JP2004045885A - オプティカルインテグレータ、照明光学装置、露光装置および露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】たとえばエッチング加工により一体的に形成される多数の微小屈折面の製造誤差が照度分布に与える影響を小さく抑える特性を有するオプティカルインテグレータ。
【解決手段】一体的に形成された複数の第１微小屈折面（８０ａ）と、一体的に形成された複数の第２微小屈折面（８０ｂ）とを備えたオプティカルインテグレータ（８）。第１微小屈折面の屈折力φａと第２微小屈折面の屈折力φｂとの屈折力比φａ／φｂをγとし、オプティカルインテグレータの射出側の開口数をＮＡとし、第２微小屈折面の光入射側および光射出側における媒体の屈折率の差をΔｎとするとき、パラメータβが、｜β｜＜０．２、ただし、β＝（γ−１）^３・ＮＡ^２／Δｎ^２の条件を満足する。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オプティカルインテグレータ、照明光学装置、露光装置および露光方法に関し、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に好適な照明光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
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屈折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屈折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屈折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】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、たとえばエッチング加工により一体的に形成される多数の微小屈折面の製造誤差が照度分布に与える影響を小さく抑える特性を有するオプティカルインテグレータを提供することを目的とする。また、本発明は、微小屈折面の製造誤差が照度分布に与える影響が小さく抑えられたオプティカルインテグレータを用いて、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ことのでき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投影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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１発明では、一体的に形成された複数の第１微小屈折面と、該複数の第１微小屈折面よりも光の射出側に設けられて前記複数の第１微小屈折面と光学的に対応するように一体的に形成された複数の第２微小屈折面とを備えたオプティカルインテグレータにおいて、
前記第１微小屈折面の屈折力φａと前記第２微小屈折面の屈折力φｂとの屈折力比φａ／φｂをγとし、前記オプティカルインテグレータの射出側の開口数をＮＡとし、前記第２微小屈折面の光入射側および光射出側における媒体の屈折率の差をΔｎとするとき、パラメータβが、
｜β｜＜０．２
ただし、β＝（γ−１）^３・ＮＡ^２／Δｎ^２
の条件を満足することを特徴とするオプティカルインテグレータを提供する。
【０００９】
第１発明の好ましい態様によれば、前記複数の第１微小屈折面と前記複数の第２微小屈折面とは同一の光学部材に形成されている。あるいは、前記複数の第１微小屈折面を有する第１光学部材と、該第１光学部材の光射出側に配置されて前記複数の第２微小屈折面を有する第２光学部材とを備えている。また、第１発明の好ましい態様によれば、前記複数の第２微小屈折面は非球面を備えている。
【００１０】
本発明の第２発明では、光の入射側から順に、一体的に形成された複数の第１微小屈折面を有する第１光学部材と、前記複数の第１微小屈折面と光学的に対応するように一体的に形成された複数の第２微小屈折面を有する第２光学部材とを備えたオプティカルインテグレータにおいて、
前記第１光学部材を形成する光学材料の屈折率よりも前記第２光学部材を形成する光学材料の屈折率の方が大きく設定されていることを特徴とするオプティカルインテグレータを提供する。
【００１１】
第２発明の好ましい態様によれば、前記第１光学部材を形成する光学材料の屈折率をｎａとし、前記第２光学部材を形成する光学材料の屈折率をｎｂとするとき、０．０５≦ｎｂ−ｎａの条件を満足する。また、３００ｎｍ以下の波長を有する光に対して用いられ、前記第１光学部材を形成する光学材料は、石英ガラスまたは蛍石を含み、前記第２光学部材を形成する光学材料は、酸化マグネシウム、ルビー、サファイア、結晶水晶、および石英ガラスのうちのいずれか１つの材料を含むことが好ましい。あるいは、３００ｎｍ以下の波長を有する光に対して用いられ、前記第１光学部材を形成する光学材料は蛍石を含み、前記第２光学部材を形成する光学材料は石英ガラスを含むことが好ましい。また、第１発明および第２発明において、各微小屈折面は、球面形状または非球面形状に形成されていることが好ましい。そして、この非球面形状は、回転対称非球面形状または回転非対称非球面形状（たとえば円筒面状）であることが好ましい。
【００１２】
本発明の第３発明では、被照射面を照明する照明光学装置において、第１発明または第２発明のオプティカルインテグレータ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。この場合、前記オプティカルインテグレータは、照明領域において所定形状の光強度分布を形成することが好ましい。
【００１３】
本発明の第４発明では、第３発明の照明光学装置と、前記被照射面に配置されたマスクのパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置を提供する。
【００１４】
第４発明の好ましい態様によれば、走査方向に沿って前記マスクおよび前記感光性基板を前記投影光学系に対して相対移動させることにより、前記マスクのパターンを前記感光性基板に投影露光し、前記走査方向に関する前記パタメータβの絶対値よりも、前記走査方向と光学的にほぼ直交する方向に関する前記パタメータβの絶対値の方が小さく設定されている。
【００１５】
本発明の第５発明では、第３発明の照明光学装置を介してマスクを照明し、照明された前記マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に投影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発明では、オプティカルインテグレータを含む照明光学系と、マスクのパターン像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備え、走査方向に沿って前記マスクおよび前記感光性基板を前記投影光学系に対して相対移動させつつ、前記マスクのパターンを前記感光性基板に投影露光する露光装置において、
前記オプティカルインテグレータは、一体的に形成された複数の第１微小屈折面と、該複数の第１微小屈折面よりも光の射出側に設けられて前記複数の第１微小屈折面と光学的に対応するように一体的に形成された複数の第２微小屈折面とを備え、
前記走査方向と光学的にほぼ直交する非走査方向に関する前記第１微小屈折面の屈折力φａと前記非走査方向に関する前記第２微小屈折面の屈折力φｂとの屈折力比φａ／φｂをγとし、前記オプティカルインテグレータの前記非走査方向に関する射出側の開口数をＮＡとし、前記第２微小屈折面の光入射側および光射出側における媒体の屈折率の差をΔｎとするとき、パラメータβが、
｜β｜＜０．２
ただし、β＝（γ−１）^３・ＮＡ^２／Δｎ^２
の条件を満足することを特徴とする露光装置を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の基本的原理を説明する図である。図１を参照すると、光源Ｓから供給された光が、第１コンデンサー光学系Ｃ１を介して、マイクロフライアイレンズＭＦをケーラー照明している。マイクロフライアイレンズＭＦは、光源Ｓ側から順に、第１部分系Ａと第２部分系Ｂとを備えている。第１部分系Ａには多数の第１微小屈折面が一体的に形成され、第２部分系Ｂには多数の第１微小屈折面と光学的に対応するように多数の第２微小屈折面が一体的に形成されている。
【００１８】
したがって、マイクロフライアイレンズＭＦの各微小屈折面により波面分割された光は、第２コンデンサー光学系Ｃ２を介して、被照射面上の照野Ｉに達する。ここで、マイクロフライアイレンズＭＦの入射面（すなわち第１部分系Ａの入射面）Ａ１と照野Ｉとの間には、光学的な共役関係が成り立つ。したがって、入射面Ａ１上において各微小屈折面に対応する領域の光強度分布が、照野Ｉの全体にそれぞれ拡大投影される。図１には１つの微小屈折面に対応する光線のみが模式的に示されているが、実際には多数の微小屈折面を介して照野Ｉの全体を重畳的に照明することにより、照野Ｉの全体に亘って照度分布の均一性が得られる。
【００１９】
図１に示す照明系では、マイクロフライアイレンズＭＦの入射面Ａ１と照野Ｉとの間に光学的な共役関係があるが、結像系Ｐ（マイクロフライアイレンズＭＦ＋第２コンデンサー光学系Ｃ２）の歪曲収差が変化すると、結像倍率が像高によって変化するため、照野Ｉにおける照度分布が変化することになる。たとえば、一色真幸著の「写真レンズの像面照度分布」（光学技術コンタクトＶｏｌ．５，Ｎｏ．１１，ｐ１０−１４，１９６７）によれば、結像系Ｐの歪曲収差がＤ％変化すると、照野（結像系Ｐの像面）Ｉにおけるの照度が約４Ｄ％変化することが知られている。
【００２０】
なお、結像系の収差（歪曲収差を含む）の評価法として、３次収差論による収差評価方法が知られている。３次収差論による収差の解析は、近似による誤差はあるものの、解析的に計算を行うことができるので見通しが良いという利点がある。３次収差論による収差係数の導出法は、例えば松居吉哉著の「収差論」（日本オプトメカトロニクス協会，１９８９）に詳しく記載されている。以下、３次収差論を用いて、マイクロフライアイレンズＭＦの微小屈折面の面形状が変化したときの、マイクロフライアイレンズＭＦの入射面Ａ１と照野Ｉとの間に介在する結像系Ｐの歪曲収差の変化を考える。
【００２１】
マイクロフライアイレンズＭＦにおける各微小屈折面の面形状は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、屈折面の頂点における接平面から高さｙにおける屈折面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）をｘとし、曲率をｃとし、円錐係数をκとするとき、以下の式（１）で表される。
ｘ＝（ｃ・ｙ^２）／［１＋｛１−（κ＋１）ｃ^２・ｙ^２｝^１／２］　　（１）
【００２２】
３次収差論によれば、全ての収差係数は球面項と非球面項との和で表わすことができる。なお、マイクロフライアイレンズＭＦの製造時における面形状のばらつきは、上記（１）式における曲率ｃおよび円錐係数κの変化として現れる。このとき、曲率ｃの変化は、照明の大きさには影響するが、照明むらには実質的に影響しない。一方、円錐係数κの変化は、収差係数の非球面項を変化させ、照明むらに影響を与える。
【００２３】
前掲の松居吉哉著の「収差論」によれば、物体結像の歪曲収差係数の非球面項Ｖ_ａｓｐは、一般に次式（２）で表される。式（２）において、ｈ_ｉは像近軸追跡値の光線高（物体（像）近軸光線を追跡したときの光線高）であり、ｈ_ｐは瞳近軸追跡値の光線高（瞳近軸光線を追跡したときの光線高）である。また、Ψは、次式（３）で表わされる係数である。
Ｖ_ａｓｐ＝ｈ_ｉ・ｈ_ｐ ^３・Ψ　　（２）
Ψ＝Δｎ・ｃ^３・κ　　（３）
【００２４】
ここで、Δｎは、微小屈折面の光入射側および光射出側における媒体の屈折率の差であって、微小屈折面の光射出側における媒体の屈折率ｎ２から微小屈折面の光入射側における媒体の屈折率ｎ１を差し引いた値（ｎ２−ｎ１）である。図２は、図１のマイクロフライアイレンズにおける光学的特性を説明する図である。図２では、マイクロフライアイレンズＭＦの屈折力（パワー）がφ、第１部分系Ａの屈折力がφａ、第２部分系Ｂの屈折力がφｂ、第１部分系Ａと第２部分系Ｂとの間の空気換算面間隔がｓで表わされている。
【００２５】
したがって、マイクロフライアイレンズＭＦの屈折力φを１に規格化し、第１部分系Ａの屈折力φａと第２部分系Ｂの屈折力φｂとの屈折力比φａ／φｂをγとすると、次の式（４ａ）〜（４ｄ）に示す関係が成立する。
φ＝１　　（４ａ）
φａ＝γ　　（４ｂ）
φｂ＝１　　（４ｃ）
ｓ＝１　　（４ｄ）
【００２６】
このときの近軸追跡値を、次の表（１）に示す。
【表１】

【００２７】
表（１）、式（２）および式（３）を参照すると、第１部分系Ａにおける歪曲収差係数の非球面項Ｖ_ａｓｐＡ、および第２部分系Ｂにおける歪曲収差係数の非球面項Ｖ_ａｓｐＢは、それぞれ次の式（５）および（６）で表わされる。
Ｖ_ａｓｐＡ＝０　　（５）
Ｖ_ａｓｐＢ＝（γ−１）^３・Δｎ・ｃ^３・κ　　（６）
【００２８】
式（５）および（６）を参照すると、マイクロフライアイレンズＭＦの微小屈折面の面形状のばらつき（すなわち円錐係数κの変化）に起因する歪曲収差係数の非球面項の変化は、３次収差の範囲では第２部分系Ｂのみで発生することが分かる。次に、歪曲収差係数の非球面項の変化が照野Ｉにおける照度分布に与える影響を考える。第２部分系Ｂにおいて、曲率ｃと屈折率差Δｎとの間には、以下の式（７）に示す比例関係が成り立つ。
ｃ∝１／Δｎ　　（７）
【００２９】
３次収差の範囲では、照野Ｉにおける照度分布は、像高の二乗に比例して変化する。像高は、マイクロフライアイレンズＭＦの射出側の開口数ＮＡに比例する。したがって、式（５）〜（７）より、マイクロフライアイレンズＭＦの微小屈折面の面形状の変化に起因する歪曲収差の変化、ひいては照野（像面）Ｉ上での照度分布の変化の感度βは、以下の式（８）で表わされる。
β＝（γ−１）^３・ＮＡ^２／Δｎ^２　　（８）
【００３０】
ちなみに、マイクロフライアイレンズＭＦが空気中に配置される場合、第２部分系Ｂを形成する光学材料の屈折率ｎとすれば、式（８）を次の式（８’）に示すように変形することができる。
β＝（γ−１）^３・ＮＡ^２／（ｎ−１）^２　　（８’）
【００３１】
こうして、パラメータβの絶対値を小さくすることにより、マイクロフライアイレンズＭＦの微小屈折面の面形状のばらつきに起因する歪曲収差の変化を小さく抑えることができ、照野Ｉにおける照度分布が受ける影響を低減することができる。換言すれば、パラメータβの絶対値を小さくすることにより、たとえばエッチング加工により一体的に形成される多数の微小屈折面の製造誤差が照度分布に与える影響を小さく抑える特性を有するマイクロフライアイレンズ（オプティカルインテグレータ）ＭＦを実現することができる。
【００３２】
ところで、式（８）を参照すると、パラメータβの絶対値を小さくするには、屈折力比γを大きくすること、屈折率差Δｎを大きくすること、およびマイクロフライアイレンズＭＦの射出側の開口数ＮＡを小さくすることが考えられる。しかしながら、屈折力比γが大きくなって１に近づくと、マイクロフライアイレンズＭＦの射出面（すなわち第２部分系Ｂの射出面）Ｂ２におけるエネルギ密度が増大し、ひいては光エネルギ照射により第２部分系Ｂが破損する危険性が増大する。
【００３３】
また、マイクロフライアイレンズＭＦの射出側の開口数ＮＡは、照明領域の大きさと第２コンデンサー光学系Ｃ２の焦点距離とにより規定され、これらを変更することなく、マイクロフライアイレンズＭＦの射出側の開口数ＮＡを所望の小さい値に設定する設計自由度は一般的にない。その結果、本発明では、第２部分系Ｂにおける屈折率差Δｎを大きく設定する手法を採用する。ただし、光学材料の屈折率の増大に伴ってコストも増大し易いので、第２部分系Ｂのみに屈折率の高い光学材料を用いるのが現実的である。
【００３４】
こうして、本発明では、第１部分系Ａ（第１光学部材）を形成する光学材料の屈折率ｎａよりも第２部分系Ｂ（第２光学部材）を形成する光学材料の屈折率ｎｂの方を大きく設定する。この場合、本発明の効果を良好に発揮するには、屈折率ｎａおよび屈折率ｎｂが０．０５≦ｎｂ−ｎａの条件を満足することが好ましい。具体的には、第１部分系Ａを石英ガラスまたは蛍石で形成する場合、第２部分系Ｂを酸化マグネシウム、ルビー、サファイア、結晶水晶、または石英ガラスで形成することが好ましい。また、第１部分系Ａを蛍石で形成する場合、第２部分系Ｂを石英ガラスで形成することが好ましい。
【００３５】
なお、設計数値例に基づくシミュレーションによれば、各微小屈折面のサイズ（大きさ）が０．７ｍｍで、射出側の開口数ＮＡが０．２５の典型的なマイクロフライアイレンズＭＦの場合、微小屈折面の面形状誤差を５０ｎｍ以下にすることは難しく、このときパラメータβの絶対値が０．２を上回ると照野（像面）Ｉでの照度のばらつきが許容できないほど大きくなる傾向があることがわかった。
【００３６】
そこで、本発明では、パラメータβの絶対値が０．２を下回るように設定することにより、マイクロフライアイレンズＭＦの微小屈折面の面形状のばらつきに起因する歪曲収差の変化を小さく抑え、ひいては照野Ｉにおける照度分布が受ける影響を低減する。なお、微小屈折面の製造誤差が照度分布に与える影響をさらに小さく抑えるには、パラメータβの絶対値の上限値を０．１３に設定することが好ましい。さて、照明系では、照明領域における照度分布を高度に制御する必要がある場合が存在する。この場合、パラメータβの絶対値が０．２を下回るように設定すると共に、第２部分系Ｂの微小屈折面を非球面とすることが好ましい。これにより、結像系Ｐ（マイクロフライアイレンズＭＦ＋第２コンデンサー光学系Ｃ２）の歪曲収差を制御することが可能になり、ひいては照明領域における照度分布を所望の分布に近づけることが可能になる。
【００３７】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図３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３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、ウェハ面内において図３の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハ面内において図３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３では、照明光学装置が輪帯照明を行うように設定されている。
【００３８】
図３の露光装置は、露光光（照明光）を供給するための光源１として、たとえば２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザー光源または１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザー光源を備えている。光源１からＺ方向に沿って射出されたほぼ平行な光束は、Ｘ方向に沿って細長く延びた矩形状の断面を有し、一対のレンズ２ａおよび２ｂからなるビームエキスパンダー２に入射する。各レンズ２ａおよび２ｂは、図３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ー２に入射した光束は、図３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。
【００３９】
整形光学系としてのビームエキスパンダー２を介したほぼ平行な光束は、折り曲げミラー３でＹ方向に偏向された後、回折光学素子４を介して、アフォーカルズームレンズ５に入射する。一般に、回折光学素子は、ガラス基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。具体的には、回折光学素子４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４を介した光束は、アフォーカルズームレンズ５の瞳位置に円形状の光強度分布、すなわち円形状の断面を有する光束を形成する。
【００４０】
なお、回折光学素子４は、照明光路から退避可能に構成されている。アフォーカルズームレンズ５は、アフォーカル系（無焦点光学系）を維持しながら所定の範囲で倍率を連続的に変化させることができるように構成されている。アフォーカルズームレンズ５を介した光束は、輪帯照明用の回折光学素子６に入射する。アフォーカルズームレンズ５は、回折光学素子４の発散原点と回折光学素子６の回折面とを光学的にほぼ共役に結んでいる。そして、回折光学素子６の回折面またはその近傍の面の一点に集光する光束の開口数は、アフォーカルズームレンズ５の倍率に依存して変化する。
【００４１】
輪帯照明用の回折光学素子６は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドにリング状の光強度分布を形成する機能を有する。なお、回折光学素子６は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ４極照明用の回折光学素子６０や円形照明用の回折光学素子６１と切り換え可能に構成されている。回折光学素子６を介した光束は、ズームレンズ７に入射する。ズームレンズ７の後側焦点面の近傍には、光源側から順に第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとからなるマイクロフライアイレンズ８の入射面（すなわち第１フライアイ部材８ａの入射面）が位置決めされている。なお、マイクロフライアイレンズ８は入射光束に基づいて多数光源を形成するオプティカルインテグレータとして機能するが、その詳細な構成および作用については後述する。
【００４２】
上述したように、回折光学素子４を介してアフォーカルズームレンズ５の瞳位置に形成される円形状の光強度分布からの光束は、アフォーカルズームレンズ５から射出された後、様々な角度成分を有する光束となって回折光学素子６に入射する。したがって、回折光学素子６を介した光束は、ズームレンズ７の後側焦点面に（ひいてはマイクロフライアイレンズ８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。
【００４３】
マイクロフライアイレンズ８の入射面に形成される輪帯状の照野の外径は、ズームレンズ７の焦点距離に依存して変化する。このように、ズームレンズ７は、回折光学素子６とマイクロフライアイレンズ８の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に結んでいる。マイクロフライアイレンズ８に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面には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。
【００４４】
マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面に形成された輪帯状の二次光源からの光束は、コンデンサー光学系９の集光作用を受けた後、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。マスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、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。こうして、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと直交する平面（ＸＹ平面）内においてウェハＷを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、ウェハＷの各露光領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。
【００４５】
なお、一括露光では、いわゆるステップ・アンド・リピート方式にしたがって、ウェハの各露光領域に対してマスクパターンを一括的に露光する。この場合、マスクＭ上での照明領域の形状は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、マスクおよびウェハを投影光学系に対して相対移動させながらウェハの各露光領域に対してマスクパターンをスキャン露光する。この場合、マスクＭ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の矩形状となる。
【００４６】
本実施形態では、アフォーカルズームレンズ５の倍率が変化すると、輪帯状の二次光源の中心高さ（円形状の中心線の光軸ＡＸからの距離）が変化することなく、その幅（外径（直径）と内径（直径）との差の１／２）だけが変化する。すなわち、アフォーカルズームレンズ５の倍率を変化させることにより、輪帯状の二次光源の大きさ（外径）およびその形状（輪帯比：内径／外径）をともに変更することができる。
【００４７】
また、ズームレンズ７の焦点距離が変化すると、輪帯状の二次光源の輪帯比が変化することなく、中心高さおよびその幅がともに変化する。すなわち、ズームレンズ７の焦点距離を変化させることにより、輪帯状の二次光源の輪帯比を変更することなくその外径を変更することができる。以上より、本実施形態では、アフォーカルズームレンズ５の倍率とズームレンズ７の焦点距離とを適宜変化させることにより、輪帯状の二次光源の外径を変化させることなくその輪帯比だけを変更することができる。
【００４８】
前述したように、回折光学素子６は、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ４極照明用の回折光学素子６０や円形照明用の回折光学素子６１と切り換え可能に構成されている。以下、回折光学素子６に代えて回折光学素子６０を照明光路中に設定することによって得られる４極照明について説明する。４極照明用の回折光学素子６０は、平行光束が入射した場合に、そのファーフィールドに４点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６０を介した光束は、マイクロフライアイレンズ８の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした４つの円形状の照野からなる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８の後側焦点面にも、その入射面に形成された照野と同じ４極状の二次光源が形成される。
【００４９】
４極照明においても輪帯照明の場合と同様に、アフォーカルズームレンズ５の倍率を変化させることにより、４極状の二次光源の外径（４つの円形状の面光源に外接する円の直径）および輪帯比（４つの円形状の面光源に内接する円の直径／４つの円形状の面光源に外接する円の直径）をともに変更することができる。また、ズームレンズ７の焦点距離を変化させることにより、４極状の二次光源の輪帯比を変更することなくその外径を変更することができる。その結果、アフォーカルズームレンズ５の倍率とズームレンズ７の焦点距離とを適宜変化させることにより、４極状の二次光源の外径を変化させることなくその輪帯比だけを変更することができる。
【００５０】
次いで、回折光学素子４を照明光路から退避させるとともに、回折光学素子６または６０に代えて円形照明用の回折光学素子６１を照明光路中に設定することによって得られる円形照明について説明する。この場合、アフォーカルズームレンズ５には光軸ＡＸに沿って矩形状の断面を有する光束が入射する。アフォーカルズームレンズ５に入射した光束は、その倍率に応じて拡大または縮小され、矩形状の断面を有する光束のまま光軸ＡＸに沿ってアフォーカルズームレンズ５から射出され、回折光学素子６１に入射する。
【００５１】
ここで、円形照明用の回折光学素子６１は、回折光学素子４と同様に、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールド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６１により形成された円形光束は、ズームレンズ７を介して、マイクロフライアイレンズ８の入射面において光軸ＡＸを中心とした円形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８の後側焦点面にも、光軸ＡＸを中心とした円形状の二次光源が形成される。この場合、アフォーカルズームレンズ５の倍率またはズームレンズ７の焦点距離を変化させることにより、円形状の二次光源の外径を適宜変更することができる。
【００５２】
図４は、図３のマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す図である。図４を参照すると、マイクロフライアイレンズ８は、光源側に配置された第１フライアイ部材８ａとマスク側（被照射面側）に配置された第２フライアイ部材８ｂとから構成されている。第１フライアイ部材８ａの光源側（図４中左側）の面には、多数の第１微小屈折面８０ａが縦横に且つ一体的に形成されている。一方、第２フライアイ部材８ｂのマスク側の面には、多数の第１微小屈折面８０ａと光学的に対応するように多数の第２微小屈折面８０ｂが縦横に且つ一体的に形成されている。
【００５３】
ここで、各微小屈折面は球面状に形成され、マスクＭ上に形成すべき照明領域と相似な矩形状の外形を有する。したがって、マイクロフライアイレンズ８に入射した平行光束は、多数の第１微小屈折面８０ａによって波面分割され、第１微小屈折面８０ａおよび対応する第２微小屈折面８０ｂの屈折作用を順次受けた後、マイクロフライアイレンズ８の後側焦点面８０ｃ上に集光し、その結果、第１微小屈折面８０ａの数（ひいては第２微小屈折面８０ｂの数）と同じ多数の光源を形成する。
【００５４】
本実施形態では、第１フライアイ部材８ａが例えば石英ガラスまたは蛍石で形成され、第２フライアイ部材８ｂが例えば水晶で形成されている。あるいは、第１フライアイ部材８ａが例えば蛍石で形成され、第２フライアイ部材８ｂが例えば石英ガラスで形成されている。すなわち、第１フライアイ部材８ａを形成する光学材料の屈折率ｎａよりも第２フライアイ部材８ｂを形成する光学材料の屈折率ｎｂの方が、たとえば０．０５以上大きく設定されている。
【００５５】
さらに、本実施形態では、式（８）で規定されるパラメータβの絶対値が０．２よりも小さくなるように設定されている。ここで、式（８）における屈折率差Δｎは、第２フライアイ部材８ｂを形成する光学材料の屈折率ｎｂと、マイクロフライアイレンズ８の雰囲気を形成する媒体の屈折率ｎｃとの差（ｎｂ−ｎｃ）で与えられる。すなわち、マイクロフライアイレンズ８が空気中に配置されている場合、屈折率差Δｎは（ｎｂ−１）で与えられる。
【００５６】
本実施形態では、上述のように、第２フライアイ部材８ｂを形成する光学材料の屈折率ｎｂが比較的大きく設定されているので、屈折率差Δｎが大きくなり、ひいてはパラメータβの絶対値が小さく抑えられる。その結果、前述した本発明の作用に基づいて、マイクロフライアイレンズＭＦの微小屈折面の面形状のばらつきに起因する歪曲収差の変化を小さく抑え、ひいてはマスクＭおよびウェハＷにおける照度分布が受ける影響を低減することができる。
【００５７】
なお、上述の実施形態では、各微小屈折面が球面状に形成されたマイクロフライアイレンズ８に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、各微小屈折面が円筒面状に形成されたシリンドリカルマイクロフライアイレンズに対して本発明を適用する変形例（第１変形例）も可能である。図５は、本実施形態の第１変形例にかかるシリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す斜視図である。
【００５８】
図５を参照すると、本実施形態の第１変形例にかかるシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８１は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８１は、光源側に配置された第１フライアイ部材８１ａとマスク側に配置された第２フライアイ部材８１ｂとから構成されている。第１フライアイ部材８１ａの光源側の面および第２フライアイ部材８１ｂの光源側の面には、Ｘ方向に沿って配列されたシリンドリカルレンズ群８２ａおよび８２ｂがそれぞれピッチｐ１で形成されている。
【００５９】
一方、第１フライアイ部材８１ａのマスク側の面および第２フライアイ部材８１ｂのマスク側の面には、Ｚ方向に沿って配列されたシリンドリカルレンズ群８３ａおよび８３ｂがそれぞれピッチｐ２で形成されている。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８１のＸ方向に関する屈折作用（すなわちＸＹ平面に関する屈折作用）に着目すると、光軸ＡＸに沿って入射した平行光束は、第１フライアイ部材８１ａの光源側に形成されたシリンドリカルレンズ群８２ａによってＸ方向に沿ってピッチｐ１で波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第２フライアイ部材８１ｂの光源側に形成されたシリンドリカルレンズ群８２ｂのうちの対応するシリンドリカルレンズの屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８１の後側焦点面上に集光する。
【００６０】
一方、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８１のＺ方向に関する屈折作用（すなわちＺＹ平面に関する屈折作用）に着目すると、光軸ＡＸに沿って入射した平行光束は、第１フライアイ部材８１ａのマスク側に形成されたシリンドリカルレンズ群８３ａによってＺ方向に沿ってピッチｐ２で波面分割され、その屈折面で集光作用を受けた後、第２フライアイ部材８１ｂのマスク側に形成されたシリンドリカルレンズ群８３ｂのうちの対応するシリンドリカルレンズの屈折面で集光作用を受け、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８１の後側焦点面上に集光する。
【００６１】
このように、第１変形例のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８１は、シリンドリカルレンズ群が両側面に配置された第１フライアイ部材８１ａと第２フライアイ部材８１ｂとにより構成されているが、Ｘ方向にｐ１のサイズを有しＺ方向にｐ２のサイズを有する多数の微小屈折面が縦横に且つ一体的に形成された第１フライアイ部材８ａと第２フライアイ部材８ｂとにより構成されたマイクロフライアイレンズ８と同様の光学的機能を発揮する。
【００６２】
なお、第１変形例のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８１に本発明を適用する場合、Ｘ方向に関する屈折作用に着目すると、第１フライアイ部材８１ａの光源側に形成されたシリンドリカルレンズ群８２ａの屈折面が第１微小屈折面を構成し、第２フライアイ部材８１ｂの光源側に形成されたシリンドリカルレンズ群８２ｂの屈折面が第２微小屈折面を構成することになる。また、Ｚ方向に関する屈折作用に着目すると、第１フライアイ部材８１ａのマスク側に形成されたシリンドリカルレンズ群８３ａの屈折面が第１微小屈折面を構成し、第２フライアイ部材８１ｂのマスク側に形成されたシリンドリカルレンズ群８３ｂの屈折面が第２微小屈折面を構成することになる。
【００６３】
こうして、第１変形例においても上述の実施形態と同様に、第１フライアイ部材８１ａを形成する光学材料の屈折率ｎａよりも第２フライアイ部材８１ｂを形成する光学材料の屈折率ｎｂの方を大きく設定するとともに、パラメータβの絶対値を０．２よりも小さく抑えることにより、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ８１の微小屈折面の面形状のばらつきに起因する歪曲収差の変化を小さく抑え、照度分布が受ける影響を低減することができる。
【００６４】
また、上述の実施形態では、一対のフライアイ部材８ａおよび８ｂから構成されたマイクロフライアイレンズ８に対して本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、単一の光学部材からなる通常のマイクロフライアイレンズに対して本発明を適用する変形例（第２変形例）も可能である。図６は、本実施形態の第２変形例にかかるマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す図である。
【００６５】
図６に示すような単一の光学部材からなる通常のマイクロフライアイレンズ８４では、その光源側に多数の第１微小屈折面８４ａが縦横に且つ一体的に形成され、そのマスク側に多数の第１微小屈折面８４ａと光学的に対応するように多数の第２微小屈折面８４ｂが縦横に且つ一体的に形成されている。なお、第１変形例のマイクロフライアイレンズ８４に本発明を適用する場合、光軸ＡＸに直交する仮想的な分割面８４ｃでマイクロフライアイレンズ８４を２等分し、分割面８４ｃよりも光源側が第１光学部材を構成し、分割面８４ｃよりもマスク側が第２光学部材を構成するものと考える。
【００６６】
第２変形例では、マイクロフライアイレンズ８４が単一の光学部材により構成されているため、上述の実施形態とは異なり、第１光学部材を形成する光学材料の屈折率よりも第２光学部材を形成する光学材料の屈折率の方を大きく設定することはできない。しかしながら、第２変形例においても上述の実施形態と同様に、パラメータβの絶対値を０．２よりも小さく抑えることにより、マイクロフライアイレンズ８４の微小屈折面の面形状のばらつきに起因する歪曲収差の変化を小さく抑え、照度分布が受ける影響を低減することができる。
【００６７】
ところで、スキャン露光型の露光装置の場合、ウェハＷ上における走査方向の照度むらは、スキャン露光による平均化効果によって低減される。したがって、スキャン露光型の露光装置に用いられるマイクロフライアイレンズ（８，８１，８４）では、ウェハＷ上における走査方向（Ｘ方向）と光学的に対応する方向（Ｘ方向）に関してパラメータβの条件式を満たす必要はないが、ウェハＷ上における非走査方向（Ｙ方向）と光学的に対応する方向（Ｚ方向）に関するパラメータβの条件式を満たす必要がある。
【００６８】
ただし、各微小屈折面が球面状に形成されたマイクロフライアイレンズ（８，８４）では、屈折力比γおよび屈折率差Δｎが方向に依存することなく一定であり、射出側の開口数ＮＡは走査方向（Ｘ方向）よりも非走査方向（Ｚ方向）の方が大きく設定されるのが通常である。したがって、本発明にしたがって非走査方向（Ｚ方向）に関してパラメータβの条件式を満たすように設定すれば、走査方向（Ｘ方向）に関するパラメータβの条件式も必然的に満たされることになる。
【００６９】
これに対し、各微小屈折面が円筒面状に形成されたシリンドリカルマイクロフライアイレンズ８１では、屈折率差Δｎが方向に依存することなく一定であり、射出側の開口数ＮＡは走査方向よりも非走査方向の方が大きく設定されるのが通常であるが、屈折力比γは方向に依存することなくある程度自由に設定可能である。したがって、この場合には、非走査方向（Ｚ方向）に関してパラメータβの条件式を満たすが、走査方向（Ｘ方向）に関するパラメータβの条件式が必ずしも満たされない態様も可能である。
【００７０】
上述の実施形態（変形例を含む）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７のフローチャートを参照して説明する。
【００７１】
先ず、図７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ｌ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。
【００７２】
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８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８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。
【００７３】
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。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。
【００７４】
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。
【００７５】
なお、上述の実施形態では、コンデンサー光学系９によって二次光源からの光を集光して重畳的にマスクＭを照明している。しかしながら、これに限定されることなく、コンデンサー光学系９とマスクＭとの間の光路中に、照明視野絞り（マスクブラインド）と、この照明視野絞りの像をマスクＭ上に形成するリレー光学系とを配置しても良い。この場合、コンデンサー光学系９は、二次光源からの光を集光して重畳的に照明視野絞りを照明することになり、リレー光学系は照明視野絞りの開口部（光透過部）の像をマスクＭ上に形成することになる。
【００７６】
また、上述の実施形態では、露光光としてＫｒＦエキシマレーザー光（波長：２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー光（波長：１９３ｎｍ）を用いているが、これに限定させることなく、たとえば３００ｎｍ以下の波長を有する露光光に対して本発明を適用することもできる。さらに、上述の実施形態では、照明光学装置を備えた投影露光装置を例にとって本発明を説明したが、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。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、オプティカルインテグレータがパラメータβに関する条件式を満たすように設定されているので、オプティカルインテグレータの微小屈折面の面形状のばらつきに起因する歪曲収差の変化を小さく抑え、ひいては被照射面における照度分布が受ける影響を低減することができる。
【００７８】
したがって、本発明の照明光学装置では、微小屈折面の製造誤差が照度分布に与える影響が小さく抑えられたオプティカルインテグレータを用いて、所望の照明条件で被照射面を照明することができる。また、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ことのでき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投影露光を行うことにより良好なデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本的原理を説明する図である。
【図２】図１のマイクロフライアイレンズにおける光学的特性を説明する図である。
【図３】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４】図３のマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す図である。
【図５】本実施形態の第１変形例にかかるシリンドリカルマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す斜視図である。
【図６】本実施形態の第２変形例にかかるマイクロフライアイレンズの構成を概略的に示す図である。
【図７】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８】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】
Ｓ，１　光源
Ｃ１，Ｃ２，９　コンデンサー光学系
ＭＦ，８　マイクロフライアイレンズ
４　回折光学素子
５　アフォーカルズームレンズ
６，６０，６１　回折光学素子
７　ズームレンズ
８ａ　第１フライアイ部材
８ｂ　第２フライアイ部材
Ｍ　マスク
ＰＬ　投影光学系
Ｗ　ウェハ

Claims (14)

1. 一体的に形成された複数の第１微小屈折面と、該複数の第１微小屈折面よりも光の射出側に設けられて前記複数の第１微小屈折面と光学的に対応するように一体的に形成された複数の第２微小屈折面とを備えたオプティカルインテグレータにおいて、
   前記第１微小屈折面の屈折力φａと前記第２微小屈折面の屈折力φｂとの屈折力比φａ／φｂをγとし、前記オプティカルインテグレータの射出側の開口数をＮＡとし、前記第２微小屈折面の光入射側および光射出側における媒体の屈折率の差をΔｎとするとき、パラメータβが、
   ｜β｜＜０．２
   ただし、β＝（γ−１）^３・ＮＡ^２／Δｎ^２
   の条件を満足することを特徴とするオプティカルインテグレータ。
2. 前記複数の第１微小屈折面と前記複数の第２微小屈折面とは同一の光学部材に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のオプティカルインテグレータ。
3. 前記複数の第１微小屈折面を有する第１光学部材と、該第１光学部材の光射出側に配置されて前記複数の第２微小屈折面を有する第２光学部材とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のオプティカルインテグレータ。
4. 前記複数の第２微小屈折面は非球面を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のオプティカルインテグレータ。
5. 光の入射側から順に、一体的に形成された複数の第１微小屈折面を有する第１光学部材と、前記複数の第１微小屈折面と光学的に対応するように一体的に形成された複数の第２微小屈折面を有する第２光学部材とを備えたオプティカルインテグレータにおいて、
   前記第１光学部材を形成する光学材料の屈折率よりも前記第２光学部材を形成する光学材料の屈折率の方が大きく設定されていることを特徴とするオプティカルインテグレータ。
6. 前記第１光学部材を形成する光学材料の屈折率をｎａとし、前記第２光学部材を形成する光学材料の屈折率をｎｂとするとき、
   ０．０５≦ｎｂ−ｎａ
   の条件を満足することを特徴とする請求項５に記載のオプティカルインテグレータ。
7. ３００ｎｍ以下の波長を有する光に対して用いられ、
   前記第１光学部材を形成する光学材料は、石英ガラスまたは蛍石を含み、
   前記第２光学部材を形成する光学材料は、酸化マグネシウム、ルビー、サファイア、結晶水晶、および石英ガラスのうちのいずれか１つの材料を含むことを特徴とする請求項５または６に記載のオプティカルインテグレータ。
8. 各微小屈折面は、球面形状または非球面形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のオプティカルインテグレータ。
9. 被照射面を照明する照明光学装置において、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載のオプティカルインテグレータを備えていることを特徴とする照明光学装置。
10. 前記オプティカルインテグレータは、照明領域において所定形状の光強度分布を形成することを特徴とする請求項９に記載の照明光学装置。
11. 請求項９または１０に記載の照明光学装置と、前記被照射面に配置されたマスクのパターンを感光性基板に投影露光するための投影光学系とを備えていることを特徴とする露光装置。
12. 走査方向に沿って前記マスクおよび前記感光性基板を前記投影光学系に対して相対移動させることにより、前記マスクのパターンを前記感光性基板に投影露光し、
    前記走査方向に関する前記パタメータβの絶対値よりも、前記走査方向と光学的にほぼ直交する方向に関する前記パタメータβの絶対値の方が小さく設定されていることを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
13. 請求項９または１０に記載の照明光学装置を介してマスクを照明し、照明された前記マスクに形成されたパターンの像を感光性基板上に投影露光することを特徴とする露光方法。
14. オプティカルインテグレータを含む照明光学系と、マスクのパターン像を感光性基板上に形成するための投影光学系とを備え、走査方向に沿って前記マスクおよび前記感光性基板を前記投影光学系に対して相対移動させつつ、前記マスクのパターンを前記感光性基板に投影露光する露光装置において、
    前記オプティカルインテグレータは、一体的に形成された複数の第１微小屈折面と、該複数の第１微小屈折面よりも光の射出側に設けられて前記複数の第１微小屈折面と光学的に対応するように一体的に形成された複数の第２微小屈折面とを備え、
    前記走査方向と光学的にほぼ直交する非走査方向に関する前記第１微小屈折面の屈折力φａと前記非走査方向に関する前記第２微小屈折面の屈折力φｂとの屈折力比φａ／φｂをγとし、前記オプティカルインテグレータの前記非走査方向に関する射出側の開口数をＮＡとし、前記第２微小屈折面の光入射側および光射出側における媒体の屈折率の差をΔｎとするとき、パラメータβが、
    ｜β｜＜０．２
    ただし、β＝（γ−１）^３・ＮＡ^２／Δｎ^２
    の条件を満足することを特徴とする露光装置。

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