JP5604813B2 - 照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、オプティカルインテグレータ、照明光学系、露光装置、およびデバイス製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、例えば半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造するための露光装置に好適な照明光学系に関するものである。

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が、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズを介して、多数の光源からなる実質的な面光源としての二次光源を形成する。二次光源からの光は、コンデンサーレンズにより集光された後、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。マスクを透過した光は投影光学系を介してウェハ（感光性基板）上に結像し、ウェハ上にはマスクパターンが投影露光（転写）される。

従来、投影光学系に対してマスクおよびウェハを相対移動させつつマスクのパターンをウェハに投影露光（走査露光）する走査型の露光装置が知られている。走査型の露光装置では、走査方向（ウェハの移動方向）に沿って短辺を有する矩形状の照明領域（投影領域）がウェハ上に形成される。ウェハ上の各ショット領域（露光領域）における走査方向に沿った露光量制御の精度を向上させるために、矩形状の照明領域での走査方向に沿った光強度分布を台形状に設定する技術が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。

非特許文献１に提案された技術では、照明光学系の光路中においてウェハ（ひいてはマスク）と光学的に共役な位置に配置された照明視野絞りの作用により、ウェハ（ひいてはマスク）上に形成される照明領域の外形形状を矩形状に設定している。また、照明視野絞りから光軸方向に僅かに間隔を隔てて配置されて照明光束の一部を遮る遮光部材の作用により、矩形状の照明領域における走査方向に沿った光強度分布を台形状に設定している。

Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 34 (1995) pp. 6565-6572, Kazuaki Suzuki et al., "Dosage Control for Scanning Exposure with Pulsed Energy Fluctuation and Exposed Position Jitter"

照明視野絞りの近傍に配置された遮光部材により矩形状の照明領域での走査方向に沿った光強度分布を台形状に設定する従来技術では、遮光部材に起因して光量損失が発生するだけでなく、台形の斜辺に対応する領域に関する瞳強度分布が部分的に欠損し、例えば光軸を通る軸線に関して非対称な形状になってしまう。すなわち、台形の斜辺に対応する領域内の１点に関する瞳強度分布（１点への入射光に対応する瞳強度分布）が所要の形状とは異なってしまう。その結果、例えばウェハの転写面（露光面）が投影光学系の像面に対して傾いたりデフォーカス（位置ずれ）したりすると、ウェハへのマスクパターンの正確な転写が困難になる。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、所定方向に沿って台形状の光強度分布を有し且つ各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様な照明領域を形成することのできる照明光学系を提供することを目的とする。また、所定方向に沿って台形状の光強度分布を有し且つ各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様な照明領域を形成する照明光学系を用いて、良好な照明条件の下でパターンの正確な転写を行うことのできる露光装置およびデバイス製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系に用いられるオプティカルインテグレータにおいて、
前記照明光学系の光軸と直交する平面に沿って矩形状の断面を有する複数の波面分割要素を備え、
前記複数の波面分割要素のうちの少なくとも１つの波面分割要素の前記矩形状の断面の一辺に沿った一方の端部領域および他方の端部領域にそれぞれ光学的に対応する第１領域および第２領域には、減光領域が設けら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。

本発明の第２形態では、光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
第１形態のオプティカルインテグレータと、
前記オプティカルインテグレータの直後の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系とを備えていることを特徴とする照明光学系を提供する。

本発明の第３形態では、所定のパターンを照明するための第２形態の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第４形態では、第３形態の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光する露光工程と、
前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する現像工程と、
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方法を提供する。

本発明の一態様にしたがうオプティカルインテグレータでは、波面分割要素の矩形状の断面の一辺に沿った一方の端部領域および他方の端部領域にそれぞれ光学的に対応する第１領域および第２領域に設けられた減光領域の作用により、被照射面に形成される照明領域の所定方向に沿った光強度分布を台形状に設定する。この場合、オプティカルインテグレータの直後の照明瞳に所要形状の瞳強度分布を形成した光束を遮ることがないので、照明領域の全体に亘って各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様になる。

こうして、本発明の照明光学系では、所定方向に沿って台形状の光強度分布を有し且つ各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様な照明領域を形成することができる。したがって、本発明の露光装置では、所定方向に沿って台形状の光強度分布を有し且つ各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様な照明領域を形成する照明光学系を用いて、良好な照明条件の下でパターンの正確な転写を行うことができ、ひいては良好なデバイスを製造することができる。

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 図１の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１および図２に対応する構成に基づいて従来技術の不都合について説明する図である。 本実施形態の要部構成を説明する図である。 本実施形態の作用を説明する図である。 台形状の光強度分布の斜辺部分を斜めに延びる直線に近づける構成例を説明する図である。 第１フライアイ部材に近接して配置された複数の遮光部材により遮光領域を構成する変形例を概略的に示す斜視図である。 第１フライアイ部材に近接して配置された平行平面板に複数の遮光領域を形成する変形例を概略的に示す斜視図である。 図２とは別の形態を有す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。 半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。 液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。図１において、感光性基板であるウェハＷの転写面（露光面）の法線方向に沿ってＺ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、ウェハＷの転写面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸をそれぞれ設定している。

図１を参照すると、本実施形態の露光装置では、光源１から露光光（照明光）が供給される。光源１として、たとえば１９３ｎｍの波長の光を供給するＡｒＦエキシマレーザ光源や２４８ｎｍの波長の光を供給するＫｒＦエキシマレーザ光源などを用いることができる。光源１から射出された光は、整形光学系２により所要の断面形状の光束に変換された後、例えば輪帯照明用の回折光学素子３を介して、アフォーカルレンズ４に入射する。

アフォーカルレンズ４は、前側レンズ群４ａと後側レンズ群４ｂとからなり、前側レンズ群４ａの前側焦点位置と回折光学素子３の位置とがほぼ一致し且つ後側レンズ群４ｂの後側焦点位置と図中破線で示す所定面５の位置とがほぼ一致するように設定されたアフォーカル系（無焦点光学系）である。回折光学素子３は、基板に露光光（照明光）の波長程度のピッチを有する段差を形成することによって構成され、入射ビームを所望の角度に回折する作用を有する。

具体的に、輪帯照明用の回折光学素子３は、矩形状の断面を有する平行光束が入射した場合に、ファーフィールド（またはフラウンホーファー回折領域）に輪帯状の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、回折光学素子３に入射したほぼ平行光束は、アフォーカルレンズ４の瞳面に輪帯状の光強度分布を形成した後、輪帯状の角度分布でアフォーカルレンズ４から射出される。

アフォーカルレンズ４から射出された光は、σ値（σ値＝照明光学系のマスク側開口数／投影光学系のマスク側開口数）可変用のズームレンズ６を介して、オプティカルインテグレータとしてのシリンドリカルマイクロフライアイレンズ７に入射する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７は、図２に示すように、光源側に配置された第１フライアイ部材（第１光学部材）７ａと、マスク側に配置された第２フライアイ部材（第２光学部材）７ｂとにより構成されている。

第１フライアイ部材７ａの光源側（入射側）の面および第２フライアイ部材７ｂの光源側の面には、Ｘ方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面（シリンドリカルレンズ群）７ａａおよび７ｂａがそれぞれピッチｐｘで形成されている。第１フライアイ部材７ａのマスク側（射出側）の面および第２フライアイ部材７ｂのマスク側の面には、Ｚ方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面（シリンドリカルレンズ群）７ａｂおよび７ｂｂがそれぞれピッチｐｚ（ｐｚ＞ｐｘ）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７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７ａの光源側に形成された一群の屈折面７ａａによってＸ方向に沿ってピッチｐｘ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７ｂの光源側に形成された一群の屈折面７ｂａ中の対応する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７の後側焦点面上に集光する。

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７のＺ方向に関する屈折作用（すなわちＹＺ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７ａのマスク側に形成された一群の屈折面７ａｂによってＺ方向に沿ってピッチｐｚ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７ｂのマスク側に形成された一群の屈折面７ｂｂ中の対応する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７の後側焦点面上に集光する。

このように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７は、シリンドリカルレンズ群が両側面に形成された第１フライアイ部材７ａと第２フライアイ部材７ｂとにより構成されているが、Ｘ方向にｐｘのサイズを有しＺ方向にｐｚのサイズを有する多数の矩形状の微小屈折面が縦横に且つ稠密に一体形成されたマイクロフライアイレンズと同様の光学的機能を発揮する。すなわち、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７は、Ｘ方向寸法がｐｘでＺ方向寸法がｐｚの矩形状の断面を有する多数の波面分割要素をＸＺ平面に沿って二次元的に並列配置して構成されたオプティカルインテグレータである。

そして、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７を構成する各波面分割要素は、Ｘ方向に沿った短辺およびＺ方向に沿った長辺を有する矩形状の波面分割面を有する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７では、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、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ことができる。

所定面５の位置はズームレンズ６の前側焦点位置またはその近傍に配置され、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の入射面（すなわち第１フライアイ部材７ａの入射面）はズームレンズ６の後側焦点位置またはその近傍に配置されている。換言すると、ズームレンズ６は、所定面５とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の入射面とを実質的にフーリエ変換の関係に配置し、ひいてはアフォーカルレンズ４の瞳面とシリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の入射面とを光学的にほぼ共役に配置している。

したがって、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の入射面上には、アフォーカルレンズ４の瞳面と同様に、たとえば光軸ＡＸを中心とした輪帯状の照野が形成される。この輪帯状の照野の全体形状は、ズームレンズ６の焦点距離に依存して相似的に変化する。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の各波面分割要素は、上述したようにＺ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状の単位波面分割面を有し、この矩形状の単位波面分割面はマスクＭ上において形成すべき照明領域の形状（ひいてはウェハＷ上において形成すべき露光領域の形状）と相似な矩形状である。

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７に入射した光束は二次元的に分割され、その後側焦点面またはその近傍の照明瞳には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の入射面に形成される照野とほぼ同じ光強度分布を有する二次光源、すなわち光軸ＡＸを中心とした輪帯状の実質的な面光源からなる二次光源（瞳強度分布）が形成される。

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の後側焦点面またはその近傍には、必要に応じて、輪帯状の二次光源に対応した輪帯状の開口部（光透過部）を有する照明開口絞り（不図示）が配置されている。照明開口絞りは、照明光路に対して挿脱自在に構成され、且つ大きさおよび形状の異なる開口部を有する複数の開口絞りと切り換え可能に構成されている。開口絞りの切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。照明開口絞りは、後述する投影光学系ＰＬの入射瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、二次光源の照明に寄与する範囲を規定する。

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７を経た光は、コンデンサー光学系８を介して、マスクブラインド９を重畳的に照明する。こうして、照明視野絞りとしてのマスクブラインド９には、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の単位波面分割面の形状と焦点距離とに応じた矩形状の照野が形成される。マスクブラインド９の矩形状の開口部（光透過部）を経た光は、前側レンズ群１０ａと後側レンズ群１０ｂとからなる結像光学系１０を介して、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。

すなわち、結像光学系１０は、マスクブラインド９の矩形状開口部の像をマスクＭ上に形成することになる。結像光学系１０の瞳面はマイクロフライアイレンズ９の後側焦点面またはその近傍の照明瞳と光学的に共役な位置にあり、結像光学系１０の瞳面またはその近傍の照明瞳にも輪帯状の瞳強度分布が形成される。

マスクステージＭＳ上に保持されたマスクＭには転写すべきパターンが形成されており、パターン領域全体のうちＹ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状（スリット状）のパターン領域が照明される。マスクＭのパターン領域を透過した光は、投影光学系ＰＬを介して、ウェハステージＷＳ上に保持されたウェハ（感光性基板）Ｗ上にマスクパターンの像を形成する。すなわち、マスクＭ上での矩形状の照明領域に光学的に対応するように、ウェハＷ上においてもＹ方向に沿って長辺を有し且つＸ方向に沿って短辺を有する矩形状の静止露光領域（実効露光領域）にパターン像が形成される。

こうして、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがって、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、Ｘ方向（走査方向）に沿ってマスクステージＭＳとウェハステージＷＳとを、ひいてはマスクＭとウェハＷとを同期的に移動（走査）させることにより、ウェハＷ上には静止露光領域のＹ方向寸法に等しい幅を有し且つウェハＷの走査量（移動量）に応じた長さを有するショット領域（露光領域）に対してマスクパターンが走査露光される。

本実施形態では、上述したように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７により形成される二次光源を光源として、照明光学系（２〜１０）の被照射面に配置されるマスクＭをケーラー照明する。このため、二次光源が形成される位置は投影光学系ＰＬの開口絞りＡＳの位置と光学的に共役であり、二次光源の形成面を照明光学系（２〜１０）の照明瞳面と呼ぶことができる。典型的には、照明瞳面に対して被照射面（マスクＭが配置される面、または投影光学系ＰＬを含めて照明光学系と考える場合にはウェハＷが配置される面）が光学的なフーリエ変換面となる。

なお、瞳強度分布とは、照明光学系（２〜１０）の照明瞳面または当該照明瞳面と光学的に共役な面における光強度分布（輝度分布）である。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７による波面分割数が比較的大きい場合、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の入射面に形成される大局的な光強度分布と、二次光源全体の大局的な光強度分布（瞳強度分布）とが高い相関を示す。このため、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の入射面および当該入射面と光学的に共役な面における光強度分布についても瞳強度分布と称することができる。図１の構成において、回折光学素子３、アフォーカルレンズ４、ズームレンズ６、およびマイクロフライアイレンズ７は、マイクロフライアイレンズ７の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に瞳強度分布を形成する分布形成光学系を構成している。

輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、複数極照明（２極照明、４極照明、８極照明など）用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、複数極照明を行うことができる。複数極照明用の回折光学素子は、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複数極状（２極状、４極状、８極状など）の光強度分布を形成する機能を有する。したがって、複数極照明用の回折光学素子を介した光束は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした複数の所定形状（円弧状、円形状など）の照野からなる複数極状の照野を形成する。その結果、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の後側焦点面またはその近傍の照明瞳にも、その入射面に形成された照野と同じ複数極状の二次光源が形成される。

また、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、円形照明用の回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、通常の円形照明を行うことができる。円形照明用の回折光学素子は、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、円形照明用の回折光学素子を介した光束は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の入射面に、たとえば光軸ＡＸを中心とした円形状の照野を形成する。その結果、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の後側焦点面またはその近傍の照明瞳にも、その入射面に形成された照野と同じ円形状の二次光源が形成される。また、輪帯照明用の回折光学素子３に代えて、適当な特性を有する回折光学素子（不図示）を照明光路中に設定することによって、様々な形態の変形照明を行うことができる。回折光学素子３の切り換え方式として、たとえば周知のターレット方式やスライド方式などを用いることができる。

以下、本実施形態の要部構成および作用の説明に先立ち、図１および図２に対応する構成に基づいて、非特許文献１に提案された従来技術の不都合について説明する。非特許文献１に提案された従来技術では、照明視野絞りとしてのマスクブラインド９から光軸ＡＸ方向に僅かに間隔を隔てて配置された遮光部材により、照明光束のＸ方向側の一部を遮る。その結果、図３に示すように、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）上に形成される照明領域（投影領域）３１のＹ方向（マスクブラインド９におけるＺ方向に対応）に沿った光強度分布３１ｙを矩形状（強度がほぼ一定なトップハット状）に維持しつつ、Ｘ方向（マスクＭおよびウェハＷの走査方向に対応）に沿った光強度分布３１ｘを台形状に変化させている。

すなわち、遮光部材は、ＸＺ平面に沿って二次元的に並列配置された多数の波面分割要素からなるオプティカルインテグレータの直後の照明瞳に所要形状の瞳強度分布を形成した光束の一部を遮ることにより、照明領域３１のＸ方向に沿った光強度分布３１ｘを台形状に設定している。したがって、従来技術では、照明領域３１において光強度分布３１ｘの台形の斜辺に対応する領域３１ａに関する瞳強度分布が部分的に欠損し、例えば光軸ＡＸを通る軸線に関して非対称な形状になってしまう。瞳強度分布の欠損の度合いは、照明領域３１の領域３１ａにおいてＸ方向の端へ近づくほど大きくなる。

具体的に、例えば輪帯照明に際して、台形の斜辺に対応する領域３１ａ内の１点に関する瞳光強度分布（例えば領域３１ａ内の１点に入射する光が結像光学系１０の瞳面の照明瞳に形成する光強度分布）が、光軸ＡＸを中心とする輪帯状とは大きく異なってしまう。その結果、非特許文献１に提案された従来技術を図１の露光装置に適用した場合、例えばウェハＷの転写面が投影光学系ＰＬの像面に対して傾いたりデフォーカスしたりすると、ウェハＷへのマスクＭのパターンの正確な転写が困難になる。

図４は、本実施形態の要部構成を説明する図である。また、図５は、本実施形態の作用を説明する図である。以下、説明を単純化するために、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７へ有効な結像光束（ウェハＷまで達すべき光束）が入射する領域、すなわちシリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の有効入射領域（ひいては第１フライアイ部材７ａの有効入射領域）には、５×Ｎ個の円筒面形状の屈折面７ａａが、Ｘ方向に並んで配列されているものとする。

本実施形態では、比較的単純な構成例として、図４（ａ）に示すように、第１群を構成するＮ個の円筒面形状の屈折面７ａａにおいて、Ｘ方向に沿って４×ｂの幅寸法を有し且つＺ方向に直線状に延びる遮光領域４１ａおよび４１ｂが、＋Ｘ方向側の端部の第１領域および−Ｘ方向側の端部の第２領域に形成されている。遮光領域４１ａおよび４１ｂはＸＹ平面に沿って曲率を有する円筒面形状の屈折面７ａａに形成されているので、屈折面７ａａに沿った遮光領域４１ａ，４１ｂの円筒面に沿った実際の幅寸法はＸ方向に沿った見かけの幅寸法４×ｂよりも大きい。

第２群を構成するＮ個の円筒面形状の屈折面７ａａでは、図４（ｂ）に示すように、＋Ｘ方向側の端部の第１領域および−Ｘ方向側の端部の第２領域に、Ｘ方向に沿って３×ｂの幅寸法を有し且つＺ方向に直線状に延びる遮光領域４２ａおよび４２ｂが形成されている。第３群を構成するＮ個の円筒面形状の屈折面７ａａでは、図４（ｃ）に示すように、＋Ｘ方向側の端部の第１領域および−Ｘ方向側の端部の第２領域に、Ｘ方向に沿って２×ｂの幅寸法を有し且つＺ方向に直線状に延びる遮光領域４３ａおよび４３ｂが形成されている。

第４群を構成するＮ個の円筒面形状の屈折面７ａａでは、図４（ｄ）に示すように、＋Ｘ方向側の端部の第１領域および−Ｘ方向側の端部の第２領域に、Ｘ方向に沿って１×ｂの幅寸法を有し且つＺ方向に直線状に延びる遮光領域４４ａおよび４４ｂが形成されている。一方、第５群を構成するＮ個の円筒面形状の屈折面７ａａでは、図４（ｅ）に示すように、遮光領域が形成されていない。

なお、各遮光領域４１ａ〜４４ａ；４１ｂ〜４４ｂは、例えばクロムや酸化クロム等からなる薄膜を屈折面７ａａ上に蒸着することにより形成されている。また、屈折面７ａａに沿った遮光領域４２ａ〜４４ａ；４２ｂ〜４４ｂの円筒面に沿った実際の幅寸法は、遮光領域４１ａ，４１ｂの場合と同様に、Ｘ方向に沿った見かけの幅寸法よりも大きい。

図４において、Ｘ方向に沿って直線状に延びる破線４６は、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の第１フライアイ部材７ａの射出側に形成された円筒面形状の屈折面７ａｂの境界線に対応している。したがって、円筒面形状の屈折面７ａａにおいてＺ方向に隣り合う一対の境界線４６に挟まれた領域は、Ｘ方向に沿った短辺寸法ｐｘおよびＺ方向に沿った長辺寸法ｐｚによって規定される矩形状の断面を有する波面分割要素の入射面、すなわち単位波面分割面を構成している。

このように、第１群〜第４群の円筒面形状の屈折面７ａａにおいて、遮光領域４１ａ〜４４ａが形成された第１領域は波面分割要素の矩形状の断面の短辺方向であるＸ方向に沿った一方の端部領域に光学的に対応し、遮光領域４１ｂ〜４４ｂが形成された第２領域はＸ方向に沿った他方の端部領域に光学的に対応している。そして、第１領域と第２領域（ひいては一方の端部領域と他方の端部領域）とは、波面分割要素の矩形状の断面の中心を通ってＺ方向に延びる軸線に関して対称である。

この場合、各群に属する波面分割要素の矩形状の断面のＸ方向寸法はｐｘで一定であるが、遮光領域のＸ方向寸法の違いにより、各群に属する単位波面分割面は互いに異なるＸ方向寸法を有することになる。すなわち、第１群に属する単位波面分割面のＸ方向寸法は（ｐｘ−８×ｂ）であり、第２群に属する単位波面分割面のＸ方向寸法は（ｐｘ−６×ｂ）であり、第３群に属する単位波面分割面のＸ方向寸法は（ｐｘ−４×ｂ）であり、第４群に属する単位波面分割面のＸ方向寸法は（ｐｘ−２×ｂ）である。第５群に属する単位波面分割面の場合、遮光領域が形成されていないので、そのＸ方向寸法はｐｘである。

したがって、第５群に属する波面分割要素を経た光束は、図５の左側の図に示すように、マスクＭ（ひいてはウェハＷ）上に矩形状の照明領域５１ｅを形成する。照明領域５１ｅは、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７を介して形成される最終的な照明領域５１と同じＸ方向寸法ＲｘおよびＹ方向寸法Ｒｙ（Ｒｙは不図示）を有する。また、照明領域５１ｅにおける光強度は、その全体に亘ってほぼ一定である。

第４群に属する波面分割要素を経た光束は、矩形状の照明領域５１ｄを形成する。照明領域５１ｄは、照明領域５１と同じＹ方向寸法Ｒｙを有するが、一対の遮光領域４４ａおよび４４ｂの作用により、照明領域５１よりも小さいＸ方向寸法（Ｒｘ−Δ）を有する。第３群に属する波面分割要素を経た光束は、矩形状の照明領域５１ｃを形成する。照明領域５１ｃは、照明領域５１と同じＹ方向寸法Ｒｙを有するが、一対の遮光領域４３ａおよび４３ｂの作用により、照明領域５１よりも小さいＸ方向寸法（Ｒｘ−２×Δ）を有する。

第２群に属する波面分割要素を経た光束は、矩形状の照明領域５１ｂを形成する。照明領域５１ｂは、照明領域５１と同じＹ方向寸法Ｒｙを有するが、一対の遮光領域４２ａおよび４２ｂの作用により、照明領域５１よりも小さいＸ方向寸法（Ｒｘ−３×Δ）を有する。第１群に属する波面分割要素を経た光束は、矩形状の照明領域５１ａを形成する。照明領域５１ａは、照明領域５１と同じＹ方向寸法Ｒｙを有するが、一対の遮光領域４１ａおよび４１ｂの作用により、照明領域５１よりも小さいＸ方向寸法（Ｒｘ−４×Δ）を有する。

ここで、照明領域５１ａ〜５１ｄの中心と、照明領域５１の中心とは一致している。また、照明領域５１ａ〜５１ｄにおける光強度は、その全体に亘ってほぼ一定であり、照明領域５１ｅにおける光強度と同じ大きさを有する。こうして、図５の右側の図に示すように、第１群〜第５群に属する波面分割要素を経た光束が形成する照明領域５１のＸ方向（短辺方向：走査方向）に沿った光強度分布５１ｘは台形状になる。一方、図示を省略したが、照明領域５１のＹ方向（長辺方向）に沿った光強度分布は、その全体に亘って強度がほぼ一定であり矩形状（トップハット状）である。

以上のように、本実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ７では、第１群〜第４群に属する波面分割要素の入射面に設けられた遮光領域４１ａ〜４４ａ；４１ｂ〜４４ｂの作用により、照明領域５１のＹ方向に沿った光強度分布を矩形状に設定しつつ、Ｘ方向に沿った光強度分布５１ｘを台形状に設定している。本実施形態では、非特許文献１に提案された従来技術とは異なり、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の直後の照明瞳に所要形状の瞳強度分布を形成した光束を遮ることがないので、照明領域５１において光強度分布５１ｘの台形の斜辺部分に対応する領域５１ｆ（図５の右側の図を参照）に関する瞳強度分布が欠損することなく、照明領域５１の全体に亘って各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様になる。特に、本実施形態では、一定のピッチｐｘおよびｐｚにしたがって製造された既設のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ７に遮光領域４１ａ〜４４ａ；４１ｂ〜４４ｂを後付けするだけで良いという利点がある。

したがって、本実施形態の照明光学系（２〜１０）では、Ｘ方向に沿って台形状の光強度分布を有し且つ各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様な照明領域（投影領域）をマスクＭ（ひいてはウェハＷ）上に形成することができる。その結果、本実施形態の露光装置（２〜ＷＳ）では、Ｘ方向に沿って台形状の光強度分布を有し且つ各点に関する瞳強度分布の形状がほぼ一様な照明領域を形成する照明光学系（２〜１０）を用いて、良好な照明条件の下でマスクＭのパターンのウェハＷへの正確な転写を行うことができる。

なお、上述の実施形態では、照明領域５１のＸ方向に沿った光強度分布５１ｘの台形の斜辺部分が階段状になっている。この台形状の光強度分布の斜辺部分を斜めに延びる直線に近づけるには、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７において遮光領域の幅寸法により区分けされる群の数を所要数まで増大させれば良い。

また、図６に示すように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の有効入射領域７ｅを複数の仮想領域７ｅｅに分割し、さらに各仮想領域７ｅｅを遮光領域の幅寸法が互いに異なる複数の群に分割する構成も可能である。図６では、１つの仮想領域７ｅｅを５つの群Ｇ１〜Ｇ５に分割した様子を例示している。図６の構成例では、各仮想領域７ｅｅを構成する群の数、各群における遮光領域の幅寸法などを適宜設定することにより、台形状の光強度分布の斜辺部分を斜めに延びる直線に近づけることができる。

また、上述の実施形態では、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の入射面（ひいては第１フライアイ部材７ａの入射側の屈折面）に遮光領域４１ａ〜４４ａ；４１ｂ〜４４ｂを形成している。しかしながら、これに限定されることなく、第１フライアイ部材の射出側の屈折面、第２フライアイ部材の入射側の屈折面、または第２フライアイ部材の射出側の屈折面に所要の遮光領域を形成することにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることもできる。

また、第１フライアイ部材の近傍の位置または第２フライアイ部材の近傍の位置（ただし、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の直後の照明瞳よりも前側の位置）に所要の遮光領域を設けることにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることもできる。図７に示すように、第１フライアイ部材７ａの入射側の屈折面７ａａに近接して配置された複数の遮光部材７１により遮光領域を構成する変形例も可能である。図７の変形例では、例えば金属製のワイヤの形態を有し且つ様々な断面サイズ（幅寸法）を有する遮光部材７１が、隣り合う２つの円筒面状の屈折面７ａａの境界線に対向するように第１フライアイ部材７ａに対して配置される。

また、図８に示すように、第１フライアイ部材７ａの入射側の屈折面７ａａに近接して配置された平行平面板８１の射出側（あるいは入射側）の面に複数の遮光領域８１ａを形成する変形例も可能である。図８の変形例では、例えばクロムや酸化クロム等からなり且つ様々な幅寸法を有する遮光領域８１ａが第１フライアイ部材７ａにおいて隣り合う２つの円筒面状の屈折面７ａａの境界線に対向するように、平行平面板８１を第１フライアイ部材７ａに対して配置する。

また、上述の実施形態では、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７を構成する第１フライアイ部材（第１光学部材）７ａと第２フライアイ部材（第２光学部材）７ｂとは互いに隣接している。しかしながら、これに限定されることなく、オプティカルインテグレータを構成する第１光学部材と第２光学部材との間に何らかの光学部材（たとえばフィルター等）を介在させても良い。

また、上述の実施形態のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ７において、第１フライアイ部材７ａの複数の円筒面状の入射屈折面７ａａおよび第２フライアイ部材７ｂの複数の円筒面状の入射屈折面７ｂａは、Ｘ方向に沿って配列されて、Ｘ方向に屈折力を有し且つＺ方向に無屈折力である。また、第１フライアイ部材７ａの複数の円筒面状の射出屈折面７ａｂおよび第２フライアイ部材７ｂの複数の円筒面状の射出屈折面７ｂｂは、Ｚ方向に沿って配列されて、Ｚ方向に屈折力を有し且つＸ方向に無屈折力である。

しかしながら、図２の構成に限定されることなく、二次元的に並列配置された複数の波面分割要素を有するオプティカルインテグレータの構成については様々な形態が可能である。例えば、図９に示すような別の形態を有するシリンドリカルマイクロフライアイレンズ１７を用いることもできる。シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１７は、図９に示すように、光源側に配置された第１フライアイ部材１７ａとマスク側に配置された第２フライアイ部材１７ｂとにより構成されている。

第１フライアイ部材１７ａの光源側の面およびマスク側の面には、Ｘ方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面（シリンドリカルレンズ群）１７ａａおよび１７ａｂがそれぞれピッチｐ１で形成されている。第２フライアイ部材１７ｂの光源側の面およびマスク側の面には、Ｚ方向に並んで配列された複数の円筒面形状の屈折面（シリンドリカルレンズ群）１７ｂａおよび１７ｂｂがそれぞれピッチｐ２（ｐ２＞ｐ１）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１７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１７ａの光源側に形成された一群の屈折面１７ａａ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１フライアイ部材１７ａのマスク側に形成された一群の屈折面１７ａｂ中の対応する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１７の後側焦点面上に集光する。

シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１７のＺ方向に関する屈折作用（すなわちＹＺ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２フライアイ部材１７ｂの光源側に形成された一群の屈折面１７ｂａ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１７ｂのマスク側に形成された一群の屈折面１７ｂｂ中の対応する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１７の後側焦点面上に集光する。

このように、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１７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１７ａと第２フライアイ部材１７ｂとにより構成され、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矩形状の微小屈折面（単位波面分割面）を有する。すなわち、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１７は、Ｘ方向寸法がｐ１でＺ方向寸法がｐ２の矩形状の断面を有する多数の波面分割要素をＸＺ平面に沿って二次元的に並列配置して構成されたオプティカルインテグレータである。

そして、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１７を構成する各波面分割要素は、Ｘ方向に沿った短辺およびＺ方向に沿った長辺を有する矩形状の波面分割面を有する。したがって、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ１７を用いる場合も、図２のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の場合と同様に本発明を適用することにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

図９のシリンドリカルマイクロフライアイレンズ１７では、第１フライアイ部材１７ａの複数の円筒面状の入射屈折面１７ａａおよび複数の円筒面状の射出屈折面１７ａｂは、Ｘ方向に沿って配列されて、Ｘ方向に屈折力を有し且つＺ方向に無屈折力である。また、第２フライアイ部材１７ｂの複数の円筒面状の入射屈折面１７ｂａおよび複数の円筒面状の射出屈折面１７ｂｂは、Ｚ方向に沿って配列されて、Ｚ方向に屈折力を有し且つＸ方向に無屈折力である。

さらに、一対の光学部材を備えるシリンドリカルマイクロフライアイレンズに限定されることなく、単一の光学部材を備える波面分割型のオプティカルインテグレータに対しても同様に本発明を適用することができる。この場合、単一の光学部材は、二次元的に並列配置された複数の曲面状（例えばトーリック面状）の入射屈折面と、二次元的に並列配置された複数の曲面状の射出屈折面とを有する。遮光領域（一般には減光領域）は、複数の入射屈折面または複数の射出屈折面に形成されるか、あるいは単一の光学部材の近傍の位置（ただし、オプティカルインテグレータの直後の照明瞳よりも前側の位置）に設けられる。

また、上述の実施形態では、波面分割要素の矩形状の断面の中心を通ってＺ方向に延びる軸線に関して第１領域および第２領域（一方および他方の端部領域）が対称であったが、必ずしも対称である必要はない。

また、上述の実施形態では、シリンドリカルマイクロフライアイレンズ７の屈折面７ａａに、例えばクロムや酸化クロム等からなる遮光領域４１ａ〜４４ａ；４１ｂ〜４４ｂを形成している。しかしながら、入射光を遮る遮光領域に限定されることなく、オプティカルインテグレータの直後の照明瞳よりも前側の位置に様々な形態を有する減光領域を設けることができる。例えば、入射光を散乱させる散乱領域や、入射光を回折させる回折領域を、減光領域として設けることも可能である。一般に、光透過性の基板の所要領域に粗面化加工を施すことにより散乱領域が形成され、所要領域に回折面形成加工を施すことにより回折領域が形成される。

このように、本発明では、オプティカルインテグレータが照明光学系の光軸と直交する平面に沿って矩形状の断面を有する複数の波面分割要素を備え、複数の波面分割要素のうちの少なくとも１つの波面分割要素の矩形状の断面の一辺に沿った一方の端部領域および他方の端部領域にそれぞれ光学的に対応する第１領域および第２領域に減光領域が設けられていることが重要である。

また、上述の実施形態では、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、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式にしたがってウェハの各露光領域にパターンをスキャン露光する露光装置に対して、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、ウェハを二次元的に駆動制御しながら一括露光を行うことにより、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ショット領域にパターンを逐次露光する露光装置に対して、必要に応じて本発明を適用することができる。

上述の実施形態では、マスクの代わりに、所定の電子データに基づいて所定パターンを形成する可変パターン形成装置を用いることができる。このような可変パターン形成装置を用いれば、パターン面が縦置きでも同期精度に及ぼす影響を最低限にできる。なお、可変パターン形成装置としては、たとえば所定の電子データに基づいて駆動される複数の反射素子を含むＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いることができる。ＤＭＤを用いた露光装置は、例えば特開２００４−３０４１３５号公報、国際特許公開第２００６／０８０２８５号パンフレットおよびこれに対応する米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報に開示されている。また、ＤＭＤのような非発光型の反射型空間光変調器以外に、透過型空間光変調器を用いても良く、自発光型の画像表示素子を用いても良い。なお、パターン面が横置きの場合であっても可変パターン形成装置を用いても良い。ここでは、米国特許公開第２００７／０２９６９３６号公報の教示を参照として援用する。

上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行っても良い。

次に、上述の実施形態にかかる露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図１０は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１０に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハＷに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスク（レチクル）Ｍに形成されたパターンをウェハＷ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハＷの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。その後、ステップＳ４６によってウェハＷの表面に生成されたレジストパターンをマスクとし、ウェハＷの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。

ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハＷの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハＷの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハＷを、感光性基板つまりプレートＰとしてパターンの転写を行う。

図１１は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図１１に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルター形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。

ステップＳ５０のパターン形成工程では、プレートＰとしてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写されたプレートＰの現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。

ステップＳ５２のカラーフィルター形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルターを形成する。

ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルターとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルターとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。

また、上述の実施形態において、投影光学系と感光性基板との間の光路中を１．１よりも大きな屈折率を有する媒体（典型的には液体）で満たす手法、所謂液浸法を適用しても良い。この場合、投影光学系と感光性基板との間の光路中に液体を満たす手法としては、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレットに開示されているような局所的に液体を満たす手法や、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる手法や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されているようなステージ上に所定深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する手法などを採用することができる。ここでは、国際公開第ＷＯ９９／４９５０４号パンフレット、特開平６−１２４８７３号公報および特開平１０−３０３１１４号公報の教示を参照として援用する。

また、上述の実施形態において、米国公開公報第２００６／０１７０９０１号及び第２００７／０１４６６７６号に開示されるいわゆる偏光照明方法を適用することも可能である。ここでは、米国特許公開第２００６／０１７０９０１号公報及び米国特許公開第２００７／０１４６６７６号公報の教示を参照として援用する。

また、上述の実施形態では、露光装置においてマスク（またはウェハ）を照明する照明光学系に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、マスク（またはウェハ）以外の被照射面を照明する一般的な照明光学系に対して本発明を適用することもできる。

１ 光源
３ 回折光学素子
４ アフォーカルレンズ
６ ズームレンズ
７ シリンドリカルマイクロフライアイレンズ
８ コンデンサー光学系
９ マスクブラインド
１０ 結像光学系
Ｍ マスク
ＰＬ 投影光学系
ＡＳ 開口絞り
Ｗ ウェハ

Claims (25)

1. 光源からの光により被照射面を照明する照明光学系において、
   前記照明光学系の光軸と直交する平面に沿って配置された複数の波面分割要素を備えるオプティカルインテグレータと、
   該複数の波面分割要素を経由した光を被照射面で重畳させるコンデンサー光学系とを備え、
   前記複数の波面分割要素は、第１光通過領域を有する第１の波面分割要素と、前記第１光通過領域とは幅の異なる第２光通過領域を有する第２の波面分割要素とを含み、
   前記第１の波面分割要素は、前記第１光通過領域の一方の端部に設けられた第１減光領域と、前記第１光通過領域の他方の端部に設けられた第２減光領域とを有し、
   前記第２の波面分割要素は、前記第２光通過領域の一方の端部に設けられた第３減光領域と、前記第２光通過領域の他方の端部に設けられた第４減光領域を有し、
   前記第１減光領域と前記第３減光領域との幅は互いに異なり、
   前記第２減光領域と前記第４減光領域との幅は互いに異なることを特徴とする照明光学系。
2. 前記第１減光領域と前記第２減光領域との幅は互いに等しく、前記第３減光領域と前記第４減光領域との幅は互いに等しいことを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
3. 前記第１および前記第２光通過領域は、矩形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の照明光学系。
4. 前記第１および第２の波面分割要素の幅は互いに等しい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系。
5. 前記第１光通過領域は矩形状であり、
   前記第１減光領域と前記第２減光領域とは、前記第１光通過領域の中心を通って所定方向に延びる軸線に関して対称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系。
6. 前記オプティカルインテグレータは、単一の光学部材を備え、
   前記単一の光学部材は、二次元的に並列配置された複数の曲面状の入射屈折面と、二次元的に並列配置された複数の曲面状の射出屈折面とを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明光学系。
7. 前記第１および第２減光領域は、前記複数の入射屈折面および前記複数の射出屈折面のうちの少なくとも１つの屈折面に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の照明光学系。
8. 前記オプティカルインテグレータは、前記第１および第２減光領域を有する減光光学部材をさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の照明光学系。
9. 前記オプティカルインテグレータは、光の入射側から順に、第１光学部材と、第２光学部材とを備え、
   前記第１光学部材は、一方向に並んで形成された複数の円筒面状の第１入射屈折面と、一方向に並んで形成された複数の円筒面状の第１射出屈折面とを有し、
   前記第２光学部材は、一方向に並んで形成された複数の円筒面状の第２入射屈折面と、一方向に並んで形成された複数の円筒面状の第２射出屈折面とを有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の照明光学系。
10. 前記第１および第２減光領域は、前記複数の第１入射屈折面、前記複数の第１射出屈折面、前記複数の第２入射屈折面、および前記複数の第２射出屈折面のうちの少なくとも１つの屈折面に形成されていることを特徴とする請求項９に記載の照明光学系。
11. 前記第１および第２減光領域は、前記第１光学部材の近傍の位置または前記第２光学部材の近傍の位置に設けられていることを特徴とする請求項９または１０に記載の照明光学系。
12. 前記複数の円筒面状の第１入射屈折面および前記複数の円筒面状の第２入射屈折面は、第１方向に沿って配列されて、前記第１方向に屈折力を有し且つ前記第１方向と直交する第２方向に無屈折力であり、
    前記複数の円筒面状の第１射出屈折面および前記複数の円筒面状の第２射出屈折面は、前記第２方向に沿って配列されて、前記第２方向に屈折力を有し且つ前記第１方向に無屈折力であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学系。
13. 前記複数の円筒面状の第１入射屈折面および前記複数の円筒面状の第１射出屈折面は、第１方向に沿って配列されて、前記第１方向に屈折力を有し且つ前記第１方向に直交する第２方向に無屈折力であり、
    前記複数の円筒面状の第２入射屈折面および前記複数の円筒面状の第２射出屈折面は、前記第２方向に沿って配列されて、前記第２方向に屈折力を有し且つ前記第１方向に無屈折力であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の照明光学系。
14. 前記第１および第２減光領域は、入射光を遮る遮光領域を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学系。
15. 前記第１および第２減光領域は、入射光を散乱させる散乱領域を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学系。
16. 前記第１および第２減光領域は、入射光を回折させる回折領域を有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の照明光学系。
17. 前記オプティカルインテグレータの直後の照明瞳には瞳強度分布が形成され、
    前記第１および第２減光領域は、前記照明瞳よりも前側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の照明光学系。
18. 前記第１の波面分割要素と前記第２の波面分割要素とは、前記照明光学系の光軸と直交する平面における第１の部分と、前記平面における前記第１の部分とは異なる第２の部分とに配置されていることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の照明光学系。
19. 前記第１および前記第２光通過領域は、前記被照射面と光学的に共役であることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の照明光学系。
20. 前記被照射面と光学的に共役な面を形成する投影光学系と組み合わせて用いられ、前記照明瞳は前記投影光学系の開口絞りと光学的に共役な位置であることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の照明光学系。
21. 所定のパターンを照明するための請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の照明光学系を備え、前記所定のパターンを感光性基板に露光することを特徴とする露光装置。
22. 前記所定のパターンの像を前記感光性基板上に形成する投影光学系を備え、該投影光学系に対して前記所定のパターンおよび前記感光性基板を走査方向に沿って相対移動させて、前記所定のパターンを前記感光性基板へ投影露光することを特徴とする請求項２１に記載の露光装置。
23. 前記オプティカルインテグレータは所定方向に沿って細長い矩形状の単位波面分割面を有し、前記所定方向は前記走査方向と直交する方向に対応していることを特徴とする請求項２１または２２に記載の露光装置。
24. 光源からの光により被照射面を照明する照明光学系と、前記被照射面を介した光で感光性基板を露光する投影光学系を備え、前記被照射面を介した光と前記感光性基板とを走査方向に沿って相対移動させつつ前記感光性基板を露光する露光装置において、
    前記照明光学系の光軸と直交する平面に沿って配置された複数の波面分割要素を備えるオプティカルインテグレータと、
    該複数の波面分割要素を経由した光を前記被照射面で重畳させるコンデンサー光学系とを備え、
    前記複数の波面分割要素は、互いに幅の異なる光通過領域を有する第１および第２の波面分割要素を含み、
    前記オプティカルインテグレータは所定方向に沿って細長い矩形状の単位波面分割面を有し、前記所定方向は前記走査方向と直交する方向に対応していることを特徴とする露光装置。
25. 請求項２１乃至２４のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記所定のパターンを前記感光性基板に露光することと、
    前記所定のパターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記所定のパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成することと、
    前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工することとを含むことを特徴とするデバイス製造方法。

Images