的に通過させて同じマスクＭへ導き、第２パターン領域ＰＡ２内の第２照明領域ＩＲ２を照明することにより、ウェハＷ上の同じショット領域において第１パターン領域ＰＡ１のパターンの上に重ねて第２パターン領域ＰＡ２のパターンを走査露光している。【００４７】
しかしながら、これに限定されることなく、マスクブラインド１１が第１光束および第２光束を同時にマスクＭへ導き、１つのパターン領域内において隣接する第１照明領域ＩＲ１と第２照明領域ＩＲ２とを同時に照明することにより、第１照明領域ＩＲ１からの光により照明されたパターンと第２照明領域ＩＲ２からの光により照明されたパターンとをウェハＷ上の１つのショット領域に重ねて走査露光することもできる。また、第１光束を第１のマスクへ導いて第１のマスクのパターンをウェハＷ上の１つのショット領域に走査露光した後に、この第１のマスクを第２のマスクと交換し、第２光束を第２のマスクへ導いて第２のマスクのパターンをウェハＷ上の同じショット領域に重ねて走査露光することもできる。【００４８】
また、上述の実施形態では、マスクＭ上に第１照明領域ＩＲ１を形成する第１光束が波面分割領域である微小レンズ９ａの入射面９ａａの下側（−Ｚ方向側）の半分領域を通過し、マスクＭ上に第２照明領域ＩＲ２を形成する第２光束が上側（＋Ｚ方向側）の半分領域を通過している。しかしながら、これに限定されることなく、各波面分割領域における領域の分割形態について様々な変形例が可能である。一例として、図８に示す構成では、微小レンズ９ａの入射面９ａａの中央領域９ａａ１を通過した第１光束がマスクＭ上のパターン領域ＰＡにおいて光軸ＡＸを中心とする第１照明領域ＩＲ１を照明し、入射面９ａａにおいて中央領域９ａａ１をＸ方向に沿って挟む一対の周辺領域９ａａ２を通過した第２光束がマスクＭ上のパターン領域ＰＡにおいて第１照明領域ＩＲ１をＸ方向に沿って挟む一対の第２照明領域ＩＲ２を照明する。【００４９】
図８に示す構成例では、図示を省略した偏光変化部材８が、中央領域９ａａ１に対応して配置された旋光素子（あるいは波長板、デポラライザーなど）を有し、一対の周辺領域９ａａ２に対応して配置された一対の旋光素子（あるいは波長板、デポラライザーなど）を有する。こうして、マスクＭ上の第１照明領域ＩＲ１を第１の偏光状態で照明し、第１照明領域ＩＲ１の光により照明されたパターン領域ＰＡ内のパターンをウェハＷ上の１つのショット領域に走査露光する。次いで、マスクＭ上の第２照明領域ＩＲ２を第２の偏光状態で照明し、第２照明領域ＩＲ２の光により照明されたパターン領域ＰＡ内のパターンをウェハＷ上の同じショット領域に重ねて走査露光する。【００５０】
また、別の例として、図９に示す構成では、微小レンズ９ａの入射面９ａａの中央領域９ａａ３を通過した第１光束がマスクＭ上のパターン領域ＰＡにおいて光軸ＡＸを中心とする第１照明領域ＩＲ１を照明し、入射面９ａａにおいて中央領域９ａａ３を包囲する周辺領域９ａａ４を通過した第２光束がマスクＭ上のパターン領域ＰＡにおいて第１照明領域ＩＲ１を包囲する第２照明領域ＩＲ２を照明する。図９に示す構成例では、図示を省略した偏光変化部材８が、中央領域９ａａ３に対応して配置された旋光素子（あるいは波長板、デポラライザーなど）を有し、周辺領域９ａａ４に対応して配置された旋光素子（あるいは波長板、デポラライザーなど）を有する。こうして、マスクＭ上の第１照明領域ＩＲ１と第２照明領域ＩＲ２とを異なる偏光状態で照明し、第１照明領域ＩＲ１の光により照明されたパターン領域ＰＡ内のパターンと第２照明領域ＩＲ２の光により照明されたパターン領域ＰＡ内のパターンとをウェハＷ上の１つのショット領域に一括露光する。【００５１】
また、上述の実施形態では、複数の波面分割領域の各々が第１領域及び第２領域を有し、偏光変化部材が第１領域に入射する光束および第２領域に入射する光束のうちの少なくとも一方の光束の偏光状態を変化させている。しかしながら、これに限定されることなく、複数の波面分割領域が第１波面分割領域と第２波面分割領域とを含み、偏光変化部材が第１偏光変化部材と第２偏光変化部材とを含み、第１偏光変化部材は第１波面分割領域の第１領域に入射する光束及び第２領域に入射する光束のうちの少なくとも一方の光束の偏光状態を変化させ、第２偏光変化部材は第２波面分割領域の第３領域に入射する光束及び第４領域に入射する光束のうちの少なくとも一方の光束の偏光状態を変化させる例も可能である。この構成例では、被照射面上の位置に応じて、照明瞳上での偏光状態を異なる状態に設定することができる。【００５２】
図１０は、本発明の実施形態の第１変形例にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１０の第１変形例は、図１の実施形態と類似の構成を有するが、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて円形照明用の回折光学素子３Ａを用いていること、およびマスクブラインド１１の直前において第１光束が入射する位置に第１回折光学素子１４Ａが配置され且つ第２光束が入射する位置に第２回折光学素子１４Ｂが配置されていることが図１の実施形態と相違している。図１０では、図１の実施形態における構成要素と同じ機能を果たす要素に、図１と同じ参照符号を付している。以下、図１の実施形態との相違点に着目して、図１０の第１変形例の構成および作用を説明する。【００５３】
第１変形例では、光源１から光軸ＡＸに沿って射出された光束が、整形光学系２により所要の断面形状の光束に拡大された後、円形照明用の回折光学素子３Ａに入射する。円形照明用の回折光学素子３Ａ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３Ａに入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ４の瞳面に円形状の光強度分布を形成した後、円形状の角度分布でアフォーカルレンズ４から射出される。【００５４】
アフォーカルレンズ４からの光束は、ズームレンズ７を介して、偏光変化部材８Ａに入射する。偏光変化部材８Ａは、図１の偏光変化部材８と類似の構成を有するが、デポラライザー８ａｂに代えて旋光素子（または波長板など）を有する点が偏光変化部材８と相違している。第１変形例では、偏光変化部材８Ａにおいて図２の旋光素子８ａａに対応して配置された旋光素子を介してＸ方向直線偏光状態に設定された第１光束が、マイクロフライアイレンズ９の各微小レンズ９ａの入射面９ａａの下側（−Ｚ方向側）の半分領域に入射し、円形状でＸ方向直線偏光状態の二次光源を形成した後、コンデンサー光学系１０を介して、第１回折光学素子１４Ａに入射する。【００５５】
第１回折光学素子１４Ａは、入射した第１光束を２つの光束に分割し、分割した２つの光束を、光軸ＡＸを含んでＹＺ平面に平行な面（第１面）に沿って互いに同じ角度だけ偏向させる。第１回折光学素子１４Ａにより２つの光束に分割された第１光束は、マスクブラインド１１の開口部を通過した後、結像光学系１２を介して、マスクＭ上の第１パターン領域ＰＡ１においてＸ方向に細長く延びる矩形状の第１照明領域ＩＲ１を照明する。このとき、第１回折光学素子１４Ａは、第１照明領域ＩＲ１に入射する第１光束の角度方向の光量分布を変化させる分布変更部材として機能する。【００５６】
具体的に、第１回折光学素子１４Ａが介在しないとき、第１光束は第１照明領域ＩＲ１に対応するパターンをＸ方向直線偏光状態の光により円形照明する。これに対し、第１変形例では、第１回折光学素子１４Ａが分布変更部材として機能するため、第１光束は第１照明領域ＩＲ１に対応するパターンをＸ方向直線偏光状態の光により２極照明することになる。これは、マイクロフライアイレンズ９の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に、図１１（ａ）に示すように光軸ＡＸを中心としてＺ方向に間隔を隔てた２極状でＸ方向直線偏光状態の二次光源を形成し、この二次光源からの光で第１照明領域ＩＲ１を照明することと光学的に等価である。【００５７】
一方、偏光変化部材８Ａにおいて図２のデポラライザー８ａｂに対応して配置された旋光素子を介してＺ方向直線偏光状態に設定された第２光束が、マイクロフライアイレンズ９の各微小レンズ９ａの入射面９ａａの上側（＋Ｚ方向側）の半分領域に入射し、円形状でＺ方向直線偏光状態の二次光源を形成した後、コンデンサー光学系１０を介して、第２回折光学素子１４Ｂに入射する。第２回折光学素子１４Ｂは、入射した第２光束を２つの光束に分割し、分割した２つの光束を、光軸ＡＸを含んでＸＹ平面に平行な面（第１面と直交する第２面）に沿って互いに同じ角度だけ偏向させる。【００５８】
第２回折光学素子１４Ｂにより２つの光束に分割された第２光束は、マスクブラインド１１の開口部を通過した後、結像光学系１２を介して、マスクＭ上の第２パターン領域ＰＡ２においてＸ方向に細長く延びる矩形状の第２照明領域ＩＲ２を照明する。このとき、第２回折光学素子１４Ｂは、第２照明領域ＩＲ２に入射する第２光束の角度方向の光量分布を変化させる分布変更部材として機能する。具体的に、第２回折光学素子１４Ｂが介在しないとき、第２光束は第２照明領域ＩＲ２に対応するパターンをＹ方向直線偏光状態の光により円形照明する。【００５９】
これに対し、第１変形例では、第２回折光学素子１４Ｂが分布変更部材として機能するため、第２光束は第２照明領域ＩＲ２に対応するパターンをＹ方向直線偏光状態の光により２極照明することになる。これは、マイクロフライアイレンズ９の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に、図１１（ｂ）に示すように光軸ＡＸを中心としてＸ方向に間隔を隔てた２極状でＺ方向直線偏光状態の二次光源を形成し、この二次光源からの光で第２照明領域ＩＲ２を照明することと光学的に等価である。【００６０】
こうして、第１変形例では、第１照明領域ＩＲ１の光により照明された第１パターン領域ＰＡ１のパターンのうち、Ｘ方向に沿って細長く延びるＸ方向パターンが最終的な被照射面としてのウェハＷに結像する光はＳ偏光を主成分とする偏光状態になり、ウェハＷ上においてコントラストの高いパターン像を得ることができる。また、第２照明領域ＩＲ２の光により照明された第２パターン領域ＰＡ２のパターンのうち、Ｙ方向に沿って細長く延びるＹ方向パターンが最終的な被照射面としてのウェハＷに結像する光はＳ偏光を主成分とする偏光状態になり、ウェハＷ上においてコントラストの高いパターン像を得ることができる。【００６１】
第１変形例では、一対の回折光学素子１４Ａ，１４Ｂを被照射面であるマスクＭと光学的にほぼ共役な位置に配置しているので、回折光学素子１４Ａ，１４Ｂで回折された光が確実に照明領域内へ導かれる。これに対し、結像光学系１２とマスクＭとの間の光路中においてマスクＭの直前に一対の回折光学素子１４Ａ，１４Ｂを配置する構成では、回折光学素子１４Ａ，１４Ｂで回折された光の一部が照明領域の外側に達し、いわゆる照明ボケが発生する。【００６２】
なお、図１０の第１変形例では、説明を単純化するために、円形照明用の回折光学素子３Ａを用いるとともに、分布変更部材として入射光束を２つの光束に分割する一対の回折光学素子１４Ａ，１４Ｂを用いている。しかしながら、これに限定されることなく、円形照明用の回折光学素子３Ａに代えて、輪帯照明用の回折光学素子や複数極照明用の回折光学素子などを照明光路中に設定することができる。また、一対の回折光学素子１４Ａ，１４Ｂのうちの一方を光路から退避させたり、一方または双方を他の回折特性を有する回折光学素子と交換したりすることができる。【００６３】
たとえば、第１回折光学素子１４Ａを他の回折特性を有する回折光学素子と交換することにより、円形照明用の回折光学素子３Ａを介した光に基づいて、第１照明領域ＩＲ１を実質的に輪帯照明したり、実質的に２極以外の複数極照明したりすることができる。同様に、第２回折光学素子１４Ｂを他の回折特性を有する回折光学素子と交換することにより、円形照明用の回折光学素子３Ａを介した光に基づいて、第２照明領域ＩＲ２を実質的に輪帯照明したり、実質的に２極以外の複数極照明したりすることができる。一般に、分布変更部材は、被照射面であるマスクＭと光学的に共役な位置またはその近傍の位置に配置されて、第１照明領域ＩＲ１に入射する第１光束および第２照明領域ＩＲ２に入射する第２光束のうちの少なくとも一方の光束の角度方向の光量分布を変化させるように構成されるが、その具体的な構成については様々な変形例が可能である。【００６４】
なお、図１の実施形態および図１０の第１変形例では、マイクロフライアイレンズ９の波面分割領域の第１領域に入射した第１光束および波面分割領域の第２領域に入射した第２光束を、共通のコンデンサー光学系１０および共通の結像光学系１２を介して、共通のマスクＭ上の第１照明領域ＩＲ１および第２照明領域ＩＲ２へそれぞれ導いている。しかしながら、これに限定されることなく、波面分割領域の第１領域を通過した第１光束を第１導光光学系により第１照明領域へ導き、波面分割領域の第２領域を通過した第２光束を第２導光光学系により第２照明領域へ導くこともできる。さらに、図１２の第２変形例に示すように、第１導光光学系を介して第１光束を第１マスクＭ１上の第１照明領域ＩＲ１（図２では不図示）へ導き、第２導光光学系を介して第２光束を第２マスクＭ２上の第２照明領域ＩＲ２（図２では不図示）へ導くこともできる。【００６５】
図１２の第２変形例では、マイクロフライアイレンズ９の各微小レンズ９ａの入射面９ａａの下側（−Ｚ方向側）の半分領域に入射した第１光束が、コンデンサー光学系１０、マスクブラインド１１、および結像光学系２１を介して、第２マスクブラインド２２を重畳的に照明する。第２マスクブラインド２２においても、マスクブラインド１１と同様に、矩形状の照野が形成される。第２マスクブラインド２２の矩形状の開口部を通過した第１光束は、結像光学系２３および光路折り曲げ反射鏡２４を介して、第１マスクＭ上のパターン領域においてＸ方向に細長く延びる矩形状の第１照明領域ＩＲ１を照明する。【００６６】
一方、マイクロフライアイレンズ９の各微小レンズ９ａの入射面９ａａの上側（＋Ｚ方向側）の半分領域に入射した第２光束は、コンデンサー光学系１０、マスクブラインド１１、結像光学系２１、および光路折り曲げ反射鏡２５を介して、第２マスクＭ上のパターン領域においてＸ方向に細長く延びる矩形状の第２照明領域ＩＲ２を照明する。第２変形例では、互いに離間した２つの有効視野と１つの有効結像領域とを有する双頭型の投影光学系ＰＬに対して、第１マスクＭ１、第２マスクＭ２およびウェハＷをＹ方向に沿って同期的に移動させつつ、ウェハＷ上の１つのショット領域に、第１マスクＭ１のパターンと第２マスクＭ２のパターンとを重ねて走査露光して１つの合成パターンを形成する。【００６７】
そして、投影光学系ＰＬに対してウェハＷをＸＹ平面に沿って二次元的にステップ移動させつつ、上述の重ね走査露光を繰り返すことにより、ウェハＷ上の各ショット領域に、第１マスクＭ１のパターンと第２マスクＭ２のパターンとの合成パターンが逐次形成される。双頭型の投影光学系ＰＬとして、例えば図１３に示すように屈折系と偏向ミラーとからなる双頭型の投影光学系ＰＬや、図１４に示すような反射屈折型で双頭型の投影光学系ＰＬや、図１５に示すようなビームスプリッターを用いる双頭型の投影光学系ＰＬなどを用いることができる。このような双頭型の投影光学系としては、米国特許仮出願第６０／９０７，８２８号で提案されている光学系を用いることができる。【００６８】
なお、上述の実施形態および各変形例では、２種類のパターンを感光性基板（ウェハ）上の同一ショット領域に重ね焼きして１つの合成パターンを形成する二重露光に関連して本発明を説明している。しかしながら、これに限定されることなく、３種類以上のパターンを感光性基板上の同一ショット領域に重ね焼きして１つの合成パターンを形成する多重露光に対しても同様に本発明を適用することができる。【００６９】
上述の実施形態にかかる照明光学装置および露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように組み立てることにより製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続などが含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は、温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。【００７０】
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、本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１６のフローチャートを参照して説明する。【００７１】
先ず、図１６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、本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。【００７２】
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。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウェハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウェハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。【００７３】
また、本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１７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１７において、パターン形成工程４０１では、本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。【００７４】
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されたり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。【００７５】
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。【００７６】
なお、上述の実施形態では、光源としてＫｒＦエキシマレーザ光源またはＡｒＦエキシマレーザ光源を用いているが、これに限定されることなく、例えばＦ2レーザ光源のように他の適当な光源を用いる露光装置に対して本発明を適用することもできる。また、上述の実施形態では、露光装置に搭載されてマスクを照明する照明光学装置を例にとって本発明を説明しているが、マスク以外の被照射面を照明するための一般的な照明光学装置に本発明を適用することができることは明らかである。
【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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【国際調査報告】
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