JP3634782B2 - 照明装置、それを用いた露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
照明装置、それを用いた露光装置及びデバイス製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光を用いて、被照明面を照明する照明装置に関し、特に、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）または薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程中に使用される露光装置において、パターンの描画されたマスク又はレチクル（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。）を照明する照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子の微細化への要求は益々高くなっており、ラインアンドスペースの最小線幅は０．１５μｍをきり、０．１０μｍに到達しようとしている。微細化を達成するためには、露光光の短波長化と投影レンズのＮＡの増加に加えて、マスクを照明する照度の均一化やマスクやウェハを照明する露光光の角度分布である有効光源分布の均一化も重要である。
【０００３】
マスク上を照度むらなく均一に照明し、かつ有効光源分布を均一化するための光学系として、ハエの目レンズ（ガラスロッドレンズ或いはシリンドリカルレンズの組合せも含む）を二つ以上使用した照明装置や内面反射部材とハエの目レンズを使用した照明装置が従来から使用されている。これらは、後段のハエの目レンズがマスク面を均一に照明して照度の均一化を図り、前段のハエの目レンズ又は内面反射部材が後段のハエの目レンズを均一に照明して有効光源の均一化を図ろうというものである。
【０００４】
かかる光学系の後段のハエの目レンズの入射面には、均一でかつ分布の端が鮮明な光強度分布を有する光束が入射する。しかし、入射光の光強度分布の端がハエの面レンズを構成するロッドレンズの一部のみにかかると照度むらが発生する。図１４及び図１５を用いてかかる問題について説明する。ここで、図１４は、ハエの目レンズの入射面とそれに入射する入射光との関係を示した概略平面図である。また、図１５は、図１４の縦軸に関する断面図であり、後段のハエの面レンズと、入射光の光強度分布と、被照明面の光強度分布との関係を示す模式図である。
【０００５】
図１４及び図１５に示すように、ハエの目レンズ２０は５つの太線で表されたロッドレンズ２６ａ乃至２６ｅ（以下、特に断らない限り、参照番号２６はこれらを総括するものとする。）から構成され、入射光１０を受光する。図１４においては、ロッドレンズ２６は光軸に垂直な正方形断面を有するが、後述するように六角形やその他の断面形状の場合もある。また、光強度分布１２の形状も簡単のため正方形にしている。
【０００６】
ハエの目レンズ２０の射出面２４に２次光源を形成し、該２次光源からの光がコンデンサーレンズ３０を介して被照明面４０をケーラー照明する場合、ハエの目レンズ２０の入射面２２は被照明面４０と光学的に共役である（即ち、物体面と像面の位置関係にある）。そのため、被照明面４０の光強度分布は、各ロッドレンズ２６の入射面２２の光強度分布を被照明面４０に重ね合わせることによって形成される。
【０００７】
入射光１０は便宜上ロッドレンズに対応する光強度分布１２ａ乃至１２ｅ（以下、特に断らない限り、参照番号１２はこれらを総括するものとする。）を有するが、ロッドレンズ２６ａ及び２６ｅにはその一部のみに光強度分布１２ａ及び１２ｅに相当する入射光１０が入射することが理解される。
【０００８】
このように、ハエの目レンズ２０に入射する入射光１０の光強度分布１２の端がロッドレンズを横切る場合、被照明面４０の右に書いた５つの光強度分布５２ａ乃至５２ｅが重ね合わされた光強度分布５０が被照明面４０上に形成される。両端のロッドレンズ２６ａ及び２６ｅに入射した光強度分布１２ａ及び１２ｅが途中で切れているために、被照明面４０は光強度分布５２ａ及び５２ｅが形成され、合成される光強度分布５０は、一部５３が欠けた不均一な光強度分布となってしまう。そして、図１４に示すハエの目レンズの構成から分かるように、ロッドレンズ２６は図１５において紙面に垂直な方向に整列するからこれら全てのロッドレンズ２６を重ね合わせると光強度分布５０の凹部５３はより一層強調されることになる。
【０００９】
光強度分布５０の実際の例として、図１７及び図１８に、ハエの目レンズ２０に入射する光強度分布１０の端がロッドレンズ２６を横切る場合の被照明面４０における照度分布の結果を示す。ここで、図１７は、被照明面４０が正方形の照明領域であるためにロッドレンズ２６が正方形の断面形状を有する場合の被照明面４０における照度分布である。図１８は、被照明面４０が六角形若しくは円形の照明領域であるためにロッドレンズ２６が六角形の断面形状を有する場合の被照明面４０における照度分布である。図１７及び図１８は、それぞれ、暗い部分ほど照度が低いことを示しており、いずれも入射する光強度分布の端に起因する照度分布の不均一性が発生していことが理解される。なお、図１７及び図１８は、発明の理解を助けるために本出願にカラー図面を添付する。
【００１０】
かかる問題を解決する一手段として、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハエの目レンズ２０の入射面２２近傍に絞り６０ａ又は６０ｂを配置して光強度分布１２ａ及び１２ｅを遮断することが考えられる。ここで、図１９（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、絞り６０ａ及び６０ｂの平面図である。絞り６０ａは外側輪郭線６２ａと内側輪郭線６４ａによって形成された中空の矩形状を有し、絞り６０ｂは外側輪郭線６２ｂと内側輪郭線６４ｂによって形成された中空の形状を有する。入射光１０の光強度分布１２の形状は正方形形状を有し、輪郭線は同図に示すように絞り６０ａ及び６０ｂによってケラレている。この結果、光強度分布の端がロッドレンズ２６を横切らず、ロッドレンズ２６の境界にあるようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の被照明面における光強度分布の均一性を高める方法は、被照明面であるマスクやウェハにおける照度低下やスループットの低下をもたらし、ひいては製品のコストアップを招くという問題を有していた。
【００１２】
即ち、被照明面における光強度分布の均一性を高めるために、ハエの目レンズの入射面に絞りを入れた場合には絞りによる光線のケラレが発生するために光量ロスになる。
【００１３】
そこで、本発明は、被照明面の光強度分布を改善すると共に光量ロスやスループットの低下を改善する照明装置、当該照明装置を有する露光装置及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
かかる目的を達成するために、本発明の照明装置は、光軸に垂直な断面で、それぞれが複数の第１の辺によって形成される断面形状を持つ複数の第１の光学素子から構成され、被照明面を均一に照明するための第１のライトインテグレーターと、前記第１のライトインテグレーターの入射面を照明する照明範囲の輪郭が、前記第１の辺のいずれに対しても各々平行ではない複数の第２の辺から構成されるように、前記第１のライトインテグレーターを均一に照明する、若しくは、前記光軸に垂直な断面で、前記第１の辺のいずれに対しても各々平行ではない複数の第２の辺によって形成される断面形状を持つ第２の光学素子から構成され、前記第１のライトインテグレーターの入射面を照明する照明範囲の端が前記複数の第１の光学素子の一部を横切るように照明するための第２のライトインテグレーターとを有することを特徴とする。
【００１５】
また、光軸に垂直な断面で、それぞれが複数の第１の対称軸を有する第１の断面形状を持つ複数の第１の光学素子から構成され、被照明面を均一に照明するための第１のライトインテグレーターと、前記第１のライトインテグレーターの入射面を照明する照明範囲が、前記第１の対称軸のいずれに関しても非対称になるように、前記第１のライトインテグレーターを均一に照明するため、若しくは、前記光軸に垂直な断面で、前記第１の対称軸のいずれに関しても非対称になるような第２の断面形状を持つ第２の光学素子から構成され、前記第１のライトインテグレーターの入射面を照明する照明範囲の端が前記複数の第１の光学素子の一部を横切るように照明するための第２のライトインテグレーターとを有することを特徴とする。
【００１６】
これらの照明装置は、いずれも、第１のライトインテグレーターの入射面において光強度分布の端部がかかる位置が光軸に平行な面に関して少しずつずれる。このため、被照明面における光強度分布の端部による照度の不均一性が緩和される。観念的には、上述の図１５において、光強度分布１２ａ及び１２ｅの位置が、紙面に垂直な方向に整列するロッドレンズ列に関して（例えば、徐々に外側又は内側に）ずれるために、被照明面４０における光強度分布５２ａ及び５２ｅが（徐々に内側又は外側に）ずれて光強度分布５０の凹部５３が小さくなることに相当する。但し、実際には光強度分布１０の形状も紙面に垂直な方向に整列するロッドレンズ列に関して変化するために完全には光強度分布５２ａ及び５２ｅの位置がずれたものの重ね合わせにはならない。
【００１７】
また、上記照明装置は、２つのインテグレータの相対位置を変化させるだけであり、第１のインテグレータの前に絞りを設ける必要性を排除しているので光量ロスやスループットの低下を防止している。また、上記照明装置は、第１のインテグレータの入射面と第２のインテグレータの入射面が光学的に略共役であればぼかしによる光学ロスやスループットの低下を防止することができるので好ましい。
【００１８】
前記第１の光学素子は、例えば、断面六角形形状又は断面四角形形状のロッドレンズで前記第１のライトインテグレーターはハエの目レンズである。例えば、被照明面が典型的なマスク面のように四角形であれば、第１のハエの目レンズのロッドレンズは照明光のケラレを少なくするために四角形となる。断面六角形形状のロッドレンズは後述するトリプルインテグレーター構成では特に好ましい。
【００１９】
前記第１の光学素子が断面六角形形状のロッドレンズで前記第１のライトインテグレーターはハエの目レンズである場合、前記第２の辺は前記第１の辺のいずれかに対して約１５度の角度をなす辺を含むか、前記第２の断面形状は前記第１の対称軸のいずれかに対して約１５度の角度をなす第２の対称軸を有する。正六角形は３０度毎に対称軸が存在するのでその間の約１５度ずらせば光強度分布の端が横切るロッドレンズの位置は各ロッドレンズ列に関して同一ではなくなるからである。
【００２０】
同様に、前記第１の光学素子は断面四角形形状のロッドレンズで前記第１のライトインテグレーターはハエの目レンズである場合、前記第２の辺は前記第１の辺のいずれかに対して約２２．５度の角度をなす辺を含むか、前記第２の断面形状は前記第１の対称軸のいずれかに対して約２２．５度の角度をなす第２の対称軸を有する。正方形は４５度毎に対称軸が存在するのでその間の約２２．５度ずらせば光強度分布の端が横切るロッドレンズの位置は各ロッドレンズ列に関して同一ではなくなるからである。
【００２１】
前記第２のライトインテグレーターは、例えば、断面四角形状のロッドレンズを有するハエの目レンズである。例えば、光源がレーザー光源であれば入射光の形状に対応する断面四角形状が好ましいからである。
【００２２】
前記第１のライトインテグレーターの射出面に形成された２次光源を用いて前記被照明面をほぼ均一に照明する。若しくは、前記照明装置は、第３のライトインテグレーターを更に有し、前記被照明面は前記第３のライトインテグレーターの入射面であり、前記第３のライトインテグレーターの射出面に形成された２次光源を用いて別の被照明面をほぼ均一に照明する。このようなダブルインテグレーター構成やトリプルインテグレーター構成に対して本発明は好適である。
【００２３】
特に、トリプルインテグレータの場合、例えば、別の被照明面が典型的なマスク面のように四角形であれば、第３のハエの目レンズのロッドレンズは照明光のケラレを少なくするために四角形となり、第１のハエの目レンズのロッドレンズは第３のハエの目レンズに対する所定の照明条件（例えば、コヒーレンスファクターσ）を有する有効光源形状を円にするために六角形か四角形になる。円形の照明領域を切り出すためには光の利用効率上六角形が好ましい。
【００２４】
また、本発明の別の側面としての露光装置は、上述の照明装置と、レチクル又はマスクに形成されたパターンを被露光体に投影する投影光学系とを有する。かかる露光装置も、上述の照明装置と同様に、前記被照明面又は前記別の被照明面としてのレチクル又はマスク及び被露光体の有効光源分布を均一にすることができる。
【００２５】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて前記被露光体を投影露光するステップと、前記投影露光された前記被露光体に所定のプロセスを行うステップとを有する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００２６】
本発明の照明光学系は、光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有し、前記複数の集光系の一部の集光系からの複数の光束が各々前記被照明面全体を照明し、前記複数の集光系の残りの集光系からの複数の光束が各々前記被照明面の一部のみを照明する照明光学系において、前記被照明面の一部のみを照明する前記複数の光束による照明範囲を互いに異ならしめたことを特徴とする。
【００２７】
また、光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有する照明光学系において、前記光インテグレータの入射面の照明範囲の端は、前記複数の集光系の一部を横切り、該照明範囲の輪郭を形成する複数の辺と、前記複数の集光系それぞれの入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行である。また、前記光インテグレータの入射面の照明範囲の端は、前記複数の集光系の一部を横切り、該照明範囲が有する複数の対称軸及び該複数の対称軸それぞれと平行な複数の直線に対し、前記複数の集光系各々が非対称であることを特徴とする。
【００２８】
上記照明光学系は、第１の光インテグレータの入射面において光強度分布の端部がかかる位置が光軸に平行な面に関して少しずつずれる。このため、被照明面における光強度分布の端部による照度の不均一性が緩和される。また、２つのインテグレータの相対位置を変化させるだけであり、第１のインテグレータの前に絞りを設ける必要性を排除しているので光量ロスやスループットの低下を防止することができるので好ましい。
【００２９】
本発明の照明光学系は、光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有する照明光学系において、前記光インテグレータの入射面の照明範囲の端が前記複数の集光系の一部を横切り、前記第1の光学系が複数の集光系を有する第１光インテグレータを有し、前記光インテグレータが有する各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行であることを特徴とする。これらの照明光学系は、いずれも、第１の光インテグレータの入射面において光強度分布の端部がかかる位置が光軸に平行な面に関して少しずつずれる。このため、被照明面における光強度分布の端部による照度の不均一性が緩和される。
【００３０】
本発明の照明光学系は、光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有する照明光学系において、前記第１の光学系が複数の集光系を有する第１光インテグレータを有し、前記第２の光学系が複数の集光系を有する第２光インテグレータを有し、前記光インテグレータが有する各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行であり、前記光インテグレータの光入射面と前記第２光インテグレータの光入射面とは、光学的に互いに非共役な位置関係にあることを特徴とする。また、前記光２インテグレータの光入射面と前記被照明面とは、光学的に互いに共役な位置関係にあることを特徴とする。照明光学系は、第１のインテグレータの入射面と第２のインテグレータの入射面が光学的に共役であればぼかしによる光学ロスやスループットの低下を防止することができるので好ましい。
【００３１】
本発明の他の目的及び更なる特徴は以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一側面としての露光装置１及び照明装置１００について説明する。ここで、図１０は、露光装置１の単純化された光路を示す概略図である。露光装置１は、照明装置１００と、レチクル２００と、投影光学系３００と、プレート４００とを有する。図１は、照明装置１００の一例の単純化された光路を示す概略図である。
【００３３】
本実施形態の露光装置１は、ステップアンドスキャン方式でマスク２００に形成された回路パターンをプレート４００に露光する投影露光装置であるが、本発明はステップアンドリピート方式その他の露光方式を適用することができる。ここで、ステップアンドスキャン方式は、マスクに対してプレートを連続的にスキャンしてマスクパターンをプレートに露光すると共に、１ショットの露光終了後プレートをステップ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光法である。また、ステップアンドリピート方式は、プレートのショットの一括露光ごとにプレートをステップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光法である。
【００３４】
照明装置１００は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２００を照度ムラなく、かつ、有効光源分布を均一に照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、光源１１０と、ビーム整形光学系１２０とを有する。
【００３５】
光源１１０は、本実施形態では、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザーなどレーザー光源を使用する。但し、本発明の光源１１０の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。また、光源は、例えば、一般に５００Ｗ以上の出力の超高圧水銀ランプ、キセノンランプなどを使用してもよい。また、レーザー１１０は、水銀ランプのｇ線（波長約４３６ｎｍ）やｉ線（波長約３６５ｎｍ）であってもよい。
【００３６】
ビーム整形光学系１２０は、例えば、複数のシリンドリカルレンズを備えるビームエクスパンダ等を使用することができ、レーザー光源１１０からの平行光の断面形状の寸法の縦横比率を所望の値に変換する（例えば、断面形状を長方形から正方形にするなど）ことによりビーム形状を所望のものに成形する。ビーム整形光学系１２０は、後述するハエの目レンズ１５０を照明するのに必要な大きさと発散角を持つ光束を形成する。
【００３７】
また、図１には示されていないが、光源部は、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。インコヒーレント化光学系は、例えば、入射光束を光分割面で少なくとも２つの光束（例えば、ｐ偏光とｓ偏光）に分岐した後で一方の光束を光学部材を介して他方の光束に対してレーザー光のコヒーレンス長以上の光路長差を与えてから分割面に再誘導して他方の光束と重ね合わせて射出されるようにした折り返し系によって構成することができる。
【００３８】
照明光学系はマスク２００を照明し、ハエの目レンズ１３０及び１５０、コンデンサーレンズ１４０及び１６０を有する。このように、本実施形態の照明光学系は２つのライトインテグレーターを有するダブルインテグレーター構成を採用している。
【００３９】
ハエの目レンズ１３０及び１５０は、被照射面を均一に照明する機能を有し、入射光の波面を分割して光出射面又はその近傍に複数の光源を形成する波面分割型ライトインテグレーターである。ハエの目レンズ１３０及び１５０は入射光の角度分布を位置分布に変換して出射し、ハエの目レンズ１３０及び１５０のそれぞれの入射面１３２、１５２と出射面１３４、１５４とはフーリエ変換の関係になっている（本明細書において、フーリエ変換の関係とは、光学的に瞳面と物体面（又は像面）、物体面（又は像面）と瞳面となる関係を意味する）。これにより、ハエの目レンズ１３０及び１５０の射出面１３４及び１５４の近傍は２次光源となっている。
【００４０】
ハエの目レンズ１３０及び１５０は、本実施形態では、ロッドレンズ（即ち、微小レンズ素子）を多数組み合わせて構成されている。但し、本発明が使用可能な波面分割型ライトインテグレーターはハエの目レンズに限定されるものではなく、例えば図２１に示すような各組が直交するように配置された複数の組のシリンドリカルレンズアレイ板などでもよい。また、ロッドレンズが３面以上の屈折面を有するハエの目レンズを使用してもよい。
【００４１】
ここで、シリンドリカルレンズアレイ板は、２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成される。図２１（ａ）での１枚目２１１と４枚目２１４の組のシリンドリカルレンズアレイ板はそれぞれ焦点距離ｆ１を有し、２枚目２１２と３枚目２１３の組のシリンドリカルレンズアレイ板はｆ１とは異なる焦点距離ｆ２を有する。同一組のシリンドリカルレンズアレイ板は相手の焦点位置に配置される。２組のシリンドリカルレンズアレイ板は互いの母線方向が直角をなすように配置され、直交方向でＦナンバー（即ち、レンズの焦点距離／有効口径）の異なる光束を作る。なお、組数が２に限定されないことはいうまでもない。また、互いの母線方向が直交する複数のシリンドリカルレンズを用いていれば、シリンドリカルレンズの数はいくつであっても構わない。前述の図２１のシリンドリカルレンズの組合せを光軸方向（図２１（ａ）では上下方向）から透かして見た図である図２１（ｂ）において、図２１（ａ）中のシリンドリカルレンズ２１１、２１２、２１３、２１４の境界線によって区切られているように見える領域（以下、光分割領域と呼ぶ）は、請求項中の「第１の光学素子」、「第２の光学素子」、「集光系」及びそれに類する文言に相当するもので、それぞれの光分割領域を形成する辺は、請求項の「第１の辺」、「第２の辺」、「複数の集光系の入射面を形成する複数の辺」及びそれに類する文言に相当するものである。
【００４２】
ハエの目レンズ１３０は、ハエの目レンズ１５０を均一に照明するために設けられる。ハエの目レンズ１５０はマスク２００を均一に照明するために設けられる。
【００４３】
ハエの目レンズ１３０のロッドレンズは本実施形態では四角形断面を有し、ハエの目レンズ１５０のロッドレンズは本実施形態では四角形又は六角形断面を有する。なお、ここで、断面とは光軸に垂直な面に関する断面である。ハエの目レンズ１３０のロッドレンズの形状はビーム整形光学系１２０を経た光束の形状に対応し、矩形角度分布を形成することができる。ハエの目レンズ１５０のロッドレンズの形状は、マスク２００面の形状が矩形の場合には矩形に、マスク２００面の形状が円形の場合には正方形から円を切り出すよりも六角形から円を切り出す方が効率が良いために六角形形状を有する。
【００４４】
ハエの目レンズ１３０を構成するロッドレンズの入射面１３２とハエの目レンズ１５０の入射面１５２は略共役である。これにより、ぼかしによる光量ロスとスループットの低下を防止することができる。
【００４５】
以下、図２を参照して、ハエの目レンズ１５０の入射面１５２と、ハエの目レンズ１３０の射出面１３４を２次光源として入射面１５２を照明する略均一な照明光の光強度分布の形状との関係について説明する。ここで、図２（ａ）は、ハエの面レンズ１５０が正方形断面形状のロッドレンズ１５６ａを有する場合の入射面１５２と入射光との関係を示す平面図である。図２（ｂ）は、ハエの面レンズ１５０が六角形断面形状のロッドレンズ１５６ｂを有する場合の入射面１５２と入射光との関係を示す平面図である。
【００４６】
上述したように、ハエの目レンズ１３０のロッドレンズ１３６の形状は正方形であり、その射出面１３４近傍を２次光源として入射面１５２を照明する照明光の光強度分布の輪郭形状は正方形１３８になる。
【００４７】
本実施形態においては、正方形１３８の各辺は、図２（ａ）に示すロッドレンズ１５６ａの断面形状である正方形のいずれの辺とも平行ではないか、図２（ｂ）に示すロッドレンズ１５６ｂの断面形状である六角形のいずれの辺とも平行ではない。また、作図上の便宜から、ロッドレンズ１３６の形状を図示していないが、かかる形状は正方形１３８を５行５列に分割したものに等しいため、ロッドレンズ１３６の断面形状である正方形の各辺は、図２（ａ）に示すロッドレンズ１５６ａの断面形状である正方形のいずれの辺とも平行ではないか、図２（ｂ）に示すロッドレンズ１５６ｂの断面形状である六角形のいずれの辺とも平行ではない。
【００４８】
次に、対称軸に着目すると、図３（ａ）に示すように、正方形には４５°間隔で対称軸が存在し、図３（ｂ）に示すように、正六角形には３０°間隔で対称軸が存在する。ここで、図３は、正方形及び正六角形の対称軸を説明するための平面図である。正方形１３８は、図２（ａ）に示すロッドレンズ１５６ａの対称軸のいずれに関しても非対称であり、図２（ｂ）に示すロッドレンズ１５６ｂの対称軸のいずれに関しても非対称である。
【００４９】
本実施形態では、光強度分布形状としての正方形１３８はロッドレンズ１５６ａのいずれかの辺と約２２．５°をなし、ロッドレンズ１５６ｂのいずれかの辺と１５°をなす。正方形は４５度毎に対称軸が存在するのでその間の約２２．５度ずらせば光強度分布（請求項中では「照明範囲」）の端が横切るロッドレンズの位置は各ロッドレンズ列に関して同一ではなくなる。ここで、光強度分布を形成する複数の辺のうちいずれかの辺と、ロッドレンズ（シリンドリカルレンズの場合は図２１（ｂ）に記載の光分割領域）の入射面を形成する複数の辺のうちのいずれかの辺とのなす角度は、２２．５度に限定されるものではなく、１８度以上３０度以下なら実質的に同様の効果を同程度奏することができる。また、光強度分布の形状或いはロッドレンズの入射面の形状のうちいずれか一方もしくは両方が正六角形の場合、正六角形は３０度毎に対称軸が存在するので、光強度分布を形成する複数の辺のうちのいずれかの辺と、ロッドレンズの入射面を形成する複数の辺のうちのいずれかの辺とがなす角度を約１５度にすれば光強度分布の端が横切るロッドレンズの位置は各ロッドレンズ列に関して同一ではなくなる。ここで、前記両者がなす角度は１５度に限定されるものではなく、１２度以上２０度以下なら実質的に同様の効果を奏することができる。
【００５０】
必要があれば、ハエの目レンズ１５０の射出面１５４の近傍に図示しない絞りが設けられる。絞りは不要光を遮光して所望の２次光源を形成する可変開口絞りであり、円形開口絞りや輪帯照明等の各種の絞りを使用することができる。可変開口絞りを変えるためには、例えば、これらの絞りを形成した円盤状ターレットを用い、図示しない制御部及び駆動機構が開口を切り替えるべくターレットを回転させることで可能となる。
【００５１】
コンデンサーレンズ１４０は、ハエの目レンズ１３０の射出光をハエの目レンズ１５０の入射面１５２に重ね合わせ、ハエの目レンズ１５０を均一に照明する。コンデンサーレンズ１４０とハエの目レンズ１５０との間には絞り６０ａや６０ｂは存在しないので絞りによる光量ロスやスループットの低下を防止することができる。コンデンサーレンズ１６０は、ハエの目レンズ１５０の射出光をマスク２００面に重ね合わせ、マスク２００面を均一に照明する。
【００５２】
なお、必要があれば、走査中の露光領域を制御するためのマスキングブレード（絞り又はスリット）が設けられる。この場合、コンデンサーレンズ１６０は、ハエの目レンズ１５０によって波面分割された光をできるだけ多く集めて、マスキングブレードで重畳的に重ね合わせ、これによりマスキングブレードを均一にケーラー照明する。マスキングブレードとハエの目レンズ１５０の出射面１５４とはフーリエ変換の関係に配置され、マスク２００面と略共役な関係に配置される。露光装置１は、更に必要があれば、照度ムラ制御用の幅可変スリットを更に有することができる。
【００５３】
マスキングブレードは、例えば、投影光学系３００がレンズタイプの場合はほぼ矩形の開口部を有し、オフナータイプの反射ミラー系の場合は円弧状の開口部を有する。マスキングブレードの開口部を透過した光束をマスク２００の照明光として使用する。マスキングブレードは開口幅を自動可変な絞りであり、後述するプレート４００の（開口スリットの）転写領域を縦方向で変更可能にする。また、露光装置１は、プレート４００の（１ショットのスキャン露光領域としての）転写領域の横方向を変更可能にする、上述のマスキングブレードと類似した構造のスキャンブレードを更に有してもよい。スキャンブレードも開口幅が自動可変できる絞りであり、マスク２００面と光学的にほぼ共役な位置に設けられる。これにより露光装置１は、これら二つの可変ブレードを用いることによって露光を行うショットの寸法に合わせて転写領域の寸法を設定することができる。
【００５４】
本実施形態の照明装置１００によれば、被照明面であるマスク２００面での光利用効率高く、有効光源分布が略均一で、マスク２００面の照度分布を略均一にすることができる。
【００５５】
図１４に示すように、ハエの目レンズ２０の入射面において光強度分布１２の端部がかかるロッドレンズは縦方向及び横方向に複数個並んでいる。この図１４においては、光強度分布１２の端部１２ｅ（ロッドレンズの上側だけが照明されている状態）と同じ状態で照明されているロッドレンズは、図１４の一番下の列の左から２番目、３番目、４番目と、ロッドレンズ２５個中３つもある。
【００５６】
このため、被照明面４０における光強度分布５０は図１５に示すようになる。この図１５は図１４の１２ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを貫く直線と光軸とを含む面における光学系の断面図である。この光強度分布５０を平面的に見ると、図１６に示すようになる。（ただし、図１４においてロッドレンズの数は５×５＝２５個であったのに対し、図１６では４×４＝１６個である。ただ、原理を説明する図であるので、ロッドレンズの個数にかかわらず同じような光強度分布となることは明白である。これは図１７、１８にも同様のことが言える。）図１６は、後述する図１７に対応している。なお、図１６は本発明の理解を助けるため、カラー図面を本出願に添付する。図１６（ａ）における数字は各ロッドレンズ２６の光強度分布の足し合わせ回数を示している。理解を容易にするために、図１６（ｂ）に代表的な重なり回数を照明領域に重ねた。図１６はハエの目レンズ２０の前段にあるハエの目レンズとのずれは０度であり、両ハエの目レンズのロッドレンズの断面形状の辺は互いに平行である。
【００５７】
これに対して、ハエの目レンズ１５０の入射面１５２における光強度分布１３８の端部がかかるロッドレンズ１５６ａは図２に示す縦方向及び横方向において固定されずに少しずつずれている。例えば、一番下の右から２番目と３番目及び４番目のロッドレンズ１５６ａには光強度分布１３８の端部がかかっているが、右から１番目、５番目及び６番目のロッドレンズ１５６ａにはかかっていない。縦方向及び横方向に見ると光強度分布１３８の端部がかかっているロッドレンズ１５６ａの位置とかかっている領域の形状、面積も変化していることが理解される。（ここで、ロッドレンズの数が他の図１５、１６等におけるロッドレンズの数とは異なっているが、原理を説明する上でロッドレンズの数は問題とならないので、原理を図２を用いて説明を行っても問題は無い。）
このため、図２に示す構成では、被照明面であるマスク２００面における光強度分布の端部による照度の不均一性が緩和される。これは、上述の図１５において、光強度分布１２ａ及び１２ｅの位置が、紙面に垂直な方向に整列するロッドレンズ列に関して（例えば、徐々に外側又は内側に）ずれるために、被照明面４０における光強度分布５２ａ及び５２ｅが（徐々に内側又は外側に）ずれて光強度分布５０の凹部５３が小さくなることに相当する。但し、上述したように、実際には光強度分布１０の形状も紙面に垂直な方向に整列するロッドレンズ列に関して変化するために完全には光強度分布５２ａ及び５２ｅの位置がずれたものの重ね合わせにはならない。いずれにしても、図２に示す構成によって有効光源分布の形状が均一化されることが理解される。
【００５８】
図２に示す構成による被照明面２００での照度分布を図１２に示す。図１２は後述する図４に対応している。なお、図１２は本発明の理解を助けるため、カラー図面を本出願に添付する。図１２（ａ）における数字は各ロッドレンズ１５６ａの光強度分布の足し合わせ回数を示している。理解を容易にするために、図１２（ｂ）に代表的な重なり回数を照明領域に重ねた。図１２はハエの目レンズ１３０と１５０の相対的なずれ角が２２．５度の場合の被照明面２００の光強度分布である。
【００５９】
また、図２に示す構成において、ハエの目レンズ１３０及び１５０の相対ずらし角と照度ムラとの関係を図１３に示す。図１６に示すように相対ずらし角が０度のときは被照明面２００上の照度ムラが約０．３７と高いが図１２に示すように相対ずらし角が２２．５度のときは被照明面２００上の照度ムラが０．２３と改善されていることが理解されるであろう。また、この図１２において、相対ずらし角が２２．５度でなく、１８度以上３０度以下の範囲内であれば、照度ムラは相対ずらし角が２２．５度の時と同じく相対ずらし角が０度の場合と比較して小さくすることができるので、相対ずらし角は２２．５度に限らず、１８度以上３０度以下なら何度であっても構わない。また、例示したものとは光分割領域（図２１に記載）の形状が異なる場合、例えばどちらか一方が正六角形であるような場合もしくは両方とも正六角形である場合は、相対ずらし角は１５度が好ましいが、１２度以上２０度以下とすれば、ほぼ同様の効果を奏することができる。
【００６０】
また、図４に、図１７の条件でハエの目レンズ１５０の入射面１５２における光強度分布又はハエの目レンズ１３０を２２．５度傾けて、ロッドレンズ１５６ａにおける光強度分布の辺がロッドレンズ１５６ａの辺と非平行又は非対称となるように設定して照度分布を計算したシミュレーション結果を示す。同様に、図５に、図１８の条件でハエの目レンズ１５０の入射面１５２における光強度分布又はハエの目レンズ１３０を１５度傾けて、ロッドレンズ１５６ｂにおける光強度分布の辺がロッドレンズ１５６ｂの辺と非平行又は非対称となるように設定して照度分布を計算したシミュレーション結果を示す。いずれの場合も若干の光強度分布の非均一性は残っているものの図１７及び図１８よりも均一性は改善していることが理解されるであろう。なお、図４及び図５は、発明の理解を助けるために本出願にカラー図面を添付する。
【００６１】
次に、照明装置１００の変形例を、図６を参照して説明する。ここで、図６は、照明装置１００の変形例としての照明装置１００Ａの単純化された光路を示す概略図である。また、照明装置１００の代わりに照明装置１００Ａを適用した露光装置１Ａの単純化された光路図を図７に示す。
【００６２】
照明装置１００Ａは、コンデンサーレンズ１６０の後段に更にハエの目レンズ１７０とコンデンサーレンズ１８０とを設けたトリプルインテグレーター構成の例である。ハエの目レンズ１７０のロッドレンズの断面形状はマスク２００面の形状が典型的に矩形状であることから矩形状に設定されている。コンデンサーレンズ１８０は、ハエの目レンズ１７０の射出光をマスク２００面に重ね合わせ、マスク２００面を均一に照明する。コンデンサーレンズ１７０とマスク面との間にマスキングブレードなどが配置されてもよい点は上述の通りである。
【００６３】
照明装置１００Ａの光学系においては、ハエの目レンズ１３０は光源１１０からの光強度分布が変化しても被照明面２００での影響が発生しないようにするものであり、ハエの目レンズ１５０は有効光源形状を略均一にするものであり、ハエの目レンズ１７０は被照明面としてのマスク２００面の照度分布を略均一にするためのものである。
【００６４】
ハエの目レンズ１５０に入射する光強度分布やハエの目レンズ１３０のロッドレンズとロッドレンズ１５６ａ及び１５６ｂとの関係は図２を参照して説明した関係と全く同様であるので、ここでは説明は省略する。
【００６５】
本実施形態においては、ハエの目レンズ１７０に入射する光強度分布やハエの目レンズ１５０のロッドレンズ１５６とハエの目レンズ１７０のロッドレンズとの関係も図２を参照して説明した関係と同様に非平行、非対称にしている。このようにハエの目レンズ１７０を配置することにより、被照明面であるマスク２００面における均一化を更に向上させている。ここで、ハエの目レンズ１５０とハエの目レンズ１７０との関係は、従来通り入射光強度分布をぼかすか、絞りをつけるようにしても構わない。
【００６６】
「ぼかす」ことの効果について説明する。従来技術の説明図である図１４において光強度分布１２の端部１２ａ及び１２ｅをぼかすことが考えられる。かかる手段は、例えば、ハエの目レンズ２０の入射面２２を前段のハエの目レンズを構成するロッドレンズの入射面と共役な位置からずらすなどによって実現することができる。図１４をほかした例を図２０に示す。ここで、図２０は、後段のハエの目レンズと、周辺部がぼかされた入射光の光強度分布と、被照明面の光強度分布との関係を示す模式図である。図２０に示すように、光強度分布１４ａ乃至１４ｅ（以下、特に断らない限り、参照番号１４はこれらを総括するものとする。）を有する入射光１０Ａは光強度分布１４ａ及び１４ｂ、１４ｄ及び１４ｅがなだらかに傾斜している。このようにハエの目レンズ２０に入射する入射光１０Ａの光強度分布１４の端がぼかされている場合、被照明面４０の右に書いた５つの光強度分布５４ａ乃至５４ｅが重ね合わされた均一な光強度分布５０Ａが被照明面４０上に形成される。
【００６７】
しかし、ハエの目レンズの入射面で入射光の光強度分布をぼかした場合には、ヘルムホルツ＝ラグランジェ量の増大になるので光量ロスになる。ヘルムホルツ＝ラグランジェ量とは光軸からの高さと光軸のなす角のことであり、光学におけるヘルムホルツ＝ラグランジェの法則と呼ばれるものによって光学系において減少しない量である。照明装置においては、被照明面の大きさと被照明面へ入射する光線の最大角が定まっているので、被照明面におけるヘルムホルツ＝ラグランジェ量は決まっていることとなる。ハエの目レンズの入射面において、分布をぼかした場合には、光軸となす角は変わらずに、光軸からの高さが増えることになるので、ヘルムホルツ＝ラグランジェ量を増やしていることになる。前述のようにヘルムホルツ＝ラグランジェ量は光学系によって減少することがなく、変化しないか、増大するのみであるので、被照明面におけるヘルムホルツ＝ラグランジェ量を超えてしまった場合、その光線は被照明面まで到達することはできず、光学系内でケラレることになり光量ロスとなる。つまり、ぼかすことは光強度分布を均一にする上では有効な手段となり得るが、光量ロスが大きいため、多用できる技術ではない。
【００６８】
本実施形態によれば、ハエの目レンズ１５０の入射面１５２において、光強度分布をぼかすことなく、また絞りによるケラレがないので、光利用効率高く、有効光源分布が均一で、被照明面の均一な照度分布が得られる。
【００６９】
また、本実施形態（変形例）においてハエの目レンズの代わりにシリンドリカルレンズを用いても構わない。ここでハエの目レンズの代わりにシリンドリカルレンズを用いる場合、互いの母線方向が直交する複数のシリンドリカルレンズを組み合わせることにより、ハエの目レンズと同等の効果をもたらす構成とし、本実施形態の図６或いは図７のハエの目レンズ１３０、１５０、１７０を前述のシリンドリカルレンズの組み合わせと入れ換える。その際、シリンドリカルレンズの組み合わせ方は、前述の図２１に示すように組み合わせても良いし、互いの母線方向が直交する複数のシリンドリカルレンズを図２１とは異なる構成で組み合わせても良い。ここで、複数のシリンドリカルレンズの組み合わせを光軸方向から見た時、このシリンドリカルレンズの組み合わせは図２１（ｂ）のように格子状に見える。ここで、分割されているように見える一つ一つの領域を光分割領域と称する。この光分割領域２１０がハエの目レンズのロッドレンズに相当する機能を果たす部分である。
【００７０】
この光分割領域２１０の輪郭を構成する複数の辺を、図６においてハエの目レンズ１３０と１５０の代わりに配置した２組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間で非平行にし、図６においてハエの目レンズ１５０と１７０の代わりに配置した２組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間でも非平行にする。さらには、図６においてハエの目レンズ１３０と１５０の代わりに配置した２組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間でお互いの光分割領域の輪郭を形成する辺がなす角度を２２．５度にし、図６においてハエの目レンズ１５０と１７０の代わりに配置した２組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間でもお互いの光分割領域の輪郭を形成する辺がなす角度を２２．５度にする。図６において、ハエの目レンズ１３０と１７０の代わりに配置した２組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間では、シリンドリカルレンズが有する格子の辺は互いに平行であるが、勿論非平行にならないようにしても構わない。
【００７１】
さらに、ハエの目レンズ１３０の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域の対称軸及びそれと平行な直線に関して、ハエの目レンズ１５０の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域は非対称であり、且つ、ハエの目レンズ１５０の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域の対称軸及びそれと平行な直線に関して、ハエの目レンズ１７０の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域は非対称である。ここで、ハエの目レンズ１３０の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域の対称軸及びそれと平行な直線に関して、ハエの目レンズ１７０の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域は対称であるのが好ましいが、勿論非対称であっても構わない。
【００７２】
次に、照明装置１００の更なる変形例を、図１１を参照して説明する。ここで、図１１は、照明装置１００の変形例としての照明装置１００Ｂの単純化された光路を示す概略図である。照明装置１００Ｂは、ハエの目レンズ１３０の代わりにオプティカルパイプ（内面反射部材）１９０をライトインテグレーターとして使用し、集光光学系１２０ａとリレー光学系１９５とを備えている。
【００７３】
集光光学系１２０ａはオプティカルパイプ１９０の入射面近傍に光源１１０からの光束を集光し、オプティカルパイプ１２０に入射する光束に所定の発散角を持つ光束を形成する。集光光学系１２０ａは、少なくとも一枚のレンズ素子より構成されるが、場合によっては光路を折り曲げるためのミラーを有してもよい。なお、オプティカルパイプ１９０がガラス棒で構成されている場合には、ガラス棒の耐久性を高めるために、集光光学系１２０ａによる集光点はオプティカルパイプ１９０の入射面１９２より光源側にデフォーカスされている。
【００７４】
オプティカルパイプ１９０は、集光光学系１２０ａによる集光点から所定の発散角を持って入射した光束が側面で反射を繰り返すことにより、入射面１９２で不均一である光強度分布を射出面１９４で均一にする。オプティカルパイプ１９０の入射面１９２は集光点から少し距離をおいて配置される。これは、焦点近傍では莫大なエネルギー密度となり、オプティカルパイプ１９０の入射面のコーティング（反射防止膜）や硝材が損傷する恐れがあるからである。
【００７５】
本実施形態において、オプティカルパイプ１９０は、６角形の断面形状によって反射面を構成し、例えば、ガラスから成形される６角柱ロッドである。ただし、かかる構造は例示的であり、断面はｍ角形（ｍ：偶数）でもよいし、中空のロッドであってもよい。オプティカルパイプ１９０の入射面１９２とハエの目レンズ１５０の入射面１５２とは光学的に共役に配置され、オプティカルパイプ１９０の形状は、例えば、四角形でハエの目レンズ１５０とは図２に示すように配置される。
【００７６】
リレー光学系１９５は、オプティカルパイプ１９０の射出面１９４をハエの目レンズ１５０の入射面１５２に所定の倍率で結像させており、双方が互いに略共役関係となっている。リレー光学系１９５は、倍率可変のズームレンズから構成されており、ハエの目レンズ１５０へ入射する光束領域を調整することが可能となっている。このため、複数の照明条件（即ち、コヒーレンスファクターσ：照明光学系のＮＡ／投影光学系ＮＡ）を形成することができる。
【００７７】
その他の構成は照明装置１００と同様であるのでここでは詳しい説明は省略する。かかる照明装置１００Ｂも照明装置１００と同様の作用を奏することができる。
【００７８】
但し、照明装置１００Ｂは、オプティカルパイプ１９０が有効光源分布の均一性を向上するために長い光学ロッドを必要とするので、硝材の透過率による影響が大きい。このため、短波長な光源（例えば、波長１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザー）を使用する場合は透過率において優れる照明装置１００又は１００Ａを使用するほうが好ましい。
【００７９】
マスク２００は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク２００から発せられた回折光は投影光学系３００を通りプレート４００上に投影される。プレート４００は、被露光体でありレジストが塗布されている。マスク２００とプレート４００とは光学的に共役の関係に配置される。
【００８０】
露光装置１がステップアンドスキャン方式の露光装置（即ち、スキャナー）であれば、マスク２００とプレート４００を走査することによりマスク２００のパターンをプレート４００上に転写する。また、露光装置１が、ステップアンドリピート方式の露光装置（即ち、ステッパー）であれば、マスク２００とプレート４００とを静止させた状態で露光を行う。
【００８１】
図示しないマスクステージは、マスク２００を支持して図示しない移動機構に接続される。マスクステージ及び投影光学系３００は、例えば、床等に載置されたベースフレームにダンパ等を介して支持されるステージ鏡筒定盤上に設けられる。マスクステージは、当業界周知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構はリニアモータなどで構成され、光軸と直交する方向にマスクステージを駆動することでマスク２００を移動することができる。露光装置１は、マスク２００とプレート４００を図示しない制御装置によって同期した状態で走査する。
【００８２】
投影光学系３００は、マスク２００に形成されたパターンを経た光束をプレート４００上に結像する。投影光学系４００は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する反射屈折光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００８３】
プレート４００は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。プレート４００にはフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークはベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００８４】
プレート４００は図示しないウェハステージに支持される。ウェハステージは、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ウェハステージはリニアモータを利用して光軸と直交する方向にプレート４００を移動する。マスク２００とプレート４００は、例えば、同期して走査され、マスクステージとウェハステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ウェハステージは、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられる。
【００８５】
以下、露光装置１の露光動作について説明する。露光において、光源１１０から発せられた光束は、ビーム整形光学系１２０によりそのビーム形状が所望のものに成形された後で、ハエの目レンズ１３０に入射する。ハエの目レンズ１３０はコンデンサーレンズ１４０を介してハエの目レンズ１５０を均一に照明する。ハエの目レンズ１５０を通過した光束はコンデンサーレンズ１６０を介してマスク２００面を照明する。ハエの目レンズ１３０と１５０との位置関係により、有効光源形状の均一化を図ることができる。
【００８６】
なお、ハエの目レンズ１３０と１５０との位置関係を調節する場合、どちらを回転させてもよい。但し、例えば、図６に示す構造ではハエの目レンズ１５０のロッドレンズ１５６の断面形状は通常は六角形に設定され、六角形から円形を切り出す場合には回転による影響がないのでハエの目レンズ１５０が回転されることが好ましい。
【００８７】
マスク２００を通過した光束は投影光学系３００の結像作用によって、プレート４００上に所定倍率で縮小投影される。プレート４００上の露光光束の角度分布（即ち、有効光源分布）はほぼ均一になる。露光装置１がステッパーであれば、光源部と投影光学系３００は固定して、マスク２００とプレート４００の同期走査してショット全体を露光する。更に、プレート４００のウェハステージをステップして、次のショットに移り、プレート４００上に多数のショットを露光転写する。露光装置１がスキャナーであれば、マスク２００とプレート４００を静止させた状態で露光を行う。
【００８８】
本発明の露光装置１は、ハエの目レンズ１３０のロッドレンズ又はハエの目レンズ１３０が形成する光強度分布の辺をロッドレンズ１５６のいずれの辺とも非平行に設定するかロッドレンズ１５６の対称軸に関して非対称に設定することによって有効光源分布を均一にするので、レジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。また、ハエの目レンズ１５０の入射面１５２の近傍に絞りなどを配置しないので光量ロスやスループットの低下を防止することができる。
【００８９】
次に、図８及び図９を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイスの製造方法を説明する。図８は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）ではデバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００９０】
図９は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。
【００９１】
ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
【００９２】
これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態の製造方法によれば有効光源分布の均一化を図れるので従来よりも高品位のデバイスを製造することができると共に絞りやぼかしによるスループットの低下を招かずに、また、経済性にも優れる。このように、かかる露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面として機能するものである。
【００９３】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００９４】
本実施形態によれば、ロッドレンズの入射面に絞りを入れず、かつロッドレンズの入射面で分布をぼかさずに、被照明面において略均一な分布が得られるので、光量ロスの少ない照明装置を得る。また、その照明装置を用いることにより、生産性の高い露光装置を得ることができる。
【００９５】
【発明の効果】
本発明の照明装置、当該照明装置を有する露光装置及びデバイス製造方法によれば、被照明面の光強度分布を改善すると共に光量ロスやスループットの低下を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明装置の単純化された光路図である。
【図２】図１に示す２つのハエの目レンズの配置関係を後段のハエの目レンズの採り得る２つの形状に対して示した平面図である。
【図３】正方形及び正六角形の回転対称軸を説明するための平面図である。
【図４】図１に示す照明装置における、ロッドレンズが正方形の断面形状を有する場合の被照明面における改善された照度分布である。
【図５】図１に示す照明装置における、ロッドレンズが六角形の断面形状を有する場合の被照明面における改善された照度分布である。
【図６】図１に示す照明装置の変形例としての照明装置の単純化された光路図である。
【図７】図６に示す照明装置を有する露光装置の単純化された光路図である。
【図８】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図１０】図１に示す照明装置を有する露光装置の単純化された光路図である。
【図１１】図１に示す照明装置の更なる変形例としての照明装置の単純化された光路図である。
【図１２】図２に示す構成を使用した場合の被照明面での照度分布の平面的な模式図である。
【図１３】図２に示す構成を使用した場合の２つのハエの目レンズの相対ずらし角度と被照明面での照度ムラとの関係を示すグラフである。
【図１４】従来の２つのハエの目レンズを有する照明装置の後段のハエの目レンズのロッドレンズと入射光の光強度分布形状との関係を示す平面図である。
【図１５】図１４に示す入射光を受光したハエの目レンズが被照明面で形成する光強度分布を示す概略断面図である。
【図１６】図１５に示す被照明面の光強度分布を平面的に示した模式図である。
【図１７】従来の照明装置における後段のハエの目レンズのロッドレンズが正方形の断面形状を有する場合の被照明面における照度分布である。
【図１８】従来の照明装置における後段のハエの目レンズのロッドレンズが六角形の断面形状を有する場合の被照明面における照度分布である。
【図１９】図１５に示す被照明面における不均一な照度分布を改善するための絞り及びの概略平面図である。
【図２０】照明装置における後段のハエの面レンズと、周辺部がぼかされた入射光の光強度分布と、被照明面の光強度分布との関係を示す模式図である。
【図２１】複数のシリンドリカルレンズの配置を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 露光装置
１００ 照明装置
１３０ ハエの目レンズ
１５０ ハエの目レンズ
１７０ ハエの目レンズ
２００ マスク
３００ 投影光学系
４００ プレート
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源からの光を用いて、被照明面を照明する照明装置に関し、特に、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）または薄膜磁気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程中に使用される露光装置において、パターンの描画されたマスク又はレチクル（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。）を照明する照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子の微細化への要求は益々高くなっており、ラインアンドスペースの最小線幅は０．１５μｍをきり、０．１０μｍに到達しようとしている。微細化を達成するためには、露光光の短波長化と投影レンズのＮＡの増加に加えて、マスクを照明する照度の均一化やマスクやウェハを照明する露光光の角度分布である有効光源分布の均一化も重要である。
【０００３】
マスク上を照度むらなく均一に照明し、かつ有効光源分布を均一化するための光学系として、ハエの目レンズ（ガラスロッドレンズ或いはシリンドリカルレンズの組合せも含む）を二つ以上使用した照明装置や内面反射部材とハエの目レンズを使用した照明装置が従来から使用されている。これらは、後段のハエの目レンズがマスク面を均一に照明して照度の均一化を図り、前段のハエの目レンズ又は内面反射部材が後段のハエの目レンズを均一に照明して有効光源の均一化を図ろうというものである。
【０００４】
かかる光学系の後段のハエの目レンズの入射面には、均一でかつ分布の端が鮮明な光強度分布を有する光束が入射する。しかし、入射光の光強度分布の端がハエの面レンズを構成するロッドレンズの一部のみにかかると照度むらが発生する。図１４及び図１５を用いてかかる問題について説明する。ここで、図１４は、ハエの目レンズの入射面とそれに入射する入射光との関係を示した概略平面図である。また、図１５は、図１４の縦軸に関する断面図であり、後段のハエの面レンズと、入射光の光強度分布と、被照明面の光強度分布との関係を示す模式図である。
【０００５】
図１４及び図１５に示すように、ハエの目レンズ２０は５つの太線で表されたロッドレンズ２６ａ乃至２６ｅ（以下、特に断らない限り、参照番号２６はこれらを総括するものとする。）から構成され、入射光１０を受光する。図１４においては、ロッドレンズ２６は光軸に垂直な正方形断面を有するが、後述するように六角形やその他の断面形状の場合もある。また、光強度分布１２の形状も簡単のため正方形にしている。
【０００６】
ハエの目レンズ２０の射出面２４に２次光源を形成し、該２次光源からの光がコンデンサーレンズ３０を介して被照明面４０をケーラー照明する場合、ハエの目レンズ２０の入射面２２は被照明面４０と光学的に共役である（即ち、物体面と像面の位置関係にある）。そのため、被照明面４０の光強度分布は、各ロッドレンズ２６の入射面２２の光強度分布を被照明面４０に重ね合わせることによって形成される。
【０００７】
入射光１０は便宜上ロッドレンズに対応する光強度分布１２ａ乃至１２ｅ（以下、特に断らない限り、参照番号１２はこれらを総括するものとする。）を有するが、ロッドレンズ２６ａ及び２６ｅにはその一部のみに光強度分布１２ａ及び１２ｅに相当する入射光１０が入射することが理解される。
【０００８】
このように、ハエの目レンズ２０に入射する入射光１０の光強度分布１２の端がロッドレンズを横切る場合、被照明面４０の右に書いた５つの光強度分布５２ａ乃至５２ｅが重ね合わされた光強度分布５０が被照明面４０上に形成される。両端のロッドレンズ２６ａ及び２６ｅに入射した光強度分布１２ａ及び１２ｅが途中で切れているために、被照明面４０は光強度分布５２ａ及び５２ｅが形成され、合成される光強度分布５０は、一部５３が欠けた不均一な光強度分布となってしまう。そして、図１４に示すハエの目レンズの構成から分かるように、ロッドレンズ２６は図１５において紙面に垂直な方向に整列するからこれら全てのロッドレンズ２６を重ね合わせると光強度分布５０の凹部５３はより一層強調されることになる。
【０００９】
光強度分布５０の実際の例として、図１７及び図１８に、ハエの目レンズ２０に入射する光強度分布１０の端がロッドレンズ２６を横切る場合の被照明面４０における照度分布の結果を示す。ここで、図１７は、被照明面４０が正方形の照明領域であるためにロッドレンズ２６が正方形の断面形状を有する場合の被照明面４０における照度分布である。図１８は、被照明面４０が六角形若しくは円形の照明領域であるためにロッドレンズ２６が六角形の断面形状を有する場合の被照明面４０における照度分布である。図１７及び図１８は、それぞれ、暗い部分ほど照度が低いことを示しており、いずれも入射する光強度分布の端に起因する照度分布の不均一性が発生していことが理解される。なお、図１７及び図１８は、発明の理解を助けるために本出願にカラー図面を添付する。
【００１０】
かかる問題を解決する一手段として、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すように、ハエの目レンズ２０の入射面２２近傍に絞り６０ａ又は６０ｂを配置して光強度分布１２ａ及び１２ｅを遮断することが考えられる。ここで、図１９（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、絞り６０ａ及び６０ｂの平面図である。絞り６０ａは外側輪郭線６２ａと内側輪郭線６４ａによって形成された中空の矩形状を有し、絞り６０ｂは外側輪郭線６２ｂと内側輪郭線６４ｂによって形成された中空の形状を有する。入射光１０の光強度分布１２の形状は正方形形状を有し、輪郭線は同図に示すように絞り６０ａ及び６０ｂによってケラレている。この結果、光強度分布の端がロッドレンズ２６を横切らず、ロッドレンズ２６の境界にあるようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の被照明面における光強度分布の均一性を高める方法は、被照明面であるマスクやウェハにおける照度低下やスループットの低下をもたらし、ひいては製品のコストアップを招くという問題を有していた。
【００１２】
即ち、被照明面における光強度分布の均一性を高めるために、ハエの目レンズの入射面に絞りを入れた場合には絞りによる光線のケラレが発生するために光量ロスになる。
【００１３】
そこで、本発明は、被照明面の光強度分布を改善すると共に光量ロスやスループットの低下を改善する照明装置、当該照明装置を有する露光装置及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
かかる目的を達成するために、本発明の照明装置は、光軸に垂直な断面で、それぞれが複数の第１の辺によって形成される断面形状を持つ複数の第１の光学素子から構成され、被照明面を均一に照明するための第１のライトインテグレーターと、前記第１のライトインテグレーターの入射面を照明する照明範囲の輪郭が、前記第１の辺のいずれに対しても各々平行ではない複数の第２の辺から構成されるように、前記第１のライトインテグレーターを均一に照明する、若しくは、前記光軸に垂直な断面で、前記第１の辺のいずれに対しても各々平行ではない複数の第２の辺によって形成される断面形状を持つ第２の光学素子から構成され、前記第１のライトインテグレーターの入射面を照明する照明範囲の端が前記複数の第１の光学素子の一部を横切るように照明するための第２のライトインテグレーターとを有することを特徴とする。
【００１５】
また、光軸に垂直な断面で、それぞれが複数の第１の対称軸を有する第１の断面形状を持つ複数の第１の光学素子から構成され、被照明面を均一に照明するための第１のライトインテグレーターと、前記第１のライトインテグレーターの入射面を照明する照明範囲が、前記第１の対称軸のいずれに関しても非対称になるように、前記第１のライトインテグレーターを均一に照明するため、若しくは、前記光軸に垂直な断面で、前記第１の対称軸のいずれに関しても非対称になるような第２の断面形状を持つ第２の光学素子から構成され、前記第１のライトインテグレーターの入射面を照明する照明範囲の端が前記複数の第１の光学素子の一部を横切るように照明するための第２のライトインテグレーターとを有することを特徴とする。
【００１６】
これらの照明装置は、いずれも、第１のライトインテグレーターの入射面において光強度分布の端部がかかる位置が光軸に平行な面に関して少しずつずれる。このため、被照明面における光強度分布の端部による照度の不均一性が緩和される。観念的には、上述の図１５において、光強度分布１２ａ及び１２ｅの位置が、紙面に垂直な方向に整列するロッドレンズ列に関して（例えば、徐々に外側又は内側に）ずれるために、被照明面４０における光強度分布５２ａ及び５２ｅが（徐々に内側又は外側に）ずれて光強度分布５０の凹部５３が小さくなることに相当する。但し、実際には光強度分布１０の形状も紙面に垂直な方向に整列するロッドレンズ列に関して変化するために完全には光強度分布５２ａ及び５２ｅの位置がずれたものの重ね合わせにはならない。
【００１７】
また、上記照明装置は、２つのインテグレータの相対位置を変化させるだけであり、第１のインテグレータの前に絞りを設ける必要性を排除しているので光量ロスやスループットの低下を防止している。また、上記照明装置は、第１のインテグレータの入射面と第２のインテグレータの入射面が光学的に略共役であればぼかしによる光学ロスやスループットの低下を防止することができるので好ましい。
【００１８】
前記第１の光学素子は、例えば、断面六角形形状又は断面四角形形状のロッドレンズで前記第１のライトインテグレーターはハエの目レンズである。例えば、被照明面が典型的なマスク面のように四角形であれば、第１のハエの目レンズのロッドレンズは照明光のケラレを少なくするために四角形となる。断面六角形形状のロッドレンズは後述するトリプルインテグレーター構成では特に好ましい。
【００１９】
前記第１の光学素子が断面六角形形状のロッドレンズで前記第１のライトインテグレーターはハエの目レンズである場合、前記第２の辺は前記第１の辺のいずれかに対して約１５度の角度をなす辺を含むか、前記第２の断面形状は前記第１の対称軸のいずれかに対して約１５度の角度をなす第２の対称軸を有する。正六角形は３０度毎に対称軸が存在するのでその間の約１５度ずらせば光強度分布の端が横切るロッドレンズの位置は各ロッドレンズ列に関して同一ではなくなるからである。
【００２０】
同様に、前記第１の光学素子は断面四角形形状のロッドレンズで前記第１のライトインテグレーターはハエの目レンズである場合、前記第２の辺は前記第１の辺のいずれかに対して約２２．５度の角度をなす辺を含むか、前記第２の断面形状は前記第１の対称軸のいずれかに対して約２２．５度の角度をなす第２の対称軸を有する。正方形は４５度毎に対称軸が存在するのでその間の約２２．５度ずらせば光強度分布の端が横切るロッドレンズの位置は各ロッドレンズ列に関して同一ではなくなるからである。
【００２１】
前記第２のライトインテグレーターは、例えば、断面四角形状のロッドレンズを有するハエの目レンズである。例えば、光源がレーザー光源であれば入射光の形状に対応する断面四角形状が好ましいからである。
【００２２】
前記第１のライトインテグレーターの射出面に形成された２次光源を用いて前記被照明面をほぼ均一に照明する。若しくは、前記照明装置は、第３のライトインテグレーターを更に有し、前記被照明面は前記第３のライトインテグレーターの入射面であり、前記第３のライトインテグレーターの射出面に形成された２次光源を用いて別の被照明面をほぼ均一に照明する。このようなダブルインテグレーター構成やトリプルインテグレーター構成に対して本発明は好適である。
【００２３】
特に、トリプルインテグレータの場合、例えば、別の被照明面が典型的なマスク面のように四角形であれば、第３のハエの目レンズのロッドレンズは照明光のケラレを少なくするために四角形となり、第１のハエの目レンズのロッドレンズは第３のハエの目レンズに対する所定の照明条件（例えば、コヒーレンスファクターσ）を有する有効光源形状を円にするために六角形か四角形になる。円形の照明領域を切り出すためには光の利用効率上六角形が好ましい。
【００２４】
また、本発明の別の側面としての露光装置は、上述の照明装置と、レチクル又はマスクに形成されたパターンを被露光体に投影する投影光学系とを有する。かかる露光装置も、上述の照明装置と同様に、前記被照明面又は前記別の被照明面としてのレチクル又はマスク及び被露光体の有効光源分布を均一にすることができる。
【００２５】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて前記被露光体を投影露光するステップと、前記投影露光された前記被露光体に所定のプロセスを行うステップとを有する。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００２６】
本発明の照明光学系は、光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有し、前記複数の集光系の一部の集光系からの複数の光束が各々前記被照明面全体を照明し、前記複数の集光系の残りの集光系からの複数の光束が各々前記被照明面の一部のみを照明する照明光学系において、前記被照明面の一部のみを照明する前記複数の光束による照明範囲を互いに異ならしめたことを特徴とする。
【００２７】
また、光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有する照明光学系において、前記光インテグレータの入射面の照明範囲の端は、前記複数の集光系の一部を横切り、該照明範囲の輪郭を形成する複数の辺と、前記複数の集光系それぞれの入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行である。また、前記光インテグレータの入射面の照明範囲の端は、前記複数の集光系の一部を横切り、該照明範囲が有する複数の対称軸及び該複数の対称軸それぞれと平行な複数の直線に対し、前記複数の集光系各々が非対称であることを特徴とする。
【００２８】
上記照明光学系は、第１の光インテグレータの入射面において光強度分布の端部がかかる位置が光軸に平行な面に関して少しずつずれる。このため、被照明面における光強度分布の端部による照度の不均一性が緩和される。また、２つのインテグレータの相対位置を変化させるだけであり、第１のインテグレータの前に絞りを設ける必要性を排除しているので光量ロスやスループットの低下を防止することができるので好ましい。
【００２９】
本発明の照明光学系は、光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有する照明光学系において、前記光インテグレータの入射面の照明範囲の端が前記複数の集光系の一部を横切り、前記第1の光学系が複数の集光系を有する第１光インテグレータを有し、前記光インテグレータが有する各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行であることを特徴とする。これらの照明光学系は、いずれも、第１の光インテグレータの入射面において光強度分布の端部がかかる位置が光軸に平行な面に関して少しずつずれる。このため、被照明面における光強度分布の端部による照度の不均一性が緩和される。
【００３０】
本発明の照明光学系は、光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有する照明光学系において、前記第１の光学系が複数の集光系を有する第１光インテグレータを有し、前記第２の光学系が複数の集光系を有する第２光インテグレータを有し、前記光インテグレータが有する各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行であり、前記光インテグレータの光入射面と前記第２光インテグレータの光入射面とは、光学的に互いに非共役な位置関係にあることを特徴とする。また、前記光２インテグレータの光入射面と前記被照明面とは、光学的に互いに共役な位置関係にあることを特徴とする。照明光学系は、第１のインテグレータの入射面と第２のインテグレータの入射面が光学的に共役であればぼかしによる光学ロスやスループットの低下を防止することができるので好ましい。
【００３１】
本発明の他の目的及び更なる特徴は以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一側面としての露光装置１及び照明装置１００について説明する。ここで、図１０は、露光装置１の単純化された光路を示す概略図である。露光装置１は、照明装置１００と、レチクル２００と、投影光学系３００と、プレート４００とを有する。図１は、照明装置１００の一例の単純化された光路を示す概略図である。
【００３３】
本実施形態の露光装置１は、ステップアンドスキャン方式でマスク２００に形成された回路パターンをプレート４００に露光する投影露光装置であるが、本発明はステップアンドリピート方式その他の露光方式を適用することができる。ここで、ステップアンドスキャン方式は、マスクに対してプレートを連続的にスキャンしてマスクパターンをプレートに露光すると共に、１ショットの露光終了後プレートをステップ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光法である。また、ステップアンドリピート方式は、プレートのショットの一括露光ごとにプレートをステップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光法である。
【００３４】
照明装置１００は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２００を照度ムラなく、かつ、有効光源分布を均一に照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、光源１１０と、ビーム整形光学系１２０とを有する。
【００３５】
光源１１０は、本実施形態では、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザーなどレーザー光源を使用する。但し、本発明の光源１１０の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。また、光源は、例えば、一般に５００Ｗ以上の出力の超高圧水銀ランプ、キセノンランプなどを使用してもよい。また、レーザー１１０は、水銀ランプのｇ線（波長約４３６ｎｍ）やｉ線（波長約３６５ｎｍ）であってもよい。
【００３６】
ビーム整形光学系１２０は、例えば、複数のシリンドリカルレンズを備えるビームエクスパンダ等を使用することができ、レーザー光源１１０からの平行光の断面形状の寸法の縦横比率を所望の値に変換する（例えば、断面形状を長方形から正方形にするなど）ことによりビーム形状を所望のものに成形する。ビーム整形光学系１２０は、後述するハエの目レンズ１５０を照明するのに必要な大きさと発散角を持つ光束を形成する。
【００３７】
また、図１には示されていないが、光源部は、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。インコヒーレント化光学系は、例えば、入射光束を光分割面で少なくとも２つの光束（例えば、ｐ偏光とｓ偏光）に分岐した後で一方の光束を光学部材を介して他方の光束に対してレーザー光のコヒーレンス長以上の光路長差を与えてから分割面に再誘導して他方の光束と重ね合わせて射出されるようにした折り返し系によって構成することができる。
【００３８】
照明光学系はマスク２００を照明し、ハエの目レンズ１３０及び１５０、コンデンサーレンズ１４０及び１６０を有する。このように、本実施形態の照明光学系は２つのライトインテグレーターを有するダブルインテグレーター構成を採用している。
【００３９】
ハエの目レンズ１３０及び１５０は、被照射面を均一に照明する機能を有し、入射光の波面を分割して光出射面又はその近傍に複数の光源を形成する波面分割型ライトインテグレーターである。ハエの目レンズ１３０及び１５０は入射光の角度分布を位置分布に変換して出射し、ハエの目レンズ１３０及び１５０のそれぞれの入射面１３２、１５２と出射面１３４、１５４とはフーリエ変換の関係になっている（本明細書において、フーリエ変換の関係とは、光学的に瞳面と物体面（又は像面）、物体面（又は像面）と瞳面となる関係を意味する）。これにより、ハエの目レンズ１３０及び１５０の射出面１３４及び１５４の近傍は２次光源となっている。
【００４０】
ハエの目レンズ１３０及び１５０は、本実施形態では、ロッドレンズ（即ち、微小レンズ素子）を多数組み合わせて構成されている。但し、本発明が使用可能な波面分割型ライトインテグレーターはハエの目レンズに限定されるものではなく、例えば図２１に示すような各組が直交するように配置された複数の組のシリンドリカルレンズアレイ板などでもよい。また、ロッドレンズが３面以上の屈折面を有するハエの目レンズを使用してもよい。
【００４１】
ここで、シリンドリカルレンズアレイ板は、２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成される。図２１（ａ）での１枚目２１１と４枚目２１４の組のシリンドリカルレンズアレイ板はそれぞれ焦点距離ｆ１を有し、２枚目２１２と３枚目２１３の組のシリンドリカルレンズアレイ板はｆ１とは異なる焦点距離ｆ２を有する。同一組のシリンドリカルレンズアレイ板は相手の焦点位置に配置される。２組のシリンドリカルレンズアレイ板は互いの母線方向が直角をなすように配置され、直交方向でＦナンバー（即ち、レンズの焦点距離／有効口径）の異なる光束を作る。なお、組数が２に限定されないことはいうまでもない。また、互いの母線方向が直交する複数のシリンドリカルレンズを用いていれば、シリンドリカルレンズの数はいくつであっても構わない。前述の図２１のシリンドリカルレンズの組合せを光軸方向（図２１（ａ）では上下方向）から透かして見た図である図２１（ｂ）において、図２１（ａ）中のシリンドリカルレンズ２１１、２１２、２１３、２１４の境界線によって区切られているように見える領域（以下、光分割領域と呼ぶ）は、請求項中の「第１の光学素子」、「第２の光学素子」、「集光系」及びそれに類する文言に相当するもので、それぞれの光分割領域を形成する辺は、請求項の「第１の辺」、「第２の辺」、「複数の集光系の入射面を形成する複数の辺」及びそれに類する文言に相当するものである。
【００４２】
ハエの目レンズ１３０は、ハエの目レンズ１５０を均一に照明するために設けられる。ハエの目レンズ１５０はマスク２００を均一に照明するために設けられる。
【００４３】
ハエの目レンズ１３０のロッドレンズは本実施形態では四角形断面を有し、ハエの目レンズ１５０のロッドレンズは本実施形態では四角形又は六角形断面を有する。なお、ここで、断面とは光軸に垂直な面に関する断面である。ハエの目レンズ１３０のロッドレンズの形状はビーム整形光学系１２０を経た光束の形状に対応し、矩形角度分布を形成することができる。ハエの目レンズ１５０のロッドレンズの形状は、マスク２００面の形状が矩形の場合には矩形に、マスク２００面の形状が円形の場合には正方形から円を切り出すよりも六角形から円を切り出す方が効率が良いために六角形形状を有する。
【００４４】
ハエの目レンズ１３０を構成するロッドレンズの入射面１３２とハエの目レンズ１５０の入射面１５２は略共役である。これにより、ぼかしによる光量ロスとスループットの低下を防止することができる。
【００４５】
以下、図２を参照して、ハエの目レンズ１５０の入射面１５２と、ハエの目レンズ１３０の射出面１３４を２次光源として入射面１５２を照明する略均一な照明光の光強度分布の形状との関係について説明する。ここで、図２（ａ）は、ハエの面レンズ１５０が正方形断面形状のロッドレンズ１５６ａを有する場合の入射面１５２と入射光との関係を示す平面図である。図２（ｂ）は、ハエの面レンズ１５０が六角形断面形状のロッドレンズ１５６ｂを有する場合の入射面１５２と入射光との関係を示す平面図である。
【００４６】
上述したように、ハエの目レンズ１３０のロッドレンズ１３６の形状は正方形であり、その射出面１３４近傍を２次光源として入射面１５２を照明する照明光の光強度分布の輪郭形状は正方形１３８になる。
【００４７】
本実施形態においては、正方形１３８の各辺は、図２（ａ）に示すロッドレンズ１５６ａの断面形状である正方形のいずれの辺とも平行ではないか、図２（ｂ）に示すロッドレンズ１５６ｂの断面形状である六角形のいずれの辺とも平行ではない。また、作図上の便宜から、ロッドレンズ１３６の形状を図示していないが、かかる形状は正方形１３８を５行５列に分割したものに等しいため、ロッドレンズ１３６の断面形状である正方形の各辺は、図２（ａ）に示すロッドレンズ１５６ａの断面形状である正方形のいずれの辺とも平行ではないか、図２（ｂ）に示すロッドレンズ１５６ｂの断面形状である六角形のいずれの辺とも平行ではない。
【００４８】
次に、対称軸に着目すると、図３（ａ）に示すように、正方形には４５°間隔で対称軸が存在し、図３（ｂ）に示すように、正六角形には３０°間隔で対称軸が存在する。ここで、図３は、正方形及び正六角形の対称軸を説明するための平面図である。正方形１３８は、図２（ａ）に示すロッドレンズ１５６ａの対称軸のいずれに関しても非対称であり、図２（ｂ）に示すロッドレンズ１５６ｂの対称軸のいずれに関しても非対称である。
【００４９】
本実施形態では、光強度分布形状としての正方形１３８はロッドレンズ１５６ａのいずれかの辺と約２２．５°をなし、ロッドレンズ１５６ｂのいずれかの辺と１５°をなす。正方形は４５度毎に対称軸が存在するのでその間の約２２．５度ずらせば光強度分布（請求項中では「照明範囲」）の端が横切るロッドレンズの位置は各ロッドレンズ列に関して同一ではなくなる。ここで、光強度分布を形成する複数の辺のうちいずれかの辺と、ロッドレンズ（シリンドリカルレンズの場合は図２１（ｂ）に記載の光分割領域）の入射面を形成する複数の辺のうちのいずれかの辺とのなす角度は、２２．５度に限定されるものではなく、１８度以上３０度以下なら実質的に同様の効果を同程度奏することができる。また、光強度分布の形状或いはロッドレンズの入射面の形状のうちいずれか一方もしくは両方が正六角形の場合、正六角形は３０度毎に対称軸が存在するので、光強度分布を形成する複数の辺のうちのいずれかの辺と、ロッドレンズの入射面を形成する複数の辺のうちのいずれかの辺とがなす角度を約１５度にすれば光強度分布の端が横切るロッドレンズの位置は各ロッドレンズ列に関して同一ではなくなる。ここで、前記両者がなす角度は１５度に限定されるものではなく、１２度以上２０度以下なら実質的に同様の効果を奏することができる。
【００５０】
必要があれば、ハエの目レンズ１５０の射出面１５４の近傍に図示しない絞りが設けられる。絞りは不要光を遮光して所望の２次光源を形成する可変開口絞りであり、円形開口絞りや輪帯照明等の各種の絞りを使用することができる。可変開口絞りを変えるためには、例えば、これらの絞りを形成した円盤状ターレットを用い、図示しない制御部及び駆動機構が開口を切り替えるべくターレットを回転させることで可能となる。
【００５１】
コンデンサーレンズ１４０は、ハエの目レンズ１３０の射出光をハエの目レンズ１５０の入射面１５２に重ね合わせ、ハエの目レンズ１５０を均一に照明する。コンデンサーレンズ１４０とハエの目レンズ１５０との間には絞り６０ａや６０ｂは存在しないので絞りによる光量ロスやスループットの低下を防止することができる。コンデンサーレンズ１６０は、ハエの目レンズ１５０の射出光をマスク２００面に重ね合わせ、マスク２００面を均一に照明する。
【００５２】
なお、必要があれば、走査中の露光領域を制御するためのマスキングブレード（絞り又はスリット）が設けられる。この場合、コンデンサーレンズ１６０は、ハエの目レンズ１５０によって波面分割された光をできるだけ多く集めて、マスキングブレードで重畳的に重ね合わせ、これによりマスキングブレードを均一にケーラー照明する。マスキングブレードとハエの目レンズ１５０の出射面１５４とはフーリエ変換の関係に配置され、マスク２００面と略共役な関係に配置される。露光装置１は、更に必要があれば、照度ムラ制御用の幅可変スリットを更に有することができる。
【００５３】
マスキングブレードは、例えば、投影光学系３００がレンズタイプの場合はほぼ矩形の開口部を有し、オフナータイプの反射ミラー系の場合は円弧状の開口部を有する。マスキングブレードの開口部を透過した光束をマスク２００の照明光として使用する。マスキングブレードは開口幅を自動可変な絞りであり、後述するプレート４００の（開口スリットの）転写領域を縦方向で変更可能にする。また、露光装置１は、プレート４００の（１ショットのスキャン露光領域としての）転写領域の横方向を変更可能にする、上述のマスキングブレードと類似した構造のスキャンブレードを更に有してもよい。スキャンブレードも開口幅が自動可変できる絞りであり、マスク２００面と光学的にほぼ共役な位置に設けられる。これにより露光装置１は、これら二つの可変ブレードを用いることによって露光を行うショットの寸法に合わせて転写領域の寸法を設定することができる。
【００５４】
本実施形態の照明装置１００によれば、被照明面であるマスク２００面での光利用効率高く、有効光源分布が略均一で、マスク２００面の照度分布を略均一にすることができる。
【００５５】
図１４に示すように、ハエの目レンズ２０の入射面において光強度分布１２の端部がかかるロッドレンズは縦方向及び横方向に複数個並んでいる。この図１４においては、光強度分布１２の端部１２ｅ（ロッドレンズの上側だけが照明されている状態）と同じ状態で照明されているロッドレンズは、図１４の一番下の列の左から２番目、３番目、４番目と、ロッドレンズ２５個中３つもある。
【００５６】
このため、被照明面４０における光強度分布５０は図１５に示すようになる。この図１５は図１４の１２ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを貫く直線と光軸とを含む面における光学系の断面図である。この光強度分布５０を平面的に見ると、図１６に示すようになる。（ただし、図１４においてロッドレンズの数は５×５＝２５個であったのに対し、図１６では４×４＝１６個である。ただ、原理を説明する図であるので、ロッドレンズの個数にかかわらず同じような光強度分布となることは明白である。これは図１７、１８にも同様のことが言える。）図１６は、後述する図１７に対応している。なお、図１６は本発明の理解を助けるため、カラー図面を本出願に添付する。図１６（ａ）における数字は各ロッドレンズ２６の光強度分布の足し合わせ回数を示している。理解を容易にするために、図１６（ｂ）に代表的な重なり回数を照明領域に重ねた。図１６はハエの目レンズ２０の前段にあるハエの目レンズとのずれは０度であり、両ハエの目レンズのロッドレンズの断面形状の辺は互いに平行である。
【００５７】
これに対して、ハエの目レンズ１５０の入射面１５２における光強度分布１３８の端部がかかるロッドレンズ１５６ａは図２に示す縦方向及び横方向において固定されずに少しずつずれている。例えば、一番下の右から２番目と３番目及び４番目のロッドレンズ１５６ａには光強度分布１３８の端部がかかっているが、右から１番目、５番目及び６番目のロッドレンズ１５６ａにはかかっていない。縦方向及び横方向に見ると光強度分布１３８の端部がかかっているロッドレンズ１５６ａの位置とかかっている領域の形状、面積も変化していることが理解される。（ここで、ロッドレンズの数が他の図１５、１６等におけるロッドレンズの数とは異なっているが、原理を説明する上でロッドレンズの数は問題とならないので、原理を図２を用いて説明を行っても問題は無い。）
このため、図２に示す構成では、被照明面であるマスク２００面における光強度分布の端部による照度の不均一性が緩和される。これは、上述の図１５において、光強度分布１２ａ及び１２ｅの位置が、紙面に垂直な方向に整列するロッドレンズ列に関して（例えば、徐々に外側又は内側に）ずれるために、被照明面４０における光強度分布５２ａ及び５２ｅが（徐々に内側又は外側に）ずれて光強度分布５０の凹部５３が小さくなることに相当する。但し、上述したように、実際には光強度分布１０の形状も紙面に垂直な方向に整列するロッドレンズ列に関して変化するために完全には光強度分布５２ａ及び５２ｅの位置がずれたものの重ね合わせにはならない。いずれにしても、図２に示す構成によって有効光源分布の形状が均一化されることが理解される。
【００５８】
図２に示す構成による被照明面２００での照度分布を図１２に示す。図１２は後述する図４に対応している。なお、図１２は本発明の理解を助けるため、カラー図面を本出願に添付する。図１２（ａ）における数字は各ロッドレンズ１５６ａの光強度分布の足し合わせ回数を示している。理解を容易にするために、図１２（ｂ）に代表的な重なり回数を照明領域に重ねた。図１２はハエの目レンズ１３０と１５０の相対的なずれ角が２２．５度の場合の被照明面２００の光強度分布である。
【００５９】
また、図２に示す構成において、ハエの目レンズ１３０及び１５０の相対ずらし角と照度ムラとの関係を図１３に示す。図１６に示すように相対ずらし角が０度のときは被照明面２００上の照度ムラが約０．３７と高いが図１２に示すように相対ずらし角が２２．５度のときは被照明面２００上の照度ムラが０．２３と改善されていることが理解されるであろう。また、この図１２において、相対ずらし角が２２．５度でなく、１８度以上３０度以下の範囲内であれば、照度ムラは相対ずらし角が２２．５度の時と同じく相対ずらし角が０度の場合と比較して小さくすることができるので、相対ずらし角は２２．５度に限らず、１８度以上３０度以下なら何度であっても構わない。また、例示したものとは光分割領域（図２１に記載）の形状が異なる場合、例えばどちらか一方が正六角形であるような場合もしくは両方とも正六角形である場合は、相対ずらし角は１５度が好ましいが、１２度以上２０度以下とすれば、ほぼ同様の効果を奏することができる。
【００６０】
また、図４に、図１７の条件でハエの目レンズ１５０の入射面１５２における光強度分布又はハエの目レンズ１３０を２２．５度傾けて、ロッドレンズ１５６ａにおける光強度分布の辺がロッドレンズ１５６ａの辺と非平行又は非対称となるように設定して照度分布を計算したシミュレーション結果を示す。同様に、図５に、図１８の条件でハエの目レンズ１５０の入射面１５２における光強度分布又はハエの目レンズ１３０を１５度傾けて、ロッドレンズ１５６ｂにおける光強度分布の辺がロッドレンズ１５６ｂの辺と非平行又は非対称となるように設定して照度分布を計算したシミュレーション結果を示す。いずれの場合も若干の光強度分布の非均一性は残っているものの図１７及び図１８よりも均一性は改善していることが理解されるであろう。なお、図４及び図５は、発明の理解を助けるために本出願にカラー図面を添付する。
【００６１】
次に、照明装置１００の変形例を、図６を参照して説明する。ここで、図６は、照明装置１００の変形例としての照明装置１００Ａの単純化された光路を示す概略図である。また、照明装置１００の代わりに照明装置１００Ａを適用した露光装置１Ａの単純化された光路図を図７に示す。
【００６２】
照明装置１００Ａは、コンデンサーレンズ１６０の後段に更にハエの目レンズ１７０とコンデンサーレンズ１８０とを設けたトリプルインテグレーター構成の例である。ハエの目レンズ１７０のロッドレンズの断面形状はマスク２００面の形状が典型的に矩形状であることから矩形状に設定されている。コンデンサーレンズ１８０は、ハエの目レンズ１７０の射出光をマスク２００面に重ね合わせ、マスク２００面を均一に照明する。コンデンサーレンズ１７０とマスク面との間にマスキングブレードなどが配置されてもよい点は上述の通りである。
【００６３】
照明装置１００Ａの光学系においては、ハエの目レンズ１３０は光源１１０からの光強度分布が変化しても被照明面２００での影響が発生しないようにするものであり、ハエの目レンズ１５０は有効光源形状を略均一にするものであり、ハエの目レンズ１７０は被照明面としてのマスク２００面の照度分布を略均一にするためのものである。
【００６４】
ハエの目レンズ１５０に入射する光強度分布やハエの目レンズ１３０のロッドレンズとロッドレンズ１５６ａ及び１５６ｂとの関係は図２を参照して説明した関係と全く同様であるので、ここでは説明は省略する。
【００６５】
本実施形態においては、ハエの目レンズ１７０に入射する光強度分布やハエの目レンズ１５０のロッドレンズ１５６とハエの目レンズ１７０のロッドレンズとの関係も図２を参照して説明した関係と同様に非平行、非対称にしている。このようにハエの目レンズ１７０を配置することにより、被照明面であるマスク２００面における均一化を更に向上させている。ここで、ハエの目レンズ１５０とハエの目レンズ１７０との関係は、従来通り入射光強度分布をぼかすか、絞りをつけるようにしても構わない。
【００６６】
「ぼかす」ことの効果について説明する。従来技術の説明図である図１４において光強度分布１２の端部１２ａ及び１２ｅをぼかすことが考えられる。かかる手段は、例えば、ハエの目レンズ２０の入射面２２を前段のハエの目レンズを構成するロッドレンズの入射面と共役な位置からずらすなどによって実現することができる。図１４をほかした例を図２０に示す。ここで、図２０は、後段のハエの目レンズと、周辺部がぼかされた入射光の光強度分布と、被照明面の光強度分布との関係を示す模式図である。図２０に示すように、光強度分布１４ａ乃至１４ｅ（以下、特に断らない限り、参照番号１４はこれらを総括するものとする。）を有する入射光１０Ａは光強度分布１４ａ及び１４ｂ、１４ｄ及び１４ｅがなだらかに傾斜している。このようにハエの目レンズ２０に入射する入射光１０Ａの光強度分布１４の端がぼかされている場合、被照明面４０の右に書いた５つの光強度分布５４ａ乃至５４ｅが重ね合わされた均一な光強度分布５０Ａが被照明面４０上に形成される。
【００６７】
しかし、ハエの目レンズの入射面で入射光の光強度分布をぼかした場合には、ヘルムホルツ＝ラグランジェ量の増大になるので光量ロスになる。ヘルムホルツ＝ラグランジェ量とは光軸からの高さと光軸のなす角のことであり、光学におけるヘルムホルツ＝ラグランジェの法則と呼ばれるものによって光学系において減少しない量である。照明装置においては、被照明面の大きさと被照明面へ入射する光線の最大角が定まっているので、被照明面におけるヘルムホルツ＝ラグランジェ量は決まっていることとなる。ハエの目レンズの入射面において、分布をぼかした場合には、光軸となす角は変わらずに、光軸からの高さが増えることになるので、ヘルムホルツ＝ラグランジェ量を増やしていることになる。前述のようにヘルムホルツ＝ラグランジェ量は光学系によって減少することがなく、変化しないか、増大するのみであるので、被照明面におけるヘルムホルツ＝ラグランジェ量を超えてしまった場合、その光線は被照明面まで到達することはできず、光学系内でケラレることになり光量ロスとなる。つまり、ぼかすことは光強度分布を均一にする上では有効な手段となり得るが、光量ロスが大きいため、多用できる技術ではない。
【００６８】
本実施形態によれば、ハエの目レンズ１５０の入射面１５２において、光強度分布をぼかすことなく、また絞りによるケラレがないので、光利用効率高く、有効光源分布が均一で、被照明面の均一な照度分布が得られる。
【００６９】
また、本実施形態（変形例）においてハエの目レンズの代わりにシリンドリカルレンズを用いても構わない。ここでハエの目レンズの代わりにシリンドリカルレンズを用いる場合、互いの母線方向が直交する複数のシリンドリカルレンズを組み合わせることにより、ハエの目レンズと同等の効果をもたらす構成とし、本実施形態の図６或いは図７のハエの目レンズ１３０、１５０、１７０を前述のシリンドリカルレンズの組み合わせと入れ換える。その際、シリンドリカルレンズの組み合わせ方は、前述の図２１に示すように組み合わせても良いし、互いの母線方向が直交する複数のシリンドリカルレンズを図２１とは異なる構成で組み合わせても良い。ここで、複数のシリンドリカルレンズの組み合わせを光軸方向から見た時、このシリンドリカルレンズの組み合わせは図２１（ｂ）のように格子状に見える。ここで、分割されているように見える一つ一つの領域を光分割領域と称する。この光分割領域２１０がハエの目レンズのロッドレンズに相当する機能を果たす部分である。
【００７０】
この光分割領域２１０の輪郭を構成する複数の辺を、図６においてハエの目レンズ１３０と１５０の代わりに配置した２組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間で非平行にし、図６においてハエの目レンズ１５０と１７０の代わりに配置した２組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間でも非平行にする。さらには、図６においてハエの目レンズ１３０と１５０の代わりに配置した２組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間でお互いの光分割領域の輪郭を形成する辺がなす角度を２２．５度にし、図６においてハエの目レンズ１５０と１７０の代わりに配置した２組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間でもお互いの光分割領域の輪郭を形成する辺がなす角度を２２．５度にする。図６において、ハエの目レンズ１３０と１７０の代わりに配置した２組のシリンドリカルレンズの組み合わせの間では、シリンドリカルレンズが有する格子の辺は互いに平行であるが、勿論非平行にならないようにしても構わない。
【００７１】
さらに、ハエの目レンズ１３０の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域の対称軸及びそれと平行な直線に関して、ハエの目レンズ１５０の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域は非対称であり、且つ、ハエの目レンズ１５０の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域の対称軸及びそれと平行な直線に関して、ハエの目レンズ１７０の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域は非対称である。ここで、ハエの目レンズ１３０の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域の対称軸及びそれと平行な直線に関して、ハエの目レンズ１７０の代わりに配置したシリンドリカルレンズの組み合わせが有する光分割領域は対称であるのが好ましいが、勿論非対称であっても構わない。
【００７２】
次に、照明装置１００の更なる変形例を、図１１を参照して説明する。ここで、図１１は、照明装置１００の変形例としての照明装置１００Ｂの単純化された光路を示す概略図である。照明装置１００Ｂは、ハエの目レンズ１３０の代わりにオプティカルパイプ（内面反射部材）１９０をライトインテグレーターとして使用し、集光光学系１２０ａとリレー光学系１９５とを備えている。
【００７３】
集光光学系１２０ａはオプティカルパイプ１９０の入射面近傍に光源１１０からの光束を集光し、オプティカルパイプ１２０に入射する光束に所定の発散角を持つ光束を形成する。集光光学系１２０ａは、少なくとも一枚のレンズ素子より構成されるが、場合によっては光路を折り曲げるためのミラーを有してもよい。なお、オプティカルパイプ１９０がガラス棒で構成されている場合には、ガラス棒の耐久性を高めるために、集光光学系１２０ａによる集光点はオプティカルパイプ１９０の入射面１９２より光源側にデフォーカスされている。
【００７４】
オプティカルパイプ１９０は、集光光学系１２０ａによる集光点から所定の発散角を持って入射した光束が側面で反射を繰り返すことにより、入射面１９２で不均一である光強度分布を射出面１９４で均一にする。オプティカルパイプ１９０の入射面１９２は集光点から少し距離をおいて配置される。これは、焦点近傍では莫大なエネルギー密度となり、オプティカルパイプ１９０の入射面のコーティング（反射防止膜）や硝材が損傷する恐れがあるからである。
【００７５】
本実施形態において、オプティカルパイプ１９０は、６角形の断面形状によって反射面を構成し、例えば、ガラスから成形される６角柱ロッドである。ただし、かかる構造は例示的であり、断面はｍ角形（ｍ：偶数）でもよいし、中空のロッドであってもよい。オプティカルパイプ１９０の入射面１９２とハエの目レンズ１５０の入射面１５２とは光学的に共役に配置され、オプティカルパイプ１９０の形状は、例えば、四角形でハエの目レンズ１５０とは図２に示すように配置される。
【００７６】
リレー光学系１９５は、オプティカルパイプ１９０の射出面１９４をハエの目レンズ１５０の入射面１５２に所定の倍率で結像させており、双方が互いに略共役関係となっている。リレー光学系１９５は、倍率可変のズームレンズから構成されており、ハエの目レンズ１５０へ入射する光束領域を調整することが可能となっている。このため、複数の照明条件（即ち、コヒーレンスファクターσ：照明光学系のＮＡ／投影光学系ＮＡ）を形成することができる。
【００７７】
その他の構成は照明装置１００と同様であるのでここでは詳しい説明は省略する。かかる照明装置１００Ｂも照明装置１００と同様の作用を奏することができる。
【００７８】
但し、照明装置１００Ｂは、オプティカルパイプ１９０が有効光源分布の均一性を向上するために長い光学ロッドを必要とするので、硝材の透過率による影響が大きい。このため、短波長な光源（例えば、波長１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザー）を使用する場合は透過率において優れる照明装置１００又は１００Ａを使用するほうが好ましい。
【００７９】
マスク２００は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないマスクステージに支持及び駆動される。マスク２００から発せられた回折光は投影光学系３００を通りプレート４００上に投影される。プレート４００は、被露光体でありレジストが塗布されている。マスク２００とプレート４００とは光学的に共役の関係に配置される。
【００８０】
露光装置１がステップアンドスキャン方式の露光装置（即ち、スキャナー）であれば、マスク２００とプレート４００を走査することによりマスク２００のパターンをプレート４００上に転写する。また、露光装置１が、ステップアンドリピート方式の露光装置（即ち、ステッパー）であれば、マスク２００とプレート４００とを静止させた状態で露光を行う。
【００８１】
図示しないマスクステージは、マスク２００を支持して図示しない移動機構に接続される。マスクステージ及び投影光学系３００は、例えば、床等に載置されたベースフレームにダンパ等を介して支持されるステージ鏡筒定盤上に設けられる。マスクステージは、当業界周知のいかなる構成をも適用できる。図示しない移動機構はリニアモータなどで構成され、光軸と直交する方向にマスクステージを駆動することでマスク２００を移動することができる。露光装置１は、マスク２００とプレート４００を図示しない制御装置によって同期した状態で走査する。
【００８２】
投影光学系３００は、マスク２００に形成されたパターンを経た光束をプレート４００上に結像する。投影光学系４００は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する反射屈折光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００８３】
プレート４００は、本実施形態ではウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。プレート４００にはフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークはベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。
【００８４】
プレート４００は図示しないウェハステージに支持される。ウェハステージは、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ウェハステージはリニアモータを利用して光軸と直交する方向にプレート４００を移動する。マスク２００とプレート４００は、例えば、同期して走査され、マスクステージとウェハステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ウェハステージは、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられる。
【００８５】
以下、露光装置１の露光動作について説明する。露光において、光源１１０から発せられた光束は、ビーム整形光学系１２０によりそのビーム形状が所望のものに成形された後で、ハエの目レンズ１３０に入射する。ハエの目レンズ１３０はコンデンサーレンズ１４０を介してハエの目レンズ１５０を均一に照明する。ハエの目レンズ１５０を通過した光束はコンデンサーレンズ１６０を介してマスク２００面を照明する。ハエの目レンズ１３０と１５０との位置関係により、有効光源形状の均一化を図ることができる。
【００８６】
なお、ハエの目レンズ１３０と１５０との位置関係を調節する場合、どちらを回転させてもよい。但し、例えば、図６に示す構造ではハエの目レンズ１５０のロッドレンズ１５６の断面形状は通常は六角形に設定され、六角形から円形を切り出す場合には回転による影響がないのでハエの目レンズ１５０が回転されることが好ましい。
【００８７】
マスク２００を通過した光束は投影光学系３００の結像作用によって、プレート４００上に所定倍率で縮小投影される。プレート４００上の露光光束の角度分布（即ち、有効光源分布）はほぼ均一になる。露光装置１がステッパーであれば、光源部と投影光学系３００は固定して、マスク２００とプレート４００の同期走査してショット全体を露光する。更に、プレート４００のウェハステージをステップして、次のショットに移り、プレート４００上に多数のショットを露光転写する。露光装置１がスキャナーであれば、マスク２００とプレート４００を静止させた状態で露光を行う。
【００８８】
本発明の露光装置１は、ハエの目レンズ１３０のロッドレンズ又はハエの目レンズ１３０が形成する光強度分布の辺をロッドレンズ１５６のいずれの辺とも非平行に設定するかロッドレンズ１５６の対称軸に関して非対称に設定することによって有効光源分布を均一にするので、レジストへのパターン転写を高精度に行って高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。また、ハエの目レンズ１５０の入射面１５２の近傍に絞りなどを配置しないので光量ロスやスループットの低下を防止することができる。
【００８９】
次に、図８及び図９を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイスの製造方法を説明する。図８は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）ではデバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）ではシリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００９０】
図９は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。
【００９１】
ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
【００９２】
これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態の製造方法によれば有効光源分布の均一化を図れるので従来よりも高品位のデバイスを製造することができると共に絞りやぼかしによるスループットの低下を招かずに、また、経済性にも優れる。このように、かかる露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面として機能するものである。
【００９３】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００９４】
本実施形態によれば、ロッドレンズの入射面に絞りを入れず、かつロッドレンズの入射面で分布をぼかさずに、被照明面において略均一な分布が得られるので、光量ロスの少ない照明装置を得る。また、その照明装置を用いることにより、生産性の高い露光装置を得ることができる。
【００９５】
【発明の効果】
本発明の照明装置、当該照明装置を有する露光装置及びデバイス製造方法によれば、被照明面の光強度分布を改善すると共に光量ロスやスループットの低下を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の照明装置の単純化された光路図である。
【図２】図１に示す２つのハエの目レンズの配置関係を後段のハエの目レンズの採り得る２つの形状に対して示した平面図である。
【図３】正方形及び正六角形の回転対称軸を説明するための平面図である。
【図４】図１に示す照明装置における、ロッドレンズが正方形の断面形状を有する場合の被照明面における改善された照度分布である。
【図５】図１に示す照明装置における、ロッドレンズが六角形の断面形状を有する場合の被照明面における改善された照度分布である。
【図６】図１に示す照明装置の変形例としての照明装置の単純化された光路図である。
【図７】図６に示す照明装置を有する露光装置の単純化された光路図である。
【図８】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図１０】図１に示す照明装置を有する露光装置の単純化された光路図である。
【図１１】図１に示す照明装置の更なる変形例としての照明装置の単純化された光路図である。
【図１２】図２に示す構成を使用した場合の被照明面での照度分布の平面的な模式図である。
【図１３】図２に示す構成を使用した場合の２つのハエの目レンズの相対ずらし角度と被照明面での照度ムラとの関係を示すグラフである。
【図１４】従来の２つのハエの目レンズを有する照明装置の後段のハエの目レンズのロッドレンズと入射光の光強度分布形状との関係を示す平面図である。
【図１５】図１４に示す入射光を受光したハエの目レンズが被照明面で形成する光強度分布を示す概略断面図である。
【図１６】図１５に示す被照明面の光強度分布を平面的に示した模式図である。
【図１７】従来の照明装置における後段のハエの目レンズのロッドレンズが正方形の断面形状を有する場合の被照明面における照度分布である。
【図１８】従来の照明装置における後段のハエの目レンズのロッドレンズが六角形の断面形状を有する場合の被照明面における照度分布である。
【図１９】図１５に示す被照明面における不均一な照度分布を改善するための絞り及びの概略平面図である。
【図２０】照明装置における後段のハエの面レンズと、周辺部がぼかされた入射光の光強度分布と、被照明面の光強度分布との関係を示す模式図である。
【図２１】複数のシリンドリカルレンズの配置を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 露光装置
１００ 照明装置
１３０ ハエの目レンズ
１５０ ハエの目レンズ
１７０ ハエの目レンズ
２００ マスク
３００ 投影光学系
４００ プレート
Claims (59)
- 光軸に垂直な面で、それぞれが複数の第１の辺によって形成される断面形状を持つ複数の第１の光学素子から構成され、被照明面を均一に照明するための第１のライトインテグレーターと、
前記第１のライトインテグレーターを均一に照明するための第２のライトインテグレーターとを有し、
前記第１のライトインテグレーターの入射面の照明範囲の輪郭は、前記第１の辺のいずれに対しても各々平行ではない複数の第２の辺から構成されており、当該照明範囲の端は、前記複数の第１の光学素子の一部を横切ることを特徴とする照明装置。 - 光軸に垂直な面で、それぞれが複数の第１の辺によって形成される断面形状を持つ複数の第１の光学素子から構成され、被照明面を均一に照明するための第１のライトインテグレーターと、
前記光軸に垂直な面で、前記第１の辺のいずれに対しても各々平行ではない複数の第２の辺によって形成される断面形状を持つ第２の光学素子から構成され、前記第１のライトインテグレーターを均一に照明するための第２のライトインテグレーターとを有し、
前記第１のライトインテグレーターの入射面の照明範囲の端は、前記複数の第１の光学素子の一部を横切ることを特徴とする照明装置。 - 光軸に垂直な面で、それぞれが複数の第１の対称軸を有する第１の断面形状を持つ複数の第１の光学素子から構成され、被照明面を均一に照明するための第１のライトインテグレーターと、
前記第１のライトインテグレーターを均一に照明するための第２のライトインテグレーターとを有し、
前記第１のライトインテグレーターの入射面の照明範囲は、前記第１の対称軸のいずれに関しても非対称であり、当該照明範囲の端は、前記複数の第１の光学素子の一部を横切ることを特徴とする照明装置。 - 光軸に垂直な面で、それぞれが複数の第１の対称軸を有する第１の断面形状を持つ複数の第１の光学素子から構成され、被照明面を均一に照明するための第１のライトインテグレーターと、
前記光軸に垂直な面で、前記第１の対称軸のいずれに関しても非対称になるような第２の断面形状を持つ第２の光学素子から構成され、前記第１のライトインテグレーターを照明するための第２のライトインテグレーターとを有し、
前記第１のライトインテグレーターの入射面の照明範囲の端は、前記複数の第１の光学素子の一部を横切ることを特徴とする照明装置。 - 前記第１のライトインテグレーターの入射面は第２のライトインテグレーターの入射面と光学的に略共役であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の照明装置。
- 前記第１の光学素子は断面六角形形状のロッドレンズで前記第１のライトインテグレーターはハエの目レンズであることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の照明装置。
- 前記第１の光学素子は断面六角形形状のロッドレンズで前記第１のライトインテグレーターはハエの目レンズであり、
前記第２の辺は前記第１の辺のいずれかに対して約１５度の角度をなす辺を含む請求項１又は２記載の照明装置。 - 前記第１の光学素子は断面六角形形状のロッドレンズで前記第１のライトインテグレーターはハエの目レンズであり、
前記第２の断面形状は前記第１の対称軸のいずれかに対して約１５度の角度をなす第２の対称軸を有する請求項３又は４記載の照明装置。 - 前記第１の光学素子は断面四角形形状のロッドレンズで前記第１のライトインテグレーターはハエの目レンズであることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の照明装置。
- 前記第１の光学素子は断面四角形形状のロッドレンズで前記第１のライトインテグレーターはハエの目レンズであり、
前記第２の辺は前記第１の辺のいずれかに対して約２２．５度の角度をなす辺を含む請求項１又は２記載の照明装置。 - 前記第１の光学素子は断面四角形形状のロッドレンズで前記第１のライトインテグレーターはハエの目レンズであり、
前記第２の断面形状は前記第１の対称軸のいずれかに対して約２２．５度の角度をなす第２の対称軸を有する請求項３又は４記載の照明装置。 - 前記第２のライトインテグレーターは断面四角形形状のハエの目レンズである請求項６乃至１１のうちいずれか一項記載の照明装置。
- 前記第１のライトインテグレーターの射出面に形成された２次光源を用いて前記被照明面をほぼ均一に照明することを特徴とする請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載の照明装置。
- 前記照明装置は、第３のライトインテグレーターを更に有し、
前記被照明面は前記第３のライトインテグレーターの入射面であり、
前記第３のライトインテグレーターの射出面に形成された２次光源を用いて別の被照明面をほぼ均一に照明することを特徴とする請求項１乃至１３のうちいずれか一項記載の照明装置。 - 請求項１乃至１４のうちいずれか一項記載の照明装置と、
レチクル又はマスクに形成されたパターンを被露光体に投影する投影光学系とを有する露光装置。 - 請求項１５記載の露光装置を用いて被露光体を投影露光する工程と、
前記投影露光された被露光体に所定のプロセスを行う工程とを有するデバイス製造方法。 - 光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有し、前記複数の集光系の一部の集光系からの複数の光束が各々前記被照明面全体を照明し、前記複数の集光系の残りの集光系からの複数の光束が各々前記被照明面の一部のみを照明する照明光学系において、
前記被照明面の一部のみを照明する前記複数の光束による照明範囲を互いに異ならしめたことを特徴とする照明光学系。 - 前記光インテグレータの各集光系の光入射面と前記被照明面は光学的に共役な位置関係にあり、前記第１の光学系は、前記複数の集光系の前記一部の集光系の夫々の光入射面全体を照明し、前記複数の集光系の前記残りの集光系の夫々の光入射面の一部のみを当該光入射面ごとに照明範囲が異なるように照明することを特徴とする請求項１７に記載の照明光学系。
- 前記第１の光学系からの光束が前記光インテグレータの入射面を照明する照明範囲の輪郭を形成する複数の辺と、前記複数の集光系各々の入射面の輪郭を構成する複数の辺とが互いに非平行であることを特徴とする請求項１７又は１８記載の照明光学系。
- 前記第１の光学系からの光束が前記光インテグレータの入射面を照明する照明範囲が有する複数の対称軸及び該複数の対称軸それぞれに平行な複数の直線に対して、前記複数の集光系各々の入射面が非対称であることを特徴とする請求項１７乃至１９いずれか１項記載の照明光学系。
- 光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有する照明光学系において、
前記光インテグレータの入射面の照明範囲の端は、前記複数の集光系の一部を横切り、
該照明範囲の輪郭を形成する複数の辺と、前記複数の集光系それぞれの入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行であることを特徴とする照明光学系。 - 前記第１の光学系からの光束が前記光インテグレータの入射面を照明する照明範囲が有する複数の対称軸及び該複数の対称軸と平行な直線に対し、前記複数の集光系各々が非対称であることを特徴とする請求項２１記載の照明光学系。
- 光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有する照明光学系において、
前記光インテグレータの入射面の照明範囲の端は、前記複数の集光系の一部を横切り、
該照明範囲が有する複数の対称軸及び該複数の対称軸それぞれと平行な複数の直線に対し、前記複数の集光系各々が非対称であることを特徴とする照明光学系。 - 前記複数の集光系は、光入射面と光出射面とが凸球面より成るロッド型レンズ、若しくは、母線方向が同じ凸シリンドリカルレンズの対と母線方向が同じ凸シリンドリカルレンズの対とを互いの母線方向が直交するように積層したレンズ、より成ることを特徴とする請求項１７乃至２３いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記第１の光学系からの光束が前記光インテグレータの入射面を照明する照明範囲と前記複数の集光系の各々の入射面とが共に四角形であり、前記照明範囲の輪郭を形成する複数の辺と、前記複数の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とがなす角度が１８度以上２５度以下であることを特徴とする請求項１９乃至２４いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記第１の光学系からの光束が前記光インテグレータの入射面を照明する照明範囲と前記複数の集光系の各々の入射面とが共に四角形であり、前記照明範囲の輪郭を形成する複数の辺と、前記複数の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とがなす角度が１８度以上３０度以下であることを特徴とする請求項１９乃至２４いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記第１の光学系からの光束が前記光インテグレータの入射面を照明する照明範囲と前記複数の集光系の各々の入射面とが共に四角形であり、前記照明範囲の輪郭を形成する複数の辺と、前記複数の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とがなす角度が略２２．５度であることを特徴とする請求項２６に記載の照明光学系。
- 前記第１の光学系からの光束が前記光インテグレータの入射面を照明する照明範囲と前記複数の集光系の各々の入射面とが四角形と六角形、或いは両方とも六角形であり、前記照明範囲の輪郭を形成する複数の辺と、前記複数の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とがなす角度が１２度以上２０度以下であることを特徴とする請求項１９乃至２４いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記第１の光学系からの光束が前記光インテグレータの入射面を照明する照明範囲と前記複数の集光系の各々の入射面とが四角形と六角形、或いは両方とも六角形であり、前記照明範囲の輪郭を形成する複数の辺と、前記複数の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とがなす角度が略１５度であることを特徴とする請求項２８に記載の照明光学系。
- 前記光インテグレータの各集光系の入射面と前記被照明面は光学的に略共役な位置関係にあることを特徴とする請求項１７乃至２９いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記光インテグレータの各集光系の入射面と前記被照明面は光学的に非共役な位置関係にあることを特徴とする請求項１７乃至２９いずれか１項記載の照明光学系。
- 光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有する照明光学系において、
前記光インテグレータの入射面の照明範囲の端が前記複数の集光系の一部を横切り、
前記第1の光学系が複数の集光系を有する第１光インテグレータを有し、
前記光インテグレータが有する各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行であることを特徴とする照明光学系。 - 前記光インテグレータの複数の集光系の入射面と前記第１光インテグレータの複数の集光系の入射面とが共に四角形であり、前記光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とがなす角度が１８度以上３０度以下であることを特徴とする請求項３２記載の照明光学系。
- 前記光インテグレータの複数の集光系の入射面と前記第１光インテグレータの複数の集光系の入射面とが共に四角形であり、前記光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とがなす角度が略２２．５度であることを特徴とする請求項３３記載の照明光学系。
- 前記光インテグレータの複数の集光系の入射面と前記第１光インテグレータの複数の集光系の入射面とが四角形と六角形、或いは両方とも六角形であり、前記光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とがなす角度が１２度以上２０度以下であることを特徴とする請求項３２記載の照明光学系。
- 前記光インテグレータの複数の集光系の入射面と前記第１光インテグレータの複数の集光系の入射面とが四角形と六角形、或いは両方とも六角形であり、
前記光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とがなす角度が略１５度であることを特徴とする請求項３５記載の照明光学系。 - 前記光インテグレータが有する複数の集光系及び前記第１光インテグレータが有する複数の集光系はそれぞれ、光入射面と光出射面とが凸球面より成るロッド型レンズ、若しくは、母線方向が同じ凸シリンドリカルレンズの対と母線方向が同じ凸シリンドリカルレンズの対とを互いの母線方向が直交するように積層したレンズ、より成ることを特徴とする請求項３２乃至３６いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記第１光インテグレータの各集光系の光入射面と前記光インテグレータの光入射面は光学的に略共役な位置関係にあることを特徴とする請求項３２乃至３７いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記光インテグレータの光入射面と前記被照明面とが光学的に非共役な位置関係にあることを特徴とする請求項３２乃至３８いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記光インテグレータの複数の集光系の一部の集光系からの複数の光束が各々前記被照明面全体を照明し、前記複数の集光系の残りの集光系からの複数の光束が各々前記被照明面の一部のみを照明し、前記被照明面の一部のみを照明する前記複数の光束による照明範囲を互いに異ならしめたことを特徴とする請求項３２乃至３９いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記第１光インテグレータからの光束が前記光インテグレータの入射面を照明する照明範囲の輪郭を形成する複数の辺と、前記複数の集光系それぞれの入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行であることを特徴とする請求項３２乃至３９いずれか１項記載の照明光学系。
- 光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有する照明光学系において、
前記第１の光学系が複数の集光系を有する第１光インテグレータを有し、
前記第２の光学系が複数の集光系を有する第２光インテグレータを有し、
前記光インテグレータが有する各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行であり、
前記光インテグレータが有する各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第２光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行であることを特徴とする照明光学系。 - 光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有する照明光学系において、
前記第１の光学系が複数の集光系を有する第１光インテグレータを有し、
前記第２の光学系が複数の集光系を有する第２光インテグレータを有し、
前記光インテグレータが有する各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行であり、
前記光インテグレータの光入射面と前記第２光インテグレータの光入射面とは、光学的に互いに非共役な位置関係にあることを特徴とする照明光学系。 - 光源からの光で光インテグレータの複数の集光系を照明する第１の光学系と、前記複数の集光系からの光束で被照明面を照明する第２の光学系とを有する照明光学系において、
前記第１の光学系が複数の集光系を有する第１光インテグレータを有し、
前記第２の光学系が複数の集光系を有する第２光インテグレータを有し、
前記光インテグレータが有する各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行であり、
前記光２インテグレータの光入射面と前記被照明面とは、光学的に互いに共役な位置関係にあることを特徴とする照明光学系。 - 前記光インテグレータの複数の集光系の入射面と前記第１光インテグレータの複数の集光系の入射面とが共に四角形であり、
前記光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とがなす角度が１８度以上３０度以下であることを特徴とする請求項４２乃至４４いずれか１項記載の照明光学系。 - 前記光インテグレータの複数の集光系の入射面と前記第１光インテグレータの複数の集光系の入射面とが共に四角形であり、
前記光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とがなす角度が略２２．５度であることを特徴とする請求項４２乃至４４いずれか１項記載の照明光学系。 - 前記光インテグレータの複数の集光系の入射面と前記第１光インテグレータの複数の集光系の入射面とが四角形と六角形、或いは両方とも六角形であり、
前記光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とがなす角度が１２度以上２０度以下であることを特徴とする請求項４２乃至４４いずれか１項記載の照明光学系。 - 前記光インテグレータの複数の集光系の入射面と前記第１光インテグレータの複数の集光系の入射面とが四角形と六角形、或いは両方とも六角形であり、
前記光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺と、前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺とがなす角度が略１５度であることを特徴とする請求項４７記載の照明光学系。 - 前記第１光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺のうちの少なくとも一つと、前記第２光インテグレータの各々の集光系の入射面の輪郭を形成する複数の辺のうちの少なくとも１つとが略平行であることを特徴とする請求項４２乃至４８いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記第１光インテグレータの各集光系の光入射面と前記光インテグレータの光入射面とが光学的に共役な位置関係にあることを特徴とする請求項４２乃至４９いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記光インテグレータの光入射面と前記第２光インテグレータの光入射面とが光学的に非共役な位置関係にあることを特徴とする請求項４２乃至５０いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記第２光インテグレータの各集光系の光入射面と前記被照明面とが光学的に共役な位置関係にあることを特徴とする請求項４２乃至５１いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記光インテグレータの複数の集光系の一部の集光系からの複数の光束が各々前記被照明面全体を照明し、前記複数の集光系の残りの集光系からの複数の光束が各々前記被照明面の一部のみを照明し、前記被照明面の一部のみを照明する前記複数の光束による照明範囲を互いに異ならしめたことを特徴とする請求項４２乃至５２いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記第１光インテグレータからの光束が前記光インテグレータの入射面を照明する照明範囲の輪郭を形成する複数の辺と、前記複数の集光系それぞれの入射面の輪郭を形成する複数の辺とが互いに非平行であることを特徴とする請求項４２乃至５３いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記光インテグレータが有する複数の集光系、前記第１光インテグレータが有する複数の集光系及び前記第２光インテグレータが有する複数の集光系はそれぞれ、光入射面と光出射面とが凸球面より成るロッド型レンズ、若しくは、母線方向が同じ凸シリンドリカルレンズの対と母線方向が同じ凸シリンドリカルレンズの対とを互いの母線方向が直交するように積層したレンズ、より成ることを特徴とする請求項４２乃至５４いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記光インテグレータが有する複数の集光系、前記第１光インテグレータが有する複数の集光系及び前記第２光インテグレータが有する複数の集光系は、母線方向が同じ凸シリンドリカルレンズの対と母線方向が同じ凸シリンドリカルレンズの対とを互いの母線方向が直交するように積層したレンズより成ることを特徴とする請求項４２乃至５４いずれか１項記載の照明光学系。
- 前記１７乃至５６いずれか１項記載の照明光学系を用いて、前記光源からの光で前記被照明面を照明することを特徴とする照明装置。
- 光源からの光でレチクル或いはマスクのパターンを照明する請求項１７乃至５６いずれか１項記載の照明光学系と、前記パターンからの光を被露光基板上に投影する投影光学系を有することを特徴とする露光装置。
- 請求項５８記載の露光装置を用いて被露光体を露光する工程と、前記露光された前記被露光体を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
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