JP2016200649A - 照明光学装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被照明面の照度分布を制御するフィルタパターンを有する光量制御手段を配置した照明光学装置において、光量制御手段の取り付けや、フィルタパターンの製造による位置誤差が存在する場合でも、被照明面における所望の照度分布を実現する照明光学装置を提供する。【解決手段】入射した光を内面で複数回反射させて複数の２次光源像を形成するオプティカルインテグレータ１０６と、２次光源像の光量を調整する複数の光量調整要素を有する光量調整部２０２と、光量調整部とオプティカルインテグレータの射出端面とが共役関係となるように構成された集光光学系１０５を備え、光量調整要素３ａ〜３ｅは、オプティカルインテグレータにおいて、第１の方向での反射回数が奇数回と偶数回である２次光源と第２の方向での反射回数が奇数回と偶数回である２次光源に対応する位置であって、反射が起こらない２次光源に対応しない位置に設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は照明光学装置、およびデバイス製造方法に関する。

半導体素子等のデバイス製造用の投影露光装置は、原版（マスク、レチクルなど）に形成されているパターンを、結像光学系や投影光学系などを介して基板（表面にレジスト層が形成されたウエハなど）に転写する。露光装置は、光源からの光束で原版を照明する照明光学装置を備える。そして、照明光学装置による原版に対する照明光が不均一であったり、テレセントリシティ（光軸と主光線との平行度）が崩れていたりすると、基板へのパターン転写が不十分となり、露光装置は、高品位なデバイスを提供できない。したがって、基板上に微細パターンを形成するためには、マスク面(レチクル面)やウエハ面などの被照明面における照度均一性を向上させる必要がある。そして、照度均一性を向上する方法として、ロッド型オプティカルインテグレータを備えた照明光学装置が知られている。

上述のロッド型オプティカルインテグレータを用いることにより、ロッド内の内面反射回数に応じて形成した２次光源からの照明光をロッド射出端で重畳させ、ロッド射出端面での光強度分布を均一化することができる。しかしながら、上述した照明光学装置では、光学系の汚れや偏心、反射防止コートムラなど様々な要因に起因して被照明面上の照度分布に不均一性が認められることがある。

そこで、被照明面上の照度分布を調整する方法として、特許文献１に示すような照明光学装置が開示されている。特許文献１に開示された照明光学装置は、２次光源像に対応して設けた複数のフィルタパターンを有する光量制御手段を、ロッド型オプティカルインテグレータの射出端面と光学的に共役関係になるロッド型オプティカルインテグレータの入射側の位置に配置している。これにより、各２次光源像から被照明面に供給される光の状態を制御することで、被照明面上における照度分布を所望の状態に調整することができる。

特開２０００−２６９１１４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている照明光学装置では、フィルタパターンを配置する位置を任意に選択すると、光量制御手段の取り付け位置誤差や、フィルタパターンの製造位置誤差が発生した場合、被照明面において照度分布が不均一となることがある。さらに、被照明面を照明する照明光のテレセントリシティが変化してしまうことがある。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、光量制御手段の取り付け位置誤差や、フィルタパターンの製造による位置誤差が存在する場合でも、被照明面における所望の照度分布を実現する照明光学装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態の照明光学装置は、光源からの光で被照明面を照明する照明光学装置であって、入射した前記光を内面で複数回反射させて複数の２次光源像を形成するオプティカルインテグレータと、前記２次光源像の光量を調整する複数の光量調整要素を有する光量調整部と、前記光量調整部と前記オプティカルインテグレータの射出端面とが共役関係となるように構成された集光光学系を備え、前記光量調整要素は、前記オプティカルインテグレータにおいて、第１の方向での反射回数が奇数回と偶数回である２次光源と第２の方向での反射回数が奇数回と偶数回である２次光源に対応する位置であって、反射が起こらない２次光源に対応しない位置に設けられることを特徴とする。

本発明によれば、光量制御手段の取り付け位置誤差や、フィルタパターンの製造による位置誤差が存在する場合でも、被照明面における所望の照度分布を実現する照明光学装置を提供することができる。

露光装置の概略図を示す図である。 本実施形態に係る照明光学装置を示す図である。 光学フィルタを正面（光軸方向）から見た状態を示す図である。 ロッド射出面と各２次光源像の関係を示す図である。 光学フィルタの取り付け誤差の影響を示す図である。 各光量調整部の中心から光軸に対して平行に通過する光線を示す図である。 ロッド射出面でのテレセントリシティが−側にずれた状態を示す図である。 ロッド射出面でのテレセントリシティが＋側にずれた状態を示す図である。 本実施形態における光学フィルタを示す図である。 本実施形態によるテレセントリシティへの影響を示す図である。 被照明面における照度分布を示す図である。 光学フィルタを正面（光軸方向）から見た状態を示す図である。 光学フィルタによる被照明面の照度分布への影響を示す図である。 本実施形態における光学フィルタを示す図である。 被照明面の照度分布への影響を示す図である。 遮光体の形状を変形させた場合の光学フィルタを示す図である。 被照明面の照度分布への影響を示す図である。 反射回数が異なる位置に調整部を設けた光学フィルタを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

まず、図１に露光装置の概略図を示す。光源１０１は超高圧水銀ランプ等であり、楕円ミラー（集光手段）１０２の第１焦点付近に配置される。次に、楕円ミラー１０２で反射した光は集光光学系１０３を経て、反射ミラー１０４で反射される。そして、反射ミラー１０４で反射した光は、集光光学系１０５を経て、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６に導かれる。そして、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６内で複数回反射して形成された反射回数に応じた２次光源からの光束は、集光光学系１０７を経て、反射ミラー１０８で反射される。そして、反射ミラー１０８で反射される光束は、集光光学系１０９を経て、被照明面(マスク・レチクル面)１１０に照射される。これにより、被照明面１１０上の照明領域が２次光源によって重畳的にほぼ均一な照度で照明される。

次に、被照明面１１０を照射した光は、被照明面１１０上のパターンを投影する投影光学系１１１を通過し、基板を位置決めする基板ステージ１１４上の基板保持チャック１１３に保持された基板１１２に投影露光する。上述のように、被照明面１１０の照明領域を均一に照明することにより、被照明面１１０上の微細パターンを基板１１２に転写することができる。

次に、図２は照明光学装置を示す図である。図２は、集光光学系１０５と光学フィルタ２０２とロッド型オプティカルインテグレータ１０６を示す。まず、光学フィルタ２０２（光量調整部）上に配置された光軸上のフィルタパターン３ｃは、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６の内面で反射しない２次光源からの光束の強度分布をコントロールする。なお、図２において、光軸方向に沿う方向をＺ軸、紙面に平行な方向をＹ軸、紙面に垂直な方向をＸ軸と定義する。

次に、フィルタパターン３ｃの両側に隣接する一対のフィルタパターン３ｂ、３ｄは、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６の内面で1回反射される２次光源からの光束の強度分布をコントロールする。また、フィルタパターン３ｂ、３ｄの両側に隣接する一対のフィルタパターン３ａ、３ｅはロッド型オプティカルインテグレータ１０６の内面で２回反射される２次光源からの光束の強度分布をコントロールする。上述の構成により、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６が形成する複数の２次光源のそれぞれの光束に対して独立に透過率をコントロールすることが可能である。

フィルタパターン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅは、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６の射出端面１０６ａと共役な面２０１の近傍に配置される。そして、集光光学系１０５による拡大率は、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａのサイズとフィルタパターン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅのサイズとの比によって決定される。一つのフィルタパターン形状は、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａでの照明領域と対応しており、各フィルタパターン３ａ〜３ｅの透過率分布は、被照明面１１０での照度分布に反映される。

次に、図３はＺ方向（光軸方向）から見た光学フィルタ２０２を示す図である。各フィルタパターン１ａ〜５ｅは、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６により形成される２次光源の内面反射回数に応じた領域である。なお、図３ではロッド型オプティカルインテグレータ１０６での内面反射回数が２回の場合について示している。したがって、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６の内面反射回数が３回以上の場合にはその回数に応じてフィルタパターンの数は増やしてもよい。

次に、図４は光学フィルタ２０２内の各フィルタパターンの像とロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの関係を示す図である。像は「Ｆ」の文字で表現している。光学フィルタ２０２内の各フィルタパターンの像の向きは、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６内での反射回数に依存し、奇数回反射に対応するフィルタパターンと偶数回反射に対応するフィルタパターンの像は互いに鏡像となる。つまり、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６では、隣り合う２次光源からの光束が反転するため、光学フィルタ２０２内の隣り合うフィルタパターンは互いに鏡像になる。

上述のように、光学フィルタ２０２内の各フィルタパターン（光量調整要素）を使用して、２次光源像からの光束の強度分布をコントロールすることにより、被照明面１１０の照度分布を調整することができる。しかしながら、フィルタパターンの配置箇所を任意に選択した場合、以下に示す課題がある。ここで、図５を用いて課題の一例について説明する。図５はロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの像が、光学フィルタ２０２の取り付け誤差の影響を受けて理想の照度補正効果が得られない形態を示す図である。

図５（ａ）は、光学フィルタの取り付け誤差がある状態を示す図であり、実線の交点は光軸中心を示し、破線は光学フィルタ２０２の取り付け中心位置を示している。本実施形態では、光軸中心（Ｘ、Ｙ）＝（０、０）に対して、光学フィルタ２０２の取り付け中心位置が（−ａ、−ｂ）ずれている状態を示す。また、図５に示す形態では、光学フィルタ２０２内の１a、１ｅ、５a、５ｅにフィルタパターンを設けている。

フィルタパターンが設けられた１a、１ｅ、５a、５ｅは、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６内でのＸ方向（第１の方向）の反射回数は２回、Ｙ方向（第２の方向）の反射回数は２回である２次光源に対応する位置である。上述のように、光学フィルタ２０２内のフィルタパターンの向きは、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６内における反射回数が奇数回であるか、偶数回であるかにより決定される。したがって、フィルタパターン１a、１ｅ、５a、５ｅは同じ向きをしたパターンになる。

図５(ｂ)は、フィルタパターン１a、１e、５a、５eにより形成される、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａでの像を示す図である。各フィルタパターンとロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａが光学的に共役関係にある。したがって、光学フィルタ２０２の中心が光軸中心からずれると、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａでの像は、光学フィルタ２０２の取り付け誤差に集光光学系１０５による拡大率をかけた量（Ａ、Ｂ）だけ位置がずれる。よって、被照明面１１０において、所望の照度分布を得ることができない。

ここで、図５（ｂ）に示すＡは、光学フィルタ２０２の取り付け中心位置と光軸のＸずれ量−ａに集光光学系１０５による拡大率をかけた量である。また、図５（ｂ）に示すＢは、光学フィルタ２０２の取り付け中心位置と、光軸のＹずれ量−ｂ に集光光学系１０５による拡大率をかけた量である。つまり、Ａ＝−ａ×拡大率、Ｂ＝−ｂ×拡大率の関係が成り立つ。

次に、図６、図７および図８を用いて、その他の課題の一例について説明する。まず図６は、集光光学系１０５と光学フィルタ２０２と、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６を示す図である。また、光学フィルタ２０２内の各フィルタパターンの中心から光軸に対して平行に通過する光線を示す図である。光学フィルタ２０２内の各フィルタパターン３ｂ、３ｃ、３ｄの中心を光軸に平行に通過する光をそれぞれ６ｂ、６ｃ、６ｄとする。

次に、光学フィルタ２０２内の各フィルタパターンは、外側のフィルタパターンほどロッド型オプティカルインテグレータ１０６内での反射回数が多い２次光源に対応している。つまり、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａにおいて、オプティカルインテグレータ１０６内で１回反射した６ｂ、６ｄの光は、オプティカルインテグレータ１０６内で反射しない６ｃの光よりも、光軸に対して角度を持って射出する。図６に示すように、フィルタパターン３ｂ、３ｃ、３ｄを設けた場合、テレセントリシティは変化しない。

次に、図７は光学フィルタ２０２内の２次光源領域３ｂ、３ｃに光量調整部を設けた状態を示す図である。この場合、６ｂと６ｃを透過する光量が減少するため、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａにおいて、６ｂから６ｃの角度をもった光強度は減少する。つまり、角度分布の光量重心が光軸に対してマイナス方向にずれ、テレセントリシティが変化してしまう。

次に、図８は光学フィルタ２０２内の２次光源領域３ｃ、３ｄに光量調整部を設けた状態を示す図である。この場合、６ｃと６ｄを透過する光量が減少する為、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａにおいて、６ｃから６ｄの角度を保持する光強度は減少する。つまり、角度分布の光量重心が光軸に対してプラス方向にずれ、テレセントリシティが変化してしまう。上述のように、フィルタパターンの配置箇所を任意に選択すると被照明面１１０における角度分布の光量重心が変化し、テレセントリシティが変化してしまう。

（第１実施形態）
図９は、本実施形態における光学フィルタ２０２を示す図である。ここで、図９を用いて、本実施形態による光学フィルタ２０２の取り付け誤差の影響を低減する効果について説明する。なお、本実施形態では、光学フィルタ２０２内の１ｂ、１ｄ、２ａ、２ｅ、４ａ、４ｅ、５ｂ、５ｄの位置にフィルタパターンを設けているが、フィルタパターンの配置はこれに限られない。

フィルタパターン１ｂ、１ｄ、５ｂ、５ｄにより形成されるロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの像は、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６内でのＸ反射回数が２回、Ｙ反射回数が１回のものである。よって、フィルタパターンの向きはロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの像の向きとＸ方向に反転した関係になる。

また、フィルタパターン２a、２e、４a、４eにより形成されるロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの像は、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６内でのＸ反射回数が１回、Ｙ反射回数が２回のものである。よって、フィルタパターンの向きはロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの像の向きとＹ方向に反転した関係になる。

したがって、フィルタパターン１ｂ、１ｄ、５ｂ、５ｄの向きと、フィルタパターン２a、２e，４a，４eの向きは、Ｘ方向、Ｙ方向ともに反転した関係になる。次に、光学フィルタ２０２の取り付け位置が、光軸中心に対して(−ａ,−ｂ)ずれている場合について考える。図９（ｂ）は、フィルタパターン１ｂ、１ｄ、５ｂ、５ｄにより形成される、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの像を示す図である。これらのフィルタパターンとロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの像の向きはＸ方向に反転した関係になる。そのため、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａにおける像の位置は、光学フィルタ２０２の取り付け誤差とはＸ方向に対して逆方向にずれることになり、（Ａ、−Ｂ）となる。

次に、図９（ｃ）はフィルタパターン２a、２e、４a、４eにより形成される、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの像を示す図である。これらのフィルタパターンとロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの像の向きはＹ方向に反転した関係になる。そのため、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａにおける像の位置は、光学フィルタ２０２の取り付け誤差とはＹ方向に対して逆方向にずれることになり、（−Ａ、Ｂ）となる。

図９(ｄ)は、本実施形態により形成されるロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの像を示しており、図９(ｂ)、図９(ｃ)の合成像として与えられる。光学フィルタ２０２の取り付け位置が光軸に対してずれている場合、フィルタパターン１ｂ、１ｄ、５ｂ、５ｄにより形成される像と、フィルタパターン２a、２e，４a，４eにより形成される像は、それぞれ異なる方向にずれることになる。したがって、その合成像は輪郭部がややぼけるが、中心位置はずれないことになる。

上述のように、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６内でのＸ反射回数が奇数回のフィルタパターンと偶数回のフィルタパターンの両方を含み、かつ、Ｙ反射回数が奇数回のフィルタパターンと偶数回のフィルタパターンの両方を含む。これにより、光学フィルタ２０２の取り付け位置による被照明面１１０の像の位置誤差の影響を低減することができる。よって、本実施形態により、光学フィルタ２０２の取り付け位置精度を緩和することが可能であり、取り付け調整機構などの微調する為に必要な機構を不要にすることができる。

本実施形態では、光学フィルタ２０２の取り付け位置が光軸に対してずれている場合について説明したが、光学フィルタ２０２内の各フィルタパターンが相互に設計値に対してずれた場合でも、同様の効果が期待できる。つまり、本発明の実施形態により、光学フィルタ２０２内に設けられるフィルタパターンを形成する際の製造位置誤差を緩和することができる。

次に、本実施形態による、照射面を照明する照明光のテレセントリシティの変化をもたらさない効果について説明する。本実施形態では図９（ａ）で示すように、フィルタパターン１ｂ−５ｄ、１ｄ−５ｂ、２ａ―４ｅ、２ｅ―４ａの組み合わせにおいて、各フィルタパターンを光軸に対して点対称の関係になるような位置に配置している。

図１０は、フィルタパターン１ｂ、５ｄの中心から光軸に対して平行に通過する光線を示す図であり、Ｙ−Ｚ平面を示している。光学フィルタ２０２内の各フィルタパターン１ｂ、５ｄの中心を光軸に平行に通過する光をそれぞれ１１ｂ、１５ｄとする。本実施形態では、１ｂ、５ｄにフィルタパターンを設けることで、光線１１ｂ、１５ｄの光強度は減少するが、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａにおける角度分布の光量重心は変化せず、テレセントリシティの変化は引き起こされない。

つまり、フィルタパターンを光学フィルタ２０２の中心に対して点対称の関係になるような位置に配置することで、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａでの角度分布の光量重心は変化しない。これにより、被照明面１１０における角度分布の光量重心を変化させず、テレセントリシティの変化を防ぐことができる。

次に、光学フィルタ２０２内の３ｃにフィルタパターンを配置した場合について説明する。図４（ａ）に示すように、フィルタパターン３ｃは光学フィルタ２０２の中心となる。したがって、フィルタパターン３ｃを通過する光束は、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６内で内面反射が起こらない光束であり、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａと鏡像のパターンとなる。つまり、光学フィルタ内の３ｃにフィルタパターンを配置する場合、光学フィルタ２０２の取り付け位置誤差の影響を低減する為には、例えば、２ｂ、２ｄ、４ｂ、４ｄのように鏡像となる位置にフィルタパターンを設けることが望ましい。

しかしながら、上述したように、フィルタパターン２ｂ、２ｄ、４ｂ、４ｄはいずれも、フィルタパターン３ｃと光軸に対して点対称な位置にならない。したがって、フィルタパターン３ｃと、２ｂ、２ｄ、４ｂ、４ｄのいずれかの位置にフィルタパターンを設けた場合、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａにおけるテレセントリシティが変化してしまう。

したがって、本実施形態により光学フィルタ２０２内の３ｃにフィルタパターンを配置しないことで、オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａでのテレセントリシティを変化させず、光学フィルタ２０２の取り付け位置誤差の影響を低減することができる。なお、本実施形態では、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６内の反射回数が奇数回のフィルタパターンと偶数回のフィルタパターンの数を同じにする場合について説明した。しかしながら、被照明面１１０における像の位置ずれ許容値により、必ずしも同数にしなくてもよい。

また、光学フィルタ２０２における照度分布が一様でない場合、例えば、フィルタパターン１ｄと５ｂにおける光強度が異なることがある。その場合は、光学フィルタ２０２の中心に対して点対称となる箇所にフィルタパターンを配置したとしても遮光される光量が変わるため、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａにおけるテレセントリシティが変化してしまうことが考えられる。この場合、例えば、フィルタパターン１ｄと５ｂに設けられた光量調整部の遮光体の光透過率を変化させてロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａでのテレセントリシティが変化しないように調整することも考えられる。

（第２実施形態）
次に、被照明面１１０の照明領域での照度不均一性を補正する時の実施形態について説明する。まず、図１１（ａ）は、被照明面１１０の照明領域の照度分布を示す図である。そして、その照度分布は、被照明面１１０の中心部が最も低く、周辺に近付くにつれて、徐々に高くなる状態について示している。次に、図１１（ｂ）は被照明面１１０における照度分布のＸ断面照度１１６を示しており、図１１（ａ）に示すＸ断面１１５上の照度分布を示している。なお、被照明面１１０の照度分布は周辺に向けて徐々に高くなる状態を示しているため、Ｘ座標に依存して２次形状のような断面形状をしていると想定する。

次に、図１２は光学フィルタを正面（光軸方向）から見た状態を示す図である。各フィルタパターンには、円の形状をしたパターンを設けており、円の外側に遮光体を設けている。このようなフィルタパターンを設けた光学フィルタを１２１と定義する。なお、本実施形態では、光学フィルタ２０２内の１ｂ、１ｄ、２ａ、２ｅ、４ａ、４ｅ、５ｂ、５ｄにフィルタパターンを設けているが、フィルタパターンの配置はこれに限られない。

図１３は、光学フィルタ１２１を用いた時の被照明面１１０の照度分布の補正効果を示す図であり、被照明面１１０のＸ断面１１５での照度分布を示す。光学フィルタ１２１内のフィルタパターン１ｂ、１ｄ、２ａ、２ｅ、４ａ、４ｅ、５ｂ、５ｄは周辺部に遮光体を設けているため、これらのフィルタパターンを透過した光は、被照明面１１０では照度分布１３１に示すように、周辺部の照度が低下する。したがって、被照明面１１０のＸ断面１１５の照度分布は、補正前の照度分布１１６と補正により得られる照度分布１３１の重ね合わせとなり、補正後の照度分布１３２に示すような照度分布になる。このように、被照明面１１０のＸ断面１１５の照度分布は、補正前の照度分布１１６から補正後の照度分布１３２になることで照明領域内の照度ばらつきを小さくすることができる。よって、被照明面１１０の照度均一性を向上させることができる。

次に、本実施形態による、光学フィルタ１２１の取り付け誤差の影響を低減する効果について説明する。フィルタパターン１ｂ、１ｄ、５ｂ、５ｄにより形成されるロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの像は、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６内でのＸ反射回数が２回、Ｙ反射回数が１回のものである。よって、フィルタパターンの向きはロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの像の向きとＸ方向に反転した関係になる。

さらに、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａと被照明面１１０は、集光光学系１０７、１０９により１回結像の共役の関係になるため、更に像の向きは反転する。したがって、フィルタパターンの向きは被照明面１１０の像の向きとＹ方向に反転した関係になる。

次に、フィルタパターン２a、２e、４a、４eにより形成されるロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの像は、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６内でのＸ反射回数が１回、Ｙ反射回数が２回のものである。よって、フィルタパターンの向きはロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａの像の向きとＹ方向に反転した関係になる。

さらに、ロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａと被照明面１１０は、集光光学系１０７、１０９により１回結像の共役な関係になるため、さらに像の向きは反転する。したがって、フィルタパターンの向きは被照明面１１０の像の向きとＸ方向に反転した関係になる。ここで、光学フィルタ１２１の取り付け位置が、光軸中心に対して(−ａ,−ｂ)ずれている場合について考える。

図１４（ｂ）は、フィルタパターン１ｂ、１ｄ、５ｂ、５ｄにより形成される、被照明面１１０の像を示す図である。これらのフィルタパターンと被照明面１１０の像の向きはＹ方向に反転した関係になるため、被照明面１１０における像の位置は、光学フィルタ１２１の取り付け誤差とはＹ方向に逆向きにずれることになり、（−Ａ、Ｂ）となる。また、図１４（ｃ）はフィルタパターン２a、２e、４a、４eにより形成される、被照明面１１０の像を示す図である。これらのフィルタパターンと被照明面１１０の像の向きはＸ方向に反転した関係になるため、被照明面１１０における像の位置は、光学フィルタ１２１の取り付け誤差とはＸ方向に逆向きにずれることになり、（Ａ、−Ｂ）となる。

そして、図１４(ｄ)は、本発明の実施形態により形成される被照明面１１０の像を示しており、図１４(ｂ)、図１４(ｃ)の合成像として与えられる。光学フィルタ１２１の取り付け位置が光軸に対してずれている場合、フィルタパターン１ｂ、１ｄ、５ｂ、５ｄにより形成される像と、フィルタパターン２a、２e、４a、４eにより形成される像は、それぞれ異なる方向にずれることになる。したがって、その合成像は輪郭部がややぼけるが、中心位置はずれないことになる。

図１５は、光学フィルタ１２１の取り付け中心位置が、光軸中心に対して(−ａ,−ｂ)ずれている場合の被照明面１１０の照度分布の補正効果を示す図であり、被照明面１１０のＸ断面１１５での照度分布を示している。光学フィルタ１２１内のフィルタパターン１ｂ、１ｄ、５ｂ、５ｄは周辺部に遮光体を設けているため、これらのフィルタパターンを透過した光は、被照明面１１０では照度分布１５１が示すように、周辺部の照度が低下する。さらに、図１４（ｂ）で示すように光学フィルタ１２１の中心部は光軸に対してずれているため、被照明面１１０においてはＸ方向にマイナス側へずれる。

また、光学フィルタ１２１内のフィルタパターン２a、２e、４a、４eも、周辺部に遮光体を設けているため、これらのフィルタパターンを透過した光は、被照明面１１０では照度分布１５２に示すように、周辺部の照度が低下する。さらに、図１４（ｃ）で示すように光学フィルタ１２１の中心部は光軸に対してずれているため、被照明面１１０においてはＸ方向にプラス側へずれる。そして、光学フィルタ１２１により形成される被照明面１１０のＸ断面１１５の照度分布への影響は、照度分布１５１と照度分布１５２の重ね合わせとなり、図１５（ｂ）照度分布１５３に示すような照度分布補正効果が得られる。

したがって、被照明面１１０のＸ断面１１５の照度分布は、補正前の照度分布１１６と補正により得られる照度分布１５３の重ね合わせとなり、照度分布１５４に示すような照度分布になる。このように、被照明面１１０のＸ断面１１５の照度分布は補正前の照度分布１１６から補正後の照度分布１５４になることで照明領域内の照度ばらつきを小さくすることができる。したがって、被照明面での照度均一性を向上させることが可能となる。本実施形態では、光学フィルタ１２１内のフィルタパターン内の光量制御するための遮光形状を全て同じ円形の場合について説明した。そのため、被照明面１１０のＸ断面１１５における補正により得られる照度分布１３２、１５３は２次形状とならず、補正後の照度分布は完全に均一ではない。

しかし、光学フィルタ１２１の配置する位置をロッド型オプティカルインテグレータ射出端面１０６ａと共役になる面から光軸方向にずらして、被照明面１１０上における像をぼかすことで、補正効果を滑らかにすることができる。また、被照明面１１０の照度分布をより良好な分布にすることもできる。

（第３実施形態）
本実施形態では、フィルタパターンの遮光形状をフィルタパターン別に変化させて、被照明面１１０の照度分布をより良好な分布にする場合について説明する。まず、図１６に示すように、光学フィルタ２０２内のフィルタパターン１ｂ、２ａ、４ｅ、５ｄは光学フィルタ１２１と同形状の遮光体を設けている。そして、フィルタパターン１ｄ、２ｅ、４ａ、５ｂは、フィルタパターン１ｂ、２ａ、４ｅ、５ｄに設けた遮光体よりも透過領域が狭いパターンを設けている。このようなフィルタパターンを設けた光学フィルタを１６１と定義する。

光学フィルタ１６１のフィルタパターン１ｂ、２ａ、４ｅ、５ｄは、周辺部に遮光体を設けている。そのため、これらのフィルタパターンを透過した光束の被照明面１１０のＸ断面１１５における照度分布は図１７（ａ）の照度分布１７１に示すように、周辺部の照度が低下する。また、光学フィルタ１６１のフィルタパターン１ｄ、２ｅ、４ａ、５ｂも周辺部に遮光体を設けている。そのため、これらのフィルタパターンを透過した光束の被照明面１１０のＸ断面１１５における照度分布も周辺部が低下する。更に、フィルタパターン１ｄ、２ｅ、４ａ、５ｂは、フィルタパターン１ｂ、２ａ、４ｅ、５ｄよりも透過領域が狭いため、被照明面１１０のＸ断面１１５の照度分布は１７２に示すように照度の高い領域が狭くなる。

そして、光学フィルタ１６１により形成される被照明面１１０のＸ断面１１５の照度分布への影響は、補正により得られた照度分布１７１と１７２の重ね合わせとなり、図１７（ｂ）で示す照度分布１７３のような２次形状に近い補正効果が得られる。したがって、被照明面１１０のＸ断面１１５の照度分布は、補正前の照度分布１１６と補正により得られる照度分布１７３の重ね合わせとなり、照度分布１７４に示すような照度分布になる。つまり、全てのフィルタパターンの遮光体形状を同じにした場合に得られる照度補正効果１３２、１５３よりも照度均一性を向上させることができる。

本実施形態では、各フィルタパターンの遮光体形状をフィルタパターン別に変える例（変形可能な遮光体）について示した。しかしながら、それぞれのフィルタパターンの被照明面１１０での照度補正効果を考慮し、所望の照度分布補正効果を得られるように、それぞれの遮光体の透過率も変化させてもよい。

本発明の第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態の説明では、フィルタパターンを、１ｂ、１ｄ、５ｂ、５ｄ、２ａ、２ｅ、４ａ、４ｅに配置する場合について説明した。第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態でのフィルタパターン１ｂ、１ｄ、５ｂ、５ｄは、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６内でのＸ反射回数が２回、Ｙ反射回数が1回に相当するものである。また、フィルタパターン２ａ、２ｅ、４ａ、４ｅは、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６内でのＸ反射回数が１回、Ｙ反射回数が２回に相当するものである。しかし、本発明の効果を期待する実現方法として、必ずしもロッド型オプティカルインテグレータ１０６内でのＸ反射回数を１回と２回、Ｙ反射回数を１回と２回にしなくともよい。すなわち、必ずしもＸ反射回数とＹ反射回数の組み合わせを同じにしなくともよい。

図１８はフィルタパターン１ａ、１ｅ、２ｚ、２ｆ、４ｚ、４ｆ、５ａ、５ｅに配置した場合を示す図である。フィルタパターン１ａ、１ｅ、５ａ、５ｅは、ロッド型オプティカルインテグレータ１０６内でのＸ反射回数が２回、Ｙ反射回数が２回に相当するものである。また、フィルタパターン２ｚ、２ｆ、４ｚ、４ｆはロッド型オプティカルインテグレータ１０６内でのＸ反射回数が１回、Ｙ反射回数が３回に相当するものである。

図１８に示すように、フィルタパターン１ａ、１ｅ、５ａ、５ｅとフィルタパターン２ｚ、２ｆ、４ｚ、４ｆの像は鏡像の関係になっている。つまり、ロッド側オプティカルインテグレータ１０６内の反射回数が、奇数回のフィルタパターンと偶数回のフィルタパターンを含み、かつＹ反射回数が奇数回のフィルタパターンと偶数回のフィルタパターンの両方を含みさえすれば、本発明の効果が期待できる。

（デバイス製造方法）
本発明の実施形態にかかるデバイスの製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等のデバイスを製造するのに好適である。本実施形態のデバイスの製造方法は、原版に形成されているパターンを基板に塗布された感光剤に上記の照明光学装置を用いて転写する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。さらに、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態のデバイスの製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１０１ 光源
１０５ 集光光学系
１０６ ロッド型オプティカルインテグレータ
２０２ 光学フィルタ

Claims (7)

1. 光源からの光で被照明面を照明する照明光学装置であって、
   入射した前記光を内面で複数回反射させて複数の２次光源像を形成するオプティカルインテグレータと、
   前記２次光源像の光量を調整する複数の光量調整要素を有する光量調整部と、
   前記光量調整部と前記オプティカルインテグレータの射出端面とが共役関係となるように構成された集光光学系を備え、
   前記光量調整要素は、前記オプティカルインテグレータにおいて、第１の方向での反射回数が奇数回と偶数回である２次光源と第２の方向での反射回数が奇数回と偶数回である２次光源に対応する位置であって、反射が起こらない２次光源に対応しない位置に設けられる
   ことを特徴とする照明光学装置。
2. 前記光量調整要素は、点対称な位置のそれぞれに設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の照明光学装置。
3. 前記光量調整要素は、位置によって形状が異なる遮光体を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学装置。
4. 反射回数が奇数回の前記２次光源に対応する前記光量調整要素の数と反射回数が偶数回の前記２次光源に対応する前記光量調整要素の数が同数である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明光学装置。
5. 前記オプティカルインテグレータは、ロッド型オプティカルインテグレータである
   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。
6. 原版に形成されているパターンの像を基板に転写する露光装置であって、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明光学装置を備え、
   前記照明光学装置は、前記原版の被照明面を照明する
   ことを特徴とする露光装置。
7. 請求項６に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   前記工程で露光された前記基板を現像する工程とを含む
   ことを特徴とするデバイスの製造方法。