JP2003315507A

JP2003315507A - 光学素子の製造方法、この製造方法により製造された光学素子、この光学素子を用いた露光装置の製造方法及び収差測定装置の製造方法

Info

Publication number: JP2003315507A
Application number: JP2002122560A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Shoda; 隆博正田; Yasushi Oki; 裕史大木; Toru Fujii; 藤井　　透
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2003-11-06

Abstract

(57)【要約】【課題】量産性の高い光学素子の製造方法を提供する
ことである。【解決手段】１次元に配列されたマスクパターンを有
する第１の１次元マスクを投影系の物体面に設定する第
１のマスク設定工程（Ｓ２０）と、感光性光学材料をス
テージ上に設定する基板設定工程（Ｓ２１）と、第１の
１次元マスクのパターン形状を感光性光学材料上に露光
する第１の露光工程（Ｓ２３）と、第１のマスク設定工
程において設定された第１の１次元マスクのマスクパタ
ーンの配列方向に対して、マスクパターンの配列方向を
所定角度回転させた第２の１次元マスクを投影系の物体
面に設定する第２のマスク設定工程（Ｓ２４）と、第２
の１次元マスクのパターン形状を感光性光学材料上に露
光する第２の露光工程（Ｓ２５）と、第１の露光工程及
び第２の露光工程により露光された感光性光学材料を現
像する現像工程（Ｓ２６）と、現像工程により現像され
た感光性光学材料をエッチングするエッチング工程（Ｓ
２７）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数のレンズに
より構成される光学素子の製造方法、この製造方法によ
り製造された光学素子、この製造方法により製造された
光学素子を用いた露光装置の製造方法及び収差測定装置
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロレンズのレプリカをマス
クを用いて基板上の感光性光学材料に形成し、このレプ
リカが形成された基板をドライエッチング、例えばイオ
ンビームエッチングすることにより基板にマイクロレン
ズを形成するマイクロレンズの製造方法が存在する（特
表平８−５０４５１５号公報参照）。この方法において
は、マイクロレンズのレプリカを感光性光学材料に形成
するために２次元形状のグレースケールのマスクを用い
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところでグレースケー
ルのマスクには、マイクロレンズのレプリカを感光性光
学材料に形成するために多数のドットパターンが形成さ
れ光の透過率を制御しているが、ドットパターンの形状
やドットパターンを形成する２次元的な位置を正確に定
めなければならないことからグレースケールのマスクの
製造が困難であった。

【０００４】この発明の課題は、量産性が高く高精度の
光学素子の製造方法及びこの製造方法により製造された
光学素子を提供することである。また、この製造方法に
より製造された光学素子を用いた露光装置の製造方法及
び収差測定装置の製造方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の光学素子
の製造方法は、１次元に配列されたマスクパターンを有
する第１の１次元マスクを投影系の物体面に設定する第
１のマスク設定工程と、感光性光学材料をステージ上に
設定する基板設定工程と、前記第１の１次元マスクのパ
ターン形状を前記感光性光学材料上に露光する第１の露
光工程と、前記第１のマスク設定工程において設定され
た前記第１の１次元マスクのマスクパターンの配列方向
に対して、マスクパターンの配列方向を所定角度回転さ
せた第２の１次元マスクを前記投影系の物体面に設定す
る第２のマスク設定工程と、前記第２の１次元マスクの
パターン形状を前記感光性光学材料上に露光する第２の
露光工程と、前記第１の露光工程及び前記第２の露光工
程により露光された前記感光性光学材料を現像する現像
工程と、前記現像工程により現像された前記感光性光学
材料をエッチングするエッチング工程とを備えることを
特徴とする。

【０００６】また、請求項２記載の光学素子の製造方法
は、前記第１の１次元マスク及び前記第２の１次元マス
クが、マスクパターンのピッチが同一であることを特徴
とする。

【０００７】また、請求項３記載の光学素子の製造方法
は、前記第１の１次元マスクと前記第２の1次元マスク
とは同一のマスクであることを特徴とする。

【０００８】また、請求項４記載の光学素子の製造方法
は、前記第１の１次元マスクのマスクパターン及び前記
第２の１次元マスクのマスクパターンが、前記感光性光
学材料上における像面強度分布の少なくとも一部が放物
線状となるように形成されることを特徴とする。

【０００９】この請求項１〜請求項４記載の光学素子の
製造方法によれば、第１の１次元マスクのパターン形状
を感光性光学材料上に露光した後に、第１の１次元マス
クのマスクパターンの配列方向に対して、マスクパター
ンの配列方向を所定角度回転させた第２の１次元マスク
のパターン形状を感光性光学材料上に露光する。この第
１の１次元マスクのパターン形状及び第２の１次元マス
クのパターン形状が露光された感光性光学材料を現像
し、この現像された感光性光学材料をエッチングするこ
とにより、１次元マスクを用いて２次元形状の光学素子
を基板上に形成することができる。

【００１０】また、請求項５記載の光学素子の製造方法
は、前記基板設定工程により、前記感光性光学材料をス
テージ上に設定した後に、前記ステージを移動させるこ
とにより前記感光性光学材料の表面を前記投影系の最良
結像位置から所定量Ｄだけデフォーカスさせるデフォー
カス工程を更に備えることを特徴とする。

【００１１】この請求項５記載の光学素子の製造方法に
よれば、デフォーカス工程より感光性光学材料の表面を
投影系の最良結像位置から所定量Ｄだけデフォーカスさ
せるため、第1の露光工程における感光性光学材料の表
面の像強度分布と第２の露光工程における感光性光学材
料の表面の像強度分布を足し合わせた像強度分布がマス
クパターンの形状に基づいた、製造される２次元の光学
素子の形状を的確に反映したものとなる。そして現像工
程、エッチング工程を経ることにより光学素子が製造さ
れる。従って、所望の形状を有する光学素子を容易に得
ることができる。

【００１２】また、請求項６記載の光学素子の製造方法
は、前記所定量Ｄが、照明光の波長をλ、前記投影系の
開口数をＮＡとするとき、０＜| Ｄ |＜２００（λ／２
ＮＡ ²）の条件を満たすことを特徴とする。

【００１３】また、請求項７記載の光学素子の製造方法
は、前記所定量Ｄが、照明光の波長をλ、前記投影系の
開口数をＮＡとするとき、（λ／２ＮＡ²）＜| Ｄ |＜
２００（λ／２ＮＡ²）条件を満たすことを特徴とす
る。

【００１４】また、請求項８記載の光学素子の製造方法
は、前記現像工程により現像された前記感光性光学材料
を硬化させる感光性光学材料硬化工程を更に備え、前記
エッチング工程は、前記感光性光学材料硬化工程により
前記感光性光学材料を硬化した状態でエッチングするこ
とを特徴とする。

【００１５】この請求項８記載の光学素子の製造方法に
よれば、感光性光学材料硬化工程により現像工程により
現像された感光材を硬化させるため精密な形状の光学素
子を製造することができる。

【００１６】また、請求項９記載の光学素子の製造方法
は、１次元に配列されたマスクパターンを有する第１の
１次元マスクを投影系の物体面に設定する第１のマスク
設定工程と、感光性光学材料をステージ上に設定する基
板設定工程と、前記第１の１次元マスクが設定されたマ
スクステージを所定量ｄだけ移動させることにより前記
感光性光学材料の表面を前記投影系の最良結像位置から
デフォーカスさせる第１のデフォーカス工程と、前記第
１の１次元マスクのパターン形状を前記感光性光学材料
上に露光する第１の露光工程と、前記第１のマスク設定
工程において設定された前記第１の１次元マスクのマス
クパターンの配列方向に対して、マスクパターンの配列
方向を所定角度回転させた第２の１次元マスクを前記マ
スクステージ上に配置して前記投影系の物体面に設定す
る第２のマスク設定工程と、前記第２の１次元マスクが
設定されたマスクステージを所定量ｄだけ移動させるこ
とにより前記感光性光学材料の表面を前記投影系の最良
結像位置からデフォーカスさせる第２のデフォーカス工
程と、前記第２の１次元マスクのパターン形状を前記感
光性光学材料上に露光する第２の露光工程と、前記第１
の露光工程及び前記第２の露光工程により露光された前
記感光性光学材料を現像する現像工程と、前記現像工程
により現像された前記感光性光学材料をエッチングする
エッチング工程とを備えることを特徴とする。

【００１７】また、請求項１０記載の光学素子の製造方
法は、前記第１の１次元マスク及び前記第２の１次元マ
スクが、マスクパターンのピッチが同一であることを特
徴とする。

【００１８】また、請求項１１記載の光学素子の製造方
法は、前記第１の１次元マスクと前記第２の1次元マス
クとは同一のマスクであることを特徴とする。

【００１９】また、請求項１２記載の光学素子の製造方
法は、前記第１の１次元マスクのマスクパターン及び前
記第２の１次元マスクのマスクパターンが、前記感光性
光学材料上における像面強度分布の少なくとも一部が放
物線状となるように形成されることを特徴とする。

【００２０】この請求項９〜請求項１２記載の光学素子
の製造方法によれば、デフォーカス工程よりマスクステ
ージを所定量ｄだけ移動させることにより感光性光学材
料の表面を投影系の最良結像位置から所定量だけデフォ
ーカスさせるため、第1の露光工程における感光性光学
材料の表面の像強度分布と第２の露光工程における感光
性光学材料の表面の像強度分布を足し合わせた像強度分
布がマスクパターンの形状に基づいた、製造される２次
元の光学素子の形状を的確に反映したものとなる。そし
て現像工程、エッチング工程を経ることにより光学素子
が製造される。従って、所望の形状を有する光学素子を
容易に得ることができる。

【００２１】また、請求項１３記載の光学素子の製造方
法は、前記所定量ｄが、照明光の波長をλ、前記投影系
の開口数をＮＡ、前記投影系の前記第１の１次元マスク
又は前記第２の１次元マスクから前記感光性光学材料へ
の倍率をβとするとき、０＜| ｄ |＜（２００／β²）
（λ／２ＮＡ²）条件を満たすことを特徴とする。

【００２２】また、請求項１４記載の光学素子の製造方
法は、前記所定量ｄが、照明光の波長をλ、前記投影系
の開口数をＮＡ、前記投影系の前記第１の１次元マスク
又は前記第２の１次元マスクから前記感光性光学材料へ
の倍率をβとするとき、（λ／２ＮＡ²）／β²＜| ｄ |
＜（２００／β²）（λ／２ＮＡ²）条件を満たすことを
特徴とする。

【００２３】また、請求項１５記載の光学素子の製造方
法は、前記現像工程により現像された前記感光成光学材
料を硬化させる感光性光学材料硬化工程を更に備え、前
記エッチング工程は、前記感光性光学材料硬化工程によ
り前記感光性光学材料を硬化した状態でエッチングする
ことを特徴とする。

【００２４】この請求項１５記載の光学素子の製造方法
によれば、感光性光学材料硬化工程により現像工程によ
り現像された感光材を硬化させるため精密な形状の光学
素子を製造することができる。

【００２５】また、請求項１６記載の光学素子は、請求
項１〜請求項１５の何れか一項記載の光学素子の製造方
法により製造されることを特徴とする。この請求項１６
記載の光学素子は、請求項１〜請求項１５の何れか一項
記載の光学素子の製造方法により製造されたものである
ことから、理想的な形状を有するものである。

【００２６】また、請求項１７記載の光学素子は、光学
素子を構成するレンズの曲率半径をｒ、前記レンズの径
をＲとするとき、ｒ／Ｒ≧０．８５条件を満たすことを
特徴とする。また、請求項１８記載の光学素子は、光学
素子を構成するレンズの曲率半径をｒ、前記レンズの径
をＲとするとき、ｒ／Ｒ≦１条件を満たすことを特徴と
する。この請求項１７及び請求項１８記載の光学素子
は、ｒ／Ｒ≧０.８５又はｒ／Ｒ≧１条件を満たすもの
であるため、所望の光学性能を有する。

【００２７】また、請求項１９記載の露光装置の製造方
法は、被照明位置に設置されたマイクロデバイス製造用
のレチクルのパターンを照明する照明光学系と、前記レ
チクルのパターン像を被露光位置に設置された感光性基
板に投影する投影光学系を有する露光装置の製造方法に
おいて、請求項１〜請求項１５の何れか一項に記載の光
学素子の製造方法により光学素子を製造する光学素子の
製造工程と、前記光学素子を前記照明光学系内に組込む
光学素子組込工程と、前記被照明位置と前記被露光位置
との間に前記投影光学系を設置する投影光学系設置工程
とを備えることを特徴とする。

【００２８】この請求項１９記載の露光装置の製造方法
によれば、光学素子組込工程において、１次元マスクを
用いた低コストで量産性に優れた製造方法により製造さ
れた光学素子を照明光学系内に組込むため、投影露光装
置の製造も効率的なものとなる。

【００２９】また、請求項２０記載の収差測定装置の製
造方法は、光学系からの光を集光する集光光学系と、こ
の集光光学系を介した光を光電検出する光電検出器とを
有する収差測定装置の製造方法において、請求項１〜請
求項１５の何れか一項に記載の光学素子の製造方法によ
り光学素子を製造する光学素子の製造工程と、前記光学
素子を前記集光光学系に組込む光学素子組込工程と、前
記集光光学系を介した光を受ける位置に前記光電検出器
を設置する光電検出器設置工程とを備えることを特徴と
する。

【００３０】この請求項２０記載の収差測定装置の製造
方法によれば、１次元マスクを用いた低コストで量産性
に優れた製造方法により製造された光学素子を照明光学
系内に組込むため、収差測定装置の製造も効率的なもの
となる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態の説明を行う。図１は、光学素子としての
マイクロレンズアレイを製造するための１次元マスク、
即ち１次元に配列されたマスクパターンを有するマスク
の製造方法を示すフローチャートである。

【００３２】マイクロレンズアレイを製造するための１
次元マスクの製造を行う場合には、まず、マイクロレン
ズアレイを構成するレンズの形状及びレンズの配列を決
定する（ステップＳ１０）。例えば、図２（ａ）の平面
図及び図２（ｂ）の断面図（図２（ａ）のＡ−Ａ断面
図）に示すような、マイクロレンズアレイＭＬＡを製造
する場合には、マイクロレンズアレイＭＬＡを構成する
レンズの形状としてレンズの曲率半径（例えば２０m
m）、レンズの膨らみ量（例えば０.６μm）、各レンズ
の大きさ（例えば一辺０.３mm）を決定し、レンズの配
列として配列個数（５×５）を決定する。

【００３３】次に、フォトレジストが塗布された基板に
マスクのパターンを露光するための露光装置の投影光学
系の物体面に１次元マスクを設定し、投影光学系の最良
結像位置から所定量デフォーカスさせた場合に、その位
置（デフォーカス位置）において形成される１次元マス
クのパターン像に関する像強度分布をマイクロレンズア
レイＭＬＡを構成するレンズの仕様、即ちレンズの曲率
半径等に基づいて決定する（ステップＳ１１）。ここ
で、このマイクロレンズアレイの製造方法においては、
１次元マスクのパターンをフォトレジストを塗布した基
板に露光した後に、この１次元マスクを所定角度回転さ
せて、更に、この１次元マスクのパターンをフォトレジ
ストを塗布した基板に露光することから、この点を考慮
して１次元マスクのパターン像に関する像強度分布を決
定する。

【００３４】図３（ａ）は、図２（ａ）及び図２（ｂ）
に示すマイクロレンズアレイＭＬＡを構成するレンズの
仕様に基づいて決定されたデフォーカス位置において形
成される１次元マスクのパターン像に関する、ネガレジ
ストを用いる場合の１つのレンズの像強度分布（光強度
分布）を示すものである。

【００３５】なお、仕様に合ったマイクロレンズ形状を
得るにあたって、加工プロセスを見込んだ最適な像強度
分布であることが望ましく、「レジストの光強度分布に
対する感光特性(レジスト像補正係数)」や「イオンビー
ムエッチング速度（エッチング補正係数）」等の加工プ
ロセス補正を行うことが好ましい。即ち、レジスト像補
正係数やエッチング補正係数等を見込んで像強度分布を
決定し、この像強度分布に基づいて製造した１次元マス
クを用いてマイクロレンズを試作し、試作されたマイク
ロレンズ形状に基づいて像強度分布を修正してマスクパ
ターンを再設計する。

【００３６】次に、１次元マスクに形成されるべきパタ
ーン形状、及び露光装置の投影光学系のデフォーカス量
を考慮して投影光学系の像強度分布をシミュレーション
する（ステップＳ１２）。即ち、１次元マスクの形状及
びデフォーカス量の内の少なくとも１つ変更しながらシ
ミュレーションを行う。なお、図３（ｂ）はマイクロレ
ンズアレイＭＬＡを構成する１つのレンズに対応する１
次元マスクの１パターン部分を透過した直後の光強度に
ついて示すものである。図３（ｂ）に示すように１次元
マスクを透過した直後の光強度は、１次元マスクのパタ
ーン形状に対応して光強度の強い領域と光強度がゼロの
領域が存在するが、投影光学系の最良結像位置から所定
量デフォーカスさせた場合には、その位置における光強
度の分布は１次元マスクのパターン形状を反映した状態
の滑らかな光強度になる。（図３（ａ）参照）。

【００３７】このシミュレーションで用いるシミュレー
タは、投影光学系の開口数ＮＡ、照明条件であるσ、照
明光の波長λ、及び１次元マスクの形状が決定された際
に、所定のデフォーカス量における像強度分布を求める
ことができる装置である。具体的なシミュレーション
は、まず、露光装置の照明光の波長λと投影光学系の開
口数ＮＡ、照明条件であるσを決定し、更に、デフォー
カス量Ｄを設定する。次にレンズを形成するための１次
元マスクに形成する各パターンの中心点を基準にして適
当な幅を有するライン状パターンの透過領域を所定個数
設定し、各ライン状パターンの幅及び中心からの位置を
適宜変更し像強度分布を求める。更に、デフォーカス量
を変更しながら同様な方法により像強度分布を求めるこ
とにより種々のパターン形状についてシミュレーション
を行う。

【００３８】なお、上述の第１のシミュレーションの代
わりに以下に述べる第２のシミュレーションを用いるこ
ともできる。この第２のシミュレーションは、まず、露
光装置の照明光の波長λと投影光学系の開口数ＮＡ、照
明条件であるσを決定し、更に、デフォーカス量Ｄを設
定する。次にレンズを形成するための１次元マスクに形
成する各パターンの中心点を基準にして、適当な幅で複
数のライン状パターンを設定し、各ライン状パターンを
透過の場合と遮光の場合に順次切換えて像強度分布を求
める。このとき第２のシミュレーションでは上述の第１
のシミュレーションと同様にして、デフォーカス量を変
更しながら像強度分布を求めることができる。

【００３９】次に、このシミュレーションの結果に基づ
いてデフォーカス量Ｄ及び１次元マスクのパターン形状
を決定する（ステップＳ１３）。即ち、シミュレーショ
ンにより求めた像強度分布がステップＳ１１において定
めた像強度分布に最も近づいた場合のマスクのパターン
形状に１次元マスクのパターンの形状を決定する。

【００４０】次に、ステップＳ１３において決定された
１次元マスクのパターン形状をステップＳ１０で決定し
た１次元方向の配列数、配列した１次元マスクの製造を
行う（ステップＳ１４）。即ち、決定されたマスクのパ
ターン形状を電子ビーム描画装置又はレーザビーム描画
装置を用いて所定パターンを描画することにより、図４
に示す５×５のマイクロレンズアレイを製造するための
１次元マスクＭ、即ちライン状のマスクパターンが均一
のピッチで５個、配列された１次元マスクが製造され
る。

【００４１】このマスクパターンの製造方法により製造
されるマスクパターンは、製造されるマイクロレンズの
形状を反映した１次元形状を有するものであることか
ら、マイクロレンズを製造するための２値式製造方法に
おいて用いられるマスクの製造等に比較して、容易に所
望の光学素子を製造するための１次元マスクを製造する
ことができる。なお、このマスクパターンの製造方法に
より製造されるマスクパターンは、１次元のマスクであ
るため設計が容易であり、理想的なマスクパターンを容
易に得ることができる。

【００４２】ここで、図５に、ネガレジスト(ネガパタ
ーン)を用いてマイクロレンズアレイ（各レンズの一辺
の幅２６０μｍ、曲率半径２５ｍｍ、サグ量(レンズ高
さ)０．３μｍ）を製造する場合のデフォーカス適性量
（２２０μｍ）での像強度分布（光強度分布）(図５
（ａ）)及びマスク透過直後の像強度分布(又はベストフ
ォーカス位置での像強度分布)(光強度分布)(図５
（ｂ）)を示す。この場合の投影露光装置における焼付
け条件は、開口数ＮＡ：０．３５、照明σ：０．５０、
露光波長：ｇ線(４３６ｎｍ)である。また、マスク上の
透過領域(基板上座標換算で、中心から左右への距離で
示す)は、１．０．５〜２μｍ、２．３〜６μｍ、３．
７〜１０μｍ、４．１２〜１５μｍ、５．１８〜２５μ
ｍ、６．３０〜３５μｍ、７．４２〜４８μｍ、８．５
５〜６２μｍ、９．７０〜７５μｍ、１０．８４〜８９
μｍ、１１．９６〜１００μｍである。

【００４３】図５は、フォトレジストの残存形状が露光
量に比例する理想的なネガレジストの場合を想定してお
り、縦軸は１に規格化されている。また最終的なサグ量
が０．３μｍとなるように焼付け時の露光量、即ち、１
回目の露光の露光量と１次元マスクを所定角度回転させ
た後に行う２回目の露光の露光量の合計値を調節する
と、曲率半径が２５ｍｍのフォトレジスト立体構造を形
成できる。更に、フォトレジストと基板が同じ速度でド
ライエッチング(異方性)されると、同形状のマイクロレ
ンズを基板上に形成することができる。

【００４４】また、図６に、ポジレジスト(ポジパター
ン)を用いてマイクロレンズアレイ（各レンズの幅２６
０μｍ、曲率半径２５ｍｍ、サグ量(レンズ高さ)０．３
μｍ）を製造する場合のデフォーカス適性量（７０μ
ｍ）での像強度分布（光強度分布）(図６（ａ）)及びマ
スク透過直後の像強度分布（又はベストフォーカス位置
での像強度分布）(光強度分布)(図６（ｂ）)を示す。こ
の場合の投影露光装置における焼付け条件は、開口数Ｎ
Ａ：０．５５、照明σ：０．６０、露光波長：ｉ線(３
６５ｎｍ)である。また、マスク上の透過領域(基板上座
標換算で、中心から左右への距離で示す)は、１．４０
〜４３μｍ、２．６５〜６８μｍ、３．７５〜７９μ
ｍ、４．８４〜９０μｍ、５．９６〜１００μｍ、６．
１０６〜１３０μｍである。

【００４５】図６は、フォトレジストの残存形状が露光
量に反比例する理想的なポジレジストの場合を想定して
おり、縦軸は１に規格化されている。また最終的なサグ
量が０．３μｍとなるように焼付け時の露光量、即ち、
１回目の露光の露光量と１次元マスクを所定角度回転さ
せた後に行う２回目の露光の露光量の合計値を調節する
と、曲率半径が２５ｍｍのフォトレジスト立体構造を形
成できる。更に、フォトレジストと基板が同じ速度でド
ライエッチング(異方性)されると、同形状のマイクロレ
ンズを基板上に形成することができる。

【００４６】更に、図５（ａ）及び図６（ａ）における
像強度分布(光強度分布)が放物線状となるように、１次
元マスクのパターン形状を設定することが好ましい。即
ち、フォトレジストが塗布された基板上において、マイ
クロレンズアレイＭＬＡを構成する１つのレンズに対応
する１次元マスクの１つのパターン部分を透過した像面
強度分布が放物線状となることが好ましい。

【００４７】これは、２回目の露光時のマスクパターン
の配列方向を、１回目の露光時のマスクパターンの配列
方向に対して直行するように配列した場合、像強度分布
を放物線状とすることにより、１回目の露光の露光量と
２回目の露光の露光量との合計を軸対象にすることが可
能になるからである。

【００４８】２回目の露光時のマスクパターンの配列方
向を、１回目の露光時のマスクパターンの配列方向に対
して直行するように配列するために、マスク又は基板を
略９０°回転させるか、或いは同一のパターンを有する
マスクを２枚用意し、１次元のパターンが直行するよう
に各々配置する。

【００４９】また、露光量は、１回目及び２回目とも同
量であることが好ましい。即ち、１回目の露光量をｆ
（ｘ）とし、２回目の露光量をｇ（ｙ）とすると、ｆ
（ｘ）＝ａｘ^２，ｇ（ｙ）＝ａｙ^２よりａｘ^２＋ａｙ^２＝ａ（ｘ^２＋ｙ^２）（ｘ^２＋ｙ^２）^１／２＝ｒであるので、ａｘ^２＋ａｙ^２＝ａ（ｘ^２＋ｙ^２）＝ａｒ^２となり、露光量の合計を軸対称にすることができる。

【００５０】ここで１回目と２回目の露光量を異なる露
光量にすると、ｆ（ｘ）＋ｇ（ｙ）＝ａｘ^２＋ｂｙ^２＝
（ａ≠ｂ）となり、ｘ方向、ｙ方向に異なるパワーを持
つレンズ、即ち、トーリックレンズアレイを作ることが
できる。

【００５１】図７は、光学素子を製造するための露光装
置の概略構成図である。この図７において投影光学系Ｐ
Ｌの物体面には所定のパターンが形成された１次元マス
クＭが配置され、投影光学系ＰＬの像面には、フォトレ
ジストが塗布されたガラス製の基板Ｓが配置されてい
る。１次元マスクＭはマスクステージＭＳ上に保持さ
れ、基板Ｓは基板ステージＳＳ上に保持されている。１
次元マスクＭの上方には、１次元マスクＭを均一照明す
るための照明光学系が配置されている。

【００５２】照明光学系には、超高圧水銀ランプ（ｇ
線：４３６nm、ｉ線：３６５nm）により構成される光源
２が設けられ、光源２において発生した照明光がコリメ
ータレンズ４、フライアイレンズ（オプティカルインテ
グレータ）６に入射する。フライアイレンズの出射側に
は可変絞り８が設けられており、可変絞り８を通過した
照明光は、リレーレンズ１０、ミラー１２を介し、ミラ
ー１２においてほぼ垂直下方に反射されて１次元マスク
Ｍを均一照明する。なお、光源は、水銀ランプに限らず
エキシマレーザ（２４８nm）や（１９３nm）、更には、
エキシマレーザ光源よりも短い波長を供給する光源を用
いても良い。

【００５３】上述のマスクステージＭＳは、投影光学系
ＰＬの光軸ＡＸと直交する面内で２次元的に移動可能で
あると共に所定角度(例えば９０度)回転可能に設けられ
ている。また、基板ステージＳＳは、投影光学系ＰＬの
光軸ＡＸと直交する面内で２次元的に移動可能であるの
みならず更に、投影光学系ＰＬの像面と基板Ｓの表面と
をデフォーカスさせるために投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ
方向（Ｚ方向）に移動可能に設けられている。

【００５４】次に、図８を参照して、この露光装置を用
いた光学素子の製造方法の説明を行う。この露光装置を
用いて光学素子としてのマイクロレンズアレイを製造す
る場合には、まず、図１に示す方法により製造された１
次元マスクＭを露光装置のマスクステージＭＳに設置す
ることにより投影光学系ＰＬの物体面に１次元マスクＭ
を設定する（ステップＳ２０）。

【００５５】次に、フォトレジストが塗布されたガラス
製基板（感光性光学材料）Ｓを基板ステージＳＳ上に設
置することにより投影光学系ＰＬの像面に基板Ｓを設定
し（ステップＳ２１）、更にＸＹ方向の位置決めを行
う。

【００５６】次に、基板ステージＳＳを投影光学系ＰＬ
の光軸に沿って移動させることにより基板Ｓの表面を投
影光学系ＰＬの最良結像位置から所定量（デフォーカス
量）Ｄだけデフォーカスする（ステップＳ２２）。

【００５７】ここで所定量Ｄは、照明光の波長をλ、投
影光学系の開口数をＮＡとした場合に、０＜| Ｄ |＜ａ
（λ／２ＮＡ²）の条件を満たす量で有り、更に（λ／
２ＮＡ²）＜| Ｄ |＜ａ（λ／２ＮＡ²）の条件を満たす
量で有ることが好ましい。これらの条件においては、ａ
＝２００であるが、より十分な効果を得るためにはａ＝
１００とすることが好ましい。

【００５８】なお、マスクステージＭＳを投影光学系Ｐ
Ｌの光軸に沿って移動させることにより基板Ｓの表面を
投影光学系ＰＬの最良結像位置から所定量（デフォーカ
ス量）Ｄだけデフォーカスさせるようにしても良い。こ
の場合のマスクステージＭＳの移動量（所定量）ｄは、
照明光の波長をλ、前記投影系の開口数をＮＡとすると
き、０＜| ｄ |＜（２００／β²）（λ／２ＮＡ²）の条
件を満たす量であり、更に（λ／２ＮＡ²）／β²＜| ｄ
|＜（２００／β²）（λ／２ＮＡ²）の条件を満たす量
で有ることが好ましい。ここでβは、１次元マスクＭか
ら基板Ｓへの投影系の投影倍率である。

【００５９】また、基板ステージＳＳ及びマスクステー
ジＭＳの両方を投影光学系ＰＬの光軸に沿って移動させ
ることにより基板Ｓの表面を投影光学系ＰＬの最良結像
位置から所定量（デフォーカス量）Ｄだけデフォーカス
させるようにしても良い。

【００６０】このように基板Ｓの表面を投影光学系ＰＬ
の最良結像位置から所定量Ｄだけデフォーカスさせると
基板Ｓの表面における投影光学系ＰＬの像強度分布は１
次元マスクＭのパターン形状に基づいたものとなる。

【００６１】次に、照明系によって１次元マスクＭを照
明し、投影光学系ＰＬを用いて１次元マスクＭに形成さ
れた１次元マスクＭのパターンをフォトレジストを塗布
した基板Ｓに露光する（ステップＳ２３）。図９（ａ）
は、１次元マスクＭのパターンをフォトレジストＰＲを
塗布した基板Ｓに露光した状態を示すものである。この
図に示すように１次元マスクＭのパターンをフォトレジ
ストＰＲを塗布した基板Ｓに露光した場合には、フォト
レジストＰＲ内に１次元マスクＭのパターンに対応した
形状の化学的変質部分（図９（ａ）における斜線部分）
が形成される。

【００６２】次に、マスクステージＭＳを９０度回転さ
せて(ステップＳ２４)、更に、照明系によって１次元マ
スクＭを照明し、投影光学系ＰＬを用いて１次元マスク
Ｍに形成された１次元マスクＭのパターンをフォトレジ
ストを塗布した基板Ｓに露光する（ステップＳ２５）。
図９（ｂ）は、ステップＳ２５において、１次元マスク
ＭのパターンをフォトレジストＰＲを塗布した基板Ｓに
露光した状態を示すものである。この図に示すように１
次元マスクＭのパターンをフォトレジストＰＲを塗布し
た基板Ｓに露光した場合には、フォトレジストＰＲ内に
マイクロレンズ形状に対応した形状の化学的変質部分
（図９（ｂ）における斜線部分）が形成される。

【００６３】次に、現像機を用いて基板Ｓ上のフォトレ
ジストＰＲの現像を行なう（ステップＳ２６）。図９
（ｃ）は、フォトレジストＰＲの現像を行った基板Ｓの
状態を示すものである。この図に示すように基板Ｓの表
面には、マイクロレンズの形状に対応した形状のフォト
レジストＰＲが残存している。なお、フォトレジストＰ
Ｒの形成は、イオンビームエッチング速度に関する加工
プロセス補正を見込んだ形状であることが望ましい。

【００６４】次に、基板Ｓ上をフォトレジストのパター
ンをマスクとしてイオンビームエッチングを行うことに
よって、マイクロレンズが基板Ｓ上に形成される（ステ
ップＳ２７）。即ち、図９（ｄ）に示すようなマイクロ
レンズアレイＭＬＡが基板Ｓ上に形成される。なお、イ
オンビームエッチングに限らず種々のドライエッチング
を用いることも可能である。

【００６５】従って、このマイクロレンズアレイの製造
方法によれば、設計が容易で理想的な形状を容易に得る
ことができる１次元マスクを用いて２次元形状を有する
マイクロレンズアレイを製造するため、所望の光学性能
を有するマイクロレンズアレイを低コストで量産するこ
とができる。

【００６６】次に、図１０及び図１１を参照して、この
マイクロレンズアレイの製造方法により製造されたマイ
クロレンズを構成するレンズの形状の説明を行う。図１
０に示すように、マイクロレンズを構成するレンズの径
（レンズ一辺の幅）をＲ、曲率半径をｒ、サグ量Ｚ、レ
ンズの縁部における形状誤差を△Ｚとすると、マイクロ
レンズを構成する各レンズの形状は、ｒ／Ｒ≧０．８５
の条件を満たすものであり、更に、ｒ／Ｒ≧１の条件を
満たすものであることが好ましい。

【００６７】この条件を満たすマイクロレンズアレイを
構成するレンズは、図１１に示すように、形状誤差（△
Ｚ／Ｚ）が小さく抑えられていることから、マイクロレ
ンズアレイを構成している各レンズは、１次元マスクの
パターン形状を反映した理想的な形状を有している。従
って、このレンズにより構成されるマイクロレンズアレ
イは、優れた光学性能を有する。

【００６８】次に、図１２を参照して、この露光装置を
用いた光学素子の製造方法の更に好ましい例の説明を行
う。この露光装置を用いて光学素子としてのマイクロレ
ンズアレイを製造する場合には、まず、図１に示す方法
により製造された１次元マスクＭを露光装置のマスクス
テージＭＳに設置することにより投影光学系ＰＬの物体
面に１次元マスクＭを設定する（ステップＳ２００）。

【００６９】次に、フォトレジストが塗布されたガラス
製基板（感光性光学材料）Ｓを基板ステージＳＳ上に設
置することにより投影光学系ＰＬの像面に基板Ｓを設定
し（ステップＳ２１０）、更にＸＹ方向の位置決めを行
う。

【００７０】次に、基板ステージＳＳを投影光学系ＰＬ
の光軸に沿って移動させることにより又は、マスクステ
ージＭＳを投影光学系ＰＬの光軸に沿って移動させるこ
とにより基板Ｓの表面を投影光学系ＰＬの最良結像位置
から所定量（デフォーカス量）Ｄだけデフォーカスする
（ステップＳ２２０）。

【００７１】ここで基板ステージＳＳを投影光学系ＰＬ
の光軸に沿って移動させる場合の所定量Ｄは、照明光の
波長をλ、投影光学系の開口数をＮＡとした場合に、０
＜|Ｄ |＜ａ（λ／２ＮＡ²）の条件を満たす量で有り、
更に（λ／２ＮＡ²）＜| Ｄ|＜ａ（λ／２ＮＡ²）の条
件を満たす量で有ることが好ましい。これらの条件にお
いては、ａ＝２００であるが、より十分な効果を得るた
めにはａ＝１００とすることが好ましい。

【００７２】また、マスクステージＭＳを投影光学系Ｐ
Ｌの光軸に沿って移動させる場合の所定量ｄは、照明光
の波長をλ、前記投影系の開口数をＮＡとするとき、０
＜|ｄ |＜（２００／β²）（λ／２ＮＡ²）の条件を満
たす量であり、更に（λ／２ＮＡ²）／β²＜| ｄ |＜
（２００／β²）（λ／２ＮＡ²）の条件を満たす量で有
ることが好ましい。ここでβは、１次元マスクＭから基
板Ｓへの投影系の投影倍率である。この条件を満たすこ
とによりマスクステージＭＳを投影光学系ＰＬの光軸に
沿って移動させて基板Ｓの表面を投影光学系ＰＬの最良
結像位置から所定量（デフォーカス量）Ｄだけデフォー
カスさせることができる。

【００７３】また、基板ステージＳＳ及びマスクステー
ジＭＳの両方を投影光学系ＰＬの光軸に沿って移動させ
ることにより基板Ｓの表面を投影光学系ＰＬの最良結像
位置から所定量（デフォーカス量）Ｄだけデフォーカス
させるようにしても良い。本発明では、マスクステージ
ＭＳ基板ステージＳＳとの少なくとも一方を移動させて
投影光学系の像面(最良像面)から感光性基板Ｓの表面を
デフォーカスさせることが可能である。

【００７４】このようにして基板Ｓの表面を投影光学系
ＰＬの最良結像位置から所定量Ｄだけデフォーカスさせ
ると基板Ｓの表面における投影光学系ＰＬの像強度分布
はマスクのパターン形状に基づいたものとなる。

【００７５】次に、照明系によって１次元マスクＭを照
明し、投影光学系ＰＬを用いてマスクＭに形成された１
次元マスクＭのパターンをフォトレジストを塗布した基
板Ｓに露光する（ステップＳ２３０）。

【００７６】次に、マスクステージＭＳを９０度回転さ
せて(ステップＳ２４０)、更に、照明系によって１次元
マスクＭを照明し、投影光学系ＰＬを用いて１次元マス
クＭに形成された１次元マスクＭのパターンをフォトレ
ジストを塗布した基板Ｓに露光する（ステップＳ２５
０）。

【００７７】次に、現像機を用いて基板Ｓ上のフォトレ
ジストＰＲの現像を行なう（ステップＳ２６０）。な
お、フォトレジストＰＲの形成は、イオンビームエッチ
ング速度に関する加工プロセス補正を見込んだ形状であ
ることが望ましい。

【００７８】次に、基板Ｓ上に残ったフォトレジストＰ
ＲをＵＶレジスト硬化装置を用いて硬化させる(ステッ
プＳ２７０)。図１３は、ＵＶレジスト硬化装置の概略
を示すものである。このＵＶレジスト硬化装置は、真空
チャンバＶＣを有し、真空チャンバＶＣ内に設置された
ヒータＨ上部に現像されたフォトレジストＰＲが残った
基板Ｓが保持されている。フォトレジストＰＲが付いた
基板Ｓは、ヒータＨにより適宜加熱されると共に、ＵＶ
ランプＬから紫外線が石英ガラスＧを介して照射されフ
ォトレジストＰＲの硬化が行われる。この場合にフォト
レジストの種類に応じて適切な温度雰囲気とされること
が望ましい。

【００７９】次に、基板Ｓ上をフォトレジストのパター
ンをマスクとしてイオンビーム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マイクロレンズ
が基板Ｓ上に形成される（ステップＳ２８０）。なお、
イオンビームエッチングに限らず種々のドライエッチン
グを用いることも可能である。

【００８０】従って、このマイクロレンズアレイの製造
方法によれば、設計が容易で理想的な形状を容易に得る
ことができる１次元マスクを用いて２次元形状を有する
マイクロレンズアレイを製造するため、所望の光学性能
を有するマイクロレンズアレイを低コストで量産するこ
とができる。また、フォトレジストの硬化がなされてい
るため、精密な形状のマイクロレンズアレイを製造する
ことができる。

【００８１】なお、上述の図８及び図１２に示す実施の
形態においては、図１に示す方法により製造された１次
元マスクＭを用いて光学素子の製造を行っているが、１
次元マスクは他の方法により製造されたものを用いても
良い。

【００８２】また、上述の図８及び図１２に示す実施の
形態においては、１次元マスクＭのパターンをフォトレ
ジストを塗布した基板Ｓに露光した後に、１次元マスク
Ｍを９０度回転させて再度、１次元マスクＭのパターン
をフォトレジストを塗布した基板Ｓに露光しているが、
１次元マスクＭのパターンをフォトレジストを塗布した
基板Ｓに露光した後に、基板Ｓを９０度回転させて再
度、１次元マスクＭのパターンをフォトレジストを塗布
した基板Ｓに露光するようにしても良い。

【００８３】また、上述の図８及び図１２に示す実施の
形態においては、１回目の露光と、１次元マスクＭを９
０度回転させて再度行う２回目の露光において同一の１
次元マスクを用いているが、１回目の露光と、１次元マ
スクＭを９０度回転させて再度行う２回目の露光におい
て異なる１次元マスク、即ち、形成されているライン状
のパターンのピッチが異なる１次元マスク等を用いるよ
うにしても良い。

【００８４】また、上述の図８及び図１２に示す実施の
形態においては、１次元マスクＭのパターンをフォトレ
ジストを塗布した基板Ｓに露光した後に、１次元マスク
Ｍを９０度回転させて再度、１次元マスクＭのパターン
をフォトレジストを塗布した基板Ｓに露光しているが、
１次元マスクＭのパターンをフォトレジストを塗布した
基板Ｓに露光した後に、１次元マスクＭを６０度回転さ
せて、１次元マスクＭのパターンをフォトレジストを塗
布した基板Ｓに露光し、更に１次元マスクＭを６０度回
転させて、１次元マスクＭのパターンをフォトレジスト
を塗布した基板Ｓに露光するようにしても良く、回転角
度と露光の回数は適宜選択可能である。

【００８５】また、上述の図１２に示す実施の形態にお
けるフォトレジストを硬化する処理は、グレースケール
を用いたマイクロレンズアレイの製造にも適用でき、フ
ォトレジストの硬化により、グレースケールを用いてマ
イクロレンズアレイを製造する場合においても精密な形
状のマイクロレンズアレイを製造することができる。

【００８６】上述の実施の形態において、更に、図１４
に示すようなパターン形状を有するマスクＭ２（図１４
には中心線と輪郭線を含む）を用いてプリズムＰ１を製
造しても良い。更に、各マイクロレンズに対応するパタ
ーンの形状を変更することにより各レンズの形状をそれ
ぞれ異なったものとすることができる。また、シリンド
リカルレンズアレイも容易に実現可能である。更に、パ
ワーの異なるレンズをアレイ状に形成することも容易で
ある。

【００８７】また、図８又は図１２に示すマイクロレン
ズアレイの製造に用いる１次元マスクに位相シフトレチ
クル(マスク)、光を完全に遮光せず半透過状態とするこ
とにより光の透過率分布を付与するハーフトーンレチク
ル(マスク)、ドットパターンの濃度又はマスクの遮光物
体の厚さの制御により光の透過率分布を付与するグレー
スケールレチクル(マスク)等を用いることにより、更に
精密な形状のマイクロレンズアレイを製造することがで
きる。

【００８８】また、マイクロレンズアレイの製造に用い
られる露光装置の照明方法には、適切なσ値のもとでの
円形照明、輪帯照明、多極照明、コヒーレント照明、イ
ンコヒーレント照明の何れかを用いることができる。例
えば、図７に示した露光装置において、適切なσ値(照
明系の開口数／投影光学系ＰＬのマスク側の開口数)の
もとでの円形照明、輪帯照明又は多極照明を行うために
は、照明系の瞳又は２次光源の形状及び大きさを変更、
即ちオプティカルインテグレータ６の射出側に配置され
た可変絞り８における開口形状及び大きさを変更すれば
良い。σ値を変更しながら円形照明するためには、可変
絞り８の開口部は、開口形状を円形としながら開口の大
きさを変更すれば良く、輪帯照明するためには、可変絞
り８の開口部は、適切な輪帯比（輪帯内径／輪帯外径）
を持つ輪帯開口部に変更すればよい。更に、多極照明す
るためには、可変絞り８の開口部は、中心から適切な距
離だけ離れた多極状の開口部(例えば、２極や４極の開
口部)に変更すれば良い。

【００８９】なお、効率良く各照明を行うためには、オ
プティカルインテグレータ６の上流においてσ値可変の
変倍光学系(ズーム光学系)、輪帯光束を形成する輪帯光
束形成光学系(凸状円錐面を持つ素子とこれと相対的に
移動する凹状円錐面を持つ素子を含むアキシコン等の光
学系、又は輪帯光束を形成する回折光学素子等)あるい
は、多極光束を形成する多極光束形成光学系(例えば、
凸状４角錐面を持つ素子とこれと相対的に移動する凹状
４角錐面を持つ素子を含むアキシコン等の光学系、又は
多極光束を形成する回折光学素子等)を用いることもで
きる。更に、オプティカルインテグレータ６は、フライ
アイレンズに限らず、マイクロレンズアレイ、回折光学
素子、内面反射型インテグレータ(ロッド型内面反射イ
ンテグレータ、中空型内面反射インテグレータ)等を用
いることができる。

【００９０】また、上述の実施の形態においては、ステ
ップ・アンド・リピート方式の投影露光によりマイクロ
レンズを基板Ｓ上に形成しているが、プロキシミティ方
式の露光によりマイクロレンズを基板Ｓ上に形成するよ
うにしても良い。この場合のプロキシミティ方式の露光
では、マスクのパターンがデフォーカスした適切な強度
分布が得られるように、マスクと感光性基板とを適切な
間隔を隔てて配置することが好ましい。更には、マスク
ステージＭＳ及び基板ステージＳＳを移動させながらマ
スクパターン像を感光性基板に投影露光するスキャン方
式(ステップ・アンド・スキャン方式)の走査型露光装置
を用いて、本発明における露光工程を実行しても良い。

【００９１】次に、上述の光学素子の製造方法により製
造されたマイクロレンズアレイが組込まれた露光装置に
ついて説明する。図１５は、この露光装置の構成を概略
的に示す図である。この図においては、感光性基板であ
るウエハの法線方向に沿ってＺ軸を、図１５の紙面に平
行な方向にＹ軸を、図１５の紙面に垂直な方向にＸ軸を
それぞれ設定している。

【００９２】この露光装置は、露光光（照明光）を供給
するための光源２１として、例えば２４８nm（ＫｒＦ）
又は１９３nm（ＡｒＦ）の波長の光を供給するエキシマ
レーザ光源を備えている。光源２１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、一対のシリンドリカルレンズ
２２ａ及び２２ｂからなるビームエキスパンダ２２に入
射する。各シリンドリカルレンズ２２ａ及び２２ｂは、
図１５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し、光軸ＡＸを含んで紙面と
直交する面内（ＸＺ平面内）において平行平面板として
機能する。従って、ビームエキスパンダ２２に入射した
光束は、図１５の紙面内において拡大され、所定形状の
断面を有する光束、例えば、正方形状の断面を有する光
束に整形される。

【００９３】整形光学系としてのビームエキスパンダ２
２を介した光束は、折り曲げミラー２３でＹ方向に偏向
された後、回折光学素子２４ｂ、第１の変倍光学系とし
てのアフォーカルズームレンズ２５に入射する。ここで
アフォーカルズームレンズ２５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。ここ
で図１５においては、輪帯照明用の回折光学素子２４ｂ
が光路中に設定された例を示しているが、この回折光学
素子２４ｂの代わりに瞳面に円形状の光強度分布を形成
する円形照明（通常照明）用の回折光学素子又は瞳面に
４極形状の光強度分布を形成する４極照明用の回折光学
素子に交換可能に構成しても良い。なお、円形照明（通
常照明）時に円形照明（通常照明）用の回折光学素子を
光路に設定せずに回折光学素子が無い状態として通常照
明を行うこともできる。

【００９４】アフォーカルズームレンズ２５に入射した
光束は、その瞳面にリング状（円環状）の光源像を形成
する。リング状の光源像からの光は、ほぼ平行な光束と
なってアフォーカルズームレンズ２５から射出され、第
１オプティカルインテグレータとしての第１フライアイ
レンズ（マイクロレンズアレイ）２６に入射する。この
とき、第１フライアイレンズ２６の入射面には、光軸Ａ
Ｘに対してほぼ対称に斜め方向から光束が入射する。換
言すると、光軸ＡＸを中心として等角度であらゆる方向
に沿って光束が斜め入射する。第１フライアイレンズ２
６は、図８又は図１２に示す光学素子の製造方法により
製造されたものであり、正の屈折力を有する多数のレン
ズエレメントが光軸ＡＸに沿って縦横配列されることに
よって構成されている。なお、各レンズレメントの入射
側の面は入射側に凸面を向けた球面状に形成され、射出
側の面は平面状に形成されている。

【００９５】従って、第１フライアイレンズ２６に入射
した光束は多数のレンズエレメントにより二次元的に分
割され、各レンズエレメントの後側焦点面にはそれぞれ
１つのリング状の光源像が形成される。第１フライアイ
レンズ２６の後側焦点面に形成された多数のリング状光
源像からの光束は、第２の変倍光学素子としてのズーム
レンズ２７を介した後、第２オプティカルインテグレー
タとしての第２フライアイレンズ２８を重畳的に照明す
る。なお、ズームレンズ２７は、瞳面に形成される２次
光源の大きさを可変とするために所定の範囲で焦点距離
を連続的に変化させることのできるリレー光学系であっ
て、第１フライアイレンズ２６の後側焦点面と第２フラ
イアイレンズ２８の後側焦点面とを光学的にほぼ共役に
結んでいる。また、ズームレンズ２７は、後側にテレセ
ントリックな光学系を構成している。上述の共役関係及
びテレセントリシティを満足するために、ズームレンズ
２７は、少なくとも３つのレンズ群が独立に移動可能な
多群ズームレンズとして構成されている。

【００９６】従って、第２フライアイレンズ２８の入射
面には、第１フライアイレンズ２６の各レンズエレメン
トの断面形状に相似な正方形状の照野を光軸ＡＸから等
距離の位置に無限の数だけ配置した形状の照野、即ち光
軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。第２フ
ライアイレンズ２８は、第１フライアイレンズ２６と同
様に、正の屈折力を有する多数のレンズエレメントを光
軸ＡＸに沿って縦横配列することによって構成されてい
る。しかしながら、第２フライアイレンズ２８を構成す
る各レンズエレメントは、マスク上において形成すべき
照野の形状（ひいてはウエハ上において形成すべき露光
領域の形状）と相似な矩形状の断面を有する。また、第
２フライアイレンズ２８を構成する各レンズエレメント
の入射側の面は入射側に凸面を向けた球面状に形成さ
れ、射出側の面は射出側に凸面を向けた球面状に形成さ
れている。

【００９７】従って、第２フライアイレンズ２８に入射
した光束は多数のレンズエレメントにより二次元的に分
割され、光束が入射した各レンズエレメントの後側焦点
面には第１フライアイレンズ２６のレンズエレメントの
数の多数の光源像がそれぞれ形成される。こうして、第
２フライアイレンズ２８の後側焦点面には、第２フライ
アイレンズ２８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。第２フライアイレンズ２８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、その近傍に
配置された開口絞り２９に入射する。

【００９８】開口絞り２９は、輪帯状の開口部（光透過
部）を有し、この開口絞り２９を介した二次光源からの
光は、コンデンサ光学系３０の集光作用を受けた後、所
定のパターンが形成されたレチクルＲを重畳的に均一照
明する。ここでレチクルＲはレチクルステージＲＳに設
置されることにより投影光学系３２の物体面に設定され
ている。レチクルＲのパターンを透過した光束は、投影
光学系３２を介して、感光性基板であるウエハＷ上にレ
チクルパターンの像を形成する。ここでウエハＷはウエ
ハステージＷＳに設置されることにより投影光学系３２
の像面に設定されている。こうして、投影光学系３２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又はスキャン
露光を行うことにより、ウエハＷの各露光領域にはレチ
クルＲのパターンが逐次露光される。

【００９９】なお、一括露光では、いわゆるステップ・
アンド・リピート方式により、ウエハの各露光領域に対
してレチクルパターンを一括的に露光する。この場合、
レチクルＲ上での照明領域の形状は正方形に近い矩形状
であり、第２オプティカルインテグレータの各レンズエ
レメントの断面形状も正方形に近い矩形状となる。一
方、スキャン露光では、いわゆるステップ・アンド・ス
キャン方式にしたがって、レチクル及びウエハを投影光
学系に対して相対移動させながらウエハの各露光領域に
対してレチクルパターンをスキャン露光する。この場
合、レチクルＲ上での照明領域の形状は短辺と長辺との
比がたとえば１：３の矩形状であり、第２オプティカル
インテグレータの各レンズエレメントの断面形状もこれ
と相似な矩形状となる。

【０１００】次に、図１６を参照して、図１５に示す露
光装置の製造方法の説明を行う。この露光装置を製造す
る場合には、まず、図８又は図１２に示す製造方法によ
り光学素子としてのマイクロレンズアレイを製造する
（ステップＳ３０）。

【０１０１】次に、マイクロレンズアレイを照明光学系
のアフォーカルズームレンズ２５とズームレンズ２７と
の間に第１オプティカルインテグレータとしての第１フ
ライアイレンズ２６として組み込む（ステップＳ３
１）。

【０１０２】次に、レチクルＲ（被照明位置）とウエハ
Ｗ（被露光位置）との間に投影光学系ＰＬを設置し、
（ステップＳ３２）投影露光装置が完成する。

【０１０３】従って、この投影露光装置の製造方法によ
れば、図８又は図１２に示す製造方法、即ち１次元マス
クを用いた低コストで量産性に優れた製造方法により製
造された光学素子を照明光学系内に組込むため、投影露
光装置の製造も効率的なものとなる。

【０１０４】次に、上述の光学素子の製造方法により製
造されたマイクロレンズアレイを用いた収差測定装置に
ついて説明する。図１７は、この収差測定装置を備えた
露光装置の構成を概略的に示す図である。この図におい
ては、感光性基板であるウエハＷの法線方向に沿ってＺ
軸を、図１７の紙面に平行な方向にＹ軸を、図１７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１７では、投影光学系ＰＬの像面に収差測定装置の標
示板を位置決めした収差測定時の状態を示しているが、
ＦＩＡ系（図示せず）や斜入射方式のオートフォーカス
系（図示せず）を用いた位置検出時及び投影露光時に
は、投影光学系ＰＬの像面にウエハＷが位置決めされ
る。

【０１０５】図１７の露光装置は、露光光（照明光）を
供給するための光源４１として、例えば２４８nm（Ｋｒ
Ｆ）又は１９３nm（ＡｒＦ）の波長の光を供給するエキ
シマレーザ光源を備えている。光源４１から射出された
ほぼ平行な光束は、ビーム整形光学系４２を介して所定
断面の光束に整形された後、干渉性低減部４３に入射す
る。干渉性低減部４３は、被照射面であるマスクＭ上
（ひいてはウエハＷ上）での干渉パターンの発生を低減
する機能を有する。

【０１０６】干渉性低減部４３からの光束は、第１フラ
イアイレンズ４４を介して、その後側焦点面に多数の光
源を形成する。これらの多数の光源からの光は、振動ミ
ラー４５で偏向された後、リレー光学系４６を介して第
２フライアイレンズ４６を重畳的に照明する。ここで、
振動ミラー４５は、Ｘ軸周りに回動する折り曲げミラー
であって、被照射面での干渉パターンの発生を低減する
機能を有する。こうして、第２フライアイレンズ４７の
後側焦点面には、多数の光源からなる二次光源が形成さ
れる。この二次光源からの光束は、その近傍に配置され
た開口絞り４８により制限された後、コンデンサ光学系
４９、ミラー５０を介して、ミラー５０においてほぼ垂
直下方に反射されて所定のパターンが形成されたマスク
Ｍを重畳的に均一照明する。

【０１０７】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エハＷ上に
マスクパターンの像を形成する。マスクＭは、マスクホ
ルダ（図示せず）を介して、マスクステージＭＳに載置
されている。なお、マスクステージＭＳは、主制御系
（図示せず）からの指令に基づき、マスクステージ制御
部（図示せず）によって駆動される。

【０１０８】一方、ウエハＷは、ウエハステージＷＳ上
のウエハホルダＷＨに真空チャックされている。ウエハ
ステージＷＳは、主制御系（図示せず）からの指令に基
づき、ウエハステージ制御部（図示せず）によって駆動
される。

【０１０９】この露光装置に備えられている収差測定装
置においては、被検光学系としての投影光学系ＰＬの波
面収差の測定に際して、マスクステージＭＳ上に収差測
定用のテストマスクＴＭが設置される。テストマスクＴ
Ｍには、図１８に示すように、収差測定用の円形状の開
口部６０ａがＸ方向およびＹ方向に沿って複数個（図１
８では９個）マトリックス状に形成されている。また、
開口部６０ａよりも実質的に大きな正方形状の開口部６
０ｂが形成されている。

【０１１０】また、この収差測定装置においては、ウエ
ハステージＷＳ上においてウエハＷの露光面とほぼ同じ
高さ位置（Ｚ方向位置）に取り付けられた標示板５１を
備えている。標示板５１は、例えばガラス基板からな
り、投影光学系ＰＬの光軸Ｘに垂直な、ひいては後述す
る収差測定系の光軸に垂直な基準平面５１ａを有する。
この基準平面５１ａ上には、図１９に示すように、その
中央部に校正用開口部（光透過部）５１ｂが形成され、
その周辺には複数組（図１９では４組）のアライメント
マーク５１ｃが形成されている。

【０１１１】ここで、校正用開口部５１ｂは、投影光学
系ＰＬを介して形成されるテストマスクＴＭの開口部６
０ａの像よりも大きく設定されている。また、各組のア
ライメントマーク５１ｃは、Ｘ方向に沿って形成された
ラインアンドスペースパターンとＹ方向に沿って形成さ
れたラインアンドスペースパターンとから構成されてい
る。更に、校正用開口部５１ｂ及び複数のアライメント
マーク５１ｃを除く領域には、反射面５１ｄが形成され
ている。反射面５１ｄは、例えばガラス基板にクロム
（Ｃｒ）を蒸着することにより形成されている。

【０１１２】更に、この収差測定装置においては、投影
光学系ＰＬの波面収差を測定するための光学系としての
収差測定系を備えている。収差測定系では、投影光学系
ＰＬを介してその像面に形成されたテストマスクＴＭの
開口部６０ａの像からの光が、コリメートレンズ５２及
びリレーレンズ５３を介して、マイクロフライアイ５４
に入射する。ここでマイクロフライアイ５４は、図８又
は図１２に示す製造方法により製造されたものであり縦
横に且つ稠密に配列された正屈折力を有する多数の微小
レンズからなる光学素子である。

【０１１３】従って、マイクロフライアイ５４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、
各微小レンズの後側焦点面の近傍にはそれぞれ１つの開
口部６０ａの像が形成される。こうして形成された多数
の像は、二次元撮像素子としてのＣＣＤ５５によって検
出される。ＣＣＤ５５の出力は、信号処理ユニット（図
示せず）に供給される。このように、マイクロフライア
イ５４は、投影光学系ＰＬの像面に形成されたテストマ
スクＴＭの開口部６０ａの一次像からの光を波面分割し
て開口部６０ａの二次像を多数形成するための波面分割
素子を構成している。

【０１１４】また、ＣＣＤ５５は、波面分割素子として
のマイクロフライアイ５４により形成された開口部６０
ａの多数の二次像を光電検出するための光電検出部を構
成している。なお、コリメートレンズ５２、リレーレン
ズ５３、マイクロフライアイ５４及びＣＣＤ５５は、図
１７に示すように、マスクステージＭＳの内部に設けら
れ、投影光学系ＰＬの波面収差を測定するための光学系
（集光光学系）としての収差測定系を構成している。ま
た、標示板５１は、収差測定系（５２〜５５）に一体的
に取り付けられている。

【０１１５】以下、この収差測定装置を用いて投影光学
系ＰＬの波面収差を測定する動作について説明する。こ
の収差測定装置においては、収差測定系（５２〜５５）
に一体的に取り付けられた標示板５１が設けられてい
る。そして、標示板５１の基準平面５１ａ上には、クロ
ム膜などをエッチングすることによりアライメントマー
ク５１ｃが形成されているとともに、必要十分な面精度
で加工された反射面５１ｄが形成されている。従って、
露光装置に搭載されたＦＩＡ系を用いて、アライメント
マーク５１ｃに基づいて、ＸＹ平面に沿った標示板５１
の位置を、ひいてはＸＹ平面に沿った収差測定系の位置
を検出することができる。

【０１１６】また、露光装置に搭載された斜入射式の二
次元ＡＦ系を用いて、Ｚ方向に沿った標示板５１の面位
置を、ひいては収差測定系のＺ方向位置、Ｘ軸周りの傾
き、およびＹ軸周りの傾きを検出することができる。更
に、露光装置に搭載されたウエハ干渉計ＷＩＦ（図視せ
ず）及びウエハステージ駆動部の作用により、ウエハＷ
と同じ程度に高精度なアライメント（位置合わせ）およ
び位置制御を迅速に行うことができる。こうして、テス
トマスクＴＭに設けられた複数の開口部のうち、恣意的
に選択された第１番目の開口部６０ａの像が投影光学系
ＰＬを介して形成される位置に対して、収差測定系を初
期的に位置決めする。

【０１１７】即ち、収差測定系が正確に位置決めされた
状態において、投影光学系ＰＬを介して形成された第１
番目の開口部６０ａの像の中心点と収差測定系の光軸Ａ
Ｘ１とがＸＹ平面内において一致する。即ち、図２０に
示すように、開口部６０ａの像６０ｉの中心点と標示板
５１の校正用開口部５１ｂの中心点とがＸＹ平面内にお
いて一致する。この初期状態において、ＣＣＤ５５の出
力に基づいて投影光学系ＰＬの波面収差を測定する。な
お、波面収差計測の具体的方法については、国際公開Ｗ
Ｏ９９／６０３６１号公報に開示されている。

【０１１８】上述の波面収差の測定動作は、テストマス
クＴＭに設けられた残りの複数の開口部について同様に
順次行われる。このように、標示板５１を用いてテスト
マスクＴＭの第１番目の開口部に対する収差測定系の位
置設定が終了した後は、露光装置の本来の焼き付け動作
と同様に、二次元ＡＦ系で標示板５１の高さ位置を常に
位置合わせすると共に、ウエハ干渉計の出力情報に基づ
いてウエハステージＷＳのＸＹ平面に沿った位置を制御
して、投影光学系ＰＬの任意座標位置での波面収差の測
定（即ちテストマスクＴＭの残りの複数の開口部に対す
る波面収差の測定）を実施することができる。

【０１１９】この露光装置に備えられている収差測定装
置を製造する場合には、図２１に示すように、まず、図
８又は図１２に示す製造方法により光学素子としてのマ
イクロレンズアレイを製造する（ステップＳ４０）。

【０１２０】次に、マイクロレンズアレイを集光光学系
のリレーレンズ５３の出射側にマイクロフライアイ５４
として組込む（ステップＳ４１）。次に、集光光学系を
介した光を受ける位置、即ちマイクロフライアイ５４の
出射側にＣＣＤ（光電検出器）５５を設置し（ステップ
Ｓ４２）、収差測定装置が完成する。

【０１２１】従って、この収差測定装置の製造方法によ
れば、図８又は図１２に示す製造方法、即ち、１次元マ
スクを用いた低コストで量産性に優れた製造方法により
製造された光学素子を照明光学系内に組込むため、投影
露光装置の製造も効率的なものとなる。

【０１２２】

【発明の効果】この発明の光学素子の製造方法によれ
ば、第１の１次元マスクのパターン形状を感光性光学材
料上に露光した後に、第１の１次元マスクのマスクパタ
ーンの配列方向に対して、マスクパターンの配列方向を
所定角度回転させた第２の１次元マスクのパターン形状
を感光性光学材料上に露光する。この第１の１次元マス
クのパターン形状及び第２の１次元マスクのパターン形
状が露光された感光性光学材料を現像し、この現像され
た感光性光学材料をエッチングすることにより、１次元
マスクを用いて２次元形状の光学素子を基板上に形成す
ることができる。

【０１２３】また、この発明の光学素子の製造方法によ
れば、デフォーカス工程より感光性光学材料の表面を投
影系の最良結像位置から所定量Ｄだけデフォーカスさせ
るため、第1の露光工程における感光性光学材料の表面
の像強度分布と第２の露光工程における感光性光学材料
の表面の像強度分布を足し合わせた像強度分布がマスク
パターンの形状に基づいた、製造される２次元の光学素
子の形状を的確に反映したものとなる。そして現像工
程、エッチング工程を経ることにより光学素子が製造さ
れる。従って、所望の形状を有する光学素子を容易に得
ることができる。

【０１２４】また、この発明の光学素子の製造方法によ
れば、感光性光学材料硬化工程により現像工程により現
像された感光材を硬化させるため精密な形状の光学素子
を製造することができる。

【０１２５】また、この発明の光学素子の製造方法によ
れば、デフォーカス工程よりマスクステージを所定量ｄ
だけ移動させることにより感光性光学材料の表面を投影
系の最良結像位置から所定量だけデフォーカスさせるた
め、第1の露光工程における感光性光学材料の表面の像
強度分布と第２の露光工程における感光性光学材料の表
面の像強度分布を足し合わせた像強度分布がマスクパタ
ーンの形状に基づいた、製造される２次元の光学素子の
形状を的確に反映したものとなる。そして現像工程、エ
ッチング工程を経ることにより光学素子が製造される。
従って、所望の形状を有する光学素子を容易に得ること
ができる。

【０１２６】また、この発明の光学素子は、マスクパタ
ーの形状を的確に反映した理想的な形状を有するもので
あるため、所望の光学性能を有する。

【０１２７】また、この発明の露光装置の製造方法によ
れば、光学素子組込工程において、１次元マスクを用い
た低コストで量産性に優れた製造方法により製造された
光学素子を照明光学系内に組込むため、投影露光装置の
製造も効率的なものとなる。

【０１２８】また、この発明の収差測定装置の製造方法
によれば、光学素子組込工程において、１次元マスクを
用いた低コストで量産性に優れた製造方法により製造さ
れた光学素子を照明光学系内に組込むため、収差測定装
置の製造も効率的なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態にかかるマスクの製造方
法を説明するためのフローチャートである。

【図２】この発明の実施の形態にかかるマスクの製造方
法により製造されたマスクを用いて製造されたマイクロ
レンズアレイを示す図である。

【図３】この発明の実施の形態にかかるネガレジストパ
ターンを用いる場合のマスクを透過した光の投影光学系
の最良結像位置から所定量デフォーカスさせた位置にお
ける光強度、マスクを透過した直後の光強度を示す図で
ある。

【図４】この発明の実施の形態にかかるマスクの製造方
法により製造された１次元マスクを示す図である。

【図５】この発明の実施の形態にかかるネガレジストパ
ターンを用いる場合のマスクを透過した光の投影光学系
の最良結像位置から所定量デフォーカスさせた位置にお
ける光強度、マスクを透過した直後の光強度を示す図で
ある。

【図６】この発明の実施の形態にかかるポジレジストパ
ターンを用いる場合のマスクを透過した光の投影光学系
の最良結像位置から所定量デフォーカスさせた位置にお
ける光強度、マスクを透過した直後の光強度を示す図で
ある。

【図７】この発明の実施の形態にかかるマイクロレンズ
アレイを製造するための露光装置の概略構成図である。

【図８】この発明の実施の形態にかかるマイクロレンズ
アレイの製造方法を示すフローチャートである。

【図９】この発明の実施の形態にかかるマイクロレンズ
アレイの製造方法を示す図である。

【図１０】この発明の実施の形態にかかるマイクロレン
ズアレイを構成するレンズの形状を説明するための図で
ある。

【図１１】この発明の実施の形態にかかるマイクロレン
ズアレイを構成するレンズの形状を説明するためのグラ
フである。

【図１２】この発明の実施の形態にかかるマイクロレン
ズアレイの製造方法を示すフローチャートである。

【図１３】この発明の実施の形態にかかるＵＶレジスト
硬化装置の概略図である。

【図１４】この発明の実施の形態にかかるマスクパター
ンとそれにより製造される光学素子を示す図である。

【図１５】この発明の実施の形態にかかる製造方法によ
り製造された光学素子が組み込まれた露光装置の概略構
成図である。

【図１６】この発明の実施の形態にかかる製造方法によ
り製造された光学素子が組み込まれた露光装置の製造方
法を示すフローチャートである。

【図１７】この発明の実施の形態にかかる製造方法によ
り製造された光学素子が組み込まれた収差測定装置を備
えた露光装置の概略構成図である。

【図１８】この発明の実施の形態にかかる収差測定に際
してマスクステージ上に設置されるテストマスクの構成
を示す概略図である。

【図１９】この発明の実施の形態にかかる収差測定装置
の収差測定系に取りつけられた標示板の構成を示す概略
図である。

【図２０】この発明の実施の形態にかかる標示板の校正
用開口部の中央にテストマスクの開口部の像が形成され
ている状態を示す図である。

【図２１】この発明の実施の形態にかかる製造方法によ
り製造された光学素子が組み込まれた収差測定装置の製
造方法を示すフローチャートである。

【符号の説明】

ＭＬＡ…マイクロレンズアレイ、Ｍ…１次元マスク、Ｍ
Ｓ…マスクステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｓ…基板、Ｓ
Ｓ…基板ステージ、２１…光源、２６…第１フライアイ
レンズ、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、５２…コリメート
レンズ、５４…マイクロフライアイ、５５…ＣＣＤ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤井透東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内Ｆターム(参考） 2H052 BA02 BA03 BA09 BA12 2H095 BA12 BB32 BB33 BC09 2H097 BA01 BA06 BB01 GB02 JA02 JA03 LA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１次元に配列されたマスクパターンを有
する第１の１次元マスクを投影系の物体面に設定する第
１のマスク設定工程と、感光性光学材料をステージ上に設定する基板設定工程
と、前記第１の１次元マスクのパターン形状を前記感光性光
学材料上に露光する第１の露光工程と、前記第１のマスク設定工程において設定された前記第１
の１次元マスクのマスクパターンの配列方向に対して、
マスクパターンの配列方向を所定角度回転させた第２の
１次元マスクを前記投影系の物体面に設定する第２のマ
スク設定工程と、前記第２の１次元マスクのパターン形状を前記感光性光
学材料上に露光する第２の露光工程と、前記第１の露光工程及び前記第２の露光工程により露光
された前記感光性光学材料を現像する現像工程と、前記現像工程により現像された前記感光性光学材料をエ
ッチングするエッチング工程とを備えることを特徴とす
る光学素子の製造方法。
【請求項２】前記第１の１次元マスク及び前記第２の
１次元マスクは、マスクパターンのピッチが同一である
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子の製造方法。
【請求項３】前記第１の１次元マスクと前記第２の1
次元マスクとは同一のマスクであることを特徴とする請
求項１又は請求項２記載の光学素子の製造方法。
【請求項４】前記第１の１次元マスクのマスクパター
ン及び前記第２の１次元マスクのマスクパターンは、前
記感光性光学材料上における像面強度分布の少なくとも
一部が放物線状となるように形成されることを特徴とす
る請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の光学素子の
製造方法。
【請求項５】前記基板設定工程により、前記感光性光
学材料をステージ上に設定した後に、前記ステージを移
動させることにより前記感光性光学材料の表面を前記投
影系の最良結像位置から所定量Ｄだけデフォーカスさせ
るデフォーカス工程を更に備えることを特徴とする請求
項１〜請求項４の何れか一項に記載の光学素子の製造方
法。
【請求項６】前記所定量Ｄは、照明光の波長をλ、前
記投影系の開口数をＮＡとするとき、次の条件を満たす
ことを特徴とする請求項５記載の光学素子の製造方法。０＜| Ｄ |＜２００（λ／２ＮＡ²）
【請求項７】前記所定量Ｄは、照明光の波長をλ、前
記投影系の開口数をＮＡとするとき、次の条件を満たす
ことを特徴とする請求項５記載の光学素子の製造方法。（λ／２ＮＡ²）＜| Ｄ |＜２００（λ／２ＮＡ²）
【請求項８】前記現像工程により現像された前記感光
性光学材料を硬化させる感光性光学材料硬化工程を更に
備え、前記エッチング工程は、前記感光性光学材料硬化工程に
より前記感光性光学材料を硬化した状態でエッチングす
ることを特徴とする請求項１〜請求項７の何れか一項に
記載の光学素子の製造方法。
【請求項９】１次元に配列されたマスクパターンを有
する第１の１次元マスクを投影系の物体面に設定する第
１のマスク設定工程と、感光性光学材料をステージ上に設定する基板設定工程
と、前記第１の１次元マスクが設定されたマスクステージを
所定量ｄだけ移動させることにより前記感光性光学材料
の表面を前記投影系の最良結像位置からデフォーカスさ
せる第１のデフォーカス工程と、前記第１の１次元マスクのパターン形状を前記感光性光
学材料上に露光する第１の露光工程と、前記第１のマスク設定工程において設定された前記第１
の１次元マスクのマスクパターンの配列方向に対して、
マスクパターンの配列方向を所定角度回転させた第２の
１次元マスクを前記マスクステージ上に配置して前記投
影系の物体面に設定する第２のマスク設定工程と、前記第２の１次元マスクが設定されたマスクステージを
所定量ｄだけ移動させることにより前記感光性光学材料
の表面を前記投影系の最良結像位置からデフォーカスさ
せる第２のデフォーカス工程と、前記第２の１次元マスクのパターン形状を前記感光性光
学材料上に露光する第２の露光工程と、前記第１の露光工程及び前記第２の露光工程により露光
された前記感光性光学材料を現像する現像工程と、前記現像工程により現像された前記感光性光学材料をエ
ッチングするエッチング工程とを備えることを特徴とす
る光学素子の製造方法。
【請求項１０】前記第１の１次元マスク及び前記第２
の１次元マスクは、マスクパターンのピッチが同一であ
ることを特徴とする請求項９記載の光学素子の製造方
法。
【請求項１１】前記第１の１次元マスクと前記第２の
1次元マスクとは同一のマスクであることを特徴とする
請求項９又は請求項１０記載の光学素子の製造方法。
【請求項１２】前記第１の１次元マスクのマスクパタ
ーン及び前記第２の１次元マスクのマスクパターンは、
前記感光性光学材料上における像面強度分布の少なくと
も一部が放物線状となるように形成されることを特徴と
する請求項９〜請求項１１の何れか一項に記載の光学素
子の製造方法。
【請求項１３】前記所定量ｄは、照明光の波長をλ、
前記投影系の開口数をＮＡ、前記投影系の前記第１の１
次元マスク又は前記第２の１次元マスクから前記感光性
光学材料への倍率をβとするとき、次の条件を満たすこ
とを特徴とする請求項９〜請求項１２の何れか一項に記
載の光学素子の製造方法。０＜| ｄ |＜（２００／β²）（λ／２ＮＡ²）
【請求項１４】前記所定量ｄは、照明光の波長をλ、
前記投影系の開口数をＮＡ、前記投影系の前記第１の１
次元マスク又は前記第２の１次元マスクから前記感光性
光学材料への倍率をβとするとき、次の条件を満たすこ
とを特徴とする請求項９〜請求項１２の何れか一項に記
載の光学素子の製造方法。（λ／２ＮＡ²）／β²＜| ｄ |＜（２００／β²）（λ
／２ＮＡ²）
【請求項１５】前記現像工程により現像された前記感
光性光学材料を硬化させる感光性光学材料硬化工程を更
に備え、前記エッチング工程は、前記感光性光学材料硬化工程に
より前記感光性光学材料を硬化した状態でエッチングす
ることを特徴とする請求項９〜請求項１４の何れか一項
に記載の光学素子の製造方法。
【請求項１６】請求項１〜請求項１５の何れか一項記
載の光学素子の製造方法により製造された光学素子。
【請求項１７】光学素子を構成するレンズの曲率半径
をｒ、前記レンズの径をＲとするとき、次の条件を満た
すことを特徴とする請求項１６記載の光学素子。ｒ／Ｒ≧０.８５
【請求項１８】光学素子を構成するレンズの曲率半径
をｒ、前記レンズの径をＲとするとき、次の条件を満た
すことを特徴とする請求項１６記載の光学素子。ｒ／Ｒ≧１
【請求項１９】被照明位置に設置されたマイクロデバ
イス製造用のレチクルのパターンを照明する照明光学系
と、前記レチクルのパターン像を被露光位置に設置され
た感光性基板に投影する投影光学系を有する露光装置の
製造方法において、請求項１〜請求項１５の何れか一項に記載の光学素子の
製造方法により光学素子を製造する光学素子の製造工程
と、前記光学素子を前記照明光学系内に組込む光学素子組込
工程と、前記被照明位置と前記被露光位置との間に前記投影光学
系を設置する投影光学系設置工程とを備えることを特徴
とする露光装置の製造方法。
【請求項２０】光学系からの光を集光する集光光学系
と、この集光光学系を介した光を光電検出する光電検出
器とを有する収差測定装置の製造方法において、請求項１〜請求項１５の何れか一項に記載の光学素子の
製造方法により光学素子を製造する光学素子の製造工程
と、前記光学素子を前記集光光学系に組込む光学素子組込工
程と、前記集光光学系を介した光を受ける位置に前記光電検出
器を設置する光電検出器設置工程とを備えることを特徴
とする収差測定装置の製造方法。